包餃機設計說明書(修正版)

廣州 學院 機械創(chuàng)新設計競賽 產(chǎn)品 設計說明書 包餃機設計 院（系） 機電工程系 專 業(yè) 機械工程及自動化 班 級 08 機械四班 小組成員 莊宏樂 指導老師 王建春 2011 年 12月 20日 設 計 任 務 書 茲發(fā)給 08 機械四 班學生 莊宏樂 設計任務書，內(nèi)容如下： 1 設計題目： 包餃機 設計 2 應完成的項目： （ 1） 繪制整體結構圖簡圖 （ 2） 主要流程圖 （ 3） 各個主要零件附圖 （ 4） 計算 設計 齒輪 輪的實際輪廓曲線 （ 5） 3 參考資料以及說明： （ 1）李琳，李杞儀 主編 . 機械原理 . 中國輕工業(yè) 出版社 ， 2009 （ 2） 楊忠秀主編 . 機械原理課程設計指導書 . 機械工業(yè)出版社 ， 2003 （ 3） 蔣秀珍編著 .機械學基礎 .北京：科學出版社， 2004 （ 4） 龍馭球，包世華編著 .結構力學 1.北京：高等教育出版社， 2006 （ 5） 趙晴編著 .工程力學 .北 京：機械工業(yè)出版社， 2006 （ 6） 何銘新，錢可強編著 .機械制圖 .北京：高等教育出版社， 2004 4 本設計任務書于 2011 年 12 月 6 日發(fā)出，應于 2011 年 12 月 22 日前完成，然后進行答辯。 指導教師 簽發(fā) 年 月 日 課程設計評語： 課程設計總評成績： 指導教師簽字 ： 年 月 日 摘要 螺旋式餃子機定位于普通家庭，具有操作方便，工作連續(xù)，效率較高，性能可靠，價格低廉，所包餃子外形美觀，質量優(yōu)良等特點。此餃子機突破了市場上現(xiàn)有包餃機原理限制，主要功能實現(xiàn)機構為螺旋式壓面（餡）桿和旋轉壓制模具。主要工作流程為：利用螺旋壓面桿的壓緊力將揉好的面團壓制成餃皮，同時通過壓餡桿送出餃子餡，最后由兩個相對旋轉的壓制模具將帶餡的面皮壓制成餃子。螺旋機構的應用提供了較大的增力比，從而滿足壓制餃皮對力的需求；旋轉壓制模具能保證機器工作的連續(xù)性，同時減低噪音和沖擊 等因素。餃子機所包制的餃子長約為 60mm，最高處約為 30mm，厚約為 10mm，餃皮厚度約為 2mm，餃子內(nèi)所包餡體積約為 4 。該餃子機的體積小（ 200x150x160mm ） 重量輕（ 5kg ），價格低廉（成批生產(chǎn)預計價格 200元），加工速度良好（ 20 40個 /min），完全適合于普通家庭和小型餐館。 關鍵詞： 餃子機、操作方便、效率高、廉價、美觀 3mm 目錄 摘要 第一章、 研制背景及意義 . 1 1.1 背景 . 1 1.2 現(xiàn)有市場情況 . 1 1.3 我們以前的設計方案： . 1 第二章 、螺旋式餃子機 . 3 2.1 總體設計說明 . 3 2.2 主要流程 . 3 2.3 方案原理 . 3 2.4 傳動過程 . 4 2.5 主要機構和零件 . 4 2.5.1 螺旋壓面桿 . 4 2.5.2 箱體 . 4 2.5.4 壓餡桿 . 5 2.5.4 壓制模具 . 6 2.5.5 其他機構 . 7 第三章、 理論計算 . 9 第四章、 總結 . 11 參考文獻 1 第一章 、 研制背景及意義 1.1 背景 餃子是深受我國人民喜愛的傳統(tǒng)特色食品，又稱水餃，是我國北方民間的主食和地方小吃，也是年節(jié)食品。有一句民謠叫 “ 大寒小寒，吃餃子過年。 ” 餃子多用面皮包餡水煮而成。餃子起源于南北朝時期。餃子多以冷水和面粉為劑，將面和水和在一起，然后將經(jīng)發(fā)酵而成的面團搟搟，搟成一個個的粗面團，這樣之后再用刀將一個個面團切成一塊塊圓的小面團，最后將這些小面團搟成中間略厚周邊較薄的圓皮，包裹餡心，捏成月牙形或角形，包成后下鍋煮至餃子浮上水面即可。餃皮也可用燙面、油酥面或米粉制作；餡心可葷可素、可甜 、 可咸； 餃子的特點是皮薄餡嫩，味道鮮 美，形狀獨特，百食不厭。 然而， 隨著生活節(jié)奏的加快， 越來越多的人沒有時間和精力來自己包餃子，包餃技術也不容樂觀。 在此背景之下我們設計了這個家用的小型的半自動包餃子機。 希望它能在快節(jié)奏的生活中，依靠其方便快捷的操作方式，經(jīng)濟實惠的價格，內(nèi)外兼有的餃子質量，為繁忙工作 快節(jié)奏生活 的人們提供一頓具有中國傳統(tǒng)的美味。 1.2 現(xiàn)有市場 情況 從網(wǎng)上資料和實際市場調查來看，市面上的餃子機主要有大型和小型兩種 。大型機型號較多，各型號 大型機的工作原理基本上都是一樣的 ，主要用于速凍餃子廠的大批量生產(chǎn)，其售價很高，大部分為 7500 13000元 。小型機只有兩種，一種上市已經(jīng)有好幾年 （主要考察對象） ，還有一種適用面窄，使用的人不多，市面上也很難看到（所以 市場考察中也 沒有看到實物）。 所考察 小型機售價為 500元（大批量購買價，單件購買會更貴）， 。 仿人型 包餃機 但是據(jù)代銷商介紹，其工作壽命很短，只有 3 5個月，而且 還有只能 包制素餡餃子，工作過程不連續(xù)，使用不便，清洗較難等較多缺點 。 1.3 我們以前的設計方案 ： 圖 1.1 樣例餃子機的總機構圖 2 圖 1.2 樣例 餃子 機 的制作 餃子 過程 整個運動周期的動力來自手動搖柄，時序由 不完全齒輪和凸輪等機構控制。 此方案基本上是完全的仿真了人手包制餃子的過程，包制出來的餃子外觀較好，而且可以較為容易的改變形狀。同時在壓制餃子的過程中幾乎不產(chǎn)生邊角料，因為餃皮壓制圓筒直接壓制出來的就是一個圓形的餃皮。 此 機構緊湊，結構巧妙，功能齊全，成本也不高，適用于小型餐館食堂和家用 。 1. 優(yōu)點 餃皮壓制圓筒壓制出來的餃皮直接就是一個圓形餃皮，壓制的餃子形狀美觀，沒有邊角料。（市場上的小型機有較多邊角料，大型機也有部分邊角料）； 餃子壓制機構，完全仿人工作，可以連續(xù)工作，同時方便下 餡 ，包制的餃子外形較好，不易松散。 2. 缺點 機構復雜，加工制造困難； 制作成本偏高，市場前景不容樂觀； 可靠性和壽命難以保證。 鑒于以上原因，我們選擇了下面的螺旋式包餃機 彌補了市場上小型機的缺陷。如果大批量生產(chǎn)，其成本會控制在較低水平，再加上其高效實用的特點，其必將會有很好的市場 在盛面箱中放入已揉好的面團 兩餃皮壓制圓筒相對轉動，壓制餃皮 壓好的餃皮經(jīng)下滑道滑至餃子壓制模具中 餃子壓制模具壓制餃子，并將其送出 開始 結束 3 第二章 、 螺旋式餃子機 2.1 總體設計說明 圖 2.1 創(chuàng)新餃子機的總體機構圖 2.2 主要流程 圖 2.2 創(chuàng)新餃子機的制作餃子過程 2.3 方案原理 壓制過程：依靠螺旋式機構，提供壓制所需的壓緊力，通過 U 型成型機構，將揉制好的面團直接壓制成面片； 在盛面箱中放入已揉好的面團 在盛餡箱中放入已拌好的餃子餡 螺旋壓面桿壓制餃皮 螺旋壓餡桿壓出餃子餡 面皮經(jīng) U型塊成型 餃子餡經(jīng)管道到達餃皮上方 兩壓制模具相對旋轉，壓制成餃子 4 下餡過程：餃餡自動注入 U 型導槽中已壓制好的面片中。 包制過程： 通過兩個成型模具的旋轉運動，將壓制好的餃皮包制成所需的餃子形 2.4 傳動過程 圖 2.3 創(chuàng)新餃子機傳動部分的過程 2.5 主要機構和零件 2.5.1 螺旋壓面桿 圖 2.4 餃子機的傳動部件 螺旋面桿 此零件的 導程是 30mm， 外 徑 60mm， 內(nèi)徑為 30mm， 有效長度為 70mm。其轉一圈可以壓制出的餃皮長度為 XXX 主要功能是把面團壓緊并與 U型塊相配合，形成餃皮。 螺旋壓面桿的螺旋構型能將旋轉運動轉化成連續(xù)的豎直壓緊運動。與其他類型的壓制面皮機構相比，螺旋機構 具有兩個明顯的優(yōu)點： a， 連續(xù)性好， 可以方便的進行時序設計 b， 增力比大 ， 具有良好的壓緊效果?？紤]到此零件所受的轉矩和壓緊力均較大，采用鑄鐵圓棒加工而成。 尺寸計算過程見后面“理論計算”。 2.5.2 箱體 箱體主要由三個零件組成：箱體自身、 U型塊、 U型導槽，組合形式如下： 手柄 壓面桿 齒輪 1 齒輪 2 齒輪 3（ 4） 壓制模具 壓 餡 桿 壓制面皮 壓制餃子 擠餃子餡 5 圖 2.5 創(chuàng)新餃子機主要零件 箱體 箱體底部的孔選擇了錐形孔，主要是考慮： a，錐形孔能減少最后的面團殘余量； b，錐形孔的斜度能提供一個附加擠壓力給面團，使面粉更易被擠出成為面皮。 選用 U型塊是因為它能很好的將擠出的面皮限制成凹形，進而為后面的下 餡和壓制過程提供良好的加工 原型 ， U 型塊與箱體孔壁間隙保持再 2mm，使得壓制出來的餃皮厚度在 2mm左右 。 U 型導槽能將擠出的面皮引導至壓制模具，以便進行壓制餃子。同時， U 型導槽上方將進行下 餡 過程， U型導槽可以很好的防止餃子餡下降過程中的沖擊力，較好的保持面皮的形狀。 箱體體積較大，受力較為分散，因而選用尼龍作為材料。 U型塊與箱體間采用螺釘連接，以保證其受力強度 。 U 型導槽采用鈑金制造，螺釘固定，加工容易，安裝方便。 2.5.4 壓 餡 桿 圖 2.6 創(chuàng)新餃子機傳動部分 壓餡桿 6 其工作原理與壓面桿相似，均是通過螺旋擠壓，將餃子餡擠出。但考慮到壓餡過程的力度遠不如壓面過程，故從成本和重量出發(fā)，我們選擇了尼龍作為材料。其螺距的選擇直接控制 其下 餡 量的多少，因而在確定其螺距時必需同出面皮的速度配合良好。具體的計算過程見后。 其尺寸計算過程見“理論計算” 2.5.4 壓制模具 傳統(tǒng)的壓制模具一般采用仿人型，其優(yōu)點是包出的餃子完全模仿人工包制，具有外形美觀等特點。但其缺點也是明顯的： a，連續(xù)性不佳，效率低。仿人型模具在工作過程中必需采用間歇機構，連續(xù)性不佳，且容易對其他機構產(chǎn)生沖擊，噪聲，不適于連續(xù)工作和批量生產(chǎn)。 b，模具加工困難。仿人型餃子的外形是靠模具的外形來保證的，要使其具有一定的外形美觀程度，模具必需具有餃子的形狀，給生產(chǎn)模具帶來較大困難，加工成本也不容忽視。 我們所采用的是旋轉 式的壓制模具。這套模具有兩個圓柱體組成，每個圓柱體上具有挖空的餃子外形。通過兩個圓柱體的相對轉動，壓制餃子；而圓柱體上的挖空部分則能很好的保證餃子外形。 其主要特點有： 連續(xù)性好。兩圓柱體連續(xù)滾動，不會造成沖擊和過高的噪音，同時便于施加動力，有很高的效率； 模具加工方便。此模具只針對餃子的邊緣進行外形固定，而餃子中部則任其自由流動，避免了復雜的加工過程。模具的外空部分由銑刀直接銑出，加工方便，成本低廉。 圖 2.7 餃子機的壓制部分 壓制模具 7 2.5.5 其他機構 齒輪 圖 2.8 餃子機的傳動機構零件 齒輪 齒輪主要用于螺旋壓面機構（主動），滾動壓制模具之間的傳動。其尺寸和傳動比計算過程見“理論計算”。 圓筒 圖 2.9 餃子機工作機構 圓筒 在工作時，圓筒將面固定住，內(nèi)部有螺旋壓面機構。其可以快速拆卸（如圖中紅線方向為其拆卸方向），便于清洗。其上有盛面箱（鈑金而成）。 盛餡箱 圖 2.10 餃子機的盛放部件 盛餡箱 用于盛放已經(jīng)和好的餃餡 ，其內(nèi)有螺旋下餡機構。其也可以快速拆卸，圖中紅色部分為其拆卸方向。 8 手柄 圖 2.11 餃子機的操作機構 手柄 手柄可使力臂延長從而減輕餃子機實用者的負擔。其也可以沿圖中紅色肩頭方向快速拆卸。 可拆卸部件 可以拆卸部分的爆炸視圖 圖 2.12 餃子機的拆卸圖 如圖所示，下餡部分，壓面部分還有外殼都是可以快速拆卸的，十分便于清洗！ 9 第三章 、 理論計算 1. 所包制餃子尺寸： 所制作餃子尺寸餃子機所包制的餃子長約為 60mm，最高處約為 30mm，厚約為 10mm，餃皮厚度約為 2mm。一個餃子中的餃餡體積約為 4 。 也就是要求壓制餃皮為一個直徑為 60mm，厚度 h0 2mm的面片。根據(jù)我們餃子機的設計原理，可知做一個餃子的面皮需要長度約為 65mm的 U型面片，同時，所設計的 U型面片展開寬度 L面寬 =80mm。 2. 螺旋壓面桿尺寸選取以及壓面量計算： 通過分析已有的類似與螺旋壓面機構的螺旋機構，我們選取導程和 h 3mm，外徑 D 60mm，內(nèi)徑 d 20mm的螺旋，其有效長度為 70mm。 計算螺旋壓面機構正常情況下旋轉一圈所擠壓出來的面片長度： 理想情況下：螺旋桿轉一圈壓下的體積 考慮實際情況，實際下壓體積應該乘以系數(shù) ，由實際實驗可得： 注： k大小與已經(jīng)揉制好的面團的實際情況相關，本 k是按照一般的水和面配比（水面比為 1： 3）而揉制成的面團實驗測得。 所以 實際 = V理想 = 21100mm3 3. 傳動比確定： 因為滾動壓制模具旋轉一圈可以壓制兩個餃子，所以其旋轉一圈所需要的 U型面片長度為： 則所需的面片體積為： 由可知，螺旋桿轉速 與滾動壓制模具轉速 之比 n模具n螺旋 =V實際V面片 1 （根據(jù)機械原理齒輪傳動比 i =z模具z螺旋 =r實際r面片 可得） 所以，螺旋桿齒輪齒數(shù) 與滾動壓制模具齒數(shù) 之比為 z螺旋z模具 =n模具n螺旋 = 1 3 （根據(jù)機械原理齒輪傳動比 i =z模具z螺旋 =n螺旋n模具 可得） 4. 齒輪齒數(shù)確定： 由于模具尺寸是固定的（為了保證能包出尺寸合格的餃子），直徑 40mm。而且兩個模具之間的間隙是固定的，所以模具的齒輪的尺寸是固定的，齒輪分度3mm22 3( ) 7 5 3 6 04DdV h m m 理 想1k k 0.28L 6 5 1 3 0 mm 2 30V L L 2 0 8 0 0 mm面 片 面 長 面 寬 hn螺 旋 n模 具z螺 旋 z模 具D模 具 10 圓直徑 40mm。我們選取齒輪的模數(shù)為 2。 所以，模具齒輪齒數(shù) 由可知， 20 所以三個齒輪尺寸一樣。（即齒輪 1， 3， 4相同） 由于所設計的包餃機的尺寸盡量控制在很小范圍內(nèi)，所以齒輪 1 和齒輪 3之間起傳導作用的墮輪 4 選用尺寸最小的。齒輪 1 和 3 之間最小距離為 91mm，所以齒輪 4分度圓直徑最小為 91 51mm， 通過圓整可以將該齒數(shù)設計為 26mm，則起分度圓直徑為 52mm. 即 26 5螺旋下餡桿尺寸的設計： 根據(jù)設計方案，滾動壓制模具旋轉一圈（包制兩個餃子，所需 U 型面片長度為 130mm）則螺旋下陷桿隨之旋轉一圈。則所需餃餡體積： 根據(jù)包餃機總體尺寸，可將螺旋下餡桿外徑選用 50mm，內(nèi)徑選用 20mm的螺旋機構。 計算其導程： 由 以及實驗所得 注：此處 k是由瘦肉與白菜 1： 1配比做餡實驗而得。 可以推出： 6手柄力計算： 根據(jù)我們的實驗可知，手柄必需給螺旋施加 M=1.25 的力拒。 手柄把力臂延長到 0.1m，所以人手要給手柄施加力為 F 12.5N 7因為本機器為小型家用機械，其受力較小，工作強度也不高，所以其強度無需詳細計算校核，可由具體實驗和經(jīng)驗核定。 D 齒 輪D 20mz模 具 z螺 旋 z模 具20 2z墮 輪2 3V L S 1 3 0 1 0 1 3 0 0 0 mm餃 餡 面 長 22()4DdVh 理 想kVV 理 想實 際 k 0.5h mm16NmML 11 第四章 、 總結 經(jīng)過 這段時間的創(chuàng)新實踐，通過對原來餃子機的的研究，逐漸了解餃子機的工作原理。通過對原有的機械的研究，對原有的餃子機不斷地改進，終于制作出了比原來有點優(yōu)點。優(yōu)點如下： 1.采用一對 旋轉壓制 模具壓制餃子， 加工方便， 工作連續(xù)，效率高，壓制緊，外形好； 2.螺旋式壓面桿 增力比 大，壓制