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基于食品加工的絞肉機(jī)設(shè)計(jì)
1、課題研究的意義
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人民對(duì)食品工業(yè)提出了更高的要求?，F(xiàn)代食品已朝著營(yíng)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世紀(jì)的主流食品。食品工業(yè)也成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，作為裝備食品工業(yè)的食品機(jī)械工業(yè)發(fā)展尤為迅猛。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(guó)自行設(shè)計(jì)制造的絞肉機(jī)，本課題要求學(xué)生完成基于食品加工的絞肉機(jī)設(shè)計(jì)。
2、本課題研究的主要內(nèi)容：
1）確定絞肉機(jī)的設(shè)計(jì)原則；
2）絞肉機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
3）進(jìn)行絞肉機(jī)機(jī)相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算及分析；
4）翻譯一篇與課題相關(guān)的英文文獻(xiàn)。
3、提交的成果：
1）繪制相應(yīng)二維零件圖紙 1套
2）繪制三維裝配圖（光盤） 1份
3）規(guī)范的畢業(yè)論文說(shuō)明書 1份
4）附不少于10篇主要參考文獻(xiàn)的題錄及摘要。
xxxxxx 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 題 目：基于食品加工的絞肉機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： xxxxxx 專 業(yè)： xxxxxx 學(xué) 號(hào)： xxxxxx 姓 名： xxxxxx 指導(dǎo)教師： xxxxxx 完成日期： 2014 年 5 月 6 日 基于食品加工的絞肉機(jī)設(shè)計(jì) 1、課題研究的意義 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人民對(duì)食品工業(yè)提出了更高的要求。 現(xiàn)代食品已朝著營(yíng)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世紀(jì) 的主流食品。食品工業(yè)也成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，作為裝備食品工業(yè)的食品機(jī)械工 業(yè)發(fā)展尤為迅猛。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(guó)自行設(shè)計(jì)制 造的絞肉機(jī)，本課題要求學(xué)生完成基于食品加工的絞肉機(jī)設(shè)計(jì)。 2、本課題研究的主要內(nèi)容： 1）確定絞肉機(jī)的設(shè)計(jì)原則； 2）絞肉機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 3）進(jìn)行絞肉機(jī)機(jī)相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算及分析； 4）翻譯一篇與課題相關(guān)的英文文獻(xiàn)。 3、提交的成果： 1）繪制相應(yīng)二維零件圖紙 1 套； 2）繪制三維裝配圖（光盤）1 份； 3）規(guī)范的畢業(yè)論文說(shuō)明書 1 份； 4）附不少于 10 篇主要參考文獻(xiàn)的題錄及摘要。 I 基于食品加工的絞肉機(jī)設(shè)計(jì) 摘要 絞肉機(jī)作為食品加工機(jī)械，與人們的日常生活密切相關(guān)，其市場(chǎng)占有率與日俱增。 絞肉機(jī)是肉類加工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，將原料肉按不同工藝要求加工規(guī)格不等的顆粒 狀肉餡，以便于同其它輔料充分混合來(lái)滿足不同產(chǎn)品的需求。 工作時(shí)利用轉(zhuǎn)動(dòng)的切刀刃和孔板上孔眼刃形成的剪切作用將原料肉切碎，并在螺 桿擠壓力的作用下，將原料不斷排出機(jī)外。可根據(jù)物料性質(zhì)和加工要求的不同，配置 相應(yīng)的刀具和孔板，即可加工出不同尺寸的顆粒，以滿足下道工序的工藝要求。可用 于各種凍肉、鮮肉、雞骨架、鴨骨架、豬皮、牛皮、雞皮、魚類、水果、蔬菜等加工。 廣泛適用于各種香腸、火腿腸、午餐肉、丸子、咸味香精、寵物食品和其他肉制品等 行業(yè)。 本次設(shè)計(jì)的絞肉機(jī)外形美觀，結(jié)構(gòu)緊湊。非常適合酒店，肉類加工行業(yè)，學(xué)校， 餐館或任何其他食品服務(wù)業(yè)使用。 關(guān)鍵詞：絞肉機(jī)、食品加工、原料、刀具、結(jié)構(gòu)緊湊 II The design of meat grinder based on processing of food Abstract Meat grinder as food processing machinery, is closely related to People's Daily life, its market share is growing.Meat grinder is in the process of production, meat processing enterprises will be raw meat according to different technical requirements specifications of granular meat processing, so that the mixed with other excipients fully to meet the needs of different products. Work when using rotating blade and orifice plate hole edge on the formation of the shearing action will chop raw meat, and under the action of screw extrusion, continuous discharge materials will be closed.Can according to different material properties and processing requirements, the configuration of the corresponding cutting tool and the orifice plate, can produce different size of particles, to meet the technological requirements of next working procedure.Can be used for all kinds of frozen meat, fresh meat, chicken skeleton skeleton, duck, pig skin, cowhide, goose, fish, fruit, vegetables and other processing.Widely used in all kinds of sausage, ham sausage, lunch meat, meat balls, salty flavor, pet food and other meat products, etc. The design of the meat grinder beautiful shape, compact structure.It’s suitable for hotel, meat processing industry, schools, restaurants, or any other food service industry. Keywords: meat grinder, food processing, raw materials, cutting tool, compact structure III 目 錄 摘要 .I ABSTRACT.II 第一章 緒論 .1 1.1 概述 .1 1.2 發(fā)展現(xiàn)狀 .1 1.3 設(shè)計(jì)意義 .2 第二章 絞肉機(jī)結(jié)構(gòu)及原理 .3 2.1 絞肉機(jī)結(jié)構(gòu) .3 2.1.1 送料機(jī)構(gòu) 3 2.1.2 切割機(jī)構(gòu) 3 2.1.3 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 3 2.2 工作原理 .4 2.3 使用方法 .4 第三章 絞肉機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) .6 3.1 電機(jī)的選擇 .6 3.1.1 傳動(dòng)比的分配 6 3.1.2 電機(jī)的選型 6 3.1.3 動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 7 3.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) .8 3.3 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) .11 3.3.1 齒輪部分的設(shè)計(jì) 11 3.3.2 軸系部件的設(shè)計(jì) 16 3.4 聯(lián)軸器的選擇 .17 3.5 軸段設(shè)計(jì)與校核 .17 3.5.1 軸段部分設(shè)計(jì) 17 3.5.2 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 19 3.6 軸承選擇與壽命計(jì)算 .21 3.7 鍵選擇與強(qiáng)度計(jì)算 .22 第四章 絞肉機(jī)零件設(shè)計(jì) .24 IV 4.1 絞龍的設(shè)計(jì) .24 4.2 十字絞刀的設(shè)計(jì) .25 4.3 機(jī)架的設(shè)計(jì) .32 第五章 絞肉機(jī)三維建模 .33 5.1 帶傳動(dòng)部分建模 .33 5.1.1 小帶輪建模 33 5.1.2 大帶輪建模 33 5.1.3V 帶建模 .34 5.1.4 帶傳動(dòng)裝配 34 5.2 齒輪部分建模 .34 5.2.1 齒輪軸建模 34 5.2.2 大齒輪建模 35 5.2.3 低速軸建模 36 5.3 其它零件建模 .36 5.3.1 絞龍建模 36 5.3.2 十字絞刀建模 36 5.3.3 擠肉板建模 37 5.3.4 端蓋建模 37 5.3.5 軸承建模 38 5.3.6 機(jī)架建模 38 5.4 絞肉機(jī)裝配 .39 第六章 潤(rùn)滑和密封的選擇設(shè)計(jì) .40 6.1 軸承的潤(rùn)滑 .40 6.1.1 滾動(dòng)軸承的特點(diǎn) 40 6.1.2 滾動(dòng)軸承選用潤(rùn)滑脂應(yīng)考慮的因素 40 6.2 齒輪的潤(rùn)滑 .41 6.2.1 潤(rùn)滑方式的選擇 41 6.2.2 密封方式的選擇 41 6.2.3 潤(rùn)滑油的選擇 41 設(shè)計(jì)總結(jié) .42 參考文獻(xiàn) .43 V 致 謝 .44 附錄 A 英文原文 .45 附錄 B 中文翻譯 .50 1 第一章 緒論 1.1 概述 隨著人們生活水平的提高，大家對(duì)食品工業(yè)提出了更高的要求。現(xiàn)代食品已朝著 營(yíng)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世紀(jì)的主流食品。食 品工業(yè)也成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，作為裝備食品工業(yè)的食品機(jī)械工業(yè)發(fā)展尤為迅猛。 食品工業(yè)的現(xiàn)代化水平，在很大程度上依賴于食品機(jī)械的發(fā)展及其現(xiàn)代化水，離 開(kāi)現(xiàn)代儀器和設(shè)備，現(xiàn)代食品工業(yè)就無(wú)從談起。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(dá)到最佳配合，以設(shè)備革新和創(chuàng)新促進(jìn)工藝的改進(jìn)和發(fā)展， 以工藝的發(fā)展進(jìn)一部促進(jìn)設(shè)備的發(fā)展和完善。兩者互相促進(jìn)、互相完善，是使整個(gè)食 品工業(yè)向現(xiàn)代化邁進(jìn)的必要條件。 在肉類加工的過(guò)程中，切碎、斬拌攪拌工序的機(jī)械化程度最高，其中絞肉機(jī)、斬 拌機(jī)、攪拌機(jī)是最基本的加工機(jī)械，幾乎所有的肉類加工廠都具備這 3 種設(shè)備。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(guó)自行設(shè)計(jì)制造的產(chǎn)絞肉機(jī)是為中、 小型肉類加工企業(yè)所設(shè)計(jì)的較為理想的、絞制各種肉餡的機(jī)械，比如生產(chǎn)午餐肉罐頭 和制造魚醬、魚圓之類的產(chǎn)品，它將肉可進(jìn)行粗、中、細(xì)絞以滿足不同加工工藝的要 求，該機(jī)亦可作為其他原料的擠壓設(shè)備，如圖 1.1 所示： 圖 1. 1 自動(dòng)絞肉機(jī) 2 1.2 發(fā)展現(xiàn)狀 肉類食品加工屬于精加工行業(yè)，但是我國(guó)食品機(jī)械行業(yè)卻很難提供滿足分工越來(lái) 越細(xì)的食品行工業(yè)的需求。具體表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面： 1）食品機(jī)械產(chǎn)品的品種和設(shè)備及成套水平：發(fā)達(dá)國(guó)家約 3500 個(gè)品種，成套水平 高，且向著高效、自動(dòng)化、多功能系列產(chǎn)品的方向發(fā)展，而我國(guó)只有 2000 多個(gè)品種， 成套水平低，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單的產(chǎn)品多，生產(chǎn)工藝復(fù)雜的產(chǎn)品少。從整體上看，比發(fā)達(dá) 國(guó)家?guī)缀趼浜?20 年。 2）高新技術(shù)方面僅有個(gè)別技術(shù)走向?qū)嵱没渌l(fā)達(dá)國(guó)家已廣泛應(yīng)用的高新技術(shù) （如真空技術(shù)，超臨界萃取技術(shù)，膜分離技術(shù)及微波技術(shù)） ，我國(guó)還停留在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn) 階段，有相當(dāng)多的高新技術(shù)領(lǐng)域尚未涉足研究。 3）產(chǎn)品質(zhì)量：與國(guó)外同類產(chǎn)品相比，我國(guó)生產(chǎn)的食品機(jī)械穩(wěn)定性和可靠性差，或 是能耗比國(guó)外先進(jìn)水平高 2-5 倍。 4）科研能力與檢測(cè)手段：大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)缺乏試驗(yàn)研究的條件，檢測(cè)手段很不完 備。產(chǎn)品參數(shù)的檢測(cè)，如電壓、電流、溫度、功率、壓力、氣耗、水耗以及生產(chǎn)率等， 基本上是用儀表進(jìn)行檢測(cè)的，手段落后，誤差較大。 5）企業(yè)發(fā)展水平：重點(diǎn)骨干企業(yè)少，專業(yè)生產(chǎn)廠少，企業(yè)的開(kāi)發(fā)能力低、散、弱 的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，尤其是難以形成以企業(yè)為主體的開(kāi)發(fā)能力，導(dǎo)致生產(chǎn)率低下。 食品機(jī)械的發(fā)展任重而道遠(yuǎn)，究其主要原因是我國(guó)人民消費(fèi)的食品中大多是來(lái)自 大農(nóng)業(yè)提供的自然食品，每年因缺乏必要的食品加工機(jī)械使食品資源不能直接加工、 貯藏、保鮮而造成的損失高達(dá)幾十億元，未能深加工綜合利用而造成資源浪費(fèi)損失更 高，因此我國(guó)食品機(jī)械具有廣闊的市場(chǎng)需求。 1.3 設(shè)計(jì)意義 本設(shè)計(jì)闡述了絞肉機(jī)的組成及工作原理，根據(jù)任務(wù)書的要求對(duì)絞肉機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行 了設(shè)計(jì)，對(duì)相應(yīng)零件進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)、計(jì)算及分析，保證計(jì)算出來(lái)的絞肉機(jī)外型美 觀，性能優(yōu)異，符合相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我基本懂得了機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，為自己以后的工作學(xué)習(xí)打下 了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 3 第二章 絞肉機(jī)結(jié)構(gòu)及原理 2.1 絞肉機(jī)結(jié)構(gòu) 絞肉機(jī)主要由送料機(jī)構(gòu)、切割機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成，如圖 2.1 所示： 圖 2. 1 絞肉機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 1－堅(jiān)固螺母；2－孔板；3－十字切刀； 4－送料斗；5－送料螺旋；6 電動(dòng)機(jī) 2.1.1 送料機(jī)構(gòu) 送料機(jī)構(gòu)主要包括料斗、絞籠和絞筒。其作用：隨著絞籠的旋轉(zhuǎn)將物料源源不斷 的前移到切割機(jī)構(gòu)，并在前端對(duì)物料進(jìn)行擠壓。 2.1.2 切割機(jī)構(gòu) 切割機(jī)構(gòu)主要包括擠肉樣板，絞刀和旋蓋。其作用：對(duì)擠壓進(jìn)入樣板孔中的物料 進(jìn)行切割。樣板孔眼規(guī)格大小有很多種，可根據(jù)不同的工藝要求隨時(shí)旋下旋蓋進(jìn)行更 換，便可絞出形狀不等的物料。 2.1.3 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要包括電機(jī)、皮帶輪、減速器、機(jī)架等。電機(jī)提供所需動(dòng)力，皮帶輪 傳遞動(dòng)力，減速器將速度減小為絞肉機(jī)所需的轉(zhuǎn)速，機(jī)架起支撐作用。 4 2.2 工作原理 絞肉機(jī)工作時(shí)，先開(kāi)機(jī)后放料，由于物料本身的重力和螺旋供料器的旋轉(zhuǎn)，把物 連續(xù)地送往絞刀口進(jìn)行切碎。因?yàn)槁菪┝掀鞯穆菥嗪竺鎽?yīng)比前面小，但螺旋軸的直 徑后面比前面大，這樣對(duì)物料產(chǎn)生了一定的擠壓力，這個(gè)力迫使已切碎的肉從格板上 的孔眼中排出。 用于午餐肉罐頭生產(chǎn)時(shí)，肥肉需要粗絞而瘦肉需要細(xì)絞，以調(diào)換格板的方式來(lái)達(dá) 到粗絞與細(xì)絞之需。格板有幾種不同規(guī)格的孔眼，通常粗絞用之直徑為 8－10 毫米、 細(xì)絞用直徑 3－5 毫米的孔眼。粗絞與細(xì)絞的格板，其厚度都為 10－12 毫米普通鋼板。 由于粗絞孔徑較大，排料較易，故螺旋供料器的轉(zhuǎn)速可比細(xì)絞時(shí)快些，但最大不超過(guò) 400 轉(zhuǎn)/分。一般在 200－400 轉(zhuǎn)/分。因?yàn)楦癜迳系目籽劭偯娣e一定，即排料量一定， 當(dāng)供料螺旋轉(zhuǎn)速太快時(shí)，使物料在切刀附近堵塞，造成負(fù)荷突然增加，對(duì)電動(dòng)機(jī)有不 良的影響。 絞刀刃口是順著切刀轉(zhuǎn)學(xué)安裝的。絞刀用工具鋼制造，刀口要求鋒利，使用一個(gè) 時(shí)期后，刀口變鈍，此時(shí)應(yīng)調(diào)換新刀片或重新修磨，否則將影響切割效率，甚至使有 些無(wú)聊不是切碎后排出，而是由擠壓、磨碎后成漿狀排出，直接影響成品質(zhì)量，據(jù)有 些廠的研究，午餐肉罐頭脂肪嚴(yán)重析出的質(zhì)量事故，往往與此原因有關(guān)。 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(dòng)，否則因格板移 動(dòng)和絞刀轉(zhuǎn)動(dòng)之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也會(huì)引起對(duì)物料磨漿的作用。絞刀必須與格板緊密 貼和，不然會(huì)影響切割效率。 螺旋供料器在機(jī)壁里旋轉(zhuǎn)，要防止螺旋外表與機(jī)壁相碰，若稍相碰，馬上損壞機(jī) 器。但它們的間隙又不能過(guò)大，過(guò)大會(huì)影響送料效率和擠壓力，甚至使物料從間隙處 倒流，因此這部分零部件的加工和安裝的要求較高。 絞肉機(jī)的生產(chǎn)能力不能由螺旋供料器決定，而由切刀的切割能力來(lái)決定。因?yàn)榍?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，送料再多也不行，相 反會(huì)產(chǎn)生物料堵塞現(xiàn)象。 2.3 使用方法 1）沖洗 每次使用絞肉機(jī)前，得簡(jiǎn)單沖洗一下。一般而言，絞肉機(jī)在上次用完后都是及時(shí) 清洗過(guò)的，使用前的清洗，主要是沖掉機(jī)器內(nèi)外的灰塵等。另一個(gè)好處是，使用前的 5 沖洗會(huì)使絞肉比較變得輕松流暢，也會(huì)使工作結(jié)束后的清洗變得比較省事。 2）安裝 不少人喜歡在每次絞肉后把機(jī)器安裝完整，其實(shí)這種方法并不可取。比較理想的 做法是，每次用畢后，應(yīng)將清洗干凈的絞肉機(jī)以散件形式擺放于木質(zhì)箱柜中，或等其 完全晾干后再行組裝，不宜馬上組裝。 安裝先從組裝開(kāi)始，先將輥?zhàn)铀瓦M(jìn)機(jī)腔內(nèi)，為減小磨損，可在轉(zhuǎn)軸處滴一滴食用 油，再將刀頭安裝在輥?zhàn)由希⒁獾犊诔?。再將漏口安裝至刀頭，輕輕搖動(dòng)使三者 跟機(jī)腔緊密切合，再將堅(jiān)固螺母安裝到漏口外側(cè)，注意要松緊適度，太松會(huì)使肉沫從 邊縫漏出，太緊會(huì)損傷絲口。最后安裝絞把，注意手柄朝外，將缺口對(duì)準(zhǔn)后套進(jìn)去， 然后擰上堅(jiān)固螺絲。 安裝機(jī)器比較簡(jiǎn)單，最重要的是選好合適的固定件，如比較大的木案板，將咬合 口對(duì)準(zhǔn)案板，邊緣后，旋緊緊固螺絲。因?yàn)榻g肉比較用力，所以固定機(jī)身時(shí)最好最好 用螺絲刀等工具輔助堅(jiān)固一下，以防工作過(guò)程中機(jī)器松動(dòng)。 3）操作 真正的絞肉比較簡(jiǎn)單，因?yàn)楸容^用力，所以最好有男性操作，也可以二人配合。 如果是絞餃子餡，絞肉前最好先絞一根大蔥，這會(huì)使得絞肉省力不少。將肉洗凈，切 成長(zhǎng)條，徐徐送入（送入的肉越多越費(fèi)力氣） 。絞肉結(jié)束后，也可以再絞一根蔥，或者 土豆等等蔬菜類東西。說(shuō)透了，這是一種變相的清洗，還可以減少肉末的浪費(fèi)。 4）清洗 先準(zhǔn)備好干凈的牙刷、試管刷等輔助用品，再按反方向?qū)C(jī)器卸開(kāi)，將機(jī)腔內(nèi)的 肉沫肉塊清理出來(lái)，再將機(jī)器泡到含有洗潔精的溫水中，用牙刷等將所有機(jī)件一一清 洗干凈，再用自來(lái)水沖洗兩遍，放到陰涼通風(fēng)的地方控干即可。 5）電動(dòng)絞肉機(jī) （1）電動(dòng)絞肉機(jī)使用前先清洗各部分可清洗的零件； （2）組裝好后通電，待機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，再添加肉塊； （3）絞肉前，請(qǐng)先將肉剔骨切成小塊（細(xì)條狀） ，以免損壞機(jī)器； （4）通電開(kāi)機(jī)，待運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，再添加肉塊； （5）添加肉塊一定要均勻，不能過(guò)多，以免影響電機(jī)損壞，如發(fā)現(xiàn)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不正常， 應(yīng)立即切斷電源，停機(jī)后檢查原因； （6）如發(fā)現(xiàn)漏電，打火等故障，應(yīng)馬上切斷電源，找電工修理，不得私自開(kāi)機(jī)修理； （7）使用完后關(guān)閉電源。然后將各部件清洗干凈，瀝干水后，放于干燥處備用； （8）使用前，參考使用說(shuō)明書要求。 6 第三章 絞肉機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 電機(jī)的選擇 3.1.1 傳動(dòng)比的分配 由于絞龍只有一種工作轉(zhuǎn)速，則從電機(jī)至絞籠的運(yùn)動(dòng)路線為定比傳動(dòng)，其總的傳 動(dòng)比可利用帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)等構(gòu)機(jī)逐級(jí)減速后得到。 絞龍的轉(zhuǎn)速不易太高，因?yàn)檩斔湍芰Σ⒉皇请S轉(zhuǎn)速增加而增加。當(dāng)速度達(dá)到一定 值以后，效率反而下降，且速度過(guò)高，物料磨擦生熱，出口處的壓力升高，易引起物 料變性，影響絞肉質(zhì)量，因此絞龍的轉(zhuǎn)速一般在 200 一 400r/min 比較適宜。在本機(jī)選 用 330r/min。 (3-1)1450/min.43ri?總 初步取 ， 。01.76i?12.i 根據(jù)選用的電機(jī)和絞籠轉(zhuǎn)速要求設(shè)計(jì)傳動(dòng)路線如圖 3.1 所示： 圖 3. 1 傳動(dòng)方案圖 1－電機(jī)；2－聯(lián)軸器；3－帶傳動(dòng)； 4－減速器；5－聯(lián)軸器；6 絞龍 3.1.2 電機(jī)的選型 所需功率： (3-2)??GWPk??A 7 式中：G－絞肉機(jī)的生產(chǎn)能力，1000kg/h； W－切割 1kg 物料耗用能量，其值與孔眼直徑有關(guān)，d 小則 w 大，當(dāng) d＝3mm，取 w＝0.0030kw.h/kg； －傳動(dòng)效率。? 其中傳動(dòng)裝置的總效率 ， 、 、 、 分別為帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、2134??1?234 滾動(dòng)軸承、彈性柱銷聯(lián)軸器效率。取 ； ； ； ，計(jì)算0.96.7?0.9?4.7? 得 Pd=3.84kW。 所以根據(jù) P＝ 3.84kw，查 B1 表 10-4-1 選用 Y112M-4，功率為 4kW，其同步轉(zhuǎn)速 為 n＝1500r/min，滿載轉(zhuǎn)速為 1450r/min，再查 B1 表 10-4-2 得 Y112M-4 電機(jī)的結(jié)構(gòu)， 如圖 3.2 所示： 圖 3. 2 電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 3.1.3 動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 1）各傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速 電機(jī)輸出軸： (3-3)1450/minnr?帶 電 機(jī) 減速器 I 軸： (3-4)/.76823./ii軸 1帶 帶 減速箱 II 軸： (3-5)1/?軸 2軸 軸 2）各傳動(dòng)軸的功率 由之前計(jì)算得輸送機(jī)所需總功率 P 總 =3.84kW，所選電動(dòng)機(jī)功率 PD=4kW,故： 帶傳動(dòng)所需功率： (3-6)*=4x0.9638kw??帶 總 軸 I 所需功率： (3-7).7軸 1帶 軸 II 所需功率： (3-8).軸 2軸 輸出軸所需功率： (3-9)P*369x0.5k軸 軸 1 3）各軸轉(zhuǎn)矩 電機(jī)傳遞轉(zhuǎn)矩： (3-10)950/4/12634TnNM???A電 機(jī) 軸 I 傳遞轉(zhuǎn)矩： (3-11)*pi?軸 1帶 8 軸 II 傳遞轉(zhuǎn)矩： (3-12)950*/1597TpinNM???A軸 2軸 1 3.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1）確定計(jì)算功率： (3-13)caAPK? 式中：P ca——計(jì)算功率，kW； KA——工作情況系數(shù)； P——所需傳遞的額定功率，kW； 表 3. 1 工作情況系數(shù)表 查表，載荷變動(dòng)較小，空、輕載啟動(dòng)，兩班制，選取 KA =1.2。 2）選擇 V 帶型。根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速，從下圖選擇 A 型 V 帶。取小帶輪基準(zhǔn) 9 直徑 dd=100mm，因此，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 4.1 進(jìn)行圓整選擇。 圖 3. 3 普通 V 帶選型圖 3）驗(yàn)證帶速度： D2=D1·i*(1-e)=100x1.76×（1－0.015）=178.3mm（此處 e 為滑動(dòng)率） ，所以： (3-14).40157.8/606DnVms???? 由于 5m/s＜V＜25m/s ，故 V 帶合適。 4）確定中心距 a 和基準(zhǔn)長(zhǎng)度： 因?yàn)橹行木啻?，可以增大帶輪的包角，減少單位時(shí)間內(nèi)帶的循環(huán)次數(shù)，有利于提 高帶的壽命。但中心距過(guò)大，則會(huì)增加帶的波動(dòng)，降低帶傳動(dòng)的平穩(wěn)性。一般初選帶 傳動(dòng)的中心距：0.7×（D1+D2）a02×（D1+D2） ，取 a0＝280mm (3-15) 21210()()2864doDLam?????? 取 Ld=900mm。 (3-16)986227doa ???????? 5）驗(yàn)算小帶輪上包角： (3-17)118057.364.10Da????? 因此符合設(shè)計(jì)驗(yàn)證條件，故設(shè)計(jì)方案合理。 6）確定 V 型帶的根數(shù) Z： 根據(jù) 和 A 型帶查表 8-4b 得 ，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》1450min,1.76nr??0.3Pkw?? 表 8-5 得 ，查表 8-2 得 ，故有：.92K? .LK 10 (3-18)r0 3.8412.7P()5caALKz?????? 故取 4 根。 7）單根 V 帶的預(yù)緊力 0F (3-19)22.5(1)134daPmvNkZ???? 式中：m－V 帶每米長(zhǎng)的質(zhì)量（kg/m）查 B1 表 8－1－24，取 0.1k/gm。 8）作用在軸上的力 F? (3-20) )(062sin4132sin20 NZ???? (3-21) )(1598ii310max?? ? 式中： —考慮新帶初預(yù)緊力為正常預(yù)緊力的 1.5 倍axF? 9）帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 帶輪應(yīng)既有足夠的強(qiáng)度，又應(yīng)使其結(jié)構(gòu)工藝性好，質(zhì)量分布均勻，重量輕，并避 免由于鑄造而產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力。 輪槽工作表面應(yīng)光滑（表面粗糙度 ）以減輕帶的磨損。3.2aRm?? 帶輪的材料為 HT200。查 B1 表 8-1-10 得基準(zhǔn)寬度制 V 帶輪輪槽尺寸，根據(jù)帶輪 的基準(zhǔn)直徑查 B1 表 8-1-16 確定輪輻，如圖 3.4 所示： 2*45401A63B0.1AB5911808725195.72534??B0AB62×453.240R5 圖 3. 4 帶輪結(jié)構(gòu)示意圖 11 3.3 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 3.3.1 齒輪部分的設(shè)計(jì) 1）齒數(shù)的確定 選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，由于壓片機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，所以采用 8 級(jí) 精度（GB10095-88） ；查《機(jī)械設(shè)計(jì)》10-1 表，選擇一級(jí)小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ， 硬度為 50HRC，二級(jí)大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 45HRC，二者材料硬度差為 5HRC。 選擇一級(jí)小齒輪齒數(shù) z1=30，二級(jí)大齒輪齒數(shù) z2=i*z1=75，螺旋角為 10.142°。 2）按齒輪面接觸強(qiáng)度計(jì)算： 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》10-9a 公式，即： 3211 )][(2.HZuTKdEdtt ????? (3-22) 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值：選擇載荷系數(shù) =1.3；小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：T1=26345NM,由t 《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10-7 可知，選擇齒寬系數(shù) φd=0.9，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10-6 查得材料 的彈性影響系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極 限 ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 。lim60HMPa?? lim50HMPa?? 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： (3-23)811603134.21hNnjL????（ ） (3-24) 81 7240i? 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》10-19 圖，取解除疲勞壽命系數(shù) ， 。1.93HNK20.98HN? 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：取失效概率為 1%，安全系數(shù) s=1。 (3-25) 1lim1[]0.93658HNKMPaS???? (3-26) 2li2[].839H a? 3）試計(jì)算小齒輪分度圓直徑 帶入 中較小的值：1td??H? (3-27) 412 2331 .26108.2.() ()45.7[]97539t EtdKTuZd m????? ? 12 計(jì)算圓周速度： (3-28) 1145.73201.66061tdnVmss???? 4）計(jì)算主要的幾何尺寸（按 B1 表 8-3-5 進(jìn)行計(jì)算） 分度圓的直徑： d =m z /cos =1.5 30/cos =45.7mm (3-29)1??? d =m z /cos =1.5*75/cos =114.3mm (3-30)2 齒頂圓直徑： d = d +2h =45.7+2 1.5=48.7mm (3-31)1aa? d = d +2h =114.3+2 1.5=117.3mm (3-32)2 端面壓力角： (3-33) 029.14.0coscos???tgartgarnt?? 基圓直徑： d = d cos = cos20.292 =40.2mm (3-34)1bt?0 d = d cos =348 cos20.292 =107.2mm (3-35)2t? 齒頂圓壓力角： =arccos =34.365 (3-36)1at1bad0 = arccos =23.951 (3-37)?2at2ba0 端面重合度： = [ z （tg -tg ）+ z (tg -tg )]=1.9 (3-38)a?12?1at 2?2at 齒寬： b= .a＝0.4*80＝32 取 b ＝32mm；b ＝40mm (3-39)a?21 齒寬系數(shù)： 13 = = =0.7 (3-40)d?1b3245.7 縱向重合度 ： =1.2 (3-41)5.1 20sin3si?????? ?nmb 當(dāng)量齒數(shù)： ＝31.45 (3-42) 31cos/zv ＝78.628 (3-43)?2? 5）校核齒面接觸強(qiáng)度 強(qiáng)度條件： [ ]。H?? 計(jì)算應(yīng)力： =Z Z Z Z Z (3-44)1BE??1tAVHFkKdb???? = (3-45)2H?1DB 式中：名義切向力 F = = =2044N。t10Td?046.75 使用系數(shù) K =1，動(dòng)載系數(shù) =（ ） 。AVK20A?B? 式中：V= 。s mnd95.10687.45106????? A=83.6，B=0.4，C=6.57， =1.2。VK 齒向載荷分布系數(shù) K =1.35（由 B1 表 8-3-32 按硬齒面齒輪，裝配時(shí)檢修調(diào)整，H? 6 級(jí)精度 K 非對(duì)稱支稱公式計(jì)算） 。H?1.34? 查表得：齒間載荷分配系數(shù) ，節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) = 1.5，重合度的系數(shù) 1.0H??HZ ，螺旋角系數(shù) ，彈性系數(shù) ，單對(duì)齒齒合系數(shù) 0.7Z??0.8Z? 189.EMPa? Z =1。B (3-46)12 2.504.519.71.032573H? ????? 14 許用應(yīng)力： [ ]= (3-47)H?limNTLVRWXZZS 式中：極限應(yīng)力 =1120MPa，最小安全系數(shù) =1.1，壽命系數(shù) =0.92，li limHSNTZ 潤(rùn)滑劑系數(shù) =1.05，速度系數(shù) =0.96，粗糙度系數(shù) =0.9，齒面工作硬化系數(shù)LZVR =1.03，尺寸系數(shù) =1。WX 則： [ ]= =826MPa (3-48)H?120.950.681.3?? 滿足： [ ]。? 6）校核齒根的強(qiáng)度 強(qiáng)度條件： [ ]。1F? 許用應(yīng)力： = ； (3-49)1FtFaSAVFnYKbm??? (3-50)2211SF???? 式中：查表得齒形系數(shù) =2.61， =2.2，應(yīng)力修正系數(shù) ，1F?2 1.6SaY? ，重合度系數(shù) =1.9，螺旋角系數(shù) =1.0，齒向載荷分布系數(shù)21.7SaY?Y? ? = =1.3（其中 N=0.94，按 B1 表 8-3-30 計(jì)算） ，齒間載荷分配系數(shù) =1.0。FK?NH FK? 則： =94.8MPa (3-51)1F? = =88.3MPa (3-52)2.726? 許用應(yīng)力為： [ ]= (3-53)F?limReSTNrllTXYY? 式中：極限應(yīng)力 =350MPa，安全系數(shù) =1.25（按 B1 表 8-3-35 查?。?，應(yīng)limlimF 力修正系數(shù) =2，壽命系數(shù) =0.9，齒根圓角敏感系數(shù) =0.97，齒根表面狀況系STYST relT? 數(shù) =1，尺寸系數(shù) =1，則：RelTX [ ]= (3-54)F?3502.97481. MPa?? 15 滿足， ﹤ ＜[ ]，驗(yàn)算結(jié)果安全。2F?1F 7）齒輪及齒輪副精度的檢驗(yàn)項(xiàng)目計(jì)算 a）確定齒厚偏差代號(hào) 確定齒厚偏差代號(hào)為：6KL GB10095-88（參考 B1 表 8-3-54 查取） 。 b）確定齒輪的三個(gè)公差組的檢驗(yàn)項(xiàng)目及公差值（參考 B1 表 8-3-58 查取） 。 第Ⅰ公差組檢驗(yàn)切向綜合公差 ， =0.063+0.009=0.072mm，(按 B11iFiPf?? 表 8-3-69 計(jì)算，由 B1 表 8-3-60，表 8-3-59 查取)； 第Ⅱ公差組檢驗(yàn)齒切向綜合公差 ， =0.6（ ）=0.6（0.009+0.011 ）1ifiptf =0.012mm， （按 B1 表 8-3-69 計(jì)算，由 B1 表 8-3-59 查?。?； 第Ⅲ公差組檢驗(yàn)齒向公差 =0.012（由 B1 表 8-3-61 查?。?。F? c）確定齒輪副的檢驗(yàn)項(xiàng)目與公差值（參考 B1 表 8-3-58 選擇） 對(duì)齒輪，檢驗(yàn)公法線長(zhǎng)度的偏差 。按齒厚偏差的代號(hào) KL，根據(jù)表 8-3-53 的計(jì)wE 算式求得 齒厚的上偏差： =-12 =-12 0.009=-0.108mm (3-55)sptf? 齒厚下偏差： =-16 =-16 0.009=-0.144mm (3-56)siEptf 公法線的平均長(zhǎng)度上偏差： = *cos -0.72 sin =-0.108 cos -0.72 =-0.110mm(3-57)WSEs?TF?020.36sin2a? 下偏差： = cos +0.72 sin =-0.144 cos +0.72 0.036 sin =-0.126mm(3-58)wisi T00 按表 8-3-19 及其表注說(shuō)明求得公法線長(zhǎng)度 =87.652， 跨齒數(shù) K=10，則公法線knW 長(zhǎng)度偏差可表示為： 。0.126875? 對(duì)齒輪傳動(dòng)，檢驗(yàn)中心距極限偏差 ，根據(jù)中心距 a=80mm，由表查得 8-3-65 查f? 得 = ；檢驗(yàn)接觸斑點(diǎn)，由表 8-3-64 查得接觸斑點(diǎn)沿齒高不小于 40%，沿齒長(zhǎng)f?0.23? 不小于 70%；檢驗(yàn)齒輪副的切向綜合公差 =0.05+0.072=0.125mm（根據(jù) B1 表 8-3-58icF 的表注 3 計(jì)算與查?。?；檢驗(yàn)齒切向綜合公差 =0.0228mm。if 對(duì)箱體，檢驗(yàn)軸線的平行度公差， =0.012mm， =0.006mm（由 B1 表 8-3-63xyf 查?。?。 16 d）確定齒坯的精度。 根據(jù)大齒輪的功率，確定大輪的孔徑為 33mm，其尺寸和形狀公差均為 6 級(jí)，即 0.016mm，齒輪的徑向和端面跳動(dòng)公差為 0.014mm，如圖 3.5 所示：0.14A.6.0.80.816?94.7528 128 *?470 -,15 圖 3. 5 大齒輪簡(jiǎn)圖 3.3.2 軸系部件的設(shè)計(jì) 1）輸入齒輪軸設(shè)計(jì) 選軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表 15-3，取 A0=112 于是由式初步估算軸的 最小直徑： 圖 3. 6 軸入齒輪軸 (3-59)33min1/2.7/8.1.6dAPm??? 這是安裝聯(lián)軸器處軸的最小直徑 ，由于此處開(kāi)鍵槽，校正值：1d? (3-60)128.6(5%)9.??? 根據(jù)就近原則圓整得最小軸徑取 20mm。 2）輸出軸設(shè)計(jì) 選軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表 15-3，取 于是由式初步估算軸的12A?? 17 最小直徑 這是安裝聯(lián)軸器處軸的最小直徑 ，由于此處開(kāi)鍵3min/19.6dAPm?? 12d? 槽，取 ，如圖 3.7 所示：i19.6058?輸 出 軸 圖 3. 7 輸出軸 3.4 聯(lián)軸器的選擇 1）輸入軸聯(lián)軸器 計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩。查表 14-1 取 ，則1.3AK? (3-61)41.270caATNm??? 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 ，選用 GB5014-1985 中的 HL1 型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn) 矩為 16000Nmm。半聯(lián)軸器的孔徑 ，軸孔長(zhǎng)度 L＝32mm，J 型軸孔，C 型鍵，聯(lián)m 軸器主動(dòng)端的代號(hào)為 HL1 24*32 GB5014-1985，相應(yīng)地，軸段 1 的直徑 ，軸120dm? 段 1 的長(zhǎng)度應(yīng)比聯(lián)軸器主動(dòng)端軸孔長(zhǎng)度略短，故取 。140lm? 2）輸出軸聯(lián)軸器 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 查表 14-1 取 ，則：1caATK?.3AK (3-62)N??97802.753 4 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 ，選用 GB5014-1985 中的 HL4 型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn) 矩為 1250Nm。半聯(lián)軸器的孔徑 ，軸孔長(zhǎng)度 L＝84mm，J 型軸孔，C 型鍵，聯(lián)軸0m 器主動(dòng)端的代號(hào)為 HL4 55*84 GB5014-1985。 相應(yīng)地，軸段 1 的直徑 ，軸段 1 的長(zhǎng)度應(yīng)比聯(lián)軸器主動(dòng)端軸孔長(zhǎng)度略短，12d? 故取 。184lm? 3.5 軸段設(shè)計(jì)與校核 3.5.1 軸段部分設(shè)計(jì) 1）輸入軸軸段設(shè)計(jì) 18 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度，為滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求， 1-2 軸段右端需制處一軸肩，軸肩高度 ，故取 2 段的直徑 。0.7~.1hd?29.0dm? 初選型號(hào)角接觸球軸承參數(shù)如下： ， ， ，基本額定動(dòng)載荷 ，307219dDB???36.adm49.aD1.5rCKN 基本額定靜載荷 ，故 ，軸段 7 的長(zhǎng)度與軸承寬度相同，8.0rCKN? 730d 故取 。7.lm 軸段 4 上安裝齒輪，為便于齒輪的安裝， 應(yīng)略大與 ，可取 。齒輪43d436.0m? 左端用套筒固定，為使套筒端面頂在齒輪左端面上，即靠緊，軸段 4 的長(zhǎng)度 應(yīng)比齒4l 輪轂長(zhǎng)略短，若轂長(zhǎng)與齒寬相同，已知齒寬 ，故取 。60.bm?58.l 齒輪右端用肩固定，由此可確定軸段 5 的直徑，軸肩高度 ，取7~1hd ， ，故取 。為減小應(yīng)力集中,并考慮右軸承的拆卸,軸段540.dm?51.4lh56.0l 6 的直徑應(yīng)根據(jù) 6006 深溝球軸承的定位軸肩直徑 確定,即 。ad63.0am? 取齒輪端面與機(jī)體內(nèi)壁間留有足夠間距 H，取 ,取軸承上靠近機(jī)體內(nèi)壁12 的端面與機(jī)體內(nèi)壁見(jiàn)的距離 S=8mm，取軸承寬度 C=50mm。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得軸 承蓋凸緣厚度 e=10mm，取聯(lián)軸器輪轂端離 K=20mm。故 ： ，取2 3465()59,()35,()14lCsBeKmlBsblmlHsl?????????? 齒輪齒寬中間為力作用點(diǎn),則可得 ， 。178.0L?2.0L 2）輸出軸軸段設(shè)計(jì) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度，為滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求， 1-2 軸段右端需制處一軸肩，軸肩高度 ,故取 2 段的直徑 ，0.7~.1hd26.0dm? 初選角接觸球軸承參數(shù)如下： ， ， ，故： ，軸段651403dDB???9.8rCKN?6.5rKN?? 375. 7 的長(zhǎng)度與軸承寬度相同,故取 。730lm 軸段 4 上安裝齒輪，為便于齒輪的安裝， 應(yīng)略大與 ，可取 。齒4d340.d? 輪左端用套筒固定，為使套筒端面頂在齒輪左端面上，即靠緊軸段 4 的長(zhǎng)度 應(yīng)比齒4l 輪轂長(zhǎng)略短，若轂長(zhǎng)與齒寬相同，已知齒寬 ，故取 。95.0b?92.lm 齒輪右端用肩固定,由此可確定軸段 5 的直徑, 軸肩高度 ,取07~.1hd ， ，故取 。為減小應(yīng)力集中，并考慮右軸承的拆卸，576.0dm?51.40lh?510.lm 軸段 6 的直徑應(yīng)根據(jù)軸承的定位軸肩直徑 確定, 即 。ad67.ad 取齒輪端面與機(jī)體內(nèi)壁間留有足夠間距 H,取 ,取軸承上靠近機(jī)體內(nèi)壁12.0H? 的端面與機(jī)體內(nèi)壁見(jiàn)的距離 S=8mm,取軸承寬度 C=50mm。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得軸承 19 蓋凸緣厚度 e=10mm，取聯(lián)軸器輪轂端面與軸承蓋間的距離 K=20mm。故： ，取2 3465()9,()5,()10lCsBeKmlBsHblmlHslm?????????? 齒輪齒寬中間為力作用點(diǎn)，則可得 ， 。19.0L?238.0L 3.5.2 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 由于輸出軸傳遞的轉(zhuǎn)矩比輸入軸大得多，所以校核時(shí)根據(jù)扭校核條件僅校核輸出 軸即可要求。 1）畫軸的受力簡(jiǎn)圖，如圖 3.8 所示： 2）計(jì)算支承反力 在水平面上： (3-63) NFtH5.2408121?? 在垂直面上： (3-64)rv .81/63/21 20 圖 3. 8 軸的受力簡(jiǎn)圖 總支承反力： (3-65)NFFvH23845.1.2401 21 ????? 彎矩： ， (3-66)mNLMH.82121? mLFMvv .650312? 故： (3-67)NvH????08 2121 3）校核 齒輪中間因彎矩大，有轉(zhuǎn)矩，還有鍵槽引起的應(yīng)力集中，故剖面左側(cè)為危險(xiǎn)剖面： 21 (3-68) 32323 4070)5.(.2701.)(1.0 mdtbW???????? (3-69) 32323 68).()(2.tT (3-70) mpaWMba 84.5021??? 由于 ，因此：0?m? ， (3-71) mpaT1?? paTm5.2?? 軸的材料為 45 剛，調(diào)質(zhì)處理。由表 15-1 查得 ， ，640B?1275mpa??? 。截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) 及 按附表 3-2 查取，pa15??? ?? 因： ， (3-72) 031.652?dr08.1657?dD 經(jīng)插值后可查得 ， 可得軸的材料的敏性系數(shù)為 ，.??.? 0.82q?? ，故有應(yīng)力集中系數(shù)按式為：0.85q?? (3-73)82.1)0.(821)(1?????????qk (3-74)635??? 由得尺寸系數(shù) 由得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) ， 。軸未經(jīng)表面強(qiáng)0.67?? .??0.9??? 化處理，即 ，則按式 3-12 及 3-12a 得綜合系數(shù)值為：1q?? ， (3-75) .8212.80067.9kK???????1.261.6208.9kK????????? 由 3-1 及 3-2 得碳鋼的特性系數(shù)：取 ， 。于是,計(jì)算安全系數(shù)? .??5? 值，按式(15-6)~(15-8) 則得：caS (3-76) 8.160.84.50271 ???????maKS? (3-77) 5.11??a??? 22 (3-78) 5.1~312????SSca?? 故安全。 按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度，對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸,通常轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理， 故取折合系數(shù) ，則：6.0?? (3-79) mpaWTMca14)(22????? 查表 15-1 得[ ]=60mpa，因此 ，故安全。1? ][???ca 3.6 軸承選擇與壽命計(jì)算 1）輸入軸軸承 軸承選用角接觸球軸承，取 ，取 按表軸承取 ，則相2.1~0?pf 0.1?pf 7.140?f 對(duì)軸向載荷為： (3-80) 8.3065.7.40??CFfa 在表 13-5 中介于 1.03~1.38 之間，對(duì)應(yīng)的 e 值為 0.28~0.3，Y 值為 1.55~1.45 線性 插值法求 Y 值： (3-81) 54.103.18.)8.()45.1(45. ????? 故： (3-82)NYFXfParp 67)26.(01)( ? (3-83) hPCnLrh 159)74190(633 ??? 查表得預(yù)期計(jì)算壽命 。hL?120 ` 2）輸出軸軸承 選用角接觸球軸承，壽命計(jì)算（ｈ）為： (3-84) eFra??023841 查表 13-5 得 X=1，Y=0 按表 13-6， ，取 ，故：2.1~pf 2.1?pf 23 (3-85)NYFXfParp8.260)(??? (3-86) hCnLrh74936013 查表 13-3 得預(yù)期計(jì)算壽命 h??2 ` 3.7 鍵選擇與強(qiáng)度計(jì)算 1）輸入軸鍵聯(lián)接 聯(lián)軸器： (3-87) mpahldTp 5.62)8(724301 ????? 查表得 . 故強(qiáng)度足夠。??map50~2???p?? 齒輪： (3-88) mpahldTp 19)056(8341???? 查表得 ， 故強(qiáng)度足夠。??ap50~2????p?? 2）突出軸鍵聯(lián)接 聯(lián)軸器： (3-89) mpahldTp 5.47)21680(57413 ????? 查表得 ， 故強(qiáng)度足夠。??map0~2???p?? 齒輪： (3-90) mpahldTp 7.30)29(0578413????? 查表得 . 故強(qiáng)度足夠。??ap0~2???p?? 軸最終結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3.9、3.10 所示： 24 232 ?16?20+,79-?5+0,79-14,?315+0,79- 4 圖 3. 9 輸入齒輪軸 ?30+,79-2630.82*452684?7?30+,7-, 圖 3. 10 低速軸 25 第四章 絞肉機(jī)零件設(shè)計(jì) 4.1 絞龍的設(shè)計(jì) 絞籠的作用是向前輸送物料，并在前端對(duì)肉塊進(jìn)行擠壓。如圖 3－1 所示，設(shè)計(jì)上 采用一根變螺距、變根徑的螺旋，即螺距后大前小，根徑后小前大，這樣使其絞籠與 絞筒之間的容積逐漸減小實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(gè)定位鍵與其主軸前端面上鍵槽配 合，以傳遞動(dòng)力，如圖 4.1 所示： R530120438 785801051301.67.29節(jié)t1302. 圖 4. 1 絞龍示意圖 1）絞籠的材料 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般選為 HT200 材料。 2）螺旋直徑 根據(jù)以下公式計(jì)算： (4-1) 5.2CGKD??? 式中：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)，查表 1-16 得 K＝0.071； －物料得填充系數(shù)查 B4 表 1－16 得 ＝0.15；? －物料的堆積密度 t/m 豬肉的為 1.5t/m ；?33 C－與螺旋供料器傾角有關(guān)的系數(shù)，查 B4 表 1-15 得 C＝1。 將以上數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得：D＝0.136m，取 D＝ 160mm。 3）螺旋的轉(zhuǎn)速與節(jié)距 由第三章設(shè)計(jì)參數(shù)得，螺旋供料器的轉(zhuǎn)速 n=330r/min，實(shí)體面型螺旋的節(jié)距 t=D。 26 4）絞筒的設(shè)計(jì) 由于肉在絞筒內(nèi)受到攪動(dòng)，且受擠壓力的反作用力作用，物料具有向后倒流的趨 勢(shì)，因此在絞籠的內(nèi)壁上設(shè)計(jì)了 8 個(gè)止推槽.沿圓周均勻分布，如圖 4.2 所示，絞筒內(nèi) 壁與絞籠之間的間隙要適當(dāng)，一般為 3-5mm。間隙太大會(huì)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 4. 2 絞筒示意圖 4.2 十字絞刀的設(shè)計(jì) 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)，刀刃的安裝方向應(yīng)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 ZG65 Mn 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。 絞刀的幾何參數(shù)對(duì)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(duì)十字刀 片的各主要幾何參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。十字刀片如圖 4.3 所示。其每一刃部的絞肉(指切割肉 的)線速度分布亦如該圖所示。從圖上可以看出其刃部任一點(diǎn)位置上只有法向速度 。 v? 圖 4. 3 絞刀速度分布圖 27 其速度值根據(jù)以下公式來(lái)計(jì)算： (4-2) ????30nvp 式中： －刀片刃部任一點(diǎn)的線速度 m／s；pv n－刀片的旋轉(zhuǎn)速度 rpm； －刀片刃部任一點(diǎn)至旋轉(zhuǎn)中心的距離 mm；? r－刀刃起始點(diǎn)半徑 m m； R—刀刃終止點(diǎn)半徑 mm。 再?gòu)娜我蝗~刀片的橫截面上來(lái)看，其刃部后角 較大，而前角 及刃傾角 都為零。??? 因此，該刀片的幾何參數(shù)(角度)不盡合理。故再將以一葉刀片的與網(wǎng)眼扳相接觸的一條 刀刃為對(duì)象，分析刀片上各參數(shù)的作用及其影響，設(shè)計(jì)各參數(shù)。 1）刀刃的起訖位置 絞肉時(shí)，絞肉機(jī)的十字刀片作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。從式[I]可以看出，在轉(zhuǎn)速一定的條件下， 刀刃離旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)越遠(yuǎn)，則絞肉(指切割肉的)線速度越快。并且在螺桿進(jìn)科速度也一定 的條件下，假定絞肉時(shí)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(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為： (4-3)QFV?A 式中：Q－單位時(shí)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（ J／s） ； F－鉸肉時(shí)任一與網(wǎng)眼板相接觸的刀刃上的切割力（N ） ； －任一刀刃切割肉的線速度（m／s） 。V 所以，絞肉的線速度越快，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(yàn)，我們知道一般絞肉時(shí)刀刃切割肉的錢速度處在 30-90m／min 之間最為理想， 因此由這些數(shù)據(jù)可估算出刀刃的起訖位置，即刃的起點(diǎn)半徑 和終點(diǎn)半徑 R。? 根據(jù)式 4-2 得： (4-4)30Vn???A 我們已知十字刀片得轉(zhuǎn)速 n＝330r/min， 當(dāng) 時(shí)， ，則：min??? ＝30m/min=0.5m/s (4-5)r? (4-6)30/.5146m????? 28 當(dāng) 時(shí)， ，則：min?R? (4-7)smR/5.1in/90?? R＝ (4-8)3/.43.926??? 圓整后取：r=15mm，R=45mm。 2）刀刃的前角 ? 當(dāng)十字刀片絞肉時(shí)，其任一與網(wǎng)限板相接觸的刀刃上的受力情況如圖 4.4 所示： 圖 4. 4 接觸刀刃受力分析 根據(jù)上圖可知： (4-9)???fnfnFF??? ?? 其值為： (4-10)cosinfn???? (4-11)sf fFF????? 因?yàn)榈度信c網(wǎng)眼板的摩擦力為： (4-12)fn??A 肉與前刀面的摩擦力為： (4-13)fnF??? 整理得： (4-14)2()(1)cosnn????????? 式中：F－鉸肉時(shí)任一與網(wǎng)眼板相接觸的刀刃上的切割力（N ） ； —刀片絞肉時(shí)肉的剪切抗力（N） ；? －刀刃與網(wǎng)眼板的摩擦系數(shù)；?? －肉被剪切時(shí)與前刀面的摩擦系數(shù)；? 29 －刀片的前角（ ） ；??90?? －網(wǎng)眼板作用于刀刃上的壓力（N） ；?nF －肉被切割時(shí)作用于前刀面的壓力（N） ；? 由于： (4-15)FA???? 式中： －肉的抗剪應(yīng)力，與肉的質(zhì)地有關(guān)；? －肉被剪切的面積，與網(wǎng)眼板的網(wǎng)眼直徑有關(guān)。A 所以 與肉的質(zhì)地及網(wǎng)眼的直徑有關(guān)，故選定網(wǎng)眼板之后， 可以看成為常量，F(xiàn)? F? 故令 。1C? 由于 是網(wǎng)眼板作用于刀刃上的壓力，可以看為刀片的預(yù)緊壓力，是常量，故令n? 。 是刀片切割肉時(shí)，肉對(duì)前刀面的壓力與速度 v 有關(guān)，故令 。2n?? []nv?? 簡(jiǎn)化式得： (4-16)212[]()(1)cosvFCF???????? 從上式可知，刀刃前角 的大小，直接影響著絞肉過(guò)程中的切割力，以及切割肉? 時(shí)所產(chǎn)生的溫度。在刀片旋轉(zhuǎn)速度以及螺桿進(jìn)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??；反之，則大。但前角很大時(shí)，則因刀具散熱體 積小而使切割肉時(shí)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)。2540???? 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(包括三眼板)表面的摩擦；二是在前角 不變的情況下，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(guò)程中變形能增加，同時(shí)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(guò)程中產(chǎn)生的熱量增多。 另外，在同樣的磨鈍標(biāo)準(zhǔn) V B 下，后角大的刀片由新用到鈍所磨去的金屬體積較 大，如圖 4.5 所示。這說(shuō)明增大后角可提高刀片的耐用度，但同時(shí)也帶來(lái)的問(wèn)題是刀片 的 N B 磨損值大( 反映在刀體材料的磨損過(guò)大這一方面)，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)?53??? 30 圖 4. 5 后角與 VB、NB 的關(guān)系 4）刀刃的刃傾角 從分析由前刀面和后刀面所形成的刀刃來(lái)得知刀傾角 對(duì)刀片性能的影響情況。? 在任一葉刀片的法剖面內(nèi)，當(dāng)把刀刃放大看時(shí)，可以把刀刃看成是一段半徑為 的圓?r 弧，如圖 4.6 所示，由于刀刃有刃傾角 ，故在線速度方向剖面內(nèi)的刀刃將變成橢圓弧? (斜剖刀刃圓柱所得) 。 圖 4. 6 刃傾角與刀刃鋒利度 橢圓的長(zhǎng)半徑處的曲率半徑，即為刀刃實(shí)