毕业设计（论文）-JR1000A绞肉机的结构设计（全套图纸）.doc

本科毕业设计(论文) 题目： JR1000A 绞肉机绞肉机的结构设计 院 系： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 姓 名： 指导教师： 2016 年 4 月 I 摘摘 要要 本文主要论述了小型肉类加工器具JR1000A 绞肉机绞肉机的工作原理和它的 技术参数，生产能力分析及主要结构设计计算。 此绞肉机采用全封闭联轴器传动方式，具有较高的防护等级，运转平稳，工作可 靠，而且拆洗方便，不但可以用于家庭绞肉使用，还可以用来绞碎瓜果，辣椒，碎 冰等食物。它所需的功率比较小，采用电力驱动，合理的结构合计能满足普通家庭 食品绞碎工作。 此绞肉机主要是依靠绞肉刀高速旋转和挤肉样板上的孔眼刃形成的剪切作用将 肉绞碎，并在螺杆的挤压下将原料排出机外。可以根据肉料特性配置不同刀具和孔 板，即可以加工出不同尺寸的肉颗和肉泥，满足不同肉类加工需要。 关键词关键词：绞肉机；结构设计；绞刀 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 II II Abstract This paper mainly describes the working principle of JR1000A 绞肉机 appliances, small meat processing meat grinder and its technical parameters, calculation of production capacity analysis and design of main structure. The meat grinder using full closed coupling transmission mode, with a higher level of protection, smooth operation, reliable work, and convenient disassembly and washing, not only can used for family meat, can also be used to minced melon, pepper, crushed ice and other food. The power required is relatively small, driven by electric power, reasonable structure can meet the total ordinary family food mincing work. The meat grinder is mainly rely on the meat knife high-speed rotation and squeeze the meat template on the hole edge formed by shearing action will be minced meat, and in the screw extrusion will be raw material is discharged out of the machine outside. According to the characteristics of different configuration tool and feed plate, can produce different size of meat and minced meat, meat processing to meet the different needs. Key words: meat chopper;reame;processing III 目目 录录 1 前言.1 1.1 结构及工作原理.1 1.2 绞肉机的结构.3 1.2 绞肉机的工作原理.4 2 螺旋供料器的设计.6 2.1 绞笼的设计.9 2.2 绞筒的设计.10 3 传动系统的设计.11 3.1 电机的选择.12 3.2 带传动的设计.13 3.3 齿轮传动设计.15 3.3.1 选择材料，确定和及精度等级.17 limH limF 3.3.2 按接触强度进行初步设计.18 3.3.3 校核齿面接触强度.20 3.3.4 校核齿根的强度.22 3.3.5 齿轮副精度的检验计算.23 3.4 轴的设计.23 3.4.1 按扭转强度计算.24 4 绞刀的设计.25 4.1 绞刀的设计.25 5 生产能力分析.26 5.1 绞刀的切割能力.27 5.2 绞肉机的生产能力.29 5.3 功率消耗.30 总 结.31 致 谢.32 参考文献.33 xx 学院本科毕业设计（论文） 1 1 1 前言前言 JR1000A 绞肉机是近几十年机械工业发展的产物，现在已经开发出来的绞肉机 已经有很多种型号了，它们的工作原理基本上都是需要人工放肉进该 JR1000A 绞肉 机中，其可以对肉类进行自动绞肉功能，并且在构造和性能上兼有人和机器各自的 优点。随着国民经济的发展和机械工业的进步，1985 年法国克莱夫博士发明了第一 台 JR1000A 绞肉机，该 JR1000A 绞肉机绞肉精度高，运行平稳，平均无故障时间较 传统的 JR1000A 绞肉机相比要长很多，并且维修方便，可靠。在这些行业中，往往 需要 JR1000A 绞肉机以较高的速度和精度完成诸如人工放肉，自动绞肉等操作，新 型的 JR1000A 绞肉机无疑成为重点研究对象。如今，无论从绞肉数量、质量、经济 效益等各方面来衡量，它已经远远超越了以往的传统的绞肉机，并成为各国争相发 展的行业。绞肉机是以链轮传动和齿轮传动机构以及其他执行机构等构成的绞肉机 械。上海的华永公司通过对传统的绞肉机进行改造，从而实现了绞肉机的创新设计， 并通过打入欧洲市场，取得了巨大的成功 以绞肉机构为研究对象,探讨一种形式简洁、结算快捷、方便控制的自动绞肉模 型,从产能规划和绞肉速度来提高绞肉机的综合性能，这对于食品加工机械的发展和 进步具有非常重要的影响和至关重要的意义和作用。 因此,开发一种具有优势作业方向,高速、低成本的 JR1000A 绞肉机具有重大的 意义，对比于人工绞肉来说,自动 JR1000A 绞肉机具有刚度大,精度高,响应快,自重 负荷比小,控制容易,易实现高速等特点在肉类加工机械领域得到广泛应用。 本课题研究一种 JR1000A 绞肉机，研究一种高速、轻型、低成本,高速 JR1000A 绞肉机，不但在自动化领域是一个新的突破，对肉类加工设备的理论和应用来说， 也是一个新的发展方向。对推动机构设计理论、JR1000A 绞肉机技术、计算机控制 技术、技术经济分析等多学科交叉，具有重要理论意义和工程实用价值。 xx 学院本科毕业设计（论文） 2 1.11.1 结构及工作原理结构及工作原理 1.21.2 绞肉机的结构绞肉机的结构 本次设计的 JR1000A 绞肉机的结构图纸如图 11 所示： 图 11 绞肉机结构 （1）送料机构 送料机构作为 JR1000A 绞肉机的核心机构，其主要作用是对肉类进行绞碎和挤 压，只有通过送料机构的挤压和绞碎，才能够实现绞肉机的真正功能。 （2）切割机构 切割机构主要是有绞龙的旋转来进行肉类的绞碎和切割的。 （3）驱动机构 包括电机 23、皮带轮 20 17、减速器 15、机架等 xx 学院本科毕业设计（论文） 3 1.31.3 绞肉机的工作原理绞肉机的工作原理 工作时，先开机后放料，由于肉料本身的重力进入螺旋供料器，螺旋供料器的 旋转作用把肉料连续地送往绞刀口进行切碎。同时因为螺旋供料器的螺距后面应比 前面小，但螺旋轴的直径后面比前面大，这样对物料产生了一定的挤压力，这个力 迫使已切碎的肉从格板上的孔眼中排出。由于投料口的尺寸限制，必须对投放肉料 进行粗加工以方便投料。 用于午餐肉罐头生产时，肥肉需要粗绞而瘦肉需要细绞，以调换格板的方式来 达到粗绞与细绞之需。格板有几种不同规格的孔眼，通常粗绞用之直径为 8-10 毫米、 细绞用直径 3-5 毫米的孔眼。粗绞与细绞的格板，其厚度都为 10-12 毫米普通钢板。 由于粗绞孔径较大，排料较易，故螺旋供料器的转速可比细绞时快些，但最大不超 过 400 转/分。一般在 200-400 转/分。因为格板上的孔眼总面积一定，即排料量一定， 当供料螺旋转速太快时，使物料在切刀附近堵塞，造成负荷突然增加，对电动机有 不良的影响。 绞刀刃口是顺着切刀转学安装的。绞刀用工具钢制造，刀口要求锋利，使用一 个时期后，刀口变钝，此时应调换新刀片或重新修磨，否则将影响切割效率，甚至 使有些物料不是切碎后排出，而是由挤压、磨碎后成浆状排出，直接影响成品质量， 据有些厂的研究，午餐肉罐头脂肪严重析出的质量事故，往往与此原因有关。 装配或调换绞刀后，一定要把紧固螺母旋紧，才能保证格板不动，否则因格板 移动和绞刀转动之间产生相对运动，也会引起对物料磨浆的作用。绞刀必须与格板 紧密贴和，不然会影响切割效率。螺旋供料器在机壁里旋转，要防止螺旋外表与机 壁相碰，若稍相碰，马上损坏机器。但它们的间隙又不能过大，过大会影响送料效 率和挤压力，甚至使物料从间隙处倒流，因此这部分零部件的加工和安装的要求较 高。 2 2 螺旋供料器的设计螺旋供料器的设计 2.12.1 绞笼的设计绞笼的设计 本次设计的绞龙的图纸如下图 2-1 所示： xx 学院本科毕业设计（论文） 4 图 21 绞笼 （1）绞笼的材料 由于绞笼直接接触到食品，所选材料必须符合国家食品器具选用标准，对身体 安全不能有不良影响。虽然根据材料力学绞笼的材料一般选为 HT200，但依据 食品工业标准要求，推荐采用不锈钢 1R13. （2）螺旋直径 0.163 m 取 D160mm5 . 2 C G KD D螺旋直径,m; -生产能力，由原始条件取值为 0.15 K物料特性系数；取0.071 充填系数；查表 1-16 得0.15 物料松散密度,t/m3; 猪肉保持 1.5 t/m3 C倾角系数。查表取1 （3）螺旋供料器的转速 根据绞肉机的相关资料手册，通常情况下，绞笼的转速 N 一般在 200 一 400r/min 之间，根据系统工况，我们选取 N326r/min。此种转速适中，容易把肉搅碎。 （4）螺旋节距 xx 学院本科毕业设计（论文） 5 根据实际设计考虑，查得螺旋节距 tD160mm。 2.22.2 绞筒的设计绞筒的设计 通常情况下，一般绞筒选用 HT200 灰口铸铁为材料铸造而成，其截面图如下图 所示： 图 22 绞筒 3 3 传动系统的设计传动系统的设计 本次设计的 JR1000A 绞肉机的传动路线如下： 电动机绞笼 2 1 2 1 Z Z D D 3.13.1 电机的选择电机的选择 N=4(KW) WG G绞肉机的产能，取hkg /1000 W切割 1kg 物料耗用能量，通常取 d 小则 w 大，当 d3mm。 取 w0.0030kw.h/kg。 （查 B5p） 75 传动效率，取 0.75 根据 N4kw，n1440r/min 选取型号为 Y112M-4 的电机。 xx 学院本科毕业设计（论文） 6 图 3-1 Y112M-4 电动机的外观图 1 4 . 4 326 1440 iii 总 由传动比标准系列查机械设计手册B2 表 21 初步取1.76 2.5 0 i 1 i 3.23.2 带传动的设计带传动的设计 （1）设计功率 d P kwPKP Ad 8 . 442 . 1 传动件设计与实用数据速查中表 1-19 可知工况系数取1.2 A K P传递的功率 （2） 选定带型 因为计算功率和电动机上小带轮的转速是一样的，所以查传动件设计与实用 d P 1 n 数据速查一书图 1-4，V 带可以选择的型号为普通 V 带 A 型。所以 min/1440 1 rnn （3） 传动比 1.76 0 i 2 n i n1 min/818 76 . 1 1440 r （4） 小带轮基准直径（mm） 1 d d 小带轮直径的选取：根据查传动件设计与实用数据速查一书图 1-4 工作点所在 区域，小带轮直径在 75-100mm 之间，按表 1-7 可选小带轮直径mm100d1 xx 学院本科毕业设计（论文） 7 100mm75r/min 1 d d min d d （5）大带轮基准直径（mm） 2 d d 大带轮直径的选取：忽略弹性滑动影响因素，大带轮直径 mmdid n n d ddd 17610076 . 1 112 2 1 根据查传动件设计与实用数据速查一书表 1-7 得=180mm 2 d d （6） 带速验算 smvsm nd v d /3025/54 . 7 100060 1440100 100060 max 1 1 （7） 初定中心距（mm） 0 a 公式：)(2)(7 . 0 2121 DDaDD 即：)180100(2)180100(7 . 0 0 a 得： mmamm560196 0 取： mma280 0 (8) 所需带的基准长度（mm） 0 d L 带长公式： 0 2 12 2100 4 )( )( 2 2 a DD DDaLd 0 2 0 4 )( )( 2 2 12 210 a dd ddaL dd ddd 2804 80 280 2 2802 2 886mm (9) 实际中心距 a xx 学院本科毕业设计（论文） 8 mm LL aa dd 287 2 886900 280 2 0 0 (10） 小带轮包角 1 3 . 57180 12 1 a dd dd = 3 . 57 287 80 180 = 120164 满足 V 带传动的包角要求。 （11）单根 V 带的基本额定功率 1 p 根据带型号、和普通 V 带相关参数， 机械设计手册查表 1-10 我们选 1 d d 1 n 取额定功率 P1=1.32kw。 （12） 时单根 V 带型额定功率增量 1i 1 P 根据以上工况，我们选取KWP15. 0 1 （13） V 带的根数 Z Z =49 . 3 87 . 0 96 . 0 )15 . 0 32. 1 ( 8 . 4 )( 11 La d kkpp P 其中 ： 单根普通 V 带的许用功率值 1 P 一基本额定功率增量 1 P 包角修正系数 K 长度修正系数 L K 查传动件设计与实用数据速查一书中查表 1-21 取值： 96 . 0 K 查表 1-20 带长度修正系数 87 . 0 L K （14） 单根 V 带的预紧力 0 F xx 学院本科毕业设计（论文） 9 2 0 ) 1 5 . 2 (500mv Zv P k F d a = 2 54. 71 . 0 54 . 7 4 8 . 4 ) 1 96. 0 5 . 2 (500 =134（N） mV 带每米长的质量（kg/m）查机械设计手册B1 表 8124，取 0.1k/gm （15）作用在轴上的力 F )(106182sin41342 2 sin2 1 0 NZFF )(159282sin41343 2 sin3 1 0max NZFF （16）带轮的结构和尺寸 根据带轮的转速和工作环境，选取带轮的材料为 HT200，其中小 V 带轮的零件 查传动件设计与实用数据速查一书中附表 B 可以知道电动机中轴的直径，从而 得到的直径范围是在腹板式结构的范围内。图纸如图 3-2： xx 学院本科毕业设计（论文） 10 图 3-2 小带轮 从动带轮的基准直径，因为mmD180 2 mmD300 2 从动带轮的参数：查传动件设计与实用数据速查一书，可以确定主动带轮各个 结构的参数，图纸图 3-3 xx 学院本科毕业设计（论文） 11 图 3-3 大带轮 3.33.3 齿轮传动设计齿轮传动设计 3.3.13.3.1 选择材料，确定选择材料，确定和和及精度等级及精度等级 limH limF 根据系统工况，我们选择齿轮材料为 40Cr，齿轮精度等级选择 IT6。 因此：；MPa HH 1120 2lim1lim MPa FEFE 700 21 。MPa FF 350 2lim1lim 3.3.23.3.2 按接触强度进行初步设计按接触强度进行初步设计 （1）确定中心距 a 3 2 1 ) 1( Ha am u KT uACa xx 学院本科毕业设计（论文） 12 式中：配对材料修正系数 Cm1 螺旋角系数 Aa476 载荷系数 K1.6 小齿轮额定转矩 )( 7 . 46 818 4 95499549 1 MN n P T 齿宽系数 0.4 a 齿数比 u=i=2.5 许用接触应力则 MPa HH 100811209 . 09 . 0 lim 取 a80mm, 9 . 69 10085 . 24 . 0 7 . 466 . 1 ) 15 . 2(476 3 2 mma （2） 确定模数 m m=(0.0070.02)a=0.561.6, 取 m=1.5mm （3）确定齿数 21,z z 初取螺旋角13 z =29.4 取 z =30 1 ) 1( cos2 m a ) 15 . 2(5 . 1 13cos802 1 z =z =2.5 30=75 取 z =75 21 2 重新确定螺旋角 142.10 802 )7530(5 . 1 arccos 2 )( arccos 21 a zzmn （4）计算主要的几何尺寸 分度圆的直径 mm mz d 7 . 45 cos 305 . 1 cos 1 1 mm mz d 3 . 114 cos 755 . 1 cos 2 2 齿顶圆直径 d=d +2h =45.7+2 1.5=48.7mm 1a1a xx 学院本科毕业设计（论文） 13 d=d +2h =114.3+2 1.5=117.3mm 2a2a 端面压力角 (查 B1 表 834) 0 292.20 142.10cos 20 cos tg arctg tga arctg n t 基圆直径 mmdd mmdd tb tb 2 .107292.20cos348cos 2 .40292.20cos 5 . 130cos 22 11 齿顶圆压力角 951.23arccos 365.34arccos 2 2 2 1 1 1 a b at a b at d d d d 端面重合度 = z （tg-tg）+ z (tg-tg) a 2 1 1 1at 2 2at =1.9 齿宽 b=.a0.4 8032 取 b 32mm；b 40mm a 21 齿宽系数 =0.7 d 1 d b 7 . 45 32 纵向重合度 =1.2 5 . 1 142.10sin32sin n m b 当量齿数 31.45 3 1 1 cos z zv 78.628 3 2 2 cos z zv 3.3.33.3.3 校核齿面接触强度校核齿面接触强度 强度条件： H H 计算应力：=ZZ Z Z Z 1H HBE 1 1 bd F KKKk t HHVA = 2H 1H B D Z Z xx 学院本科毕业设计（论文） 14 式中：名义切向力 F =2044N t 1 1 2000 d T 7 . 45 7 . 462000 使用系数 K =1 A 动载系数 =（） V K VA A 200 B 式中 V= s m nd 95 . 1 100060 818 7 . 45 100060 11 A=83.6 B=0.4 C=6.57 =1.2 V K 齿向载荷分布系数 =1.35 H K 齿间载荷分配系数 0 . 1 H K 节点区域系数 = 1.5 H Z 重合度的系数 77 . 0 Z 螺旋角系数 80. 0 Z 弹性系数 MPaZE 8 . 189 单对齿齿合系数 Z =1 B = 1H 2H 32 7 . 45 2044 5 . 2 15 . 2 0 . 135 . 1 05 . 1 80 . 0 77 . 0 8 . 1895 . 11 245.5MPa 许用应力： = H XWRVLNT H H ZZZZZZ S lim lim 式中：极限应力 =1120MPa limH 最小安全系数 =1.1 limH S 寿命系数 =0.92 NT Z xx 学院本科毕业设计（论文） 15 润滑剂系数 =1.05 L Z 速度系数 =0.96 V Z 粗糙度系数 =0.9 R Z 齿面工作硬化系数 =1.03 W Z 尺寸系数 =1 X Z 则： =826MPa H 03 . 1 85 . 0 96 . 0 05 . 1 92 . 0 1 . 1 1120 满足 H H 3.3.43.3.4 校核齿根的强度校核齿根的强度 强度条件： 1F 1F 许用应力： =； 1F FFVASaFa n t KKKKYYYY bm F 11 22 12 SF SF FF YY YY 式中：齿形系数 ， 61. 2 1F Y2 . 2 2 F Y 应力修正系数 ， 6 . 1 1 Sa Y77 . 1 2 Sa Y 重合度系数 =1.9 Y 螺旋角系数 =1.0 Y 齿向载荷分布系数=1.3 F K N H K 齿间载荷分配系数=1.0 F K 则 =94.8MPa 1F =88.3MPa 2F 1F 6 . 161 . 2 2 . 277 . 1 许用应力： = F XlTrelTNTST F F YYYYY S Re lim lim xx 学院本科毕业设计（论文） 16 式中：极限应力 =350MPa limF 安全系数 =1.25 limF S 应力修正系数 =2 ST Y 寿命系数 =0.9 ST Y 齿根圆角敏感系数 =0.97 relT Y 齿根表面状况系数 =1 lT YRe 尺寸系数=1 X Y 则 = F MPa48997 . 0 9 . 02 25 . 1 350 满足， 合适。 2F 1F F 3.3.5 齿轮副精度的检验计算 （1）确定齿轮齿轮传动的公差项目和公差值 第公差组检验切向的综合公差，= 1 i F 1 i FmmFF fP 072. 0009. 0063 . 0 第公差组检验齿切向的综合公差 ， 1 i fmmfff tpti 012. 0)011 . 0 009 . 0 (6 . 0)(6 . 0 1 第公差组检验齿向公差012 . 0 F （2）检验齿轮传动的公差值 对齿轮，检验公法线长度的偏差。 w E 齿厚下偏差;144 . 0 009 . 0 1616mmfE ptsi 公法线的平均长度上偏差 mmFEE TssWS 11 . 0 20sin36 . 0 72 . 0 20cos108 . 0 sin72. 0cos 下偏差 ；mmFEE Tsiwi 126 . 0 20sin036 . 0 72. 020cos144. 0sin72 . 0 cos 大齿轮的图纸如下图所示： xx 学院本科毕业设计（论文） 17 图 3-4 大齿轮简图 3.43.4 轴的设计轴的设计 3.4.1 按扭转强度的计算 轴作为机器的一个关键组成部分，其为各类传动部件的安装，传动的扭矩和旋 转运动围绕轴进行，而且经过轴承和机架连接。为了满足定位轴上的紧固件和容易 加工和装配的轴类零件和拆卸，通常轴设计成阶梯轴。轴系的零件是由轴和它上边 的零部件构成一个装配体系，研究轴的过程中不仅要研究轴体自己的数据，还要将 系统里的全部零碎部件融合在一起。 因为用于振动的传递的轴体不仅要传送扭矩，还得经受住弯矩，是以本人研究 的阶梯性轴是转动轴。因为确定了小带轮的参数，相应的大带轮随之确定。接下来 的工作就是计算轴体的直径了。轴体的研究需要凭借扭转强度来调整弯曲的强度， 因为可用作轴的原料比较多，所以必须得明确轴的应用环境，还有规定诸如刚度， 强度以及别的机构机能。可以使用热处理这种方法，当然也要琢磨怎样使加工简单 并且花费较少，用研究计算所得的数据以确定轴体的用料，故采取 45 号钢当成轴体 xx 学院本科毕业设计（论文） 18 的原料，它需要 40MPa 的切应力。然后需要做正火或者调质处理来确保它的力学性 能。 考虑键槽等要素对轴的影响，轴的直径应增加以弥补轴的键槽强度减弱。取轴 直径 d=20mm，就是最右边装带轮处直径等于 20mm。装有密封元件和滚动轴承处的直 径，应与密封元件和轴承的内孔径尺寸保持一致。轴体上面存在两支点的轴承要选 用一样的标准，方便加工轴承的座孔。挨着的轴段，应使直径不一样构成轴肩，轴 肩在轴体上部件定位以及承受轴向力时要提供相应的高度，轴肩的直径差通常选 5 到 10mm，本文轴肩处采取 5 毫米的直径差，接着把每段轴体的长度尺寸匹配到一块， 还要注意确定出轴的各段长度了。 用实心轴 3 3 5 n P A T d 式中:d直径，单位为 mm T转矩，单位为 N.mm P额定功率，单位为 kw n转速，单位为 r/min 许用切应力，单位为 Mpa30 轴材料的常数A 选择轴的材料，通过查机械设计基础一书中表 121，应该选择 45 号钢并 进行调制处理，它需要 40MPa 的切应力。查机械设计基础一书中表 123，取 。根据上面公式计算，齿轮轴的最小直径 d20mm；大齿轮轴的最小直径120A d20mm 依据结构，设计如图 3-5 xx 学院本科毕业设计（论文） 19 图 35 齿轮轴 4 4 绞刀设计绞刀设计 绞刀的作用是切割物料，它作为 JR1000A 绞肉机的核心部件之一，具有不可替 代的作用，如果没有铰刀，肉类根本就不可能被绞碎。 4.14.1 绞刀的设计绞刀的设计 下图 4-1 为铰刀即十字刀片的图纸： xx 学院本科毕业设计（论文） 20 图 4-1 绞肉机绞刀片示意图及每一叶刀片上速度分布 其值为： （） 30000 n vpRr 式中：线速度，单位为 ms； p v n旋转速度，单位为 rpm； 至旋转中心的距离单位为 mm； r起始点半径单位为 mm ； R终止点半径单位为 mm； 根据前面的分析可知，前角=刃倾角=0。 根据以上分析可以看出，绞肉机刀片的设计有些问题。所以只能通过一叶刀片 的与网眼扳相接触的一条刀刃为对象从而来设计各个部位。 （1）刀刃的起讫位置 刀刃的起讫位置的计算如下： n 30000 我们已知十字刀片得转速 n326r/min 当时， min 30m/min=0.5m/s r mm65.145 . 0 326 30000 / xx 学院本科毕业设计（论文） 21 当时， min R smm R /5 . 1min/90 RmmR94.435 . 1 326 30000 / 圆整