198 家用食品粉碎机的设计(含全套说明书和CAD图纸).

题目：家用食品粉碎机的设计

摘要

目前，国内消费市场中“家用食品粉碎机”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PVC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

ABSTRACT

Now, the domestic consumes the market inside" the household-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 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 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 efficiency. 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 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 modulate 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 circuit

目录

1 绪论 (1)

1.1 引言 (1)

1.2 目的及意义 (1)

2 总体及外观设计 (2)

2.1 设计思想 (2)

2.2 粉碎机的总体设计 (2)

2.3 粉碎机的外观设计 (2)

3 零件及机械结构设计 (4)

3.1 电动机的选择 (4)

3.2 机座的设计 (4)

3.3 料杯的设计 (6)

3.4 机罩的设计 (7)

3.5 刀具盖的设计 (8)

3.6 料杯盖的设计 (9)

3.7 滤网及隔离罩的设计 (10)

3.8 电动机伸出端联接轴设计 (11)

3.9 刀具联接轴的设计 (11)

3.10刀具的设计 (14)

3.11螺母的设计 (16)

3.12密封圈的选择 (16)

4 控制电路的设计及其电气元件的选择 (17)

4.1 控制电路的设计 (17)

4.2电气元件的选择 (18)

4.2.1电源引入开关SP (18)

4.2.2过热保护开关ST (19)

4.2.3滤波电容 (19)

5 结论 (20)

参考文献 (21)

致谢 (22)

1 绪论

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]1[。

在设计过程中,我们将“人——机——环境”溶为一体]2[，既能实现社会价值又能合理地保护自然价值,促进人与自然的共同繁荣。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]3[。

2.3 粉碎机的外观设计

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]2[。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[。

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]4[。

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。

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

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]5[：

主要性能：

功率：250 W

电压：220 V

转速：12 000 r/min

电流：1.8 A

3.2 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； (3.1）

KW Fv P 226.01

1000565.04001000=??==η

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，因此我们在机座的材料选择上采用PVC复合材料]6[。

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3.1所示。

图3.1 机座结构示意图

3.3 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3.2所示；二号料杯的结构如图3.3所示；三号料杯的结构如图3.4所示。

图3.2 一号料杯结构示意图

图3.3 二号料杯结构示意图

图3.4 三号料杯结构示意图

3.4 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。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3.5所示。

图3.5 机罩结构示意图

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]7[。

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3.6所示。

图3.6 刀具盖结构示意图

3.6 料杯盖的设计

这里讲到的料杯盖是专门为一号料杯（豆浆杯）所设计的，它的作用是不让料杯内的液体飞溅出来，起到一定的保护作用。在杯盖的设计上，它的下部倾斜角度与料杯杯壁相同，由最外边的凸缘扣在料杯杯口，避免杯盖在人手的压力下被完全压入杯体内，造成不必要的损坏；在杯盖的中心设计了一个通孔，能起到方便进料的作用，可以完全避免待加工食品在进料过程中落到滤网外（见图 3.7）。在杯盖的通孔位置设计一个加料冒，其作用就是防止杯内液体或食品在高速旋转下从中间的通孔飞溅出来。

材料：由于这两个杯盖也是与食品直接接触，所以在选择材料时同样是选择食品级

的PC材料。

颜色：为了达到美观的效果，其颜色与刀具盖的颜色相同，形成相互辉映的效果。

图3.7 料杯盖结构示意图

3.7 滤网及隔离罩的设计

由于在榨果汁和制作豆浆的过程中，需要有效地把残渣和果汁或豆浆分离开来，因此专门为一号料杯设计了滤网和泡沫隔离罩。

滤网镶嵌在滤网罩中，滤网罩是放料杯内的最下部，与料杯内的凸台相结合，而泡沫隔离器放在滤网罩的上面，滤网罩和泡沫隔离器配合后的高度正好等于杯体内的高度，然后与料杯盖中心的通孔相配合，就形成了一个整体隔离装置。

作用：滤网的作用是将固体残渣和液体分离开，而泡沫隔离器顾名思义是为了减少泡沫，因为刀片在高速旋转中会使液体产生泡沫，为了尽量减少泡沫进入要饮用的液体中，有效地避免了煮豆浆时泡沫扑锅，因此设计了这样一个泡沫隔离器。

材料：由于滤网、滤网罩和泡沫隔离器与待饮用的食物直接接触，所以选用食品级的PC材料；而滤网则采用一次性激光点孔技术生产出来的整块不锈钢钢板，它的孔径仅为0.25毫米，这样可以使其出浆更细滑，使用时更加安全]3[。

滤网罩机构如图3.8所示。

泡沫隔离器结构如图3.9所示。

图3.8 滤网罩结构示意图

图3.9 泡沫隔离器结构示意图

3.8 电动机伸出端联接轴设计

由于电动机的伸出轴直径太小，不能直接对刀片进行传动，为了解决这个问题，专门为电动机伸出端设计了一个联接轴。这个联接轴采用正方形设计，因为它还要带动刀具联接轴转动，它的内接圆直径达到了11 mm，最大外接圆直径也达到了16 mm，有6.9 mm厚。

作用：加大了电动机伸出轴的直径，即增大了转矩，减小了电动机所受的负荷。在联接轴的一端中心，设计了一个孔并设计了一个缺口，其作用是为了与电动机伸出轴配合，在配合时将其缺口面和电动机伸出轴的缺口面对齐。

材料：其材料选用45钢调质。

电动机伸出端联接轴结构如图3.10所示。

图3.10 电动机伸出端联接轴

3.9 刀具联接轴的设计

刀具联接轴是为了将刀具、刀具盖和机座电动机连接在一起，这个联接轴是通过密封圈将其固定在刀具盖上，用户可以根据自己的需要更换刀片来达到不同的粉碎效果。为了能够和电动机伸出端联接轴形成很好的配合，在其下部设计了一个与电动机伸出端联接器大小相同的方孔。其上部设计了较细的螺纹，与压紧刀片的螺母相配合，同时，在螺纹联接处还设计了一个缺口，这是为了与电动机伸出端联接轴的缺口相配合。在设计时考虑到安装后其大头端的高度不能超过刀具盖底部的深度，所以在设计这个联接器时，它安装在刀具盖里的尺寸仅为12 mm。

1、选择轴的材料

选择轴的材料为45钢调质，因为这种钢具有良好的综合力学性能。

2、初定刀具联接轴的最小直径 mm n P C d 08.312000

25.011233min =?== （3-2） C ——为取决于轴材料的许用扭转切应力的[]T τ的系数，其值可查表；

P ——轴所传递的功率，KW ；

n ——轴的转速，r/min.

刀具联接轴的最小直径是安装刀具盖处轴的直径ⅣⅢ-d （见图3.11），为了使所选

的轴直径ⅣⅢ-d 与刀具盖的孔径相适应，故取最小轴径为5mm 。

图3.11 刀具联接轴

3、轴的结构设计

（1）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

1)为了满足与刀具盖的配合，取ⅣⅢ-段轴的长度与刀具盖的厚度相同即mm l 4=-ⅣⅢ。

2）因刀具盖孔径为mm 8φ，为了装拆方便，取mm d 6φ=-ⅤⅣ，ⅣⅢ-d 比ⅤⅣ-d 小是

为了加密封圈。为了与刀具有效的配合而不发生相对转动，故将Ⅳ-Ⅴ段的轴切掉一部分，切口形状和大小与电动机输出轴相同，又因该段轴要用螺母使之与刀具紧密配合，故要做出M6的螺纹，综合所有，选取mm l 9=-ⅤⅣ，mm l 3/=-ⅣⅣ（刀具与刀具盖间的间

隙）。

3）Ⅰ-Ⅱ端与电动机伸出端联接轴相配合，故取mm l 7//=-ⅡⅠ，mm l 10=-ⅡⅠ，

mm d 20=-ⅡⅠ。

4）Ⅱ-Ⅲ段轴要保证刀具联接轴不因高速旋转而飞出，故取ⅢⅡ-d 大于刀具盖孔径，

所以取mm d

10=-ⅢⅡ，mm l 2=-ⅢⅡ。

（2）确定轴上圆角和倒角尺寸

参考《机械设计手册》[]7取得各轴肩处的圆角半径如3.11图所示。

4、根据轴所受的外力偶矩画扭矩图

（1）计算轴的外力偶矩

轴所受外力偶如图3.12（a)所示，

图3.12 （a)轴所受外力偶 （b)扭矩图

已知 KW P A 25.0=,mm l

AC 7=，mm l CB 18=，由式)(1095503mm N n

P M ??=得到外力偶矩是 mm N n P M M B

A ?=??===1991200025.010********* （2）用截面法计算扭矩

在AC 段任意截面1-1处截开取左段为研究对象。

通过平衡方程0=∑x M ，01=-A M T ,求得该段扭矩mm N T ?=1991

；

用右手螺旋法则判定该段的扭矩为负号；同理CB 段任意截面2-2处截开取右段为研究对象。

通过平衡方程0=∑x M ，02=-B M T ,求得该段扭矩mm N T ?=1992

。用右手螺旋

法则判定该段的扭矩为负号。

（3）画扭矩图

沿轴线方向为横坐标，表示横截面的位置，纵坐标表示扭矩，得到图3.12（b)。

5、按扭转强度条件校核轴的强度

扭转强度条件为 ??

????≤=

T T

T W T ττ （3-3） AC 段空心轴， )206.151(202.019931-??==TAC TAC W

T

τ

MPa 57.0≈

????τ 安全 CB 段实心轴, ??????<=?==T TCB TCB MPa W

T

ττ

6.462.0199

32 安全 T τ ——轴的扭转切应力，MPa ；

1

T ——AC 段轴所受的扭矩，mm N ?；

T W ——轴的抗扭截面模量，3mm ；对于空心圆轴，)1(2.043α-≈D W T ，D d =

α，其中D 、d 分别为圆轴的外径和内径；对于实心圆轴，3

2.0d W T ≈，d 为圆轴的直径。

n ——轴的转速，min /r ；

P ——轴所传递的功率，KW ；

[]T τ ——轴的许用扭转切应力，MPa ，可查表。

3.10刀具的设计

为满足用户的不同粉碎要求，在设计时不仅设计了不同的料杯，还设计了配合各料杯的三把不同功用的刀具]8[。

十字刀具可以用来粉碎黄豆制作豆浆，同时还可以榨果汁，可以使黄豆和果肉被完全粉碎，其营养成分利用更加充分；

月牙刀具用来切割肉类制品，设计成月牙形是为了在使刀口尺寸更长，在粉碎时更省时省力；

一字刀具的作用是制作奶昔、刨冰和干粉。

材料：在这三把刀具的材料选择上，选用了W18Cr4V 制成的刀片。这种刀片具有高

耐磨、耐腐蚀性，不生锈。用这种材料制成的刀片无论是坚硬的干果、豆类等食物都可以快速研磨粉碎。

刀具的几何参数对所粉碎产品的颗粒度以及产品质量有着很大的影响，现对粉碎十字刀片的各主要几何参数进行设计。

查资料得公式：

ρπ?=

30000n v p （R r ≤≤ρ） （3-4）

式中：p

v ——刀片刃部任一点的线速度m ／s ；

n ——刀片的旋转速度rpm ；

ρ－刀片刃部任一点至旋转中心的距离mm ；

r －刀刃起始点半径mm ；

R —刀刃终止点半径mm ；

1） 刀刃的起讫位置

粉碎豆类时，十字刀具作旋转运动。粉碎的线速度一般在10—45m/min 之间最为理想，因此由这些数据可估算出刀刃的起讫位置，即刃的起点半径γ和终点半径R 。

根据式（3-4）得： p

n υπρ?=30000 (3-5） 我们已知十字刀片得转速n ＝12000r/min

当min ρ时，r =ρ ， r v =10m/min mm r 96.7101200030000=?=π

当max ρ时，R =ρ， R v =45m/min R mm 8.35451200030000=?=

π

圆整后取:r=8mm ，R=36mm 。

2） 刀刃的前角0γ

在刀片旋转速度一定的情况下，前角大，粉碎食品所需的力和所产生的热都小；反之，则大。但前角很大时，则因刀具散热体积小而使切割时所产生的温度不能很快冷却。因此，在一定的条件下，前角有一合理的数值范围：

一般取： 40250-=γ(质软取大值，反之取小值)。

3）刀刃的后角0α

刀刃后角的目的：在前角不变的情况下，增大后角能使刀刃锋利。

在同样的磨钝标准VB 下，后角大的刀片由新用到钝所磨去的金属体积较大。这说明增大后角可提高刀片的耐用度，但过大后角使切削刃强度降低、散热条件差、刀面磨损大，因而刀具寿命低。

一般取： 530-=α(质软取大值，反之取小值)。

4） 刀刃的初始刃倾角s λ

初始刃倾角按下式计算： )]/([22b R b r arctg s --=λ （3-6） 式中： r －刀刃起始点半径(mm)；

R －刀刃终止点半径(mm)；

b －叶刀片外端宽度（mm ）;

s λ－初始刃倾角；

() 106366822=??

????--=arctg s λ

5）最后取得：

十字刀：前角 400

=γ，后角 30=α，刃倾角 10=s λ；

碎肉刀：前角 400

=γ，后角 50=α，刃倾角 10=s λ；

一字刀：前角 300=γ，后角 40=α，刃倾角 10=s

λ。

3.11螺母的设计

在这里设计螺母其作用是为了压紧刀片，其内螺纹与刀具联接器上的螺纹相配合，用户在更换刀片时，只需把螺母拧下来，在放好刀片后再将螺母拧紧就行了。

材料：其材料选用食品级的PC 材料，因为要保证人体安全必须采用无毒副作用的材料。

颜色：采用了与机座相同的草绿色，让人一见就能感觉到这是一个不可分割的整体的粉碎系统。

3.12密封圈的选择

在设计机罩和刀具盖时选择采用密封圈来进行密封，由于在密封时，轴要在密封圈中转动，所以选择了动密封类型的密封圈

]8[。选用的是O 型橡胶密封圈。

4 控制电路的设计及其电气元件的选择

4.1 控制电路的设计

第一，由于串激式电动机是家用食品粉碎机最主要的动力传动设备，因此首先考虑对电动机的保护。因为串激式电动机的转速很高，长时间运行会产生很大的热量，如果发热的热量不进行控制就将会导致电动机绕组温度急剧上升，使电动机过热而被烧毁，为了保护电动机，可以在电动机上串一个ST过热保护开关，当电动机绕组温升超过C?

115时，ST触点断开，切断回路电源，待温度逐渐下降到C?

40时，ST触点闭合，接通回路电源，电动机恢复正常转动]9[（见图4.1）。

图4.1 过热保护电路示意图

第二，由于食品粉碎机的刀具在高速旋转下是非常锋利的，人体一旦接触，后果将不堪设想，因此处于对食品粉碎机操作者的安全考虑，可在电路中设置安全紧锁开关SP，它受料杯和料杯盖的控制，只有将料杯、料杯盖放好，才能压下安全开关，使电路接通，否则电动机不能转动，从而可以起到安全保护作用。

第三，由于电动机在运行时，会产生高频电能，高频电能有可能进入无线电接收机，干扰接收质量，有时甚至使收讯成为不可能。单相串激式电动机的换向情况比较恶劣，火花问题比其它电机严重，因此单相串激式电动机是产生无线电干扰最严重的电动机。

常用抑制无线电干扰的措施是采用电容滤波器[]9

。

将uF

1

~

1.0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传播（如图4.2）。