1、全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計家用食品粉碎機的設(shè)計the design of household food grinder由于部分原因，說明書已刪除大部分，完整版說明書，cad圖紙等，聯(lián)系153893706 學生姓名： 學 號：年級專業(yè)及班級：2008級機械設(shè)計制造及其自動化 指導老師及職稱：學 部：理工學部提交日期：2012年5月 全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是本人在指導老師的指導下，進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體在文中均

2、作了明確的說明并表示了謝意。同時，本論文的著作權(quán)由本人與湖南農(nóng)業(yè)大學東方科技學院、指導教師共同擁有。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。 畢業(yè)設(shè)計作者簽名： 年 月 日目 錄摘要.1關(guān)鍵詞.11 前言.21.1 引言.21.2 目的及意義.22 總體及外觀設(shè)計.32.1 設(shè)計思想.32.2 粉碎機的總體設(shè)計.32.3 粉碎機的外觀設(shè)計.43 零件及機械結(jié)構(gòu)設(shè)計.43.1 電動機的選擇.43.2 機座的設(shè)計.53.3 料杯的設(shè)計.63.4 機罩的設(shè)計.83.5 刀具蓋的設(shè)計.83.6 料杯蓋的設(shè)計.103.7 濾網(wǎng)及隔離罩的設(shè)計.113.8 電動機伸出端聯(lián)接軸設(shè)計.123.9 刀具聯(lián)接軸的

3、設(shè)計.13 3.9.1選擇軸的材料.13 3.9.2 初定刀具聯(lián)接軸的最小直徑.13 3.9.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計.14 3.9.4 根據(jù)軸所受的外力偶矩畫扭矩圖.15 3.9.5 按扭轉(zhuǎn)強度條件校核軸的強度.163.10刀具的設(shè)計.163.11螺母的設(shè)計. 183.12密封圈的選擇. 194 控制電路的設(shè)計及其電氣元件的選擇.194.1 控制電路的設(shè)計.194.2電氣元件的選擇.204.2.1電源引入開關(guān)sp. .204.2.2過熱保護開關(guān)st. .214.2.3濾波電容.215 總 結(jié).21參考文獻.21致 謝.22家用食品粉碎機的設(shè)計 學 生： 指導老師： 摘要：目前，國內(nèi)消費市場中“家用食

4、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(jié)構(gòu)、外觀及控制電路設(shè)計。在這次設(shè)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(gòu)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(shè)計方面采用了安全觸碰壓緊開關(guān)，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p

5、vc復合材料，使粉碎機的強度有所提高，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！關(guān)鍵詞：家用食品粉碎機；機械結(jié)構(gòu)；外觀；控制電路the design of household food grinder author : tutor: (oriental science technology college of hunan agricultural university, changsha 410128)abstract：now, the domestic consumes the market inside" the ho

6、usehold-use food smashes appliance" appear on market again and again, send forth an attractive magic power, display the bright market foreground. the industry insider thinks," the household-use food smashes appliance " the market consumes the breadth, the function is novel and special

7、, it will become the " good companion" of the home life. this text discussed primarily" the household-use food smashes appliance " of machine construction, external appearance and control electric circuit design.in this design process, first i collected the massive materials, the

8、n carried on the idea of the outward appearance characteristic of the grinder. the homehold-use food smashes appliance is mainly composed by the base, the cutting tool,and the material cup . the cutting tool is impetused by the moter in the base directly, both saved the space, and enhanced the effic

9、iency. the material cup and the base can be easily disassembled for depositing conve- niencely, the cutting tools may be used in turn, both has avoided the hygienic dead angle, and can be cleaned quickly.increased in the control circuit design aspect has moved safely contracts the switch, caused it

10、to have the user friendly, were more to the human body and the electric motor a protection. in the materials, i used pc and the pvc compound materials massively, enable the grinder the intensity to have the enhancement, and to reduce its weight greatly. the homehold-use food smashes appliance may mo

11、dulate the fruit juice, the milk shake, the soybean milk, attrition smashing food, twists the meat, the function is formidable, versatility!key words: household-use food smashes appliance；machine construction；external appearance；control electric circuit1 前 言1.1 引言 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)

12、、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(yīng)求，利潤空間也相當大！隨著我國加入wto后進口關(guān)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。現(xiàn)在隨著新技術(shù)和新材料的開發(fā)和應(yīng)用，大家電的產(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。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

13、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。1.2 目的及意義 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。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(jié)合，讓各自的功能相互結(jié)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

14、用的刀具，可以輕松的加工各種肉類。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(shè)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。2 總體及外觀設(shè)計2.1 設(shè)計思想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(shè)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)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(shè)計方法中，模塊化設(shè)計作為一種新的工作方法和

15、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(gòu)成模式分析、結(jié)構(gòu)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。模塊化設(shè)計是在對產(chǎn)品進行市場預(yù)測、功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)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(gòu)成不同功能或功能相同但性能不同、規(guī)格不同的產(chǎn)品。這種設(shè)計方法稱為模塊化設(shè)計。2.2 粉碎機的總體設(shè)計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(shè)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

16、好的舒適感。 在設(shè)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(shè)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。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w18cr4v。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。由于設(shè)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。根據(jù)市場調(diào)查，家用

17、食品粉碎機的杯體厚度在1.8-2.3 mm之間，在設(shè)計時取整數(shù)，選用2 mm作為設(shè)計基準。2.3 粉碎機的外觀設(shè)計為適合現(xiàn)代時尚家庭的需求，在設(shè)計時打破以往傳統(tǒng)大方型機座的原則，將機座設(shè)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(guān)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(shè)計時參考了大量的產(chǎn)品顏色設(shè)計，最終將機座的顏色設(shè)計成深草綠色。因為這種顏色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

18、性和較高的強度，使機座有一定的抗壓和抗摔的能力。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(shè)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。3 零件及機械結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 電動機的選擇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，

19、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。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(jié)構(gòu)簡單，在動力傳動上不需要皮帶或齒輪，因此選用立式安裝的電動機，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。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

20、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。計算粉碎機所需功率：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;根據(jù)市面上粉碎機的最大負載范圍，估計所設(shè)計粉碎機的最大負載約為400n；根據(jù)公式得 (1） 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(shù)參數(shù)如 下：主要性能： 功率：250 w電壓：220 v 轉(zhuǎn)速：12 000 r/min 電流：1.8 a3.2 機座的設(shè)計作用：機座是家用食品粉碎機的主體部分，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

21、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。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，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

22、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。設(shè)計時，在機座外部設(shè)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。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(shè)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。在機座的頂部設(shè)計三個缺口，用來安裝安全開關(guān)聯(lián)接器，只有在安全開關(guān)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。由于電動機從上往下安裝，在接線和安裝電

23、氣元件時不方便，所以在機座的最底部設(shè)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(jié)束后由一個扣板來進行密封。在扣板上設(shè)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。 機座的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。圖1 機座結(jié)構(gòu)示意圖fig.1 stand structure diagram3.3 料杯的設(shè)計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(shè)計時選取了三種不同類型和大小的料杯。一號料杯為豆?jié){杯，主要是與其它附件相配合來制作豆?jié){和榨果汁；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

24、食物。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。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，我們將這個料杯設(shè)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1.5 l；二號料杯的容積約為800 ml；三 圖2 一號料杯結(jié)構(gòu)示意圖fig.2 schematic diagram of the feed cup, 1圖3 二號料杯結(jié)構(gòu)示意圖fig.3 schematic diagram of the feed cup, 2號料杯的容積約為500 ml。這三個料杯都有同樣的絲口，這

25、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)。材料：這三個料杯均選用食品級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。一號料杯設(shè)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。 一號料杯的結(jié)構(gòu)如圖2所示；二號料杯的結(jié)構(gòu)如圖3所示；三號料杯的結(jié)構(gòu)如圖4所示。 圖4 三號料杯結(jié)構(gòu)示意圖fig.4 schematic diagram of the feed cup, 33.4 機罩的設(shè)計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

26、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。材料：選擇與機座同樣的pvc復合材料。機罩的結(jié)構(gòu)如圖5所示。3.5 刀具蓋的設(shè)計 刀具蓋的作用是把料杯和機座聯(lián)接起來形成一個粉碎機的整體，在這里設(shè)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。圖5 機罩結(jié)構(gòu)示意圖 fig.5 hood structure diagram刀具

27、蓋的下半部分，設(shè)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(wù)完成后把料杯從機座取出平穩(wěn)地放置在桌面上。在刀具蓋的外壁設(shè)計了三個凸塊，即安全開關(guān)觸碰壓緊裝置，它的作用就是將機座上的安全開關(guān)壓下，并將安全開關(guān)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。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。顏色：采用藍色作為其顏色。刀具蓋的結(jié)構(gòu)如圖6所示。 圖3.6 刀具蓋結(jié)構(gòu)示意圖 fig.6 tool cover structure diagram3.6 料杯蓋的設(shè)計 此處已刪

28、除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15）。總體控制電路圖如圖16所示。 圖15 電容濾波器電路示意圖fig.15 capacitor filter circuit schematic 圖16 總體控制電路示意圖fig.16 overall control of the circuit schematic4.2電氣元件的選擇4.2.1 電源引入開關(guān)sp 電源引入開關(guān)sp即是前面提到的安全開關(guān)，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(guān)就相當于一個電源開關(guān)，控制電源的通斷，在這里就還能起到安全保護的作用。此設(shè)計

29、所需要的電源開關(guān)是不帶自鎖功能，即輕觸開關(guān)。其特點為體積小，而且可以薄形化；工作行程小，即移動距離小，一般銀接觸面機械觸點開關(guān)的行程均在0.3 mm左右；開關(guān)接觸可靠，接觸電阻一般很小，初期值均在以下；開關(guān)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(jié)構(gòu)如圖17所示。 圖17 電源引入開關(guān)示意圖fig.17 power to introduce the switch schematic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(guān)工作，釋放外加壓力，則動接觸簧片又復原到原來位置，開關(guān)斷開。這里，位移距離a的大小取決于：動接觸

30、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。4.2.2 過熱保護開關(guān)st過熱保護開關(guān)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)。碟形過熱保護器與電動機串聯(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。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。4.2.3 濾波電容 這里設(shè)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同的電容，其型號為cj3-220v-0.1。5 總 結(jié)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(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)外家用食品粉碎機的現(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(jié)構(gòu)設(shè)計，使其更具人性化。對于所設(shè)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(shè)計了人性化的隱