小型家用食品粉碎機(jī)刀具的設(shè)計(jì)及有限元分析

晏 娟 羅錦潔

（1.重慶三峽學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院 404000 2.重慶三峽學(xué)院重慶市輕合金材料與加工工程技術(shù)研究中心 404000）

隨著人們生活水平的提高，對(duì)食品的要求也逐漸提高。對(duì)生活中廣泛被食用的食品進(jìn)行打磨粉碎處理后，使其表面積增加，人體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收更加充分。目前，家用食品粉碎機(jī)種類(lèi)繁多。但是簡(jiǎn)易小型食品粉粹機(jī)更加實(shí)用方便。家用食品粉碎機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)主要是由機(jī)座、機(jī)罩、刀具蓋、刀具、料杯等組成。主要部分為電動(dòng)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)料杯里面的刀片轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)食物進(jìn)行粉碎。[1]本文將對(duì)其刀片進(jìn)行設(shè)計(jì)及有限元強(qiáng)度校核。

1 刀具的設(shè)計(jì)

生活中的食品多種多樣，為了滿足人們不同的需要與粉碎要求，設(shè)計(jì)了十字刀具，主要用來(lái)粉碎豆制品，還可以榨果汁，使食物被粉碎的更加徹底。

粉碎機(jī)刀片的各主要幾何參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)：

ρ應(yīng)該滿足條件：r≤ρ≤R

V—刀片刃部任一點(diǎn)的線速度m/s；n—刀片的旋轉(zhuǎn)速度r/min；ρ-刀片刃部任一點(diǎn)至旋轉(zhuǎn)中心的距離mm；r一刀刃起始點(diǎn)半徑mm；R一刀刃終止點(diǎn)半徑mm。

粉碎食品時(shí)，刀具作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，粉碎的線速度一般在10-45m/min之間，因此可估算出刀刃的起止位置，即刃的起點(diǎn)半徑r和終點(diǎn)半徑R。

刀片額定旋轉(zhuǎn)速度為n=11000r/min

由公式：

當(dāng)ρ最小時(shí)，ρ=R，即V取最小值10m/min時(shí)：

當(dāng)ρ最大時(shí)，ρ=R，即V取最大值45m/min時(shí)：

所以估值：r=9mm，R=40mm。

2 有限元應(yīng)力分析

通過(guò)SolidWorks進(jìn)行有限元分析時(shí)，一般按照以下步驟：創(chuàng)建算例、應(yīng)用材料、添加約束、施加載荷、劃分網(wǎng)格、運(yùn)行分析和分析結(jié)果。[3]

十字刀具運(yùn)行結(jié)果如圖所示：

圖1 十字刀具滿載工況的應(yīng)力圖解

圖2 十字刀具滿載工況的位移圖解

3 結(jié)論

小型家用食品粉粹機(jī)整體結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，采用電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)料杯里面的刀片轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)食物進(jìn)行粉碎。本文對(duì)刀片進(jìn)行了尺寸設(shè)計(jì)，采用起點(diǎn)半徑r為9mm和終點(diǎn)半徑R為40mm，并對(duì)刀具進(jìn)行了有限元分析，其應(yīng)力和最大位移分別為1.7Mp，0.87mm，均滿足設(shè)計(jì)要求。