【正文】 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(wú)躁聲、以及能在少潤(rùn)滑或無(wú)潤(rùn)滑狀態(tài)下正常工作，因此常選用工程塑料作為齒輪材料。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。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。 ⑶ 材料選擇。⒉ 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 由設(shè)計(jì)公式進(jìn)行試算，即 （35） ⑴ 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ① 試選載荷系數(shù) Kt= ② 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 （36） ③ 取齒寬系數(shù)Φd=1 ④ 材料的彈性影響系數(shù)= MPa1/2 ⑤ 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； ⑥ 接觸疲勞壽命系數(shù) =。 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)。根據(jù)鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的特殊結(jié)構(gòu)，無(wú)法靠潤(rùn)滑裝置來(lái)進(jìn)行潤(rùn)滑，所以必須依靠人工將潤(rùn)滑劑涂抹到摩擦表面上。這個(gè)問(wèn)題主要是靠鍋蓋翻動(dòng)的杠桿設(shè)計(jì)來(lái)解決。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。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。4 結(jié)論與展望4．1 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。 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。 當(dāng)然，本課題研究雖然實(shí)現(xiàn)了烹飪自動(dòng)化的基本要求，但還有許多不足之處： 1．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)振動(dòng)的影響考慮不足，易引起共振等。 1．首先是控制方面的問(wèn)題，系統(tǒng)控制該選用什么樣的方案還需要深入研究； 2．在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行模塊化一體設(shè)計(jì)，在外觀設(shè)計(jì)時(shí)確保使用的方便性與安全性； 3．系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用要滿足可靠、平穩(wěn)和安靜的要求； 4．功能上具有聯(lián)網(wǎng)功能、自學(xué)習(xí)功能、可以自動(dòng)清潔。從接觸本課題開始，一籌莫展，害怕犯錯(cuò)誤到大膽提出設(shè)想，尋找資料時(shí)的汗流浹背、千辛萬(wàn)苦，至最后完成設(shè)計(jì)論文，這一步步走下來(lái)，給我的大學(xué)生活平添了許多的酸甜苦辣，它是一種寶貴的經(jīng)歷，讓我有了藉以參考的標(biāo)準(zhǔn)，也是我一生都難以忘懷的。因此我要向劉文光老師表達(dá)我衷心的感謝！與此同時(shí)，還有很多的朋友和同學(xué)的關(guān)心、幫助讓我的學(xué)習(xí)生活得意順利進(jìn)行，在此一并表示誠(chéng)摯的謝意！附錄Design of Friction Measurement System Introduction The design of friction measurement for welding wires follows the same rationale as any systematic experimental design [8]. Generally, the friction testing devices have several features in mon:(a) they provide a means to fix or support the two bodies for which friction data are desired,(b)they provide a means to move the bodies relative to one another in a controlled fashion,(c)they provide a means to apply a normal force, and (d) they provide a means to measure or infer the magnitude friction force, which opposes relative motion[2]. Within those broad requirements, friction measurement needs careful consideration of the way how friction data are acquired. Czichos has provided a detailed discussion of designing friction experiment in particular [8]. There are some factors involved in friction measurement design summarized in Table Table Important factors involved in designing friction measurement [2]Factor ConsiderationsPurpose of friction testing Simulation。 affects the thermal Conditions Load, speed, duration of testing Runningin phenomena。 method of data recording。 Change of dominant frictional processesSpecimen preparation and cleaning Simulation of an application。 preliminary screening Type of motion Can affect the value of friction measuredMacrocontact geometry Conformal。本論文是在劉文光老師的悉心指導(dǎo)下完成的。由此，自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的發(fā)展實(shí)際就是一種用于烹飪的機(jī)器人系統(tǒng)，他的未來(lái)發(fā)展是機(jī)器人與信息家電的結(jié)合物，為人類的生活增添別樣的“酸甜苦辣”。 2）本研究目前雖然只是停留在設(shè)計(jì)階段，還無(wú)法達(dá)到商業(yè)的程度，只是在中式烹飪工業(yè)化發(fā)展方面做了一點(diǎn)嘗試，但為實(shí)現(xiàn)商品的工業(yè)化、實(shí)用化作好準(zhǔn)備。 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)用下完成了各機(jī)構(gòu)零部件的繪制并將各零部件進(jìn)行裝配。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。3．6 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．載荷計(jì)算 公稱轉(zhuǎn)矩 （332）取 ，故由式得計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 （333） 3．型號(hào)選擇從GB432384[19] 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20～28mm之間，故合適。 圖33 鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)模型Fig. 33 The cover overturn mechanism電動(dòng)機(jī)的主軸通過(guò)聯(lián)軸器與另外一根軸連接穿過(guò)杠桿固定在安裝板上，軸的另一端套過(guò)滾動(dòng)軸承也固定在安裝板上。3．5 鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3．5．1 工作原理 鍋蓋是烹調(diào)工藝十分常用的一項(xiàng)動(dòng)作。5．驗(yàn)算 （330） ，合適。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 （315） 由b/h=，得=；故載荷系數(shù) （316）⑹ 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式得： （317）⑺ 計(jì)算模數(shù) m （318）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 ⑴ 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ① 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； ② 彎曲疲勞壽命系數(shù)； ③ 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=，由式得 （319） （320） ④ 計(jì)算載荷系數(shù)K （321） ⑤ 取齒形系數(shù) 由表查得 ⑥ 取應(yīng)力校正系數(shù) ⑦ 計(jì)算大、小齒輪的并加以比較 （322） （323）大齒輪的數(shù)值大。 ⑷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(guò)小，故小齒輪不宜選用過(guò)多的齒數(shù)，一般可取Z1=17～20。（二）齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算⒈ 選定齒輪精度等級(jí)、材料及齒數(shù) ⑴ 按照?qǐng)D31，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。③金屬制的軟齒面齒輪，配對(duì)兩齒面的硬度差應(yīng)保持為30～50HBS或更多。②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。因此，對(duì)齒輪材料性能的基本要求為：齒面要硬，齒芯要韌。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。3．3 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。這樣做的優(yōu)點(diǎn)很明顯，思路簡(jiǎn)單，容易理解。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。另?yè)?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)。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。 （4）完善而強(qiáng)大的插件。 （3）迅速生成完整詳細(xì)的工程圖。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。其首創(chuàng)的特征管理員，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)過(guò)程的每一步都記錄下來(lái)，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。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。3．仿真。2．虛擬分析。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。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。3 鍋定位及鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算3．1 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)。2．4 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。圖25 鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)原理圖 Pot cover overturns organization principle picture 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)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(guò)外嚙合帶動(dòng)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，鍋放在大齒輪內(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(lái)。而鍋鏟的左右及前后運(yùn)動(dòng)則是通過(guò)運(yùn)動(dòng)小車在導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。2．3．2 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23所示。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。 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，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。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。（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。在本設(shè)計(jì)中主要采用步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)。 自動(dòng)烹調(diào)機(jī)系統(tǒng)采用P