食物垃圾粉碎机的设计与仿真毕业设计论文(编辑修改稿)

食物垃圾粉碎机的设计与仿真毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

1 页 共 37 页 可以看见在ς N曲线图的右侧是一条无限接近水平的渐近线，水平线起始点对应的应力值我们一般称为疲劳极限。 我们定义为：当最大应力小于疲劳极限的时候，且在不被破坏的情况下，可以做无限次循环应力。 而水平起始点的横坐标 Ne 大约为10^7，我们定义 N=Ne 的区域为无限寿命区。 而在曲线的左侧是一条斜线，在该斜线段是 NNs，我们称为有限寿命区，而在该段线所做的计算称为有限寿命计算。 因此在设计时应力应该设计的低点，最大的提高其工作寿命。 查资料可知疲劳极限 ς R和抗拉强度ς LA有如下等式： ς R /ς LA (12) 从上表可知 1Cr13 的抗拉强度：ς LA=540MPa；我们取 下限值可得： ς R = 540 =129MPa 接下来是计算ς盘 max 假设在距离圆心为ρ的圆上一面积为 dA，这点的内力σρ dA对 x轴的矩力为 σρ dAρ，然后将内力矩积分： Mn =∫ Aς R ρ p dA (13) 图 截面力矩图 据胡克定律可得： ς max=Grρ =GρΦ (14) 由（ 13）、（ 14）可得： Mn =∫ Aρ 2GΦ dA =GΦ ∫ Aρ 2dA ∫ Aρ 2dA 是几何量，它与圆的截面有关，可以用 Ip来表示，那么上式亦可转换为 Mn=GΦ Ip=F 合 R (15) 由（ 14）、（ 15）可得 ς max=Mnρ / Ip 分析可知在圆盘上的最大应力应该在圆截面边缘各点，即 ρ =ρ max； ς 盘 max =Mnρ / Ip （ 16） Ip =∫ Aρ 2dA 本科毕业设计说明书（论 文） 第 12 页 共 37 页 =∫ d/20 ρ 2dA =π d4/32 F 离 =ma =mω 2R =ρπ r2/4 h R(2π n/60)2 = ()2 = N F 合 =F 离 +F2 +F1cosφ =++ = N 将所得 结果带入（ 16）可得： ς 盘 max =Mnρ / Ip =F 合 r2/(π d4/32) =16 32(F 合 /π )r2 =16 32 = MPa 显而易见 ς 盘 max《 ς R=129 MPa，而且它满足最大应力小于疲劳极限的条件，可以做无限次循环操作，结论：该设计满足强度要求。 校核刀片的强度 因为刀片随着刀盘做旋转运动，也是做定轴旋转运动，可定义 r 刀 =。 那么： V 刀 =ω r =2π nr/60 =2 2800 = m/s 而转矩： M=ρ v(Γ v/ r)1/2 = 1 103 （ 1 106 )） 1/2 = N． M 然后可计算出： 本科毕业设计说明书（论 文） 第 13 页 共 37 页 F 刀片 =M/r = = N 接下来计算刀片的水阻力矩： F 离 =ma =mω 2 R =ρπ d2/4 h R(2π n/60)2 = ()2 = N F 合 =F 离 +F2+F 刀片 cosφ =++ = N 由公式 ς 刀片 max =Mρ / Ip =F 合 r2/(π d4/32) =16 32F 合 /(π r2） = MPa 显而易见满足强度要求。 刀盘的外形结构 在我国，厨余垃圾的种类有很多，其软硬程度、化学性质等都有较大的区别，根据这样的性质特点，可以采用组合式的粉碎刀盘，如下图。 该刀盘由一组固定刀盘和一组旋转刀盘组成，在刀盘上面设置成中心对称的形状，有三角凸台、摆动刀片、竖起的三棱柱刀片。 还有分布在刀盘周围的圆形通孔，便于 粉碎后的垃圾流体排走，在刀盘直径周围还有一圈环形磨盘，和圆形刀盘的材料一样，当圆盘在高速转动时，由于离心力的作用，厨余垃圾会飞向四周，设置这样的环磨盘同样起到了粉碎垃圾的效果。 同时它与电机通过铆钉和转轴连接在一起，属于过盈配合。 组合式的粉碎刀盘的特点： （ 1） 这样一套由固定和旋转刀盘组成的粉碎刀盘，可以解决硬度不一和化学性质复杂的厨余垃圾，在高速转动的组合刀盘的粉碎破坏下，达到了设计的最初要求， 本科毕业设计说明书（论 文） 第 14 页 共 37 页 即把厨余垃圾粉碎到 5mm 以下的流体。 （ 2）我们在刀盘设计中，在其表面设置了二十多个直径为 4mm 的通孔 ，其作用就是把粉碎后的垃圾流体排出粉碎机，另外一个好处就是降低刀盘的自身重量，提高其转动强度。 图 组合 刀盘 电机的选择 电动机的工作原理 电动机是一项伟大的发，它的工作原理就是利用电磁感应原理 ，可以将电能转化为机械能来工作。 通电时在磁场的作用下，产生电磁转矩，做定向旋转，同时为了确保 S 级和 N级总有恒定的电流通过，需要电刷和换向器，这样的效果导致持续的向外输出功率，电动机就是在多磁极、多线圈的情况下进行工作的。 电动机的结构 电动机主要由转子、定子等零件组成。 转子有铁心和绕组组成，转子铁心有硅钢片叠压而成。 定子由铁心、绕组和机座组成，其中定子铁心是电动机磁路的一部分， 本科毕业设计说明书（论 文） 第 15 页 共 37 页 由 的硅钢片层层叠压而成，其中间的绝缘体可以降低涡流损耗。 电动机的种类 电动机的种类很 多，所以会有多种不同的分类。 （ 1）可以按种类划分：直流电机和交流电机。 直流电动机再按结构和工作原理划分：无刷直流电机和有刷直流电机。 交流电机可划分为：单相电机和三相电机。 （ 2）直接按其工作原理划分：同步电动机、异步电动机、直流电动机。 异步电动机划分：交流换向电机和感应电动机。 （ 3） 按转子结构划分：绕线转子感应电动机（绕线型异步电机）和笼型感应电机（鼠笼型异步电动机）。 （ 4） 按其用途划分：控制用电机和驱动用电机。 （ 5） 按其转速划分：低速电机、高速电机、调速电机、恒速电机。 电动机型号的选择 粉碎机 电机的选择也是决定其质量的关键因素之一，首先电机容量要适当，选高了，工作效率低；选低了，容易过载，使电机报废，在电机上有绝缘物质，它可以用来降温，因为温度一旦上升，电机容易烧坏，在选择 电机时，一定要考虑其容量，还有其电流类别、最大转速、重量等。 （ 1）转速：食物垃圾粉碎机直流电机的转速一般在 2700 左右，而交流电机的转速约为直流电机的一半。 （ 2）寿命：基本上交流电机的使用时间要长于直流电机，但也有个别特殊的，比如无刷直流电机，其使用寿命就比交流电机长。 （ 3）粉碎垃圾的效果：在厨余垃圾中， 骨头算是一类相对硬度较大的垃圾，相比之下直流电机要优于交流电机。 （ 4）重量：因为电机是要安装在食物垃圾粉碎机的下面，如果电机重量过大的话容易压坏水槽，现在市面上的交流电机都超过 7公斤，直流电机相对轻点。 综合考虑，直流电机的特点是可以快速而多次进行启动、反转、制动，其过载能力很高，调速性能好，调速范围大，可以平稳、准确的调整转速，以上特点都符合食物垃圾粉碎机的工作特点，所以决定直流电机。 而在直流电机中，永磁式直流驱动电机用的永磁材料作为磁极，提供电机励磁源，而且永磁式电机不需要励。