機械創(chuàng)新設(shè)計

1、2008屆工程機械機專業(yè)械創(chuàng)新設(shè)計機械創(chuàng)新設(shè)計 2010-2011第2學(xué)期 班 級： 指導(dǎo)教師： 成 績： 日期：2011 年 7月 摘 要 近年來,我國食品工業(yè)實現(xiàn)了高速發(fā)展,已成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè),占GDP的10%,雄居首位,而肉制品工業(yè)占我國食品工業(yè)總產(chǎn)值的9%10%。肉制品消費水平的高低,反映一個國家的生活水準和發(fā)達程度。肉制品工業(yè)的發(fā)展成為了帶動農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、飼料工業(yè)的龍頭,新型自動絞肉機用獨特的絞刀設(shè)計,實現(xiàn)細絞、中絞、粗絞三種功能的有機結(jié)合,同時依據(jù)絞刀的獨特的參數(shù)設(shè)計，確保了絞肉的質(zhì)量。【關(guān)鍵詞】：絞肉機，絞刀，參數(shù)設(shè)計ABSTRACT In recent years, Ch

2、ina's food industry to realize the high speed development, has become a pillar industry of the national economy, accounting for 10% of GDP, the no.1 in the first place, and meat products industry accounts for 9% of the total industrial output value of Chinese food to 10%. Meat consumption level

3、of high and low, reflect a country's standard of living and development level. The development of the Chinese meat product industry become the leading agriculture and animal husbandry, feed industry bibcock, new automatic speed with unique design, realization of fine meat grinder， ground, rough

4、ground in three functions, and according to the organic integration of unique design parameters of knives, to ensure the quality of ground beef.【KEY WORDS】： meat grinder，knives，design parameters目錄 第1章 前言.6 第2章 結(jié)構(gòu)及工作原理.7 2.1絞肉機的結(jié)構(gòu).7 2.1.1送料結(jié)構(gòu).7 2.1.2切割機構(gòu).8 2.1.3驅(qū)動機構(gòu).8 2.2絞肉機的工作原理.8 第3章 螺旋供料器的設(shè)計.9 3.1

5、絞籠的設(shè)計.9 3.1.1絞籠的材料.9 3.1.2螺旋直徑.10 3.1.3螺旋供料器的轉(zhuǎn)速.10 3.1.4螺旋節(jié)距.10 3.2絞筒的設(shè)計.10第1章 傳動系的設(shè)計.11 4.1電機的選擇.11 4.2帶傳動的設(shè)計.12 4.2.1設(shè)計功率.12 4.2.2選定帶型.12 4.2.3傳動比.12 4.2.4小帶輪基準直徑.12 4.2.5大帶輪基準直徑.12 4.2.6帶速驗算.13 4.2.7初定軸中心距（mm).13 4.2.8帶的基準長度.13 4.2.9實際軸中心距.13 4.2.10小帶輪包角.13 4.2.11當根V帶的基本額定功率.13 4.2.12單根V帶型額定功率增量.

6、13 4.2.13V帶的根數(shù)Z.14 4.2.14單根V帶的預(yù)緊力.14 4.2.15作用在軸上的力.14 4.2.16帶輪的結(jié)構(gòu)與尺寸.14 4.3齒輪傳動的設(shè)計.15 4.3.1選擇材料.15 4.3.2按接觸疲勞強度進行初步設(shè)計.15 4.3.3校核齒面接觸強度.17 4.3.4大齒輪的確定.18 4.4軸的設(shè)計.19 4.4.1按扭轉(zhuǎn)強度計算.19第2章 絞刀設(shè)計.20 5.1絞刀的設(shè)計.20 5.1.1刀刃的起訖位置.21 5.1.2刀刃的前角.22 5.1.3刀刃的后角.23 5.1.4刀刃的刃傾角.24 5.1.5刀片的結(jié)構(gòu).25第6章 生產(chǎn)能力分析.26 6.1絞刀的切割能力.

7、26 6.2絞肉機的生產(chǎn)能力G.27 6.3功率消耗N.27第7章 使用說明書.28 7.1 使用參數(shù).28 7.2 送料機構(gòu).28 7.3 切割機構(gòu).28 7.4 驅(qū)動機構(gòu).28 7.5 明細表.28參考文獻.30總結(jié)+謝辭.31 第1章 前 言 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，人民對食品工業(yè)提出了更高的要求。現(xiàn)代食品已朝著營養(yǎng)、綠色、方便、功能食品的方向發(fā)展，且功能食品將成為新實際的主流食品。食品工業(yè)也將成為國民的支柱產(chǎn)業(yè)，作為裝備食品工業(yè)的食品機械工業(yè)發(fā)展尤為迅猛。 食品工業(yè)的現(xiàn)代化水平，在很大程度上依賴食品機械的發(fā)展及其現(xiàn)代化水平，離開現(xiàn)代化儀器和設(shè)備，現(xiàn)代食品工業(yè)就無從談起。

8、食品工業(yè)的發(fā)展是設(shè)備和工藝共同發(fā)展的結(jié)果，應(yīng)使設(shè)備和工藝達到最佳配合，以設(shè)備革新和創(chuàng)新促進工藝的改進和發(fā)展，以工藝的發(fā)展進一步促進設(shè)備的發(fā)展和完善。兩者互相促進、互相完善，是使整個食品工業(yè)向現(xiàn)代化邁進的必要條件。 在肉類加工的過程中，切碎 斬拌工序的機械化程度最高，其中絞肉機、斬拌機攪拌機是最基本的加工機械。幾乎所有的肉類加工廠都具備這3種設(shè)備。國內(nèi)一些大型的肉類加工廠先后從西德、丹麥、瑞士、日本等引進了先進的加工設(shè)備，但其價格十分的昂貴。目前中小型肉類加工企業(yè)所使用的大部分設(shè)備為我國自行設(shè)計制造的絞肉機，我們所設(shè)計的新型絞肉機，它將肉可進行粗、中、細以滿足不同加工工藝的要求，該機亦可作為其他

9、原料的擠壓設(shè)備。第2章 結(jié)構(gòu)及工作原理2.1絞肉機的結(jié)構(gòu) 絞肉機主要由送料機構(gòu)切割機構(gòu)和驅(qū)動機構(gòu)等組成，如圖2-1所示。圖2-1絞肉機結(jié)構(gòu)1. 機架 2.絞刀 3.劑肉樣板 4.旋蓋 5.絞筒 6.絞籠 7.料斗 8.減速器 9.大皮帶輪 10.電機 11.皮帶 12.小皮帶輪2.1.1送料結(jié)構(gòu)包括料斗7、絞籠6、和絞筒5.其作用是輸送物料前移到切割機構(gòu)，并在前段對物料進行擠壓。2.1.2切割機構(gòu) 包括劑肉板3絞刀2旋蓋4.其作用是對擠壓進入樣板孔中的物料進行切割。樣板孔眼規(guī)格有多種，可根據(jù)不同的工藝要求隨時旋下旋蓋進行交換。2.1.3驅(qū)動機構(gòu) 包括電機10、皮帶9、12減速器8、機架1等。2

10、.2絞肉機的工作原理 工作時，先開機后放料，由于物料本身的重力和螺旋供料器的旋轉(zhuǎn)，把物料連續(xù)絞刀口進行切碎。因為螺旋供料器的螺距后面應(yīng)比前面小，但螺旋軸的直徑后面比前面大，這樣對物料產(chǎn)生了一定的擠壓力，這個力迫使已經(jīng)切碎的肉從格板上的孔眼中排出。 用于午餐肉罐頭生產(chǎn)時，肥肉需要粗絞而細肉需要細絞，我們可以通過調(diào)換格板的方式來達到目的。格板有幾種不同的規(guī)格的孔眼，通常粗絞用的直徑為8-10毫米，細絞用的直徑是3-5毫米的孔眼。格板的厚度一般都為10-20毫米的鋼板。由于粗絞的孔眼比較大，故其轉(zhuǎn)速比細絞時要快，但最大不超過400轉(zhuǎn)/分，一般在200-400轉(zhuǎn)/分。因為格板上孔眼的總面積一定，及排料

11、量一定，當螺旋供料器旋轉(zhuǎn)太快是，將會使物料在切刀附近堵塞，造成負荷突然增加，對電機不利。 絞刀的刃口是順著切刀轉(zhuǎn)向安裝的，絞刀要用工具鋼制造，刀口要求很鋒利，使用一段時間后，刃口會變鈍，此時應(yīng)調(diào)換或重新修磨，否則會影響切割效率， 裝配或調(diào)換絞刀后，一定要把緊固螺母旋緊，才能保證格板不動，否則因格板移動會使格板和絞刀轉(zhuǎn)動產(chǎn)生相對運動。螺旋供料器在機壁里旋轉(zhuǎn)，要防止和機壁相碰，否則就要損壞機器。但他們之間的間隙也不能太大。過大會影響送料效率和擠壓力，甚至會使物料倒流。 絞肉機的生產(chǎn)能力不能有螺旋供料器來決定，而由切刀的切割能力來決定。因為切割后物料必須從孔眼中排出，螺旋供料器才能繼續(xù)送料，否則送料

12、再多也不行，相反會產(chǎn)生物料堵塞現(xiàn)象。第3章 螺旋供料器的設(shè)計 3.1絞籠的設(shè)計 絞籠的作用是向前輸送物料，并在前段對肉塊進行擠壓。如圖3-1所示.設(shè)計上用一根變螺距變根徑的螺旋，及螺距后大二前小，根徑后小而前大，這樣使其絞籠與絞筒之間的容積逐漸減小實現(xiàn)了對物料的擠壓作用。絞籠前端方形軸處安裝絞刀，后端面上安裝兩個定位鍵與其主軸前端面上鍵槽配合，以傳遞動力。 圖3-1絞籠3.1.1絞籠的材料 絞籠的材料選用HT200.3.1.2螺旋直徑 取D=160mm G-生產(chǎn)能力，由原始條件得G=1T/H. K-物料綜合特性系數(shù)，取k=0.071 -物料填充系數(shù)查B4表1-16得=0.15 -物料的堆積密度

13、，豬肉的為1.5. C-與螺旋供料器傾角有關(guān)的系數(shù)，查B4表1-15得C=1.3.1.3螺旋供料器的轉(zhuǎn)速 取數(shù)據(jù)n=326r/min. 3.1.4螺旋節(jié)距 實體面型螺旋的節(jié)距t=D.3.2絞筒的設(shè)計由于肉在絞筒內(nèi)受到攪動，且受擠壓力的反作用力作用，物料具有向后倒流的趨勢，因此在絞籠的內(nèi)壁上設(shè)計了8個止退槽，沿圓周均勻分布，如圖3-2所示，絞筒內(nèi)壁與絞籠之間的間隙要適當，一般為3-5mm,間隙太大會使物料倒流；間隙太小絞籠與絞筒內(nèi)壁易碰撞。絞筒的材料可選用鑄鐵，選HT200. 圖3-2絞筒第4章 傳動系統(tǒng)的設(shè)計由于絞籠只有一種工作轉(zhuǎn)速，則從電機到絞籠的運動路線為定比傳動，其總的傳動比可利用帶傳動

14、、齒輪傳動等機構(gòu)逐漸減速后得到。絞籠的轉(zhuǎn)速不易太高，因為輸送能力并不是隨轉(zhuǎn)速增加而增加。當速度達到一定值以后，效率反而下降，且速度過高，物料摩擦生熱，出口處的壓力升高，易引起物料變形，影響絞肉質(zhì)量，因此絞籠的轉(zhuǎn)速一般在200-400r/min比較適宜。在本設(shè)計中采用326r/min. 由傳動比標準系列查B2表2-1 初步取 根據(jù)選用的電機和絞籠轉(zhuǎn)速要求設(shè)計傳動路線如下： 4.1電機的選擇 所以根據(jù)N=4KW,n=1500r/min,查表B110-4-1X選用Y112M-4，再查表B110-4-2得Y112M-4電機結(jié)構(gòu)。4.2帶傳動的設(shè)計4.2.1設(shè)計功率 P-傳遞的功率4.2.2選定帶型根據(jù)

15、和查B1圖8-1-2選取普通V帶A型，-小帶輪轉(zhuǎn)速，為1440r/min4.2.3傳動比 4.2.4小帶輪基準直徑 由B1表8-1-12和表8-1-14選定4.2.5大帶輪基準直徑 4.2.6帶速驗算4.2.7初定軸中心距（mm) 4.2.8帶的基準長度 由B1表8-1-8取即帶型為A-9004.2.9實際軸中心距 4.2.10小帶輪包角 4.2.11當根V帶的基本額定功率 B1表8-1-27（c）取1.32kw4.2.12單根V帶型額定功率增量根據(jù)帶型號，查B1表8-1-27（c) 取0.15kw4.2.13V帶的根數(shù)Z 4.2.14單根V帶的預(yù)緊力 m-V帶每米長的質(zhì)量（kg/m)查(8-

16、3)取0.1kg/m4.2.15作用在軸上的力 4.2.16帶輪的結(jié)構(gòu)與尺寸 帶輪應(yīng)既有足夠的強度，又應(yīng)使其結(jié)構(gòu)工藝系好，質(zhì)量分布均勻，質(zhì)量輕，并避免由于鑄造而產(chǎn)生過大的應(yīng)力。 輪槽工作面光滑以減少輕帶的磨損。 帶輪的材料為HT200.查表8-10得基準寬度制V帶輪輪槽尺寸，根據(jù)帶輪的基準直徑查表8-14確定輪輻。如下圖4-2和4-3所示。 4.3齒輪傳動的設(shè)計4.3.1選擇材料。確定 選擇兩齒輪的材料為：大小齒輪均為40，并經(jīng)調(diào)制處理及表面淬火，齒面硬度為45-50HRC;精度等級為6級。 4.3.2按接觸疲勞強度進行初步設(shè)計4.3.2.1確定中心距a（按B1表8-3-27公式進行設(shè)計） 4

17、.3.2.2確定模數(shù)mm=(0.0070.02)a=0.561.6,取m=1.5mm4.3.2.3確定齒數(shù) 初取螺旋角 4.3.2.4計算主要的幾何尺寸分度圓的直徑 齒頂圓直徑 端面壓力角 基圓直徑 齒頂圓壓力角 端面重合度 齒寬 齒寬系數(shù) 縱向重合度 當量齒數(shù) 4.3.3校核齒面接觸強度 強度條件： 計算應(yīng)力： 式中： 齒向載荷分布系數(shù) 單對齒嚙合系數(shù)許用應(yīng)力： 則： 4.3.4大齒輪的確定根據(jù)大齒輪的功率，確定大齒輪的孔徑為33mm，其尺寸和形狀公差為6級，即0.016mm，齒輪的徑向和端面跳動公差為0.014mm.如圖（4-4） 4.4軸的設(shè)計4.4.1按扭轉(zhuǎn)強度計算 用實心軸 式中：d

18、-軸的直徑，mm T-軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，N.mm P-軸傳遞的額定功率，kw n-軸的轉(zhuǎn)速，r/min t-軸材料的許用切應(yīng)力， A為系數(shù)，取120，根據(jù)上面的公式計算，齒輪軸的最小直徑d=20mm;大齒輪軸的軸的最小直徑d=20mm.結(jié)構(gòu)如下圖：第5章 絞刀設(shè)計 絞刀的作用是切割物料。它的內(nèi)孔為方形，安裝在絞籠前端的方軸上隨其一起旋轉(zhuǎn)，刀刃的安裝方向與絞籠旋向相同。絞刀的規(guī)格有2刃、3刃、4刃、6刃、8刃。絞刀用ZG65Mn材料制造，淬火硬度為HRC55-60，刃口要鋒利，與樣板配合平面應(yīng)平整，光滑。5.1絞刀的設(shè)計 絞刀的幾何參數(shù)對所絞出肉的顆粒度以及產(chǎn)品質(zhì)量有著很大的影響，現(xiàn)對十字刀片的各主

19、要參數(shù)進行設(shè)計。十字刀片如圖所示。其每一刃部的絞肉線速度，分布亦如該圖所示。從圖上可以看出其刃部任意位置上只有法向速度。其值為 : 式中： 再從任一葉刀片的橫斷面上老看，其刃部后角越大，而前角級刃傾角都為零。因此，該刀片的幾何參數(shù)角度不盡合理。故再將以一葉刀片與網(wǎng)眼板相接觸的一條刀刃為對象，分析刀刃上各個參數(shù)的作用及其影響，設(shè)計參數(shù)。5.1.1刀刃的起訖位置絞肉時，絞肉機的十字刀片作旋轉(zhuǎn)運動，在轉(zhuǎn)速一定的條件下，刀刃離旋轉(zhuǎn)中心點越遠，則絞肉（指切割肉的）線速度越快，并且在螺桿進料速度也一定的條件下，假定絞肉時刀片所消耗的功全部轉(zhuǎn)化為熱能，則任一與網(wǎng)眼板相接觸的刀 刃，在單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為：

20、 式中：Q-單位時間內(nèi)任一與網(wǎng)眼板相接觸的刀刃切割肉所產(chǎn)生的熱量。 F-鉸肉時任一與網(wǎng)眼板相接觸的刀刃上的切割力（N ) V-任一刀刃切割肉的線速度（m / S ) 所以，絞肉（切割肉）的線速度越快，則所產(chǎn)生的熱量也越大，因此絞肉的線速度不能很高。根據(jù)經(jīng)驗，我們知道一般絞肉時刀刃切割肉的錢速度處在30-90m/min之間最為理想，因此由這此數(shù)據(jù)可估算出刀刃的起訖位置，即刃的起點半徑和終點半徑R 。根據(jù)式1 得： 3已知十字刀刃的轉(zhuǎn)速 n=326r/min 圓整后去：r=15mm;R=45mm.5.1.2刀刃的前角 當十字刀片絞肉時，其任一與網(wǎng)限板相接觸的刀刃上的受力情況如下圖（5-2） 在刀片

21、旋轉(zhuǎn)速度以及螺桿進料速度都一定的情況下，前角大，切割肉所需的力和切割肉所產(chǎn)生的熱都小；反之，則大。但前角很大時，則因刀具散熱體積小而使切割肉時所產(chǎn)生的溫度不能很快冷卻。因此，在一定的條件下，前角有一合理的數(shù)值范圍：一般?。?。（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：一是減小后刀面與網(wǎng)眼板（包括二眼板）表面的摩擦；二是在前角不變的隋況下，增大后角能使刀刃鋒利。 刀片磨損后將使刀刃變鈍，使肉在絞肉（切割）過程中變形能增加，同時由于磨損后刀片的后角基本為零，加大了刀片與網(wǎng)眼扳的摩擦，兩者都使絞肉過程中產(chǎn)生的熱量增多。 另外，在同樣的磨鈍標準VB 下，后角大的刀片由新用到鈍所

22、磨去的金屬體積較大如圖5-3 所示.這說明增大后角可提高刀片的耐用度，但同時也帶來的問題是刀片的NB 磨損值大（反映在刀體材料的磨損過大這一為面），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?。?。（肉質(zhì)軟取大值反之取小值） 圖5-3 后角與VB、NB的關(guān)系5.1.4刀刃的刃傾角 從分析由前刀面 和后刀面而所形成的刀刃來得知刀傾角對刀片性能的影響情況。在任一葉刀片的法剖而內(nèi)，當把刀刃放大看時，可以把刀 刃看成是一段半徑為的圓弧圖5-4,由于刀刃有刃傾角，故在線速度方向剖而內(nèi)的刀刃將變成橢圓弧斜剖刀刃圓弧所得）圖5-4 刃傾角與刀刃角鋒利度橢圓的長半徑的曲率，即為到人實際純圓半徑。

23、 其關(guān)系為： 6 由此可見，增大刀傾角的絕對值，可以減小刀刃的實際純圓半徑，這就說明增大刃傾角就可使刀刃變的鋒利。 一旦刀刃的起訖半徑確定后，其最大初始角就可以確定了，參見圖5-5圖5-5 7 初始刃傾角按下式計算： 見圖5-6圖5-6初始刃傾角計算用示意圖 8式中：r-刀刃起始點半徑（mm）； R-刀刃終止點半徑（mm）； b-葉刀片外端寬度（mm）； -初始刃傾角；5.1.5刀片的結(jié)構(gòu)根據(jù)以上對絞刀各個幾何參數(shù)的分析，得出絞刀的結(jié)構(gòu)圖（圖5-78) ，此絞刀的特點： 1.后角取 ，刀片的壽命較長； 2 、前角取，以減小絞肉所需的力及功率； 3 、增加刃傾角，以提高少刀刃的鋒利度； 4 、采

24、用全圓弧形的前刀面結(jié)構(gòu)，以改善刀刃的強度； 5 、采用可換式刀片結(jié)構(gòu)，以節(jié)約刀體材料并可選用不同幾何參數(shù)刀片。圖5-8 2刃 、4刃 、 8刃第6章 生產(chǎn)能力分析6.1絞刀的切割能力 切刀的切割能力，可用下式計算： 式中: 6.2絞肉機的生產(chǎn)能力G生產(chǎn)能力G（kg/h）: 式中： 6.3功率消耗N 功率消耗可用下式計算： 式中： 由生產(chǎn)能力計算可知，在N 、D 一定的條件下，絞刀的刃數(shù)越多，生產(chǎn)能力越大但是不同刃數(shù)的絞刀應(yīng)與不同孔徑的擠肉樣板相匹配，才能得到較為合理的生產(chǎn)量和功率消耗。在使用能過程中，可根據(jù)附表中推薦的值來選用。樣板孔徑mm38 、1016絞刀刃數(shù)842生產(chǎn)能力kg/h8001

25、0001400第7章 使用說明書7.1 使用參數(shù) G 絞肉機的生產(chǎn)能力，I000KG / H 電動機型號Yll2M4 7.2 送料機構(gòu)包括料斗、絞籠和絞筒。其作用是輸送物料前移到切割機構(gòu)，并在前端對物料進行擠壓。7.3 切割機構(gòu) 包括擠肉樣板、絞刀、旋蓋。其作用是對擠壓進人樣板孔中的物料進行切割樣板孔眼規(guī)格有多種，可根據(jù)不同的工藝要求隨時旋下旋蓋進行更換7.4 驅(qū)動機構(gòu) 包括電機、皮帶輪、減速器、機架等。7.5 明細表 螺母M20 機架 電機 聯(lián)軸器 小V 帶龍 高速軸 圓頭平鍵 軸承端蓋 料斗 絞籠 絞筒 絞少J 絞肉樣板 旋蓋參考文獻【 l 】 吳示澤主編機械設(shè)計實用手冊第一版北京;化學(xué)工業(yè)出版社1999【 2 】 淮良貴、紀名剛主編機械沒計第匕版北京高若教育出版社2001【 3 】 張裕中主編食品加工技術(shù)裝備第一版北京中國輕工業(yè)出版社2000 【 4 】 胡繼強主編食品機械與設(shè)備第一版北京中國輕工業(yè)出版社1999 【 5 】 李興國主編食品機械學(xué)（下冊）第一版四川教育出版社 1992【 6 】 張萬昌主編熱加工工