多功能絞肉機(jī)設(shè)計(jì)【小型家用多用多功能電動(dòng)絞肉機(jī)】【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

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This paper discusses the structure, working principle, main technical parameters of meat grinder, transmission system, the structure design and production capacity of analysis and design of typical parts. Hope that the exploration and research of the design can design a practical and economical home meat grinder, convenient peoples life better. Food industry modernization level, to a large extent depends on the development of food machinery and water modernization, leave the modern instruments and equipment, the modern food industry is impossible. Instruments and equipment the modern food industry cannot survive. The food industry is the development of the equipment and the result of the development of common technology should make the equipment and technology reach the best with equipment and innovation to promote the innovation process improvement and development, in order to promote the development of the technology into a equipment of development and perfection. Both promote each other, mutual perfect, is to make the whole food industry on the necessary conditions to modernization. Key words: meat chopper;stranding cage;screw feeder;gear strength; reamer;crowded meat model - 0 - 第一章 緒 論 絞 肉 機(jī) 是 近 幾 年 來 興 起 地 一 個(gè) 在 加 工 企 業(yè) 中 地 制 作 機(jī) 器 ， 這 個(gè) 機(jī) 器 就 是 按 照 不 同 地 要 求 和 不 同 地 物 狀 ， 把 一 整 個(gè) 食 物 （ 肉 類 ） 切 成 小 顆 粒 狀 。 然 后 再 與 其 他 地 東 西 一 起 混 合 均 勻 ， 從 而 來 滿 足 不 同 地 要 求 ； 其 工 作 地 方 法 就 是 利 用 旋 轉(zhuǎn) 地 切 割 刀 和 機(jī) 器 上 有 地 小 孔 所 形 成 地 間 隙 ， 利 用 刃 性 將 食 物 切 碎 ， 然 后 是 在 一 個(gè) 類 似 于 螺 旋 桿 子 地 作 用 壓 力 下 ， 將 食 物 不 斷 地 擠 壓 出 來 。 對(duì) 于 絞 肉 機(jī) 地 選 擇 也 是 很 方 便 地 ， 可 以 根 據(jù) 不 同 食 物 地 要 求 ， 配 置 不 同 地 刀 刃 和 小 細(xì) 縫 ， 這 樣 就 可 以 滿 足 不 同 地 尺 寸 要 求 。 目 前 ， 有 關(guān) 食 品 這 個(gè) 加 工 業(yè) 要 是 想 要 達(dá) 到 現(xiàn) 在 地 水 平 ， 在 很 多 時(shí) 候 ， 都 要 依 靠 現(xiàn) 在 科 學(xué) 機(jī) 器 地 發(fā) 展 和 創(chuàng) 新 ， 只 有 在 設(shè) 備 和 工 藝 相 互 結(jié) 合 地 情 況 下 ， 才 能 達(dá) 到 最 好 地 水 平 。 之 后 ， 讓 工 藝 水 平 地 提 高 ， 從 而 促 進(jìn) 機(jī) 器 地 發(fā) 展 。 在 很 多 情 況 下 ， 都 是 相 互 融 合 促 進(jìn) 發(fā) 展 地 ， 這也是促進(jìn)科學(xué)機(jī)器進(jìn)步地必要途徑。 在食物地加工中，數(shù)肉類地加工算是比較繁瑣地，它地技術(shù)要求較高，需要地工 藝也是較為繁瑣地，這些也算是比較基礎(chǔ)地加工機(jī)器，基本上所有地肉類加工都需要 絞肉機(jī)、切拌機(jī)、攪拌機(jī)這三種機(jī)器。國內(nèi)有些絞肉機(jī)都是從外國引進(jìn)地，價(jià)格十分 昂貴，但是比較先進(jìn)?，F(xiàn)在中、小型肉類加工企業(yè)所利用地大多數(shù)機(jī)器基本上都是我 們國家自己設(shè)計(jì)地，例如生產(chǎn)一些罐頭之類地。它可以根據(jù)不同地要求，將肉切成不 同地大小。 絞 肉 機(jī) 零 部 件 這 些 方 面 是 使用很好地鑄鐵件，或者是不銹鋼制造，對(duì)要加工地事 物是沒有傷害地，而且又符合食品地安全標(biāo)準(zhǔn)。其工作必須是經(jīng)過特殊地消毒處理地 ，而且使用時(shí)長都是較長地。這個(gè)工具不僅使用起來很容易，而且要清洗和裝卸都是 挺方便地，最主要地是應(yīng)用還很廣泛。更重要地是刀刃可以根據(jù)實(shí)際需要應(yīng)用地進(jìn)行 修改和變換。 - 1 - 第二章 結(jié) 構(gòu) 及 工 作 原 理 2.1絞肉機(jī)的結(jié)構(gòu)方案確定 2.1.1方案1 這個(gè)機(jī)器結(jié)構(gòu)原理圖（如圖2-1 ） 圖2-1 方案1中，電動(dòng)絞肉機(jī)的電機(jī)是一個(gè)自帶減速效果的電機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單， 拆裝方便，但是由于電機(jī)是一個(gè)自帶減速的電機(jī)，當(dāng)電機(jī)某個(gè)位置損壞時(shí)，可能整個(gè) 電機(jī)都要更換，這樣就太浪費(fèi)錢財(cái)，而且當(dāng)它進(jìn)行絞肉工作時(shí)，我們的手要按住絞肉 機(jī)，這也說明了它的平穩(wěn)性不夠，從而導(dǎo)致絞出的肉不夠均勻，不夠碎； 而且它的安全性不夠，有可能對(duì)小孩產(chǎn)生不必要傷害。 - 2 - 2.1.2方案2 這個(gè)機(jī)器結(jié)構(gòu)原理圖（如下圖） 圖2-2 方案2中，該絞肉機(jī)是通過帶傳動(dòng)直接帶動(dòng)絞龍的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而進(jìn)行絞肉工作。該電 動(dòng)絞肉機(jī)優(yōu)點(diǎn)在于有平穩(wěn)的絞肉能力，工作部分拆裝方便，易于清洗，但是它沒有調(diào) 速能力，只有一個(gè)固定的轉(zhuǎn)速，這樣導(dǎo)致，絞肉機(jī)絞出的肉不夠細(xì)膩，當(dāng)絞到小骨頭 時(shí)，由于沒有自動(dòng)加減速功能，會(huì)導(dǎo)致不能進(jìn)行正常的絞肉工作，有可能導(dǎo)致電機(jī)的 燒壞。 2.1.3方案3 這個(gè)機(jī)器結(jié)構(gòu)原理圖（如下圖） 圖2-3 - 3 - 方案3中，該電動(dòng)絞肉機(jī)也是由帶輪帶動(dòng)絞龍的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而進(jìn)行絞肉工作，但是其 最大的優(yōu)點(diǎn)在于多了一個(gè)減速器，這樣就解決了方案2中電機(jī)可能燒壞的可能性，而且 減速器中齒輪是采取閉式傳動(dòng)，這樣就減少了對(duì)加工物料的污染；它地使用過程是很 容易地，而且又容易裝上，又容易摘掉，還容易進(jìn)行有效地清洗，最重要地是在保鮮 良好地同時(shí)，還能保持原先事物地營養(yǎng)物質(zhì)，不讓其流失。擁有很好地絞肉能力，還 有就是平穩(wěn)性。加工時(shí)安全性能夠得到保障，從而解決了方案1的問題。 綜上所訴，方案3的結(jié)構(gòu)方案比較合理 2.2絞肉機(jī)的結(jié)構(gòu)（圖2-4） 圖2-4 絞肉機(jī)這個(gè)機(jī)器主要就是由三個(gè)步驟組成，那就是送料、切割還有就是驅(qū)動(dòng)這三 個(gè)機(jī)構(gòu)整合成一個(gè)結(jié)構(gòu)地。第一，送料機(jī)構(gòu)這個(gè)由三個(gè)東西組成，那就是料斗、絞籠 、還有就是絞筒。這個(gè)機(jī)構(gòu)地用處就是要把東西傳到切割地地方進(jìn)行切割，然后在前 面對(duì)東西進(jìn)行壓擠；第二，切割機(jī)這個(gè)也包括三個(gè)東西，那就是擠肉樣板、絞刀、 - 4 - 旋蓋。它地用處就是要對(duì)從送料機(jī)構(gòu)送來地東西進(jìn)行不同程度上地切割，然后再根據(jù) 同地要求將旋蓋進(jìn)行不同程度上帝切換；第三，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括這個(gè)有電機(jī)、皮帶輪、 減速器、機(jī)架等這幾樣組成。 2.3絞肉機(jī)的工作原理 這個(gè)機(jī)器地工作原理就是，把機(jī)器打開以后，我們就可以把需要絞地東西放進(jìn)去 ，然后這些東西就會(huì)受到重力地作用還有就是內(nèi)部螺旋機(jī)器地作用，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，接著 就是會(huì)自行送到絞肉口進(jìn)行切碎。由于螺旋供料器地螺距應(yīng)該后面地要比前面地小， 而又螺旋軸地直徑前面地比后面地大，這樣就會(huì)形成一個(gè)擠壓地壓力，這個(gè)壓力就會(huì) 使被攪碎地食品從切小孔里面出來。 再利用午餐肉進(jìn)行罐頭地制作時(shí)，比較肥膩地肉是需要較粗地絞動(dòng)，比較細(xì)地肉 是需要比較細(xì)地絞動(dòng)，這個(gè)地實(shí)現(xiàn)，可以利用一個(gè)叫做調(diào)換板地物件來實(shí)現(xiàn)。這個(gè)調(diào) 換板有不同地規(guī)格，就是有不同地孔子眼，這個(gè)粗調(diào)換板地直徑都是在八毫米到十毫 米之間，細(xì)調(diào)換板地直徑都是在三毫米到五毫米之間，這個(gè)直徑指的就是孔子眼。這 兩種調(diào)換板地厚度都是十毫米到十二毫米之間地普通鋼材制作地。由于粗地絞肉板地 直徑孔比較大，所以物料出來地比較容易，所以比起細(xì)地絞肉板制作得更加快一些。 速度大概在每分鐘四百轉(zhuǎn)速左右，一般是到兩百轉(zhuǎn)速到四百轉(zhuǎn)速之間，一般是不超過 四百轉(zhuǎn)速地。由于每個(gè)格子調(diào)換板地孔子眼地面積是相同地，所以排放地肉地大小基 本上都是一樣地，如果轉(zhuǎn)動(dòng)得太快，就容易造成機(jī)器地堵塞，壓力加大，容易造成機(jī) 器地壞損。 由于絞刀刃口都是根據(jù)切刀地方向安裝地。絞肉刀是用鋼材料制作地，對(duì)這個(gè)刀 地要求要十分地鋒利，但是這樣地刀，在用了一段時(shí)間以后，就會(huì)變得很不好用，這 就是需要我們來更換刀片，不然就會(huì)影響切肉地效率，導(dǎo)致制作緩慢，這個(gè)后果就是 會(huì)造成，很多的肉不是成型地被攪動(dòng)出來，而是由于受到了內(nèi)部機(jī)器地壓力，變成姜 水出來，這樣不僅影響了罐頭地質(zhì)量，而且這樣地事故會(huì)造成很多地后續(xù)影響。 要進(jìn)行絞肉刀地裝配和換取，必須做好一切地安全措施，才能保證刀不出來，要 不就有可能引起物料變成磨漿。機(jī)器里面地刀一定要和板是緊緊相黏的，要不然就有 可能沒有辦法切割，如果螺旋狀地供料機(jī)器在機(jī)器里面旋轉(zhuǎn)地話，就要避免兩者地觸 碰，要不就會(huì)損壞機(jī)器。但是這兩者之間地空隙又不能很大，要不也會(huì)影響制作地效 - 5 - 率，所以這個(gè)機(jī)器地內(nèi)部零件地安裝要求是很高地。 2.4生產(chǎn)能力分析 2.4.1絞刀的切割能力 一般是要依據(jù)不同地肉質(zhì)來決定選擇不同地絞刀，整體來說，絞肉刀地刀刃很多地話 ，絞肉地效率就會(huì)比較高，而且還很防磨。絞刀的切割能力與多因素有關(guān)。 以下就是計(jì)算公式： F=60n Z(cm2/h)=60 x216x x0.3x4=5487 （2-1） D24 0.8424 式中：F絞刀切割能力,(cm 2/h)； n絞刀轉(zhuǎn)速（r/min）； D擠肉樣板外徑（mm）； 孔子眼總面積和樣板面積相比地比值都是用0.30.4； Z絞刀刃數(shù)； 2.4.2絞肉機(jī)的生產(chǎn)能力G 生產(chǎn)能力G（kg/h）： G= A= x0.7=30kg/h （2-2） FF1 5487128 式中：F 1被切為一千克地事物地面積，這個(gè)地取值和板孔圈地直徑是有關(guān)系地 A代表絞肉刀切割地能力系數(shù)，一般是0.70.75； 2.4.3功率消耗N 功率消耗N可用下式計(jì)算： N= (kw)= =0.18kw （2-3） GxW 30 x0.0040.67 - 6 - 式中：W表示每次切取一千克食物地消耗量，這個(gè)地取值跟板孔圈地直徑有關(guān)系 。 傳送地速度； 由以上地計(jì)算可知，當(dāng)n、D不變地情況下，刀刃越多，它就生產(chǎn)得越多。但是不 同地刀刃要和不同地孔口相互對(duì)應(yīng)，這樣才能保證規(guī)范地匹配性。 - 7 - 第三章 絞龍的設(shè)計(jì) 3.1絞龍的設(shè)計(jì) 絞龍，這個(gè)抽象地詞，通俗地叫法是螺旋供料器，它地用處就是先前面提供食物 ，其中間是一根空心軸。如下圖所看見地，在這個(gè)理念中，設(shè)計(jì)使用一根螺距和根莖 都不變的螺旋。絞龍的由兩個(gè)部分連接，分別是螺旋葉片和齒輪，螺旋葉片是為了把 物料- 豬肉輸送到絞刀口，齒輪是為了實(shí)現(xiàn)絞龍與絞刀的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。它的工作原理是在絞筒 內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使裝入絞筒的物料- 豬肉由于自重和與絞龍的摩擦力的作用而不與螺旋一起旋轉(zhuǎn)，只能沿著絞龍橫向移動(dòng) 。其螺旋葉片是通過焊接到絞龍軸上的。 圖31 3.1.1絞龍的材料 為了方便螺旋葉片焊接到絞龍軸上，因此絞龍材料可選45鋼。 3.1.2絞龍直徑 （3-1）5.2CGKD - 8 - G生產(chǎn)能力 G=30kg/h K物料綜合特性系數(shù) K=0.071 -物料的填充系數(shù) f=0.15 物料-豬肉的堆積密度 r=1.5 C與螺旋供料器傾角有關(guān)的系數(shù) C=1 帶入數(shù)據(jù)得D32mm 3.1.3絞龍的轉(zhuǎn)速 作為只有一個(gè)工作轉(zhuǎn)速地絞龍，它地總傳動(dòng)比可以利用帶傳動(dòng)、還有就是齒輪地 傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，但是就是它地轉(zhuǎn)速不能太高，因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)速度并不影響傳送地能力。要是轉(zhuǎn) 動(dòng)地速度到達(dá)一定地速度之后，它就會(huì)慢下來，而且要是過快地轉(zhuǎn)動(dòng)，還容易生熱， 從而會(huì)影響肉地質(zhì)量，所以絞龍地旋轉(zhuǎn)速度一般控制在一分鐘兩百轉(zhuǎn)至一分鐘四百轉(zhuǎn) 為好。在綜合考慮地情況下，選用每分鐘兩百一四六轉(zhuǎn)就行。其速度分析圖如圖（3- 2） 圖3-2 圖中，為物料- 豬肉的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)速度v f的方向與法線的偏一摩擦角。若將v f分解，可得物料- 豬肉的軸向速度v z和切線速度 v1。軸向速度導(dǎo)致物料-豬肉沿著輸送方向移動(dòng)，物料- 豬肉在輸送過程中地?cái)嚢韬头瓌?dòng)是通過切向速度完成的。 - 9 - 根據(jù)速度圖的分析，可以算出物料的軸向輸送速度： （3-2）)cos(zvf 因?yàn)?（3-3）sfn （3-4）i0n （3-5）tan60t23vr 所以 （3-6）)tanf1()cos(60s2ztn 式中 t-螺旋葉片的螺距 t=32mm n-螺旋軸轉(zhuǎn)速 n=216r/min -螺旋升角 =16 。 f、-物料與螺旋葉片的摩擦因數(shù)和摩擦角 f=4 帶入數(shù)據(jù)求得： （3-7）min/3.0tan4160213)cos(60 6cos2z ）（）（ 。 tnv 由食品機(jī)械與設(shè)備可知，當(dāng) 時(shí)，v z0，物料將不能沿軸向運(yùn)動(dòng)0t-f 。經(jīng)計(jì)算得上式符合條件，因此能夠軸向運(yùn)動(dòng)，而螺旋角應(yīng)滿足90 。 - ，則選擇=16 。 3.2絞筒的設(shè)計(jì) 為了防止食物向后面倒流，所以在絞龍里面設(shè)計(jì)了八個(gè)防止后堆積地槽，而且是非常 均勻地分布地，絞肉筒里面與絞龍之間地間隔要適當(dāng)，不能太寬也不能太窄，大概兩 毫米到三毫米之間最為適宜。因?yàn)槿绻珜挼卦挘澄飼?huì)往后流。絞筒地材料是能用 - 10 - 鑄鐵地，只要選擇HT150就行。 第四章 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 因?yàn)榻g龍不用變換速度地裝置，只有一個(gè)工作轉(zhuǎn)速再加上絞龍這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)地速度和 被加工肉質(zhì)地質(zhì)量，這個(gè)設(shè)計(jì)選擇兩個(gè)級(jí)別地傳遞，第一個(gè)級(jí)別就是從電動(dòng)機(jī)輸出地 帶有輪子地傳動(dòng)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)一次減少速度，第二級(jí)別就是實(shí)現(xiàn)齒輪地轉(zhuǎn)動(dòng)，這個(gè) 對(duì)衛(wèi)生地要求很高，而且這個(gè)要求封閉式地傳動(dòng)，所以要用一級(jí)減少速度箱地傳送， 就是從電機(jī)到達(dá)絞龍地運(yùn)動(dòng)路線是定比傳動(dòng)，這個(gè)總體地傳輸運(yùn)動(dòng)地路線是：電動(dòng)機(jī) 小皮帶輪大皮帶輪 齒輪軸齒輪絞龍。 4.1電機(jī)的選擇 從前面地說法，我們可以知道這真?zhèn)€機(jī)器地傳輸線路是從電動(dòng)機(jī)輸出然后經(jīng)過兩 級(jí)傳遞到絞龍和絞刀地。 N= =0.18(KW) （4-1） GxW G絞肉機(jī)的生產(chǎn)能力，30kg/h W切割1kg物料- 豬肉所耗用地能量，孔眼的直徑與其有關(guān)，d小則w大，當(dāng)d4mm， 取w0.0040kw.h/kg。 傳動(dòng)效率，取0.67 由于算出N=0.17，但由于查課程設(shè)計(jì)手冊(cè)無該參數(shù)，因此取N=0.18，根據(jù)N0.18 kw，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表12- 16，選擇YC系列的單相異步電動(dòng)機(jī)其滿載時(shí)為1400r/min，型號(hào)為YC7124。由于整個(gè)傳 動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比為i 總 =1400/2164.29，取為4.2，這樣就可以按照前面地設(shè)計(jì)，將傳動(dòng) - 11 - 比初始制定為i 總 =4.2=i1xi2，在這里面i 1為皮帶輪地傳動(dòng)比，先是假設(shè)為1.75，i 2是減速 箱地減速比，先是假定為2.4。 4.2 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 選擇使用比較普通地V帶進(jìn)行傳輸，動(dòng)力機(jī)位YC這個(gè)型號(hào)為單相異步電動(dòng)機(jī)，功率 P是0.18kw，轉(zhuǎn)速n是1400，這個(gè)計(jì)算地怎個(gè)流程可以參考機(jī)械設(shè)計(jì)p155其中地設(shè) 計(jì)地步驟。 4.2.1確定計(jì)算功率 計(jì)算功率P ca這個(gè)是由傳送地功率P還有就是帶地工作條件來知道地 即 P ca=KAP （4-2） 式中： P ca計(jì)算功率，Kw； KA工作情況系數(shù)，見機(jī)械設(shè)計(jì)表8-8 得 K A=1.2 P所需傳遞的額定功率，kW 帶入數(shù)據(jù)得：P ca=1.2x0.18=0.216kW 4.2.2選擇V帶的帶型 利用所算出來地功率P ca還有小帶輪轉(zhuǎn)速n 1，這個(gè)是按機(jī)械設(shè)計(jì)圖8- 11所得到地普通V帶地帶型是 Z型。 4.2.3先是要把帶輪的基準(zhǔn)直徑dd算出來，然后還要計(jì)算帶速v 1）第一次選取小帶輪地基準(zhǔn)直徑d d1 其基準(zhǔn)直徑實(shí)d d1=80mm，這個(gè)是從書上參考地 2）驗(yàn)算帶速v - 12 - 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)P150的公式（8-13）得v=5.9m/s 3)要算出大帶輪地基準(zhǔn)直徑 由d d2=i1xdd1計(jì)算得d d2=140mm并根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表8-9 選d d2=140mm 4.2.4要先計(jì)算中心距a，再來確定V帶地基準(zhǔn)長度L d 1）先是把帶傳動(dòng)總體尺寸第限制條件，還有就是要求地中心距計(jì)算出來，然后利用 機(jī)械設(shè)計(jì)式（8-20） 0.7（d d1+dd2）a 02(d d1+dd2) 初定中心距a 0=200mm 2)計(jì)算相應(yīng)的帶長L d0 Ld02a 0+ （d d1+dd2）+ 代入數(shù)據(jù)約等于750mm，由機(jī)械設(shè)計(jì)表8- 2 (dd2-dd1)24a0 2選取L d=780mm 3）計(jì)算中心距a 傳動(dòng)的實(shí)際中心距近似為： aa 0+ 215mm （4-3） Ld-Ld02 4.2.5驗(yàn)算小帶輪上的包角 1 就是要提升帶傳輸運(yùn)動(dòng)地運(yùn)作能力，所以讓 1180 o-（d d2-dd1） 164 o120 o （4-4） 57.3oa f（ ， 2） 4.2.6確定帶的根數(shù)z 查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-4、8-6,8-2,8-5分別得： P0=0.35kw；K =0.96；K L=1；P 0=0.02kw代入下式得： Z= =0.7 取1根 （4-5） KAP(P0+ P0)K KL - 13 - 4.2.7求帶傳動(dòng)的壓軸力 1）V帶初拉力 F 0=500 （ ）+qV 2 （4-6） Pcazv 2.5-KK =500 x x( )+0.060 x5.9231.5N 0.2165.9 2.5-0.960.96 （由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-3 q=0.060kg/m） 2）壓軸力 F Q=2ZF0sin FQ =62.4N （4-7） 12 4.2.8帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于帶速v 30m/s，帶輪用HT200制造。就像下面這張圖一樣。 圖4-1小帶輪 圖4-2大帶輪 綜合上面所講地，把參數(shù)整理如下所示： 表4-1 小帶輪直徑D 1 大帶輪直徑D 2 傳動(dòng)比i 帶基準(zhǔn)長度L d 根數(shù)Z 中心距a 80mm 140mm 1.75 780mm 1 215mm - 14 - 4.3齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 查機(jī)械設(shè)計(jì)，選擇兩齒輪地材料均是40Cr，熱處理方法是調(diào)質(zhì)，齒面硬度是24 1-286HBS，其中大齒輪地齒面硬度使用280HBS,小齒輪地齒面硬度使用241HBS。 4.3.1齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 4.3.1.1試算模數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)得模數(shù)公式為 （4-8）321)(FSadFtt YZTKm 1）確定公式中的各參數(shù)值 試選K Ft=1.3 要算出彎曲疲勞強(qiáng)度，利用重合度地系數(shù) Y =0.25+ =0.25+ =0.688 （4-9） 0.75 0.751.711 計(jì)算 YFaYsa F 由圖10-17知道齒形系數(shù)是Y Fa1=2.65,YFa2=2.23 由圖10-18知道應(yīng)力修正系數(shù)Y sa1=1.58,Ysa2=1.76 由圖10- 24c知道小齒輪地齒根彎曲疲勞極限是 Flim1=500Mpa大齒輪的，大齒輪地齒根彎曲疲勞 極限 Flim2=380Mpa 由圖10-22知道彎曲疲勞壽命地系數(shù)是K FN1=O.85,KFN2=0.88 利用彎曲疲勞安全系數(shù)是S=1.4，由式（10-14）知道 F1 = = =303.57MPa （4-f(0.75)f KFN1 Flim1S 0.85x5001.4 10） - 15 - F2= = =238.86Mpa KFN2 Flim2S 0.88x3801.4 = =0.0138 （4-11） YFa1Ysa1 F1 2.65x1.58303.57 = =0.0164 YFa2Ysa2 F2 2.23x1.76238.86 由于大齒輪地 不小于小齒輪，就用 YFaYsa F = =0.0164 （4-12） YFaYsa FYFa2Ysa2 F2 選小齒輪齒數(shù)z 1=24,大齒輪齒數(shù)z 2=uz1=2.4x24=58 （4-13）mNPnT 003 6261 49.75.1408.95.9 2）試算模數(shù) （4-14）m278.164018.49.23)( 3321 FSadFtt YZKm 4.3.1.2調(diào)整齒輪模數(shù) 1）要先算出數(shù)據(jù)準(zhǔn)備前地實(shí)際載荷系數(shù) 圓周速度v d1=mtxz1=0.478x24=11.472mm （4-15） v= = =0.48m/s （4-16） d1n160 x1000 x11.472x80060 x1000 齒寬b b= dd1=1x11.472=11.472mm （4-17） 寬高比b/h h=(2h*a+c*)mt=(2x1+0.25)x0.478=1.0755mm （4-18） - 16 - b/h=11.472/1.10755=10.67 2)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)K F 利用v是每秒為0.48米，具有地精準(zhǔn)度為七級(jí)，由圖10-8可以知道動(dòng)載系數(shù)K v是1.04 由F t1=2T1/d1=2x2.149x103/11.472=3.75x102N，K AxFt1/b=1x375/11.472=33N/mm100N/mm，查 機(jī)械設(shè)計(jì)這本地表10-3知道齒間載荷分配系數(shù)是1.2 從機(jī)械設(shè)計(jì)這本書里面地表10- 4知道，利用插值法計(jì)算到地K H是1.491，結(jié)合b/h=10.67查圖10-13，得K F=1.45 則載荷系數(shù)為 KF=KAKVKF KF=1x1.04x1.2x1.45=1.81 （4-19） 3)由機(jī)械設(shè)計(jì)這本書里地式（10- 13），可以知道按照實(shí)際載荷系數(shù)計(jì)算到地齒輪模數(shù)是 （4-20）mmFtt 53.18.27.133 4.3.2齒面接觸疲勞強(qiáng)度 4.3.2.1嘗試著算出小齒輪分度圓直徑，下面為 （ 4-21）3 211 )(2HEZTKdudHtt 1)確定公式中各參數(shù)值 試選K Ht=1.3 從書上可以知道由圖10-20知道區(qū)域系數(shù)Z H是2.5 從書上地表10-5知道材料地彈性影響系數(shù)Z E是189.8Mpa 1/2 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 H - 17 - 我們從圖10- 25d知道小齒輪地接觸疲勞極限是 Hlim1=600Mpa，大齒輪地接觸疲勞極限是 Hlim2=550 Mpa 然后再來計(jì)算可以循環(huán)地次數(shù)是： N1=60n2jLh=60 x800 x1x(2x8x300 x15)=3.45x109 （4-22） N2=N1/u=1.44x109 由圖10-23查取接觸疲勞壽命系數(shù)K HN1= 0.88 ,KHN2=0.81 利用失效概率是1%、安全系數(shù)是2，從課本中式（10-14）我們知道 H1= = =264MPa （4-23） KHN1 Hlim1S 0.88X6002 H2= = =120Mpa KHN2 Hlim2S 0.81X5502 要作為齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，就要利用這兩個(gè)當(dāng)中比較小地那個(gè)，也就是 H= H2=120Mpa 2）我們來嘗試著計(jì)算小齒輪分度圓直徑 （4-24）muEZTKddHtt7.50 4.2193.1 23 21 )0873.5()( 4.3.2.2調(diào)整小齒輪分度圓直徑 1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 圓周速度v v= = =1.9m/s （4-25） d1tn260 x1000 x50.7x80060 x1000 齒寬b b= dd1t=1x45.7mm=50.7mm 2)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)K H 再利用速度是每秒1.9米地7級(jí)地精度，從書上地10-8圖知道動(dòng)載系數(shù)為1.08 - 18 - 齒輪圓周力 Ft1=2T1/d1t=2x2149/50.7N=94.05N （4-26） KAFt1/b=1x94.05/50.7=2.06N/mm100N/mm 查表10-3得齒間載荷分配系數(shù)K H =1.2 由表10-4查得K Hb=1.491 則實(shí)際載荷系數(shù) KH= KAKVKH KHb=1x1.08x1.2x1.491=1.93 （4-27） 3)從式（10-12），我們知道從實(shí)際載荷系數(shù)算出地分度圓直徑是 （4-28）mKdHtt 53.197.50331 及相應(yīng)的齒輪模數(shù) m=d1/z1=55.53/24=2.47mm （4-29） 分析得m=2,d 1=55.53mm，算出小齒輪齒數(shù)z 1=d1/m=55.53/2=27.065 取z 1=28，則大齒輪齒數(shù)z 2=uz1=2.4x27=64.8,取z 2=65 4.3.3幾何尺寸計(jì)算 4.3.3.1計(jì)算分度圓直徑 d1=z1m=28x2mm=56mm （4-30） d2=z2m=65x2mm=130mm 4.3.3.2計(jì)算中心距 a=(d1+d2)/2=(56+130)/2=93mm （4-31） 4.3.3.3計(jì)算齒輪寬度 b= dd1=1x56mm=56mm （4-32） 為了保證沒有誤差以及節(jié)省材料，我們通常要把小齒輪稍稍地加寬五毫米至十毫 - 19 - 米，也就是 b 1=b +（5-10）mm=61-66mm 我們讓b 1等于62mm，要讓設(shè)計(jì)地齒輪寬度和大齒輪地寬度相同，也就是b 2=b=56 4.3.4圓整中心距后的強(qiáng)度校核 經(jīng)過一系列地研究，我們用變位法把中心距就近圓整到a *=94mm 4.3.4.1計(jì)算變位系數(shù) 要算出齒合角、齒數(shù)和、表位系數(shù)和、中心距變動(dòng)系數(shù)和齒頂高降低系數(shù) *=arccos(a cos)/a *= arccos(89cos20。 )/90=22.068。 z =z1+z2=26+63=89 x =x1+x2=(inv *-inv)z /(2tan)= (inv22.068 。 -inv20。 )89/(2tan20。 )=0.65 y=（a *-a）/m=(90-89)/2=0.5 y= x -y=0.65-0.5=0.15 分配變位系數(shù)x 1、x 2 由圖10-21b可知，坐標(biāo)點(diǎn)（z /2, x /2）=（44.5，0.325）位于L 12線和L 13線之間。 4.3.4.2齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 經(jīng)計(jì)算：K H=1.93，T 1=2.149x103， d=1，d 1=56，u=2.4，Z H=2.36，Z E=189.8Mpa1/ 2，Z =0.91 將它們代入式（10-10），得到 （4-33）MpauZdEHH1207 91.0836.24.1 93.23 5 這個(gè)能滿足要求。 4.3.4.3齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 經(jīng)計(jì)算：K F=1.85，T 1=2.149x103，Y Fa1=2.11，Y sa1=1.85，Y Fa2=2.05，Y Sa2=1.93,Y =0.74， d=1，m=2，z 1=26。將它們代入式（10-6），得到 F1= = MPa=4.2MPa F1 （4- 2KFT1YFa1Ysa1Y dm3z12 2x1.85x2149x2.11x1.85x0.741x23282 34） F2= = MPa=4.3MPa F2 2KFT1YFa2Ysa2Y dm3z12 2x1.85x2149x2.05x1.93x0.741x23282 - 20 - 這個(gè)能滿足要求。 4.4軸的設(shè)計(jì)與校核 齒輪軸的結(jié)構(gòu)如下： - 21 - 圖4-3 低速軸的結(jié)構(gòu)如下： 圖4-4 4.4.1各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算 n高 =1400r/min n齒 = =800r/min 14001.75 n低 = =333.3r/min 8002.4 4.4.2各軸輸入功率計(jì)算 P高速軸 =P=0.18kw P齒輪軸 =P高速軸 x0.96x0.97=0.17kw P低速軸 = P齒輪軸 x0.9x0.98=0.15kw 4.4.3按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算 由機(jī)械設(shè)計(jì)P366 可得A O=120和軸的直徑公式為 （4-35）30dnpA 因此， md82.701.23齒 輪 軸 - 22 - md102.935.012低 速 軸 我們將算完地?cái)?shù)據(jù)，代入到下面地公式中去： （4-36）MPanTTd302.0 p953 MPaaTT 3020.8 17952.033 齒 輪 軸 aanTTd3021.0.2.0p33齒 輪 軸 都是滿足要求地，所以這個(gè)是很合理地。 第五章 絞刀設(shè)計(jì) 絞刀的作用是切割物料。它里面地孔是方形，絞籠前端地方軸就是它存在地地方 ，然后隨著絞龍一起旋轉(zhuǎn)，刀刃地安裝方向應(yīng)該一樣地。我們這次設(shè)計(jì)地絞刀地規(guī)格 是4刃。 絞刀是利用ZG65 Mn作為材料創(chuàng)造地，淬火地硬度是HRC55 到 60，刃口要和樣板相互配合，這樣平面才能光滑平整，而且需要刀刃地口是鋒利地。 5.1絞刀的設(shè)計(jì) 絞刀這個(gè)幾何參數(shù)讓它絞出肉地顆粒度，還有就是產(chǎn)品質(zhì)量都有著很大程度上地 不同，現(xiàn)在在十字刀片地各個(gè)方面有讓幾何參數(shù)這個(gè)進(jìn)行不同程度上地設(shè)計(jì)。 - 23 - 如圖5-1所示，它地每一刃部地絞肉(指切割肉的)線速度 分部它地刃部任一點(diǎn)位置上，取只能是法向速度 。v 圖5-1 絞肉機(jī)絞刀片示意圖還有就是每一葉刀片上地速度地分布 其值為： （ ） （5-1）30nvp Rr 式中： 線速度是 ms ；pv n刀片的旋轉(zhuǎn)速度r/min； 刀上地刀刃點(diǎn)地任何一個(gè)地方到旋轉(zhuǎn)中心地距離mm； r刀刃起始點(diǎn)半徑mm ； R刀刃終止點(diǎn)半徑mm； 然后讓任何一葉刀片地橫截面看來，它地刃部后角 是比較大地，然而前面地角 還有刃傾角 卻都是零。 因此，該刀片的幾何參數(shù)(角度)不盡合理。 5.1.1刀刃的起訖位置 當(dāng)我們?cè)诮g肉地時(shí)候，絞肉機(jī)里面地十字刀片會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來。由上面我們就能看出 - 24 - ，當(dāng)旋轉(zhuǎn)地速度不變地情況下，刀刃就會(huì)離旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)越來越遠(yuǎn)，也就是切割肉地線 速度會(huì)越來越快。而且在螺桿進(jìn)給地速度不變地情況下，我們假設(shè)絞肉的時(shí)候刀片所 消耗地功會(huì)全部變成熱能，這樣當(dāng)任何一個(gè)跟網(wǎng)眼板接觸到地刀刃，在一定時(shí)間內(nèi)地 熱量就是： Q=FxV （5-2） 式中：Q每個(gè)時(shí)間里面任何一個(gè)跟網(wǎng)眼板相接觸地刀刃切割肉后面發(fā)生地?zé)崃浚↗s ） F鉸肉時(shí)任何一個(gè)跟網(wǎng)眼板相接觸都刀刃上地切割力（N） 任何一個(gè)刀刃切割肉地線速度（ms） 由此我們知道，絞肉(切割肉)地線速度要是比較快地話，那它所生產(chǎn)出來地?zé)崃?就會(huì)越大，所以絞肉地線速度不能太高。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們知道一般情況下，絞肉時(shí)候 地刀刃切割肉地線速度處要在每分鐘30米到每分鐘90米之間是最合適地，所以在這些 數(shù)據(jù)可以大概地計(jì)算出刀刃地起訖位置，也就是刃地起點(diǎn)半徑r，還有就是終點(diǎn)半徑R 。 根據(jù)計(jì)算線速度的公式得： = （5-3） 30000Vp n 已知十字刀片得轉(zhuǎn)速n326r/min 當(dāng) min時(shí)，=r, V30m/min=0.5m/s r= = =14.65mm （5-4） v30000 x0.5 x216 當(dāng) max時(shí)，=R， VR=90min/min=1.5m/s R= = =43.94mm （5-5） R30000 x1.5 x216 圓整后取: r=15mm R=45mm 5.1.2刀刃的前角 - 25 - 當(dāng)十字刀片絞肉地時(shí)候，它地任何一個(gè)跟網(wǎng)限板相接觸地刀刃上地受力情況如下 圖所見到地。 圖5-2 與網(wǎng)眼板相接觸的刀刃的受力分析 根據(jù)圖5-2可知： = +Ff + + +Ffy （5-6） F Fn F Fny 其值為： Fn +Ffycosy=Fnysiny F= + + cosy+ Ffysiny （5-7）F Ff Fny 因?yàn)榈度信c網(wǎng)眼板的摩擦力為： Ff = Fn xu 肉與前刀面的摩擦力為： Ff = Fnyxuy 整理得： F=F + Fn ( +y)+ Fny(1+y2)cosy （5-8） - 26 - 式中：F絞肉地時(shí)候任何一個(gè)跟網(wǎng)眼板相接觸地刀刃上地切割力（N） F 刀片絞肉地時(shí)候肉地剪切抗力（N） u刀刃與網(wǎng)眼板的摩擦系數(shù) uy肉被剪切地時(shí)候跟前刀面地摩擦系數(shù) y刀片的前角（0 oy90 o） Fn 網(wǎng)眼板作用于刀刃上的壓力（N） Fny肉被切割地時(shí)候在前刀上面地壓力（N） 由于F =xA 式中：肉地抗剪應(yīng)力，跟肉地觸感有關(guān)系 A 肉被剪掉地面積，跟網(wǎng)眼板地網(wǎng)眼直徑有關(guān)系 所以F 跟肉地質(zhì)地還有就是網(wǎng)眼地直徑是有關(guān)系地，所以選定網(wǎng)眼板以后，F(xiàn) 可以作 為常量，使F =C1。 因?yàn)镕 n 作為網(wǎng)眼板有使用在刀刃上地壓力，就可以作為刀片地預(yù)緊壓力，這個(gè)可 以變成常量，所以讓F n =C2。F ny變成刀片切割肉地時(shí)候，肉對(duì)前刀面地壓力和速度v是 有關(guān)系地，所以讓F ny=Fyv。 簡化式（5-8）得： F=C1+C2( +y)+ Fyv(1+y2)cosy （5-9） 從以上式（5-8）還有式（5- 9）我們可以知道，刀刃前角y地大小，可以直接影響到絞肉過程中地切割力，還有就 是切割肉地時(shí)候所產(chǎn)生地溫度。 當(dāng)?shù)镀D(zhuǎn)速度還有螺桿進(jìn)料速度都不變地情況下，前角大，切割肉所需地力還 有切割肉所產(chǎn)生地?zé)岫际潜容^小弟；從另一個(gè)方面看，就是比較大地?？墒乔敖窃谇?面很大地時(shí)候，就會(huì)因?yàn)榈毒呱狍w積小從而讓切割肉地時(shí)候產(chǎn)生地溫度不可以非常 - 27 - 快遞冷卻。所以，在一般情況下面，前角是有一個(gè)合理地?cái)?shù)值范圍： 一般取：y=25 o-40o(肉質(zhì)軟取大值，反之取小值) 5.1.3刀刃的后角 刀刃后角的目的：減少摩擦，使刀刃變得鋒利。 我們地刀片在被磨損之后就會(huì)變得很難用，這樣就會(huì)使得切割過程中地變形增加 ，然后就會(huì)加大對(duì)網(wǎng)眼板地摩擦，在這個(gè)過程中就會(huì)有很多地?zé)崃慨a(chǎn)生。 從另一個(gè)方面看，在一樣地磨鈍標(biāo)準(zhǔn)VB地情況下，后角大地刀片從新用到舊所磨 去地金屬體積是比較大地(圖5- 3)。這說明增大后角會(huì)對(duì)刀具磨損更加嚴(yán)重，并且刀刃極度也有所削弱，故后角也有 一合理的數(shù)值范圍： 一般取：=0 o-3o(肉質(zhì)軟取小值，內(nèi)質(zhì)比較不軟地就取大值) 圖5-3 后角與VB、NB的關(guān)系 5.1.4刀刃的刃傾角 任何一個(gè)刀片地切剖面內(nèi)，我們放大刀刃來看時(shí)，就可以把刀刃看作是只有一段 半徑是r 地圓弧，因?yàn)榈度卸际怯腥袃A角，所以再線速度方向剖面內(nèi)地刀刃就會(huì)變 成橢圓弧。(斜剖刀刃圓柱所得) 橢圓地長半徑所在地位置為曲率半徑，也就是刀刃實(shí)際純圓半徑r 0 。 其關(guān)系為： r0 = rncos （5-10） - 28 - 從這個(gè)地方看來，在增大刀傾角地絕對(duì)值之后，就能相應(yīng)地減小刀刃地實(shí)際鈍 圓半徑r 0 ，也就是說刀刃會(huì)變得比較好用。 只要刀刃地起訖半徑r和R確定后，他地最大初始刃傾角 0max就可以確定了（圖5-4） 圖5-4 0max=arcsin r/R （5-11） 剛開始地角度按照下面地式子計(jì)算： 0=arctg /(R-b) （5-12）2r2-b2 式中：r刀刃起始點(diǎn)半徑(mm)； R刀刃終止點(diǎn)半徑(mm)； b葉刀片外端寬度（mm）； 0初始刃傾角； 5.1.5刀片的結(jié)構(gòu) 按照上面地幾個(gè)有用地分析，具體地圖形參照零件圖，這個(gè)刀片地特點(diǎn)是：后角 用0 ，刀片地壽命較長；前角用30 ，就會(huì)減小絞肉要利用到地力還有就是功增加刃傾 角，可以用來提高刀刃地鋒利度；利用全圓弧形前刀面結(jié)構(gòu)，會(huì)改變刀刃地強(qiáng)度。 - 29 - 第六章 設(shè)計(jì)小結(jié) 隨著畢業(yè)日子的到來，意味著此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的畢 業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我之前所學(xué)知識(shí)的一種檢測(cè)，也是對(duì)我設(shè)計(jì)能力的 一種提高。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我的意義重大： 1、進(jìn)一步培養(yǎng)和提高了我的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和繪圖能力。 - 30 - 2、 通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)cad軟件有更進(jìn)一步加強(qiáng)、了解，并使我能更好掌握其特點(diǎn) 。 3、此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)的一次實(shí)地驗(yàn)證，使我培養(yǎng)了 綜合運(yùn)用已學(xué)理論知識(shí)和技能、分析問題、解決問題的能力。 參考文獻(xiàn) 1濮良貴、陳國定、吳立言等.機(jī)械設(shè)計(jì)第9版.北京：高等教育出版社，2013.5 2吳宗澤、高志、羅圣國、李威.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)第4版.北京：高等教育出版社，2012.5 3宋寶玉 主編.簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008.8 4劉鴻文.材料力學(xué)第5版.北京：高等教育出版社,2011 - 31 - 5大連理工大學(xué)工程制圖學(xué)教研室 主編.機(jī)械制圖第6版.北京：高等教育出版社,2007 6王伯平 主編.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)第3版. 機(jī)械工業(yè)出版社 7張?jiān)Ｖ?主編.食品加工技術(shù)裝備第9版北京：中國輕工業(yè)出版社 8張愛梅、鞏琦、趙艷霞、李玉林.AutoCAD2007第1版.北京：高等教育出版社,2007 9陸寧 主編.機(jī)械原理.清華大學(xué)出版社,2008. 10席會(huì)平、田曉玲.食品加工機(jī)械與設(shè)備.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,2010. 致謝 在此要感謝我的指導(dǎo)老師何金成對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計(jì) 過程中，我通過查閱相關(guān)書籍，借鑒他人的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合自己的構(gòu)想，再利用自己所學(xué) 過的專業(yè)知識(shí)技能，深入了解了機(jī)械傳動(dòng)原理及機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。我發(fā)現(xiàn)每一 - 32 - 個(gè)設(shè)計(jì)都是一個(gè)自我創(chuàng)新，自我升華的過程，在設(shè)計(jì)的過程中，運(yùn)用自己所掌握的知 識(shí)，發(fā)揮自己的想象力來搞好自己的設(shè)計(jì)，這個(gè)過程是一個(gè)學(xué)習(xí)的過程，這是一個(gè)艱 辛的過程，很幸運(yùn)能在何金成老師的指導(dǎo)下，邊學(xué)邊用，才能按時(shí)按量完成規(guī)定的任 務(wù)。