摘要本文的旨在設(shè)計一款自動切肉機，根據(jù)市面上已有的切肉機所收集相關(guān)的數(shù)據(jù)，設(shè)計出一款主要應(yīng)用于家庭、食堂、餐飲業(yè)制作肉片的切肉設(shè)備。切肉機主要組成結(jié)構(gòu)包括電機、傳動齒輪、刀片、刀軸等零件。結(jié)構(gòu)原理上來看，都是通過電機的轉(zhuǎn)動，經(jīng)過齒輪箱變速通過刀軸帶動刀片組將肉塊擠壓切割成肉片?，F(xiàn)有的切肉機主要分為兩類，分別是小型家用切肉機和大型商用切肉機。家用切肉機主要結(jié)構(gòu)由電機、圓形鋸齒刀片、擋肉板和壓肉板組成，由電動機提供動力通過聯(lián)軸器傳輸動力帶動刀片旋轉(zhuǎn)，然后推進擋肉板向前，肉塊與刀片之間進行切割，通過調(diào)節(jié)擋肉板與刀片之間的空隙來控制切肉厚度，單次切肉量小，但是切割均勻，成本較低，結(jié)構(gòu)簡單。商用切肉機主要結(jié)構(gòu)是由電動機、減速齒輪箱、刀具組組成，是通過電動機提供動力，通過減速齒輪箱變速，通過傳動軸和齒輪傳輸動力，帶動刀片旋轉(zhuǎn)擠壓切割肉塊，結(jié)構(gòu)相對家用切肉機較為復(fù)雜，制作成本高，但是切割效率更高，更為方便。本文設(shè)計的是切肉設(shè)備是商用切肉機。通過3D建模軟件SolidWorks進行主要的結(jié)構(gòu)設(shè)計，再根據(jù)設(shè)計需要進行修改。隨后分別設(shè)計內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及重要零件，如刀片組、齒輪箱、傳動軸、整體機架等。對相關(guān)零件進行校核計算，對標準件進行選型，運用AutoCAD畫出切肉機的各零件圖紙。關(guān)鍵詞：自動切肉機；單相異步電機；齒輪傳動

AbstractThepurposeofthisarticleistodesignanautomaticmeatcutter,basedontherelevantdatacollectedfromexistingmeatcuttersonthemarket,todesignameatcuttingequipmentmainlyusedformakingmeatslicesinhouseholds,canteens,andcateringindustries.Themaincomponentsofameatcutterincludeamotor,transmissiongears,blades,bladeshafts,andothercomponents.Fromtheperspectiveofstructuralprinciple,itisallachievedthroughtherotationofthemotor,whichdrivesthebladegroupthroughthegearboxtocompressandcutthemeatintopieces.Theexistingmeatcuttersaremainlydividedintotwocategories,namelysmallhouseholdmeatcuttersandlargecommercialmeatcutters.Themainstructureofahouseholdmeatcutteriscomposedofanelectricmotor,circularserratedblades,ameatblockingplate,andameatpressingplate.Theelectricmotorprovidespowertodrivethebladestorotatethroughacoupling,andthenthemeatblockingplateispushedforward.Themeatpiecesarecutbetweenthebladesbyadjustingthegapbetweenthemeatblockingplateandthebladetocontrolthecuttingthickness.Thesinglecuttingamountissmall,butthecuttingisuniform,thecostislow,andthestructureissimple.Themainstructureofacommercialmeatcutteriscomposedofanelectricmotor,areductiongearbox,andacuttingtoolgroup.Itprovidespowerthroughanelectricmotor,changesspeedthroughareductiongearbox,andtransmitspowerthroughatransmissionshaftandgearstodrivethebladestorotateandsqueezeandcutmeatpieces.Comparedtoahouseholdmeatcutter,thestructureismorecomplexandhashigherproductioncosts,butthecuttingefficiencyishigherandmoreconvenient.Themeatcuttingequipmentdesignedinthisarticleisacommercialmeatcuttingmachine.Performthemainstructuraldesignusingthe3DmodelingsoftwareSolidWorks,andthenmakemodificationsaccordingtothedesignrequirements.Subsequently,internalstructuresandimportantcomponentssuchasbladegroups,gearboxes,driveshafts,andoverallframesaredesignedseparately.Verifyandcalculaterelevantparts,selectstandardparts,anduseAutoCADtodrawthedrawingsofeachpartofthemeatcutter.Keywords:Automaticmeatcutter;Singlephaseasynchronousmotor;geardrive

緒論研究背景及意義研究背景隨著全球人口的不斷增長和生活水平的提高，食品加工行業(yè)在近年來蓬勃發(fā)展。肉類產(chǎn)品作為人們?nèi)粘ｏ嬍持械闹匾M成部分，其加工質(zhì)量和效率成為了食品行業(yè)關(guān)注的重點。然而，傳統(tǒng)的肉類加工通常依賴于大量的人力，存在著勞動強度大、效率低、食品安全性難以保障等問題。為了解決這些問題并提高生產(chǎn)效率，自動切肉機這一技術(shù)應(yīng)運而生。首先，自動切肉機的研究背景與食品加工需求增加密切相關(guān)。隨著全球人口規(guī)模的擴大，對肉類產(chǎn)品的需求也在不斷增加。傳統(tǒng)的手工切割方式已經(jīng)無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求，自動切肉機因此成為了食品加工行業(yè)必不可少的一部分。自動切肉機的研究與勞動力成本上升緊密相連。隨著人工成本的不斷上漲，企業(yè)不得不尋找替代性的解決方案來降低生產(chǎn)成本。自動切肉機的引入可以有效減少人工勞動，提高生產(chǎn)效率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。此外，自動切肉機的研究還受到自動化技術(shù)發(fā)展的推動。隨著機器視覺、傳感器技術(shù)、控制系統(tǒng)等自動化技術(shù)的不斷進步，自動切肉機的智能化水平和生產(chǎn)能力得以大幅提升，更好地滿足了食品加工行業(yè)對高質(zhì)量、高效率生產(chǎn)的需求。食品安全和質(zhì)量控制是自動切肉機研究的重要背景之一。傳統(tǒng)的肉類加工可能存在人為因素對食品安全和質(zhì)量的影響，而自動切肉機能夠通過自動化加工過程減少人為操作，提高加工環(huán)境的衛(wèi)生水平，保障食品加工的安全和質(zhì)量。最后，自動切肉機的研究還致力于提高生產(chǎn)效率和成本控制。通過自動化加工，企業(yè)可以實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)、高速加工，提高生產(chǎn)效率，同時減少人工成本和能源消耗，從而增強了企業(yè)的競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力。研究意義近年來，隨著全球食品加工行業(yè)的快速發(fā)展和現(xiàn)代化需求的提升，自動切肉機作為食品加工領(lǐng)域的重要技術(shù)裝備，吸引了越來越多的研究者和企業(yè)的關(guān)注。自動切肉機以其高效、精準、安全的加工特性，在食品加工行業(yè)中發(fā)揮著重要作用，其研究意義不僅體現(xiàn)在提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本上，更體現(xiàn)在食品加工質(zhì)量的提升、食品安全的保障以及推動整個食品產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展等方面。自動切肉機的研究意義體現(xiàn)在提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本上。傳統(tǒng)的手工切割方式不僅效率低下，還存在著人為因素導(dǎo)致的加工誤差和浪費，而自動切肉機的引入可以有效解決這些問題。自動切肉機采用先進的機器視覺、傳感器技術(shù)和智能控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)高速、精準的加工，大大提高了加工效率，降低了加工成本，為食品生產(chǎn)企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟效益。自動切肉機的研究意義還在于提升食品加工質(zhì)量。在傳統(tǒng)的手工切割過程中，由于操作者技術(shù)水平參差不齊，容易導(dǎo)致加工誤差和食品質(zhì)量不穩(wěn)定的問題。而自動切肉機能夠通過精準的加工控制和實時監(jiān)測，確保每一塊肉類產(chǎn)品都具有統(tǒng)一的形狀、尺寸和重量，提高了產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和口感品質(zhì)，增強了產(chǎn)品競爭力。自動切肉機的研究還有助于保障食品安全。食品安全一直是全球食品行業(yè)的重中之重，而傳統(tǒng)的手工加工容易受到人為因素的影響，存在著食品污染和交叉污染的風(fēng)險。自動切肉機的引入可以減少人為操作，降低了食品加工過程中的污染風(fēng)險，保障了食品的安全性和衛(wèi)生質(zhì)量，符合消費者對食品安全的需求和期待。最后，自動切肉機的研究對推動整個食品產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展也具有重要意義。自動切肉機的普及和應(yīng)用不僅提高了食品加工行業(yè)的技術(shù)水平和競爭力，還有助于優(yōu)化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、提高資源利用效率，減少了人力資源的浪費和能源消耗，促進了食品產(chǎn)業(yè)的綠色、高效發(fā)展自動切肉機的研究現(xiàn)狀隨著食品加工行業(yè)的不斷發(fā)展和技術(shù)進步，自動切肉機作為食品加工領(lǐng)域的重要裝備，在提高生產(chǎn)效率、保障食品安全和提升產(chǎn)品質(zhì)量等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。本文旨在對自動切肉機的研究現(xiàn)狀進行全面綜述。自動切肉機是一種利用先進的機械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對肉類產(chǎn)品進行自動切割的設(shè)備。根據(jù)其工作原理和結(jié)構(gòu)特點，自動切肉機主要為刀具式自動切肉機：采用旋轉(zhuǎn)刀具或振動刀具對肉類產(chǎn)品進行切割，具有加工速度快、效率高的優(yōu)點，常用于肉類加工廠和食品加工企業(yè)中。在國外，自動切肉機的研究已經(jīng)取得了一系列重要進展。美國、歐洲和日本等發(fā)達國家的研究機構(gòu)和企業(yè)在自動切肉機的設(shè)計、技術(shù)應(yīng)用和市場開發(fā)方面處于領(lǐng)先地位。他們不僅在刀具結(jié)構(gòu)和切割原理方面進行了深入研究，還在機器視覺、傳感器技術(shù)和智能控制系統(tǒng)等方面進行了重要突破。例如，美國的一家知名企業(yè)開發(fā)出了一款基于深度學(xué)習(xí)算法的自動切肉機，能夠?qū)崿F(xiàn)對不同形狀和大小的肉類產(chǎn)品進行精準切割，極大地提高了加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。在國內(nèi)，自動切肉機的研究與發(fā)展也取得了一些成果，但相對于國外仍存在一定差距。目前，國內(nèi)主要集中在技術(shù)改進和初步應(yīng)用探索方面。一些研究機構(gòu)和企業(yè)積極開展自主創(chuàng)新，不斷提高自動切肉機的加工精度和穩(wěn)定性。一些大型食品加工企業(yè)也在加大自動切肉機的研發(fā)投入，希望通過技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級和轉(zhuǎn)型發(fā)展。然而，與國外相比，國內(nèi)在技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用拓展和智能化方面仍存在一定差距，有待進一步加強研究和開發(fā)。研究目標及內(nèi)容自動切肉機的研究目標主要包括以下幾個方面:提高生產(chǎn)效率：自動切肉機的主要目標之一是提高食品加工行業(yè)的生產(chǎn)效率。通過研究自動切肉機的加工原理、優(yōu)化加工參數(shù)和改進設(shè)備結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對肉類產(chǎn)品的高速、精準加工，從而提高生產(chǎn)效率，滿足市場需求。保障食品安全：食品安全是自動切肉機研究的重要目標之一。通過引入先進的傳感器技術(shù)和智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對加工過程的實時監(jiān)測和控制，及時發(fā)現(xiàn)和處理潛在的安全隱患，保障食品加工的安全和衛(wèi)生。提升產(chǎn)品質(zhì)量：自動切肉機的研究旨在提升產(chǎn)品質(zhì)量，滿足消費者對食品質(zhì)量的需求。通過優(yōu)化切割方式、控制切割精度和完善產(chǎn)品分揀系統(tǒng)，實現(xiàn)對肉類產(chǎn)品的規(guī)格化、標準化加工，提高產(chǎn)品質(zhì)量和口感。4.降低生產(chǎn)成本：自動切肉機的研究目標還包括降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。通過降低設(shè)備能耗、減少人工操作和優(yōu)化生產(chǎn)流程，實現(xiàn)對生產(chǎn)成本的控制和降低。本文的主要內(nèi)容是設(shè)計一款自動切肉機，基于市面上已有的切肉機收集相關(guān)的數(shù)據(jù)，設(shè)計出一款主要應(yīng)用于家庭、食堂、餐飲業(yè)制作肉片的切肉設(shè)備。切肉機主要組成結(jié)構(gòu)包括電機、傳動齒輪、刀片、刀軸等零件。結(jié)構(gòu)原理上來看，都是通過電機的轉(zhuǎn)動，經(jīng)過齒輪箱變速通過刀軸帶動刀片組將肉塊擠壓切割成肉片。通過3D建模軟件SolidWorks進行主要的解構(gòu)設(shè)計，再根據(jù)設(shè)計需要進行修改。隨后分別設(shè)計內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及重要零件，如刀片組、齒輪箱、傳動軸、整體機架等。對相關(guān)零件進行校核計算，對標準件進行選型，指定合理的制作工藝，運用AutoCAD畫出切肉機的各零件圖紙，設(shè)計切肉機的基本電路。第二章自動切肉機的設(shè)計方案2.1設(shè)計要求自動切肉機是一種用于食品加工、餐飲業(yè)加工肉類的設(shè)備，其設(shè)計要求主要包括以下幾各方面：切割效率：自動切肉機的設(shè)計首要考慮是加工效率和加工精度。自動切肉機應(yīng)具備高速穩(wěn)定的加工能力，能夠在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，實現(xiàn)對肉類產(chǎn)品的快速、精準切割。因此，其刀具結(jié)構(gòu)和驅(qū)動系統(tǒng)都需要設(shè)計為高效穩(wěn)定的工作狀態(tài)，以滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求。結(jié)構(gòu)設(shè)計：自動切肉機的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該合理，必須注重安全性和衛(wèi)生性。在加工過程中，必須采取有效的安全措施，防止操作人員受傷和設(shè)備損壞。同時，自動切肉機的各個部件和表面應(yīng)設(shè)計為易清潔、不積污的結(jié)構(gòu)，以確保食品加工過程的衛(wèi)生安全。能耗控制：自動切肉機的能耗要盡可能地低。正常何況，可以采用高效的電機和優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計方案等方法來實現(xiàn)能耗控制。以上是自動切肉機的設(shè)計要求，需要綜合考慮各種因素，確保切肉設(shè)備能夠滿足預(yù)期的使用要求。2.2自動切肉機的方案選擇方案一：商用自動切肉機的工作原理是由電機轉(zhuǎn)動通過齒輪箱和聯(lián)軸器與切割刀組安裝軸連接并傳遞轉(zhuǎn)矩，刀組由兩對刀片組組成由外部齒輪連接配合傳遞動力，刀片設(shè)計有豁口以增加刀片與肉塊之間的摩擦，保證順利切割，肉塊在刀片的擠壓摩擦作用下被切割成肉片，切割好的肉片由刀梳固定，保證切割后的肉片進入規(guī)定位置還可以防止肉片卡在刀片之間影響切割效率，達到預(yù)期的切割效果，刀組及工作原理圖如下圖圖所示刀梳2.齒輪3.刀片組圖2-1刀組模型圖圖2-2刀組的工作原理圖方案二：家用切肉機的工作原理是由電機轉(zhuǎn)動通過聯(lián)軸器與切割刀片安裝軸連接并傳遞動力，軸與切割刀片連接。將肉塊通過壓肉板固定，推動壓肉板與檔肉版使肉塊與刀片擠壓接觸，切割刀片的高速旋轉(zhuǎn)對肉塊進行切割達到切肉效果?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)擋肉板與刀片之間的間隙來控制切肉厚度，達到預(yù)期的切肉效果。家用切肉機的工作原理圖如下圖所示。1.壓肉板2.擋肉板3刀片圖2-3家用和切肉機的工作原理圖2.3總體方案的確定經(jīng)過方案對比，家用切肉機雖然更輕巧，但是切肉效率以及方便程度都遠不如商用切肉機，最終還是選擇商用切肉機作為最終方案。通過solidworks建模軟件，經(jīng)過對鈑金的合理設(shè)計，從而設(shè)計出一個完整的自動切肉機，自動切肉機工作流程圖如下圖所示。2.圖2-4自動切肉機機工作流程圖2.4自動切肉機的機構(gòu)組成自動切肉機的重要零件主要包括電機、齒輪箱、聯(lián)軸器、刀具安裝軸桿、刀片、刀梳、進料盤、電機安裝版和機架。其中內(nèi)部結(jié)構(gòu)由電機、齒輪箱、聯(lián)軸器、刀具安裝軸桿、刀片、刀梳組成；機架和進料盤組成自動切肉機的外部結(jié)構(gòu)。自動切肉機的整體結(jié)構(gòu)模型如下圖所示。圖2-5自動切肉機的整體模型2.5本章小結(jié)本章主要介紹了設(shè)計切肉機結(jié)構(gòu)時所考慮的方案選擇，對比兩種切肉機的優(yōu)缺點，并最終選擇最終方案，同時描述了切肉機的基本工作原理。切肉機主要由電機部分和刀組部分組成，再添加其他的配合零件，最終設(shè)計出一套完整的自動切肉機設(shè)備。第三章自動切肉機的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1自動切肉機的基本工作原理自動切肉機是一種將規(guī)格肉塊經(jīng)過刀片的切割成預(yù)期的肉片甚至肉絲頓號肉末的設(shè)備，其工作原理是由電機轉(zhuǎn)動通過齒輪箱和聯(lián)軸器與切割刀組安裝軸連接并傳遞轉(zhuǎn)矩，刀組由兩對刀片組組成由外部齒輪連接配合傳遞動力，刀片設(shè)計有豁口以增加刀片與肉塊之間的摩擦，保證順利切割，肉塊在刀片的擠壓摩擦作用下被切割成肉片，切割好的肉片由刀梳固定，保證切割后的肉片進入規(guī)定位置還可以防止肉片卡在刀片之間影響切割效率，達到預(yù)期的切割效果。自動切肉機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由電動機、變速箱、聯(lián)軸器和刀具組組成。圖3-1為自動切肉機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型圖。圖3-1自動切肉機內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型3.2刀具的設(shè)計自動切肉機的刀具主要由刀片、刀墊、刀梳和刀片安裝軸組成，刀組由兩組刀片組組成每組刀片組由30個刀片間隔刀墊錯落安裝，刀梳用于在刀片之間防止切割好的肉片隨著刀片旋轉(zhuǎn)再次進入循環(huán)造成刀組堵塞。自動切肉機刀片的設(shè)計應(yīng)考慮到切割效率。切肉機的刀片應(yīng)具有良好的切割性能，能夠快速而準確地完成切割任務(wù)。因此，在刀片的選擇上，應(yīng)考慮材料的硬度和耐磨性，以確保刀片在長時間使用后仍能保持良好的切割效果。此外，刀片的形狀和角度設(shè)計也是影響切割效率的重要因素，應(yīng)根據(jù)不同的切割需求進行合理設(shè)計。刀片的設(shè)計還應(yīng)注重延長使用壽命。切肉機是經(jīng)常需要使用的設(shè)備，刀片的損耗會直接影響到設(shè)備的運行效率和維護成本。因此，在刀片的設(shè)計過程中，應(yīng)考慮到刀片的耐磨性和耐腐蝕性，選擇合適的材料和表面處理技術(shù)以延長刀片的使用壽命。同時，定期對刀片進行檢查和維護也是保證刀片長期穩(wěn)定工作的重要措施。刀片設(shè)計必須兼顧安全性。切肉機是一種潛在危險的設(shè)備，如果刀片設(shè)計不合理或出現(xiàn)問題，可能會造成意外傷害。因此，在刀片設(shè)計中應(yīng)考慮到安全防護措施，如安裝有效的防護罩、設(shè)計合理的刀片固定方式等，以確保操作人員在工作時免受傷害。3.2.1切割刀片的設(shè)計在設(shè)計自動切肉機的時候還需要考慮切肉機對肉塊的切割效果，為達到良好的切割效果，刀片之間的距離要控制在合適的距離范圍。刀片之間的距離由刀刀墊控制，刀片之間的距離可以使切割肉片的厚度更多樣，為達到不同的切割效果，可以更換不同的刀墊，來達到不同的切肉厚度效果。刀片安裝在刀片安裝軸上，因此需要與道具安裝軸的尺寸進行配合設(shè)計安裝。切割刀片為圓形外刃刀片設(shè)計，切割外環(huán)進行開刃處理，外刃進行開孔處理用來增加刀片與被切割肉塊的摩擦，防止肉塊在刀片之間打滑，影響切割效率。在刀片的材料選擇上，刀片與肉是直接接觸的，因此需要選用食品級的鋼材來制作切分刀片，被切割肉塊帶有血水的，因此制作切割刀片的鋼材需要具有一定的防腐蝕性。綜合考慮經(jīng)濟性以及物理特性能后，選擇304不銹鋼制作切割刀片，刀片外徑為83.5mm。刀片模型圖如下圖所示。圖3-2切割刀片模型刀墊的作用是裝在刀片之間調(diào)整刀片之間的距離，以此來控制刀具切割肉片的厚度。刀片在刀片軸上做圓周運動，因此刀墊也是配合刀片做圓周運動，所以刀墊也是設(shè)計成圓環(huán)形。由于要給肉片留有足夠的空間，商用刀墊的直徑要盡可能設(shè)計合理，不宜過大也不宜太小，設(shè)計太大留有空間就太小，設(shè)計太小刀片配合就不穩(wěn)定。經(jīng)過篩選調(diào)查，最終確定刀墊外徑為40mm。材料選擇不需要考慮過多的物理性能，與刀片一樣，選用304不銹鋼。刀墊模型圖如下圖所示。圖3-3刀墊模型刀梳是用于排布在刀片空隙之間，防止切割好的肉片與刀片發(fā)生粘連，隨著刀片繼繼在循環(huán)運動中造成堵塞，還可以調(diào)整肉片掉落的方向。刀梳與刀片之間相互配合，刀梳的選材也只需要考慮食品安全性即可，選用304不銹鋼制作刀梳。刀梳的模型圖如下圖所示。圖3-4刀梳模型3.2.2刀片軸的設(shè)計刀片安裝軸是用來裝載刀片和刀墊的部件，還需要連接聯(lián)軸器和齒輪用來傳遞動力。設(shè)計刀片安裝軸時需要考慮設(shè)計鍵槽，用來安裝齒輪，主動軸與聯(lián)軸器連接部分設(shè)計成方形嵌入，與聯(lián)軸器連接。為方便安裝和拆卸，且不受軸向力的作用，所以本設(shè)計中設(shè)計成圓頭平鍵連接。查表可知，鍵寬b鍵高h都設(shè)計成5mm，刀片安裝軸的鍵槽長度L設(shè)計成20mm。設(shè)計軸的材質(zhì)主要有合金鋼和碳素鋼兩種材質(zhì)。與合金鋼相比，碳鋼價格便宜，對應(yīng)力集中的敏感性較低，因此碳鋼被廣泛用于制造軸。但合金鋼與碳鋼相比，其力學(xué)性能較高，淬火性能較好。所以在傳遞大動力和要求縮小尺寸及質(zhì)量、改善軸頸耐磨性、及在高溫或低溫下運行時常用合金鋼制造[9]，因為軸與肉料是直接接觸的，所以防銹至關(guān)重要，混有鉻和鎳元素，有極好的防銹作用，但是含量也要控制好，不能過高，原則上講，含量越高防銹性能是越好，但隨之而來的是風(fēng)險的增加，鉻鎳元素的析出容易造成重金屬超標，對肉料造成污染，危害人體健康。含量不足，防銹性能也會不理想。綜合考慮材料的工藝性力學(xué)性能和經(jīng)濟性后選用1Cr18Ni9Ti合金鋼制作刀片安裝軸比較合適，熱處理用淬火處理。1Cr18Ni9Ti合金鋼具有不錯的抗腐蝕性，同時保證了鉻鎳分解量不會對人體造成傷害【10】。刀片安裝軸如圖3-4圖3-5所示。圖3-5刀片安裝軸主動軸模型圖3-6刀片安裝軸從動軸模型軸承作為自動切肉機中的重要部件之一，對設(shè)備的性能和穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用。因此，合理選擇和應(yīng)用軸承對于確保自動切肉機的正常運作和提高生產(chǎn)效率具有重要意義。軸承的選型原則，在進行自動切肉機軸承選型時，需要考慮以下幾個原則：負載能力：軸承需要能夠承受自動切肉機運行中的刀片軸運轉(zhuǎn)的負載，主要是徑向力。轉(zhuǎn)速要求：根據(jù)自動切肉機的工作轉(zhuǎn)速，選擇合適的軸承類型和規(guī)格，以確保軸承高負載運轉(zhuǎn)下不會產(chǎn)生過大的摩擦和磨損。壽命要求：考慮自動切肉機的使用壽命和維護周期，選擇具有較長壽命和穩(wěn)定性能的軸承，減少設(shè)備停機檢修維護的次數(shù)和成本。工作環(huán)境：考慮自動切肉機的工作環(huán)境，選擇合適的軸承材料和穩(wěn)定性能的軸承，以防外部雜志和潤滑油污染軸承，影響其正常運行。常見的軸承類型主要包括滾動軸承和滑動軸承。滾動軸承：包括深溝球軸承、圓柱滾子軸承、角接觸軸承，適用于自動切肉機的高速高負載運轉(zhuǎn)的工作環(huán)境。如主軸承、軸承座等部位?；瑒虞S承：包括滑動軸套、滑動軸徑等，適用于自動切肉機的低俗、大負載和潤滑條件較差的工作環(huán)境，如傳動軸承、支撐軸承等部位。以自動切肉機的傳動軸承和支撐軸承部位為例，則選擇滑動軸承，采用銅合金材料制成，具有良好的耐磨性和自潤滑性，適用于較低俗度和大負載的工作環(huán)境。圖3-7為軸承的模型圖。圖3-7軸承模型3.2.3齒輪的選擇在刀具組中，設(shè)計齒輪傳動主要是傳遞轉(zhuǎn)矩，不需要傳動比的設(shè)計，所以安裝在兩根在刀片軸上的齒輪選型完全一樣。在進行自動切肉機齒輪選型時，需要考慮以下幾個原則：負載能力：齒輪需要能夠承受自動切肉機在運行過程中所產(chǎn)生的各種負載，包括徑向負載和軸向負載。齒輪傳動比：根據(jù)自動切肉機的工作需求和傳動系統(tǒng)的設(shè)計，選擇合適的齒輪傳動比，以實現(xiàn)理想的運動匹配和速度調(diào)節(jié)。齒輪材料：考慮自動切肉機的工作環(huán)境和傳動功率，選擇適合的齒輪材料，如優(yōu)質(zhì)合金鋼、鑄鐵等，以確保齒輪具有足夠的強度和耐磨性。精度要求：根據(jù)自動切肉機的精度要求和傳動系統(tǒng)的穩(wěn)定性需求，選擇適當精度的齒輪，以減少傳動誤差和提高運行精度。壽命要求：考慮自動切肉機的使用壽命和維護周期，選擇具有較長壽命和可靠性的齒輪，以減少設(shè)備停機維護的次數(shù)和成本。根據(jù)自動切肉機的不同部位和傳動要求，常見的齒輪類型包括：直齒輪：適用于傳遞較小功率和低速度的傳動系統(tǒng)，如自動切肉機的輸送系統(tǒng)和調(diào)節(jié)機構(gòu)。斜齒輪：適用于傳遞中等功率和高速度的傳動系統(tǒng)，如自動切肉機的切割機構(gòu)和傳動軸。錐齒輪：適用于傳遞大功率和高扭矩的傳動系統(tǒng)，如自動切肉機的主傳動系統(tǒng)和變速箱。以自動切肉機的主傳動系統(tǒng)為例，選擇耐磨性強、傳動效率高的斜齒輪，根據(jù)傳動比和功率要求，采用優(yōu)質(zhì)合金鋼材料制造，以確保傳動系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。而在自動切肉機的輸送系統(tǒng)中，則選擇成本較低、結(jié)構(gòu)簡單的直齒輪，根據(jù)輸送速度和負載要求，采用鑄鐵或碳鋼材料制造，以滿足日常生產(chǎn)的基本需求。根據(jù)刀具組規(guī)格的設(shè)計兩軸之間的距離選擇設(shè)計直齒輪的規(guī)格。齒數(shù)的確定選用直齒圓柱齒傳動，由于自動切肉機為一般工作設(shè)備，轉(zhuǎn)速不高，所以采用8級精度（GB10095-88)；查表得知選擇齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為50HRC.齒數(shù)z模數(shù)m分度圓直徑d齒頂圓直徑da齒根圓直徑df齒頂高ha齒根高h25590948423表3-1齒輪尺寸表（單位：mm） 圖3-8直齒輪模型3.2.4聯(lián)軸器的設(shè)計聯(lián)軸器在機械系統(tǒng)傳動中有著不可或缺的地位，它的主要作用是用來連接刀片軸和蝸輪，傳遞扭矩和運動。合理的選擇聯(lián)軸器對于保證切肉機設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)和提高工作效率具有重要意義。由于刀具是可以拆卸的，所以聯(lián)軸器要設(shè)計成便于安裝與拆卸的類型，易于維護和清理，保證設(shè)備的欸生安全。還要根據(jù)切肉機的工作環(huán)境，要能滿足刀具工作的最大最大扭矩。綜合考慮，本設(shè)計方案中選用軸套式聯(lián)軸器。傳動效率高，便于拆卸安裝，結(jié)構(gòu)簡單。該聯(lián)軸器由軸套和軸心以及一個軸承組成軸套與機架配合鏈接，軸心與刀片軸和蝸輪連接，軸承固定配位，設(shè)計簡單。軸套式聯(lián)軸器及軸心模型如圖3-9和3-10所示。圖3-9軸套式聯(lián)軸器模型圖3-10軸心模型3.3減速齒輪箱的設(shè)計3.3.1減速齒輪箱的選型在自動切肉機設(shè)計中，刀片切割速度是遠低于正常電動機的轉(zhuǎn)數(shù)，且刀組的扭矩較大，在電動機與刀組之間裝置減速齒輪箱尤為重要。減速齒輪箱作為傳動系統(tǒng)的核心部件，在設(shè)備運行中承擔著降低轉(zhuǎn)速、增大扭矩的重要任務(wù)。合理選擇和應(yīng)用減速齒輪箱對于確保自動切肉機的正常運作和提高生產(chǎn)效率至關(guān)重要。減速齒輪箱的選型原則：負載能力、傳動比、齒輪材料、精度要求以及壽命要求。負載能力：減速齒輪箱的負載能力是選型的首要考慮因素，需根據(jù)自動切肉機的工作負載和傳動需求來確定。一般情況下，需要考慮到減速齒輪箱在承受沖擊負載和持續(xù)工作負載下的能力，以確保傳動系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。傳動比：根據(jù)自動切肉機的工作速度和扭矩需求，選擇合適的傳動比是選型的關(guān)鍵。傳動比的選擇直接影響到減速齒輪箱的輸出轉(zhuǎn)速和扭矩，需根據(jù)實際情況進行合理匹配，以滿足設(shè)備的工作要求。齒輪材料：減速齒輪箱的齒輪材料應(yīng)具備良好的強度、耐磨性和沖擊韌性，常見的材料包括優(yōu)質(zhì)合金鋼、硬質(zhì)合金等。根據(jù)自動切肉機的工作環(huán)境和使用要求，選擇適合的材料以確保減速齒輪箱具有較長的使用壽命和穩(wěn)定的工作性能。精度要求：考慮到自動切肉機對工作精度的要求，減速齒輪箱的制造精度也是選型的重要考慮因素。選擇具有較高制造精度和穩(wěn)定性的減速齒輪箱，可以有效減少傳動誤差，提高設(shè)備的工作精度。壽命要求：減速齒輪箱的使用壽命直接影響到自動切肉機的持續(xù)運行和生產(chǎn)效率。因此，在選型過程中需要考慮減速齒輪箱的壽命要求，并選擇具有較長壽命和可靠性的產(chǎn)品，以減少設(shè)備的停機維護次數(shù)和成本。減速齒輪箱按結(jié)構(gòu)特點和應(yīng)用領(lǐng)域分類：圓柱齒輪減速機：適用于多種場合，包括單級和雙級形式，以及展開式、分流式和同軸式布置。圓錐齒輪減速機：適用于輸入軸和輸出軸位置成相交的場合，如數(shù)控機床、醫(yī)療器械等高端領(lǐng)域。蝸桿減速機：包括圓柱蝸桿減速機、圓弧環(huán)面蝸桿減速機等，適用于小功率、間隙工作的場合。行星齒輪減速機：具有高精度、高鋼性、高負載等特點，常用于步進電機和伺服電機上。綜合考慮，適用在切肉機上的減速箱可選用蝸輪蝸桿減速齒輪箱。蝸輪蝸桿減速器的主要作用包括減速、增加扭矩、節(jié)省空間、提高機械性能和平衡設(shè)計。以下是詳細介紹：減速。蝸輪蝸桿減速器可以將高速旋轉(zhuǎn)的動力設(shè)備（如電機、發(fā)動機）減速到需要的低速輸出，滿足不同的負載要求，并保證設(shè)備的運行穩(wěn)定和安全性。增加扭矩。在高速旋轉(zhuǎn)的動力設(shè)備與負載設(shè)備之間，蝸輪蝸桿減速器能夠?qū)崿F(xiàn)扭矩的增加，從而保證負載設(shè)備正常的運轉(zhuǎn)。節(jié)省空間。由于其結(jié)構(gòu)特殊，體積小且緊湊，蝸輪蝸桿減速器能夠節(jié)省機器的裝置空間，對于空間狹小的場合有重要的應(yīng)用價值。提高機械性能和平衡設(shè)計。蝸輪蝸桿減速器具有優(yōu)良的機械性能和精準的平衡設(shè)計，適用于重負荷工作環(huán)境，并且能夠減少沖擊和振動，保證設(shè)備的平穩(wěn)運行。長期耐用性。采用精確制造和優(yōu)質(zhì)材料，蝸輪蝸桿減速器具有耐磨性和較長的使用壽命。蝸桿減速箱模型圖如圖3-9。圖3-9蝸桿減速箱模型3.3.2普通圓柱蝸桿傳動的基本參數(shù)傳動比=（式3-1）式中，。齒數(shù)比=（式3-2）式中，。蝸桿為主動===（式3-3）=25==253.3.3普通圓柱蝸桿的受力分析在蝸輪與蝸桿之間存在著與、與、與三對大小相等方向相反的力。在確定各力的方向時，先確定軸向力的方向，因為軸向力是由螺旋線和螺桿的轉(zhuǎn)向提供的。圖3-10中（a）中螺桿為右旋螺桿，（b）中螺桿為左旋螺桿當不計摩擦力的影響時，各力的大小計算式為下：==（式3-4）==（式3-5）==（式3-6）式中，————圖3-10蝸桿傳動受力分析3.4電動機的選型自動切肉機的核心部件就是電動機，電動機提供動力轉(zhuǎn)矩，它直接影響到切肉機的性能、效率和穩(wěn)定性。合理的選擇電動機電動機能夠保證設(shè)備的正常運行，降低能源消耗，降低維護成本，因此合理的選擇電動機是機械設(shè)計制造中的重要環(huán)節(jié)。以下是電動機的選型原則：負載特性分析：在選型電機時，首先需要對自動切肉機的負載特性進行充分分析。負載特性主要包括工作時的負載大小、慣性負載、啟動和制動負載等。不同的負載特性需要不同類型的電機來滿足，如需要扭矩大、啟動快的應(yīng)選擇功率較大的電機；對于慣性負載大的情況，應(yīng)選擇具有較高轉(zhuǎn)矩的電機，以確保設(shè)備的正常啟停和穩(wěn)定運行。功率匹配：選型電機時需要考慮到自動切肉機的功率需求。根據(jù)設(shè)備的工作量和負載特性，選擇功率適當?shù)碾姍C是非常重要的。功率過小會導(dǎo)致電機無法正常運行或者負載過載，功率過大則會增加設(shè)備的成本，同時也可能造成能源浪費。因此，在選型時應(yīng)根據(jù)實際需求合理匹配電機的功率，以確保設(shè)備的高效運行。轉(zhuǎn)速需求：自動切肉機在不同的工作環(huán)境下需要不同的轉(zhuǎn)速，因此選擇合適的轉(zhuǎn)速范圍也是電機選型的一個重要考慮因素。電機的轉(zhuǎn)速應(yīng)能夠滿足設(shè)備的工作要求，既要保證切割效率，又要考慮到設(shè)備的穩(wěn)定性和噪音控制。根據(jù)設(shè)備的實際工作條件和要求，選擇轉(zhuǎn)速適當?shù)碾姍C是非常必要的。效率和節(jié)能：在電機選型中，除了考慮到基本的功率和轉(zhuǎn)速要求外，還應(yīng)關(guān)注電機的效率和節(jié)能性能。高效率的電機可以降低能耗、減少能源浪費，提高設(shè)備的整體性能和運行效率。因此，在選型時應(yīng)選擇具有較高效率的電機，以降低設(shè)備的運行成本，同時也符合現(xiàn)代社會對節(jié)能環(huán)保的要求。可靠性與維護性：電機選型還應(yīng)考慮到電機的可靠性和維護性。選擇具有良好品質(zhì)和穩(wěn)定性能的電機能夠減少設(shè)備的故障率，降低維護成本，延長設(shè)備的使用壽命。同時，易于維護和更換的電機也能夠提高設(shè)備的可靠性，減少因電機故障而帶來的生產(chǎn)損失。電動機的種類繁多，按照不同標準能分成不同的類別。按照工作電源不同分類，可分為交流電動機和直流電動機。根據(jù)實際情況，自動切肉機所處的工作環(huán)境，本設(shè)計選擇使用220V交流電源。1.類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇單相交流異步電機是指由220V交流電源提供電而運轉(zhuǎn)的異步電機。因為生活用電也都是220V，所以本設(shè)計選用單相交流異步電機。單相交流電源的異步電動機稱為單相異步電動機。單相異步電動機由于只需要單相交流電，故使用方便、應(yīng)用廣泛，并且有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、噪聲小、對無線電系統(tǒng)干擾小等優(yōu)點，因而常用在功率不大的家用電器和小型動力機械中，如電風(fēng)扇、洗衣機、電冰箱、空調(diào)、抽油煙機、電鉆、醫(yī)療器械、小型風(fēng)機及家用水泵等。2.確定電動機的功率電動機的功率選擇直接影響到電動機工作性能和經(jīng)濟性能的好壞：若所選電動機的功率小于工作要求，則不能保證工作機正常工作；如果功率過大，則電動機不能滿載運行，功率因數(shù)和效率較低，從而增加電能消耗，造成浪費。對于載荷比較穩(wěn)定、長期運轉(zhuǎn)的機械（如齒輪傳動）通常按照電動機額定功率選擇：首先計算工作機所需功率，確定傳動系統(tǒng)的總效率，再根據(jù)工作機特征計算工作機所需電動機功率，最后選定電動機額定功率，且電動機額定功率不小于工作機所需電動機功率。由于負載是穩(wěn)定的，無需進行過載能力的校核；當電動機不帶負載起動時，也無需進行起動條件的校核。其額定功率等于或略大于電動機所需的輸出功率。工作機所需功率Pw（kW）應(yīng)由工作機的工作阻力和運動參數(shù)計算確定。已知工作機主動軸的輸出轉(zhuǎn)矩T（N?m）和轉(zhuǎn)速nw（r/min），或工作機的圓周力（即卷筒的工作拉力）Fw（（N）和工作機的線速度（輸送帶的工作速度）vw（m/s），則工作機主動軸（卷簡軸）所需功率?；颍ㄊ?-7）式中：——工作機主軸的輸出的轉(zhuǎn)矩，N?m—工作機的圓周力，N—工作機的線速度，m/s—帶式運輸機卷筒的直徑，mm—工作機卷筒的轉(zhuǎn)速，r/min本設(shè)計中工作機所需功率：（式3-8）電動機的輸出功率考慮到傳動裝置的功率損耗，電動機的輸出功率為（式3-9）式中：—工作機所需功率，kW—電動機的輸出功率，kW—從電動機到工作機的總效率傳動裝置的總效率n由傳動裝置的組成確定，多級串聯(lián)的傳動裝置總效率為（式3-10），設(shè)計時可參考下圖表3-11選取。圖3-11常見機械傳動和摩擦副的效率概略值效率表本設(shè)計方案中從電機到工作部件的總效率：（式3-11）電動機的輸出功率：（式3-12）（3）電動機的額定功率P。根據(jù)計算出的電動機輸出功率可以選擇電動機的額定功率，其額定功率略大于電動機所需的輸出功率：式中：—電動機的額定功率，—電動機的輸出功率，根據(jù)下圖表3-12，可以選擇YL系列單相異步電動機，電動機的額定功率=1.36，滿足。圖3-12YL系列電動機參數(shù)數(shù)據(jù)經(jīng)過計算，查表常用YL系列電動機型號參數(shù)后選用YL90S2號電動機。轉(zhuǎn)速為2800r/min,額定電壓220V，額定功率1.5KW，功率因數(shù)（cosФ）0.95，電動機效率為76%。。電動的模型圖如圖3-13所示。圖3-13電動機模型3.5進料盤的設(shè)計進料盤是用來防止帶切割肉塊的，入料口的大小根據(jù)刀組兩組軸之間的距離和長度來設(shè)計決定；還需要考慮入料口深度，到刀組之間的距離來設(shè)計入料口的深度。入料盤應(yīng)設(shè)計成安全可靠的結(jié)構(gòu)，確保操作人員不會意外接觸刀刀具或其他傷害，邊緣處倒角處理。入料盤需要提供足夠的支撐和穩(wěn)定性，確保在切割肉料過程中不會產(chǎn)生晃動或移動，從而影響切割效率，還需要簡單設(shè)計，便于清潔，以便及時清除食材殘留和保持衛(wèi)生。最后在考慮食品安全性選擇304不銹鋼制作入料盤。入料盤模型圖如圖3-14所示。圖3-14入料盤模型3.6本章小結(jié)本章主要簡單敘述了自動切肉機的基本工作原理，以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計。對刀具進行設(shè)計。計算出工作機功率和系統(tǒng)傳動比，確定電機的功率和減速齒輪箱的傳動系數(shù)。自動切肉機關(guān)鍵零部件的強度校核4.1零件強度校核的意義零件強度校核是工程設(shè)計和制造過程中的一個重要環(huán)節(jié)，它對于確保零件在使用過程中的可靠性和安全性具有至關(guān)重要的意義。通過強度校核，可以確保零件在預(yù)定的工作條件下能夠承受預(yù)期的載荷而不發(fā)生破壞。這有助于提高產(chǎn)品的使用壽命和性能穩(wěn)定性。零件的強度直接影響到整個系統(tǒng)的安全性。如果零件在受到外力作用時發(fā)生斷裂或變形，可能會導(dǎo)致設(shè)備故障。因此，進行強度校核是保障使用者安全的必要措施。通過對零件進行強度校核，可以減少因零件失效導(dǎo)致的維修和更換次數(shù)，從而提高生產(chǎn)效率降低長期的運營成本。很多行業(yè)都有嚴格的安全標準和法規(guī)要求，對零件的強度進行校核是確保產(chǎn)品符合這些要求的必要步驟。通過強度校核，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計中可能存在的缺陷和風(fēng)險，及時進行修正，避免在生產(chǎn)或使用過程中出現(xiàn)問題。4.2軸的扭轉(zhuǎn)強度計算軸是切肉機中一個重要的零件，其主要作用是傳遞動力。切肉機設(shè)計中，刀片軸只承受扭矩沒有承受彎曲應(yīng)力，針對切