【《食品粉碎机的结构计算设计》10000字】

I食品粉碎机的结构计算设计随着互联网的普及，中国厨卫消费市场具有远大消费前景，适合中国家庭使用的家用食品粉碎机崭露头角，它具有超前的设计理念，功能强大。它将满足国内目前快节奏生活需求。本设计主要讨论的就是家用食品粉碎机的智能化和便捷对于这款智能型家用电器，前期查阅大量的数据资料并内现有技术有了详细的了解，而且也对这款小型家用电器的外貌稍作修改。家用食品粉碎机主要由机架部分、粉碎部分、出料部分几部分组成。电动机直接带动机架外部的刀具，刀具能够更换，方便清洗，提高空间的利用率，使总体紧凑且雅致。料杯机架与机架设计的非常的人性化，便于拆卸便、寄放、清洁。在追求安全不导电，操作方便，可以安装在任何材料上，更好的保护人身安全。在选择在轻便的同时又保证了质量。家用食品粉碎机能够完成国内家庭经常食用的液体食物。例如：水果汁、豆浆等，还能够加工肉制品，性能强大，引领时尚! 2总体方案设计与分析 23总体结构及零件设计 2 4 Ⅱ3.6料杯盖的设计 53.7出料部分滤网及隔离罩的设计 64关键部件的设计及强度校核 84.1电动机伸出端联接轴设计 8 8 4.5密封圈的选择 5控制电路的设计及其电气元件的选择 5.1控制电路的设计 5.2.2过热保护开关ST 5.2.3滤波电容 6家用食品粉粹机的使用与保养 7操作规程及注意事项 参考文献 11.1引言随着互联网的推广，中国厨卫消费市场具有远大消费前景，适合中国家庭使用的智能家用电器崭露头角，如今21世纪，智能家电变为潮流。缺乏智能型家用电器的市场份额迅速缩小，国内美的、格力、TCL等知名厂家，开发的智能产品主导着国内市场，自从2001年中国加入世界贸易组织(WTO)后进口关税的降低，国外知名企业，纷纷进入我国智能家电市场，给国内智能家电企业造成了争夺市场的竞争压力。随着科技不断发达，数字信息的开发应用，智能家电市场萎缩，国内外智能家电企业迅速调整战略，进军小型智能家电市场。比如日本企业是从小家电做起，然后开始研发大型家电，而后又回归初心做智能小家电。随着国内企业不断投入研发经费在各个领域都占得了一席之位，相信在未来国货会分销到世界各地。据统计，大型智能家电的总体利润占比越来越低，但智能小家电的利润却是节节攀升，这对于智能家用电器企业来说绝对是一个很大的诱惑。1.2目的及意义家用食品粉碎机是一种由电动机驱动的小型智能家用电器，并配有一些刀具或工具来准备加工食品。这些年，鉴于智能家用电器行业带领了机电行业在智能化方向的高速发展。通过智能化机械和电气一体化，能够使结构、形式完美融合，满足国内家庭基本需求。在家用食品粉碎机各个部位材质的选择路线上，在机架选择上考虑国内家庭对食品的安全很注重，所以选用食品级PC材质部件。在加工阶段期间，这种材质不仅可以在100°度左右的高温中加热，还可以抵抗内部和外部的磨损。在刀具材质的选择方面，采用非常坚固耐磨的刀具，能够在锋利的刀具上快速的粉碎水果、豆类等硬性食材。可用于制作果汁、奶昔、豆浆和低脂食品。此外，使用特殊的切割肉制类刀具，可以不费时不费力的制作各种肉制品。要实现国内慢节奏的生活方式，还要做好智能家用食品粉碎机在广泛的发展领域。我们要做好充分的准备，来提高国内家庭的生活品质，在上亿的消费家庭面前做到不拖后腿。在眼下的日常生活上，国内家庭追求生活的舒适性、经济性，而家用食品粉碎机正好可以满足这一国内家庭需求。并且，这款智能化国产食品加工机器，可以让我国小型家用电器的竞争力具有一定地位。22总体方案设计与分析家用食品粉碎机的设计初衷是一个多功能的智能成的系统。明确家用食品粉碎机要具有智能化和便捷化等多功能现小型家电在国内的地位要有顶层设计的设计思想，搜集生体硬件设施，聚焦关键点。能够大大的节省产品功能的开发时机的可靠性。可以更好的实现指令、优化质量和提高效率。在当块化设计是普遍智能企业所推崇，用于分析解决国内家庭的生活和问题。并且在国内这种设计的好处在于，会进行营销预估和家庭刚需，根据用户需求，对设计相同但性能不同、细节不同的任务或产品功能，对多种性能模块进行2.2粉碎机的总体设计电动机等组成。一款设计精良的家用食品粉碎机不仅要满足人们的生活质量的需求，品级PC材质。机架部分采用聚氯乙烯复合材料；刀具连接轴采用45钢；刀具采用因为设计所需的长、宽、高都没有到达350mm,根据经验，选择机架部分高度为140mm,料杯高一般采用容积计算式得来。左右，为便于计算取2mm为设计基准3。2.3粉碎机的外观设计3能够与其他厨具相互呼应。在平时比较引人注意的红、绿、黄、白等色彩21。由于色彩不具有损害人体的作用，但是也要保证这种色彩不会产生疲劳，要防止颜色对眼睛的损害，最终颜色设计的基础是深绿色的草。机械底座选用聚氯乙烯复合材料，具有一定的耐用性和高强度，使机械底座耐受力、耐摔。在生活方式需求上，考虑到国内家庭妇女在使用时，为了使她们在粉碎食物方便，设计几种不同大小的料杯，这种料杯的颜色都是鲜红色，透明度允许使用者检查杯子中的食物在使用过程中是否完全被压碎。根据人机工程学中的视觉分析，这种颜色的料杯最容易被接受3。料杯和杯盖采用食品级PC制作，不仅保证人体健康安全，同时还经久耐用，不易破碎，可在微波炉中加热。13总体结构及零件设计3.1电动机的选型设计能大，具有这一宝贵特点的是单相串激式电动机4]。这种型号的电动机转速为而且成本低。在电源选择上，根据市场调查和查阅资料，应选用220V的电动机。根据市场调查和查阅资料，电动机转速为300转/分。旋转半径最高不得超过综合考虑，本设计选用G系列的单相串激电动机(G45312),具体参数如下5:功率：250W电压：220V转速：12000r/min3.2机架的设计2的成本，使产品更耐高温、更高的耐压性和耐用性，制造商使用的复合PVC材料可以承受更高的压力，并且可以吸收运行过程质，来提高粉碎机的强度，而且总体重量也减轻许多6。机架顶部增加了三个凹槽，是为了安装安全开关连接器。当安全装置被启动时，机架的结构图如图3.1所示。图3.1机架结构示意图3.3入料部分料杯的设计一号原料杯是豆浆杯，广泛用于制作豆浆、果汁等添加剂。如图3.2所示。三号料杯是小型杯，可以制作生冰、奶昔、面粉和饮水杯。如图3.4所示。庭的日常所需，所以把一号杯的容积设计的大一点，长度为150mm,顶部直径为120mm,最小宽度为100mm。最大容量为1.5L,第二杯容量约800ml,第三杯容量约3500ml。这几个杯子都有一样的丝扣，这些丝扣和刀具盖组成了一个机构，而后使杯身和刀具盖贴合在机器的底座上，构成一个任务系统。材质：杯体采用PC食品级，对无害、硬度高等，并且可以高温加热。整个机架的设计为两端空，这样设计的目的是为了方便清洗，可以彻底清理加工完成之后遗留的残渣，解决了清洁难、不到位等问题，并且设备便于拆卸和安装，改换各种刀具，实现不同的功能效果。图3.2一号料杯结构示意图图3.3二号料杯结构示意图4图3.4三号料杯结构示意图为使机架内的电动机及其他电气零件与机架顶部隔开，所以安装机罩以实现最佳的隔离效果。在机罩中间的孔(即电动机伸出轴通过的孔)加装橡胶密封圈，可实现最佳的防水作用。为了使机罩固定，可以同时调整电动机四个螺纹孔来固定，不但美观大方，还能够有效的节约资源、降低生产成本。材质：机罩选用对人体无害的PVC复合材料。机罩的结构如图3.5所示。图3.5机罩结构示意图53.5粉碎部分刀具盖的设计料杯一样均为食品级PC材质制作的。刀具盖的结构如图3.6所示。图3.6刀具盖结构示意图3.6料杯盖的设计6从孔中心掉落。颜色：为了料杯盖实现好看不低俗，而色彩与刀具盖的色彩一致，构成重叠的效果，使之更加清新脱俗。材质：在选择材质的时候也选择了食品级的PC材料。(见图3.7)图3.7料杯盖结构示意图为了有效地分离果汁和豆浆加工中的汁液和残留物，过滤器和泡沫底盖是为一号杯原料特制的。过滤器固定在过滤器盖上。干净的盖子位于食物杯的底部，并连接到食物杯的凸出部分。泡沫隔离器放置在清洁盖的顶部。过滤器盖和泡沫分离器的高度相比，与杯身长度完全相同，而后贴在延伸到杯盖外围的孔上，形成一个单独的分离装置。作用：过滤器的功能是将加工之后的渣子从液体中隔离出来，而泡沫隔离器显而易见是让泡面变少，由于刀具在高速运转时，粉碎食物的液体中会产生泡沫，要阻止泡沫进入饮用液，所以过滤器避免了豆浆杯中泡沫的出现，制作了泡沫隔离器，增加了大众对豆浆的全新认知。材质：在选择材质的时候也选择了食品级的PC材料。且孔径仅0.25mm,使出浆滤网罩机构如图3.8所示。泡沫隔离器结构如图3.9所示。图3.8过滤器结构示意图图3.9泡沫隔离器结构示意图784关键部件的设计及强度校核4.1电动机伸出端联接轴设计了接头。接头在设计上是方形的，因为它们还驱动着插入直径为11mm、旋转直径为材料：其材料选用45钢调质。如图3.10所示。图3.10电动机伸出端联接轴4.2刀具联接轴的设计为大端高度不可以逾越刀套底部的深度，所以插入刀套的接头直径仅为12mm。轴的材料为45钢。9图3.11刀具联接轴3、轴的结构设计(1)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径与长度1)要实现和刀具盖相适应，取Ⅲ-IV段轴的尺寸与刀具盖的宽度一致，则2)由于刀具盖孔直径是φ8mm,要实现方便安装和拆卸，故取dv-v=φ6mm,dⅢ-v比dv-v小目的是加装密封圈。要实现与刀具有效的配合而不发生相对旋转，故将IV-V段的轴切断一部分，断口形态、尺寸和电动机用螺母和刀具相适应，所以设计一个M6的螺纹，综上所述，刀具和刀具盖之间的空隙，即lv-v=9mm,IV-IV=3mm。刀具盖大的尺寸，即,l-=2mm。(2)确定轴上圆角和倒角尺寸查看《机械设计手册》[7选取各轴上的圆角半径和倒角尺寸。如3.11图所示。4、根据轴所受的外力偶矩画扭矩图轴所受外力偶3.12所示，图3.12轴所受外力偶(1)计算轴的外力偶矩(2)用截面法计算扭矩在AC段上截取1-1段断开选左段做分析对象。用平衡方程=0,T-MA=采取常用的右手法则，判断这段的扭矩是负；同上在CB段上取截面2-2处并断开选右段做分析调查对象。用平衡方程-M=0,该截面的段扭矩是T=199N·mm。采取右手法则，判断这段扭矩的正负，得出结果为负号。5、按扭转强度条件校核轴的强度扭转强度条件为：AC段空心轴，Tr—一轴的扭转切应力，MPa;查阅资料，则D、d依次是它的外径和内径；而实心圆轴，,d是它的直径。n—一轴的转速，r/min;[┐]—一轴的许用扭转切应力，MPa,可查表。4.3刀具的设计为实现操作者本身需求，制作了不同材质的杯子，还制作了几种和杯子相互配合使用不同功能的刀具8]。十字刀具能够完成普通家庭日常所需的液体食物包括豆浆、果汁等，营养成分得到充分利用；月牙形刀具是专门用来绞肉的，独特的月牙形外观更强大、刀片更长、更节省研磨时间和能源；一字刀具可以加工生冰、奶昔和面粉。材质：刀具采用W18Cr4v材质。这种刀片拥有耐磨、防锈的特点，而且价格便宜。这种材质做成的刀片可快速研磨硬度强的食品。为实现粉碎食品的准确度以及我国食品安全质量管理具有显著影响，关于刀片的几何参数进行了市场调查。查得公式为：式中：,—一刀片刃部任一点的线速度m/s;n—一刀片的旋转速度rpm;p—一刀片刃部任一点至旋转中心的距离mm;r一刀刃起始点半径mm;R一刀刃终止点半径mm;1)刀刃的起讫位置在加工豆制品中，十字刀具的工作状态，为旋转运动。加工的线速度普遍在10-45m/min左右，因此能够从这些数据中估量出刀刃的初始点，则刀刃的起始半径根据式(3-4)得：字刀片得转速n=12000r/min(3·5)我们已知十2)刀刃的前角yo在刀刃转速固定时，前角较大，压碎食物用到的力和热量较小，反之则较大。而当前角较大，由于刀具散热范围小，切削过程中产生的温度不可以迅速降低。所以，在一般情况下，前角的取值范围较为准确。3)刀刃的后角α₀刀刃后角的作用：前角一般没有变化时，加大后角可以让刀刃更锐利。根据数据显示，可以得出加大后角能够加强刀片的耐久度，而较大后角能让切削刃强度减弱、磨损严重、散热差，所以刀具使用寿命短。4)刀刃的初始刃倾角λ初始刃倾角按下式计算：R—一刀刃终止点半径(mm);b—一刀刃外端宽度(mm);λ.=arctg[√8²-6²/(36-65)最后取得：十字刀：前角γ=40,后角α=3,刃倾角λ=10;碎肉刀：前角y°=40°,后角α=5,刃倾角λ=10°;螺母的功能是固定刀具，可以让螺纹和所要固定的零件或机构上的螺纹相协调。还有操作者在更换刀具时，只要拧开螺母，把所要更换的刀具安装好后拧紧螺母即可。材质：采用食品级PC材质，要确保证人身健康，要使用无毒无害材质。色彩：选用和机架一样的色调，使外观看起来更契合、颜值更高，不会显得很突兀，结合大众的需求去设计。4.5密封圈的选择还有更主要的问题是，轴会在密封圈上作旋转运动，为确保粉碎机在运行过程中，加工液体食材时不会遗漏，因此动密封圈是最理想的方案8。密封圈：选用O型橡胶。5控制电路的设计及其电气元件的选择图4.1),若电动机绕组热量达到ST的临界点，ST的触点就会断开电源。当热量降低到设定温度，ST触点关闭，电源启动，电动机再次正常运行。M图4.1过热保护电路示意图要确保操控者人身安全，因此在电路上设计并安装SP,仅限料杯与料杯盖管制。当抑制无线电干扰的方法是采用电容滤波器91,如图4.2。图4.2电容滤波器电路示意图图4.3总体控制电路示意图5.2电气元件的选择电源引入开关SP安全开关，可根据电机额定电流选择。实际上，这种电源引入工作距离小，即移动距离小，一般银触面机械触点开关行程约为0.3mm,开关触点可靠性高，接触电阻一般很小，初始值低于0.01Ω以下；开关按力比较轻，一般在图4.4电源引入开关示意图按动导柱，当位移距离大于或等于A时，接触销A和B连接，开关工作，外压5.2.2过热保护开关ST150C,复位温度大约为40℃的过热保护器11。5.2.3滤波电容6家用食品粉粹机的使用与保养重点：如果你准备的是干豆和湿豆，请先将它们洗净。例如：将干黄豆冲干净，彻底弄软，最好提前一天泡在水里。2.将食材或豆类等食材和水清洗干净，放在架子上。另外，加水在水位线之间。3.安装机头：将机头按照清洁说明中的箭头方向对齐。下盖上的清粮器口应牢固、平整。安装后用手将其拉出。如果它不动，则表示安装到位。4.制作豆浆：例如刀具盖位置正确等其他装置安装位置正确。接通电源，如果功能灯亮，可按需要点击对应的的功能键，对应的灯亮，启动对应的启动程序。完成制作后，,停止对发动机工作，发出警告信号，确认豆浆制作完成。6.2家用食品粉粹机的保养1、加工完成之后，放入凉水，方便打理，洗刀头时避免进水，防止摔碰。2、清理之后将机头放置干燥处，静置一段时间，然后和料杯安装在一起，方便7操作规程及注意事项1、在接入电源时，本机器会发出“滴”的声音，按键操作等会逐个显示，而后可进行有目的选择按键，进行操作。2、机器运行过程中，不进行其他按键操作。3、如果在电动机使用时输入错误指令，可以切断电源，随后静置一会插上电源，然后进行下一步操作，如果温度过高，可以考虑换水，而后进行操作。(注：若是选择错误的指令，可能会使做出来的东西口感不佳，所以操作之前务必看清楚按键进行操作。)1、食品制作之前务必检查电机与机身接触部位，避免制作工程中断电，导致使食品粉粹机无法正常工作91。2、食品粉粹机粉粹机运行时一定要加水或牛奶等液体，不可无水干打。3、清洗食品粉粹机时，切勿使机头控制部分进水，否则易发生短路。4、机身不可加满，预留25%上下的比例，否则制作完成后可能会撒出。通过本次论文设计实现智能化机械和电气一体化，智能家用电器行业带领了机电行业在智能化方向的高速发展。通过智能化机械和电气一体化，能够使结构、形式完美融合，满足国内家庭基本需求。在家用食品粉碎机各个部位材质的选择路线上，在机架选择上考虑国内家庭对食品的安全很注重，所以选用食品级PC材质部件。