一种家用型自动正反转绞肉机的改进设计
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10 Scientific Research 科研课题
2017 年 6 月下
一种家用型自动正反转绞肉机的改进设计 *
朱佳传，余欢乐，田 祥，周仕云，陈明扬
（贵州工程应用技术学院机械工程学院，贵州 毕节 551700）
摘 要 ： 本设计在已有绞肉机的基础上针对小型家用而优化设计的一款绞肉机，利用锥形的料筒机身为主要载体，依靠沿圆台小
1. 机架；2. 绞刀；3. 挤肉样板；4. 旋盖；5. 绞筒；6. 绞笼；7. 料斗； 8. 减速器；9. 大皮带轮；10. 电动机；11. 三角带；12. 小皮带轮
图 1 某电动绞肉机结构图
该机器具有价钱低、绞切质量高、易于操作和维护等优点， 但切割时刀片转速过高，且没有相应的保护装置，容易发生 伤人事故，这也是该款机器市场覆盖率比较低的原因。
1 总体结构设计与原理分析 电机作为主要动力来源，通过轴与小皮带轮连接，大皮
带轮和小皮带轮通过 V 形带连接一级减速；然后带动齿轮轴， 传递到大齿轮的二次变速后使得绞龙刀轴转动，转动同时以 推动和边切的型式将肉搅碎；齿轮处用螺柱固定端盖的型式 实现工作空间封闭，原料肉从进料口进入后从后面的样板圆 刀中出来，样板圆刀用端螺母将其固定在绞肉机的肉料出口 端，如图 2 所示。
如图 5 所示的统计图，其位移随时间的波动范围主要在 120 上下浮动，可见其运动还是比较平稳可靠的。其中实际计 算值与分析结果相近，均约为 1/3。
图 3 绞龙刀具模型图
3 电路控制 对于正反转绞肉机而言，主要实现正反转功能的是电路
的控制，如图 4 所示，为正反转控制电路图。其中绞龙刀具 有左旋和右旋两种供选择，左旋对应反转电路控制，右旋对 应正转电路控制。
绞肉机》最终研究成果；2014 年贵州省大学生创新创业训 练中心《贵州工程应用技术学院大学生工程技术创新创业 训练中心》支持项目成果 作者简介：朱佳传（1993-），男，贵州威宁人，本科在读，研究方向： 机械设计制造及其自动化。 余欢乐（1988-），男，贵州毕节人，助教，研究方向： 机械设计、工程机械、大学课程与教学。
2.2 带轮和齿轮的选用
考虑到带轮的工作条件、工作要求、制造成本等因素，
所以选择灰铸铁为带轮材料，材料牌号为 HT200。
本 次 设 计 中 选 用 Z 型 V 带， n1 = 1500r / min ，V 带
的根数 Z=2，主动轮基准直径
，从动轮基准直径
，
。
齿轮传动设计，传动齿轮选用直齿圆柱齿轮，取其压力
z1
26
24
28
2
13
20°
z2
40
38
42
2
20
20°
齿宽 b
35 26
中心距 a
33
材料 45# 钢，硬度 220HBS
2.3 进料口、机架、料筒、绞龙刀具和样板圆刀的材料选择 考虑到机架和料筒还是整个设计产品的装配、工作的基
准，其材料选择 HT200 灰铸铁，壁厚为 5mm，最小抗拉强度为 200。
2017 年 6 月下
11 科研课题 Scientific Research
角 α=20°。由于速度不高，精度选择用 8 级。两齿轮间的各 项数据设计主要参数 [2]，如表 1 所示。
4 绞肉机的运动仿真分析 进入 UG“开始”菜单下的“运动仿真”模块，首先对料
表 1 齿轮设计主要参数
齿轮 z 分度圆直径 d 齿根圆直径 d f 齿顶圆直径 da 模数 m 齿数 z 压力角α
2 整体材料设计及选用 2.1 电动机选择
由于电动机在工作时：
（1）
G—绞肉机生产能力，1000kg/h； W—随孔径 d 增大而减小，当 d=4 时，取 W=0.003kw.h/kg； η—传动效率，取 0.75。
图 2 年国家级大学生创新创业训练计划项目《自动正反转
图 4 绞肉机正反转电路控制
图 6 整机装配效果图
在锥形轴的基础上，使用 UG 软件中“插入—曲线—螺旋 线—扫掠”等功能，设置螺旋线的圈数 n=7、螺距 p=10、左旋、 起始直径 d=40 等参数，即可得到图 3 所示的螺旋绞龙刀具。
筒机架部分加以总体的固定（模块 J001）；定义主要转动动 力机构“模块 J002”；选择负载传动机构部分（负载部位）“模 块 J003”。其中定义连杆的运动副下的驱动值，旋转值为“恒 定”，初速度设为 -30r/min，“-”号表示方向为逆时针旋转， 传动比为 13：20，且正确装配。
图 5 波动统计图
5 机架设计及装配 机架主体骨架采用 10mm×170mm×170mm 的整体机架作为
支撑架，其余板件采用 5mm 厚的钢板，可采用铸造或焊接的 方式与料筒固定在一起。为了使在切割中物料能更好的切割， 将刀具与料筒锥度倾角设为 10°。
将电机与小带轮进行装配、轴与大带轮进行装配，平键 连接。大带轮与小带轮以中心距为 130mm 对电动机进行固定， 并用 V 型带进行力矩传递。大齿轮与小齿轮轴以中心距为 33mm 装配，在大带轮后加一个螺母进行装配。端盖与机架主 体以齿轮轴位旋转中心旋转。整机装配如图 6 所示。
圆出料口端逐渐密集的螺旋状绞龙刀具的旋转对肉进行绞切加工，由出料口处的孔状刀具配合挤出成品肉。可有效减轻使用者的 使用负荷。 关键词：家用型；绞肉机；改进设计
中图分类号：S233.5
文献标志码：A
文章编号：1672-3872（2017）12-0010-02
目前市场上流通比较多的绞肉机一般是通过绞桶内部转 动的刀刃和孔板上做成孔眼挤压而构成的相互剪切作用，将 肉在绞桶内部进行结构分解、切小、传送，如图 1 所示。
在整个绞切肉的过程中，绞龙刀具承受主要的冲击和压 力，因此绞龙刀具的材料选择 40Cr 合金钢。
绞 龙 刀 具 的 轴 和 绞 刀 片 部 门 均 呈 现 锥 形， 绞 刀 为 螺 旋 装 的 设 计 结 构。 绞 龙 刀 轴 的 螺 距 为 45mm， 小 锥 面 直 径 为 24mm，大锥面直径为 75mm，其锥度和料筒的锥度一致均为 10° ±1°～ 2°，锥面跳动在 0.05 ～ 1.0。 2.4 绞龙刀轴的绘制
2017 年 6 月下
一种家用型自动正反转绞肉机的改进设计 *
朱佳传，余欢乐，田 祥，周仕云，陈明扬
（贵州工程应用技术学院机械工程学院，贵州 毕节 551700）
摘 要 ： 本设计在已有绞肉机的基础上针对小型家用而优化设计的一款绞肉机，利用锥形的料筒机身为主要载体，依靠沿圆台小
1. 机架；2. 绞刀；3. 挤肉样板；4. 旋盖；5. 绞筒；6. 绞笼；7. 料斗； 8. 减速器；9. 大皮带轮；10. 电动机；11. 三角带；12. 小皮带轮
图 1 某电动绞肉机结构图
该机器具有价钱低、绞切质量高、易于操作和维护等优点， 但切割时刀片转速过高，且没有相应的保护装置，容易发生 伤人事故，这也是该款机器市场覆盖率比较低的原因。
1 总体结构设计与原理分析 电机作为主要动力来源，通过轴与小皮带轮连接，大皮
带轮和小皮带轮通过 V 形带连接一级减速；然后带动齿轮轴， 传递到大齿轮的二次变速后使得绞龙刀轴转动，转动同时以 推动和边切的型式将肉搅碎；齿轮处用螺柱固定端盖的型式 实现工作空间封闭，原料肉从进料口进入后从后面的样板圆 刀中出来，样板圆刀用端螺母将其固定在绞肉机的肉料出口 端，如图 2 所示。
如图 5 所示的统计图，其位移随时间的波动范围主要在 120 上下浮动，可见其运动还是比较平稳可靠的。其中实际计 算值与分析结果相近，均约为 1/3。
图 3 绞龙刀具模型图
3 电路控制 对于正反转绞肉机而言，主要实现正反转功能的是电路
的控制，如图 4 所示，为正反转控制电路图。其中绞龙刀具 有左旋和右旋两种供选择，左旋对应反转电路控制，右旋对 应正转电路控制。
绞肉机》最终研究成果；2014 年贵州省大学生创新创业训 练中心《贵州工程应用技术学院大学生工程技术创新创业 训练中心》支持项目成果 作者简介：朱佳传（1993-），男，贵州威宁人，本科在读，研究方向： 机械设计制造及其自动化。 余欢乐（1988-），男，贵州毕节人，助教，研究方向： 机械设计、工程机械、大学课程与教学。
2.2 带轮和齿轮的选用
考虑到带轮的工作条件、工作要求、制造成本等因素，
所以选择灰铸铁为带轮材料，材料牌号为 HT200。
本 次 设 计 中 选 用 Z 型 V 带， n1 = 1500r / min ，V 带
的根数 Z=2，主动轮基准直径
，从动轮基准直径
，
。
齿轮传动设计，传动齿轮选用直齿圆柱齿轮，取其压力
z1
26
24
28
2
13
20°
z2
40
38
42
2
20
20°
齿宽 b
35 26
中心距 a
33
材料 45# 钢，硬度 220HBS
2.3 进料口、机架、料筒、绞龙刀具和样板圆刀的材料选择 考虑到机架和料筒还是整个设计产品的装配、工作的基
准，其材料选择 HT200 灰铸铁，壁厚为 5mm，最小抗拉强度为 200。
2017 年 6 月下
11 科研课题 Scientific Research
角 α=20°。由于速度不高，精度选择用 8 级。两齿轮间的各 项数据设计主要参数 [2]，如表 1 所示。
4 绞肉机的运动仿真分析 进入 UG“开始”菜单下的“运动仿真”模块，首先对料
表 1 齿轮设计主要参数
齿轮 z 分度圆直径 d 齿根圆直径 d f 齿顶圆直径 da 模数 m 齿数 z 压力角α
2 整体材料设计及选用 2.1 电动机选择
由于电动机在工作时：
（1）
G—绞肉机生产能力，1000kg/h； W—随孔径 d 增大而减小，当 d=4 时，取 W=0.003kw.h/kg； η—传动效率，取 0.75。
图 2 年国家级大学生创新创业训练计划项目《自动正反转
图 4 绞肉机正反转电路控制
图 6 整机装配效果图
在锥形轴的基础上，使用 UG 软件中“插入—曲线—螺旋 线—扫掠”等功能，设置螺旋线的圈数 n=7、螺距 p=10、左旋、 起始直径 d=40 等参数，即可得到图 3 所示的螺旋绞龙刀具。
筒机架部分加以总体的固定（模块 J001）；定义主要转动动 力机构“模块 J002”；选择负载传动机构部分（负载部位）“模 块 J003”。其中定义连杆的运动副下的驱动值，旋转值为“恒 定”，初速度设为 -30r/min，“-”号表示方向为逆时针旋转， 传动比为 13：20，且正确装配。
图 5 波动统计图
5 机架设计及装配 机架主体骨架采用 10mm×170mm×170mm 的整体机架作为
支撑架，其余板件采用 5mm 厚的钢板，可采用铸造或焊接的 方式与料筒固定在一起。为了使在切割中物料能更好的切割， 将刀具与料筒锥度倾角设为 10°。
将电机与小带轮进行装配、轴与大带轮进行装配，平键 连接。大带轮与小带轮以中心距为 130mm 对电动机进行固定， 并用 V 型带进行力矩传递。大齿轮与小齿轮轴以中心距为 33mm 装配，在大带轮后加一个螺母进行装配。端盖与机架主 体以齿轮轴位旋转中心旋转。整机装配如图 6 所示。
圆出料口端逐渐密集的螺旋状绞龙刀具的旋转对肉进行绞切加工，由出料口处的孔状刀具配合挤出成品肉。可有效减轻使用者的 使用负荷。 关键词：家用型；绞肉机；改进设计
中图分类号：S233.5
文献标志码：A
文章编号：1672-3872（2017）12-0010-02
目前市场上流通比较多的绞肉机一般是通过绞桶内部转 动的刀刃和孔板上做成孔眼挤压而构成的相互剪切作用，将 肉在绞桶内部进行结构分解、切小、传送，如图 1 所示。
在整个绞切肉的过程中，绞龙刀具承受主要的冲击和压 力，因此绞龙刀具的材料选择 40Cr 合金钢。
绞 龙 刀 具 的 轴 和 绞 刀 片 部 门 均 呈 现 锥 形， 绞 刀 为 螺 旋 装 的 设 计 结 构。 绞 龙 刀 轴 的 螺 距 为 45mm， 小 锥 面 直 径 为 24mm，大锥面直径为 75mm，其锥度和料筒的锥度一致均为 10° ±1°～ 2°，锥面跳动在 0.05 ～ 1.0。 2.4 绞龙刀轴的绘制