小型料理机的设计.docx
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小型料理机的设计
本科毕业论文（设计）
题目：
小型料理机的设计
院（系、部）：
机电科学与工程系
学生姓名：
宋双义
指导教师：
陈芳职称教授
2014年5月15日
河北科技师范学院教务处制
资料目录
1.
学术声明………………………………………………………………
Ⅲ～Ⅲ页
2.
河北科技师范学院本科毕业论文（设计）…………………………
Ⅱ～13页
3.
河北科技师范学院本科毕业论文（设计）任务书………………
14～15页
4.
河北科技师范学院本科毕业论文（设计）开题报告……………
16～19页
5.
河北科技师范学院本科毕业论文（设计）中期检查表…………
20～20页
6.
河北科技师范学院本科毕业论文（设计）答辩记录表…………
21～21页
7.
河北科技师范学院本科毕业论文（设计）成绩评定汇总表……
22～23页
8
河北科技师范学院本科毕业论文（设计）工作总结……………
24～25页
9
其他反映研究成果的资料（如公开发表的论文复印件、效益证明等）……………………………………………………………
26～52页
河北科技师范学院
本科毕业论文（设计）
小型料理机的设计
院（系、部）名称：
小型料理机的设计
专业名称：
机电科学与工程系
学生姓名：
宋双义
学生学号：
指导教师：
陈芳
2014年5月15日
河北科技师范学院教务处制
学术声明
本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有着作权的内容。
对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。
本学位论文的知识产权归属于河北科技师范学院。
本人签名：
日期：
指导教师签名：
日期：
摘要
本文首先介绍了料理机的用途，对料理机工作原理和基本构造进行了分析。
通过对料理机的功能与人们的消费观念的改变相结合，对市场现有料理机进行修改，旨在提高工作效率，增加出汁率，提高果汁质量，同时尽可能的操作简单，满足不同年龄段的消费者，明确了料理机的未来发展趋势。
关键词：
料理机；工作原理；基本构造；功能
Abstract
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1绪论
料理机通常是指有许多食品加工功能集于一身的机器，既能榨汁、又能做豆浆，也可搅拌、粉碎，但要加水。
食品料理机是对所有食品加工机器的一种统称。
榨汁机不具备加热功能，打出来的豆浆是生的，还要另煮才能喝；单纯的豆浆机都有加热功能的，豆子放进去，接出来的就是直接引用的热豆浆。
豆浆机是专门磨豆浆的，也可以当作榨汁机使用。
因此料理机和榨汁机还有豆浆机还是有区别的。
近年来，随着广大群众生活水平的普遍提高，人们在消费在利用榨汁机的同时又在利用豆浆机，由于对食品安全的考虑，越来越多的家庭喜欢用这种小型机器制作果蔬、豆浆还有绞肉馅。
料理机是集多功能与一体的家庭小设备，可以满足家庭的各种需要，料理机的出现势必将代替榨汁机和豆浆机，如果料理机具有加热的功能，将来的市场必将是料理机的。
1.1料理机的国内现状
目前国内外市场上各种品牌的料理机琳琅满目，但绝大多数的料理机的主要结构、工作方式等都相似，通常大都采用外形、汁液杯容积‘工作原理和电机功率进行分类。
按外形，主要有座式、台式和手提式三种，目前以台式和座式为主流机种，其实这两类的机型比较相似，习惯称为台式料理机。
从工作原理上来看，双盘式料理机、带式料理机、压板式料理机是目前比较常用的几款料理机。
双锥盘式料理机的工作原理是利用俩个母线重合的伞状椎体的啮合滚动，是进入啮合区域的过户受压，果汁通过伞状椎体表面的滤孔排出，但其作用时间短，对糊状物料的加持性差，排汁面积相对小，排汁孔大，因此不适合家庭水果榨汁；带式料理机的工作原理是利用两条加紧的环状网状带加持住国糊后绕过多级直径不等的榨辊，使得绕于榨辊上的外层网带对夹于两带间的果糊产生压力，从而是果汁穿过网带排出。
具有结构简单、工作连续、生产率高、通用性好、造价适中等特点，但主要缺点是榨汁作业开放进行，果汁易氧化褐变，卫生条件差，排汁不畅、网带孔隙易堵；压板式料理机配置一个工作时圆柱形机筒，机筒的柱面上开有长缝用于汁液排出，机筒轴心装有一双向丝杠，丝杠上的转动机筒两端的圆形压板相向移动。
压榨时物料用泵充入机筒内，压板有两端向中间移动挤压机筒内的物料，汁液通过筒壁上的长缝排出，压榨结束渣从机筒中部的开口流出，但压板式料理机的压榨力较小，汁液的透过面积低。
1.2料理机的国外现状
国外的料理机已经拥有80年的历史，最早的料理机由美国Vita-Mix原厂生产制造，它的设计原理是基于『完全食物概念』（WholeFoodConcept），将食物全部食用及吸收，不丢掉任何一部分。
维他美仕独特的黄金组合，可将食物在数十秒内彻底搅碎至极细致，对食物细胞壁的击碎率高达百分之八十五以上，他们的技术已经相当成熟，可实现马达转速多变化，还有条码控管的故障回报机制，可以说相当智能化。
还有日本原产原装的三洋SANYO全功能家庭用食品料理机，粉碎，榨汁，切丝，切片，做豆浆，做冰霜等等厨房的加工基本都可胜任。
是世界上家用食品料理机中功能最齐全，性能最好，安全系数最高的，决不会象国内大多数料理机一不小心就会伤及手指。
集搅拌机，碎冰机，切碎机，榨汁等等于一身。
可以看出目前国内的料理机的技术还不是很成熟还有较大的发展空间。
1.3料理机的种类
从外形上来看，市面上常见的料理机分为两种：
手持式料理机与台式料理机，可按个人需求选择，台式料理机功能虽然更加全面，但手持式料理机有携带方便、易清洗的好处也有不少人喜欢这类的料理机。
台式手摇
从工作原理上来看，双盘式料理机、带式料理机、压板式料理机。
1.4存在的问题
（1）料理机的出汁率低。
（2）料理机在工作时振动较大。
（3）本设计需要对料理机进行一些改进，增加一些功能与创新。
1.5解决方法
（1）改变刀齿的形状
（2）增加减震装置
（3）通过网络和查相关书籍，对现有的料理机进行改进，对不懂的地方向老师和同学请教。
1.6料理机发展趋势
目前料理机仍然有一些问题需要解决，这些也是限制料理机发展的重要因素，解决了这些问题，也就知道了料理机的发展趋势了，主要存在的问题如下：
首先，料理机出汁率情况。
出汁率高，说明一定的果料可以获得更多的果汁（或黄豆、玉米等）；相反，如果出汁率不高，就会导致果渣内留存很多果汁，不仅利用率低，也会造成营养浪费。
从目前市场产品来看，出现这样的问题主要体现在刀齿的形状，转速的高低，以及推进器与刀齿之间距离是否合适等，另外出汁率和滤网的结构也有一定的关系，如果生产不合格或设计不恰当，都会影响到出汁率问题。
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其次，是噪音指标。
正常情况下料理机工作时的噪音应小于85dBA，噪音越小越好；如果噪音很大，则一般是因为机器在运转的过程中稳定性不好，在开机运转过程中或停机时产生擦网或磨盘现象。
噪音过大对于使用者的享受情趣完全是一种折磨，同样也会降低机器的使用寿命。
噪音的问题与电机和产品结构有关系，首先是料理机产品的核心部件——电机。
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第三，是稳定性。
一般的料理机在工作中应是平稳的,不应有抖动、擦网现象出现；但某些料理机在运转过程中不易保持平稳性，甚至有倾倒而致使刀片飞出伤人的事故。
而要控制电机的平稳性和噪音，就要设计一个合理的电机装入主机内的减震系统，以达到控制旋转网的平衡的效果，这就对电机及减震系统提出了较高的要求。
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第四，是易用性。
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第五，要看飞渣情况。
质量合格的料理机，要求物料残渣能及时排出机体，并尽可能不留在旋转网上，饮品也能第一时间排出。
某些质量不合格的料理机，残渣将会留在旋转网内，造成塞网现象；或者饮品不能及时排出，而导致液体进入主机内部，或即刻烧毁电机，或造成极麻烦的清理工程。
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新型料理机必须建立在设计必须建立在提高工作效率上，提高果汁质量的基础上对原料理机在先前技术上的改进。
同时尽可能的还是操作简单满足不同年龄段的消费者，并保证操作的安全性。
要做到坚固耐用，安全可靠，使用维修简便。
在满足设计的技术的要求的前提下，尽可能提高产品和零部件的标准化、系列化和通用化程度。
料理机在日常生活中并不是必需品，但是功能齐全与价格低廉是吸引人们购买的主要原因，因此料理机的未来走势必定朝着多功能于一体的方向发展，并且要效率高质量好。
2料理的总体设计方案
2.1产品设计依据及设计要求
根据调研资料，初步得到设备的以下几项设计要求:
1.根据市场需求，设计小型家用料理机。
2.一个250W的单相串激式电动机，空载转速是19000r/min。
3.要求结构简单，便于拆装、清洗、维修。
4.要求有安全保护装置。
5.设备制造容易，成本低廉。
6.体现自动化、高效化、小型化等特点。
2.2料理机的基本结构
料理机主要由电动部件、破碎部件及料理机壳体组成，其基本结构如图KS-1所示。
图KS-1料理机机构原理图
2.2.1电动部件
电动部件主要是为料理机提供动力，有250W单相交流串激式电机、输出轴、电机外壳、底座和电源开关等组成。
串激式电机的典型的特点是功率大、效率高、转速随负载力矩变化而变化，当负载减小时，串激式电机转速增加，最高可达19000r/min左右。
为避免转速过高造成电机烧坏，一般不允许空载起动，同时也不宜加入太多水果，以免使电机超载而温升过高。
2.2.2破碎部件
不同的种类的料理机，破碎部件不同。
破碎部件由粉碎刀片、金属过滤网等组成。
刀片内有锋利的刀孔，经实验证明这种刀片能够更好地削碎水果。
刀片由高铬不锈钢（高铬钢是用于制作承受负荷，形状复杂，要求变形小，耐磨性高，红硬性好的模具材料制成，采用斜齿轮轴伸与输出轴连接。
2.2.3料理机壳体
料理机壳体是用来支撑料理机部件及为电机提供安装外壳，保证料理机的正常运作。
2.3料理机的工作原理
小型家庭料理机的主要工作原理是先利用刀片将水果片粉碎，然后利用高速旋转产生强大的离心力来分离果汁和果渣，果渣在重力作用下沉入杯底，果汁则在果渣上面。
它的工作流程是原料→选果→清洗→破碎→离心→果汁和果渣。
2.4技术经济分析
设备的目标用户群为家庭单位，要求设备的制造成本比较低。
电动机上选择单相串激电动机，满足设计要求，性能良好且价格低廉。
壳体材料上选择非金属材料，既安全环保又节省成本。
3电机的选择
3.1电动机的选择要求
电动机是标准件，设计时主要是根据工作机的特性、环境和载荷等条件，选择电动机的类型、结构、功率和转速，并通过查找产品目录，确定其具体型号和尺寸。
结合家用料理机的具体情况，负载的要求出发，考虑工作条件，负载性质、生产工艺、供电情况等，尽量满足下述要求：
（1）机械特性方面---电动机的机械特性与工作机械机械特性配合要适当，机组稳定工作；电动机的起动转矩、最大转矩、牵入转矩等性能均能满足工作机械的要求；
（2）功率方面---电动机的功率，应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电动机在额定负载下运行；（3）转速方面---电动机的转速满足工作机械要求，其最高转速、转速变化率、稳速、调速、变速等性能均能适应工作机械运行要求；（4）运行经济性方面---从降低整个电动机驱动系统的能耗及电动机的综合成本来考虑选择电动机类型，针对使用情况选择不同效率水平的电动机类型；对一些使用时间很短、年使用时数也不高的机械，电动机效率低些也不会使总能耗产生较大的变化，所以并不注重电动机的效率：
但另一类年利用小时较高的机械，如空调设备、循环泵、冰箱压缩机等，就需要选用效率高的电动机以降低总能耗。
3.2电动机类型的选择
据相关资料，小型家用料理机具有高起动转矩、高转速、体积小、结构简单的特点，最适宜选用单相串激式电动机驱动。
这类电动机的特点为额定转速一般超过10000r/min，短时定额或周期工作定额；结构特点为无外壳，而利用器具的外壳防护，根据表1，电动机的防护型式为IP44，端盖简化成支架形式，通常用铸铝（具有耐久性、可塑性、安全性、重量轻）做成，依靠支架上的螺孔安装。
电动机的功率一般在30～250W之间。
电动机的轴伸需与主机的驱动部件相配，一般采用斜齿轮轴伸。
典在结构上，单相串激式电动机一般由端盖、机壳、定子铁心、钉子绕组、换向器、电刷装置、电枢、风扇、转轴等主要零部件组成。
通常定子铁心做成凸极形式，多为两极。
定子绕组为集中绕组。
单相串激式电动机的结构与直流电动机的十分相似，主要的差别在于单相串激式电动机的定子铁心必须由硅钢片叠压而成，而直流电动机的磁场既可以叠压而成，也可以做成整体结构。
由于交流绕组存在电抗，在功率、电压及定、转子铁心相同条件下，单相串激式电动机的定、转子绕组匝数比直流电动机的要少。
单相串激式电动机无论是从机械特性还是经济方面都适合本次设计的要求，因此可选择用HC76-40型号的电动机（HC：
产品代号，单相串励式电动机；76为定子直）。
径3.3电动机额定功率的确定经实验测定，当料理机正常工作，负载转速n达到8000r/min以上的时候，料理机的离心效果明显改善，又查资料知道植物细胞壁的纤维丝抗拉强度为810MPa。
我们选用各种不同功率的电动机进行料理实验，并进行市场调研，得出结论转矩Tn大于200mNm的电动机符合料理机的要求，根据公式p负载转矩的折算公9.55式，其中P为功率，单位为W；m为转矩，单位为Nm；n为转速，单位为r/min；将以上数据带入得：
Tn0.2×8000P167.5W9.559.55由表2知单相串激电动机HC76-40型号，它的输出功率为250W，在正常工作时，它的负载转速可以达到达到10000r/min，转矩达到240mNmgt200mNm满足使用要求。
所以我们选择的电动机的额定功率P为250W。
4部分零部件设计
4.1切削刀片的设计
在系统研究和总结了前人的成果与经验的基础之上，我采用带有锯齿的切削刀片粉碎，增强切削效果。
其中，根据设计需要及零件尺寸，紧定螺钉选择如下：
GB/T73—1985M4×7。
刀片材料选用不锈钢，可外购。
4.2料理机壳体的设计
设计端盖、果汁杯、果渣盒的时候，采用的材料是聚碳酸酯塑料PC，这种3材料具有优良的工程性能，密度为1.2kg/m本色微黄，呈透明或半透明状，着色性好，不易老化。
聚碳酸酯的重要机械性能是刚而韧，无缺口冲击强度在热塑性塑料中名列前矛。
聚碳酸酯的成型零件可以达到很精密的公差，并在很宽的温度保护范围内保持其尺寸稳定性，成型收缩率为0.50.7，膨胀系数低。
最高使用温度可达135°。
热变形温度为135143C°，当用玻璃纤维增强后，热变形温度可提高到150160C°。
聚碳酸酯的缺点是有一定的吸湿性，正常使用下吸湿率为0.15，在室水中吸湿率为0.35，在沸水中吸湿率为0.85，在60C°以上的水中会导致开裂而失去韧性。
在水蒸气中反复蒸煮100次后，它的物理性能会显着下降。
4.3传动链接处设计
料理机的杯子与机体之间要很方便的实现离合，链接处采用斜齿如图KS-2所示
图KS-2传动链接处结构
5料理机二维装配图概览
图KS-3料理机二维装配图
6结论
本次毕业设计任务量有料理机三维装配图，料理机二维装配图，两张零件图，和一份设计说明书，通过三维装配图可以看出所设计的料理机的结构和原理完全符合最初的设计要求，通过二维装配图完整表达了装配体的重要尺寸和零部件材料，这些零部件不论是加工还是外购都容易获得，说明书则交代了真个设计过程和一些设计理由及计算过程。
个人觉得此料理机将是一个高性价比的家用电器。
7参考文献
[1]食品机械设备常用的非金属材料.中国食品产业网，2006年.
[2]张良成.材料力学[M].中国农业出版社，2009年.
[3]北京农业工程大学.农业机械学（下）[M].中国农业出版社,1989.
[4]肖振金.食品工厂机械与设备[M].北京：
轻工业出版社,2010年
[5]同济大学理论力学教研室编.理论力学[M].同济大学出版社,2011
[6]杜朋.果蔬汁饮料工艺学[M].北京：
农业出版社,1992.131-157
[7]电机工程手册[M].1990年.
[8]谢卫，电工技术杂志，1995年
[9]汪国梁.串激电动机的设计，1990年
[10]中国农业机械化科学研究院.实用机械设计手册[M].中国农业机械出版社,2008年.
[11]沈再春.农产品加工机械与设备[M].农业出版社,2009年.
[12]肖振金.食品工厂机械与设备[M].北京：
轻工业出版社,2009年.
[13]食品机械原理与使用.广东科技出版社，2009年.
[14]中怡康全国市场监测数据库[M].2006年.
8致谢
本次设计能够顺利完成，首先我要感谢我的母校，是她为我们提供了学习知识的土壤，使我们在这里茁壮成长；其次我要感谢电机科学与工程系的老师们，他们不仅教会我们专业方面的知识，而且教会我们做人做事的道理；尤其要感谢在本次设计中给与我大力支持和帮助的陈芳老师，每有问题，老师总是耐心的解答，使我能够充满热情的投入到毕业设计中去；还要感谢我的同学们，他们热心的帮助，使我感到了来自兄弟姐妹的情谊；最后还要感谢相关资料的编着者和给予我们支持的社会各界人士，感谢您们为我们提供一个良好的环境，使本次设计圆满完成。
9附录
河北科技师范学院
本科毕业论文（设计）任务书
小型料理机的设计
院（系、部）名称：
小型料理机的设计
专业名称：
机电科学与工程系
学生姓名：
宋双义
学生学号：
指导教师：
陈芳
2014年02月03日
河北科技师范学院教务处制
一、主要研究内容
1，研究料理机国内外现状
2，了解料理机功能、分类
3，研究料理当前存在的问题及发展趋势
4，对料理机不足之处进行改进设计
二、基本要求
通过调查研究，查阅相关资料，撰写毕业设计开题报告、文献综述（3000-5000字）、外文翻译（不少于3000汉字）；写出设计说明书一份（不少于10000字），完成各非标准零件的零件图和整机装配图的绘制，至少0号图纸一张；毕业设计完成时，提交毕业设计要求的全部资料并刻成光盘；其它要求参见《河北科技师范学院本科毕业论文（设计）条例》校教字[2011]12号。
三、工作进度
2013年12月21日召开毕业设计动员大会，强调毕业设计的各项要求。
2013年12月24日起进入毕业设计开题阶段，学生与指导教师充分沟通，阅读相关专业资料，着手翻译外文资料和文献综述撰写。
号召学生利用寒假期间做好课题调研。
2014年3月18日至24日组织审查开题报告。
一经通过进入全面设计阶段。
2014年4月15日至21日进行毕业设计中期检查。
2014年5月中下旬，按学院统一安排，进行设计内容检查、文档完整性检查和答辩等工作。
4、参考文献
[1]食品机械设备常用的非金属材料.中国食品产业网，2006年.
[2]张良成.材料力学[M].中国农业出版社，2009年.
[3]北京农业工程大学.农业机械学（下）[M].中国农业出版社,1989.
[4]肖振金.食品工厂机械与设备[M].北京：
轻工业出版社,2010年
指导教师签名：
教研室主任审查签名：
河北科技师范学院
本科毕业论文（设计）开题报告
小型料理机的设计
院（系、部）名称：
小型料理机的设计
专业名称：
机电科学与工程系
学生姓名：
宋双义
学生学号：
指导教师：
陈芳
2014年03月22日
河北科技师范学院教务处制
一、课题来源指导教师拟题
二、主要依据（现实生活中单一的榨汁机已不能完全满足人们的需要）
设计的目的与意义
食品加工工业是21世纪的主要工业之一，他的发展速度和水平是一个国家人们生活水平及改善程度的一个重要标志，他直接关系到制造业和加工业的产品科技含量的多少以及附加值的高低。
食品加工业对人类的发展和社会的进步有着工业不可替代的贡献。
随着经济的不断发展，我国食品加工业的市场也出现了各式各样的料理机，但大部分采用的设计理论、设计方法、设计手段、制造技术和检测手段落后；无论是从质量上还是外观设计上都远远不如发达国家。
而且我国使用的料理机通用性差、出汁率差，清汁果肉含量多。
因此很有必要对我国现有料理机进行改进以满足消费者的需求。
三、研究内容
1、设计方案
果子被送果机构抛入下榨碗后，上碗开始迅速下降，当上下碗接触后，下降速度变慢，使果子进入以下变化：
果子受压变形，果皮含油层破裂出油，同时上碗帽内喷淋环喷出的水将油及时冲走，防止皮油进入果汁。
当果子受压达到一定程度后，下刀在底部打出一圆孔，上碗继续下压，将果子内部成份从刚才底部切开的圆孔，通过下刀口压进漏汁管，在压榨接近终结过程中，上刀立即在果子顶部打孔，果皮进入上碗间隙处，这一过程中去芯孔管迅速上移，对漏汁管内的成分进行挤压。
压榨结束时，果皮被上切刀切断进入上碗帽，果汁通过漏汁管细孔被压入果汁收集槽，籽核从去芯孔管下方开口出排出，乳装皮油混合物从下碗座流出。
榨汁完成后，上碗机构迅速上移，去芯孔管清孔漏汁管，做好下一个压榨准备。
如图2-1是料理机的内部基本结构。
2、工作原理
在通电条件下，料理机内部的电机通过皮带传动，带动搅拌杯底部的刀片高速旋转，放入投料口的食物被高速转动的刀口打碎。
其中选择按钮可以选择不同的速度，以满足不同的硬度的事物的需要，同时加热按钮可以将打碎的食物加热，一些饮品就可以热饮了。
3、要完成的设计任务
（1）掌握料理机的工作原理；
（2）熟悉料理机的基本构造与功能；
（3）对料理机的重要件进行设计（如马达皮带）；
（4）分析料理机的加工工艺；
（5）绘制装备图和主要的零部件图；
（6）编写设计说明书。
四、研究计划及预期成果
研究计划：
2013年10月～2014年3月：
课题准备工作，搜集资料，完成文献综述，外文翻译等工作，为进一步设计打好基础
2014年3月10～
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