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 ....................................... 错误！未定义书签。

3.4 机罩的设计 ....................................... 错误！未定义书签。

3.5 刀具盖的设计 ..................................... 错误！未定义书签。

3.6 料杯盖的设计 ..................................... 错误！未定义书签。

3.7 滤网及隔离罩的设计 ............................... 错误！未定义书签。

3.8 电动机伸出端联接轴设计 ........................... 错误！未定义书签。

3.9 刀具联接轴的设计 ................................. 错误！未定义书签。

3.10刀具的设计....................................... 错误！未定义书签。

3.11螺母的设计....................................... 错误！未定义书签。

3.12密封圈的选择..................................... 错误！未定义书签。

4 控制电路的设计及其电气元件的选择 ..................... 错误！未定义书签。

4.1 控制电路的设计 ................................... 错误！未定义书签。

4.2电气元件的选择 (5)

4.2.1电源引入开关SP (5)

4.2.2过热保护开关ST (6)

4.2.3滤波电容 (6)

5 结论 (6)

参考文献 (7)

致谢 (8)

家用食品粉碎机

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P

4.2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，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

.0以下；开关

01

按力都比较轻，一般均在N

6.0范围内；工作寿命长，一般均在100万次以上。其

~

2.1

结构如图4.4]11[所示。

图4.4 电源引入开关示意图

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。

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

40的过热保护器]11[。

C?

150；复位温度约为C?

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-0.1]12[。

5 结论

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，其次将会采用单片机来控制粉碎机的粉碎过程。

参考文献

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[2] 王继成.产品设计中的人机工程学[M].化学工业出版社，2003,7：20-26

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[4] 王益全.电动机原理与实用技术[M].科学出版社，2005

[5] 赵清、张玉茹.小型电动机[M].电子工业出版社，1990,2

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[12] 阮礽忠.常用机械电气控制手册[M].福建科学技术出版社，2004

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！