家用小型绞肉机的设计【含cad图纸+文档全套纸】
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分类号 编号烟台大学文经学院毕 业 设 计家用小型绞肉机的设计Design of small domestic meat grinder申请学位： 工学学士 系 别： 机电工程系 专 业：机械设计制造及其自动化班 级： 机1601-1 姓 名： 刘子健 学 号： 201604501146 指导老师： 申刚（副教授） 2020年5月30日烟台大学文经学院 家用小型绞肉机的设计姓 名： 刘子健 导 师： 申刚 （副教授）2020年5月30日烟台大学文经学院烟台大学文经学院毕业设计任务书系（部）：机电工程系姓名刘子健学号201604501146毕业届别2020届专业机械设计制造及其自动化毕业设计题目家用小型绞肉机的设计指导教师申刚学历研究生职称副教授所学专业导弹地面设备1、具体要求(主要内容、基本要求、主要参考资料等)：主要内容：1).对家用小型绞肉机进行结构设计，并完成重要零部件图、总装配图；2).完成小型绞肉机的设计说明书。基本要求：1).设计确定总体工作原理，给出原理图；2).完成详细设计，给出所做设备必要的原理图，装配图，零件图等；3).提交开题报告、论文等文档；4).准备毕业设计答辩材料，完成答辩。主要参考资料：1).理论力学、材料力学、机械原理、机械设计基础等的教科书；2).机械设计手册；3).其它与绞肉机结构相关的资料，文献等。2、进度安排：2月25日3月15日：搜集并整理资料，写出开题报告；3月20日3月31日：确定总体方案，给出原理图；4月1日4月30日：完成详细设计，绘制对应的图纸；5月1日5月30日：修改完善设计，完成毕业论文；5月30日 ：准备答辩。指导教师（签字）： 2020年 1月 10日系（部）意见： 系主任（签字）： 2020年 1月 11日备注：【摘要】家用小型绞肉机主要是为了给人们的日常生活提供方便，本文参照市面上小型绞肉机的构造，研究设计出一个相对简单完整的绞肉机。此次主要对家用小型绞肉机的工作原理、主要部件的结构以及部件结构的尺寸精度进行设计说明。家用小型绞肉机的主要工作是在螺旋供料器的作用下完成，其中，绞筒绞笼以及绞刀的设计尤为关键。设计中要考虑到绞笼与绞筒之间的间隙问题，避免出现碰撞；而绞刀不但要迅速切割肉料，还要能承受住物料的压力，所以要对绞肉机中的构件进行合理严格的设计，避免出现产品缺陷。本绞肉机除了可以对肉类进行加工，还可以对简单的蔬菜，水果等进行绞碎。其操作简单，几乎不需要人为干涉，保证了绞肉机的工作效率和安全性。【关键词】小型绞肉机；绞刀；螺旋供料器Abstract: The main purpose of the family mincer is to provide convenience for peoples daily life, referring to the structure of the small mincer on the market, a relatively simple and complete mincer is designed in this paper.This paper mainly explains the working principle, the structure of the main parts and the size precision of the parts of the small meat mincer.The main work of a small domestic meat grinder is accomplished under the action of a screw feeder,among them, the design of the reamer and the reamer are especially important.The gap between the winch and the Capstan should be considered in the design to avoid collision;and the cutter must not only cut the meat quickly, but also bear the pressure of the material,therefore, the components of the meat grinder should be designed reasonably and strictly to avoid product defects.The meat grinder can not only process meat, but also grind vegetables, fruits, etc.It has the advantages of simple operation and almost no human interference, thus ensuring the working efficiency and safety of the meat grinder.Key words: Mincing machine；Reamers；Screw Feeder目录第一章 绪 论11.1 家用小型绞肉机发展背景及现状11.2 主要设计内容1第二章 总体结构及工作原理22.1 绞肉机的结构22.1.1 切割机构22.1.2 送料机构32.1.3 驱动机构32.2 绞肉机的工作原理3第三章 螺旋供料器的设计43.1 绞笼的设计43.1.1 绞笼的材料43.1.2 螺旋节距43.1.3 螺旋供料器的转速53.1.4 螺旋直径53.2 绞筒的设计5第四章 绞刀总体设计64.1 刀刃位置确定74.2 刀刃前角74.3 刀刃后角94.4 刃倾角的设计104.5 刀刃切割速度114.6 绞刀结构12第五章 传动装置的设计145.1 电机的选择145.2 带传动的设计155.3 齿轮装置的设计175.3.1 选择材料，确定和及精度等级。175.3.2 初步设计185.4 中心轴的设计195.4.1 确定扭转强度的大小19参考文献21致谢21烟台大学文经学院毕业设计第1章 绪 论1.1 家用小型绞肉机发展背景及现状在这个越发注重生活质量的时代，人民首先对食品质量提出了更高的要求，其中，食品工业扮演了重要的角色。食品工业正向着更加健康、环保、便捷等方向发展，而食品工业的发展要依靠现代机械设备与技术，在结合了现代设施与技术的条件下，各种食品机械应运而生。肉类在人们的生活中必不可少且尤为重要，以前绞肉是一件很繁琐的事情，人们要在砧板上把肉先剁成块粒状，然后反复剁碎才能得到细碎的肉，这种方法既费时又费力，而且还存在安全隐患，为了解决这些问题，人类就发明出了绞肉机，目前市场上的小型家用绞肉机有很多型号可以供人们选择。在人们的饮食方面，肉类占据了很大比重，每年的消费增长率在5%-8%。我国在绞肉机行业的发展起步较晚，所以和国际绞肉机发展水平存在很大差距，并且在我国大型肉类加工企业中，主要使用大中型绞肉机，小型绞肉机还未得到完全普及。如今，国内很多企业已经引进了德国的绞肉去筋膜技术，避免了人工去筋膜低效高成本等缺点，大大提高了经济效益并解决了卫生安全问题。在小型绞肉机市场中，主要分为手动与自动两种：手动绞肉机使用方便、体积小、结构简单，在过去被广泛使用，但缺点也很明显，要消耗大量的人力物力，不符合现代生活的标准；自动绞肉机的优点十分明显，使用方便、高效省时、安全性能优越，同时也存在能耗高、噪音大、不能水洗等缺点。如今越来越多的家庭选择了小型绞肉机，但不论手动还是电动，都存在一定的缺陷。相比手动绞肉机，电动绞肉机具有刚度大、成本低、自重负荷比小、轻型易控制等特点，更能吸引顾客的眼球,满足人们的需求并受大众喜欢。而且，电动绞肉机的生产量较大，加工的肉量可以根据需求来定，十分方便。因此对于此次电动绞肉机的设计，在肉类加工设施领域和自动化领域都会是一个新的发展方向，具有重要的工程实用价值。1.2 主要设计内容（1）螺旋供料器方面，主要涉及绞笼绞筒的配合工作，包括螺距和螺径以及绞笼绞筒工作时存在合理的间隙（2）绞刀主要对绞肉时刀具的位置、承重能力及刀刃的尺寸（3）传动系统的设计：主要包括带传动，齿轮的精度和轴扭转强度第2章 总体结构及工作原理2.1 绞肉机的结构绞肉机结构设计如（图2-1）所示，主要有三大部分组装成，分别包括切割机构、送料机构和驱动机构。 图2-1整体结构图 2.1.1 切割机构包括 2 绞刀，3挤肉样板及4旋盖。主要作用是切割肉料，并随着推杆被推进至样板位置，最终被挤压出机器。样板上的孔眼大小并不固定，可以根据自身需要随时更换为其它孔径的挤肉样板。2.1.2 送料机构包括5绞筒，6绞笼和7料斗。其功能主要是运送并绞碎物料，是绞肉机中最重要的结构部件。2.1.3 驱动机构包括1机架，8减速器，9、12皮带轮及10电机等。2.2 绞肉机的工作原理 绞肉机工作前，要先将其固定住，防止因震动引发安全问题。首先，启动机器，将准备好的肉放入绞肉机中，在减速装置的作用下，肉被缓慢地被送到绞肉机内绞碎。由图可知，螺旋供料器的螺距逐渐变小，这样使物料逐渐受到充分的挤压，受到完全有效的加工后，使切肉从样板上的孔中挤出，放入准备好的容器中。绞刀和螺旋供料器决定了绞肉机的生产能力。其中，刀具要有锋利的刀刃，选用工具钢制造最好，随着长时间使用，刀刃不再锋利，此时需要取下打磨或更换新刀片，否则会导致肉料是被挤压成饼状而不是被切碎，严重影响产品质量。绞肉机工作时，难免会出现绞笼碰撞绞筒的情况，如果出现碰撞，就会对机器本身造成损害，甚至出现安全问题。所以要使绞筒和绞笼之间存在合理的间隙，不能过大或过小，否则会影响运转效率和挤压效果，使物料无法充分加工。第3章 螺旋供料器的设计螺旋供料器作为绞肉机结构中的重要结构成分，主要工作使利用螺旋推杆推动肉料在绞筒内的输送，同时绞刀对肉料进行切割。由于螺旋供料器的存在，使之具有较强的生产能力，可以实现持续自动的工作方式，有效的节省了时间，完全可以满足家庭需要。3.1 绞笼的设计 绞笼的作用是在绞刀绞肉的同时随着螺旋推杆的旋转向前推送物料，并在终端挤压排出。本设计中的绞筒由下（图3-1）可见螺径和螺距的变化：螺距逐渐变小，螺径逐渐变大。这样，可以对物料进行充分的挤压切割。图3-1 绞笼3.1.1 绞笼的材料绞笼的材料为HT2003.1.2 螺距 螺旋节距3.1.3 转速根据确定值可知转速为326r/min3.1.4 螺旋直径 直径最终确定为160mm3.2 绞筒的设计 绞肉时肉料在绞筒内翻滚绞拌，受到作用力和反作用力影响，导致肉料顺着缝隙与绞笼内壁接触。为防止肉料切割不充分，因此要在绞笼内壁合理设计8个内槽，并使之分布均匀，如（图3-2）所示。绞筒内壁要与绞笼间设计合理的间隙，一般在4mm左右。否则，间隙过大，肉料会存在绞笼与绞筒间的缝隙中，不能被完全绞碎；间隙过小，则装置之间容易发生碰撞，损坏机器，导致加工出肉的质量不合格。 查阅资料，将HT200作为铸造绞筒的原料最为合适图3-2 绞筒第四章 绞刀总体设计绞刀用于切割肉料。刀具安装位置在绞笼的前端，并随绞笼一起运转，刀刃要安装在绞笼的旋转方向上，使切割更合理。其中，绞刀有八刃，六刃，四刃，三刃和两刃五种规格，可以根据实际情况对比选择。选用ZG65 Mn来铸造绞刀， 淬火硬度为HRC55 - 60，铸造出的刀具要有足够的硬度和锋利的刀刃。此外，还要有合理的设计参数，否则会影响肉料的加工质量。根据（图4-1)所示，可以看出刀具切割时的线速度。图4-1 刀刃速度示意图计算公式为： （） 1 由刀片的任意横截面观察，例如图中截面AA，前角和刃倾角为零，而刃部后角较大。结果表明，此次设计不合理。把研究对象定为与网眼板接触的刀刃，重新分析各种数据，并设计说明。4.1 刀刃位置确定电机启动工作后，道具随之开始旋转。根据上述的公式得出结论，刀具的线速度的大小与两者间的距离成正比例：刀具的转速不变时，刀刃与旋转中心的距离越大，切肉的线速度越快；给与恒定的螺旋推杆前进速度，假设在绞肉过程中刀片做功全部发热做功，那么在单位时间内，刀片与网眼板摩擦所产生的热量为： 刀刃的线速度大小决定了切割过程中能够产生多少的热量，所以切肉时旋转产生的线速度数值越大，就会产生更多的热量，所以要合理控制切割时的线速度。 结合资料与生活常识，线速度控制在30一90mmin能达到最有效的结果。刀刃的起点半径r和终点半径R可以根据上述数据逐步推算出。 3根据上文可知转速为326r/min（1）， 时 （2）， 时 计算中取整数更合理，所以： r 15mm R 45mm4.2 刀刃前角 绞刀进行绞肉时，刀刃与网眼板接触时的受力分析如（图4-2）。图4-2 刀刃受力图据（图4-2）得：整理 得：网眼板与刀刃存在的摩擦力为：前刀面切肉时产生的摩擦力为： 综合得到： 4 根据公式 由此判断与抗剪应力和肉最终的面积有关，也就是在确定挤肉样板的孔眼规格后，将作为定值，所以 。挤肉样板施加在刀具上的力，可以看作是天然存在的力，不受外界影响，因此。前刀面切肉时受到的压力，只受切肉速度的影响，得公式4经整理后得： 5刀刃前角有极为重要的作用，合适的角度会使加工更顺利，保证刀具的切割力和产生的热量在合理的要求内。 当刀具以固定的速度旋转推进时，前角的大小显得格外重要。前角小，刀具施加到肉上的力就需要很大，才能将肉完全绞碎，同时由于摩擦等原因产生的热量就会很多；反之，需要的力和产生的热量就较少。当前角比较大时，由于刀具冷却量小，生产中产生的热量无法尽快散失，刀具一直处于高温状态下。所以必须合理对前角的大小进行选择： 。当切割的肉质较硬时，取较小的值更合理；相反肉质较软时，取较大的值更合理。4.3 刀刃后角刀刃的后角有两方面的作用体现：一是降低了挤肉样板接触后刀面的可能性，从而使摩擦力的作用减轻；二则是使前角固定不变，加大后角角度，让刀具有更锋利的刀刃。刀刃会随着使用次数和时间的增加逐渐变钝，刀片变钝后，后角逐渐消失，同时在生产过程中肉产生了更多的变形能，使刀片更多的接触到挤肉样板，产生更多的摩擦，导致刀具与挤肉样板作用形成了更多的热量。与此同时，使磨钝标准VB都相同的情况下，一个新的刀片如果能有较大的后角，就能比同样尺寸的刀削去更多的金属。如（图4-3）所示。说明后角与耐磨度有直接关联，后角大耐磨度就高，相反在刀体材料的磨损程度方面也会出现问题，总之刀具的磨损越多就会变得越脆弱，使用起来就会遇到更多的问题，影响设备的性能，所以后角的大小也要合理适当： 。当需要切割的肉较硬时，取小值更合理；相反肉质软时，取大值更合理。图4-3 刀后角与NB,VB示意图4.4 刀刃倾角的设计图4-4 刃倾角示意图椭圆长半径处的曲率半径，即为刀刃实际的纯圆半径： 6 根据计算公式可得，刃倾角 与纯圆半径成反比例关系，刃倾角数值越大，半径就越小。所以为了得到锋利的刀具，就要使刃倾角变大，生产效率也就随之提升了。当刀刃的起讫半径r和R确定后，其最大初始刃倾角就能确定（见图4-5）图4-5 齿轮带 7刃倾角的初始计算公式： 图4-6 刃倾角初始图 84.5 刀刃切割速度 由于刃倾角的出现，绞肉时刀刃上所有的点相对于挤肉样板的速度，都可以根据平行四边形法则分解为平行和垂直于刀刃两个方向的分速度和。（见图4-7）公式整理为：图4-7 刀刃任意点速度简图根据： 整理后：终式为： （）含义： R r4.6 绞刀结构由上述整理绞刀的特点以及示意图（图4-8）： （a） （b）（c）图4-8 2刃、4刃、8刃绞刀第五章 传动装置的设计电机启动后，使绞笼也开始工作，由于其工作时的转速形态仅有一种，所以把整体工作的行经作为定传动。在齿轮和皮带等减速装置减速后，确定最终的总传动比。 同时对绞笼的转速有合理的要求，不宜太高或太低，在转速提高的同时，运送能力并不会随着提升。转速有运转范围，达到合理范围效率最好，反之效率就会有所偏差。转速过高时，机械之间摩擦生热，使绞笼内压力增大，对肉料产生直接的不利影响，本设计中绞笼的转速应控制在300r/min左右较为适合，偏差不应超过100。故本设计选用326r/min。 由传动比标准 查B2表21取得1.76 2.5 根据要求其工作路径如下： 5.1 电机的选择 根据功率为4kw， 转速为1500r/min，查B1表10-4-1选用Y112M-4，查B1表10-4-2得Y112M-4电机结构。图5-1 Y112M-4电机简图5.2 带传动的设计（1） ，根据表格选定工况系数值为1.2 （2）带型的选择根据和查B1图812选普通V带A型，小带轮转速为1440r/min（3）计算确定传动比 （4）计算小带轮与大带轮的基准直径，（mm） 根据B1表8112和表8114选择 根据设计计算需要取大带轮直径为180毫米（5）检验带的速度 （6）轴间距的初步确定 （7）计算确定带基准的长度 886mm 根据B1表818取整其长度为900毫米，确定A900作为基本带型（8）轴间的实际距离 （9）计算确定小带轮的包角大小 （10）确定一根V带的额定功率 根据带型号、和普通V带查B1表8127（c） 取值1.32kw（11）时一根V带的额定功率的变化根据带型号、和查B1表8127（c） 取值0.15kw（12） 确定V带的数量 据B1表8123，合理为0.96 据B1表818，取值0.87（13）一根V带所需要的预紧力大小 ，查表确定为0.1k/gm（14）确定轴上的作用力 由于要选用新带，预紧力会很大，确定为正常带的1.5倍（15）确定带轮的基本尺寸与结构需要带轮有良好的质量满足设计需要：高强度，轻重量，优良的结构性和工艺性，避免在铸件的生产中产生较大的应力，从而造成不必要的冲击。要求轮槽表面光滑（表面粗糙度），可以降低带的磨耗。选取HT200作为带轮的材料。查B1表8110得基准宽度制V带轮轮槽尺寸，由带轮的基准直径查B1表8116确定轮辐，由（图4-2）和（图4-3）所示。 图 5-2 小带轮 图 5-3 大带轮5.3 齿轮装置的设计5.3.1 完成准备工作 查询B1表8324和表8325选取两齿轮的材料均为40，在进行调质和表面淬火两个步骤后，齿面的硬度变为4550HRc；精度等级为6级。 根据硬度要求选择，根据BI图838（d）中的MQ级质量指标查得；根据B1图839（d）中的MQ级质量指标查得；。5.3.2 初步设计（1）确定中心距公式： 其中：齿宽系数0.4（由B1表834推荐值）配对材料修正系数Cm1（由B1表8328查取） 载荷系数K1.6（由B1表8327推荐值）螺旋角系数Aa476（由B1表8329查取） 小齿轮额定转矩 许用接触应力（由B1表8327推荐值）齿数比u=i=2.5 得按设计将其取整为80毫米（2）模数m的选取 , 根据需要确定m的值为1.5（3）计算齿轮上齿数z和z由于螺旋角 根据设计需求将其取整为30 直接取值为75 计算螺旋角的数值 （4）确定齿轮胚胎精度由大齿轮功率可以计算得出大齿轮的孔径为33mm，齿轮的形状与尺寸公差均为6级，即0.016mm，齿轮的径向和端面跳动公差均为0.014mm（如图4-4）。 图5-4大齿轮结构示意图5.4 中心轴的设计5.4.1 确定扭转强度的大小首先选用实心轴作为原材料 将各个数值带入后，计算得齿轮轴的最小直径为20mm；且大齿轮轴的最小直径也为20mm，因此如(图5-5，5-6）。图5-5 齿轮轴图5-6 低速轴参考文献1 吴宗泽.机械设计手册，北京：机械工业出版社，0002 濮良贵、纪名刚主编机械设计第七版北京：高等教育出版社20013 张裕中主编食品加工技术装备第一版北京：中国轻工业出版社20004 姜继海、宋锦春、高常识.小型绞肉机工作原理.高等教育出版社， 2002.85 张辽远.小型绞肉机的设计与实现.机械工业出版社， 2002.86 于永泗、齐民.机械工程材料.第九版. 大连:大连理工大学出版社,2012.12.7 中国农业机械化科学研究院编实用机械设计手册北京：中国农业机械出版社19858 成大先主编机械设计手册（第4卷）第四版北京：化学工业出版社20029 毛谦德、李振清主编袖珍机械设计师手册.第二版北京：机械工业出版社200210 陆元章主编.现代机械设备设计手册(2).北京:机械工业出版社,1996致谢在此次设计中，要感谢申刚老师的细心指导，无论是从课题的选择，还是到最终论文的完成，老师都给与了我耐心的教导和讲解。尤其是在今年这种特殊的情况下，手中没有充足的资料，无法像在学校里有老师同学的帮助，也不能去图书馆找各方面专业的书本，遇到难题只能不断的麻烦老师，再此要向老师致以真挚的感谢。在这几个月的设计过程中，充分检验了我在大学四年中学到的理论知识和实践能力，当运用到实际中，不仅能够发现自己的不足之处，还能体会到知识的魅力，在解决困难的过程中，每解决一个难题，都会有种自豪感，感概知识力量的伟大。在此，还要感谢大学四年中每一位任课老师，感谢他们的悉心教导，感谢文经学院对我的栽培，在我成长的道路上细心呵护，让我感受到知识的力量和价值。还有检查论文和评审的老师，在众多的学生中需要一份一份仔细的审阅论文并记录，再次向老师表达感谢，老师们辛苦了。我一定不会辜负老师们的栽培，奋发向前，做一名励志青年。25烟台大学文经学院毕业设计评审表（指导教师用）题 目家用小型绞肉机设计学生姓名刘子健学号201604501146专业机械设计制造及其自动化指导教师姓 名申刚职称副教授所学专业导弹地面设备是否同意参加答辩：同意答辩得分75评语：本文选题符合机械类毕业设计的要求。针对设计任务，该生查阅了一定量的文献，分析论证合理，设
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