毕业设计（论文）家用食品粉碎机的设计（含全套CAD图纸）.doc

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1、全日制普通本科生毕业设计家用食品粉碎机的设计THE DESIGN OF HOUSEHOLD FOOD GRINDER由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD图纸等，联系153893706 学生姓名： 学 号：年级专业及班级：2008级机械设计制造及其自动化 指导老师及职称：学 部：理工学部提交日期：2012年5月 全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均

2、作了明确的说明并表示了谢意。同时，本论文的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日目 录摘要.1关键词.11 前言.21.1 引言.21.2 目的及意义.22 总体及外观设计.32.1 设计思想.32.2 粉碎机的总体设计.32.3 粉碎机的外观设计.43 零件及机械结构设计.43.1 电动机的选择.43.2 机座的设计.53.3 料杯的设计.63.4 机罩的设计.83.5 刀具盖的设计.83.6 料杯盖的设计.103.7 滤网及隔离罩的设计.113.8 电动机伸出端联接轴设计.123.9 刀具联接轴的

3、设计.13 3.9.1选择轴的材料.13 3.9.2 初定刀具联接轴的最小直径.13 3.9.3 轴的结构设计.14 3.9.4 根据轴所受的外力偶矩画扭矩图.15 3.9.5 按扭转强度条件校核轴的强度.163.10刀具的设计.163.11螺母的设计. 183.12密封圈的选择. 194 控制电路的设计及其电气元件的选择.194.1 控制电路的设计.194.2电气元件的选择.204.2.1电源引入开关SP. .204.2.2过热保护开关ST. .214.2.3滤波电容.215 总 结.21参考文献.21致 谢.22家用食品粉碎机的设计 学 生： 指导老师： 摘要：目前，国内消费市场中“家用食

4、品粉碎机”频频上市，散发出诱人的魅力，展示着亮丽的市场前景。业内人士认为，“家用食品粉碎机”市场消费面宽，功能新颖独特，它将成为家庭生活的“好伴侣”。本文主要论述了“家用食品粉碎机”的机械结构、外观及控制电路设计。在这次设计过程中，首先收集了大量的资料，然后对粉碎机的外观特征进行了构思。家用食品粉碎机主要由机座、刀具、料杯几部分组成。刀具由机座内的电机直接带动，既节省了空间，又提高了效率。料杯杯体与机座容易拆卸便于存放，刀具可以方便的交替使用，既避免了卫生死角，又能方便快捷的清洗。在控制电路的设计方面采用了安全触碰压紧开关，使其更具人性化，对人体更多一层保护。在材料的选择上，大量采用了PC及P

5、VC复合材料，使粉碎机的强度有所提高，并使其重量大大减轻。家用食品粉碎机可以调制果汁、奶昔、豆浆，研磨粉碎食物，绞肉等，功能强大，用途广泛！关键词：家用食品粉碎机；机械结构；外观；控制电路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 househol

6、d-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, it will become the good

7、 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, then carried on the idea of the outward appearance cha

8、racteristic 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 efficiency. The material cup and the base can be easily

9、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 to have the user friendly, were more to the human b

10、ody 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 modulate the fruit juice, the milk shake, the soybean

11、 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 随着现代人生活水平的不断提高，家用电器不断涌入家庭，在90年代末，空调、家庭影院等大家电一度主导家电市场，成为当时的时尚！而那时，大家电的市场占有率小，国内仅有几家著名的生

12、产企业，生产出来的产品供不应求，利润空间也相当大！随着我国加入WTO后进口关税的下调，国外著名的家电生产商不断进军我国家电市场，对国内的家电生产商造成了巨大的竞争压力。现在随着新技术和新材料的开发和应用，大家电的产品利润不断被压缩，导致许多大家电生产商把目光投入小家电市场。比如，美的由小家电起家，做起大家电，而后又着手小家电；海尔称“从大到小全包”，海尔电熨斗、燃气灶市场上随处可见；荣事达热水器、微波炉已有了一定名气；长虹也做起了小家电。统计表明，目前国内大家电的利润约在5 %左右甚至更低，而小家电则一直高达两位数，这对大家电企业而言，无疑具有巨大诱惑力。1.2 目的及意义 家用食品粉碎机是利

13、用电机为动力，配置一定的刀具或者加工装置，替代人工对食品进行加工处理的小型家用电器。近年来，由于家用电器工业的发展比较迅速，推动了机电行业的迅速发展，通过机械与电气的结合，让各自的功能相互结合，基本满足了人们对家庭生活的要求。在家用粉碎机各部分的材料选用方面，杯体更广泛的采用进口食品级PC材料制成，对人体绝无损害，耐磨抗摔不易破损，在制作完成后，可以将其放入微波炉内加热。刀具采用高强度高耐磨的刀片，坚硬的干果、豆类等食物都可以快速的研磨粉碎！可调制果汁、奶昔、豆浆，研磨粉碎食物。另外绞肉使用专用的刀具，可以轻松的加工各种肉类。为了满足现代人快节奏的生活方式，多功能的家用食品粉碎机将有更加广阔的

14、发展空间，我国有13亿人口，因此就有上亿的消费家庭，现代人工作繁忙，按传统方式来制作食物的可行性越来越小，家用食品粉碎机将多功能溶为一体，用途更加广泛。同时设计这款多功能家用食品粉碎机是为了提高我国小家电在国际市场上的竞争力。2 总体及外观设计2.1 设计思想家用食品粉碎机是一个由众多零部件组成的系统，选择合理的设计指导思想不仅可以使问题简化、条理分明、重点突出，还可以缩短产品开发的周期，提高产品或系统的可靠性，进而获得良好的秩序、质量和效益。在现代设计方法中，模块化设计作为一种新的工作方法和思维方法，用它来分析复杂事物，解决大型问题，以及在对事物的构成模式分析、结构优化和系统的分解、重组、协

15、调等方面，有其独特的效能。模块化设计是在对产品进行市场预测、功能分析的基础上，划分并设计出一系列通用的功能模块，根据用户的要求，对这些模块进行选择和组合，就可以构成不同功能或功能相同但性能不同、规格不同的产品。这种设计方法称为模块化设计。2.2 粉碎机的总体设计家用食品粉碎机主要是由机座、电动机、各种待加工食品料杯、刀具、料杯盖等组成。设计出来的家用食品粉碎机既要满足人们的物质需求,又要满足人们的精神需求,同时我们还考虑到产品的经济使用周期,在维修过程中如何便于拆卸和安装,及其在使用过程中有很好的舒适感。 在设计过程中,我们将“人机环境”溶为一体，既能实现社会价值又能合理地保护自然价值,促进人

16、与自然的共同繁荣。在产品达到特定的最大功能时,其消耗的能源越少越好。设计家用食品粉碎机必须考虑到料杯的容积,以及在使用过程中入料和出料时开启是否方便。在材料的选择上，与食物直接接触的零件选择进口食品级PC材料；机座采用PVC复合材料；刀具联接轴采用金属材料；刀具则采用W18Cr4V。在颜色的选用上，规则一是根据人机工程学，选择视觉较容易接受的颜色；规则二是尽量采用与自然相近的颜色。由于设计要求总体的长宽高都不超过350mm，经综合考虑，取机座高140mm，料杯高根据容积计算。根据市场调查，家用食品粉碎机的杯体厚度在1.8-2.3 mm之间，在设计时取整数，选用2 mm作为设计基准。2.3 粉碎

17、机的外观设计为适合现代时尚家庭的需求，在设计时打破以往传统大方型机座的原则，将机座设计成小巧、流线型、圆柱状。为了能使机座的颜色和周围的环境相协调，考虑到颜色与人眼辨色能力的关系，即人从远处辨识前方的多种不同颜色时，其易辨认的顺序是红、绿、黄、白。在设计时参考了大量的产品颜色设计，最终将机座的颜色设计成深草绿色。因为这种颜色对人体的视觉没有过大的刺激，不易对眼睛产生视觉过早疲劳，可有效地避免事故的发生，又能使人有一种亲近自然的感觉。在机座的材料选择上采用PVC复合材料，因为这种材料具有一定的韧性和较高的强度，使机座有一定的抗压和抗摔的能力。考虑到在粉碎不同的食品时要采用不同的料杯，为实现不同的

18、功能需要，在设计时选取了三种不同类型和大小的料杯。三个料杯的颜色均采用透明的红色，透明是为了便于操作者在使用过程中观察杯内食品是否已经完全粉碎，同时根据人机工程学中对人体视觉的分析，红色是眼睛最容易接受的颜色。三个料杯和刀具盖均选用食品级PC材料制成，因为这种材料对人体绝无损害，而且耐磨抗摔、不易破碎，还可以放入微波炉内加热。3 零件及机械结构设计3.1 电动机的选择由于家用食品粉碎机的主要动力来自于电动机，电动机的运转带动粉碎机的刀片高速旋转达到粉碎食品的目的。而家用食品粉碎机要求其体积小，噪声小，运转平稳，且转速高。此外，根据电动机的运动特性，一般异步电动机的起动电流大而起动转矩不够大。我

19、们希望的是起动电流不大而起动转矩尽量大一些，单相串激式电动机就具有这个可贵的特点。家用食品粉碎机工作转速一般为3 000-13 000 r/min。由于家用粉碎机结构简单，在动力传动上不需要皮带或齿轮，因此选用立式安装的电动机，使电动机直接传动，这样可以减少电动机的输出功率在传动过程中的损耗，同时还可以减小粉碎机机座所占面积和降低制造成本。由于粉碎机一般都在家庭中使用，其工作环境中灰尘、水气、油污等杂物比较少，宜采用开启式电动机，因为开启式电动机外表有很大的通风口，散热条件比较好、用料省而且造价较低。在电压选择方面，考虑到我国家庭用电的实际电压均为220V，因此选择额定电压为220V的电动机。

20、计算粉碎机所需功率：选择电动机的最低转速300转/分，选择旋转半径18mm，即转速约为0.565m/s;根据市面上粉碎机的最大负载范围，估计所设计粉碎机的最大负载约为400N；根据公式得 (1） 从以上各面因素考虑，宜采用G系列单相串激电动机（G45312），其技术参数如 下：主要性能： 功率：250 W电压：220 V 转速：12 000 r/min 电流：1.8 A3.2 机座的设计作用：机座是家用食品粉碎机的主体部分，其主要作用有三个，一是将电动机固定，带动刀片旋转；二是将所需的电气元件和线路装置在其体内，达到美观而不凌乱的效果；三是将料杯平放置在机座上，便于粉碎机平稳地工作。材料：由于

21、粉碎机在家庭使用中会经常移动，难免会在移动过程中与其它物体产生碰撞，在选择机座材料方面，钢铁制成的机座在发生碰撞后会产生凹陷，使用时间过长后，机座容易产生变形，甚至使其体内的电动机旋转轴与机座的中心轴不重合，在粉碎食品过程中产生严重的事故，又由于钢铁的导热性能较好，电动机在高速旋转过程中会产生大量的热量，人体一旦触碰，将会被高温灼伤；而一般的塑料制成机座，由于电动机散发出来的高温会使其产生变形，在碰撞后还会产生裂纹。然而在现代工业生产中，厂家为了能更多的节约成本，又能让生产出来的产品抗高温、高压，有一定韧性,采用PVC复合材料，这种复合材料能抗较高的压力，在工作中又能够很好地吸收震动，因此我们

22、在机座的材料选择上采用PVC复合材料。设计时，在机座外部设计了六个条纹状的孔，这是为了能够让电动机散热的速度更快，其方向斜向下，是为了减少灰尘进入机座。在机座体内有一环状凸缘，这是根据电动机的安装尺寸所设计，凸缘上的四个凸台孔是为了增加内螺纹的长度并与电动机的四个安装孔相配合，通过螺栓将电动机固定。在机座的顶部设计三个缺口，用来安装安全开关联接器，只有在安全开关被压下后，整个电路才会通电，既能保证电动机在没有工作时不产生空载运转，又能保护人体不被刀片伤害。由于电动机从上往下安装，在接线和安装电气元件时不方便，所以在机座的最底部设计一个较大的通孔，便于接线和安装所有的电气元件。底部这个通孔在电气

23、元件安装结束后由一个扣板来进行密封。在扣板上设计了一个小孔，这是为了在安装和拆卸过程中便于操作，这个小孔的尺寸与人手食指的尺寸相符合。 机座的结构图如图1所示。图1 机座结构示意图Fig.1 Stand structure diagram3.3 料杯的设计考虑到在粉碎不同的食品时要采用不同的料杯，为实现不同的功能需要，我们在设计时选取了三种不同类型和大小的料杯。一号料杯为豆浆杯，主要是与其它附件相配合来制作豆浆和榨果汁；二号料杯主要用来绞肉，同时可以作为饮用杯，在配合不同的刀片还可以制作其它的食物。三号料杯的容积最小，主要用来制作奶昔、刨冰和干粉，同时也可以作为饮用杯。由于一号料杯主要是用来制

24、作豆浆和榨果汁，考虑到它的容量至少要满足一个普通三口家庭的需要，我们将这个料杯设计得比较大，它的高度有150 mm，上口直径有125mm，底径有100 mm，它的最大容量可达到1.5 L；二号料杯的容积约为800 mL；三 图2 一号料杯结构示意图Fig.2 Schematic diagram of the feed cup, 1图3 二号料杯结构示意图Fig.3 Schematic diagram of the feed cup, 2号料杯的容积约为500 mL。这三个料杯都有同样的丝口，这些丝口是与刀具盖配合，使杯体与刀具、刀具盖形成一个整体再装配到机座上成为一个工作系统。材料：这三个料杯

25、均选用食品级PC材料制成，因为这种材料对人体绝无损害，而且耐磨抗摔、不易破碎，还可以放入微波炉内加热。一号料杯设计成两头空是为了便于清洗，能够完全地清除食物残渣，避免了卫生死角，同时可以方便地拆装附件，更换不同的刀具来达到不同的粉碎效果。 一号料杯的结构如图2所示；二号料杯的结构如图3所示；三号料杯的结构如图4所示。 图4 三号料杯结构示意图Fig.4 Schematic diagram of the feed cup, 33.4 机罩的设计机罩的作用是将机座内的电动机及其它电气元件与机座上部空间隔离，达到美观的效果，在机罩中心孔（即电动机伸出轴通过的孔）加上橡胶密封圈还可以达到一定的防水效果

26、。在固定机罩方面，通过机座固定电动机的四个凸台螺纹孔可以将机罩同时固定在一起，这样既美观大方又能合理地节约材料，降低制造成本。材料：选择与机座同样的PVC复合材料。机罩的结构如图5所示。3.5 刀具盖的设计 刀具盖的作用是把料杯和机座联接起来形成一个粉碎机的整体，在这里设计的刀具盖、刀片联轴器和密封圈配合在一起，可以与不同的刀片，料杯组合，便于达到不同的粉碎效果。这里使用密封圈是为了避免料杯内的液体出现渗漏情况。图5 机罩结构示意图 Fig.5 Hood structure diagram刀具盖的下半部分，设计成中空状，是为了安装刀片联轴器，使刀片联轴器不伸出刀具盖，这样可以在粉碎任务完成后把

27、料杯从机座取出平稳地放置在桌面上。在刀具盖的外壁设计了三个凸块，即安全开关触碰压紧装置，它的作用就是将机座上的安全开关压下，并将安全开关锁定，同时还能将料杯锁定在机座上，保证料杯在工作中不从机座上脱落。材料：由于刀具盖相当于料杯的底部，与粉碎的食品直接接触，所以必须要无毒副作用，与料杯相同，也采用食品级的PC材料制成。颜色：采用蓝色作为其颜色。刀具盖的结构如图6所示。 图3.6 刀具盖结构示意图 Fig.6 Tool cover structure diagram3.6 料杯盖的设计 此处已删除将的电容器接在电动机接线端与电动机机壳之间。如果电枢绕组的一端已接在机壳上，则干扰只能从一个端头向外

28、传播（如图15）。总体控制电路图如图16所示。 图15 电容滤波器电路示意图Fig.15 Capacitor filter circuit schematic 图16 总体控制电路示意图Fig.16 Overall control of the circuit schematic4.2电气元件的选择4.2.1 电源引入开关SP 电源引入开关SP即是前面提到的安全开关，可以按照电动机额定电流来选择。实际上这个电源引入开关就相当于一个电源开关，控制电源的通断，在这里就还能起到安全保护的作用。此设计所需要的电源开关是不带自锁功能，即轻触开关。其特点为体积小，而且可以薄形化；工作行程小，即移动距离小，

29、一般银接触面机械触点开关的行程均在0.3 mm左右；开关接触可靠，接触电阻一般很小，初期值均在以下；开关按力都比较轻，一般均在范围内；工作寿命长，一般均在100万次以上。其结构如图17所示。 图17 电源引入开关示意图Fig.17 Power to introduce the switch schematic按动导柱，则动接触簧片中间部分变形下移，当位移距离大于或等于a时，则定接触脚A与B接通，开关工作，释放外加压力，则动接触簧片又复原到原来位置，开关断开。这里，位移距离a的大小取决于：动接触簧片接触部分的高度及材料本身的厚度。另外也取决于固定接触脚A与B的相对高度。A的大小也就决定了工作行程

30、。4.2.2 过热保护开关ST过热保护开关实质是碟形过热保护器，它将碟形双金属片、电热丝和常闭触点安装在壳体内。碟形过热保护器与电动机串联连接，当电动机过载电流急增时，电热丝发热升温，碟形双金属片受热弯曲翘起，断开触点，切断电动机电源，起到保护作用。当电动机因其它原因导致温升过高时碟形双金属片同样会翘起而切断电路电源。待降温之后，碟形双金属片复位，触点闭合，接通电路。碟形过热保护器出厂时，它的动作状态已经调校好，这里选用触点断开温度约为；复位温度约为的过热保护器。4.2.3 滤波电容 这里设计了三个电容，这三个电容组成一个电容滤波器，在选择时选用了大小均相同的电容，其型号为CJ3-220V-0

31、.1。5 总 结本文针对国内家用食品粉碎机市场大，在收集了大量文献资料的基础上，结合国内外家用食品粉碎机的现状提出了具体的研究方案，综合开展了家用食品粉碎机的总体方案研究和结构设计，使其更具人性化。对于所设计的粉碎机，首先是在外形上的创新，将主机变得更加小巧、美观；其次增加了料杯的容量，完全能够满足一个三口家庭的需要；在安全方面，设计了人性化的隐性开关，增加了对人体的保护；最后，所设计的零部件均可以拆卸，避免了卫生死角，用户还可以根据自己的需要，将不同的零部件组合，达到不同的粉碎效果。在未来，家用食品粉碎机的新产品将越来越多，下一步的发展方向也将变得更广，首先家用食品粉碎机将自带加热功能，其次

32、将会采用单片机来控制粉碎机的粉碎过程。 参考文献1简召全.工业设计方法学M.北京理工大学出版社，1991,4：152王继成.产品设计中的人机工程学M.化学工业出版社，2003,7：20-263西贝乐多功能食品加工机宣传手册,2004 4王益全.电动机原理与实用技术M.科学出版社，20055赵清、张玉茹.小型电动机M.电子工业出版社，1990,26机械工程手册，第1卷，机械工业出版社，1982,97杨明忠、朱家诚.机械设计M.武汉理工大学出版社，2001,108机械工程手册，第8卷，机械工业出版社，1982,99郭汀.常用电气设备图形符号使用指南M.中国电力出版社，200110刘天成.家用电器维

33、修技术M.高等教育出版社，1990：23-3211张士炯.电子设备常用器件手册M.机械工业出版社，1997,612阮礽忠.常用机械电气控制手册.福建科学技术出版社，200413张淑娟，机械制图M.中国农业出版社，200714孙恒，机械原理M.高等教育出版社200715样汝清，现代机械设计M.上海科技技术文献出版，200016邹惠君，机械系统设计原理M.北京出版社，200317赵松年，现代机械创新产品分析与设计M.北京机械工业出版社，200018侯书林，机械制造基础M.北京大学出版社200919Bandura, A. Social learning theory. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall，199720Bandura, A. Self-efficacy: The exercise of control. New York: Freeman，1997 致 谢本论文是在赵进辉老师的悉心指导下完成的，在我即将完成毕业设计之际，衷心感谢赵老师的悉心指导以及在生活上给予的关心和帮助。赵老师严谨的治学态度以及对待学生极端负责的精神，给我留下深刻的印象。值此设计完成之际，瑾向赵老师表示最衷心的感谢！同时，感谢赵老师给我提供了良好的课题条件，让我在这几个月里得到了很好的锻炼。在设计工作中，还得到了工学院有关老师和同学们的帮助与支持，在此表示衷心的感谢！