【正文】 ： 機械制造工程 系（室）主任（簽名）： 附注:任務書應該附在已完成的畢業(yè)設計說明書首頁畢業(yè)設計（論文）開題報告題目 自動烹飪機的鍋定位及鍋蓋翻轉(zhuǎn)機構設計 專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化 班 級 學 號 學 生 姓 名 指 導 教 師 填 表 日 期 2007 年 3 月 29 日說 明開題報告應結合自己課題而作，一般包括：課題依據(jù)及課題的意義、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）、研究內(nèi)容及實驗方案、目標、主要特色及工作進度、參考文獻等內(nèi)容。本課題的具體要求主要包括：1. 自動烹調(diào)機的鍋定位及鍋蓋翻轉(zhuǎn)機構總體結構及尺寸滿足菜肴制作的要求。2. 鍋定位及旋轉(zhuǎn)機構能夠?qū)崿F(xiàn)均勻翻炒，使鍋內(nèi)所有被烹調(diào)物均勻受熱的目的。以下填寫內(nèi)容各專業(yè)可根據(jù)具體情況適當修改。另一方面，烹飪自動化不是簡單的用機械仿手工技藝，而是應在傳統(tǒng)烹飪原理基礎上應現(xiàn)代科學技術進行革命性的改造。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)向半機械化和機械化，從橫向看，發(fā)達國家的產(chǎn)品的機械化、自動化較高，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械自動化程度提高而向人們提供加工品、半加工品的比重較大。傳統(tǒng)的烹飪技藝將在酒樓、餐館仍有進一步發(fā)揮之地，構成現(xiàn)代社會餐飲市場的重要組成部分。同時，自動化的品種和手工操作的品種在品質(zhì)上總有差別的。在今天的中國，作為西餐代表，“麥當勞”和“肯德基”在快餐領域占領了非常大的市場，由于它們已經(jīng)使飲食快餐化，而且制作過程簡單、清潔，最重要的是實現(xiàn)了快餐的工業(yè)化，因而滿足了現(xiàn)代社會生活的要求。這兩個問題是本課題要解決的問題。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，自動化的烹飪系統(tǒng)會很好的執(zhí)行下去，這有利于改變中國人不和情理的飲食結構。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。 作者簽名： 日期：導師簽名： 日期： 目 錄1． 緒論 11．1 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢 11．2 自動烹調(diào)機的目的及意義 11．3 本論文的主要研究內(nèi)容 42． 烹調(diào)自動化系統(tǒng)總體結構的設計 52．1 引言 52．2 自動烹調(diào)機的工作原理 52．3 設計方案 72．3．1 機架 82．3．2 鍋鏟機械手 92．3．3鍋旋轉(zhuǎn)機構 102．3．4 鍋蓋翻轉(zhuǎn)機構 112．4 小結 123． 鍋定位及鍋蓋翻轉(zhuǎn)機構的設計及計算 133．1 引言 133．2 基于SolidWorks的虛擬設計 133．2．1 SolidWorks的簡介 143．2．2 SolidWorks的裝配方法 153．3 鍋定位的工作原理 163．4 鍋旋轉(zhuǎn)機構的設計 173．4．1 電動機的選擇 173．4．2 齒輪的設計及其計算 183．4．3 潤滑 243．5 鍋蓋翻轉(zhuǎn)機構的設計 243．5．1 工作原理 243．5．2 其它零部件設計與選擇 253．6 小結 254． 結論與展望 274．1 本論文的主要工作及結論 274．2 本論文的特色與創(chuàng)新 274．3 展望 28參考文獻 29致謝 30附錄 31自動烹飪機的鍋定位及鍋蓋翻轉(zhuǎn)機構設計學生姓名： 班級：03031239指導老師： 摘要：本論文課題是研究一種由計算機控制的自動烹飪機的鍋定位及鍋蓋翻轉(zhuǎn)機構。其次，在第三章中完成了鍋定位方案的確定，實現(xiàn)了鍋旋轉(zhuǎn)和鍋蓋翻轉(zhuǎn)運動，并且以虛擬設計軟件SolidWorks作為開發(fā)平臺，繪制出模型圖。關鍵字：中式菜肴烹飪；烹調(diào)自動化系統(tǒng)；翻轉(zhuǎn)機構；定位 指導老師簽名 ：The automatic cooking pot positioning and overturned pot cover design Student name: Liwen Yu Class: 03031239 Supervisor: Wenguang LiuAbstract: In this paper a putercontrolled automatic machine cooking pot positioning and pot cover overturned agencies are introduced. It can pletely replace the manual and have many advantages such as fast, continuous different dishes for the automatic cooking, so as to reduce the labor intensity, and better able to change the Chinese people39。 Positioning Signature of Supervisor：1 緒論1．1國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢中國是一個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。那么中國的烹飪能否實現(xiàn)快餐化，進而實現(xiàn)工業(yè)化就成為了一個自然而然的問題，并且答案也是肯定的，中式烹飪不但要實現(xiàn)快餐化更要實現(xiàn)工業(yè)化，中式烹飪的快餐工業(yè)化是當今社會發(fā)展的必然趨勢和要求。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，他們的大量勞動已經(jīng)被各種機器設備所代替。許多情況下，人們通常將烹飪與烹調(diào)當作同一概念使用，然而他們并非同一概念，二者存在差異。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。這就是說烹飪包括準備階段和烹調(diào)階段。原料加成品的形態(tài)對于工藝機器的結構具有一定的影響。烹調(diào)在中國烹飪工藝流程中是最關鍵性的環(huán)節(jié)，也是烹飪過程中最決定意義的一步。這些設備都或多或少涉及到烹調(diào)的自動化，而它們的功能單一，自動化程度底，沒有實現(xiàn)集成化和智能化的功能，只是現(xiàn)有烹調(diào)設備的一個補充和輔助，嚴格上說仍不能算是自動烹調(diào)機器，與食品業(yè)自動化相比，明顯存在著自動化程度布告的缺點。在準備階段選料和配料是具有核心知識產(chǎn)權的部分，通常為烹飪大師所保留，而且很容易實現(xiàn)工業(yè)化，因此，準備階段不在本課題的研究范圍內(nèi)，本論文視其為已完成。本課題研究的就是在無需人工干預的烹飪中烹飪機的鍋定位及鍋蓋翻轉(zhuǎn)機構的設計。中式烹調(diào)的工程化改造決不否認手工烹飪。另一方面，從歷史看，無論社會文明發(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化，可以肯定地說，自動化的產(chǎn)品永遠不可達到手工操作的水平，手工技藝終將有很大的市場需求。因此本論文主要研究的內(nèi)容是根據(jù)烹飪大師對菜肴的研究，以此分析鍋定位及設計旋轉(zhuǎn)機構能夠?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)時與鍋蓋機構和投料裝置不發(fā)生干涉?？刂蒲b置采用PC加運動控制卡的結構來構件，以保證研究開發(fā)的速度和成功率，減少開發(fā)強度。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)技法要求的方式進行物料自動投放、翻動和盛出等烹調(diào)基本操作，所以不僅與自動烹調(diào)機能自動實現(xiàn)各種主要烹調(diào)技法和達到其風味特色的要求相差甚遠，甚至在自動烹調(diào)機的最基本要求，即控制好生熟的程度的實現(xiàn)上都有難度。描繪了一個實用化及自動化的理想系統(tǒng)如何實現(xiàn)菜肴和其它烹調(diào)食品的自動烹調(diào)，但是也僅限于概念研究，并沒有去具體實現(xiàn)，不過對本文的研究具有很好的參考價值。 檢 測 反 饋 裝 置PC機運動控制卡步進電動機直流電動機直流電動機直流電動機鍋鏟機械手機構鍋旋轉(zhuǎn)機構鍋蓋翻轉(zhuǎn)機構送投料機構圖 21自動烹調(diào)機的基本組成Fig. 21 The consists of automatic cooking machine控制計算機是存儲烹調(diào)加工所需要的全部動作和鍋鏟相對于鍋的內(nèi)表面位置信息的媒介物，它記載著烹調(diào)加工的程序。包括進給驅(qū)動單元（主要有速度控制和位置控制）、進給電機、鍋蓋翻轉(zhuǎn)驅(qū)動和鍋旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元等。 烹調(diào)機本體包括基礎框架、運動機構等機械部件。（3）采用高效傳動件。這42中烹調(diào)方法各不相同，而且每一種方法又有很多細分，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作，在程序里將其編成一個功能子程序，通過調(diào)用的方式來實現(xiàn)烹調(diào)方法的自動化。同時需要一個機架作為支撐載體將這些結構結合為一個整體。圖22 機 架Fig. 22 The machine frame如圖22，現(xiàn)階段機架的設計，主要是根據(jù)自動烹調(diào)機水平和縱向的烹調(diào)動作行程與相關機構的協(xié)調(diào)、使用者的空間需要等方面來進行。其工作原理是電動機主軸安裝在大帶輪1上，電動機主軸轉(zhuǎn)動帶動大帶輪旋轉(zhuǎn)，從而通過V帶2也帶動小帶輪3運動起來，大、小帶輪均安裝在電機安裝板上。2．3．3鍋旋轉(zhuǎn)機構1) 組成及工作原理鍋旋轉(zhuǎn)機構原理圖如圖24所示。 2) 機構自由度的計算：由圖24不難看出，此機構共有3個活動構件（即電動機小齒輪大齒輪3）4個低副，故機構的自由度為 由此可以看出該機構具有確定的運動，即只要電動機主軸旋轉(zhuǎn)，便可帶動鍋旋轉(zhuǎn)。電動機主軸通過聯(lián)軸器與另一根軸聯(lián)接安裝在安裝板上。2）詳細闡述說明自動烹調(diào)機的基本工作原理，并且對烹調(diào)機本體的各部分機構（包括鍋鏟機械手、鍋旋轉(zhuǎn)機構、鍋蓋翻轉(zhuǎn)機構等）分別進行分析。3．2 基于SolidWorks的虛擬設計虛擬設計（Virtual Design，VD）開發(fā)是數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)的最新進展，通過各種虛擬現(xiàn)實裝置，例如頭盔、虛擬墻、立體眼鏡、數(shù)據(jù)手套、音頻設備以及軟件可以營造一個三維的虛擬環(huán)境，設計者能夠多方位、多形態(tài)地與設計對象交互，提高設計者和所設計的實體之間的互動性。虛擬設計主要是開發(fā)設計新產(chǎn)品，建立產(chǎn)品的數(shù)字模型，用于整個企業(yè)的各個部門。 虛擬建模不僅僅是運用現(xiàn)有的三維CAD/CAE系統(tǒng)在計算機中建立產(chǎn)品各零部件的實體模型。有限元分析是用來檢驗產(chǎn)品可靠性和性能的，它可以預測復雜零部件的應力、變形、溫度等。要求首先進行裝配建模、裝配序列與路徑規(guī)劃、實況裝配零部件及在裝配路徑各節(jié)點進行動態(tài)干涉檢查。SolidWorks與其它三維軟件相比，具有以下顯著的特點： （1）生動的人性化用戶交互界面。 （2）快速而靈活的裝配設計。并提供了孔選擇和插入標準螺栓，增加螺母墊片的“智能零件”和“智能裝配”功能。對工程圖或3D模型的任何一個改動都能關聯(lián)到整個設計，有效地保證了圖紙的準確性和實時更新。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計，減少樣機的制作費用。3．2．2 SolidWorks的裝配方法 裝配是產(chǎn)品生命周期的一個重要環(huán)節(jié)，是產(chǎn)品功能實現(xiàn)的主要過程。因此，良好的裝配設計和裝配性能，對保證產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，降低產(chǎn)品成本和提高市場競爭力具有十分重要的意義。自底而上（Bottomup）是傳統(tǒng)CAD軟件通常使用的一種設計過程。這種設計過程充分利用計算機的優(yōu)良性能，最大限度地發(fā)揮設計人員的設計潛力，最大限度地減少設計實施階段不必要的重復工作。圖31 鍋定位及旋轉(zhuǎn)機構模型Fig. 31 The orientation and rotation mechanism for pan鍋旋轉(zhuǎn)機構模型參見圖31所示。設齒輪轉(zhuǎn)盤帶動鍋轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速為60r/min，即n從=60r/min 設齒輪轉(zhuǎn)盤的直徑D從=200mm，則由公式 有： （31）齒輪轉(zhuǎn)盤帶動鍋旋轉(zhuǎn)所需要的功率Pw由公式： （32）取圓柱齒輪傳動效率 η=故電動機輸出功率 （33）所以，鍋旋轉(zhuǎn)機構選擇直流電動機，采用直流電壓24V，參數(shù)說明見下表31： 表31 直流電機的基本參數(shù) Characteristic of direct current motivation parameter額定功率（kw）電動機轉(zhuǎn)速（r/min）電動機質(zhì)量（kg）額定電壓（V）125024由電動機轉(zhuǎn)速可知動齒輪的轉(zhuǎn)速 n主=250r/min，則： （34）由參考文獻[20]查得圓柱齒輪傳動比范圍 i=3～6可知以上計算的傳動比屬于該范圍，所以，電動機選擇合適。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