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沈陽化工大學科亞學院
本科畢業(yè)論文
題 目： 小型電動絞肉機的設計
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
班 級： 1102
學生姓名： 張良宵
指導教師： 邱國俊
論文提交日期： 2015 年 6 月 1 日
論文答辯日期： 2015 年 6 月 5 日
摘 要 本文論述了肉類加工機械—絞肉機的工作原理、主要技術參數、傳 動系統、典型零件的結構設計及生產能力分析。機械加工在知道過程中 具備兩方面。小批生產低費用。對丁鑄造、鍛造和壓力加工，每一個要 生產的具體工件形狀，即使是一個零件，幾乎都要花費高額的加工費用。 靠焊接來產生的結構形狀，在很大程度上取決于有效的原材料的形式。 一般來說，通過利用貴重設備而又無需特種加工條件下，幾乎可以以任 何種類原材料開始，借助機械加工把原材料加工成任意所需要的結構形 狀，只要外部尺寸足夠大，那都是可能的。因此對于生產一個零件，甚 至當零件結構及要生產的批量大小上按原來都適于用鑄造、鍛造或者壓 力加工來生產的，但通常寧可選擇機械加工。 嚴密的精度和良好的表面光潔度，機械加工的第二方面用途是建立 在高精度和可能的表面光潔度基礎上。許多零件，如果用別的其他方法 來生產屬于大批量生產的話，那么在機械加工中則是屬于低公差且又能 滿足要求的小批量生產了。另方面，許多零件靠較粗的生產加工工藝提 高其一般表面形狀，而僅僅是在需要高精度的且選擇過的表面才進行機 械加工。例如內螺紋，除了機械加工之外，幾乎沒有別的加工方法能進 行加工。又如已鍛工件上的小孔加工，也是被鍛后緊接著進行機械加工 才完成的。 關鍵詞：絞肉機； 擠肉樣板； 絞刀； 絞籠 Abstract The principle, technical pare-maters, transmiting system and main parts structure of mincing ma-chine were introduced. The productingcapacity was analysed.Keywords Mincing machine Holds plate Cutting blade Transfer auger Small batch production and low cost. For Ding Zhuzao, forging and pressure machining, each of the specific workpiece to produce the shape, even a part, almost all have to spend high processing costs. The shape of the structure produced by welding depends largely on the form of an effective material.. Generally speaking, through the use of expensive equipment and without special processing conditions, almost any type of raw materials, with the mechanical processing, the processing of raw materials into the arbitrary shape of the structure, as long as the external size is large enough, it is possible. So for a production of spare parts, even when the parts of the structure and production batch sizes are suitable for the original casting, forging or pressure processing to produce, but usually prefer mechanical processing Close precision and good surface finish, second aspects of machining are built on high accuracy and possible surface finish. Many parts, if the production of large quantities of production in other ways, then in the machining is belong to the low tolerance and can meet the requirements of small quantities of production. On the other hand, many parts rely on the rough production and processing technology to improve the general surface shape, but only in the need of high precision and the choice of the surface before machining. For example, in addition to mechanical processing, almost no other processing method can be processed. And if the machining of holes in the forged workpiece is finished, and the mechanical machining is finished immediately after forging. Key words: meat chopper ; reamer; grinding cage; squeeze the meat sample 目 錄 第一章緒 論 ............................................ 1 第二章結構及工作原理 ................................... 2 2.1 絞肉機的結構 ........................................ 2 2.1.1 送料機構 ........................................ 2 2.1.2 切割機構 ........................................ 2 2.1.3 驅動機構 ........................................ 2 2.2 絞肉機的工作原理 .................................... 3 第三章 螺旋供料器的設計 ................................. 4 3.1 絞籠的設計 .......................................... 4 3.1.1 絞籠的材料 ...................................... 4 3.1.2 螺旋直徑 ........................................ 4 3.1.3 螺旋供料器的轉速 ................................ 5 3.1.4 螺旋節(jié)距 ........................................ 5 3.2 絞筒的設計 .......................................... 5 第四章傳動系統的設計 .................................... 6 4.1 電機的選擇 .......................................... 6 4.2 帶傳動的設計 ........................................ 7 4.2.1 設計功率 ...................................... 7dP 4.2.2 選定帶型 ........................................ 7 4.2.3 傳動比 .......................................... 7 4.2.4 小帶輪基準直徑 ................................ 71d 4.2.5 大帶輪基準直徑 ................................ 72 4.2.6 帶速驗算 ......................................... 8 4.2.7 初定軸間距 ..................................... 80a 4.2.8 所需帶的基準長度 .............................. 80dL 4.2.9 實際軸間距 .................................... 8 4.2.10 小帶輪包角 .................................... 81? 4.2.11 單根 V 帶的基本額定功率 ........................ 91p 4.2.12 時單根 V 帶型額定功率增量 .................. 9?i 1P? 4.2.13 V 帶的根數 Z..................................... 9 4.2.14 單根 V 帶的預緊力 .............................. 90F 4.2.15 作用在軸上的力 ................................ 9? 4.2.16 帶輪的結構和尺寸 ................................ 9 4.3 齒輪傳動設計 ....................................... 10 4.3.1 選擇材料，確定 和 及精度等級。 ............ 10limH?liF 4.3.2 按接觸強度進行初步設計 .......................... 10 4.3.2.1 確定中心距 .................................. 10 4.3.2.2 確定模數 m ................................. 11 4.3.2.3 確定齒數 z ,z .............................. 1112 4.3.2.4 計算主要的幾何尺寸 ..........................11 4.3.3 校核齒面接觸強度 ............................... 12 4.3.4 校核齒根的強度 ................................. 14 4.3.5 齒輪及齒輪副精度的檢驗項目計算 ................. 15 4.3.5.1 確定齒厚偏差代號 ........................... 15 4.3.5.2 確定齒輪的三個公差組的檢驗項目及公差值 ..... 15 4.3.5.3 確定齒輪副的檢驗項目與公差值 ............... 15 4.3.5.4 確定齒坯的精度要求 ......................... 16 4.4 軸的設計 .......................................... 17 4.4.1 按扭轉強度的計算 ............................... 17 第五章 絞刀設計 ....................................... 19 5.1 絞刀的設計 ........................................ 19 5.1.1 刀刃的起訖位置 ................................ 20 5.1.2 刀刃的前角 ................................... 21? 5.1.3 刀刃的后角 .................................... 23 5.1.4 刀刃的刃傾角 .................................. 23 5.1.5 刀刃上任一點位量上絞肉速度 .................... 25 5.1.6 刀片的結構 .................................... 26 第六章 生產能力分析 ................................... 28 6.1 絞刀的切割能力 .................................... 28 6.2 絞肉機的生產能力 .................................. 28 6.3 功率消耗 .......................................... 28 總結 .................................................. 30 參考文獻 .............................................. 31 致謝 .................................................. 32 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章緒論 0 第一章 緒 論 隨著我國經濟的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人民對食品工業(yè)提出了更高 的要求?，F代食品工業(yè)已朝著營養(yǎng)、綠色、方便、功能食品的方向發(fā)展，并且綠色 食品將成為新時代的主流食品。食品工業(yè)也成為國民經濟的重要支柱產業(yè)，作為裝 備食品工業(yè)的食品機械工業(yè)發(fā)展尤為迅速。 食品工業(yè)的現代化水平的體現，相當程度上依賴于食品機械的發(fā)展及其現代化 水，離開現代化的機械裝備，現代食品工業(yè)就無從談起。食品工業(yè)的發(fā)展是設備和 裝備共同發(fā)展的結果，必須使設備和工藝達到最佳結合，并以設備革新促進工藝的 改進和發(fā)展，以工藝的發(fā)展進一部促進裝備的發(fā)展和完善。兩者相互促進、相互完 善，是使整個食品工業(yè)走向現代化的必要條件。 在肉類加工的過程中，切碎、拌攪拌工序的機械化必須非常高，其中絞肉機、 斬拌機、攪拌機是最主要的加工機構.幾乎所有的肉類加工廠都具備這三種設備。 國內一些大型肉類加工廠先后從德國、美國、法國、英國等引進了先進的加工設備， 但其價格相當昂貴。目前中、小型肉類加工企業(yè)所使用的一部分設備為我國自行設 計制造生產的。絞制各種肉餡的機械，比如生產餃子餡和制造牛肉醬、蝦丸之類的 產品，它將肉可進行粗、中、細絞以滿足不同加工工藝的需求，該機也同樣可作為 其他原料的攪拌設備。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章結構及工作原理 1 第二章 結構及工作原理 2.1 絞肉機的結構 絞肉機主要由送料機構、切割機構和驅動機構等組成，如圖 2-1 所示。 圖 2.1 絞肉機結構 1.機架 2.絞刀 3.擠肉樣板 4.旋蓋 5.紋筒 6.絞籠 7.料斗 8.減速器 9.大皮帶輪 10.電機 11.三角帶 12.小皮帶輪 2.1.1 送料機構 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，并在前端 對物料進行擠壓。 2.1.2 切割機構 包括擠肉樣板 3,絞刀 2,旋蓋 4。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，可根據不同的工藝要求隨時旋下旋蓋進行更換。 2.1.3 驅動機構 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章結構及工作原理 2 包括電機 10、皮帶輪 9、12、減速器 8、機架 I 等 2.2 絞肉機的工作原理 當機器工作時，先開機后放料，物料本身的重力和螺旋供料器的旋轉，把物連 續(xù)地送往絞刀口進行切碎。因為螺旋供料器的螺距后面應比前面小，但螺旋軸的直 徑后面比前面大，這樣對物料產生了一定的擠壓力，這個力迫使已切碎的肉從格板 上的孔眼中排出。 用于餃子餡生產時，肥肉需要粗絞而瘦肉需要細絞，以調換格板的方式來達到 粗絞與細絞之需。格板有幾種不同規(guī)格的孔眼，通常粗絞用之直徑為 5－7 毫米、 細絞用直徑 2－4 毫米的孔眼。粗絞與細絞的格板，其厚度都為 11－13 毫米普通鋼 板。由于粗絞孔徑較大，排料較易，故螺旋供料器的轉速可比細絞時快些，但最大 不超過 400 轉/分。一般在 100－300 轉/分。因為格板上的孔眼總面積一定，即排 料量一定，當供料螺旋轉速比較快時，有時物料在切刀附近堵塞，造成功率突然增 大，對電動機的正常工作有影響。 絞刀刃口是順著切刀轉學安裝的。絞刀用工具鋼制造，刀口要求鋒利，使用一 段時間后，刀口會變鈍，此時應調換新刀片或重新修磨，否則將影響切割效率，甚 至使有些肉餡不是切碎后排出，而是由擠壓、磨碎后成漿狀排出，直接影響產品的 質量，根據有些廠的實驗，餃子肉餡脂肪嚴重析出的質量事故，往往與此原因有關。 裝配或調換絞刀后，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 和絞刀轉動之間產生相對運動，也會引起對物料磨漿的作用。絞刀必須與格板緊密 貼和，不然會影響切割效率。 螺旋供料器在機壁里旋轉，要防止螺旋外表與機壁相碰，如果有碰撞的情況發(fā) 生，會導致機器損壞。但它們的間隙又不能過大，過大就會影響送料效率和擠壓力， 甚至會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相對較高。 絞肉機的生產能力不是由螺旋供料器決定，而是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，送料再多也不 行，相反會產生物料堵塞的現象。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章螺旋供料器的設計 3 第三章 螺旋供料器的設計 3.1 絞籠的設計 絞籠的作用是向前輸送物料，并在前端對肉塊進行擠壓。如圖 3－1 所示，設計 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現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。 R530120438 785801051301.67.29節(jié)t1302. 圖 3.1 絞籠 3.1.1 絞籠的材料 絞籠的材料選為 HT200 3.1.2 螺旋直徑 ＝0.136 m 取 D＝160mm2.5GDKC??? G－生產能力,由原始條件得 G＝1T/H K－物料綜合特性系數,查表 1-16 得 K＝0.071 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章螺旋供料器的設計 4 -物料得填充系數查 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的系數，查 B4 表 1－15 得 C＝1 3.1.3 螺旋供料器的轉速 由原始數據 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 絞筒的設計 由于肉在絞筒內受到攪動，且受擠壓力的作用力和反作用力，物料具有向后倒 流的趨勢，因此必須在絞籠的內壁上設計了 8 個止推槽.沿圓周均勻分布，如圖 3－2 所示。絞筒內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壁易發(fā)生碰撞。 絞筒的物料可選用鑄鐵，選 HT200 圖 3.2 絞筒 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章傳動系統的設計 5 第四章 傳動系統的設計 絞籠只有一種工作轉速，則從電機至絞籠的運動路線為定比傳動，其總的傳動 比可利用帶傳動、齒輪傳動等構機逐級減速后得到。 絞籠的轉速不應太高，因為輸送能力并不是隨轉速增加而增加。當速度達到一 定值以后，效率反而下降，且速度過高，物料磨擦生熱，出口處的壓力升高，易引 起物料變性，影響產品的質量，因此絞籠的轉速一般在 200 一 400r/min 比較適宜。 在本機選用 326r/min。 0114.326ii?? 由傳動比標準系列查 B2 表 2－1 初步取 1.76 2.50i?i 根據選用的電機和絞籠轉速要求設計傳動路線如下： 4.1 電機的選擇 N= ＝4(KW)GW?? G－絞肉機的生產能力，1000kg/h W－切割 1kg 物料耗用能量，其值與孔眼直徑有關，d 小則 w 大，當 d＝3mm， 取 w＝0.0030kw.h/kg。（查 B5p ）75 －傳動效率，取 0.75? 所以根據 N＝4kw，n＝1500r/min，查 B1 表 10-4-1 選用 Y112M-4，再查 B1 表 10-4-2 得 Y112M-4 電機的結構。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章傳動系統的設計 6 圖 4.1 Y112M-4電動機的外觀圖 4.2 帶傳動的設計 4.2.1 設計功率 dP 1.24.8dAKkw???? －工況系數，查 B1 表 8－1－22 ，取 ＝ 1.2AK P－傳遞的功率 4.2.2 選定帶型 根據 和 查 B1 圖 8－1 －2 選取普通 V 帶 A 型， －小帶輪轉速，為dp1n 1n 1440r/min 4.2.3 傳動比 1.76 ＝ ＝?0i2ni1min/81076.4r? 4.2.4 小帶輪基準直徑 （mm）1d 由 B1 表 8－1－12 和表 8－1－14 選定 ＝100mm> ＝75r/min 1dmind 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章傳動系統的設計 7 4.2.5 大帶輪基準直徑 （mm）2d 21.7601di cm???? 由 B3 表 8－7 得 =180mm2d 4.2.6 帶速驗算 1 max0147.5/2530/606dnv svs????????? 4.2.7 初定軸間距 （ mm）0a mda28)(210?? 4.2.8 所需帶的基準長度 （mm）0dL 0 204)()(212210 aaLdd ????? ＝ 882?? ＝886mm 依 B1 表 8－1－8 取 ＝900mm，即帶型為 A－900dL 4.2.9 實際軸間距 a mLad2876902800 ＝?????? 4.2.10 小帶輪包角 1? ??3.5718012????ad 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章傳動系統的設計 8 = ??3.572801?? = ?64 4.2.11 單根 V 帶的基本額定功率 1p 根據帶型號、 和 普通 V 帶查 B1 表 8－1－27（c） 取 1.32kw1dn 4.2.12 時單根 V 帶型額定功率增量?i 1P? 根據帶型號、 和 查 B1 表 8－1－27（c） 取 0.15kw1ni 4.2.13 V 帶的根數 Z Z = 49.387.096)15.032.(4)(1 ???????LadkpP －小帶輪包角修正系數查 B1 表 8－1－23,取 0.96ak －帶長修正系數查 B1 表 8－1－8，取 0.87L 4.2.14 單根 V 帶的預緊力 0F 20)15.2(mvZPkFda??? = 254.710.4896. ? =134（N） m－V 帶每米長的質量（kg/m）查 B1 表 8－1－24，取 0.1k/gm 4.2.15 作用在軸上的力 ?F )(10682sin4132sin20 NZF????? ? )(59ii310max? ? 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章傳動系統的設計 9 －考慮新帶初預緊力為正常預緊力的 1.5 倍max?F 4.2.16 帶輪的結構和尺寸 帶輪不但要求有足夠的強度，而且應使其結構工藝性好，質量分布均勻，重量 輕，而且應避免由于鑄造產生過大的應力。 輪槽工作表面應光滑（表面粗糙度 ）這樣可以減輕帶的磨損。mRa?2.3? 帶輪的材料為 HT200。查 B1 表 8－1－10 得基準寬度制 V 帶輪輪槽尺寸，根據 帶輪的基準直徑查 B1 表 8－1－16 確定輪輻 2*45401A63B0.AB1591808725195.72534??B0A62×453.0R5 圖 4.2 小帶輪 圖 4.3 大帶輪 4.3 齒輪傳動設計 4.3.1 選擇材料，確定 和 及精度等級。limH?liF 參考 B1 表 8－3－24 和表 8－3－25 選擇兩齒輪材料為：大、小齒輪均為 40 ，并經調質及表面淬火，齒面硬度為 45－50HRc；精度等級為 6 級。rC 按硬度下限值，由 BI 圖 8－3－8（d）中的 MQ 級質量指標查得 ；由 B1 圖 8－3－9（d）中的 MQ 級質量指標查得MPaH120lim1li?? ； 。FE72 MPaF502lim1li?? 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章傳動系統的設計 10 4.3.2 按接觸強度進行初步設計 4.3.2.1 確定中心距 a 132()[]maaHKTCAu????? 式中：配對材料修正系數 Cm＝1（由 B1 表 8－3－28 查?。? 螺旋角系數 Aa＝476（由 B1 表 8－3－29 查?。? 載荷系數 K＝1.6（參考 B1 表 8－3－27 推薦值） 小齒輪額定轉矩 1495496.7()1PTNMn??? 齒寬系數 ＝0.4（參考 B1 表 8－3－4 推薦值）a? 齒數比 u=i=2.5 許用接觸應力 （參考 B1 表 8－3－27PaH10829.0.][lim???? 推薦值） 則 取 a＝80mm,.61085.2476)15.2(47632a??? 4.3.2.2 確定模數 m (參考 B1 表 8—3—4 推薦表) m=(0.007~0.02)a=0.56~1.6, 取 m=1.5mm 4.3.2.3 確定齒數 z ,z12 初取螺旋角 ＝13?? z = = =29.4 取 z =301)(cos2??ma)15.2(3cos80?? ?1 z =μz =2.5 30=75 取 z =752 2 重新確定螺旋角 ? ?142.082)753(.1arcos2)(arcos1 ??????zn 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章傳動系統的設計 11 4.3.2.4 計算主要的幾何尺寸 分度圓的直徑 d =m z /cos =1.5 30/cos =45.7mm1??? d =m z /cos =1.5*75/cos =114.3mm2 齒頂圓直徑 d = d +2h =45.7+2 1.5=48.7mm1aa d = d +2h =114.3+2 1.5=117.3mm2? 端面壓力角 (查 B1 表 8－3－4)029.14.0coscos???tgartgarnt?? 基圓直徑 d = d cos = cos20.292 =40.2mm1bt? d = d cos =348 cos20.292 =107.2mm2t 0 齒頂圓壓力角 =arccos =34.365?1at1ab0 = arccos =23.9512at 2abd0 端面重合度 = [ z （tg -tg ）+ z (tg -tg )]a??1?1at 2?2at =1.9 齒寬 b= .a＝0.4*80＝ 32 取 b ＝32mm；b ＝40mma?21 齒寬系數 = = =0.7d?17.453 縱向重合度 =1.25.1420sinsi?????? ?nmb 當量齒數 ＝31.4531co/zv? ＝78.6282s 4.3.3 校核齒面接觸強度 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章傳動系統的設計 12 強度條件： [ ]H?? 計算應力： =Z Z Z Z Z 1BE?????1?bdFKktHVA = 2H?1BD 式中：名義切向力 F = = =2044Nt10dT?7.4560 使用系數 K =1（由 B1 表 8—3—31 查?。〢 動載系數 =（ ）VK20?B? 式中 V= smnd95.1687.45160????? A=83.6 B=0.4 C=6.57 =1.2VK 齒向載荷分布系數 K =1.35（由 B1 表 8—3—32 按硬齒面齒輪，裝配時檢修?H 調整，6 級精度 K 非對稱支稱公式計算）?34.1? 齒間載荷分配系數 （由 B1 表 8—3—33 查?。?.??H 節(jié)點區(qū)域系數 = 1.5（由 B1 圖 8—3—11 查?。㈱ 重合度的系數 （由 B1 圖 8—3—12 查?。?.? 螺旋角系數 （由 B1 圖 8—3—13 查取）80?? 彈性系數 （由 B1 表 8—3—34 查?。㎝PaZE.19 單對齒齒合系數 Z =1B = 1H?2 ＝ 327.4501.235.108.70.1895. ????? ＝245.5MPa 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章傳動系統的設計 13 許用應力：[ ]=H?XWRVLNTZZSlim 式中：極限應力 =1120MPali 最小安全系數 =1.1（由 B1 表 8—3—35 查?。﹍imH 壽命系數 =0.92（由 B1 圖 8—3—17 查?。㎞TZ 潤滑劑系數 =1.05（由 B1 圖 8—3—19 查取，按油粘度等于 350 ）L sm 速度系數 =0.96（按 由 B1 圖 8—3—20 查?。￢,95.1s?? 粗糙度系數 =0.9（由 B1 圖 8—3—21 查?。㏑Z 齒面工作硬化系數 =1.03（按齒面硬度 45HRC，由 B1 圖 8—3—22 查?。￤ 尺寸系數 =1（由 B1 圖 8—3—23 查?。 則： [ ]= =826MPaH?03.18596.012.10?? 滿足 [ ]? 4.3.4 校核齒根的強度 強度條件： [ ]1F?? 許用應力： = ； ????FVASaFnt KYbm2211SFF???? 式中 齒形系數 =2.61， =2.2（由 B1 圖 8—3—15（a）查?。??Y2? 應力修正系數 ， （由 B1 圖 8—3—16（a）查?。?.?Sa7.Sa 重合度系數 =1.9? 螺旋角系數 =1.0（由 B1 圖 8—3—14 查?。?Y 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章傳動系統的設計 14 齒向載荷分布系數 = =1.3（其中 N=0.94，按 B1 表 8—3—30 計算）?FK NH 齒間載荷分配系數 =1.0（由 B1 表 8—3—33 查?。? 則 =94.8MPa1F? = =88.3MPa26.27? 許用應力：[ ]= （按 值較小齒輪校核）FXlTrelNTSYYRlim?limF? 式中：極限應力 =350MPali? 安全系數 =1.25（按 B1 表 8—3—35 查?。﹍imFS 應力修正系數 =2（按 B1 表 8—3—30 查?。㏕Y 壽命系數 =0.9（按 B1 圖 8—3—18 查?。㏒ 齒根圓角敏感系數 =0.97（按 B1 圖 8—3—25 查?。﹔elT? 齒根表面狀況系數 =1（按 B1 圖 8—3—26 查?。﹍YR 尺寸系數 =1（按 B1 圖 8—3—24 查?。 則 [ ]=F?MPa497.025.1?? 滿足， 〈 〈[ ] 驗算結果安全1F? 4.3.5 齒輪及齒輪副精度的檢驗項目計算 4.3.5.1 確定齒厚偏差代號 確定齒厚偏差代號為：6KL GB10095—88（參考 B1 表 8—3—54 查?。?4.3.5.2 確定齒輪的三個公差組的檢驗項目及公差值（參考 B1 表 8—3—58 查?。?第Ⅰ公差組檢驗切向綜合公差 ， = =0.063+0.009=0.072mm,(按 B11iFifP? 表 8—3—69 計算，由 B1 表 8—3—60，表 8—3—59 查取)； 第Ⅱ公差組檢驗齒切向綜合公差 ， =0.6（ ）1ifi tptf 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章傳動系統的設計 15 =0.6（0.009+0.011）=0.012mm，（按 B1 表 8—3—69 計算，由 B1 表 8—3—59 查 ?。?； 第Ⅲ公差組檢驗齒向公差 =0.012（由 B1 表 8—3—61 查?。?。?F 4.3.5.3 確定齒輪副的檢驗項目與公差值（參考 B1 表 8—3—58 選擇） 對齒輪，檢驗公法線長度的偏差 。按齒厚偏差的代號 KL，根據表 8—3—53wE 的計算式求得齒厚的上偏差 =-12 =-12 0.009=-0.108mm，齒厚下偏差 =-16sptf?siE =-16 0.009=-0.144mm；公法線的平均長度上偏差 = *cos -ptf? WSEs? 0.72 sin =-0.108 cos -0.72 =-0.11 差 = cos +0.72TF??0202sin36.awisi sin =-0.144 cos +0.72 0.036 sin =-0.126mm；按表 8—3—19 及其表? 注說明求得公法線長度 =87.652， 跨齒數 K=10，則公法線長度偏差可表示為：knW10.26.587? 對齒輪傳動，檢驗中心距極限偏差 ，根據中心距 a=80mm，由表查得 8—3—?f 65 查得 = ；檢驗接觸斑點，由表 8—3—64 查得接觸斑點沿齒高不小于 40%，?f03.? 沿齒長不小于 70%；檢驗齒輪副的切向綜合公差 =0.05+0.072=0.125mm（根據 B1icF 表 8—3—58 的表注 3，由 B1 表 8—3—69，B1 表 8—3—59 及 B1 表 8—3—60 計算 與查?。?；檢驗齒切向綜合公差 =0.0228mmicf （根據 B1 表 8—3—58 的表注 3，由 B1 表 8—3—69，B1 表 8—3—59 計算與查?。?。 對箱體，檢驗軸線的平行度公差， =0.012mm， =0.006mm（由 B1 表 8—3—63xfyf 查取）。 4.3.5.4 確定齒坯的精度要求 根據大齒輪的功率，確定大輪的孔徑為 33mm，其尺寸和形狀公差均為 6 級，即 0.016mm，齒輪的徑向和端面跳動公差為 0.014mm。（如圖 4-4） 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章傳動系統的設計 16 0.14A.6.0.80.816?94.7528128*?47 0-,15 圖 4.4大齒輪簡圖 4.4 軸的設計 4.4.1 按扭轉強度的計算 用實心軸 33][5nPATd??? 式中:d－軸的直徑，mm T－軸傳遞的轉矩，N.mm P－軸傳遞的額定功率，kw n－軸的轉速，r/min [ ]－軸材料的許用切應力，Mpa30? A－系數，見（1）表 4－1－8，這里取 120 根據上面公式計算，齒輪軸的最小直徑 d＝20mm；大齒輪軸的最小直徑 d＝20mm 依據結構，設計如圖 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章傳動系統的設計 17 232 ?16?20+,79-?5+0,79-14,?315+0,79- 4 圖 4.5 齒輪軸 ?30+,79-2630.82*4526184?7?30+,79-, 圖 4.6 低速軸 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章絞刀設計 18 第五章 絞刀設計 絞刀的作用是切割物料。它的內孔應為方形，安裝在絞籠前端的方軸上并且一 起旋轉，刀刃的安裝方向應與絞籠旋向相同。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 平面應平整、光滑。 5.1 絞刀的設計 絞刀的幾何參數對所絞出肉的顆粒度以及產品質量有著相當大的影響，現對十 字刀片的各主要幾何參數進行設計。 十字刀片如圖(5－1)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。由圖可知其刃部任一點位置上只有法向速度 。 ?v 圖 5.1 絞肉機絞刀片示意圖及每一葉刀片上速度分布 其值為： （ ）30pnv????Rr? 式中： －刀片刃部任一點的線速度 m／s； n－刀片的旋轉速度 rpm； 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章絞刀設計 19 －刀片刃部任一點至旋轉中心的距離 mm；? r－刀刃起始點半徑 m m ； R—刀刃終止點半徑 mm； 再從任一葉刀片的橫截面上來看 [圖(5-1)A—A 截面]，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(角度)不盡合理。故再將以一葉刀片的與網眼扳相接 觸的一條刀刃為對象，分析刀片上各參數的作用及其影響，設計各參數。 5.1.1 刀刃的起訖位置 刀刃工作時，絞肉機的十字刀片做旋轉運動。從式[I]可以看出，在轉速一定 的條件下，刀刃離旋轉中心點越遠，切割肉的線速度越快。并且在螺桿進給速度也 一定的條件下，假定絞肉時刀片所消耗的功全部轉化為熱能，則任一與網眼板相接 觸的刀刃，在單位時間內產生的熱量為： QFV?? 式中：Q－單位時間內任一與網眼板相接觸的刀刃切割肉所產生的熱量（J／s） F－鉸肉時任一與網眼板相接觸的刀刃上的切割力（N）（參見第二部分刀刃 的前角式[4]) －任一刀刃切割肉的線速度（m／s）? 所以，切割肉的線速度越快，則所產生的熱量也越大，因此絞肉的線速度不能 很高。 根據經驗，我們知道一般絞肉時刀刃切割肉的錢速度處在 30 一 90m／min 之間最為理想，因此由這些數據可估算出刀刃的起訖位置，即刃的起點半徑 和終? 點半徑 R。 根據式[1]得： [3]30n????? 我們已知十字刀片得轉速n＝326r/min 當 時， ，mi? ＝30m/min=0.5m/sr? 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章絞刀設計 20 m65.14.0326/??????? 當 時， ， minR s/.in/9 R＝ m435.13260/???? 圓整后取:r=15mm R=45mm 5.1.2 刀刃的前角 ? 當十字刀片絞肉時，其任一與網限板相接觸的刀刃上的受力情況如圖(5-2)所 示。 圖5.1 與網眼板相接觸的刀刃的受力分析 根據圖5-2可知： ???fnfnFF????? 其值為： ????? sincoisfnfnfn FF????? 因為刀刃與網眼板的摩擦力為： fn???? 肉與前刀面的摩擦力為： fnF???? 整理得： 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章絞刀設計 21 [4]??????? cos)1()(2???nnFF 式中：F－鉸肉時任一與網眼板相接觸的刀刃上的切割力（N） —刀片絞肉時肉的剪切抗力（N）? －刀刃與網眼板的摩擦系數?? －肉被剪切時與前刀面的摩擦系數? －刀片的前角（ ）?90?? －網眼板作用于刀刃上的壓力（N）?nF －肉被切割時作用于前刀面的壓力（N）? 由于 A???? 式中： －肉的抗剪應力，與肉的質地有關 －肉被剪切的面積，與網眼板的網眼直徑有關? 所以 與肉的質地及網眼的直徑有關，故選定網眼板之后， 可以看成為常量，F ?F 故令 。1C?? 由于 是網眼板作用于刀刃上的壓力，可以看為刀片的預緊壓力，是常量，?n 故令 。 是刀片切割肉時，肉對前刀面的壓力與速度v有關，故令。2F?][vn?? 簡化式[4]得： [5]?????cos)1()(2][21 ??vFCF 從式[5]和式[2]可知，刀刃前角 的大小，直接影響生產過程中的切割力，以 及生產過程中所產生的熱量。 在刀片旋轉速度以及螺桿進給速度一定的情況下，前角大，生產所需的力和生 產所產生的熱量都??；反之，則大。但前角比較大時，因刀具散熱體積小而使生產 時產生的熱量不能盡快的冷卻。因此，在一定的條件下，前角必須有一定的合理的 數值范圍： 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章絞刀設計 22 一般?。?(肉質軟取大值，反之取小值)?4025??? 5.1.3 刀刃的后角 刀刃后角的作用：一是減小后刀面與網眼板(包括三眼板)表面的摩擦；二是在 前角不變的情況下，增大后角以便使刀刃鋒利。 刀片磨損后刀刃會變的變鈍，使肉在絞肉(生產)過程中變形能增大，同時由于 磨損后刀片的后角基本變?yōu)榱?，增大了刀片與網眼扳的摩擦力，兩個機構會使生產 過程中產生的熱量增大。 除此之外，在同樣的磨鈍標準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5-3所示]。這說明增大后角可提高刀片的耐磨度，但相反也會出現 新的問題是刀片的N B磨損值大(反映在刀體材料的磨損過大這一方面)，而且刀刃 極度也會減弱，因此后角也應該在一個合理的數值范圍之內： 一般?。?(肉質軟取大值反之取小值)?53??? 圖5.2 后角與VB、NB的關系 5.1.4 刀刃的刃傾角 從分析由前刀面和后刀面所形成的刀刃來得知刀傾角 對刀片性能的影響情況。? 任意一個葉刀片的法剖面內，把刀刃進行放大時，可以把刀刃看作是一段半徑 為 的圓弧[ 圖 5－4]，由于刀刃有刃傾角 ，因此在線速度方向剖面內的刀刃將變?r ? 成橢圓弧狀(由斜剖刀刃圓柱所得)。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章絞刀設計 23 圖 5.3 刃傾角與刀刃鋒利度 橢圓的長半徑處的曲率半徑，即為刀刃實際純圓半徑 。 er0 其關系為： [6] ?cos0ner? 由此得到，加大刀傾角 的絕對值，可以減小刀刃的實際鈍圓半徑 ，也就得er0 到加大刃傾角就可使刀刃變得比較鋒利以提高生產效率。 一旦刀刃的起訖半徑 r 及 R 確定后，其最大初始刃傾角 就可確定了[參見max0? 圖 5-5]： 圖 5.5 齒輪帶 [7]Rr/acsinmx0?? 初始刃傾角按下式計算： [見圖 5-6] 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章絞刀設計 24 圖 5.6 初始刃傾角計算用示意圖 [8])/(20 bRractg??? 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；0? 5.1.5 刀刃上任一點位量上絞肉速度 由于有了刃傾角，因此刀刃上任一點相對于網眼板的速度 ，將可以分解為垂?v 直于刃的法向速度分量 和平行于刃的切向速度 分量 。[參見圖 5-7]nv? r 即： ??vn?? 其值為： ()30prR?????cosvn??ir 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章絞刀設計 25 圖 5.7 刀刃上任一點的速度示意圖 又因為： ???/sin'? 'R 所以： 30sincos22????? 整理得 0/sin22???Rvn （ ）30/i????Rpr? 式中： －刀刃上任一點位置的法向速度分度 m／ s；nv －刀刃上任一點位置的切向速度分量 m／ s；? －刀刃上任一點至刀片旋轉中心距離 mm；? －刀刃的初始刃傾角；?? －與刀刃相切的圓計算半徑 mm；'? R－刀刃的終點半徑 mm； r－刀刃的起點半徑 mm； 5.1.6 刀片的結構 根據以上對絞刀各個幾何參數的分析，得出絞刀的結構圖（圖 5-8），此絞刀 的特點： 1、 后角取 5 ，刀片的壽命較長；? 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章絞刀設計 26 2、 前角取 30 ，可以減小生產所需的力和功率； ? 3、 增大刃傾角，可以提高刀刃的鋒利度，以提高工作效率； 4、 采用圓弧形的前刀面結構，可以增強刀刃的強度； 5、 采用可換式刀片結構，可以節(jié)約刀體材料并可選用不同幾何參數刀片進行生 產。 R65?40A1??8815??AR6?40 （a） （b） 6.5?30R4n （c） 圖 5.8 2刃、4 刃、8 刃絞刀 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章生產能力設計 27 第六章 生產能力分析 6.1 絞刀的切割能力 切刀的切割能力，可用下式計算： )/(460 22hcmZDnF??? 式中：F－絞刀切割能力（ ）；c/2 n－絞刀轉速（r/min ）;326r/min D－擠肉樣板外徑（mm）；168mm －孔眼總面積與樣板面積之比，一般取 0.3－0.4；取 0.4? Z－絞刀刃數；取 6.2 絞肉機的生產能力 G 生產能力 G（kg/h）： AF1? 式中： －被切割 1kg 物料的面積，其值與孔眼直徑有關（ ）；1 hcm/2 A－絞刀切割能力利用系數，一般為 0.7－0.75； 6.3 功率消耗 N 功率消耗 N 可用下式計算： (kw)?WG?? 式中：W－切割 1kg 物料耗用能量，其值與孔眼有關（kw h/kg）；? －傳動效率； 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章生產能力設計 28 由生產能力計算可知，在 N、D 一定的條件下，絞刀的刃數越多，生產能力越大。 但是不同刃數的絞刀應與不同孔徑的擠