绞肉机结构设计

哈尔滨远东理工学院 学士学位论文 题 目： 绞肉机结构设计 姓 名： 分院： 专业： 学 号： 指导教师： 二 0 一 四 年 五 月 二 十 二 日 毕业设计指导教师评分表 学生姓名 吕品厚 分院 机电工程学院 专业、班级 机械 10-4 班 指导教师姓名 苗淑杰 职称 教授 从事专业 机械设计 是否外聘 是否 题目名称 绞肉机结构设计 序号 评 价 项 目 满分 得分 1 选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度 10 2 题目工作量；题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度 10 3 综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力 15 4 设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力 20 5 计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力） 10 6 插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性 20 7 设计规范化程度（设计栏目齐全合理、SI 制的使用等） 5 8 科学素养、学习态度、纪律表现；毕业论文进度 10 得 分 X= 评 语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点） 指导教师签字： 年 月 日 毕业设计评阅人评分表 学生 姓名 吕品厚 专业 班级 机械 10-4 班 指导教 师姓名 苗淑杰 职称 教授 题目 绞肉机结构设计 序号 评 价 项 目 满分 得分 1 选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度 10 2 题目工作量；题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度 10 3 综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力 15 4 设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力 25 5 计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力） 15 6 插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性 20 7 设计规范化程度（设计栏目齐全合理、SI 制的使用等） 5 得 分 Y= 评 语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点） 评阅人签字 ： 年 月 日 毕业设计答辩评分表 学生 姓名 吕品厚 专业 班级 机械 10-4 班 指导 教师 苗淑杰 职 称 教授 题目 绞肉机结构设计 答辩时间 月 日时 答辩组 成员姓名 出席 人数 序 号 评 审 指 标 满 分 得 分 1 选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况，题目难易度、工作量、与实际的结合程度 10 2 设计（实验）能力、对实验结果的分析能力、计算能力、综合运用知识能力 10 3 应用文献资料、计算机、外文的能力 10 4 设计说明书撰写水平、图纸质量，设计的规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）、实用性、科学性和创新性 15 5 毕业设计答辩准备情况 5 6 毕业设计自述情况 20 7 毕业设计答辩回答问题情况 30 总 分 Z= 答辩过程记录、评语： 答辩组长签字： 年 月 日 毕业设计成绩评定表 学生姓名 吕品厚 性别 男 分院 机电工程学院 专业 机械设计制造及其自动化 班级 机械 10-4 班 设计题目 绞肉机结构设计 指导教师姓名 苗淑杰 职称 教授 指导教师评分（X） 评阅教师姓名 职称 评阅教师评分（Y） 答辩组组长 职称 答辩组评分（Z） 百分制 毕业设计成绩 五级分制 答辩委员会评语： 答辩委员会主任签字（盖章）： 分院公章： 年 月 日 注：1、指导教师、评阅教师、答辩组评分按百分制填写，毕业设计成绩百分制=0.3X+0.2Y+0.5Z。 2、评语中应当包括学生毕业设计选题质量、能力水平、设计水平、设计说明书撰写质量、学生在毕业 设计实施或写作过程中的学习态度及学生答辩情况等内容的评价。 哈尔滨远东理工学院 毕业设计任务书 学生姓名 吕品厚 分院 机电工程学院 专业、班级 机械 10-4 班 指导教师姓名 苗淑杰 职称 教授 从事专业 机械设计 是否外聘 是否 题目名称 绞肉机结构设计 一、设计目的、意义 绞肉机是肉类、工业肠类生产过程中最常用的一种切割设备，可将未解冻的肉块或鲜肉按工艺 要求直接进行绞切，制成各种不同规格的颗粒状肉，以便与其它辅料充分混合并满足不同肉制品加 工的需要。主要用于肉馅、菜馅加工，还可以用于加工鱼虾饮料及其它食品粉碎。 绞肉机绞肉方便快捷，减轻了人们长期以来进行手工剁肉的劳动强度，提高了机械化程度。绞 肉效率高，安全卫生，是小型肉制品企业、酒店、餐厅、肉铺、家庭的理想帮手。 二、设计内容、技术要求 绞肉机由驱动机构、传动系统、送料机构、切割机构、螺旋供料器等部分组成。其设计内容主 要包括：绞肉机总体结构方案的拟订；运动和动力参数的计算；传动系统的设计；送料机构、切割 机构、螺旋供料器的设计；绞肉机总体装配图绘制；零件工作图绘制；编写设计说明书。 主要技术要求： 工作能力（kg/h）：650 料斗容积（L）：50 主轴转速（r/min）：200 电动机功率（kW）：3 五、主要参考资料 1 吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册S. 北京：高等教育出版社，2008. 2 杨可桢.机械设计基础（第五版）M. 北京：高等教育出版社， 2006. 3 成大先.机械设计手册S. 北京：化学工业出版社，2009. 4 濮良贵，纪名刚机械设计M 北京：高等教育出版社， 2008. 5 孔庆华，刘传绍.极限配合与测量技术基础M. 上海：同济大学出版社， 2010. 6 夏文水.肉制品加工原理与技术M. 北京：化学工业出版社， 2008. 7 周映霞. 我国肉类加工的现状与研究J. 肉类研究，2009 ，2. 8 曹乐平，邓洁红.多功能自动绞肉机设计J. 食品与机械， 2009，3. 六、备注 指导教师签字： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 日 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -I- 摘 要 本文论述了肉类加工机械绞肉机的工作原理、传动系统设计、螺旋供料器及绞 刀和体等的结构设计及生产能力分析。 本绞肉机采用全封闭式齿轮传动，结构紧凑，运转平稳，工作可靠。该设备制造简 单，线条流畅，没有可藏污的缝隙及伤害操作者的锐边，易于清洁，适合任何宾馆、酒 楼、餐厅、食堂绞制肉靡之用。 本绞肉机工作主要靠旋转的绞筒将料斗中的原料肉推挤到绞笼的挤肉样板处，利用 转动的切刀刃和挤肉样板上的孔眼形成的剪切作用将肉切碎，并在绞筒的作用下，将肉 粒不断排出挤肉样板处。这样，绞肉机料斗中的肉不断通过料斗进入绞筒，而肉靡段被 排出机外。该绞肉机使用范围广泛，能将块状原料肉按工艺要求切成颗粒或肉泥，便于 和其它辅料混合，满足不同肉制品的需要。 关键词：绞肉机；绞笼；绞筒；绞刀；挤肉样板 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -II- Abstract This paper discusses the meat processing machineryMeat Mincerwork principle,the transmission system design,spiral feeder and cutter and body strcture design and analysis of production capacity. This skein fan enbvironment gears,compact structure,smooth operationg,reliable work. This equipment manufacture simple,line is fluent,no can hide staions aperture and damage to thesharp edge operator,easy to clean,the stage for any hotels,reataurants cafes,canteen,skein of meat Merle purposes. This stage work mainly by rotating cylinder of ground into hopper of raw meat pushed to squeeze meat stranding cage,using rotating template place cut the blade and the model of pore is crowded meat formed shearing action will chop the meat,and in twisted canister,under the action of meat grain constantly eduction crowded meat template place.So,the meat stage hopper unceasingly through hopper into heave tube,and broken meat Merle is expelled cake layer.This stage wide usage,can have a lump of raw meat the technique requirements and cut into particle or paste,facilitate and other accessories mixed,meet different meat needs. Keywords：Meat grinder;Strangding Cage;Wring Cone;Reamer;Crowded Meat Model 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -III- 目 录 摘 要 .I Abstract .II 第 1 章 绪 论 .1 1.1 设计的目的及意义 .1 1.2 食品机械的现状 .1 1.3 绞肉机的类型及特点 .2 第 2 章 绞肉机结构及工作原理 .4 2.1 绞肉机的结构 .4 2.2 绞肉机的工作原理 .4 2.3 本章小结 .5 第 3 章 螺旋供料器及绞刀的设计 .6 3.1 绞笼的设计 .6 3.1.1 绞笼的材料 .6 3.1.2 螺旋直径 .6 3.1.3 螺旋供料器的转速 .7 3.1.4 螺旋节距 .7 3.2 绞筒的设计 .7 3.3 绞刀的设计 .7 3.4 本章小结 .10 第 4 章 传动系统的设计 .11 4.1 电机的选择 .11 4.2 运动及动力参数的计算 .12 4.3 带传动的设计 .13 4.4 齿轮传动设计 .16 4.5 轴的设计 .20 4.6 轴承设计 .23 4.7 键的设计 .26 4.8 本章小结 .27 第 5 章 箱体及进料口设计 .28 5.1 箱体设计 .28 5.2 进料口设计 .31 5.3 本章小结 .31 第 6 章 生产能力分析 .32 6.1 绞刀的切割能力 .32 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -IV- 6.2 绞肉机的生产能力 .32 6.3 功率消耗 .32 6.4 本章小结 .32 结 论 .33 致 谢 .34 考参文献 .35 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -1- 第 1 章 绪 论 1.1 设计的目的及意义 随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，人们对食品工业提出了更高的要求。 现代食品已朝着营养、绿色、方便、功能食品的方向发展，且功能食品将成为新世纪的 主流食品。食品工业也成为国民经济的支柱产业，作为装备食品工业的食品机械工业发 展尤为迅猛。食品工业的现代化水平，在很大程度上依赖于食品机械的发展及其现代化 水平，离开现代仪器和设备，现代食品工业就无从谈起。食品工业的发展是设备和工艺 共同发展的结果，应使设备和工艺达到最佳配合，以设备革新和创新促进工艺的改进和 发展，以工艺的发展进一部促进设备的发展和完善。两者互相促进、互相完善，是使整 个食品工业向现代化迈进的必要条件。 在肉类加工的过程中，切碎、斩拌、搅拌工序的机械化程度最高，其中绞肉机、斩 拌机、搅拌机是最基本的加工机械。几乎所有的肉类加工厂都具备这 3 种设备。其中绞 肉机是为中、小型肉类加工企业所设计的较为理想的、绞制各种肉馅的机械。绞肉机是 肉类、工业肠类生产过程中最常用的一种切割设备，可将未解冻的肉块或鲜肉按工艺要 求直接进行绞切，制成各种不同规格的颗粒状肉，以便与其他辅料充分混合并满足不同 肉制品加工的需要。比如生产午餐肉罐头和制造鱼酱、鱼圆之类的产品，它将肉可进行 粗、中、细绞以满足不同加工工艺的要求，该机亦可作为其他原料的挤压设备。 绞肉机绞肉方便快捷，减轻了人们长期以来进行手工剁肉的劳动强度，提高了机械 化程度。绞肉机效率高，安全卫生，是小型肉制品企业、酒店、餐厅、肉铺、家庭的理 想帮手。 1.2 食品机械的现状 食品工业是我国国民经济的支柱产业，食品机械是为食品工业提供装备的行业。我 国的食品机械工业始于 20 世纪 50 年代初新中国成立，主要是在 20 世纪 80 年代改革开 放后，依靠自己的力量，从无到有，从小到大，从弱到强，从低到高，白手起家逐步发 展壮大、完善起来的，至今已走过了近 60 年的光辉发展历程。尤其在“八五”期间引进、 消化、吸收而自己设计制造的具有国内外先进水平的新产品有几百项。 “八五”期间，机 械工业部提出行业发展六大趋势，重点发展 6 类成套设备，5 年共累计完成技改专项投资 10 亿元。20 世纪 80 年代中期成立的中国包装和食品机械工业协会和中国包装和食品机 械总公司加强了行业管理，扩大了对外交流，每年举办中国国际食品加工和包装机械展 览会，吸引了各国厂商参展，加强国内外技术交流与合作，推动了新产品开发，现有产 品中 75%是近 10 年开发的。 我国自古以来有“民以食为天”的谚语，因此食品消费历来就是备受关注，但自建 国以来我国的食品消费基本处于“原始状态” ，即我国居民的食品消费一直以直接的农产 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -2- 品消费为主。由于我国的小农经济特征明显，农村经济普遍出现自给自足的特点，因此 我国食品工业总体呈现起步晚、发展慢、技术水平较低、核心技术依靠国外进口等特点。 但是随着我国经济的不断发展，近年来也呈现迅猛的发展。 欧洲的农业产品加工业伴随着工业革命孕育而生。在工业革命后，欧洲已建立了农 产品生产、加工、储运和销售的组织体系、市场体系和技术体系。20 世纪 70 年代，由于 自动控制和质量管理技术的发展，使农产品加工业和食品工业实现了有机联合，扩大了 生产规模，开始向跨国公司发展；80 年代国际上出现了农产品产、供、销一体化的大型 企业集团，绿色食品、有机食品、生态农产品颇受消费者关注；90 年代食品质量与安全 问题成为世界范围内讨论的热门话题，传统食品也受到医学界的高度重视。 1.3 绞肉机的类型及特点 （1）JR-D130 型绞肉机（如图 1-1 所示）：通用性好、适用范围广、生产效率高； 具有冻肉绞肉功能，省时、省力、保鲜、保质；绞切过程用时短，温升低，利于保 鲜，延长保质期；正反转功能，使绞肉机阻塞可能性为零。JR-D130 型绞肉机特别适用 于中小型肉制品企业使用，可将块状原料切成 3、5、7、13 等 4 种不同尺寸的颗粒。 图 1-1 JR-D130 型绞肉机 （2）JR-D250 型绞肉机（如图 1-2 所示）：JR-D250 型绞肉机特别设计的冻肉和鲜 肉两条绞笼，可满足不同的需要。其中两条绞笼是采用精密铸造工艺制成的，由于采用 了精密铸造工艺使螺杆在几何形状上和承载力的强度和刚度方面都大于优于焊接螺杆。 该机使用范围广泛，能将块状原料肉按工艺要求切成 3、4、6、8、10、12、16 七种不同 尺寸的颗粒，便于和其它辅料混合，满足不同肉制品需要，是国内同类产品中首选设备。 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -3- 图 1-2 JR-D250 型绞肉机 （3）MD-22 型（三相）台式绞肉机（如图 1-3 所示）：装备永久不重磨的刀具； 独立的送肉蜗杆，保持肉质鲜嫩； 装卸简便、易于清洁 。除 3.2 或 6.4 孔径外， 可根据用户要求提供不同规格孔板。 图 1-3 MD-22 型（三相）台式绞肉机 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -4- 第 2 章 绞肉机结构及工作原理 2.1 绞肉机的结构 如图 2-1 所示，本设计为小型电动绞肉机。其主体结构是由送料机构（包括料斗、绞 笼和绞筒等） 、切割机构（包括挤肉样板、绞刀和旋盖等） 、驱动机构（包括电机等） 、传 动系统（包括皮带传动、减速器等）和机架组成。 送料机构作用是输送物料前移到切割部位，并在前端对物料进行挤压。切割机构作 用是对进入挤肉样板孔中的物料进行切割，其中挤肉样板孔眼的规格有多种，可根据不 同的工艺要求随时旋下旋盖进行更换。 1.机架 2.绞刀 3.挤肉样板 4.旋盖 5.绞筒 6.绞笼 7.料斗 8.减速器 9.大皮带轮 10.电机 11.三角带 12.小皮带轮 图 2-1 绞肉机结构 2.2 绞肉机的工作原理 工作时，电动机带动皮带轮转动，通过带传动将动力传给齿轮，并带动螺旋供料器 转动，然后由进料口放料，由于物料本身的重力和螺旋供料器的旋转，把物料连续地送 往绞刀口进行切碎。因为螺旋供料器的螺距后面应比前面大，但螺旋轴的直径后面比前 面小，这样对物料产生了一定的挤压力，这个力迫使已切碎的肉从挤肉样板上的孔眼中 排出。 用于午餐肉罐头生产时，肥肉需要粗绞而瘦肉需要细绞，以调换挤肉样板的方式来 达到粗绞与细绞的需要。绞刀刃口是顺着切刀旋转学安装的。装配或调换绞刀后，一定 要把紧固螺母旋紧，才能保证挤肉样板不动，否则因挤肉样板移动和绞刀转动之间产生 的相对运动，引起对物料的磨浆。旋转供料器在绞筒里旋转，要防止螺旋外表与绞筒内 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -5- 壁相碰，若稍相碰，马上损坏机器。 2.3 本章小结 本章确定了绞肉机的结构，由送料机构、切割机构、电动机、传动系统及机架组成。 电动机带动带传动及齿轮传动，将运动和动力传递给送料装置，把物料连续送往绞刀口 进行切碎。 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -6- 第 3 章 螺旋供料器及绞刀的设计 3.1 绞笼的设计 绞笼的作用是向前输送物料，并在前端对肉块进行挤压。如图 3-1 所示，设计上采用 一根变螺距、变根径的螺旋，即螺距后大前小，根径后大前小，这样使其绞笼与绞筒之 间的容积逐渐减小实现了对物料的挤压作用。 绞笼前端方形轴处安装绞刀，后端面上安装两个定位键与其主轴前端面上键槽配合， 以传递动力。 图 3-1 螺旋供料器 3.1.1 绞笼的材料 绞笼的材料选为 HT200。 3.1.2 螺旋直径 螺旋直径按下式计算 D=K （3-1）5.2CG =0.109m 螺旋直径应圆整到标准系列，标准系列为：0.100 ,0.125 ,0.160 ,0.200 ,0.250 , 0.315 ,0.400 ,0.500 ,0.630 ,0.800 ,1.00 ,1.25m。取 D=125mm。 式中 G-生产能力，由原始条件得 G=0.65T/H； K-物料综合特性系数，得 K=0.071； 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -7- -物料的填充系数，得 =0.15； 物料的堆积密度 t/m ,猪肉的为 1.5t/m ；33 C-与螺旋供料器倾角有关的系数，取 C=1。 3.1.3 螺旋供料器的转速 由原始数据 n=200r/min。 3.1.4 螺旋节距 实体面型螺旋的节距 t=D=125mm。 3.2 绞筒的设计 由于肉在绞筒内受到搅动，且受挤压力的反作用力作用，物料具有向后倒流的趋势， 因此在绞笼的内壁上设计了 8 个止推槽，沿圆周均匀分布，如图 3-2 所示绞筒内壁与绞笼 之间的间隙要适当，一般为 3-5mm。间隙太大会使物料倒流；间隙太小绞笼与绞筒内壁 易碰撞。 绞筒的物料可选用铸铁，选 HT200。 图 3-2 绞筒 3.3 绞刀的设计 绞刀的作用是切割物料。它的内孔为方形，安装在绞笼前端的方舟上随其一起旋转， 刀刃的安装方向应与绞笼旋向相同。绞刀的规格有 2 刃、3 刃、4 刃、6 刃、8 刃。 绞刀用工具钢材料制造，淬火硬度为 55-60HRC，刃口要锋利，与样板配合平面应平 整、光滑。 绞刀的几何参数对所绞出肉的颗粒度以及产品质量有着很大的影响，现对十字刀片 的各主要几何参数进行设计。 1. 刀刃的起讫 刀片刃部的法向速度 ：vp = p (rpR) (3-2)30n 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -8- 式中 -刀片刃部任一点的线速度（m/s） ；pv n-刀片的旋转速度(r/m in)； p-刀片刃部任一点至旋转中心的距离(mm )； r-刀刃起始点半径(mm ) ； R-刀刃终止点半径(mm )。 绞肉时，绞肉机的十字刀片作旋转运动。从式（3-1）可以看出，在转速一定的条件 下，刀刃离旋转中心点越远，则绞肉线速度越快。并且在螺杆进给速度也一定的条件下， 假定绞肉时刀片所消耗的功全部转化为热能，则任一与网眼板相接触的刀刃，在单位时 间内产生的热量为： Q=FV （3- 3） 式中 Q-单位时间内任一与网眼板相接处的刀刃切割肉所产生的热量（ J/s） ； F-绞肉时任一与网眼板相接处的刀刃上的切割力（N ） ； V-任一刀刃切割肉的线速度（m/s） 。 所以，绞肉的线速度越快，则所产生的热量也越大，因此绞肉的线速度不能很高。 根据经验，我们知道一般绞肉时刀刃切割肉的线速度处在 30-90m/min 之间最为理想，因 此由这些数据可估算出刀刃的起讫位置，即刃的起点半径 r 和终点半径 R。 根据式（3-1 ）得： = pvn30 已知十字刀片转速 n=200r/min，当 时，mi , =30m/min=0.5m/srp=v mvpr89.23503/= 当 时， , =90m/min=1.5m/smaxRv R= 6.7120/ 圆整后取：r=25mm，R=75mm。 2. 刀刃的前角 在刀片旋转速度以及螺杆进料都一定的情况下，前角大，切割肉所需的力和切割肉 所产生的热都小；反之，则大。但前角很大时，则因刀具散热体积小而使切割肉时所产 生的温度不能很快冷却。因此，在一定的条件下，前角有一合理的数值范围：一般取 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -9- =25-40(肉质软取大值，反之取小值)。 3. 刀刃的后角 刀刃后角的目的：一是减小后刀面与网眼板表面的摩擦；二是在前角不变的情况下 增大后角能使刀刃锋利。 刀片磨损后将使刀刃变钝，使肉在绞肉过程中变形能增加，同时由于磨损后刀片的 后角基本为零，加大了刀片与网眼板的摩擦，两者都使绞肉过程中产生的热量增多。 另外，在同样的磨钝标准 VB 下，后角的刀片有新用到钝所磨去的金属体积较大。这 说明增大后角可提高刀片的耐用度，但同时也带来的问题是刀片的 NB 磨损值增大（反映 在刀体材料的磨损过大这一方面） ，并且刀刃极度也有所消弱，故后角也有一合理的数值 范围：一般取 =3-5(肉质软取大值反之取小值 )。 4. 刀刃的刃倾角 从分析由前刀面和后刀面所形成的刀刃来得之刃倾角 对刀片性能的影响情况。 在任一叶刀片的法剖面内，当把刀刃放大看时，可以把刀刃看成是一段半径为 的ar 圆弧，由于刀刃有刃倾角 。故在线速度方向剖面内的刀刃将变成椭圆弧（斜剖刀刃圆柱 所得） ，椭圆的长半径处的曲率半径，即为刀刃实际顿圆半径 。oer 其关系为： = cos oera 由此可见，增大刃倾角 的绝对值，可减小刀刃的实际顿圆半径 ，这就说明增大 oer 刃倾角就可以使刀刃变得较为锋利。 一旦刀刃的起讫半径 r 及 R 确定后，其最大初始刃倾角 就可确定了：max0 =arcsinr/R max0 初始刃倾角按下式计算： =arctg /(R-b) （3-4）02br =arctg /(75-7)75 =1.3 式中 r-刀刃起始点半径（mm） ； R-刀刃终止点半径（mm） ； b-叶刀片外端宽度（mm） ； -初始刃倾角。0 5 刀片的结构 根据以上对绞刀各个几何参数的分析，得出绞刀的结构图（图 3-3） ，此绞刀的特点： 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -10- （1）后角取 4,刀片的寿命较长； （2）前角取 30,以减小绞肉所需的力及功率； （3）增加刃倾角,以提高刀刃的锋利度； （4）采用全圆弧形的前刀面结构，以改善刀刃的强度； （5）采用可换式刀片结构，以节约刀体材料并可选用不同几何参数刀片。 图 3-3 绞刀结构 3.4 本章小结 本章完成螺旋供料器的设计，包括绞笼、绞筒的设计；完成了绞刀的结构和尺寸设 计，绞刀采用工具钢制造。 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -11- 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -12- 第 4 章 传动系统的设计 由于绞笼只有一种工作转速，则从电机至绞笼的运动路线为定比传动，其总的传动 比可利用带传动、齿轮传动等及机构逐级减速后得到。 绞笼的转速不宜太高，因为输送能力并不是随转速增加而增加。当速度达到一定值 以后，效率反而下降，且速度过高，物料摩擦生热，出口处的压力升高，易引起物料变 性，综上所述得，i 8， i 7齿 带 n =i n = i i 200=2007200r/min 电 总 主 齿 带 根据电动机功率为 3KW，取 n =1430r/min电 i = =7.15= 总 201431i2 初步取 =2.2, =3.251i2i 响绞肉质量，因此绞笼的转速一般在 200-400r/min 比较适宜。在本机选用 200r/min。 4.1 电机的选择 N= =3(KW) （4-WG 1） 式中 G-绞肉机的生产能力，650kg/h； W-切割 1kg 物料耗用能量，其值与孔眼直径有关，d 小则 w 大，当 d=3mm,取 W=0.0030kw.h/kg； -传动效率，取 0.65。 所以根据 N=3KW，n=1430r/min,选用 Y100L2-4 得 Y100L2-4 电机的结构（如图 4-1 所示） 。 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -13- 图 4-1电动机的结构 4.2 运动及动力参数的计算 以下各轴符号代表：0 轴电动机输出轴；轴减速器中的高速轴；轴 减速器中的低速轴；w 轴绞笼轴。 各轴转速： min/14300rn=电 i/652.1iI in/0.32rinII= mi/Iw 各轴功率： ，96.0=带7.齿 ，轴 承 90联 = =0.970.960.990.99 =0.90 总2轴 承联齿带 2 P=3kw P = 0kw3.9. P =I带019.60= P =I k07.3.3轴 承齿 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -14- P =w kw01.39.073=联轴 承 I 各轴转矩： =9.5510 =9.5510 =2.2210 Nmm 0T60n61430.4 =9.5510 =9.5510 =4.6910 Nmm161P659.6 =9.5510 =9.5510 =1.4710 NmmIT6In6207.35 =9.5510 =9.5510 =1.4410 Nmmw6wP61.5 4.3 带传动的设计 1. 设计功率 P =K P=1.23=3.6KW （4-dA 2） 式中 K -工况系数，K =1.2。aA 2. 选定带型 选取普通 V 带 A 型，n 小带轮转速，为 1403r/min。1 3. 传动比 =2.2 1i n = = =650r/min 201i.43 4. 小带轮基准直径 d1 得到 d =100mmd =75mm 1min 5.大带轮基准直径 d 2 d = d =2.2100=220mm 21i 得 d =224mm。2 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -15- 6. 带速验算 V= = =7.48m/sV=2530m/s 106nd10643 7. 初定轴间距 a 0 a = d + d =324mm 012 8. 所需带的基准长度 L 0 Ld =2 a + （d + d ）+ 0212a4 21 =2324 324 3 =1169mm 取 Ld =1120mm，即带型为 A-1120。0 9. 实际轴间距 a a= a +020Ld =299.5300mm 10. 小带轮包角 1 =180- 57.3 1ad12 =180- 57.3304 =156 11. 单根 V 带的基本额定功率 P1 根据带型号，d 和 n 普通 V 带取 1.32KW。1 12. i1 时单根 V 带型额定功率增量 P1 根据带型号，取 0.17KW。 13. V 带的根数 Z Z= (4-3)LadKP)(1+ = 91.04)7.032(6 =2.8 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -16- 3 式中 K -小带轮包角修正系数，取 0.94；a K -带长修正系数，取 0.91。L 14. 单根 V 带的预紧力 F 0 F =500（ -1） +mv (4-4) aK5.2VPd2 =500( -1) +0.17.48 94.08.7362 =139(N) 式中 m-V 带每米长的质量（kg/m） ，取 0.1kg/m。 15. 作用在轴上的力 F F =2F Zsin =21393sin78=816（N） 021 F = F Zsin =31393sin78=1224（N） max021 （4-5） 式中 F -考虑新带初预紧力为正常预紧力的 1.5 倍。max 16. 带轮的结构和尺寸 带轮应既有足够的强度，又应使其结构工艺性好，质量分布均匀，重量轻，并避免 由于铸造而产生过大的应力 轮槽工作表面应光滑（表面粗糙度 R =3.2m）以减轻带的磨损。a 带轮的材料为 HT200。得普通 V 带轮的轮槽尺寸。 小带轮 d =100mm,采用实心轮；大带轮 d =224mm,采用孔板轮。轮缘宽度1 2 B=（Z-1）e+2f=(3-1) 15+210=50mm 轮缘长度 L=32mm，大带轮拟采用 P-IV 型结构形式，取轴孔径 d=20mm。带轮结构 图如图 4-2 所示。 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -17- (a) 小带轮 （b） 大带轮 图 4-2 带轮结构图 4.4 齿轮传动设计 1. 选择齿轮传动精度等级、材料及齿数 (1)绞肉机为一般工作机器，速度不高，选用 8 级精度。 (2)材料选择。选择小齿轮材料为 45 钢，调质处理，硬度为 240HBS，大齿轮材料为 45 钢，正火处理，硬度为 200HBS。 (3)初选小齿轮齿数 z =21,大齿轮齿数 z =i z =3.2521=68.25,取 z =68。121 2 2. 按齿面接触疲劳强度设计 由设计计算式进行试算 d 3 21)(2HEdZuKT+ (1)根据工作条件，选取载荷系数 K=1.3。 (2)计算小齿轮传递的转矩 T =955010 131nP =(5010 )Nmm 3650 =4.40810 Nmm 4 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -18- (3)选取齿宽系数 =1。d (4)初选 =12 =1.88-3.2( - )cos 1z2 =1.88-3.2(0.048-0.015)0.978 =1.74 =0.318 z tan d1 =0.318121tan12 =1.421，取 =1 Z = =0.99 cos Z = )1(34 = =0.7675.)(. tan =tan cos nt =arctant 12cos0a =20.17 tan =tancos bt =tan12cos20.17 =0.210.94=0.2 =11.3，cos =0.98bb Z = Httcosin2 = =2.4794.038 (5)材料的弹性系数 =189.8MPa 。Ez2 1 (6)按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 =600Mp；大齿轮的接触疲劳强1limH 度极限 =500MPa。2limH 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -19- (7)计算应力循环次数 N =60n jL =606501(2830015)=2.80810 1h 9 N =2.80810 3.2=8.77510298 (8)接触疲劳寿命系数 K =0.90；K =0.94。1H2HN (9)计算接触疲劳许用应力 取失效率为 1%，安全系数 S=1，得 = =0.9600MPa=540MPa H1SHN1lim = =0.94550MPa=517MPa2K2li (10)计算小齿轮分度圆直径 d ,代入 中较小值1H d 13 2)(EdZuT+ = 3 2 4 )5176.094.8(5.31108.2 =37.74mm (11)确定尺寸精度 V= = =1.28m/s 106dn10674.3 选用 8 级精度。 (12)确定齿轮参数 m = = =1.76mm ,1coszd21cos74.3 取 m =2mm。n (13)中心距 a= = =90.8mm cos2)(1zn+12cs)68( 圆整 a=91mm。 =arccos =arccos =12.03 azmn)(219)(+ (14)确定轮毂宽 d =m z cos=221cos12.03=42.94mm 1n b= d =142.94=42.94mm d1 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -20- 取 b =b=45mm。b =b +(5-10)mm=50mm 212 3. 校核齿根弯曲疲劳强度 (1)当量齿数 Z =1V3cosz = 0.23 =21.16 Z =2v3cosz = 0.1683 =68.51 (2)齿形系数和应力修正系数为：Y =2.76，Y =1.56；1Fa1Sa Y =2.25，Y =1.75。2Fa2Sa (3)由应力循环次数得弯曲疲劳寿命系数 K =0.85，K =0.88。1FN2FN (4)两齿轮的弯曲疲劳强度极限分别为 =500MPa， =380MPa。 EE (5)计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，得 = = MPa=303.57MPa F1SFN14.508 = = MPa =238.86MPa2KE23 (6)得 Y =0.90 Y =0.25+ =0.25+ =0.68 75.04.1 (7)计算轮齿齿根弯曲应力 = 1F12YdbmKTSaFnF = 2.761.560.860.9094.25083. =98.83MPa303.57MPa 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -21- = 2.251.750.860.902F94.251083. =90.38MPa238.86MPa 因此齿根弯曲强度足够。 4. 齿轮几何参数计算 p= m=3.142mm=6.28mm p =pcos=6.28cos20=5.90mmb h = h *m=12mm=2mma h =(h *+c *)m=(1+0.25) 2=2.5mmf d = = =42.94mm1cosmz03.12 d = = =139.05mm2.68 d = d +2h =42.94+22=46.94mm1aa d =d +2h =139.05+22=143.05mm2 d = d -2h =42.94-22.5=37.94mm1ff d = d -2h =139.05-22.5=134.05mm2ff a= = =91mmcos)(21zmn+03.1cs)68( 大齿轮结构如图 4-3 所示。 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -22- 图 4-3 大齿轮结构 4.5 轴的设计 1. 选择轴的材料，确定许用应力 由已知条件之绞肉机传递中小功率，对材料无特殊要求，故选用 45 钢并经调质处理， 强度极限 =650MPa。b 2. 估算轴的基本直径 C=103-126 dC =(103-126) =25.40-31.07mm 3NP320 所求 d 为装齿轮处的受扭转轴段的直径。因该处有一键槽，应该将该轴段直径增大 3%，即 d=(25.40-31.07) 1.03=26.16-32.00mm 取标准直径得 d=32mm。 3.轴的结构设计 （1）确定轴上零件的位置个固定方式 要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件 的装拆顺序和固定方式。确定齿轮从轴的右端装入，齿轮的左右两端均用套筒固定。这 样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定。齿轮的轴向固定采用平键连接。轴承对称安装于 齿轮的两侧，其轴向用套筒固定，周向采用过盈配合固定。 （2）确定各轴段的直径，轴段（外伸端）直径最小， d =28mm;考虑到要对安装1 在轴段上的联轴器进行定位，轴段 上应有轴肩，同时为能很顺利地在轴段 上安装 轴承，轴段 必须满足轴承内径的标准，故取轴段 的直径为 29mm，轴段直径为 30mm；用相同的方法确定轴段、 的直径分别为 32mm、30mm。 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -23- （3）确定各轴段的长度，齿轮轮毂宽为 45mm，为保证齿轮固定可靠，轴段的长 度应略短语齿轮轮毂宽度，取为 43mm，轴段、 、长度分别为 24mm、38mm、35mm、35mm。 4. 轴的受力分析 （1）求轴传递的转矩 T=9.5510 6nP =（9.5510 ）Nmm203 =1.4310 Nmm 5 （2）求轴上作用力 齿轮上的切向力 F = = N=2057.6N 2tdT13904. 5 齿轮上的径向力 F = = N=765.7N 2rcostan03.12cstan57 齿轮上的轴向力 F =F tan =2057.6tan12.03N=438.5N 2xt (3)确定轴的跨度 7006C 型轴承的 a 值为 12.2mm，故左、右轴承的支反力作用点的 间距皆为 （0.545+18+16-12.2 ）mm=44.3mm 联轴器力作用点与右端轴承支反力作用点的间距为 （12.2+32+6+0.525 ）mm=62.7mm 5.按当量弯矩校核轴的强度 （1）作轴的空间受力简图（见图 4-4-b） （2）作水平面受力图及弯矩 M 图（见图 4-4-c）H = AHF6.82 347.22dFxrQ = . 1395.85.50 =1042.4N 哈尔滨远东理工学院学士学位论文 -24- =BHF6.82 34.152dFxrQ+ = . 1395.8720 =4308.1N M = 44.3=1042.444.3=46.210 Nmm CHLAF3 M =M +F =46.210 438.5 =76.710 Nmm Rx2d3219 M = 62.7=250062.7=156.7510 Nmm BHQ3 (3)作垂直面受力图及弯矩 M 图（见图 4-4-d）V = = = =1028.8N AFB2t6.057 = 44.3CVA =1028.844.3 =45.5810 Nmm 3 （4）作合成弯矩 M 图（见图 4-4-e） M =CLCVHL22+ = 233)1058.4()10.46( =64.9010 Nmm M =CRCVHR22+ = 233)1058.4()107.6( =89.210 Nmm M =BBVH22+ = 30)175.6( =156.7510 Nmm （5）作转矩 T 图（见图 4-4-f） T=1.43 Nmm510 （6）按当量弯矩校核轴的强度 由图 4-3-a、e、f 可见，截面 B 的弯矩、