自動(dòng)烹飪機(jī)送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD+SOLIDWORKS】

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參考文獻(xiàn) 33 第一章 緒論 1.1 本課題的基本研究意義 今天人們對(duì)飲食的要求越來(lái)越高，各種菜式層出不窮，使用的工具也隨著時(shí)代的發(fā)展不斷的推陳出新。無(wú)論是燒菜用的鍋、鍋鏟、還是煎、炒、煮、炸這些做菜的方法都是中華民族幾千年來(lái)不斷積累和創(chuàng)新的結(jié)晶。與東方人的飲食方式不同，西方人飲食方式簡(jiǎn)單，制作的工藝流程也很簡(jiǎn)單，可以說(shuō)，他們的大量勞動(dòng)已經(jīng)被各種機(jī)器設(shè)備所代替。中國(guó)的烹飪卻不同，一口鍋、一把鏟，承傳了幾千年，始終在煙熏火燎的環(huán)境中勞作，不停地?fù)]舞著胳膊直到所有的菜都炒熟。烹調(diào)的自動(dòng)化研究就是將人們?cè)谶@種勞作環(huán)境之中解脫出來(lái)。 那么什么是烹調(diào)？與烹飪又有何關(guān)系？怎樣實(shí)現(xiàn)烹調(diào)的自動(dòng)化？回答這些問(wèn)題首先需要對(duì)烹調(diào)的概念有個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)。許多情況下，人們通常將烹飪與烹調(diào)當(dāng)作同一概念使用，然而他們并非同一概念，二者存在差異。按照烹飪發(fā)展的歷史邏輯，先有烹飪，后有烹調(diào)。烹調(diào)是烹飪發(fā)展到一定階段---調(diào)味品出現(xiàn)之后才有的。最初的烹飪的目的是食物熟而可食，而烹調(diào)的目的則更進(jìn)一步，使食物而可口，因此，烹調(diào)是烹飪發(fā)展相對(duì)高級(jí)階段的產(chǎn)物。烹調(diào)的出現(xiàn)，使人們的飲食具有了超出果腹而滿足享受的意義。由于烹調(diào)一詞產(chǎn)生的時(shí)代，也是人類早已進(jìn)入烹調(diào)與烹飪不分的時(shí)代，所以兩個(gè)詞在歷史上不但有混用現(xiàn)象，而且有烹調(diào)一詞代替烹飪一詞的現(xiàn)象。近幾十年來(lái)，烹飪與烹調(diào)二詞分野也十分明確：烹飪涵蓋烹調(diào)，烹調(diào)是烹飪的一個(gè)組成部分，二者是大概和小概念的關(guān)系。烹飪泛指食品（包括飲料）的制作生產(chǎn)；現(xiàn)代的烹調(diào)芝食品制作中的調(diào)和，即在材料的選取、配比、清洗、和切制等準(zhǔn)備階段已經(jīng)完成的基礎(chǔ)上，僅對(duì)材料進(jìn)行加熱、調(diào)和處理。這就是說(shuō)烹飪包括準(zhǔn)備階段和烹調(diào)階段。 鑒于本論文特定的研究對(duì)象，將主要針對(duì)烹調(diào)的概念來(lái)進(jìn)行相關(guān)系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)。目前，將食品生產(chǎn)工藝過(guò)程劃分為機(jī)器加工過(guò)程與深入被加工過(guò)程。如果工藝過(guò)程加工過(guò)程用機(jī)器完成，則稱為機(jī)器加工過(guò)程，在設(shè)備中實(shí)現(xiàn)的加工過(guò)程稱為設(shè)備加工過(guò)程。原料加成品的形態(tài)對(duì)于工藝機(jī)器的結(jié)構(gòu)具有一定的影響。兩著可能都是分散的，即單件的；也可能都是成團(tuán)的，即非單件的。將非單件原料加工成非單件成品的過(guò)程最宜用機(jī)器實(shí)現(xiàn)。烹調(diào)工藝流程就符合這種特點(diǎn)。 烹調(diào)在中國(guó)烹飪工藝流程中是最關(guān)鍵性的環(huán)節(jié)，也是烹飪過(guò)程中最決定意義的一步。中式烹調(diào)自動(dòng)化實(shí)質(zhì)就是將傳統(tǒng)的中國(guó)烹飪手工操作變成機(jī)器的加工過(guò)程，生產(chǎn)出標(biāo)準(zhǔn)化的、感官形狀符合人們審美習(xí)慣的菜肴。烹調(diào)自動(dòng)化可以說(shuō)是食品加工的藝術(shù)創(chuàng)造、烹飪科學(xué)與食品科學(xué)的結(jié)合點(diǎn)，它即要保證發(fā)揮傳統(tǒng)烹飪藝術(shù)創(chuàng)造性，又要發(fā)揮科學(xué)創(chuàng)造的威力實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模化生產(chǎn)。隨著現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，中式餐飲業(yè)的自動(dòng)化 有了一定的發(fā)展，也有不少自動(dòng)化的烹飪機(jī)器，包括全自動(dòng)電飯鍋、微波爐、面包爐等。這些設(shè)備都或多或少涉及到烹調(diào)的自動(dòng)化，而它們的功能單一，自動(dòng)化程度底，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)集成化和智能化的功能，只是現(xiàn)有烹調(diào)設(shè)備的一個(gè)補(bǔ)充和輔助，嚴(yán)格上說(shuō)仍不能算是自動(dòng)烹調(diào)機(jī)器，與食品業(yè)自動(dòng)化相比，明顯存在著自動(dòng)化程度布告的缺點(diǎn)。其主要原因是人們對(duì)菜肴（主要指熱盤）的要求是現(xiàn)點(diǎn)現(xiàn)做以保證其絕對(duì)新鮮可口，而且不同的人常常要求不同口味的菜肴，不同口味的菜肴所使用的主料、配料、作料及火候、工藝等又不相同，所以，菜肴的烹調(diào)不同于糕點(diǎn)，罐頭及速食等食品的制造，不可能實(shí)行單一品種批量生產(chǎn)的自動(dòng)化流水線（在烹飪的準(zhǔn)備階段應(yīng)該采用的方式）。即使在人工昂貴的歐美國(guó)家，盡管中菜廣受人們喜愛(ài)，餐館即使是快餐館的工作，也是由廚師，配菜等人員來(lái)完成。要實(shí)現(xiàn)菜肴烹調(diào)自動(dòng)化，要滿足各類人群提出的不同口味菜肴的要求而進(jìn)行不同物料選取及連續(xù)烹調(diào)，保證現(xiàn)點(diǎn)現(xiàn)做及烹調(diào)水平穩(wěn)定，應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制的全自動(dòng)烹調(diào)系統(tǒng)是可以 實(shí)現(xiàn)的。 在準(zhǔn)備階段選料和配料是具有核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)的部分，通常為烹飪大師所保留，而且很容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，因此，準(zhǔn)備階段不在本課題的研究范圍內(nèi)，本論文視其為已完成。對(duì)于烹調(diào)階段，則由于工藝的復(fù)雜性與靈活性，也同樣具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)特征，工藝的差別性也帶來(lái)了菜肴口味的差別，因此烹調(diào)系統(tǒng)必須能適應(yīng)工藝的多樣性。 在烹飪自動(dòng)化帶來(lái)了方便和快捷的同時(shí)，隨著人們的生活水平的提高，飲食環(huán)境和飲食健康越來(lái)越被重視，然而絕大多數(shù)人只注重了中餐的色、香、味等表面屬性，對(duì)于真正重要的飲食安全和營(yíng)養(yǎng)卻知直甚少，因而，自動(dòng)化烹飪系統(tǒng)為此提供了一個(gè)極好的解決辦法。它不需要食用者去具體了解食品的營(yíng)養(yǎng)成分與安全度，一切已經(jīng)為營(yíng)養(yǎng)專家代勞了，自動(dòng)化的烹飪系統(tǒng)會(huì)很好的執(zhí)行下去，這有利于改變中國(guó)人不和情理的飲食結(jié)構(gòu)。本課題研究的就是在無(wú)需人工干預(yù)的烹飪中烹飪機(jī)的鍋定位及鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 從縱向看，任何一種產(chǎn)品生產(chǎn)的原始狀態(tài)均是手工操作，隨著生產(chǎn)力懂得發(fā)展，一部分才轉(zhuǎn)向半機(jī)械化和機(jī)械化，從橫向看，發(fā)達(dá)國(guó)家的產(chǎn)品的機(jī)械化、自動(dòng)化較高，表現(xiàn)在食品加工上，一方面形成了現(xiàn)代工業(yè)化意義上的快餐行業(yè)，另一方面由于廚房機(jī)械自動(dòng)化程度提高而向人們提供加工品、半加工品的比重較大。我國(guó)的中式快餐已經(jīng)出現(xiàn)良好的發(fā)展勢(shì)頭，但仍處于起步階段，加上中式烹飪操作的復(fù)雜性，致使中式烹飪自動(dòng)化發(fā)展的進(jìn)程較慢。也正是由于中國(guó)烹飪操作的復(fù)雜性，并不是所有菜肴均能工業(yè)化、自動(dòng)化。中式烹調(diào)的工程化改造決不否認(rèn)手工烹飪。傳統(tǒng)的烹飪技藝將在酒樓、餐館仍有進(jìn)一步發(fā)揮之地，構(gòu)成現(xiàn)代社會(huì)餐飲市場(chǎng)的重要組成部分。 中國(guó)烹飪與國(guó)外烹飪相比，工藝復(fù)雜，技法繁多，百菜百味的特點(diǎn)，這的確給直接自動(dòng)化生產(chǎn)帶來(lái)很多困難，但是，一些烹飪方法如炸、熏、烤、熘和一些水傳熱的烹飪方法均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，當(dāng)然，這有賴于通過(guò)烹飪的科學(xué)研究，優(yōu)選出適合烹飪自動(dòng)化的品種。目前的一些實(shí)踐證明，對(duì)于某些品種的菜肴，自動(dòng)化生產(chǎn)已經(jīng)成為可能。另一方面，從歷史看，無(wú)論社會(huì)文明發(fā)展到何種程度，手工操作的烹飪技法創(chuàng)造仍有很大餓需求，不可能也不必要全部自動(dòng)化，可以肯定地說(shuō)，自動(dòng)化的產(chǎn)品永遠(yuǎn)不可達(dá)到手工操作的水平，手工技藝終將有很大的市場(chǎng)需求。同時(shí)，自動(dòng)化的品種和手工操作的品種在品質(zhì)上總有差別的。 1.2 本課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 上世紀(jì)八十年代, 美國(guó)機(jī)器人之父英格伯格曾提出用機(jī)器人為人類做菜的設(shè)想。這個(gè)設(shè)想在2006年隨著自動(dòng)烹飪機(jī)器人的問(wèn)世終于被實(shí)現(xiàn)了。 自動(dòng)烹飪機(jī)器人它第一次將機(jī)械電子工程學(xué)科和復(fù)雜的中國(guó)烹飪學(xué)科交叉融合。其基本原理為:將機(jī)電一體化技術(shù)和烹飪技術(shù)相結(jié)合,將烹飪工藝灶上動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)化并轉(zhuǎn)化為機(jī)器可解讀的語(yǔ)言, 應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)等進(jìn)行烹飪機(jī)器人系統(tǒng)軟硬件開(kāi)發(fā)。烹飪機(jī)器人可通過(guò)自身的鍋具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、工具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、火候控制裝置和其他必要輔助裝置,完成中國(guó)烹飪?cè)钌瞎に嚨幕緞?dòng)作, 可自動(dòng)完成烹飪過(guò)程, 從而實(shí)現(xiàn)中國(guó)烹飪的標(biāo)準(zhǔn)化與自動(dòng)化。 中國(guó)菜肴自動(dòng)烹飪機(jī)器人顧名思義就是用機(jī)器代替人來(lái)實(shí)現(xiàn)中國(guó)菜肴的自動(dòng)烹飪。由于西式快餐的進(jìn)入,目前中國(guó)烹飪正處于烹飪的前工業(yè)化時(shí)期。自動(dòng)烹飪機(jī)器人 的研制, 對(duì)中國(guó)烹飪走向國(guó)際化、中國(guó)烹飪工藝的標(biāo)準(zhǔn)化都有著積極意義?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō), 自動(dòng)烹飪機(jī)器人 的誕生是中國(guó)烹飪的一次工業(yè)化革命, 必將會(huì)推動(dòng)中國(guó)烹飪的標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、工業(yè)化進(jìn)程, 從而被載入人類發(fā)展的史冊(cè)。 自動(dòng)烹飪機(jī)器人自動(dòng)烹飪機(jī)器人能夠自動(dòng)完成中國(guó)菜肴的烹飪過(guò)程, 而這一功能是其他現(xiàn)有烹飪?cè)O(shè)備所不能達(dá)到的。就現(xiàn)有市場(chǎng)供應(yīng)而言,在自動(dòng)烹飪機(jī)器人 開(kāi)發(fā)成功之前尚沒(méi)有完整意義上的自動(dòng)烹飪機(jī)。所謂較完整意義上的自動(dòng)烹飪機(jī), 是指能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)菜肴品種識(shí)別、烹飪程序調(diào)用、原料自動(dòng)投放、烹飪工藝自動(dòng)操作等一系列動(dòng)作, 并達(dá)到與人工烹飪水準(zhǔn)高度一致的烹飪效果。通過(guò)對(duì)市場(chǎng)現(xiàn)有的電烤箱、電炸爐、電磁爐、光波爐、熱波爐、微波爐、程控蒸汽設(shè)備、數(shù)碼煲仔飯機(jī)等烹飪?cè)O(shè)備進(jìn)行調(diào)查, 并作簡(jiǎn)單分析, 我們得出這樣的結(jié)論: 場(chǎng)現(xiàn)有烹飪?cè)O(shè)備尚不具備完成典型中國(guó)烹飪工藝的自動(dòng)化生產(chǎn)能力。主要表現(xiàn)在三個(gè)方面: 一是不能實(shí)現(xiàn)中國(guó)烹飪的典型工藝技術(shù), 上述設(shè)備基本屬于對(duì)西式烹飪?cè)O(shè)備的模仿或改進(jìn), 只能實(shí)現(xiàn)中國(guó)烹飪的部分技法, 如烤、煮、燉、炸、蒸、燜, 而對(duì)于最具中國(guó)烹飪工藝特色的精髓工藝, 如炒、熘、爆等技法, 則無(wú)法實(shí)現(xiàn)。二是無(wú)法自動(dòng)完成完整的烹飪工藝流程, 上述設(shè)備除數(shù)碼煲仔飯機(jī)外, 都存在不合理簡(jiǎn)化或省略傳統(tǒng)工藝環(huán)節(jié)的問(wèn)題, 特別是將傳統(tǒng)工藝中強(qiáng)調(diào)的多次投料簡(jiǎn)化為一次性投料, 由此導(dǎo)致菜肴的色、香、味、養(yǎng)均無(wú)法保障。數(shù)碼煲仔飯機(jī)的設(shè)計(jì)雖考慮到多次投料的要求, 卻完全依賴人工, 未能實(shí)現(xiàn)多次投料的自動(dòng)化。三是無(wú)法滿足消費(fèi)者對(duì)菜肴口味的多樣性需求, 上述設(shè)備基本未滿足中國(guó)烹飪對(duì)原料配伍、烹制火候、加工手法等方面的要求, 從根本上喪失了保證菜肴口味純正的可能。因此嚴(yán)格地講, 目前世界上還沒(méi)有一臺(tái)真正意義上的自動(dòng)烹飪機(jī)。 從機(jī)器自身已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)看, 包括: 自動(dòng)識(shí)別菜肴功能，通過(guò)電子掃描來(lái)識(shí)別菜肴從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)用菜肴烹飪程序; 自動(dòng)分次投料功能，據(jù)菜肴的流程需要, 適時(shí)投放原料, 包括原料投放、加油和加水、淋油功能等; 水鍋功能! ! ! 實(shí)現(xiàn)原料的焯水和以水為主要傳熱介質(zhì)的菜肴制作; 油鍋功能，實(shí)現(xiàn)原料的劃油和油炸以及油的循環(huán)使用; 攪拌功能，實(shí)現(xiàn)原料的均勻混合和均勻受熱, 包括劃油時(shí)的攪拌和翻炒時(shí)的攪拌; 翻鍋功能，實(shí)現(xiàn)原料的均勻受熱, 并使原料在勾芡后均勻混合, 包括大翻和小翻; 自動(dòng)清潔功能，菜肴制作完成后可以自主選擇清洗與否; 油煙凈化處理，菜肴生產(chǎn)過(guò)程中的油煙實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放, 這是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要前提; 自動(dòng)盛菜功能，菜肴制作完成后自動(dòng)盛裝于容器中彈出。這一系列工藝動(dòng)作全部由機(jī)器自身實(shí)現(xiàn), 惟一需要人幫助的就是要將料盒放置于機(jī)器內(nèi), 菜肴制作完畢后將菜肴取出就可以了。 目前自動(dòng)烹飪機(jī)器人 已實(shí)現(xiàn)中國(guó)菜肴烹飪方法中的大多數(shù), 包括炒、爆、熘、燒、煸、炸( 不掛糊類) 等, 已能夠制作的中國(guó)菜肴也達(dá)數(shù)以千計(jì)。自動(dòng)烹飪機(jī)器人 所制作的菜肴都是由在國(guó)內(nèi)享有盛名的烹飪大師們?cè)O(shè)計(jì), 并轉(zhuǎn)化成可以用機(jī)器烹飪的菜肴, 因而機(jī)器的烹飪水平是相當(dāng)專業(yè)的, 已能夠達(dá)到或接近中高級(jí)廚師制作菜肴的水平。自動(dòng)烹飪機(jī)器人 的出現(xiàn)可以讓庸廚下崗, 使良廚的價(jià)值得到充分的體現(xiàn)。它還可以解放生產(chǎn)力, 讓廚師不受煙熏火燎之苦。優(yōu)勢(shì)如是, 自動(dòng)烹飪機(jī)器人 在未來(lái)的中國(guó)烹飪中必有一席之地。 很多個(gè)人和研究機(jī)構(gòu)都提出了“自動(dòng)烹調(diào)”的概念，并在這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行了一些研究，也出現(xiàn)了“微電腦控制炒鍋”、“菜肴自動(dòng)加工機(jī)”、“自動(dòng)飯菜機(jī)”等一系列的相關(guān)產(chǎn)品。但是，這些產(chǎn)品無(wú)論是在機(jī)構(gòu)上還是控制上，離“自動(dòng)烹飪”都尚有很大的距離。自動(dòng)烹調(diào)的基本意義和目的就在于將被烹調(diào)物按照各種主要烹調(diào)技法加熱至預(yù)期火候狀態(tài)，達(dá)到預(yù)期口味和風(fēng)味效果。上述的各種裝置，基本上都無(wú)法控制或不能很好的控制烹調(diào)火候，更不能在烹調(diào)技法要求的火候條件下按照烹調(diào)技法要求的方式進(jìn)行物料自動(dòng)投放、翻動(dòng)和盛出等烹調(diào)基本操作，所以不僅與自動(dòng)烹調(diào)機(jī)能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)各種主要烹調(diào)技法和達(dá)到其風(fēng)味特色的要求相差甚遠(yuǎn)，甚至在自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的最基本要求，即控制好生熟的程度的實(shí)現(xiàn)上都有難度。而且它們基本上都只能烹調(diào)一種或有限的幾種菜式，擴(kuò)展性很差，這與其設(shè)計(jì)概念和機(jī)構(gòu)有關(guān)，因此實(shí)用意義相當(dāng)有限，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)并不能被稱為自動(dòng)烹調(diào)裝置。 在國(guó)內(nèi)華南理工大學(xué)黃文波設(shè)計(jì)制作了一種由電腦控制的全自動(dòng)中式菜肴烹調(diào)機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可完全取代人工根據(jù)顧客的隨機(jī)點(diǎn)叫，快速、連續(xù)地進(jìn)行不同菜肴的物料選取和全自動(dòng)烹調(diào)，從而為餐飲業(yè)的烹調(diào)自動(dòng)化提供了一種全新的選擇方案。描繪了一個(gè)實(shí)用化及自動(dòng)化的理想系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)菜肴和其它烹調(diào)食品的自動(dòng)烹調(diào)，但是也僅限于概念研究，并沒(méi)有去具體實(shí)現(xiàn)，不過(guò)對(duì)本文的研究具有很好的參考價(jià)值。 1.3 本課題的基本任務(wù)與要求 1、本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)技術(shù)要求 自動(dòng)烹調(diào)機(jī)是菜肴的加工中心，與機(jī)械加工中心的原理相類似，因此，可按照數(shù)控系統(tǒng)的原理方法來(lái)進(jìn)行研究，只是應(yīng)用方向不同。 設(shè)計(jì)技術(shù)要求： 1）提出自動(dòng)烹飪系統(tǒng)的傳動(dòng)方案； 2）要求送料機(jī)構(gòu)、鍋鏟機(jī)械手和鍋盆運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)不發(fā)生干涉； 3）設(shè)計(jì)送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)； 4）要求自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)能夠定點(diǎn)完成調(diào)料的投放； 5）繪制自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)裝配圖及一些重要零件圖； 6）要求畢業(yè)論文敘述條理清楚，設(shè)計(jì)計(jì)算正確，論文格式規(guī)范。 2、本次畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作內(nèi)容及完成時(shí)間： 1）2.20～3.18 4周 查閱相關(guān)資料，外文資料翻譯（6000字符以上），撰寫開(kāi)題報(bào)告 2）3.19～4.01 2周 閱讀與自動(dòng)烹飪系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)計(jì)理論與方法； 3）4.02～4.08 1周 提出自動(dòng)烹飪系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案； 4）4.09～4.29 3周 對(duì)自動(dòng)烹飪系統(tǒng)的送投料裝置以及其他裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算； 5）4.30～5.13 2周 繪制某部分裝置的裝配圖； 6）5.14～5.20 1周 繪制一些重要零件圖； 7）5.21～6.03 2周 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文）一份； 8）6.04～6.15 2周 畢業(yè)設(shè)計(jì)審查、畢業(yè)答辯。 第二章 本次設(shè)計(jì)的基本介紹 2.1 烹飪機(jī)器人的基本介紹 烹飪機(jī)器人，一種用于烹飪的機(jī)器人，屬機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，解決用機(jī)器人取代人工烹飪的問(wèn)題，改變家庭廚房的現(xiàn)狀。它采用電腦與仿真機(jī)械手配合，模擬廚師的操作過(guò)程，烹調(diào)各種菜肴和主食。將復(fù)雜的中國(guó)菜烹飪工藝與動(dòng)作進(jìn)行分解與定義，并用機(jī)器人專業(yè)與烹飪專業(yè)均能理解的語(yǔ)言進(jìn)行描述；在此基礎(chǔ)上，找出中國(guó)烹飪的核心工藝與核心動(dòng)作；之后設(shè)計(jì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，包括鍋具動(dòng)作機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)、火控機(jī)構(gòu)、出料機(jī)構(gòu)等。 烹飪機(jī)器人的工作原理是將廚師的菜品數(shù)字化，編成程序輸入到電腦系統(tǒng)，以后機(jī)器人炒出的菜肴就可以同名廚一致。烹飪機(jī)器人還可以根據(jù)不同的人各自口味的不同，改變各項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)及操作時(shí)間 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是：自動(dòng)烹飪機(jī)送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的研究對(duì)象為自動(dòng)烹飪機(jī)。 自動(dòng)烹飪機(jī)研究的目的與意義在于自動(dòng)烹飪機(jī)具有以下特點(diǎn)： 1、烹飪生產(chǎn)持續(xù)性 自動(dòng)烹飪機(jī)的可持續(xù)表現(xiàn)為兩個(gè)方面, 一是機(jī)器可以持續(xù)生產(chǎn), 不疲倦。和人工比較, 自動(dòng)烹飪機(jī)器人 不受時(shí)間和條件的限制, 只要需要, 你可以隨時(shí)打開(kāi)機(jī)器進(jìn)行菜肴制作, 而人工操作就會(huì)受到上下班時(shí)間的影響。二是在機(jī)器開(kāi)發(fā)方面的可持續(xù)。在機(jī)器開(kāi)發(fā)之初就將烹飪過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生的油煙、廢水、節(jié)能等作為重點(diǎn)攻關(guān)內(nèi)容, 使菜肴的生產(chǎn)過(guò)程符合科學(xué)規(guī)范的要求。這方面已取得了進(jìn)展, 一方面使油煙、廢水產(chǎn)生少; 另一方面使油煙、廢水達(dá)標(biāo)排放, 這兩項(xiàng)內(nèi)容雖然增加了開(kāi)發(fā)成本, 但卻符合現(xiàn)代社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的要求。 2、烹飪經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)化 對(duì)于自動(dòng)烹飪機(jī)器人 而言, 恰到好處地運(yùn)用了克隆 技術(shù)。所謂克隆,就是將大師為機(jī)器開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的菜肴經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的篩選, 對(duì)菜肴進(jìn)行定性和定量分析, 找出符合菜肴最佳品質(zhì)的數(shù)據(jù), 建立菜肴數(shù)據(jù)信息, 再將這些信息編制成軟件來(lái)控制菜肴的生產(chǎn)。具體操作包括: 一是菜肴用料標(biāo)準(zhǔn)化。邀請(qǐng)烹飪大師為自動(dòng)烹飪機(jī)器人編排機(jī)器菜肴, 然后將菜肴用料和用量進(jìn)行量化。每一道菜肴都是嚴(yán)格地按照標(biāo)準(zhǔn)配方進(jìn)行組配生產(chǎn),為后續(xù)菜肴品質(zhì)的穩(wěn)定提供基礎(chǔ)。二是工藝過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化。將菜肴的工藝流程編制成機(jī)器語(yǔ)言, 使每一道菜肴都有一個(gè)固定的加工程式。每個(gè)過(guò)程的先后, 都以保證菜肴質(zhì)量為前提, 決不隨意改變菜肴的加工過(guò)程。三是工藝參數(shù)數(shù)據(jù)化。即對(duì)加工過(guò)程的每個(gè)動(dòng)作進(jìn)行量化。包括火力的選擇與適時(shí)調(diào)節(jié)、劃油( 煸炒) 的油溫控制、原料在鍋中受熱時(shí)間的長(zhǎng)短和攪拌力度的大小、翻鍋的次數(shù)和力度、晃鍋力度的調(diào)節(jié)運(yùn)用等等都嚴(yán)格加以規(guī)范。 3、出品質(zhì)量穩(wěn)定如一 菜肴用料標(biāo)準(zhǔn)化和烹飪過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化是保障菜肴出品質(zhì)量穩(wěn)定如一的基礎(chǔ)和前提,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)來(lái)穩(wěn)定菜肴的出品是控制菜肴質(zhì)量的有效途徑。就人工操作而言, 是很難做到菜肴品質(zhì)穩(wěn)定如一的, 原因就在于人工制作菜肴過(guò)程中, 可能會(huì)受許多外界因素的干擾, 諸如工作壓力、設(shè)備條件、生理狀態(tài)等等, 尤其是臨灶對(duì)菜肴加熱時(shí)間的把握很難做到準(zhǔn)確一致, 所以即便是同一個(gè)人做同一種菜, 都可能會(huì)出現(xiàn)兩種不同的結(jié)果。自動(dòng)烹飪機(jī)器人 制作的是基于標(biāo)準(zhǔn)化組配的菜肴, 運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的程序進(jìn)行制作, 由于菜肴的每一個(gè)環(huán)節(jié)都經(jīng)過(guò)了量化, 對(duì)每一個(gè)用料和過(guò)程都有嚴(yán)格的規(guī)范, 因此菜肴的制作是嚴(yán)格按照規(guī)定程序進(jìn)行, 從而保證了每一道菜肴出品質(zhì)量穩(wěn)定如一; 標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的另一個(gè)意義在于充分保障了菜肴的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、風(fēng)味要求和衛(wèi)生要求。 4、性能穩(wěn)定操作簡(jiǎn)單 機(jī)器性能的穩(wěn)定可靠是自動(dòng)烹飪機(jī)器人 的一個(gè)重要特質(zhì)。自動(dòng)烹飪機(jī)器人 雖是一項(xiàng)新產(chǎn)品, 偶爾也會(huì)出現(xiàn)一些小故障,但作為一項(xiàng)世界級(jí)的新發(fā)明而言, 其性能已算相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定。自自動(dòng)烹飪機(jī)器人 誕生以來(lái), 經(jīng)歷了數(shù)以千道菜肴的制作, 包括從功能樣機(jī)的鑒定、新聞發(fā)布會(huì)和高交會(huì)的現(xiàn)場(chǎng)表演、全國(guó)廚師節(jié)和滿漢全席總決賽現(xiàn)場(chǎng)錄制等,自動(dòng)烹飪機(jī)器人 都表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性。這對(duì)于一件新產(chǎn)品而言實(shí)屬不易。自動(dòng)烹飪機(jī)器人 的使用也是相當(dāng)?shù)暮?jiǎn)單,其流程為: 購(gòu)買自動(dòng)烹飪機(jī)器人 專用材料盒, 將材料盒放在自動(dòng)烹飪機(jī)器人 的投料機(jī)構(gòu)上, 然后按屏幕提示操作, 2—3 分鐘后就可以制作出一道美味可口的佳肴。整個(gè)過(guò)程就是如此, 簡(jiǎn)單到就好像在ATM 柜員機(jī)上提現(xiàn)一樣。 正是由于自動(dòng)烹飪機(jī)的以上特點(diǎn)我們才要加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)烹飪機(jī)的研究以及優(yōu)化，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于自動(dòng)烹飪機(jī)送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.2烹飪機(jī)器人基本結(jié)構(gòu)組成 自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的基本組成將包括：控制計(jì)算機(jī)部分、伺服驅(qū)動(dòng)部分、檢測(cè)部分以及機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分。自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的運(yùn)動(dòng)部分主要是翻炒運(yùn)動(dòng)、鍋旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、鍋蓋翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和送投料運(yùn)動(dòng)。其組成框圖見(jiàn)圖2-1。  檢 測(cè) 反 饋 裝 置 PC機(jī) 運(yùn)動(dòng)控制卡 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 直流電動(dòng)機(jī) 直流電動(dòng)機(jī) 直流電動(dòng)機(jī) 鍋鏟機(jī)械手機(jī)構(gòu) 鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 鍋蓋翻轉(zhuǎn) 機(jī)構(gòu) 送投料機(jī)構(gòu) 圖 2-1自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的基本組成 控制計(jì)算機(jī)是存儲(chǔ)烹調(diào)加工所需要的全部動(dòng)作和鍋鏟相對(duì)于鍋的內(nèi)表面位置信息的媒介物，它記載著烹調(diào)加工的程序。在以前的數(shù)控設(shè)備中，常用的控制介質(zhì)有穿孔帶、穿孔卡片、磁帶和磁盤等，但隨著信息技術(shù)的發(fā)展，穿孔帶和穿孔卡片也將趨于淘汰，自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的控制介質(zhì)將更多使用磁帶和磁盤或直接利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳輸。 自動(dòng)烹調(diào)機(jī)系統(tǒng)采用PC加運(yùn)動(dòng)控制卡的結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)控制卡是自動(dòng)烹調(diào)機(jī)控制系統(tǒng)的核心之一，是整個(gè)系統(tǒng)得以運(yùn)行的關(guān)鍵所在，自動(dòng)烹調(diào)機(jī)整個(gè)控制系統(tǒng)要求并不需要很精確，鍋鏟只要能有效鏟起鍋中懂得物料即可，因此選擇開(kāi)環(huán)式控制是最合適的，也有利于控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，應(yīng)該盡量選擇經(jīng)濟(jì)實(shí)用型運(yùn)動(dòng)控制卡，同時(shí)要求能夠在控制軟件開(kāi)發(fā)方面快速且方便。 伺服系統(tǒng)是接收計(jì)算機(jī)的指令，驅(qū)動(dòng)烹調(diào)機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部件。包括進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元（主要有速度控制和位置控制）、進(jìn)給電機(jī)、鍋蓋翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)和鍋旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元等。這里的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要求有好的快速響應(yīng)性能，以及能靈敏而準(zhǔn)確地跟蹤指令功能。在本設(shè)計(jì)中主要采用步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)。 檢測(cè)反饋裝置由檢測(cè)元件和相應(yīng)的電路組成，其作用是檢測(cè)速度、位移和溫度等。 烹調(diào)機(jī)本體包括基礎(chǔ)框架、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。烹調(diào)機(jī)本體結(jié)構(gòu)得到了下面幾個(gè)特點(diǎn)： （1）由于采用了進(jìn)給伺服系統(tǒng)裝置，烹調(diào)機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)得到了簡(jiǎn)化，傳動(dòng)鏈較短。 （2）烹調(diào)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的動(dòng)態(tài)特征、動(dòng)態(tài)剛度、阻尼精度、耐磨性以及抗熱變形性能。適應(yīng)連續(xù)地自動(dòng)烹調(diào)。 （3）采用高效傳動(dòng)件。 為了保證自動(dòng)烹飪機(jī)的功能得到充分發(fā)揮，還有一些配套部件（如防水、隔熱潤(rùn)滑、清潔、報(bào)警等一系列裝置）。 自動(dòng)烹調(diào)機(jī)應(yīng)能夠通過(guò)各個(gè)機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)工作而很好的模仿人手炒菜時(shí)鍋鏟的動(dòng)作，并自動(dòng)控制烹調(diào)火候，在烹調(diào)技法所要求的火候時(shí)機(jī)以烹調(diào)技法所要求的方式進(jìn)行物料投放、翻炒和盛出等烹調(diào)基本操作。在中式烹調(diào)中，主要包括了42中烹調(diào)方法：炙、烤、烙、煎、炸、炒、熘、煮、蒸、勾芡等等。這42中烹調(diào)方法各不相同，而且每一種方法又有很多細(xì)分，中式烹調(diào)技法千變?nèi)f化，因而很難將所有的烹調(diào)技法一一列出，可以通過(guò)分類歸納，將這些烹調(diào)方法中相似或相近的方法集合成一種動(dòng)作，在程序里將其編成一個(gè)功能子程序，通過(guò)調(diào)用的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)烹調(diào)方法的自動(dòng)化。那么對(duì)烹調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)的功能要求歸結(jié)起來(lái)包括： （1） 實(shí)現(xiàn)人手烹調(diào)時(shí)的翻炒、撥散、攪拌、盛出等動(dòng)作； （2） 能夠自動(dòng)投放原料和調(diào)味料； （3） 能適應(yīng)烹調(diào)方法的要求； （4） 能控制火候，達(dá)到預(yù)期風(fēng)味； （5） 有良好的擴(kuò)展性，即能適應(yīng)新菜式的烹調(diào)要求。 2.3烹飪機(jī)器人基本工作原理 烹飪機(jī)器人的工作原理是將烹飪工藝上的灶上動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)化，并轉(zhuǎn)化為機(jī)器可解讀語(yǔ)言，再利用機(jī)械裝置和自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)等技術(shù)，模擬實(shí)現(xiàn)廚師工藝操作。由于它會(huì)自動(dòng)地在溫度、火候、油煙量等方面嚴(yán)格對(duì)比事先設(shè)計(jì)好的參數(shù)，因此做出來(lái)的菜，口味比較純正。 圖2-2 深圳誕生首個(gè)烹飪機(jī)器人 機(jī)器人做菜的過(guò)程，根據(jù)不同的菜肴，時(shí)間需要2至4分鐘。工作人員把配料裝進(jìn)專用的盛裝盒，輸入菜名，機(jī)器人便自動(dòng)開(kāi)始炒菜，翻鍋、顛勺，甚至洗鍋。 烹飪機(jī)器人的特點(diǎn)是：烹飪過(guò)程自動(dòng)化、菜肴品種多樣化、菜肴質(zhì)量穩(wěn)定、營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)科學(xué)、供應(yīng)鏈條嚴(yán)謹(jǐn)。機(jī)器人烹飪出的菜肴已達(dá)到專業(yè)烹飪廚師水平，甚至超過(guò)了一般廚師，特別是炒的功夫上佳，對(duì)油溫和火候的把握精準(zhǔn)。 3.4烹飪機(jī)器人送料結(jié)構(gòu)介紹 投料系統(tǒng)要完成菜肴原料的分次計(jì)量投放,根據(jù)烹飪工藝,原料可以分為姜蒜、主料、輔料和調(diào)料,其中調(diào)料為特制的混合調(diào)料,油和水有專門的設(shè)備提供,不在投料系統(tǒng)的考慮范圍。投料系統(tǒng)的料盒必須根據(jù)菜肴原料的分類,在滿足投料動(dòng)作的前提下,設(shè)計(jì)相應(yīng)容量。同時(shí),為了最大化地滿足烹飪工藝對(duì)投料的要求,投料系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上應(yīng)力求具有最大的靈活性,即能夠滿足各種菜肴的烹飪,可以配置于不同類型的烹飪機(jī)器人上.投料系統(tǒng)相關(guān)的動(dòng)作要求有兩類,一是手工動(dòng)作,即烹飪前人力輔助將裝有菜肴原料的料盒放到投料機(jī)構(gòu)上去,以及烹飪后手工取下空的料盒;二是電器控制的自動(dòng)投料動(dòng)作,要求實(shí)現(xiàn)將料盒內(nèi)的菜肴原料按照烹飪工藝投放到鍋具內(nèi),這是投料系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上重點(diǎn)考慮的對(duì)象。此外,投料系統(tǒng)還得充分考慮手工操作的方便。 投料系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)方案如圖1 所示,自動(dòng)投料的功能主要靠料盒組件的水平移動(dòng)和單個(gè)料盒的翻轉(zhuǎn)投料動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn). 水平移動(dòng)電機(jī)3 主導(dǎo)投料系統(tǒng)的水平移動(dòng)動(dòng)作,使料盒組件在投料架上實(shí)現(xiàn)圖1 中a 所示的水平直線移動(dòng). 當(dāng)其中一料盒移至投料位置時(shí),翻轉(zhuǎn)投料電機(jī)4 主導(dǎo)投料系統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)投料動(dòng)作,使單個(gè)料盒完成圖1 中b 所示的一定角度范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)投料功能. 投料位置位于整個(gè)投料機(jī)構(gòu)的中間位置是最合理的,如此可以在保證足夠水平行程的同時(shí),有最小的長(zhǎng)度尺寸. 圖2-3 投料系統(tǒng) 投料系統(tǒng)采用盒式料盒,圖2-3中,從右至左,依次為姜蒜料盒、主料盒、2 個(gè)輔料盒和調(diào)料盒,此安排也符合一般的烹飪投料次序,因輔料的量比較大,所以用了2 個(gè).料盒的取放采用推拉的方式,料盒底部有一個(gè)梯形狀插槽,投料機(jī)構(gòu)上固定有插板,插槽和插板的形狀正好吻合,此結(jié)構(gòu)不僅利于料盒在投料架上的固定,而且還非常便于料盒的取放. 料盒前后都安有手柄,便于手持料盒進(jìn)行料盒的取放動(dòng)作. 翻轉(zhuǎn)投料中最主要的動(dòng)作是翻轉(zhuǎn)電機(jī)組件帶動(dòng)導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)軸兩端的連接桿帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)動(dòng). 翻轉(zhuǎn)桿上固接有一塊翻轉(zhuǎn)板,它插在料盒組件一端的兩塊夾板之間,并留有一定的間隙,便于料盒組件的水平移動(dòng). 翻轉(zhuǎn)板隨翻轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)動(dòng),從而撥動(dòng)料盒組件上的夾板,使整個(gè)料盒組件隨旋轉(zhuǎn)座饒導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng). 旋轉(zhuǎn)座內(nèi)的零件為線性滾珠襯套,既能實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)又能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng). 翻轉(zhuǎn)板兩側(cè)和支撐板上跟套筒接觸的區(qū)域都粘有聚氨酯的緩沖墊,以便在翻轉(zhuǎn)投料的過(guò)程中避免金屬間碰撞發(fā)出噪音,同時(shí)也可以使翻轉(zhuǎn)更穩(wěn)定.水平移動(dòng)組件主要實(shí)現(xiàn)各料盒組件的水平移動(dòng),在烹飪時(shí),將任意料盒組件移動(dòng)至投料位置,位于投料機(jī)構(gòu)的中間部位. 在運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)上,要完成的動(dòng)作就是能夠帶動(dòng)五個(gè)獨(dú)立的料盒組件沿導(dǎo)向軸和導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)軸水平往返移動(dòng)。 35 第三章 送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 送料機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì) 對(duì)于自動(dòng)烹飪機(jī)器送料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要是要對(duì)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)即要對(duì)上述兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行方案設(shè)定： 1、自動(dòng)烹飪機(jī)器送料時(shí)候料斗的水平移動(dòng)； 2、自動(dòng)烹飪機(jī)器送料時(shí)候料盒的翻轉(zhuǎn)投料。 3.1.1 自動(dòng)烹飪機(jī)器水平移動(dòng)方案的確定 方案一：利用滾珠絲桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)水平移動(dòng) 方案二：利用氣缸導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)水平移動(dòng) 3.1.2 自動(dòng)烹飪機(jī)器料盒翻轉(zhuǎn)方案的確定 方案一：利用四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)料盒的翻轉(zhuǎn) 方案二：利用氣缸實(shí)現(xiàn)料盒的翻轉(zhuǎn) 3.2 送料機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.2.1 料盒組件設(shè)計(jì) 投料系統(tǒng)采用盒式料盒,圖3-1中,從右至左,依次為姜蒜料盒、主料盒、2 個(gè)輔料盒和調(diào)料盒,此安排也符合一般的烹飪投料次序,因輔料的量比較大,所以用了2 個(gè)。 圖3-1 投料系統(tǒng) 料盒的取放采用推拉的方式,料盒底部有一個(gè)梯形狀插槽,投料機(jī)構(gòu)上固定有插板,插槽和插板的形狀正好吻合,此結(jié)構(gòu)不僅利于料盒在投料架上的固定,而且還非常便于料盒的取放. 料盒前后都安有手柄,便于手持料盒進(jìn)行料盒的取放動(dòng)作。 3.2.2 投料組件設(shè)計(jì) 在烹飪過(guò)程中,翻轉(zhuǎn)投料組件要實(shí)現(xiàn)料盒的翻轉(zhuǎn)投料動(dòng)作,完成投放菜肴原料的功能。投料系統(tǒng)中跟翻轉(zhuǎn)投料相關(guān)的組件如圖3-2 所示,以主料盒組件為例,并且略去跟翻轉(zhuǎn)投料動(dòng)作關(guān)系不大的組件。 圖3-2 翻轉(zhuǎn)投料系統(tǒng) 翻轉(zhuǎn)投料中最主要的動(dòng)作是翻轉(zhuǎn)電機(jī)組件帶動(dòng)導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)軸兩端的連接桿帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)動(dòng). 翻轉(zhuǎn)桿上固接有一塊翻轉(zhuǎn)板,它插在料盒組件一端的兩塊夾板之間,并留有一定的間隙,便于料盒組件的水平移動(dòng). 翻轉(zhuǎn)板隨翻轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)動(dòng),從而撥動(dòng)料盒組件上的夾板,使整個(gè)料盒組件隨旋轉(zhuǎn)座饒導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng). 旋轉(zhuǎn)座內(nèi)的零件為線性滾珠襯套,既能實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)又能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。翻轉(zhuǎn)板兩側(cè)和支撐板上跟套筒接觸的區(qū)域都粘有聚氨酯的緩沖墊,以便在翻轉(zhuǎn)投料的過(guò)程中避免金屬間碰撞發(fā)出噪音,同時(shí)也可以使翻轉(zhuǎn)更穩(wěn)定。 3.2.3 水平移動(dòng)組件 水平移動(dòng)組件主要實(shí)現(xiàn)各料盒組件的水平移動(dòng),在烹飪時(shí),將任意料盒組件移動(dòng)至投料位置,位于投料機(jī)構(gòu)的中間部位. 在運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)上,要完成的動(dòng)作就是能夠帶動(dòng)五個(gè)獨(dú)立的料盒組件沿導(dǎo)向軸和導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)軸水平往返移動(dòng)。 圖3-3 水平移動(dòng)系統(tǒng) 投料系統(tǒng)中跟水平移動(dòng)相關(guān)的組件如圖3-3 所示. 5 個(gè)料盒組件分布于隔離套筒和組合隔離套筒間,即圖中a、b、c 、d 和e 所示的位置,通過(guò)組件中旋轉(zhuǎn)座內(nèi)的線性滾珠襯套跟導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)軸配合,同時(shí)支撐板也擱置在導(dǎo)向軸上的套筒上. 套筒套在導(dǎo)向軸上,其兩端分別內(nèi)置有直線軸承,可以沿導(dǎo)向軸平移,又因?yàn)榫€性滾珠襯套也能很好地沿導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)軸平移,所以各料盒組件完全能夠?qū)崿F(xiàn)水平移動(dòng). 套筒、各類連接板和隔離套筒組合成一個(gè)框架,在動(dòng)力系統(tǒng)的帶動(dòng)下,推動(dòng)框架內(nèi)各料盒組件的水平移動(dòng)。 3.3 送料結(jié)構(gòu)的減速裝置設(shè)計(jì) 根據(jù)自動(dòng)烹飪機(jī)器送料機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采用采用準(zhǔn)平行嚙合線環(huán)面蝸桿減速器進(jìn)行運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的減速。 具體設(shè)計(jì)方案是：選用的電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速是940r/min，由凸緣聯(lián)軸器將電動(dòng)機(jī)軸和準(zhǔn)平行嚙合線環(huán)面蝸桿減速器的輸入軸相聯(lián)接，經(jīng)過(guò)減速器的減速，電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速降為18.8r/min，再有凸緣聯(lián)軸器將減速器的輸出軸與滾筒軸聯(lián)接，將減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速傳給滾筒，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)繞在其上面的鋼絲繩旋轉(zhuǎn)，由鋼絲繩提起具有一定質(zhì)量的燈具。 2.1電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式選擇 電動(dòng)機(jī)是專門工廠批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)部件，設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)工作機(jī)的工作特性、電源種類(交流或直流)、工作條件(環(huán)境溫度、空間位置等)、載荷大小和性質(zhì)(變化性質(zhì)、過(guò)載情況等)、起動(dòng)性能和起動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)的頻繁程度等條件來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)、容量(功率)和轉(zhuǎn)速，并在產(chǎn)品目錄中選出其具體型號(hào)和尺寸。 電動(dòng)機(jī)分交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。由于生產(chǎn)單位一般多采用三相交流電源，因?yàn)榇?，無(wú)特殊要求時(shí)均應(yīng)選用三相交流電動(dòng)機(jī)，其中以三相異步交流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣泛。根據(jù) 不同防護(hù)要求，電動(dòng)機(jī)有開(kāi)啟式、防護(hù)式、封閉自扇冷式和防爆式等不同的結(jié)構(gòu)型式。 Y系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式電動(dòng)機(jī)，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作作可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)方便，因此廣泛應(yīng)用于不易燃、不易爆、無(wú)腐蝕性氣體和無(wú)特殊要求的機(jī)械上，如金屬切削機(jī)床、運(yùn)輸機(jī)、風(fēng)機(jī)、攪拌機(jī)等。對(duì)于經(jīng)常起動(dòng)，制動(dòng)正反轉(zhuǎn)的機(jī)械，如起重、提升設(shè)備，要求電動(dòng)機(jī)具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和較大過(guò)載能力，應(yīng)選用冶金及起重用三相異步電動(dòng)機(jī)Yz型(籠型)或YzR型(繞線型)。 電動(dòng)機(jī)的容量(功率)選擇的是否合適，對(duì)電動(dòng)機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。容量選得過(guò)小，不能保證工作機(jī)正常工作，或使電動(dòng)機(jī)因超載而過(guò)早損壞；而容量選得過(guò)大，則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能力又不能充分利用，而且由于電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不滿載運(yùn)行，其效率和功率因數(shù)較低，增加電能消耗而造成能源的浪費(fèi)。電動(dòng)機(jī)的容量主要根據(jù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱條件來(lái)決定。 由以上的選擇經(jīng)驗(yàn)和要求，我選用： 三相交流電 Y系列籠型三相異步交流電動(dòng)機(jī)。 1、電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù) 根據(jù)自動(dòng)烹飪機(jī)器送料機(jī)構(gòu)計(jì)算相關(guān)設(shè)計(jì)資料，可選定電動(dòng)機(jī)額定功率，取同步轉(zhuǎn)速1000，6級(jí) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用Y100L－6三相異步電動(dòng)機(jī)，其主要參數(shù)如下 電動(dòng)機(jī)額定功率：=1.5kw； 電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速：=940 電 流 ： I=5.6A 3.3.2傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 1、各軸功率計(jì)算 ＝=KW =KW 2、各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 n＝940 n＝n＝940/50=18.8 3、各軸輸入扭矩的計(jì)算 表3-1參數(shù)列表： 軸 名 功率Kw 轉(zhuǎn)速 扭矩 蝸桿軸 1.47 940 14.93 蝸輪軸 0.97 18.8 492.74 3.3.3 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 1、選擇蝸桿、蝸輪材料 1）選擇蝸桿傳動(dòng)的類型 采用準(zhǔn)平行環(huán)面蝸桿傳動(dòng). 2）選擇蝸桿、蝸輪材料，確定許用應(yīng)力 考慮蝸桿傳動(dòng)中，傳遞的功率不大，速度只是中等，根據(jù)《《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，蝸桿選用40Cr，因希望效率高些，耐磨性好故蝸桿螺旋齒面要求：調(diào)質(zhì)HB265285.蝸輪選用鑄錫磷青銅ZQSn10-1，金屬模鑄造，為了節(jié)約貴重有色金屬，僅齒圈用錫磷青銅制造，輪芯用灰鑄鐵HT100制造 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得蝸輪材料的許用接觸應(yīng)力 [] =190 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得蝸輪材料的許用彎 曲應(yīng)力 []=44 2、確定蝸桿頭數(shù)Z及蝸輪齒數(shù)Z 1）由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 選取頭數(shù)： Z＝1 2）蝸輪齒數(shù)確定： Z＝Z·i＝1×50＝50 故取Z＝50 3、確定蝸桿蝸輪中心距a 1）確定蝸桿的計(jì)算功率 上述表達(dá)式中： K——使用場(chǎng)合系數(shù)，每天工作一小時(shí),輕度震動(dòng) 由《機(jī)械工程手冊(cè)》查得：K＝0.7； K——制造精度系數(shù)，取7級(jí)精度，查得：K＝0.9； K——材料配對(duì)系數(shù)，齒面滑動(dòng)速度 < 10 由《機(jī)械工程手冊(cè)》查得：K＝0.85。 代入數(shù)據(jù)得： ＝KW 以等于或略大于蝸桿計(jì)算功率所對(duì)應(yīng)的中心距作為合理的選取值根據(jù)《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版）表2·5－22a，選取蝸桿的中心距： a＝100mm 3.3.4 蝸桿傳動(dòng)幾何參數(shù)設(shè)計(jì) 準(zhǔn)平行二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿的幾何參數(shù)和尺寸計(jì)算表 1. 中心距： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》標(biāo)準(zhǔn)選取： a=100mm 2.齒數(shù)比： u＝＝50 3.蝸輪齒數(shù)： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選?。? 4.蝸桿頭數(shù)： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選?。? 5.蝸桿齒頂圓直徑： 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選?。? =45mm 6.蝸輪輪緣寬度： 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取： b=28mm 7.蝸輪齒距角： ＝ 8.蝸桿包容蝸輪齒數(shù)： K＝=5 9.蝸輪齒寬包角之半： ＝0.5（K－0.45）= 10.蝸桿齒寬：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選?。? =53mm 11.蝸桿螺紋部分長(zhǎng)度： 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取： =59mm 12.蝸桿齒頂圓弧半徑：《根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選?。? R=82mm 13.成形圓半徑：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取： =65mm 14.蝸桿齒頂圓最大直徑： 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選?。? =53.8mm 15.蝸輪端面模數(shù)： m＝=mm 16.徑向間隙： =0.5104mm 17.齒頂高： h=0.75 m=2.233mm 18.齒根高： h= h+ C=2.7434mm 19.全齒高： h= h+ h=4.9764mm 20.蝸桿分度圓直徑： ＝（0.624＋）a ＝40.534mm 21.蝸輪分度圓直徑： ＝2a－＝159.466mm 22.蝸輪齒根圓直徑： d＝－2 h=153.9792mm 23.蝸桿齒根圓直徑： d＝－2 h=35.05， 判斷：因?yàn)?28.12mm,滿足要求 24.蝸輪喉圓直徑： d＝＋2 h=163.932mm 25.蝸輪齒根圓弧半徑： =82.475mm 26.蝸桿螺紋包角之半： == 27.蝸輪喉母圓半徑： = = =25.88mm 28.蝸輪外緣直徑： =164.95mm 29.蝸桿分度圓導(dǎo)程角： ＝ = 30.蝸桿平均導(dǎo)程角： ＝ 31.分度圓壓力角： = 32.蝸桿外徑處肩帶寬度： 取3mm 33.蝸桿螺紋兩端連接處直徑： =35mm 34.蝸輪分度圓齒厚： 數(shù)據(jù)帶入公式得 5.508mm 35.齒側(cè)隙： 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得: 36.蝸桿分度圓齒厚： =4.2984 37.蝸桿分度圓法向齒厚： =4.285 38.蝸輪分度圓法向齒厚： =5.49 39.蝸輪齒冠圓弧半徑： =19.2775 40.蝸桿測(cè)量齒頂高： =2.2035 41.蝸桿測(cè)量齒頂高： =2.185 3.3.5 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、蝸桿軸的設(shè)計(jì) 1）軸的材料選擇 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)。 2）最小軸徑的初步計(jì)算 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》取 ＝105，根據(jù)公式： ㎜ 上述表達(dá)式中： —— 軸的轉(zhuǎn)速 ，940r/min —— 軸傳遞的功率 , 1.47kw —— 計(jì)算截面處的軸的直徑， mm 將數(shù)據(jù)代入公式得： 輸出軸的最小直徑是按照聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑 與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號(hào)。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)距，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》考慮到轉(zhuǎn)距變化很小，故取Ka=1.3，則 按照計(jì)算轉(zhuǎn)距應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)（GB5843-86）選用YL4型凸緣聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器的孔徑=22mm，故取 =22mm，半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度L=52mm。 3.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 擬訂軸上零件的裝配方案：本題的裝配方案已經(jīng)在前面分析比較，現(xiàn)選用如圖所示的裝配方案。 1) 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-2軸段右端制 出一軸肩，故取=28mm，左端用軸端擋定位，按軸端直徑 取擋圈直徑D=30mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度=52mm,保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上，而不壓在軸的端面上，故1-2段的長(zhǎng)度應(yīng)比略短一些，故取： =50mm 2) 初步選擇滾動(dòng)軸承，因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力 的作用，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù) =28mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30207，其尺寸為： d×D×T=35×72×18.25mm， 故==35mm。 3) 已求得蝸桿喉部齒頂圓直徑=45mm，最大齒頂圓直徑=53.8mm，蝸桿螺紋部分長(zhǎng)度L=59mm，蝸桿齒寬=53mm，所以取=68mm，=53.8mm，=45mm，=42mm。 4) 軸承端蓋的總寬度為20mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸的右端面間的距離l=20 mm，故取=40mm. 5) 為避免蝸輪與箱體內(nèi)壁干涉，應(yīng)取箱體內(nèi)壁凸臺(tái)之間距離略大于蝸輪的最大直徑，取內(nèi)壁距離=175mm考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，S，取S=8mm。 6）在3-4和7-8軸段應(yīng)各裝一個(gè)濺油輪，形狀如圖所示，取其長(zhǎng)度L=27.75mm。所以，可求得： mm， 33.75mm 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 4）軸上零件的周向定位 ； 半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平健聯(lián)接。按由手冊(cè)查得平鍵截面為mm(GB／T1095--1979)，鍵槽用鍵 槽銑刀加工，長(zhǎng)為45mm(標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見(jiàn)GB／T1096--1979)，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7／k6。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。 圖3-1軸肩處的圓角半徑 2、蝸輪軸的設(shè)計(jì) 1）軸的材料選擇 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì) =650 2）軸徑的初步計(jì)算 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，取A＝112，根據(jù)公式 ， 上述表達(dá)式中： —— 軸的轉(zhuǎn)速 ，18.8r/min —— 軸傳遞的功率 , 0.97kw —— 計(jì)算截面處的軸的直徑， mm 將數(shù)據(jù)代入公式得 mm 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，故需選取聯(lián)軸器型號(hào)。 聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)距，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，考慮到轉(zhuǎn)距變化很小，故取Ka=1.3，則 按照計(jì)算轉(zhuǎn)距應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)（GB5843-86）選用YL11型凸緣聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器的孔徑 =50mm，故取=50mm，半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度L=112mm。 3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 擬訂軸上零件的裝配方案：本題的裝配方案已經(jīng)在前面分析比較，現(xiàn)選用如圖所示的裝配方案。 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-2軸段右端須制出一軸肩，故取=55mm，左端用軸端擋圈定位，按軸端 直徑取擋圈直徑D=60mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L=62mm，保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上，而不壓在軸的端面上，故1-2段的長(zhǎng)度應(yīng)比L略短一些，故取=110mm。 初步選擇滾動(dòng)軸承，因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù) =55mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取零基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30212，其尺寸為 d×D×T= 60×110×23.75mm，故==60mm，而=23.75mm。 取安裝蝸輪處的軸段直徑=65mm，蝸輪左端與左軸承用套筒定位，已知蝸輪輪緣寬度為28mm，所以可取蝸輪輪轂寬度為52mm，為了使套筒端面可靠地壓緊蝸輪，4-5段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取=50mm。 蝸輪右端采用軸肩定位，軸肩高度0.07d，取=6mm，則軸環(huán)處直徑=77mm，軸環(huán)寬度，取 =12mm，=12mm，=68mm。 軸承端蓋的總寬度為28mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)而定)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸的右端面間的距離l=22 mm， 故取=50mm 取蝸輪距箱體內(nèi)壁之距離a=16mm．考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，取s=8mm（如圖），則： =2+16+8+23.75=49.75mm 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 4.軸上零件的周向定位 蝸輪，半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平健聯(lián)接。根據(jù)可選蝸輪與軸之間的平鍵尺寸為mm (GB／T1096--1979)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為45mm(標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見(jiàn)GB／T1096--1979)，同時(shí)保證蝸輪與軸配合有良 好的對(duì)中性，選擇輪轂與軸的配合為H7/n6。半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)結(jié)按由手冊(cè)查得平鍵截面為mm (GB／T1096--1979)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為100mm (標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見(jiàn)GB／T1096--1979)，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7／k6。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。 5.確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為2，各軸肩處的圓角半徑如圖5-2 圖3-2各軸肩處的圓角半徑 第四章 參考文獻(xiàn) [1]．包哲強(qiáng). 自動(dòng)烹飪機(jī)器人投料系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械與電子，2009，4：59-62 [2]. 葉凡, 曾志軍, 李偉光, 等. 自動(dòng)烹調(diào)機(jī)料盒包裝及投料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) [J]. 機(jī)械與電子，2005，9：76-78 [3]．孫桓,陳作模,葛文杰主編. 機(jī)械原理（第七版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006 [4]．濮良貴,紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006 [5]．李偉光, 黃文波. 容器取放自動(dòng)定位的旋轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)：中國(guó)，200420103161.5[P]. 2001 [6]．DAVID G. 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