小型家用食品粉碎机刀具的设计及有限元分析

晏 娟 罗锦洁

（1.重庆三峡学院机械工程学院 404000 2.重庆三峡学院重庆市轻合金材料与加工工程技术研究中心 404000）

随着人们生活水平的提高，对食品的要求也逐渐提高。对生活中广泛被食用的食品进行打磨粉碎处理后，使其表面积增加，人体对营养物质的吸收更加充分。目前，家用食品粉碎机种类繁多。但是简易小型食品粉粹机更加实用方便。家用食品粉碎机机械结构主要是由机座、机罩、刀具盖、刀具、料杯等组成。主要部分为电动通过联轴器带动料杯里面的刀片转动，对食物进行粉碎。[1]本文将对其刀片进行设计及有限元强度校核。

1 刀具的设计

生活中的食品多种多样，为了满足人们不同的需要与粉碎要求，设计了十字刀具，主要用来粉碎豆制品，还可以榨果汁，使食物被粉碎的更加彻底。

粉碎机刀片的各主要几何参数进行设计：

ρ应该满足条件：r≤ρ≤R

V—刀片刃部任一点的线速度m/s；n—刀片的旋转速度r/min；ρ-刀片刃部任一点至旋转中心的距离mm；r一刀刃起始点半径mm；R一刀刃终止点半径mm。

粉碎食品时，刀具作旋转运动，粉碎的线速度一般在10-45m/min之间，因此可估算出刀刃的起止位置，即刃的起点半径r和终点半径R。

刀片额定旋转速度为n=11000r/min

由公式：

当ρ最小时，ρ=R，即V取最小值10m/min时：

当ρ最大时，ρ=R，即V取最大值45m/min时：

所以估值：r=9mm，R=40mm。

2 有限元应力分析

通过SolidWorks进行有限元分析时，一般按照以下步骤：创建算例、应用材料、添加约束、施加载荷、划分网格、运行分析和分析结果。[3]

十字刀具运行结果如图所示：

图1 十字刀具满载工况的应力图解

图2 十字刀具满载工况的位移图解

3 结论

小型家用食品粉粹机整体结构比较简单，采用电机通过联轴器带动料杯里面的刀片转动，对食物进行粉碎。本文对刀片进行了尺寸设计，采用起点半径r为9mm和终点半径R为40mm，并对刀具进行了有限元分析，其应力和最大位移分别为1.7Mp，0.87mm，均满足设计要求。