【正文】 ： 機(jī)械制造工程 系（室）主任（簽名）： 附注:任務(wù)書(shū)應(yīng)該附在已完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)首頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告題目 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) 專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 填 表 日 期 2007 年 3 月 29 日說(shuō) 明開(kāi)題報(bào)告應(yīng)結(jié)合自己課題而作，一般包括：課題依據(jù)及課題的意義、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述）、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度、參考文獻(xiàn)等內(nèi)容。本課題的具體要求主要包括：1. 自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的鍋定位及鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)及尺寸滿足菜肴制作的要求。2. 鍋定位及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)均勻翻炒，使鍋內(nèi)所有被烹調(diào)物均勻受熱的目的。以下填寫(xiě)內(nèi)容各專業(yè)可根據(jù)具體情況適當(dāng)修改。另一方面，烹飪自動(dòng)化不是簡(jiǎn)單的用機(jī)械仿手工技藝，而是應(yīng)在傳統(tǒng)烹飪?cè)砘A(chǔ)上應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)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(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。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。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。在今天的中國(guó)，作為西餐代表，“麥當(dāng)勞”和“肯德基”在快餐領(lǐng)域占領(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(guò)程簡(jiǎn)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。這兩個(gè)問(wèn)題是本課題要解決的問(wèn)題。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)。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。 作者簽名： 日期：導(dǎo)師簽名： 日期： 目 錄1． 緒論 11．1 國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì) 11．2 自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的目的及意義 11．3 本論文的主要研究?jī)?nèi)容 42． 烹調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 52．1 引言 52．2 自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的工作原理 52．3 設(shè)計(jì)方案 72．3．1 機(jī)架 82．3．2 鍋鏟機(jī)械手 92．3．3鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 102．3．4 鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 112．4 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 133．1 引言 133．2 基于SolidWorks的虛擬設(shè)計(jì) 133．2．1 SolidWorks的簡(jiǎn)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(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 173．4．1 電動(dòng)機(jī)的選擇 173．4．2 齒輪的設(shè)計(jì)及其計(jì)算 183．4．3 潤(rùn)滑 243．5 鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 243．5．1 工作原理 243．5．2 其它零部件設(shè)計(jì)與選擇 253．6 小結(jié) 254． 結(jié)論與展望 274．1 本論文的主要工作及結(jié)論 274．2 本論文的特色與創(chuàng)新 274．3 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)：03031239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)。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(kāi)發(fā)平臺(tái)，繪制出模型圖。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 ：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(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)中國(guó)是一個(gè)有上下五千年歷史的文明古國(guó)，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。那么中國(guó)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(wèn)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。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。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。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(shuō)烹飪包括準(zhǔn)備階段和烹調(diào)階段。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。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。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)。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。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)。中式烹調(diào)的工程化改造決不否認(rèn)手工烹飪。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。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?？刂蒲b置采用PC加運(yùn)動(dòng)控制卡的結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)件，以保證研究開(kāi)發(fā)的速度和成功率，減少開(kāi)發(fā)強(qiáng)度。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。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。 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 21自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的基本組成Fig. 21 The consists of automatic cooking machine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。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。 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。（3）采用高效傳動(dòng)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(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(lèi)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。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。圖22 機(jī) 架Fig. 22 The machine frame如圖22，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(lái)進(jìn)行。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(guò)V帶2也帶動(dòng)小帶輪3運(yùn)動(dòng)起來(lái)，大、小帶輪均安裝在電機(jī)安裝板上。2．3．3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24所示。 2) 機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算：由圖24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)小齒輪大齒輪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)。電動(dòng)機(jī)主軸通過(guò)聯(lián)軸器與另一根軸聯(lián)接安裝在安裝板上。2）詳細(xì)闡述說(shuō)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、鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等）分別進(jìn)行分析。3．2 基于SolidWorks的虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)（Virtual Design，VD）開(kāi)發(fā)是數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的最新進(jìn)展，通過(guò)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(yíng)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。虛擬設(shè)計(jì)主要是開(kāi)發(fā)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(mén)。 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。有限元分析是用來(lái)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。要求首先進(jìn)行裝配建模、裝配序列與路徑規(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。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。 （2）快速而靈活的裝配設(shè)計(jì)。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。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。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。3．2．2 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(guò)程。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)品成本和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(shè)計(jì)過(guò)程。這種設(shè)計(jì)過(guò)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)施階段不必要的重復(fù)工作。圖31 鍋定位及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)模型Fig. 31 The orientation and rotation mechanism for pan鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)模型參見(jiàn)圖31所示。設(shè)齒輪轉(zhuǎn)盤(pán)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(pán)的直徑D從=200mm，則由公式 有： （31）齒輪轉(zhuǎn)盤(pán)帶動(dòng)鍋旋轉(zhuǎn)所需要的功率Pw由公式： （32）取圓柱齒輪傳動(dòng)效率 η=故電動(dòng)機(jī)輸出功率 （33）所以，鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)選擇直流電動(dòng)機(jī)，采用直流電壓24V，參數(shù)說(shuō)明見(jiàn)下表31： 表31 直流電機(jī)的基本參數(shù) Characteristic of direct current motivation parameter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）125024由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可知?jiǎng)育X輪的轉(zhuǎn)速 n主=250r/min，則： （34）由參考文獻(xiàn)[20]查得圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍 i=3～6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。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