I食品粉碎機的結構計算設計隨著互聯網的普及，中國廚衛消費市場具有遠大消費前景，適合中國家庭使用的家用食品粉碎機嶄露頭角，它具有超前的設計理念，功能強大。它將滿足國內目前快節奏生活需求。本設計主要討論的就是家用食品粉碎機的智能化和便捷對于這款智能型家用電器，前期查閱大量的數據資料并內現有技術有了詳細的了解，而且也對這款小型家用電器的外貌稍作修改。家用食品粉碎機主要由機架部分、粉碎部分、出料部分幾部分組成。電動機直接帶動機架外部的刀具，刀具能夠更換，方便清洗，提高空間的利用率，使總體緊湊且雅致。料杯機架與機架設計的非常的人性化，便于拆卸便、寄放、清潔。在追求安全不導電，操作方便，可以安裝在任何材料上，更好的保護人身安全。在選擇在輕便的同時又保證了質量。家用食品粉碎機能夠完成國內家庭經常食用的液體食物。例如：水果汁、豆漿等，還能夠加工肉制品，性能強大，引領時尚! 2總體方案設計與分析 23總體結構及零件設計 2 4 Ⅱ3.6料杯蓋的設計 53.7出料部分濾網及隔離罩的設計 64關鍵部件的設計及強度校核 84.1電動機伸出端聯接軸設計 8 8 4.5密封圈的選擇 5控制電路的設計及其電氣元件的選擇 5.1控制電路的設計 5.2.2過熱保護開關ST 5.2.3濾波電容 6家用食品粉粹機的使用與保養 7操作規程及注意事項 參考文獻 11.1引言隨著互聯網的推廣，中國廚衛消費市場具有遠大消費前景，適合中國家庭使用的智能家用電器嶄露頭角，如今21世紀，智能家電變為潮流。缺乏智能型家用電器的市場份額迅速縮小，國內美的、格力、TCL等知名廠家，開發的智能產品主導著國內市場，自從2001年中國加入世界貿易組織(WTO)后進口關稅的降低，國外知名企業，紛紛進入我國智能家電市場，給國內智能家電企業造成了爭奪市場的競爭壓力。隨著科技不斷發達，數字信息的開發應用，智能家電市場萎縮，國內外智能家電企業迅速調整戰略，進軍小型智能家電市場。比如日本企業是從小家電做起，然后開始研發大型家電，而后又回歸初心做智能小家電。隨著國內企業不斷投入研發經費在各個領域都占得了一席之位，相信在未來國貨會分銷到世界各地。據統計，大型智能家電的總體利潤占比越來越低，但智能小家電的利潤卻是節節攀升，這對于智能家用電器企業來說絕對是一個很大的誘惑。1.2目的及意義家用食品粉碎機是一種由電動機驅動的小型智能家用電器，并配有一些刀具或工具來準備加工食品。這些年，鑒于智能家用電器行業帶領了機電行業在智能化方向的高速發展。通過智能化機械和電氣一體化，能夠使結構、形式完美融合，滿足國內家庭基本需求。在家用食品粉碎機各個部位材質的選擇路線上，在機架選擇上考慮國內家庭對食品的安全很注重，所以選用食品級PC材質部件。在加工階段期間，這種材質不僅可以在100°度左右的高溫中加熱，還可以抵抗內部和外部的磨損。在刀具材質的選擇方面，采用非常堅固耐磨的刀具，能夠在鋒利的刀具上快速的粉碎水果、豆類等硬性食材。可用于制作果汁、奶昔、豆漿和低脂食品。此外，使用特殊的切割肉制類刀具，可以不費時不費力的制作各種肉制品。要實現國內慢節奏的生活方式，還要做好智能家用食品粉碎機在廣泛的發展領域。我們要做好充分的準備，來提高國內家庭的生活品質，在上億的消費家庭面前做到不拖后腿。在眼下的日常生活上，國內家庭追求生活的舒適性、經濟性，而家用食品粉碎機正好可以滿足這一國內家庭需求。并且，這款智能化國產食品加工機器，可以讓我國小型家用電器的競爭力具有一定地位。22總體方案設計與分析家用食品粉碎機的設計初衷是一個多功能的智能成的系統。明確家用食品粉碎機要具有智能化和便捷化等多功能現小型家電在國內的地位要有頂層設計的設計思想，搜集生體硬件設施，聚焦關鍵點。能夠大大的節省產品功能的開發時機的可靠性。可以更好的實現指令、優化質量和提高效率。在當塊化設計是普遍智能企業所推崇，用于分析解決國內家庭的生活和問題。并且在國內這種設計的好處在于，會進行營銷預估和家庭剛需，根據用戶需求，對設計相同但性能不同、細節不同的任務或產品功能，對多種性能模塊進行2.2粉碎機的總體設計電動機等組成。一款設計精良的家用食品粉碎機不僅要滿足人們的生活質量的需求，品級PC材質。機架部分采用聚氯乙烯復合材料；刀具連接軸采用45鋼；刀具采用因為設計所需的長、寬、高都沒有到達350mm,根據經驗，選擇機架部分高度為140mm,料杯高一般采用容積計算式得來。左右，為便于計算取2mm為設計基準3。2.3粉碎機的外觀設計3能夠與其他廚具相互呼應。在平時比較引人注意的紅、綠、黃、白等色彩21。由于色彩不具有損害人體的作用，但是也要保證這種色彩不會產生疲勞，要防止顏色對眼睛的損害，最終顏色設計的基礎是深綠色的草。機械底座選用聚氯乙烯復合材料，具有一定的耐用性和高強度，使機械底座耐受力、耐摔。在生活方式需求上，考慮到國內家庭婦女在使用時，為了使她們在粉碎食物方便，設計幾種不同大小的料杯，這種料杯的顏色都是鮮紅色，透明度允許使用者檢查杯子中的食物在使用過程中是否完全被壓碎。根據人機工程學中的視覺分析，這種顏色的料杯最容易被接受3。料杯和杯蓋采用食品級PC制作，不僅保證人體健康安全，同時還經久耐用，不易破碎，可在微波爐中加熱。13總體結構及零件設計3.1電動機的選型設計能大，具有這一寶貴特點的是單相串激式電動機4]。這種型號的電動機轉速為而且成本低。在電源選擇上，根據市場調查和查閱資料，應選用220V的電動機。根據市場調查和查閱資料，電動機轉速為300轉/分。旋轉半徑最高不得超過綜合考慮，本設計選用G系列的單相串激電動機(G45312),具體參數如下5:功率：250W電壓：220V轉速：12000r/min3.2機架的設計2的成本，使產品更耐高溫、更高的耐壓性和耐用性，制造商使用的復合PVC材料可以承受更高的壓力，并且可以吸收運行過程質，來提高粉碎機的強度，而且總體重量也減輕許多6。機架頂部增加了三個凹槽，是為了安裝安全開關連接器。當安全裝置被啟動時，機架的結構圖如圖3.1所示。圖3.1機架結構示意圖3.3入料部分料杯的設計一號原料杯是豆漿杯，廣泛用于制作豆漿、果汁等添加劑。如圖3.2所示。三號料杯是小型杯，可以制作生冰、奶昔、面粉和飲水杯。如圖3.4所示。庭的日常所需，所以把一號杯的容積設計的大一點，長度為150mm,頂部直徑為120mm,最小寬度為100mm。最大容量為1.5L,第二杯容量約800ml,第三杯容量約3500ml。這幾個杯子都有一樣的絲扣，這些絲扣和刀具蓋組成了一個機構，而后使杯身和刀具蓋貼合在機器的底座上，構成一個任務系統。材質：杯體采用PC食品級，對無害、硬度高等，并且可以高溫加熱。整個機架的設計為兩端空，這樣設計的目的是為了方便清洗，可以徹底清理加工完成之后遺留的殘渣，解決了清潔難、不到位等問題，并且設備便于拆卸和安裝，改換各種刀具，實現不同的功能效果。圖3.2一號料杯結構示意圖圖3.3二號料杯結構示意圖4圖3.4三號料杯結構示意圖為使機架內的電動機及其他電氣零件與機架頂部隔開，所以安裝機罩以實現最佳的隔離效果。在機罩中間的孔(即電動機伸出軸通過的孔)加裝橡膠密封圈，可實現最佳的防水作用。為了使機罩固定，可以同時調整電動機四個螺紋孔來固定，不但美觀大方，還能夠有效的節約資源、降低生產成本。材質：機罩選用對人體無害的PVC復合材料。機罩的結構如圖3.5所示。圖3.5機罩結構示意圖53.5粉碎部分刀具蓋的設計料杯一樣均為食品級PC材質制作的。刀具蓋的結構如圖3.6所示。圖3.6刀具蓋結構示意圖3.6料杯蓋的設計6從孔中心掉落。顏色：為了料杯蓋實現好看不低俗，而色彩與刀具蓋的色彩一致，構成重疊的效果，使之更加清新脫俗。材質：在選擇材質的時候也選擇了食品級的PC材料。(見圖3.7)圖3.7料杯蓋結構示意圖為了有效地分離果汁和豆漿加工中的汁液和殘留物，過濾器和泡沫底蓋是為一號杯原料特制的。過濾器固定在過濾器蓋上。干凈的蓋子位于食物杯的底部，并連接到食物杯的凸出部分。泡沫隔離器放置在清潔蓋的頂部。過濾器蓋和泡沫分離器的高度相比，與杯身長度完全相同，而后貼在延伸到杯蓋外圍的孔上，形成一個單獨的分離裝置。作用：過濾器的功能是將加工之后的渣子從液體中隔離出來，而泡沫隔離器顯而易見是讓泡面變少，由于刀具在高速運轉時，粉碎食物的液體中會產生泡沫，要阻止泡沫進入飲用液，所以過濾器避免了豆漿杯中泡沫的出現，制作了泡沫隔離器，增加了大眾對豆漿的全新認知。材質：在選擇材質的時候也選擇了食品級的PC材料。且孔徑僅0.25mm,使出漿濾網罩機構如圖3.8所示。泡沫隔離器結構如圖3.9所示。圖3.8過濾器結構示意圖圖3.9泡沫隔離器結構示意圖784關鍵部件的設計及強度校核4.1電動機伸出端聯接軸設計了接頭。接頭在設計上是方形的，因為它們還驅動著插入直徑為11mm、旋轉直徑為材料：其材料選用45鋼調質。如圖3.10所示。圖3.10電動機伸出端聯接軸4.2刀具聯接軸的設計為大端高度不可以逾越刀套底部的深度，所以插入刀套的接頭直徑僅為12mm。軸的材料為45鋼。9圖3.11刀具聯接軸3、軸的結構設計(1)根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑與長度1)要實現和刀具蓋相適應，取Ⅲ-IV段軸的尺寸與刀具蓋的寬度一致，則2)由于刀具蓋孔直徑是φ8mm,要實現方便安裝和拆卸，故取dv-v=φ6mm,dⅢ-v比dv-v小目的是加裝密封圈。要實現與刀具有效的配合而不發生相對旋轉，故將IV-V段的軸切斷一部分，斷口形態、尺寸和電動機用螺母和刀具相適應，所以設計一個M6的螺紋，綜上所述，刀具和刀具蓋之間的空隙，即lv-v=9mm,IV-IV=3mm。刀具蓋大的尺寸，即,l-=2mm。(2)確定軸上圓角和倒角尺寸查看《機械設計手冊》[7選取各軸上的圓角半徑和倒角尺寸。如3.11圖所示。4、根據軸所受的外力偶矩畫扭矩圖軸所受外力偶3.12所示，圖3.12軸所受外力偶(1)計算軸的外力偶矩(2)用截面法計算扭矩在AC段上截取1-1段斷開選左段做分析對象。用平衡方程=0,T-MA=采取常用的右手法則，判斷這段的扭矩是負；同上在CB段上取截面2-2處并斷開選右段做分析調查對象。用平衡方程-M=0,該截面的段扭矩是T=199N·mm。采取右手法則，判斷這段扭矩的正負，得出結果為負號。5、按扭轉強度條件校核軸的強度扭轉強度條件為：AC段空心軸，Tr—一軸的扭轉切應力，MPa;查閱資料，則D、d依次是它的外徑和內徑；而實心圓軸，,d是它的直徑。n—一軸的轉速，r/min;[┐]—一軸的許用扭轉切應力，MPa,可查表。4.3刀具的設計為實現操作者本身需求，制作了不同材質的杯子，還制作了幾種和杯子相互配合使用不同功能的刀具8]。十字刀具能夠完成普通家庭日常所需的液體食物包括豆漿、果汁等，營養成分得到充分利用；月牙形刀具是專門用來絞肉的，獨特的月牙形外觀更強大、刀片更長、更節省研磨時間和能源；一字刀具可以加工生冰、奶昔和面粉。材質：刀具采用W18Cr4v材質。這種刀片擁有耐磨、防銹的特點，而且價格便宜。這種材質做成的刀片可快速研磨硬度強的食品。為實現粉碎食品的準確度以及我國食品安全質量管理具有顯著影響，關于刀片的幾何參數進行了市場調查。查得公式為：式中：,—一刀片刃部任一點的線速度m/s;n—一刀片的旋轉速度rpm;p—一刀片刃部任一點至旋轉中心的距離mm;r一刀刃起始點半徑mm;R一刀刃終止點半徑mm;1)刀刃的起訖位置在加工豆制品中，十字刀具的工作狀態，為旋轉運動。加工的線速度普遍在10-45m/min左右，因此能夠從這些數據中估量出刀刃的初始點，則刀刃的起始半徑根據式(3-4)得：字刀片得轉速n=12000r/min(3·5)我們已知十2)刀刃的前角yo在刀刃轉速固定時，前角較大，壓碎食物用到的力和熱量較小，反之則較大。而當前角較大，由于刀具散熱范圍小，切削過程中產生的溫度不可以迅速降低。所以，在一般情況下，前角的取值范圍較為準確。3)刀刃的后角α?刀刃后角的作用：前角一般沒有變化時，加大后角可以讓刀刃更銳利。根據數據顯示，可以得出加大后角能夠加強刀片的耐久度，而較大后角能讓切削刃強度減弱、磨損嚴重、散熱差，所以刀具使用壽命短。4)刀刃的初始刃傾角λ初始刃傾角按下式計算：R—一刀刃終止點半徑(mm);b—一刀刃外端寬度(mm);λ.=arctg[√82-62/(36-65)最后取得：十字刀：前角γ=40,后角α=3,刃傾角λ=10;碎肉刀：前角y°=40°,后角α=5,刃傾角λ=10°;螺母的功能是固定刀具，可以讓螺紋和所要固定的零件或機構上的螺紋相協調。還有操作者在更換刀具時，只要擰開螺母，把所要更換的刀具安裝好后擰緊螺母即可。材質：采用食品級PC材質，要確保證人身健康，要使用無毒無害材質。色彩：選用和機架一樣的色調，使外觀看起來更契合、顏值更高，不會顯得很突兀，結合大眾的需求去設計。4.5密封圈的選擇還有更主要的問題是，軸會在密封圈上作旋轉運動，為確保粉碎機在運行過程中，加工液體食材時不會遺漏，因此動密封圈是最理想的方案8。密封圈：選用O型橡膠。5控制電路的設計及其電氣元件的選擇圖4.1),若電動機繞組熱量達到ST的臨界點，ST的觸點就會斷開電源。當熱量降低到設定溫度，ST觸點關閉，電源啟動，電動機再次正常運行。M圖4.1過熱保護電路示意圖要確保操控者人身安全，因此在電路上設計并安裝SP,僅限料杯與料杯蓋管制。當抑制無線電干擾的方法是采用電容濾波器91,如圖4.2。圖4.2電容濾波器電路示意圖圖4.3總體控制電路示意圖5.2電氣元件的選擇電源引入開關SP安全開關，可根據電機額定電流選擇。實際上，這種電源引入工作距離小，即移動距離小，一般銀觸面機械觸點開關行程約為0.3mm,開關觸點可靠性高，接觸電阻一般很小，初始值低于0.01Ω以下；開關按力比較輕，一般在圖4.4電源引入開關示意圖按動導柱，當位移距離大于或等于A時，接觸銷A和B連接，開關工作，外壓5.2.2過熱保護開關ST150C,復位溫度大約為40℃的過熱保護器11。5.2.3濾波電容6家用食品粉粹機的使用與保養重點：如果你準備的是干豆和濕豆，請先將它們洗凈。例如：將干黃豆沖干凈，徹底弄軟，最好提前一天泡在水里。2.將食材或豆類等食材和水清洗干凈，放在架子上。另外，加水在水位線之間。3.安裝機頭：將機頭按照清潔說明中的箭頭方向對齊。下蓋上的清糧器口應牢固、平整。安裝后用手將其拉出。如果它不動，則表示安裝到位。4.制作豆漿：例如刀具蓋位置正確等其他裝置安裝位置正確。接通電源，如果功能燈亮，可按需要點擊對應的的功能鍵，對應的燈亮，啟動對應的啟動程序。完成制作后，,停止對發動機工作，發出警告信號，確認豆漿制作完成。6.2家用食品粉粹機的保養1、加工完成之后，放入涼水，方便打理，洗刀頭時避免進水，防止摔碰。2、清理之后將機頭放置干燥處，靜置一段時間，然后和料杯安裝在一起，方便7操作規程及注意事項1、在接入電源時，本機器會發出“滴”的聲音，按鍵操作等會逐個顯示，而后可進行有目的選擇按鍵，進行操作。2、機器運行過程中，不進行其他按鍵操作。3、如果在電動機使用時輸入錯誤指令，可以切斷電源，隨后靜置一會插上電源，然后進行下一步操作，如果溫度過高，可以考慮換水，而后進行操作。(注：若是選擇錯誤的指令，可能會使做出來的東西口感不佳，所以操作之前務必看清楚按鍵進行操作。)1、食品制作之前務必檢查電機與機身接觸部位，避免制作工程中斷電，導致使食品粉粹機無法正常工作91。2、食品粉粹機粉粹機運行時一定要加水或牛奶等液體，不可無水干打。3、清洗食品粉粹機時，切勿使機頭控制部分進水，否則易發生短路。4、機身不可加滿，預留25%上下的比例，否則制作完成后可能會撒出。通過本次論文設計實現智能化機械和電氣一體化，智能家用電器行業帶領了機電行業在智能化方向的高速發展。通過智能化機械和電氣一體化，能夠使結構、形式完美融合，滿足國內家庭基本需求。在家用食品粉碎機各個部位材質的選擇路線上，在機架選擇上考慮國內家庭對食品的安全很注重，所以選用食品級PC材質部件。