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多功能家庭绞肉机设计文献综述
【内容摘要】：肉类食品是日常生活中的必需食物，而目前大部分的普通家庭中都是使用菜刀，对鲜肉或熟肉进行切割。但使用菜刀的效率比较慢，劳动力消耗大，最大的问题是容易切到手指，危险性比较高，操作时需要随时保持高度的注意力。对电动绞切肉机等切割鲜肉或熟肉的电器，还未能进入大部分的家庭生活中。为了解决现市场上电动绞切肉机价格贵、体积大等问题，现设计一种高效、便捷、多功能的电动绞肉机，适用于普通家庭，操作简单，价格实惠。
【关键词】：绞肉，绞肉装置，电动，驱动装置
1.导言
随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，人民对食品工业提出了更高的要求。现代食品已朝着营养、绿色、方便、功能食品的方向发展，且功能食品将成为新世纪的主流食品。食品工业也成为国民经济的支柱产业，作为装备食品工业的食品机械工业发展尤为迅猛。食品工业的现代化水平，在很大程度上依赖于食品机械的发展及其现代化水，离开现代仪器和设备，现代食品工业就无从谈起。食品工业的发展是设备和工艺共同发展的结果，应使设备和工艺达到最佳配合，以设备革新和创新促进工艺的改进和发展，以工艺的发展进一部促进设备的发展和完善。两者互相促进、互相完善，是使整个食品工业向现代化迈进的必要条件。
在肉类加工的过程中，切碎、斩拌搅拌工序的机械化程度最高，其中绞肉机、斩拌机、搅拌机是最基本的加工主械.几乎所有的肉类加工厂都具备这3种设备。国内一些大型肉类加工厂先后从西德、丹麦、瑞士、日本等引进了先进的加工设备，但其价格十分昂贵。目前中、小型肉类加工企业所使用的大部分设备为我国自行设计制造的产绞肉机是为中、小型肉类加二企业所设计的较为理想的、绞制各种肉馅的机械，比如生产午餐肉罐头和制造鱼酱、鱼圆之类的产品，它将肉可进行粗、中、细绞以满足不同加工工艺的要求，该机亦可作为其他原料的挤压设备。
2.研究现状
我国切肉机的生产
, 初期此机虽曾出现过清洗不便, 刀易磨损, 寿命不长等缺点。经过近二十年的实践, 国内切肉机在技术上有了新的发展。切肉机的类型已由单一的小型台式多刀圆盘切肉机发展到多种类型。其中包括一机多用的大型切肉机。切肉机的结构原理已由单纯的皮带传动发展到皮带、齿轮、链轮等综合性的传动。控制肉厚的机构已由不可调发展为可调式。由于采用了传送带装置, 从而使切好的肉排列得整齐、规律, 为肉的计量包装提供了可能性。切肉机的材料也由原来普通钢材发展到防锈、耐腐蚀的多种材料, 如尼龙、塑料、有机玻璃、不锈钢等。
尽管如此, 国内切肉机与国外切肉机各方面的差距还是很大。主要表现在以下几个方面:
1.国外切肉机机械化、自动化程度较高。
2.国外切肉机的安全、卫生条件好。
3.国外切肉机不断引用了新技术, 新工艺、新材料。使其结构灵巧、可靠、坚固耐用。
作者针对把我国切肉机的生产提高到一个新水平的方向,提出以下意见:
1.在现有基础上, 应及时做好切肉机的选型、定型、和“三化”工作, 以大幅度地提高切肉机的产量, 从根本上迅速改变手工切割的落后面貌。
2.注意收集国外切肉机的科技情报资料, 不断采用国内、外的新技术, 以提高切肉机的机械化、自动化程度。使切肉机逐步达到自动送料、自动切割、自动排列输送、自动计量和包装。
3.切肉机应大量采用防锈、耐腐蚀的不锈钢、防锈铝、尼龙、塑料等材料。并要不断改进设计, 使其密封性能好, 零部件易于拆卸、清洗, 并设有安全操作装置。
4.切肉机应朝着专机和一机多用相结合, 以专机为主, 大中小型相结合, 以大型为主的方向发展。以逐步实现集中加工, 用定量、带包装的方便肉食供应市场, 以促进家务劳动的社会化。
研究
中，选择了两种螺旋轴结构进行仿真对比分析，如图1所示三维模型图。这两种螺旋轴都可以安装在相同一台绞肉机上，其主要结构设计上的差别在于螺旋截面的形状不同，其中，螺旋轴A 的螺旋叶片稍薄于螺旋轴B 的叶片。
图1 (a) 方案 A (b) 方案 B
通过对比流速分布图发现，方案B 螺旋轴表面的流速最大值虽然都小于方案A 螺旋轴，但平均流速却明显高于方案A 螺旋轴。并且，方案A 螺旋轴表面流体流速的波动范围明显大于方案B 螺旋轴，方案B 螺旋轴表面的流速分布相对均匀。对比可知，方案B 螺旋轴的绞肉效果要明显好于方案A 螺旋轴。分析可知，螺旋轴输送的均匀性将直接影响绞肉加工的质量。
研究结果表明，螺旋轴的结构设计和转速工况设计对螺旋轴的输送性能影响明显，两种螺旋轴的实际应用效果也证明了这一点；可以通过改善螺旋轴表面速度分布的均匀性来提高绞肉加工的质量；精确模拟肉料在绞筒内的流动情况十分困难，可以间接利用流场数值模拟技术分析和评价绞肉机螺旋轴的输送性能。
同时作者又提出了另一个观点，考虑到螺旋轴的结构形式复杂，对螺旋轴结构进行优化设计思路可行，但实际应用中螺旋轴新产品的制造成本较高，不可能对所有结构形式进行实测对比。因此，在后期螺旋输送系统的优化研究中，可以考虑从优化绞肉机的电机驱动转速等方面入手，通过专用实验台开展试验研究确定最佳输送工况。
研究
重点从机械产品设计角度出发，系统分析了绞肉机驱动机构设计、供料机构设计、切割机构设计和通风散热机构设计等关键组成目前的设计特点，并探讨了这些部件设计对绞肉机工作品质的影响情况，指出产品设计环节存在的问题，表明影响绞肉机产品综合工作性能的因素众多。文章通过对相关问题的分析总结，对相应的解决方案进行了初步探讨，并从新型绞肉机驱动机构设计、螺旋输送机构的优化设计和肉料的挤压特性与其加工质量的关系研究方面入手，提出相应的设计研究思路，可以为绞肉机或同类食品机械产品的精细化设计和综合性能优化提供参考。
同时提出提高绞肉机工作品质的设计方案:
1.新型驱动方案的设计；
2.螺旋输送机构的优化设计；
3.肉料的挤压特性与其加工质量的关系。
为了实现将鲜肉绞切成肉片、肉丝或肉末等状态，该设备将绞肉机和切肉机功能进行整合，使其能一机多用，实现绞肉末、切肉片和肉丝的功能。为了便于装配，以及使用前或使用后对机器进行清洗，将电动绞切肉机设计为三大部分：驱动装置、绞肉装置和切肉装置。
切肉装置的功能是实现将肉食品切割成肉片和肉丝的形态。切肉装置也是通过花键与驱动装置联接，当机器开始运行后，圆盘刀组开始对向旋转，将待切割的肉食品置于料斗里，肉食品随着圆盘刀的旋转而被切割，并由于自身重力和旋转刀片的旋转力的作用，从切肉装置的出料口掉落入先准备好的盛肉器具中。
该电动绞切肉机，具有以下特点：
1.结构小巧，减轻了重量，设备轻便；
2.功能全面，具有绞肉末、切肉片、切肉丝等功能；
3.结构是模块化的，组装非常方便；
4.更换刀片容易，切肉装置内的主动轴与从动轴是通过花键与前后箱体联接，拆装非常容易，更换圆盘刀片是只需拆下两轴即可，无需将箱体内轴承、齿轮等全部拆下。
3.发展趋势
随着社会的发展，时代的进步，现代家庭对生活便捷性、舒适性的追求越来越高。随着电视机、电脑、空调、洗衣机、微波炉、电冰箱等生活电器的普及，电动绞切肉机等更多能为家庭生活带来便利的家用电器的快速普及，也成为了未来家庭生活的发展趋势。让电动绞切肉机体积小型化，功能更全面，使用更方便，使其走进千家万户，这已然成了待解决一大问题，同时，这也是我们设计此产品的切入点。
目前，我国家用小型电动绞切肉机虽有一定推广，但由于价格稍贵、功能单一和不适用于家庭等原因，并未得到大众家庭的普遍接受，还未在家庭生活中得到普及。随着我国国民经济快速持续发展，市场上对电动绞切肉机的需要量不断增加，电动绞切肉机将在国内外市场上有广阔的畅销空间，发展前景良好市场潜力巨大。
4.总结
肉类食品是日常生活中的必需食物，而目前大部分的普通家庭中都是使用菜刀，对鲜肉或熟肉进行切割。但使用菜刀的效率比较慢，劳动力消耗大，最大的问题是容易切到手指，危险性比较高，操作时需要随时保持高度的注意力。
通过书本所学知识与实践相结合、网络搜集相近产品的设计资料，然后根据现有的资料，结合所了解的绞肉机和切肉机结构图。在团队的努力和指导老师的指导下完成电动绞切肉机的设计。通过与现有的类似结构进行类比，确定电动绞切肉机的结构，再对其进行充分的讨论，保证其机械性能满足要求。
[1]游文明，李业龙.机械设计基础课程设计[M]，高等教育出版社.2011
[2]濮良贵，纪名刚. 机械设计手册（第八版）[M]. 高等教育出版社, 2006.
[3]陆路福. 小型多功能切肉机的工作原理[J]. 家用电器科技, 1998.
[4]张黎骅，吕小荣.机械工程专业毕业设计指导书[M]，北京大学出版社，2011.
[5]童年茂. 我国食品机械行业的现状及其发展对策[J]. 轻工机械, 2000.
[6]詹有刚.PRO/ENGINEER野火版5.0机械设计教程[M].机械工业出版社，2011.
[7]曹乐平,邓洁红. 多功能自动绞肉机设计[J]. 食品与机械, 2006.
[8]李舟轮，莫恭倩，魏志刚.我国大型绞肉机的现状及发展趋势[J],《机械工程师》1999.4
[9]姚济桂.我国切肉机的现状及发展方向[J],《食品科技》1999年第12期.
[10]童宝宏, 许正华, 宋斌,等. 影响绞肉机工作品质的产品设计因素分析[J]. 食品与机械, 2012,28(1): 112-114
[11]何铭新，钱可强.机械制图（第五版）[M].高等教育出版社，2009.
[12] 葛正浩，杨芙莲.Pro/E机构设计与运动仿真[M].化学工业出版社，2007.
[13]童宝宏，许正华.影响绞肉机工作品质的产品设计因素分析[J],食品与机械，2012年1月.
[14]Ripoche， Le Guern， Martin， Faylor and Vendeuvre. Sausage Structure Analysis.Journal of Food Science[J]. Vol.66 No.5 Jun./Jul.2001
[15]Li Q, Yu G C, Liu S L, et al. Application of computational fluid dynamics and fluid structure interaction techniques for calculating the 3D transient flow of journal bearings coupled with rotor systems[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2012, 25(6):926-932.
[16]Luan Z G, Khonsari M M. Computational fluid dynamics analysis of turbulent flow within a mechanical seal chamber[J]. ASME J. Tribol., 2007,129(1): 120-128.
