1、<p>　　家用食品粉碎機的設計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　目前，國內(nèi)消費市場中“家用食品粉碎機”頻頻上市，散發(fā)出誘人的魅力，展示著亮麗的市場前景。業(yè)內(nèi)人士認為，“家用食品粉碎機”市場消費面寬，功能新穎獨特，它將成為家庭生活的“好伴侶”。本文主要論述了“家用食品粉碎機”的機械結構、外觀及控制電路設計。</p&g

2、t;<p>　　在這次設計過程中，首先收集了大量的資料，然后對粉碎機的外觀特征進行了構思。家用食品粉碎機主要由機座、刀具、料杯幾部分組成。刀具由機座內(nèi)的電機直接帶動，既節(jié)省了空間，又提高了效率。料杯杯體與機座容易拆卸便于存放，刀具可以方便的交替使用，既避免了衛(wèi)生死角，又能方便快捷的清洗。在控制電路的設計方面采用了安全觸碰壓緊開關，使其更具人性化，對人體更多一層保護。在材料的選擇上，大量采用了PC及PVC復合材料，使粉碎機的

3、強度有所提高，并使其重量大大減輕。家用食品粉碎機可以調(diào)制果汁、奶昔、豆?jié){，研磨粉碎食物，絞肉等，功能強大，用途廣泛！</p><p>　　關鍵詞:家用食品粉碎機；機械結構；外觀；控制電路。</p><p><b>　　1 前 言</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p&

4、gt;　　隨著現(xiàn)代人生活水平的不斷提高，家用電器不斷涌入家庭，在90年代末，空調(diào)、家庭影院等大家電一度主導家電市場，成為當時的時尚！而那時，大家電的市場占有率小，國內(nèi)僅有幾家著名的生產(chǎn)企業(yè)，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品供不應求，利潤空間也相當大！</p><p>　　隨著我國加入WTO后進口關稅的下調(diào)，國外著名的家電生產(chǎn)商不斷進軍我國家電市場，對國內(nèi)的家電生產(chǎn)商造成了巨大的競爭壓力?，F(xiàn)在隨著新技術和新材料的開發(fā)和應用，大家電的

5、產(chǎn)品利潤不斷被壓縮，導致許多大家電生產(chǎn)商把目光投入小家電市場。比如，美的由小家電起家，做起大家電，而后又著手小家電；海爾稱“從大到小全包”，海爾電熨斗、燃氣灶市場上隨處可見；榮事達熱水器、微波爐已有了一定名氣；長虹也做起了小家電。</p><p>　　統(tǒng)計表明，目前國內(nèi)大家電的利潤約在5 %左右甚至更低，而小家電則一直高達兩位數(shù)，這對大家電企業(yè)而言，無疑具有巨大誘惑力。</p><p>　

6、　1.2 目的及意義</p><p>　　家用食品粉碎機是利用電機為動力，配置一定的刀具或者加工裝置，替代人工對食品進行加工處理的小型家用電器。</p><p>　　近年來，由于家用電器工業(yè)的發(fā)展比較迅速，推動了機電行業(yè)的迅速發(fā)展，通過機械與電氣的結合，讓各自的功能相互結合，基本滿足了人們對家庭生活的要求。在家用粉碎機各部分的材料選用方面，杯體更廣泛的采用進口食品級PC材料制成，對人體絕

7、無損害，耐磨抗摔不易破損，在制作完成后，可以將其放入微波爐內(nèi)加熱。刀具采用高強度高耐磨的刀片，堅硬的干果、豆類等食物都可以快速的研磨粉碎！可調(diào)制果汁、奶昔、豆?jié){，研磨粉碎食物。另外絞肉使用專用的刀具，可以輕松的加工各種肉類。</p><p>　　為了滿足現(xiàn)代人快節(jié)奏的生活方式，多功能的家用食品粉碎機將有更加廣闊的發(fā)展空間，我國有13億人口，因此就有上億的消費家庭，現(xiàn)代人工作繁忙，按傳統(tǒng)方式來制作食物的可行性越來越

8、小，家用食品粉碎機將多功能溶為一體，用途更加廣泛。同時設計這款多功能家用食品粉碎機是為了提高我國小家電在國際市場上的競爭力。</p><p>　　2 總體及外觀設計</p><p>　　2.1 設計思想</p><p>　　家用食品粉碎機是一個由眾多零部件組成的系統(tǒng)，選擇合理的設計指導思想不僅可以使問題簡化、條理分明、重點突出，還可以縮短產(chǎn)品開發(fā)的周期，提高產(chǎn)

9、品或系統(tǒng)的可靠性，進而獲得良好的秩序、質(zhì)量和效益。在現(xiàn)代設計方法中，模塊化設計作為一種新的工作方法和思維方法，用它來分析復雜事物，解決大型問題，以及在對事物的構成模式分析、結構優(yōu)化和系統(tǒng)的分解、重組、協(xié)調(diào)等方面，有其獨特的效能。</p><p>　　模塊化設計是在對產(chǎn)品進行市場預測、功能分析的基礎上，劃分并設計出一系列通用的功能模塊，根據(jù)用戶的要求，對這些模塊進行選擇和組合，就可以構成不同功能或功能相同但性能不同

10、、規(guī)格不同的產(chǎn)品。這種設計方法稱為模塊化設計。</p><p>　　2.2 粉碎機的總體設計</p><p>　　家用食品粉碎機主要是由機座、電動機、各種待加工食品料杯、刀具、料杯蓋等組成。設計出來的家用食品粉碎機既要滿足人們的物質(zhì)需求,又要滿足人們的精神需求,同時我們還考慮到產(chǎn)品的經(jīng)濟使用周期,在維修過程中如何便于拆卸和安裝,及其在使用過程中有很好的舒適感。</p>&

11、lt;p>　　在設計過程中,我們將“人——機——環(huán)境”溶為一體，既能實現(xiàn)社會價值又能合理地保護自然價值,促進人與自然的共同繁榮。在產(chǎn)品達到特定的最大功能時,其消耗的能源越少越好。設計家用食品粉碎機必須考慮到料杯的容積,以及在使用過程中入料和出料時開啟是否方便。</p><p>　　在材料的選擇上，與食物直接接觸的零件選擇進口食品級PC材料；機座采用PVC復合材料；刀具聯(lián)接軸采用金屬材料；刀具則采用W18Cr

12、4V。在顏色的選用上，規(guī)則一是根據(jù)人機工程學，選擇視覺較容易接受的顏色；規(guī)則二是盡量采用與自然相近的顏色。</p><p>　　由于設計要求總體的長寬高都不超過350mm，經(jīng)綜合考慮，取機座高140mm，料杯高根據(jù)容積計算。</p><p>　　根據(jù)市場調(diào)查，家用食品粉碎機的杯體厚度在1.8-2.3 mm之間，在設計時取整數(shù)，選用2 mm作為設計基準。</p><p&g

13、t;　　2.3 粉碎機的外觀設計</p><p>　　為適合現(xiàn)代時尚家庭的需求，在設計時打破以往傳統(tǒng)大方型機座的原則，將機座設</p><p>　　計成小巧、流線型、圓柱狀。為了能使機座的顏色和周圍的環(huán)境相協(xié)調(diào)，考慮到顏色與人眼辨色能力的關系，即人從遠處辨識前方的多種不同顏色時，其易辨認的順序是紅、綠、黃、白。在設計時參考了大量的產(chǎn)品顏色設計，最終將機座的顏色設計成深草綠色。因為這種顏色

14、對人體的視覺沒有過大的刺激，不易對眼睛產(chǎn)生視覺過早疲勞，可有效地避免事故的發(fā)生，又能使人有一種親近自然的感覺。在機座的材料選擇上采用PVC復合材料，因為這種材料具有一定的韌性和較高的強度，使機座有一定的抗壓和抗摔的能力。</p><p>　　考慮到在粉碎不同的食品時要采用不同的料杯，為實現(xiàn)不同的功能需要，在設計時選取了三種不同類型和大小的料杯。三個料杯的顏色均采用透明的紅色，透明是為了便于操作者在使用過程中觀察杯

15、內(nèi)食品是否已經(jīng)完全粉碎，同時根據(jù)人機工程學中對人體視覺的分析，紅色是眼睛最容易接受的顏色。三個料杯和刀具蓋均選用食品級PC材料制成，因為這種材料對人體絕無損害，而且耐磨抗摔、不易破碎，還可以放入微波爐內(nèi)加熱。</p><p>　　3 零件及機械結構設計</p><p>　　3.1 電動機的選擇</p><p>　　由于家用食品粉碎機的主要動力來自于電動機，電動機的運

16、轉(zhuǎn)帶動粉碎機的刀片高速旋轉(zhuǎn)達到粉碎食品的目的。而家用食品粉碎機要求其體積小，噪聲小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，且轉(zhuǎn)速高。此外，根據(jù)電動機的運動特性，一般異步電動機的起動電流大而起動轉(zhuǎn)矩不夠大。我們希望的是起動電流不大而起動轉(zhuǎn)矩盡量大一些，單相串激式電動機就具有這個可貴的特點。</p><p>　　家用食品粉碎機工作轉(zhuǎn)速一般為3 000-13 000 r/min。由于家用粉碎機結構簡單，在動力傳動上不需要皮帶或齒輪，因此選用立式安

17、裝的電動機，使電動機直接傳動，這樣可以減少電動機的輸出功率在傳動過程中的損耗，同時還可以減小粉碎機機座所占面積和降低制造成本。</p><p>　　由于粉碎機一般都在家庭中使用，其工作環(huán)境中灰塵、水氣、油污等雜物比較少，宜采用開啟式電動機，因為開啟式電動機外表有很大的通風口，散熱條件比較好、用料省而且造價較低。在電壓選擇方面，考慮到我國家庭用電的實際電壓均為220V，因此選擇額定電壓為220V的電動機。</

18、p><p>　　計算粉碎機所需功率：</p><p>　　選擇電動機的最低轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/分，選擇旋轉(zhuǎn)半徑18mm，即轉(zhuǎn)速約為0.565m/s;</p><p>　　根據(jù)市面上粉碎機的最大負載范圍，估計所設計粉碎機的最大負載約為400N；</p><p>　　根據(jù)公式得

19、 </p><p>　　從以上各面因素考慮，宜采用G系列單相串激電動機（G45312），其技術參數(shù)如 </p><p><b>　　下：</b></p><p><b>　　主要性能：</b></p><p><b>　　功率：250 W</b><

20、/p><p><b>　　電壓：220 V</b></p><p>　　轉(zhuǎn)速：12 000 r/min</p><p><b>　　電流：1.8 A</b></p><p><b>　　3.2 機座的設計</b></p><p>　　作用：機座是家用食品粉碎

21、機的主體部分，其主要作用有三個，一是將電動機固定，帶動刀片旋轉(zhuǎn)；二是將所需的電氣元件和線路裝置在其體內(nèi)，達到美觀而不凌亂的效果；三是將料杯平放置在機座上，便于粉碎機平穩(wěn)地工作。</p><p>　　材料：由于粉碎機在家庭使用中會經(jīng)常移動，難免會在移動過程中與其它物體產(chǎn)生碰撞，在選擇機座材料方面，鋼鐵制成的機座在發(fā)生碰撞后會產(chǎn)生凹陷，使用時間過長后，機座容易產(chǎn)生變形，甚至使其體內(nèi)的電動機旋轉(zhuǎn)軸與機座的中心軸不重合，

22、在粉碎食品過程中產(chǎn)生嚴重的事故，又由于鋼鐵的導熱性能較好，電動機在高速旋轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生大量的熱量，人體一旦觸碰，將會被高溫灼傷；而一般的塑料制成機座，由于電動機散發(fā)出來的高溫會使其產(chǎn)生變形，在碰撞后還會產(chǎn)生裂紋。然而在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，廠家為了能更多的節(jié)約成本，又能讓生產(chǎn)出來的產(chǎn)品抗高溫、高壓，有一定韌性,采用PVC復合材料，這種復合材料能抗較高的壓力，在工作中又能夠很好地吸收震動，因此我們在機座的材料選擇上采用PVC復合材料。</

23、p><p>　　設計時，在機座外部設計了六個條紋狀的孔，這是為了能夠讓電動機散熱的速度更快，其方向斜向下，是為了減少灰塵進入機座。</p><p>　　在機座體內(nèi)有一環(huán)狀凸緣，這是根據(jù)電動機的安裝尺寸所設計，凸緣上的四個凸臺孔是為了增加內(nèi)螺紋的長度并與電動機的四個安裝孔相配合，通過螺栓將電動機固定。</p><p>　　在機座的頂部設計三個缺口，用來安裝安全開關聯(lián)接器，

24、只有在安全開關被壓下后，整個電路才會通電，既能保證電動機在沒有工作時不產(chǎn)生空載運轉(zhuǎn)，又能保護人體不被刀片傷害。</p><p>　　由于電動機從上往下安裝，在接線和安裝電氣元件時不方便，所以在機座的最底部設計一個較大的通孔，便于接線和安裝所有的電氣元件。底部這個通孔在電氣元件安裝結束后由一個扣板來進行密封。在扣板上設計了一個小孔，這是為了在安裝和拆卸過程中便于操作，這個小孔的尺寸與人手食指的尺寸相符合。</

25、p><p>　　機座的結構圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 機座結構示意</p><p><b>　　3.3 料杯的設計</b></p><p>　　考慮到在粉碎不同的食品時要采用不同的料杯，為實現(xiàn)不同的功能需要，我們在設計時選取了三種不同類型和大小的料杯。</p><p>　　一號

26、料杯為豆?jié){杯，主要是與其它附件相配合來制作豆?jié){和榨果汁；</p><p>　　二號料杯主要用來絞肉，同時可以作為飲用杯，在配合不同的刀片還可以制作其它的食物。</p><p>　　三號料杯的容積最小，主要用來制作奶昔、刨冰和干粉，同時也可以作為飲用杯。</p><p>　　由于一號料杯主要是用來制作豆?jié){和榨果汁，考慮到它的容量至少要滿足一個普通三口家庭的需要，我們將

27、這個料杯設計得比較大，它的高度有150 mm，上口直徑有125mm，底徑有100 mm，它的最大容量可達到1.5L：二號料杯的容積約為800ml。 </p><p>　　三號料杯的容積約為500 mL。這三個料杯都有同樣的絲口，這些絲口是與刀具蓋配合，使杯體與刀具、刀具蓋形成一個整體再裝配到機座上成為一個工作系統(tǒng)。</p><p>　　材料：這三個料杯均選用食品級

28、PC材料制成，因為這種材料對人體絕無損害，而且耐磨抗摔、不易破碎，還可以放入微波爐內(nèi)加熱。一號料杯設計成兩頭空是為了便于清洗，能夠完全地清除食物殘渣，避免了衛(wèi)生死角，同時可以方便地拆裝附件，更換不同的刀具來達到不同的粉碎效果。</p><p>　　一號料杯的結構如圖3-2所示；二號料杯的結構如圖3-3所示；三號料杯的結構如圖3-4所示。 </p><p>　　圖3-2一號料杯結

29、構示意圖 圖3-3 二號料杯結構示意圖 圖3-4三號料杯結構示意圖</p><p><b>　　3.4 機罩的設計</b></p><p>　　機罩的作用是將機座內(nèi)的電動機及其它電氣元件與機座上部空間隔離，達到美觀的效果，在機罩中心孔（即電動機伸出軸通過的孔）加上橡膠密封圈還可以達到一定的防水效果。在固定機罩方面，通過機座固定電動機的四個凸臺螺紋

30、孔可以將機罩同時固定在一起，這樣既美觀大方又能合理地節(jié)約材料，降低制造成本。</p><p>　　材料：選擇與機座同樣的PVC復合材料。</p><p>　　機罩的結構如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 機罩結構示意圖 </p><p>　　3.5 刀具蓋的設計</p><p>　　刀具蓋的作用是把料

31、杯和機座聯(lián)接起來形成一個粉碎機的整體，在這里設計的刀具蓋、刀片聯(lián)軸器和密封圈配合在一起，可以與不同的刀片，料杯組合，便于達到不同的粉碎效果。這里使用密封圈是為了避免料杯內(nèi)的液體出現(xiàn)滲漏情況。</p><p>　　刀具蓋的下半部分，設計成中空狀，是為了安裝刀片聯(lián)軸器，使刀片聯(lián)軸器不伸出刀具蓋，這樣可以在粉碎任務完成后把料杯從機座取出平穩(wěn)地放置在桌面上。</p><p>　　在刀具蓋的外壁設計

32、了三個凸塊，即安全開關觸碰壓緊裝置，它的作用就是將機座上的安全開關壓下，并將安全開關鎖定，同時還能將料杯鎖定在機座上，保證料杯在工作中不從機座上脫落。</p><p>　　材料：由于刀具蓋相當于料杯的底部，與粉碎的食品直接接觸，所以必須要無毒副作用，與料杯相同，也采用食品級的PC材料制成。</p><p>　　顏色：采用藍色作為其顏色。</p><p>　　刀具蓋的

33、結構如圖3-6所示。 </p><p>　　圖3-6 刀具蓋結構示意圖</p><p>　　3.6 料杯蓋的設計</p><p>　　這里講到的料杯蓋是專門為一號料杯（豆?jié){杯）所設計的，它的作用是不讓料杯內(nèi)的液體飛濺出來，起到一定的保護作用。在杯蓋的設計上，它的下部傾斜角度與料杯杯壁相同，由最外邊的凸緣扣在料杯

34、杯口，避免杯蓋在人手的壓力下被完全壓入杯體內(nèi)，造成不必要的損壞；在杯蓋的中心設計了一個通孔，能起到方便進料的作用，可以完全</p><p>　　避免待加工食品在進料過程中落到濾網(wǎng)外（見圖3-7）。在杯蓋的通孔位置設計一個加料冒，其作用就是防止杯內(nèi)液體或食品在高速旋轉(zhuǎn)下從中間的通孔飛濺出來。</p><p>　　材料：由于這兩個杯蓋也是與食品直接接觸，所以在選擇材料時同樣是選擇食品級<

35、/p><p><b>　　的PC材料。</b></p><p>　　顏色：為了達到美觀的效果，其顏色與刀具蓋的顏色相同，形成相互輝映的效果。</p><p>　　圖3-7 料杯蓋結構示意圖</p><p>　　3.7 濾網(wǎng)及隔離罩的設計</p><p>　　由于在榨果汁和制作豆?jié){的過程中，需要有效

36、地把殘渣和果汁或豆?jié){分離開來，因此專門為一號料杯設計了濾網(wǎng)和泡沫隔離罩。</p><p>　　濾網(wǎng)鑲嵌在濾網(wǎng)罩中，濾網(wǎng)罩是放料杯內(nèi)的最下部，與料杯內(nèi)的凸臺相結合，而泡沫隔離器放在濾網(wǎng)罩的上面，濾網(wǎng)罩和泡沫隔離器配合后的高度正好等于杯體內(nèi)的高度，然后與料杯蓋中心的通孔相配合，就形成了一個整體隔離裝置。</p><p>　　作用：濾網(wǎng)的作用是將固體殘渣和液體分離開，而泡沫隔離器顧名思義是為了減

37、少泡沫，因為刀片在高速旋轉(zhuǎn)中會使液體產(chǎn)生泡沫，為了盡量減少泡沫進入要飲用的液體中，有效地避免了煮豆?jié){時泡沫撲鍋，因此設計了這樣一個泡沫隔離器。</p><p>　　材料：由于濾網(wǎng)、濾網(wǎng)罩和泡沫隔離器與待飲用的食物直接接觸，所以選用食品級的PC材料；而濾網(wǎng)則采用一次性激光點孔技術生產(chǎn)出來的整塊不銹鋼鋼板，它的孔徑僅為0.25毫米，這樣可以使其出漿更細滑，使用時更加安全。</p><p>　　

38、濾網(wǎng)罩機構如圖3-8所示。</p><p>　　泡沫隔離器結構如圖3-9所示。</p><p>　　圖3-8 濾網(wǎng)罩結構示意圖 圖3-9 泡沫隔離器結構示意圖</p><p>　　3.8 電動機伸出端聯(lián)接軸設計</p><p>　　由于電動機的伸出軸直徑太小，不能直接對刀片進行傳動，為

39、了解決這個問題，專門為電動機伸出端設計了一個聯(lián)接軸。這個聯(lián)接軸采用正方形設計，因為它還要帶動刀具聯(lián)接軸轉(zhuǎn)動，它的內(nèi)接圓直徑達到了11 mm，最大外接圓直徑也達到了16 mm，有6.9 mm厚。</p><p>　　作用：加大了電動機伸出軸的直徑，即增大了轉(zhuǎn)矩，減小了電動機所受的負荷。在聯(lián)接軸的一端中心，設計了一個孔并設計了一個缺口，其作用是為了與電動機伸出軸配合，在配合時將其缺口面和電動機伸出軸的缺口面對齊。&l

40、t;/p><p>　　材料：其材料選用45鋼調(diào)質(zhì)。</p><p>　　電動機伸出端聯(lián)接軸結構如圖3-10所示。</p><p>　　圖3-10 電動機伸出端聯(lián)接軸</p><p>　　3.9 刀具聯(lián)接軸的設計</p><p>　　刀具聯(lián)接軸是為了將刀具、刀具蓋和機座電動機連接在一起，這個聯(lián)接軸是通過密封圈將其固定在刀

41、具蓋上，用戶可以根據(jù)自己的需要更換刀片來達到不同的粉碎效果。為了能夠和電動機伸出端聯(lián)接軸形成很好的配合，在其下部設計了一個與電動機伸出端聯(lián)接器大小相同的方孔。其上部設計了較細的螺紋，與壓緊刀片的螺母相配合，同時，在螺紋聯(lián)接處還設計了一個缺口，這是為了與電動機伸出端聯(lián)接軸的缺口相配合。在設計時考慮到安裝后其大頭端的高度不能超過刀具蓋底部的深度，所以在設計這個聯(lián)接器時，它安裝在刀具蓋里的尺寸僅為12 mm。</p><p

42、>　　3.9.1 選擇軸的材料</p><p>　　選擇軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)，因為這種鋼具有良好的綜合力學性能。</p><p>　　3.9.2 初定刀具聯(lián)接軸的最小直徑</p><p>　　C——為取決于軸材料的許用扭轉(zhuǎn)切應力的的系數(shù)，其值可查表；</p><p>　　P——軸所傳遞的功率，KW；</p><p&g

43、t;　　n——軸的轉(zhuǎn)速，r/min.</p><p>　　刀具聯(lián)接軸的最小直徑是安裝刀具蓋處軸的直徑（見圖3-11），為了使所選的軸直徑與刀具蓋的孔徑相適應，故取最小軸徑為5mm。</p><p>　　圖3-11 刀具聯(lián)接軸</p><p>　　3.9.3 軸的結構設計</p><p>　?。?）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度

44、</p><p>　　1)為了滿足與刀具蓋的配合，取段軸的長度與刀具蓋的厚度相同即。</p><p>　　2）因刀具蓋孔徑為，為了裝拆方便，取，比小是為了加密封圈。為了與刀具有效的配合而不發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，故將Ⅳ-Ⅴ段的軸切掉一部分，切口形狀和大小與電動機輸出軸相同，又因該段軸要用螺母使之與刀具緊密配合，故要做出M6的螺紋，綜合所有，選取，（刀具與刀具蓋間的間隙）。</p>&l

45、t;p>　　3）Ⅰ-Ⅱ端與電動機伸出端聯(lián)接軸相配合，故取，，。</p><p>　　4）Ⅱ-Ⅲ段軸要保證刀具聯(lián)接軸不因高速旋轉(zhuǎn)而飛出，故取大于刀具蓋孔徑，所以取，。</p><p>　?。?）確定軸上圓角和倒角尺寸</p><p>　　參考《機械設計手冊》取得各軸肩處的圓角半徑如3-11圖所示。</p><p>　　3.9.4 根據(jù)軸所

46、受的外力偶矩畫扭矩圖</p><p>　　（1）計算軸的外力偶矩軸所受外力偶如圖3-12（a)所示，</p><p>　　圖3-12 （a)軸所受外力偶 （b)扭矩圖</p><p>　　已知 ,，，由式得到外力偶矩是</p><p>　?。?）用截面法計算扭矩</p><p>　　在AC段任意截面1-1處截開

47、取左段為研究對象。</p><p>　　通過平衡方程，,求得該段扭矩；</p><p>　　用右手螺旋法則判定該段的扭矩為負號；同理CB段任意截面2-2處截開取右段為研究對象。</p><p>　　通過平衡方程，,求得該段扭矩。用右手螺旋法則判定該段的扭矩為負號。</p><p><b>　　（3）畫扭矩圖</b><

48、;/p><p>　　沿軸線方向為橫坐標，表示橫截面的位置，縱坐標表示扭矩，得到圖3-12（b)。</p><p>　　3.9.5 按扭轉(zhuǎn)強度條件校核軸的強度 </p><p><b>　　扭轉(zhuǎn)強度條件為</b></p><p>　　AC段空心軸， < 安全</p><p>　　CB段實心軸,

49、 安全</p><p>　　——軸的扭轉(zhuǎn)切應力，；</p><p>　　——AC段軸所受的扭矩，；</p><p>　　——軸的抗扭截面模量，；對于空心圓軸，，，其中D、d分別為圓軸的外徑和內(nèi)徑；對于實心圓軸，，d為圓軸的直徑。</p><p>　　n ——軸的轉(zhuǎn)速，；</p><p>　　P ——軸所傳遞的功率，

50、；</p><p>　　——軸的許用扭轉(zhuǎn)切應力，，可查表。</p><p><b>　　3.10刀具的設計</b></p><p>　　為滿足用戶的不同粉碎要求，在設計時不僅設計了不同的料杯，還設計了配合各料杯的三把不同功用的刀具。</p><p>　　十字刀具可以用來粉碎黃豆制作豆?jié){，同時還可以榨果汁，可以使黃豆和果肉

51、被完全粉碎，其營養(yǎng)成分利用更加充分；</p><p>　　月牙刀具用來切割肉類制品，設計成月牙形是為了在使刀口尺寸更長，在粉碎時更省時省力；</p><p>　　一字刀具的作用是制作奶昔、刨冰和干粉。</p><p>　　材料：在這三把刀具的材料選擇上，選用了W18Cr4V制成的刀片。這種刀片具有高耐磨、耐腐蝕性，不生銹。用這種材料制成的刀片無論是堅硬的干果、豆類等

52、食物都可以快速研磨粉碎。</p><p>　　刀具的幾何參數(shù)對所粉碎產(chǎn)品的顆粒度以及產(chǎn)品質(zhì)量有著很大的影響，現(xiàn)對粉碎十字刀片的各主要幾何參數(shù)進行設計。 </p><p>　　查資料得公式： </p><p>　　式中：——刀片刃部任一點的線速度m／s；</p><p>　　n——刀片的旋轉(zhuǎn)速度rpm；

53、</p><p>　?。镀胁咳我稽c至旋轉(zhuǎn)中心的距離mm；</p><p>　　r－刀刃起始點半徑mm ；</p><p>　　R—刀刃終止點半徑mm；</p><p><b>　　刀刃的起訖位置</b></p><p>　　粉碎豆類時，十字刀具作旋轉(zhuǎn)運動。粉碎的線速度一般在10—45m/min

54、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，即刃的起點半徑和終點半徑R。</p><p><b>　　根據(jù)式得：</b></p><p>　　我們已知十字刀片得轉(zhuǎn)速n＝12000r/min</p><p>　　當時， ， =10m/min</p><p>　　當時，， =45m/min </p

55、><p>　　圓整后取:r=8mm ，R=36mm。</p><p><b>　　刀刃的前角</b></p><p>　　在刀片旋轉(zhuǎn)速度一定的情況下，前角大，粉碎食品所需的力和所產(chǎn)生的熱都??；反之，則大。但前角很大時，則因刀具散熱體積小而使切割時所產(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： </p>&l

56、t;p>　　一般?。?質(zhì)軟取大值，反之取小值)。</p><p><b>　　刀刃的后角</b></p><p>　　刀刃后角的目的：在前角不變的情況下，增大后角能使刀刃鋒利。</p><p>　　在同樣的磨鈍標準VB下，后角大的刀片由新用到鈍所磨去的金屬體積較大。這說明增大后角可提高刀片的耐用度，但過大后角使切削刃強度降低、散熱條件差、

57、刀面磨損大，因而刀具壽命低。</p><p>　　一般取：(質(zhì)軟取大值，反之取小值)。</p><p><b>　　刀刃的初始刃傾角</b></p><p>　　初始刃傾角按下式計算： </p><p>　　式中： r－刀刃起始點半徑(mm)； </p><p>　　R－刀刃終止點半徑(mm)；&

58、lt;/p><p>　　b－葉刀片外端寬度（mm）;</p><p><b>　?。跏既袃A角；</b></p><p><b>　　最后取得：</b></p><p>　　十字刀：前角，后角，刃傾角；</p><p>　　碎肉刀：前角，后角，刃傾角；</p>&l

59、t;p>　　一字刀：前角，后角，刃傾角。</p><p><b>　　3.11螺母的設計</b></p><p>　　在這里設計螺母其作用是為了壓緊刀片，其內(nèi)螺紋與刀具聯(lián)接器上的螺紋相配合，用戶在更換刀片時，只需把螺母擰下來，在放好刀片后再將螺母擰緊就行了。</p><p>　　材料：其材料選用食品級的PC材料，因為要保證人體安全必須采用

60、無毒副作用的材料。</p><p>　　顏色：采用了與機座相同的草綠色，讓人一見就能感覺到這是一個不可分割的整體的粉碎系統(tǒng)。</p><p>　　3.12密封圈的選擇</p><p>　　在設計機罩和刀具蓋時選擇采用密封圈來進行密封，由于在密封時，軸要在密封圈中轉(zhuǎn)動，所以選擇了動密封類型的密封圈。選用的是O型橡膠密封圈。</p><p>　　

61、4 控制電路的設計及其電氣元件的選擇</p><p>　　4.1 控制電路的設計</p><p>　　第一，由于串激式電動機是家用食品粉碎機最主要的動力傳動設備，因此首先考慮對電動機的保護。因為串激式電動機的轉(zhuǎn)速很高，長時間運行會產(chǎn)生很大的熱量，如果發(fā)熱的熱量不進行控制就將會導致電動機繞組溫度急劇上升，使電動機過熱而被燒毀，為了保護電動機，可以在電動機上串一個ST過熱保護開關，當電動機繞

62、組溫升超過時，ST觸點斷開，切斷回路電源，待溫度逐漸下降到時，ST觸點閉合，接通回路電源，電動機恢復正常轉(zhuǎn)動（見圖4-1）。</p><p>　　圖4-1 過熱保護電路示意圖 </p><p>　　第二，由于食品粉碎機的刀具在高速旋轉(zhuǎn)下是非常鋒利的，人體一旦接觸，后果將不堪設想，因此處于對食品粉碎機操作者的安全考慮，可在電路中設置安全緊鎖開關SP，它受料杯和料

63、杯蓋的控制，只有將料杯、料杯蓋放好，才能壓下安全開關，使電路接通，否則電動機不能轉(zhuǎn)動，從而可以起到安全保護作用。</p><p>　　第三，由于電動機在運行時，會產(chǎn)生高頻電能，高頻電能有可能進入無線電接收機，干擾接收質(zhì)量，有時甚至使收訊成為不可能。單相串激式電動機的換向情況比較惡劣，火花問題比其它電機嚴重，因此單相串激式電動機是產(chǎn)生無線電干擾最嚴重的電動機。</p><p>　　常用抑制無

64、線電干擾的措施是采用電容濾波器。</p><p>　　將的電容器接在電動機接線端與電動機機殼之間。如果電樞繞組的一端已接在機殼上，則干擾只能從一個端頭向外傳播（如圖4-2）。</p><p>　　總體控制電路圖如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-2 電容濾波器電路示意圖圖 圖4-3 總體控制電路示意圖<

65、;/p><p>　　4.2電氣元件的選擇</p><p>　　4.2.1 電源引入開關SP</p><p>　　電源引入開關SP即是前面提到的安全開關，可以按照電動機額定電流來選擇。實際上這個電源引入開關就相當于一個電源開關，控制電源的通斷，在這里就還能起到安全保護的作用。此設計所需要的電源開關是不帶自鎖功能，即輕觸開關。其特點為體積小，而且可以薄形化；工作行程小，即移

66、動距離小，一般銀接觸面機械觸點開關的行程均在0.3 mm左右；開關接觸可靠，接觸電阻一般很小，初期值均在以下；開關按力都比較輕，一般均在范圍內(nèi)；工作壽命長，一般均在100萬次以上。其結構如圖4-4所示。</p><p>　　圖4-4 電源引入開關示意圖</p><p>　　按動導柱，則動接觸簧片中間部分變形下移，當位移距離大于或等于a時，則定接觸腳A與B接通，開關工作，釋放外加壓力，則動

67、接觸簧片又復原到原來位置，開關斷開。這里，位移距離a的大小取決于：動接觸簧片接觸部分的高度及材料本身的厚度。另外也取決于固定接觸腳A與B的相對高度。A的大小也就決定了工作行程。</p><p>　　4.2.2 過熱保護開關ST</p><p>　　過熱保護開關實質(zhì)是碟形過熱保護器，它將碟形雙金屬片、電熱絲和常閉觸點安裝在殼體內(nèi)。</p><p>　　碟形過熱保護器與

68、電動機串聯(lián)連接，當電動機過載電流急增時，電熱絲發(fā)熱升溫，碟形雙金屬片受熱彎曲翹起，斷開觸點，切斷電動機電源，起到保護作用。當電動機因其它原因?qū)е聹厣^高時碟形雙金屬片同樣會翹起而切斷電路電源。待降溫之后，碟形雙金屬片復位，觸點閉合，接通電路。</p><p>　　碟形過熱保護器出廠時，它的動作狀態(tài)已經(jīng)調(diào)校好，這里選用觸點斷開溫度約為；復位溫度約為的過熱保護器。</p><p>　　4.2.

69、3 濾波電容</p><p>　　這里設計了三個電容，這三個電容組成一個電容濾波器，在選擇時選用了大小均相</p><p>　　同的電容，其型號為CJ3-220V-0.1。</p><p><b>　　總 結</b></p><p>　　本文針對國內(nèi)家用食品粉碎機市場大，在收集了大量文獻資料的基礎上，結合國內(nèi)外家用食品

70、粉碎機的現(xiàn)狀提出了具體的研究方案，綜合開展了家用食品粉碎機的總體方案研究和結構設計，使其更具人性化。</p><p>　　對于所設計的粉碎機，首先是在外形上的創(chuàng)新，將主機變得更加小巧、美觀；其次增加了料杯的容量，完全能夠滿足一個三口家庭的需要；在安全方面，設計了人性化的隱性開關，增加了對人體的保護；最后，所設計的零部件均可以拆卸，避免了衛(wèi)生死角，用戶還可以根據(jù)自己的需要，將不同的零部件組合，達到不同的粉碎效果。&

71、lt;/p><p>　　在未來，家用食品粉碎機的新產(chǎn)品將越來越多，下一步的發(fā)展方向也將變得更廣，首先家用食品粉碎機將自帶加熱功能，其次將會采用單片機來控制粉碎機的粉碎過程。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]簡召全.工業(yè)設計方法學[M].北京理工大學出版社，1991,4：15</p><p&

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