【正文】 容易理解。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。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。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。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)。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。本研究選取SolidWorks作為虛擬設(shè)計(jì)開(kāi)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(shù)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。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。 （4）完善而強(qiáng)大的插件。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。 （3）迅速生成完整詳細(xì)的工程圖。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。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。 （2）快速而靈活的裝配設(shè)計(jì)。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(shù)，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。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。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。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。3．仿真。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。2．虛擬分析。 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。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)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。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(kāi)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。3．2 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。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）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。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。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。圖25 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。 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)。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)。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。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。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。2．3．2 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。圖22 機(jī) 架如圖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。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。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。 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。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。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。（3）采用高效傳動(dòng)件。（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。 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。在本設(shè)計(jì)中主要采用步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)。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。 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(kāi)環(huán)式控制是最合適的，也有利于控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)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(kāi)發(fā)方面快速且方便。 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。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)。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。在國(guó)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]。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。但是，這些產(chǎn)品無(wú)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?？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。自動(dòng)烹調(diào)機(jī)就是菜肴的加工中心，與機(jī)械加工中心的原理類似，因此，可以按照數(shù)控系統(tǒng)的原理方法來(lái)進(jìn)行研究，只是應(yīng)用方向不同。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。1．3本論文的主要研究?jī)?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。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。中國(guó)烹飪與國(guó)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(lái)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(guò)烹飪的科學(xué)研究，優(yōu)選出適合烹飪自動(dòng)化的品種。中式烹調(diào)的工程化改造決不否認(rèn)手工烹飪。我國(guó)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。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)。在烹飪自動(dòng)化帶來(lái)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(lái)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(yíng)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。在準(zhǔn)備階段選料