畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文)自動(dòng)烹飪機(jī)鍋定位及鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、一、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的目的與要求：二、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的內(nèi)容：目 錄1 緒論111 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)112 自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的目的及意義113 本論文的主要研究內(nèi)容42 烹調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)521 引言522 自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的工作原理523 設(shè)計(jì)方案7231 機(jī)架8232 鍋鏟機(jī)械手9233鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)10234 鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1124 小結(jié)123 鍋定位及鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算1331 引言1332 基于solidworks的虛擬設(shè)計(jì)13321 solidworks的簡介14322 solidworks的裝配方法1533 鍋定位的工作原理1634 鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)17341 電動(dòng)機(jī)的選擇

2、17342 齒輪的設(shè)計(jì)及其計(jì)算18343 潤滑2435 鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)24351 工作原理24352 其它零部件設(shè)計(jì)與選擇2536 小結(jié)254 結(jié)論與展望2741 本論文的主要工作及結(jié)論2742 本論文的特色與創(chuàng)新2743 展望28參考文獻(xiàn)29致謝30附錄31自動(dòng)烹飪機(jī)的鍋定位及鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 班級(jí)：指導(dǎo)老師： 摘要：本論文課題是研究一種由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)烹飪機(jī)的鍋定位及鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。該設(shè)計(jì)可完全取代人工操作，快速、連續(xù)地進(jìn)行不同菜肴的全自動(dòng)烹調(diào)，從而既減輕烹調(diào)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)能更好地改變中國人不合理的飲食結(jié)構(gòu)，提高烹調(diào)菜肴的營養(yǎng)成分與安全度。根據(jù)國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)，提

3、出了自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的目的和意義，明確了本論文的主要研究內(nèi)容。首先，闡述說明自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)包括鍋鏟機(jī)械手、鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及送投料機(jī)構(gòu)等的基本工作原理，并對(duì)各機(jī)構(gòu)分別進(jìn)行分析，畫出機(jī)構(gòu)原理圖、計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度。其次，在第三章中完成了鍋定位方案的確定，實(shí)現(xiàn)了鍋旋轉(zhuǎn)和鍋蓋翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且以虛擬設(shè)計(jì)軟件solidworks作為開發(fā)平臺(tái)，繪制出模型圖。最后，總結(jié)本論文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，得出結(jié)論，提出本設(shè)計(jì)的主要特色。本課題研究的鍋定位及鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)能通過各個(gè)機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)工作而很好的實(shí)現(xiàn)人工炒菜時(shí)烹調(diào)物均勻受熱、均勻翻炒。同時(shí)滿足鍋蓋翻轉(zhuǎn)與鍋蓋機(jī)構(gòu)和投料裝置不發(fā)生干涉，為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的商業(yè)化、實(shí)用化做

4、好準(zhǔn)備。關(guān)鍵字：中式菜肴烹飪；烹調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)；翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；定位 指導(dǎo)老師簽名 ：1 緒論11國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)中國是一個(gè)有上下五千年歷史的文明古國，同樣也有著悠久的飲食文化，從原始人的茹毛飲血到今天發(fā)展成為魯、粵、川、淮揚(yáng)四大菜系，人們?yōu)榱俗龀鲞@些各式各樣的飯菜，也發(fā)明了各種烹調(diào)工具和方法。時(shí)至今日，中國的烹飪不僅成為了中國的一些國粹，西方也有越來越多的人接受了它。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的生活節(jié)奏加快，中式烹飪也逐漸顯現(xiàn)出了它的缺點(diǎn)，即：選料考究、制作工藝復(fù)雜和制作環(huán)境不佳，使得烹飪費(fèi)時(shí)費(fèi)力且影響烹飪著的健康，從而制約了烹飪的發(fā)展。在今天的中國，作為西餐代表，“麥當(dāng)勞”和“肯德基”在快餐領(lǐng)域

5、占領(lǐng)了非常大的市場(chǎng)，由于它們已經(jīng)使飲食快餐化，而且制作過程簡單、清潔，最重要的是實(shí)現(xiàn)了快餐的工業(yè)化，因而滿足了現(xiàn)代社會(huì)生活的要求。那么中國的烹飪能否實(shí)現(xiàn)快餐化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工業(yè)化就成為了一個(gè)自然而然的問題，并且答案也是肯定的，中式烹飪不但要實(shí)現(xiàn)快餐化更要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，中式烹飪的快餐工業(yè)化是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)和要求。眾所周知，工業(yè)化的基礎(chǔ)是機(jī)械化、自動(dòng)化，并隨著社會(huì)科技的發(fā)展，信息化也逐漸成為了工業(yè)化不可缺少的組成部分，因此，中式烹飪的快餐工業(yè)化的前提就是中式烹飪的機(jī)械化、自動(dòng)化和信息化。12自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的目的及意義今天人們對(duì)飲食的要求越來越高，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

6、出新。無論是燒菜用的鍋、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，西方人飲食方式簡單，制作的工藝流程也很簡單，可以說，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。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，

7、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，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，

8、僅對(duì)材料進(jìn)行加熱、調(diào)和處理。這就是說烹飪包括準(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)的概念來進(jìn)行相關(guān)系統(tǒng)的研究與開發(fā)。目前，將食品生產(chǎn)工藝過程劃分為機(jī)器加工過程與深入被加工過程。如果工藝過程加工過程用機(jī)器完成，則稱為機(jī)器加工過程，在設(shè)備中實(shí)現(xiàn)的加工過程稱為設(shè)備加工過程。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)在中國烹飪工藝流程中是最關(guān)鍵性的環(huán)節(jié)，也是烹飪過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)的中國烹飪手工操作變

9、成機(jī)器的加工過程，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)?；a(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)

10、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家，盡管中菜廣受人們喜愛，餐館即使是快餐館的工作，也是由廚師，配菜等人員來完成。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

11、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養(yǎng)成分與安全度，一切已經(jīng)為營養(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，這有利于改變中國人不和情理的飲食結(jié)構(gòu)。本課題研究的就是在

12、無需人工干預(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

13、，構(gòu)成現(xiàn)代社會(huì)餐飲市場(chǎng)的重要組成部分。中國烹飪與國外烹飪相比，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，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。13本論文的主要研

14、究內(nèi)容本文的研究將引入自動(dòng)烹飪機(jī)的概念，闡述烹飪及烹飪技法原理，自動(dòng)烹調(diào)機(jī)是由計(jì)算機(jī)控制的全自動(dòng)化系統(tǒng)，它可以完全取代人工操作，快速、連續(xù)地進(jìn)行不同菜肴的自動(dòng)烹調(diào)，從而減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保證菜肴品質(zhì)的穩(wěn)定。自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的鍋定位及鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是通過機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)均勻翻炒，使鍋內(nèi)所有被烹調(diào)物均勻受熱的目的，同時(shí)保證鍋蓋翻轉(zhuǎn)十鍋蓋機(jī)構(gòu)和投料裝置不發(fā)生干涉。因此本論文主要研究的內(nèi)容是根據(jù)烹飪大師對(duì)菜肴的研究，以此分析鍋定位及設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)均勻翻炒，使鍋內(nèi)所有被烹飪物均勻受熱，另外，鍋蓋翻轉(zhuǎn)時(shí)與鍋蓋機(jī)構(gòu)和投料裝置不發(fā)生干涉。這兩個(gè)問題是本課題要解決的問題。自動(dòng)烹調(diào)機(jī)就是菜肴的加工中心，與機(jī)械加工

15、中心的原理類似，因此，可以按照數(shù)控系統(tǒng)的原理方法來進(jìn)行研究，只是應(yīng)用方向不同。對(duì)于鍋定位及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，利用虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、開發(fā)和裝配，充分利用solidworks在設(shè)計(jì)裝配中的優(yōu)勢(shì)?？刂蒲b置采用pc加運(yùn)動(dòng)控制卡的結(jié)構(gòu)來構(gòu)件，以保證研究開發(fā)的速度和成功率，減少開發(fā)強(qiáng)度。本論文的主要工作如下：1）熟悉自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的工作原理及三維軟件的使用；2）構(gòu)思自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，確定機(jī)器的總體尺寸；3）進(jìn)行鍋蓋機(jī)構(gòu)與定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并繪制相應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖； 2 烹調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)21 引言很多個(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

16、”、“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)

17、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)格來說并不能被稱為自動(dòng)烹調(diào)裝置。在國內(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)10。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，并沒有去具體實(shí)現(xiàn)，不過對(duì)本文的研究具有很好的參考價(jià)值。22 自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的工作原理自動(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

18、蓋翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和送投料運(yùn)動(dòng)。其組成框圖見圖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

19、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，因此選擇開環(huán)式控制是最合適的，也有利于控制系統(tǒng)的簡化，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

20、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、

21、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，通過調(diào)用的方式來實(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。 本課題要研究的就是其中一部分，即鍋的定位及鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，要求能夠?qū)崿F(xiàn)均勻翻炒

22、，達(dá)到使鍋內(nèi)所有被烹調(diào)物均勻受熱的目的；另外同時(shí)滿足鍋蓋翻轉(zhuǎn)與鍋蓋機(jī)構(gòu)和投料裝置不發(fā)生干涉。23 設(shè)計(jì)方案根據(jù)上述的烹調(diào)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，其系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括：鍋鏟機(jī)械手、鍋定位及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和送投料機(jī)構(gòu)。同時(shí)需要一個(gè)機(jī)架作為支撐載體將這些結(jié)構(gòu)結(jié)合為一個(gè)整體。231 機(jī)架機(jī)架是整個(gè)機(jī)構(gòu)的載體，用來支撐整個(gè)機(jī)構(gòu)。由于目前為設(shè)計(jì)的初級(jí)階段，主要是鍋定位及鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，因此，機(jī)架的設(shè)計(jì)并未一步到未，只是按整機(jī)的功能構(gòu)建一個(gè)不銹鋼基礎(chǔ)框架。至于外觀設(shè)計(jì)，將在以后功能得到完善后，按照工業(yè)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和審美的需要進(jìn)行改造。圖2-2 機(jī) 架如圖2-2，現(xiàn)階段機(jī)架的設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)自動(dòng)烹調(diào)機(jī)水平和

23、縱向的烹調(diào)動(dòng)作行程與相關(guān)機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)、使用者的空間需要等方面來進(jìn)行。由于機(jī)架長期處于較高溫度的環(huán)境中，并且經(jīng)常經(jīng)受油煙等污染，所以機(jī)架材料選擇不銹鋼，它不易生銹，而且容易清洗打理。232 鍋鏟機(jī)械手1) 組成及工作原理鍋鏟機(jī)械手的機(jī)構(gòu)原理圖如圖2-3所示。圖2-3鍋鏟機(jī)械手機(jī)構(gòu)原理圖 鍋鏟機(jī)械手機(jī)構(gòu)主要由： 1大帶輪 2v帶 3小帶輪 4推拉桿 5鍋鏟等五部分組成。其工作原理是電動(dòng)機(jī)主軸安裝在大帶輪1上，電動(dòng)機(jī)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)大帶輪旋轉(zhuǎn)，從而通過v帶2也帶動(dòng)小帶輪3運(yùn)動(dòng)起來，大、小帶輪均安裝在電機(jī)安裝板上。推拉桿4旋繞在小帶輪上，通過大、小帶輪的旋轉(zhuǎn)而改變桿的長度，電動(dòng)機(jī)主軸正轉(zhuǎn)時(shí)推拉桿伸長，反之，

24、反轉(zhuǎn)時(shí)推拉桿縮短，最終使鍋鏟5得以實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)。而鍋鏟的左右及前后運(yùn)動(dòng)則是通過運(yùn)動(dòng)小車在導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。 2) 機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算 由圖2-3不難看出，此機(jī)構(gòu)共有5個(gè)活動(dòng)構(gòu)件（即大帶輪1、v帶2、小帶輪3、推拉桿4與鍋鏟5），7個(gè)低副，沒有高副，故機(jī)構(gòu)的自由度為： 由此可以看出該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)，即只要電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，便可帶動(dòng)鍋鏟機(jī)械手運(yùn)動(dòng)。233鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1) 組成及工作原理鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)原理圖如圖2-4所示。圖2-4 鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)原理圖 鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由： 1電動(dòng)機(jī) 2主動(dòng)輪（小齒輪） 3從動(dòng)輪（大齒輪）等組成。其工作原理是電動(dòng)機(jī)1主軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)小齒輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪和大齒輪通過外嚙合帶動(dòng)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，鍋放

25、在大齒輪內(nèi)圓面的焊接鍋支架上，整個(gè)機(jī)構(gòu)便可運(yùn)動(dòng)起來。關(guān)于鍋的定位等問題將在第三章的鍋定位及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中具體分析與設(shè)計(jì)。 2) 機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算：由圖2-4不難看出，此機(jī)構(gòu)共有3個(gè)活動(dòng)構(gòu)件（即電動(dòng)機(jī)1、小齒輪2、大齒輪3）4個(gè)低副，故機(jī)構(gòu)的自由度為 由此可以看出該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)，即只要電動(dòng)機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)，便可帶動(dòng)鍋旋轉(zhuǎn)。234 鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1) 組成及工作原理 鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)原理圖如圖2-5所示。圖2-5 鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)原理圖 鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由1杠桿、安裝板、電動(dòng)機(jī)、鍋蓋、聯(lián)軸器、滾動(dòng)軸承等組成。其工作原理是電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)杠桿運(yùn)動(dòng)，鍋蓋和杠桿之間通過螺釘連接為一體，當(dāng)電動(dòng)機(jī)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制著鍋

26、蓋的開合，當(dāng)電動(dòng)機(jī)主軸正轉(zhuǎn)時(shí)，鍋蓋閉合；當(dāng)電動(dòng)機(jī)主軸反轉(zhuǎn)時(shí)，鍋蓋打開。電動(dòng)機(jī)主軸通過聯(lián)軸器與另一根軸聯(lián)接安裝在安裝板上。2) 機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算： 由圖2-5不難看出，此機(jī)構(gòu)共有1個(gè)活動(dòng)件，1個(gè)低副，故機(jī)構(gòu)的自由度為 由此可以看出該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)，即只要電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，便可帶動(dòng)整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)起來。24 小結(jié)本章主要介紹了自動(dòng)烹調(diào)機(jī)總體結(jié)構(gòu)組成及其工作原理：1）自動(dòng)烹調(diào)機(jī)主要由控制計(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)部分組成。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)。2）詳細(xì)闡述說明自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的基本工作原理，并且對(duì)烹調(diào)機(jī)本體的各部分機(jī)構(gòu)（包括鍋鏟機(jī)械手、鍋旋

27、轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等）分別進(jìn)行分析。3）畫出各機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)原理圖以及機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算，最終驗(yàn)證各機(jī)構(gòu)是否有確定的運(yùn)動(dòng)，為后面的研究作好鋪墊工作。3 鍋定位及鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算31 引言 根據(jù)第二章所述的烹調(diào)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括：鍋鏟機(jī)械手、鍋定位及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu)。本章將對(duì)鍋定位及鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行具體分析設(shè)計(jì)及計(jì)算，自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的鍋定位及鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是通過機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)均勻翻炒，使鍋內(nèi)所有被烹調(diào)物均勻受熱的目的，同時(shí)保證鍋蓋翻轉(zhuǎn)時(shí)與鍋蓋機(jī)構(gòu)和投料裝置不發(fā)生干涉。32 基于solidworks的虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)（virtual design，vd）開

28、發(fā)是數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)的最新進(jìn)展，通過各種虛擬現(xiàn)實(shí)裝置，例如頭盔、虛擬墻、立體眼鏡、數(shù)據(jù)手套、音頻設(shè)備以及軟件可以營造一個(gè)三維的虛擬環(huán)境，設(shè)計(jì)者能夠多方位、多形態(tài)地與設(shè)計(jì)對(duì)象交互，提高設(shè)計(jì)者和所設(shè)計(jì)的實(shí)體之間的互動(dòng)性。在將來，從消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造的約定到對(duì)產(chǎn)品的生命周期支持和最終的回收處置，建模和仿真都將是所有制造企業(yè)的基本工具。設(shè)計(jì)者和消費(fèi)者將在一個(gè)豐富的仿真環(huán)境中交互，這個(gè)環(huán)境映射了真實(shí)的世界并且能夠使開發(fā)快速而準(zhǔn)確，同時(shí)找到消費(fèi)者需要的潛在解決方案。這種交互的輸出將是一個(gè)完全被定義了的數(shù)字化需要，它既確定了產(chǎn)品的外型，性能、生命周期、成本，也確定了產(chǎn)品交接的時(shí)間和數(shù)量。虛擬設(shè)計(jì)主要是開發(fā)

29、設(shè)計(jì)新產(chǎn)品，建立產(chǎn)品的數(shù)字模型，用于整個(gè)企業(yè)的各個(gè)部門。通過對(duì)產(chǎn)品的實(shí)時(shí)性功能仿真，工程師、設(shè)計(jì)人員或用戶可以在產(chǎn)品生命周期內(nèi)尋求其最優(yōu)化設(shè)計(jì)，在計(jì)算機(jī)中對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，如有限元分析、人機(jī)工程分析、干涉分析、加工過程分析等，然后迅速地修改產(chǎn)品的外觀形狀、裝配、加工工藝、材質(zhì)等。這種功能為制造商提供了前所未有的技術(shù)，使他們更快、更全面地了解想象中的產(chǎn)品，這將提高他們的競(jìng)爭(zhēng)力。虛擬設(shè)計(jì)（vd）主要涉及到以下幾方面內(nèi)容：1虛擬建模。 虛擬建模不僅僅是運(yùn)用現(xiàn)有的三維cad/cae系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)中建立產(chǎn)品各零部件的實(shí)體模型。虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中還應(yīng)充分得體現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法論如并行工程等思想 ，充分利用網(wǎng)絡(luò)

30、通訊技術(shù)和pdm所構(gòu)造的并行設(shè)計(jì)與管理環(huán)境，采用數(shù)字化產(chǎn)品模型，并能用不完備產(chǎn)品模型和迷糊產(chǎn)品來仿真產(chǎn)品全生命周期。2虛擬分析。 根據(jù)需要，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行人機(jī)工程分析、干涉分析、有限元分析等。有限元分析是用來檢驗(yàn)產(chǎn)品可靠性和性能的，它可以預(yù)測(cè)復(fù)雜零部件的應(yīng)力、變形、溫度等。在設(shè)計(jì)階段，使用有限元分析能夠幫助做出設(shè)計(jì)選擇，可以避免重復(fù)設(shè)計(jì)制造造成的時(shí)間和成本的浪費(fèi)。3仿真。 對(duì)虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的仿真包括：虛擬產(chǎn)品模型的演變過程的仿真；虛擬產(chǎn)品性能仿真，包括運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、精度特性、熱物性及其它特殊性能的仿真；虛擬裝配仿真，用計(jì)算機(jī)仿真產(chǎn)品的實(shí)際裝配過程，確定裝配的好壞。要求首先進(jìn)行裝配建模、裝配序列

31、與路徑規(guī)劃、實(shí)況裝配零部件及在裝配路徑各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)干涉檢查。321 solidworks的簡介 solidworks是在總結(jié)和繼承了大型機(jī)械cad軟件優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，在windows環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的第一個(gè)機(jī)械cad軟件，是面向產(chǎn)品級(jí)的機(jī)械設(shè)計(jì)工具。它全面采用非全約束的特征建模技術(shù)，為設(shè)計(jì)者提供了極強(qiáng)的設(shè)計(jì)靈活性。其設(shè)計(jì)過程的全相關(guān)性，即零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和工程圖之間的完全動(dòng)態(tài)連接，使得設(shè)計(jì)者可以在設(shè)計(jì)過程的任何階段修改設(shè)計(jì)，同時(shí)牽動(dòng)相關(guān)部分的改變。solidworks與其它三維軟件相比，具有以下顯著的特點(diǎn)： （1）生動(dòng)的人性化用戶交互界面。由于solidworks是在windows環(huán)境下開發(fā)的，它

32、能夠充分利用windows的優(yōu)秀界面，為設(shè)計(jì)者提供簡易方便的工作界面。其首創(chuàng)的特征管理員，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)過程的每一步都記錄下來，并形成特征管理樹，放在屏幕的左側(cè)，設(shè)計(jì)者可以隨時(shí)點(diǎn)取任意一個(gè)特征進(jìn)行一改變零件的形狀。在特征樹的基礎(chǔ)上，solidworks創(chuàng)新地提出配置管理器的功能，能使一個(gè)零件在每個(gè)文檔內(nèi)生成多個(gè)不同的派生樣式，它能夠在不同部分、不同屬性或其它方式下開發(fā)和管理零件組和實(shí)體組。 （2）快速而靈活的裝配設(shè)計(jì)。solidworks不是一個(gè)簡單的實(shí)體建模工具，而是一個(gè)面向產(chǎn)品級(jí)的機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)。它既提供自底而上的裝配方法，同時(shí)還提供自頂而下的裝配方法。自頂而下的裝配方法使設(shè)計(jì)者在裝配環(huán)境中參考

33、裝配體和其它零部件的位置及尺寸設(shè)計(jì)新零件，更加符合工程習(xí)慣。并提供了孔選擇和插入標(biāo)準(zhǔn)螺栓，增加螺母墊片的“智能零件”和“智能裝配”功能。同時(shí)solidworks還提供了動(dòng)態(tài)仿真的功能，并在仿真過程中提供了干涉檢查、間隙控制等功能，給設(shè)計(jì)帶來了極大的便利。 （3）迅速生成完整詳細(xì)的工程圖。solidworks提供了從3d模型自動(dòng)生成2d工程圖和任意剖面視圖的功能。對(duì)工程圖或3d模型的任何一個(gè)改動(dòng)都能關(guān)聯(lián)到整個(gè)設(shè)計(jì)，有效地保證了圖紙的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)更新。通過拖動(dòng)、解剖、投影等方式生成各種工程圖，自動(dòng)標(biāo)注、自動(dòng)生成剖面線，自動(dòng)生成材料清單。 （4）完善而強(qiáng)大的插件。solidworks還根據(jù)設(shè)計(jì)者的不

34、同需要，提供了各種插件。photoworks插件提供了方便易用的、最佳品質(zhì)的渲染功能，可有效地展示概念設(shè)計(jì)，減少樣機(jī)的制作費(fèi)用。而動(dòng)畫插件animator則可以方便地實(shí)現(xiàn)演示產(chǎn)品的外觀和性能，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)的周期，減少新產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間，能迅速地制作動(dòng)畫文件并通過電子郵件發(fā)送或在網(wǎng)站展示。本研究選取solidworks作為虛擬設(shè)計(jì)開發(fā)平臺(tái)，也正是基于以上幾個(gè)方面：他提供的特征管理樹可以使設(shè)計(jì)者對(duì)零部件的結(jié)構(gòu)特征有全面的了解。這樣設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)各零部件時(shí)可有的放矢，零部件的再設(shè)計(jì)也更為簡單更具針對(duì)性；再者，solidworks可實(shí)現(xiàn)從底而上和從頂而下兩種裝配設(shè)計(jì)，為我們基于全局約束的裝配設(shè)計(jì)提供了

35、極大的便利；運(yùn)動(dòng)仿真、干涉檢驗(yàn)、渲染等功能以及零部件、裝配體和工程圖之間的聯(lián)動(dòng)，對(duì)參數(shù)化虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)來說，更是強(qiáng)有利的補(bǔ)充，使之更趨完備。322 solidworks的裝配方法 裝配是產(chǎn)品生命周期的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)的主要過程。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家中，產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中大約1/3左右的人力在從事產(chǎn)品裝配有關(guān)活動(dòng)，40%以上的生產(chǎn)費(fèi)用用于產(chǎn)品的裝配和調(diào)試，產(chǎn)品裝配所需工時(shí)占產(chǎn)品生產(chǎn)制造總工時(shí)的40%-60%。另據(jù)有關(guān)研究表明，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中良好的裝配設(shè)計(jì)，可減少20%-40%的制造費(fèi)。同時(shí)提高100%-200%的生產(chǎn)率。因此，良好的裝配設(shè)計(jì)和裝配性能，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，降低產(chǎn)品成本

36、和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有十分重要的意義。在產(chǎn)品開發(fā)過程中，對(duì)裝配問題考慮越早，所獲取的 質(zhì)量、成本和時(shí)間效應(yīng)就越明顯。隨著cad技術(shù)的發(fā)展，特別是實(shí)體造型功能和特征造型技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)者可以方便地設(shè)計(jì)出各種形狀的零件。輸入零件之間的幾何約束關(guān)系，將設(shè)計(jì)好的零件裝配成產(chǎn)品，這是目前cad系統(tǒng)可以支持的一種自底而上（bottom-up）的設(shè)計(jì)過程；另一種是自頂而下（top-down）的方法，即在零件設(shè)計(jì)的初期就考慮零件與零件之間的約束和定位關(guān)系，在完成產(chǎn)品的整體設(shè)計(jì)之后，再實(shí)現(xiàn)單個(gè)零件的詳細(xì)設(shè)計(jì)，solidworks的裝配遵循這兩種方法。自底而上（bottom-up）是傳統(tǒng)cad軟件通常使用的一種設(shè)計(jì)

37、過程。他的主要思路是先設(shè)計(jì)好各個(gè)零件，然后將這些零件拿到一起進(jìn)行裝配，如果在裝配過程中發(fā)現(xiàn)某些零件不符和要求，諸如：零件與零件之間產(chǎn)生干涉，某一零件根本無法進(jìn)行安裝等，就要對(duì)零件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，重新裝配；再發(fā)現(xiàn)問題，再進(jìn)行修改。這樣做的優(yōu)點(diǎn)很明顯，思路簡單，容易理解。自頂而下（top-down）則是從產(chǎn)品的功能出發(fā)，選用一系列的零件去實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能：先設(shè)計(jì)出初步方案及其結(jié)構(gòu)草圖，建立約束驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品模型，通過設(shè)計(jì)計(jì)算，確定每個(gè)參數(shù)設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行零件的詳細(xì)設(shè)計(jì)，通過幾何關(guān)系求解將零件裝配成產(chǎn)品。這種設(shè)計(jì)過程充分利用計(jì)算機(jī)的優(yōu)良性能，最大限度地發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)潛力，最大限度地減少設(shè)計(jì)實(shí)施階段不必要的

38、重復(fù)工作。本課題在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，利用solidworks的以上優(yōu)點(diǎn)，并同時(shí)應(yīng)用自底而上（bottom-up）和自頂而下（top-down）的兩種裝配設(shè)計(jì)方法，極大地提高了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率和可靠性。33 鍋定位的工作原理由于鍋鏟機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)限制在一個(gè)平面內(nèi)，顯然不能達(dá)到均勻翻炒，使鍋內(nèi)所有被烹調(diào)物均勻受熱的目的。為此，通過合理地使鍋旋轉(zhuǎn)，采用一種主動(dòng)的方式，讓鍋內(nèi)的被烹調(diào)物未受熱部分接受鍋鏟動(dòng)作，均勻受熱，就可以解決問題。圖3-1 鍋定位及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)模型鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)模型參見圖3-1所示。支撐圓盤的一端面均布滾珠安裝孔，內(nèi)加潤滑劑后將滾珠放入其中，從而可以支撐到齒輪轉(zhuǎn)盤的弧面導(dǎo)軌凹槽；齒輪轉(zhuǎn)盤的上部為齒

39、輪環(huán)，齒輪環(huán)上端面有螺孔，用以安裝支架，中部為圓環(huán)，圓環(huán)外直徑小于齒輪環(huán)的齒根圓直徑，避免齒輪嚙合時(shí)的干涉；圓環(huán)下面有突起臺(tái)階，臺(tái)階外圓直徑大于中部圓環(huán)外徑；下部圓環(huán)端面是弧面導(dǎo)軌槽，弧面半徑與滾珠相同；齒輪轉(zhuǎn)盤內(nèi)圓面焊接鍋的支架；通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)齒輪從而帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)盤在滾珠上旋轉(zhuǎn)，電機(jī)安裝在動(dòng)齒輪的下方，用一個(gè)套筒固定，可以有利于鍋的安置，且有效避免高溫的影響；齒輪環(huán)上面可以安裝固定定位卡槽，而定位卡槽是由具有彈性的金屬板材作成，為“u”形的卡槽，兩邊微向內(nèi)彎曲，當(dāng)用力壓下適當(dāng)寬度的鍋把手時(shí)，定位卡槽端面限制鍋在齒輪轉(zhuǎn)盤直徑方向的自由度，兩邊彈性片限制鍋在齒輪轉(zhuǎn)盤切線方向的自由度，所以當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)盤

40、旋轉(zhuǎn)時(shí)，將帶動(dòng)鍋旋轉(zhuǎn)，而又不會(huì)發(fā)生晃動(dòng)。在支撐圓盤外圓面均布了3個(gè)限位輪架，滾輪直接套在限位輪架的銷軸上；限位輪架斜壓住齒輪轉(zhuǎn)盤下部的突起臺(tái)階，保證齒輪轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)偏出弧面導(dǎo)軌槽，也限制其向上運(yùn)動(dòng)，從而將整個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連成一個(gè)整體。34鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)341電動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)實(shí)際生活經(jīng)驗(yàn)，鍋及鍋內(nèi)烹調(diào)物總重量約為2.5kg，即f=25n。設(shè)齒輪轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)鍋轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速為60r/min，即n從=60r/min 設(shè)齒輪轉(zhuǎn)盤的直徑d從=200mm，則由公式 有： （3-1）齒輪轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)鍋旋轉(zhuǎn)所需要的功率pw由公式： （3-2）取圓柱齒輪傳動(dòng)效率 =0.97故電動(dòng)機(jī)輸出功率 （3-3）所以，鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)選擇直

41、流電動(dòng)機(jī)，采用直流電壓24v，參數(shù)說明見下表3-1： 表3-1 直流電機(jī)的基本參數(shù)額定功率（kw）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）電動(dòng)機(jī)質(zhì)量（kg）額定電壓（v）12500.524由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可知?jiǎng)育X輪的轉(zhuǎn)速 n主=250r/min，則： （3-4）由參考文獻(xiàn)20查得圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍 i=36可知以上計(jì)算的傳動(dòng)比屬于該范圍，所以，電動(dòng)機(jī)選擇合適。342 齒輪的設(shè)計(jì)及其計(jì)算（一）齒輪材料選擇設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)使齒面具有較高的抗磨損、抗點(diǎn)蝕及抗塑性變形的能力，而齒根要有較高的抗折斷的能力。因此，對(duì)齒輪材料性能的基本要求為：齒面要硬，齒芯要韌。齒輪材料的選擇原則：齒輪材料的種類很多，在選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素也

42、很多，下述幾點(diǎn)可供選擇材料時(shí)參考：齒輪材料必須滿足工作條件的要求。例如：用于飛行器上的齒輪，要滿足質(zhì)量小、傳遞功率大和可靠性高的要求，因此必須選擇力學(xué)性能高的合金鋼；礦山機(jī)械中的齒輪傳動(dòng)，一般功率很大、工作速度較低，但要求傳動(dòng)平穩(wěn)、低躁聲或無躁聲、以及能在少潤滑或無潤滑狀態(tài)下正常工作，因此常選用工程塑料作為齒輪材料?？傊?，工作條件的要求是選擇齒輪材料時(shí)首先應(yīng)考慮的因素。應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成型方法及熱處理和制造工藝。大尺寸的齒輪一般采用鑄造毛坯，可選用鑄鋼或鑄鐵作為齒輪材料。中等或中等以下尺寸要求較高的齒輪常選用鍛造毛坯，可選擇鍛鋼制作。尺寸較小而又要求不高時(shí)，可選用圓鋼做毛坯。金屬制的

43、軟齒面齒輪，配對(duì)兩齒面的硬度差應(yīng)保持為3050hbs或更多。當(dāng)小齒輪與大齒輪的齒面具有較大的硬度差（如小齒輪齒面為淬火并磨制，大齒輪齒面為?；蛘{(diào)質(zhì)），且速度又高時(shí)，較硬的小齒輪齒面對(duì)較軟的大齒輪齒面會(huì)起較顯著的冷作硬化效應(yīng)，從而提高了大齒輪齒面的疲勞極限。因此，當(dāng)配對(duì)的兩齒輪齒面具有較大的硬度差時(shí)，大齒輪的接觸疲勞許用應(yīng)力可提高約20%，應(yīng)注意硬度高的齒面，粗糙度值也要相應(yīng)地減小。根據(jù)上述齒輪材料的選擇原則，本課題鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，7級(jí)精度，小齒輪材料為40cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280hbs，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240hbs，二者材料硬度差為40hbs。（二）齒輪的

44、設(shè)計(jì)計(jì)算 選定齒輪精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 按照?qǐng)D3-1，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為一般工作，速度不高，故選用7級(jí)精度（gb10095-88）。 材料選擇。由表及齒輪材料選擇原則，選擇小齒輪小齒輪材料為40cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280hbs，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240hbs，二者材料硬度差為40hbs。 開式齒輪傳動(dòng)，由于齒輪主要為磨損失效，為使齒輪不致過小，故小齒輪不宜選用過多的齒數(shù)，一般可取z1=1720。故選小齒輪齒數(shù)z1=20，大齒輪齒數(shù)z2=iz1=6*20=120。 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 由設(shè)計(jì)公式進(jìn)行試算，即 （3-5） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 試選載荷系數(shù) kt=

45、1.3 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 （3-6） 取齒寬系數(shù)d=1 材料的彈性影響系數(shù)=189.8 mpa1/2 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=500mpa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=450mpa； 接觸疲勞壽命系數(shù) =0.90; =0.95 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率1%，安全系數(shù)s=1，由式得 （3-7） （3-8） 計(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑d1t，代入h中較小的值 （3-9） 計(jì)算圓周速度 v （3-10） 計(jì)算齒寬b （3-11） 計(jì)算齒寬與齒高之比 b/h 模數(shù) （3-12） 齒高 （3-13） b/h=53.314/5.998=8.889 （3-14） 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)

46、 v=0.698m/s，7級(jí)精度，得動(dòng)載荷系數(shù)kv=1.05； 直齒輪，假設(shè)kaft/b100n/mm。得； 取使用系數(shù)； 7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí)， 將數(shù)據(jù)代入后得 （3-15） 由b/h=8.889，得=1.35；故載荷系數(shù) （3-16） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式得： （3-17） 計(jì)算模數(shù) m （3-18）3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限； 彎曲疲勞壽命系數(shù)； 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4，由式得 （3-19） （3-20） 計(jì)算載荷系數(shù)k （

47、3-21） 取齒形系數(shù) 由表查得 取應(yīng)力校正系數(shù) 計(jì)算大、小齒輪的并加以比較 （3-22） （3-23）大齒輪的數(shù)值大。 設(shè)計(jì)計(jì)算 （3-24） 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒輪接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪的模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.751并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=59.31mm，算出小齒輪齒數(shù)： （3-25） 取z1=30，則大齒輪齒數(shù)，取z2=126。 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿

48、足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。4幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算分度圓直徑 （3-26） （3-27） 計(jì)算中心距 （3-28） 計(jì)算齒輪寬度 （3-29）取b2=60mm，b1=65mm。5驗(yàn)算 （3-30） ，合適。 （3-31） 由于鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的特殊結(jié)構(gòu)，要求齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也很特殊，它不同于普通齒輪的結(jié)構(gòu)，如下圖3-2所示大齒輪零件圖，3-3所示小齒輪零件圖：圖3-2 大齒輪零件圖圖3-3 小齒輪零件圖343潤滑 在鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，支撐圓盤的一端面均布滾珠安裝孔，因此內(nèi)部需要加入潤滑劑后將滾珠放入其中，從而可以支撐到齒輪轉(zhuǎn)盤的弧面導(dǎo)軌凹槽。根據(jù)鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的特殊結(jié)構(gòu)，無法靠潤滑裝置

49、來進(jìn)行潤滑，所以必須依靠人工將潤滑劑涂抹到摩擦表面上。由于電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速比較慢，以及自動(dòng)烹調(diào)機(jī)正常工作時(shí)鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)長時(shí)間處于高溫狀態(tài)等原因，所以選擇粘度較大、油性好以及氧化安定性強(qiáng)的潤滑油和針入度較小的潤滑脂。35 鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)351 工作原理 鍋蓋是烹調(diào)工藝十分常用的一項(xiàng)動(dòng)作。本設(shè)計(jì)中，最主要的問題是如何避免鍋蓋翻轉(zhuǎn)時(shí)與鍋鏟機(jī)械手和投料裝置的干涉問題。這個(gè)問題主要是靠鍋蓋翻動(dòng)的杠桿設(shè)計(jì)來解決。鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相對(duì)比較簡單，如圖3-3所示。 圖3-3 鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)模型電動(dòng)機(jī)的主軸通過聯(lián)軸器與另外一根軸連接穿過杠桿固定在安裝板上，軸的另一端套過滾動(dòng)軸承也固定在安裝板上。電動(dòng)機(jī)主軸的轉(zhuǎn)

50、向決定著鍋蓋的開合，當(dāng)電動(dòng)機(jī)主軸正轉(zhuǎn)時(shí)，鍋蓋閉合；當(dāng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，鍋蓋打開。同時(shí)，鍋蓋本身還承擔(dān)了烹調(diào)工藝中食物需要暫時(shí)盛出時(shí)所用容器的功能。352 其它零部件設(shè)計(jì)與選擇（一）聯(lián)軸器的選擇1類型選擇為了隔離振動(dòng)與沖擊，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。 2載荷計(jì)算 公稱轉(zhuǎn)矩 （3-32）取 ，故由式得計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 （3-33） 3型號(hào)選擇從gb4323-8419 中查得tl4型彈性套柱銷聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為，許用最大轉(zhuǎn)矩5700r/min，軸徑為2028mm之間，故合適。（二）滾動(dòng)軸承的選擇 軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)，是選擇軸承類型的主要依據(jù)。由于鍋蓋重量較輕，且該翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速很慢，與軸承配合的電動(dòng)機(jī)的

51、直徑為20mm，故選擇角接觸球軸承7204c，它可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷，也可以單獨(dú)承受軸向載荷。由于一個(gè)軸承只能承受單向的軸向力，因此，一般成對(duì)使用。36 小結(jié) 在前一章介紹基本理論、基本方法的基礎(chǔ)上，本章實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)的參數(shù)化虛擬設(shè)計(jì)，完成了以下幾個(gè)方面： 1完成了鍋定位方案的確定，實(shí)現(xiàn)了鍋旋轉(zhuǎn)和鍋蓋翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且以虛擬設(shè)計(jì)軟件solidworks作為設(shè)計(jì)開發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)符合人的思維習(xí)慣，三維模型形象直觀。 2完成了每個(gè)機(jī)構(gòu)的零部件設(shè)計(jì)，利用solidworks的裝配方法，充分發(fā)揮了設(shè)計(jì)者的能動(dòng)性，提高了機(jī)構(gòu)裝配設(shè)計(jì)的效率，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，滿足了“多品種、小批量、無庫存”的現(xiàn)代設(shè)計(jì)要求

52、。4 結(jié)論與展望41 本論文的主要工作及結(jié)論 本文的研究將引入自動(dòng)烹飪機(jī)的概念，闡述烹飪及烹飪技法原理，自動(dòng)烹調(diào)機(jī)是由計(jì)算機(jī)控制的全自動(dòng)化系統(tǒng)，它可以完全取代人工操作，快速、連續(xù)地進(jìn)行不同菜肴的自動(dòng)烹調(diào)，從而減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保證菜肴品質(zhì)的穩(wěn)定。自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的鍋定位及鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是通過機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)均勻翻炒，使鍋內(nèi)所有被烹調(diào)物均勻受熱的目的，同時(shí)保證鍋蓋翻轉(zhuǎn)時(shí)鍋蓋機(jī)構(gòu)和投料裝置不發(fā)生干涉。因此本論文主要研究的內(nèi)容是根據(jù)烹飪大師對(duì)菜肴的研究，以此分析鍋定位及設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)均勻翻炒，使鍋內(nèi)所有被烹飪物均勻受熱，另外，鍋蓋翻轉(zhuǎn)時(shí)與鍋蓋機(jī)構(gòu)和投料裝置不發(fā)生干涉。在經(jīng)過了方案研究分析后得到以下結(jié)論： 1整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用了參數(shù)化虛擬設(shè)計(jì)，完成了烹飪機(jī)機(jī)構(gòu)的模塊化設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮了設(shè)計(jì)者的能動(dòng)能夠性，提高了機(jī)構(gòu)裝配設(shè)計(jì)的效率，滿足了“多品種、小批量、無庫存”的現(xiàn)代數(shù)字化設(shè)計(jì)要求。 2完成了鍋定位方案及鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，能實(shí)現(xiàn)均勻翻炒，使鍋內(nèi)所有被烹調(diào)物均勻受熱。 3保證了鍋蓋翻轉(zhuǎn)時(shí)與 鍋蓋機(jī)構(gòu)和投料裝置不發(fā)生干涉。 4本課題研究了烹調(diào)的自動(dòng)化，在虛擬設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用下