畢業(yè)設計（論文)自動烹飪機的鍋定位及鍋蓋翻轉機構設計.doc

畢業(yè)設計（論文）任務書I、畢業(yè)設計(論文)題目：自動烹調(diào)機的鍋定位及鍋蓋翻轉機構設計II、畢 業(yè)設計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設計技術要求：自動烹調(diào)機是菜肴的加工中心，與機械加工中心的原理相類似，因此，可按照數(shù)控系統(tǒng)的原理方法來進行研究，只是應用方向不同。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。3. 鍋蓋翻轉時與鍋蓋機構和投料裝置不發(fā)生干涉。III、畢 業(yè)設計(論文)工作內(nèi)容及完成時間：1. 熟悉自動烹調(diào)機的工作原理，撰寫開題報告； （2周）3月26日4月08日2. 構思鍋定位機構的總體結構，確定其總體尺寸； （0.5周）4月9日4月11日3. 繪制鍋定位與鍋蓋翻轉機構的總體結構圖； （1.5周）4月12日4月22日4. 鍋蓋機構與鍋定位機構的設計計算； （3.5周）4月23日5月16日5. 外文科技文獻閱讀與翻譯（4000以上實詞）； （2.5周）5月17日6月02日6. 撰寫畢業(yè)論文； （2周）6月3日6月14日7. 畢業(yè)答辯準備； （1周）6月16日 6月22日 、主 要參考資料：1璞良貴.紀名剛主編.機械設計.第七版.北京：高等教育出版社，20012徐灝主編.機械設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1995.123黃文波.烹調(diào)自動烹飪系統(tǒng)的研究與開發(fā)D，華南理工大學，2005.064萬小聯(lián).中式菜肴烹調(diào)自動化系統(tǒng)的開發(fā)研究.制造業(yè)自動化J ，26(3)：50-535聶秋根、張洪興等.開放型CNC系統(tǒng)模塊化的設計J .中國制造業(yè)信息化，33（5）6 H.H. Mabie, F.W.Ocvirk:“Mechanisms and Dynamics of machinery”,Blackburg, Virginia, 19787 Ball and Roller Screws. Engineering Material and Design.19(12),1975 學院 專業(yè)類 050312 班學生（簽名）： 日期： 自 2007 年 3 月 26 日至 2007 年 6 月 22 日指導教師（簽名）：助理指導教師(并指出所負責的部分)： 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。以下填寫內(nèi)容各專業(yè)可根據(jù)具體情況適當修改。但每個專業(yè)填寫內(nèi)容應保持一致一、選題的依據(jù)及意義：中國的烹飪屬于“藝術創(chuàng)造”。這種傳授靠師傅帶徒弟，一些優(yōu)秀的文化遺產(chǎn)往往由于某些原因造成失傳或流傳走樣。烹飪自動化的前提是標準化，也就是沒有標準化就沒有自動化，標準化有利于將烹飪傳統(tǒng)技藝縱向傳給后人，橫向與世界各國交流；有利于加速烹飪學科建設，有利于 獲得知識產(chǎn)權，避免重復勞動。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。烹飪自動化不是否定傳統(tǒng)的烹飪技藝，而是對傳統(tǒng)的繼承和發(fā)揚。烹飪大師仍然是烹飪技藝的直接創(chuàng)造者，不僅在高檔餐館、酒樓中發(fā)揮作用，而且又是烹飪工程技術部門的設計師而大有用武之地?？傊腼冏詣踊瘜鹘y(tǒng)烹飪技藝的繼承和發(fā)展產(chǎn)生積極的作用。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。我國的中式快餐已經(jīng)出現(xiàn)良好的發(fā)展勢頭，但仍處于起步階段，加上中式烹飪操作的復雜性，致使中式烹飪自動化發(fā)展的進程較慢。也正是由于中國烹飪操作的復雜性，并不是所有菜肴均能工業(yè)化、自動化。中式烹調(diào)的工程化改造決不否認手工烹飪。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。中國烹飪與國外烹飪相比，工藝復雜，技法繁多，百菜百味的特點，這的確給直接自動化生產(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現(xiàn)自動化，當然，這有賴于通過烹飪的科學研究，優(yōu)選出適合烹飪自動化的品種。目前的一些實踐證明，對于某些品種的菜肴，自動化生產(chǎn)已經(jīng)成為可能。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。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。二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）：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。時至今日，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，即：選料考究、制作工藝復雜和制作環(huán)境不佳，使得烹飪費時費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。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。眾所周知，工業(yè)化的基礎是機械化、自動化，并隨著社會科技的發(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械化、自動化和信息化，這便引出了本設計所要研究對象的其中一部分自動烹飪機的鍋定位及鍋蓋翻轉機構。三、研究內(nèi)容及實驗方案： 本文的研究將引入自動烹飪機的概念，闡述烹飪及烹飪技法原理，研究內(nèi)容是根據(jù)烹飪大師對菜肴的研究，以次分析鍋定位及設計旋轉機構能夠?qū)崿F(xiàn)均勻翻炒，使鍋內(nèi)所有被烹飪物均勻受熱，另外，鍋蓋翻轉時與鍋蓋機構和投料裝置不發(fā)生干涉。這兩個問題是本課題要解決的問題。對于鍋定位及旋轉機構和鍋蓋翻轉機構，利用虛擬設計技術進行設計、開發(fā)和裝配，充分利用SolidWorks在設計裝配中的優(yōu)勢。控制系統(tǒng)部分采用先進的電子設計自動化軟件EDA技術進行電路設計，控制裝置采用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。四、目標、主要特色及工作進度在烹飪自動化帶來了方便和快捷的同時，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，對于真正重要的飲食安全和營養(yǎng)卻知直甚少，因而，自動化烹飪系統(tǒng)為此提供了一個極好的解決辦法。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。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機構的設計。工作進度：(1) 熟悉自動烹調(diào)機的工作原理，撰寫開題報告； （2周）3月26日4月08日(2) 構思鍋定位機構的總體結構，確定其總體尺寸；（0.5周）4月09日4月11日(3) 繪制鍋定位與鍋蓋翻轉機構的總體結構圖； （1.5周）4月12日4月22日(4) 鍋蓋機構與鍋定位機構的設計計算； （3.5周）4月23日5月16日(5) 外文科技文獻閱讀與翻譯（4000以上實詞）； （2.5周）5月17日6月02日(6) 撰寫畢業(yè)論文； （2周）6月03日6月14日(7) 畢業(yè)答辯準備； （1周）6月16日6月22日五、參考文獻1璞良貴.紀名剛主編.機械設計.第七版.北京：高等教育出版社，20012徐灝主編.機械設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1995.123黃文波.烹調(diào)自動烹飪系統(tǒng)的研究與開發(fā)D，華南理工大學，2005.064萬小聯(lián).中式菜肴烹調(diào)自動化系統(tǒng)的開發(fā)研究.制造業(yè)自動化J5聶秋根、張洪興等.開放型CNC系統(tǒng)模塊化的設計J.學士學位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立完成的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學位申請的論文或成果。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。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名： 日期：學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權南昌航空工業(yè)學院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。 作者簽名： 日期：導師簽名： 日期： 目 錄目 錄1 緒論111 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢112 自動烹調(diào)機的目的及意義113 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521 引言522 自動烹調(diào)機的工作原理523 設計方案7231 機架8232 鍋鏟機械手9233鍋旋轉機構10234 鍋蓋翻轉機構1124 小結123 鍋定位及鍋蓋翻轉機構的設計及計算1331 引言1332 基于SolidWorks的虛擬設計13321 SolidWorks的簡介14322 SolidWorks的裝配方法1533 鍋定位的工作原理1634 鍋旋轉機構的設計17341 電動機的選擇17342 齒輪的設計及其計算18343 潤滑2435 鍋蓋翻轉機構的設計24351 工作原理24352 其它零部件設計與選擇2536 小結254 結論與展望2741 本論文的主要工作及結論2742 本論文的特色與創(chuàng)新2743 展望28參考文獻29致謝30附錄31I摘 要自動烹飪機的鍋定位及鍋蓋翻轉機構設計學生姓名： 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機構。該設計可完全取代人工操作，快速、連續(xù)地進行不同菜肴的全自動烹調(diào)，從而既減輕烹調(diào)者的勞動強度，同時能更好地改變中國人不合理的飲食結構，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，提出了自動烹調(diào)機的目的和意義，明確了本論文的主要研究內(nèi)容。首先，闡述說明自動烹調(diào)機的總體結構包括鍋鏟機械手、鍋旋轉機構、鍋蓋翻轉機構及送投料機構等的基本工作原理，并對各機構分別進行分析，畫出機構原理圖、計算機構的自由度。其次，在第三章中完成了鍋定位方案的確定，實現(xiàn)了鍋旋轉和鍋蓋翻轉運動，并且以虛擬設計軟件SolidWorks作為開發(fā)平臺，繪制出模型圖。最后，總結本論文設計的主要內(nèi)容，得出結論，提出本設計的主要特色。本課題研究的鍋定位及鍋蓋翻轉機構設計能通過各個機構的協(xié)調(diào)工作而很好的實現(xiàn)人工炒菜時烹調(diào)物均勻受熱、均勻翻炒。同時滿足鍋蓋翻轉與鍋蓋機構和投料裝置不發(fā)生干涉，為實現(xiàn)產(chǎn)品的商業(yè)化、實用化做好準備。關鍵字：中式菜肴烹飪；烹調(diào)自動化系統(tǒng)；翻轉機構；定位 指導老師簽名 ：IIAbstractThe automatic cooking pot positioning and overturned pot cover design Student name: Liwen Yu Class: 03031239 Supervisor: Wenguang LiuAbstract: In this paper a computer-controlled automatic machine cooking pot positioning and pot cover overturned agencies are introduced. It can completely 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 peoples unreasonable diet structure, cooking dishes to enhance the nutritional content and safety. Automatic machine is processing center for cooking food, and is similar to the rationale. Therefore, it can be studied according to Computer Numerical Control but applied the different direction. The whole structure of the automatic cooking machine was researched in the project, including pancake turner machine hand, orientation of pan, pan cover overturn and so on. Additionally, control the size of machine to satisfy the request of cooking. Orientation of pan and revolving system can realize the properly fry which make the food share the similar heat. Make the pan cover overturn ,the pan cover machine and throw condiments equipment not interrupt .Use SolidWorks to design simulation system and create the picture of project, which make the design efficient. Orientation of pan and revolving system can successfully work with every machine, and can realize the food to share the similar heat and fry frequency when cook. Make the pan cover overturn , the pan cover machine and throw condiments equipment not interrupt, which is the need for making the product commercial and practical.Keyword: Chinese dish cooking; Cooking automation system; Overturn; Positioning Signature of Supervisor：III111111111 緒論11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。時至今日，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，即：選料考究、制作工藝復雜和制作環(huán)境不佳，使得烹飪費時費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。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。眾所周知，工業(yè)化的基礎是機械化、自動化，并隨著社會科技的發(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械化、自動化和信息化。12自動烹調(diào)機的目的及意義今天人們對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代的發(fā)展不斷的推陳出新。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，他們的大量勞動已經(jīng)被各種機器設備所代替。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，不停地揮舞著胳膊直到所有的菜都炒熟。烹調(diào)的自動化研究就是將人們在這種勞作環(huán)境之中解脫出來。那么什么是烹調(diào)？與烹飪又有何關系？怎樣實現(xiàn)烹調(diào)的自動化？回答這些問題首先需要對烹調(diào)的概念有個清楚的認識。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。按照烹飪發(fā)展的歷史邏輯，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)的目的則更進一步，使食物而可口，因此，烹調(diào)是烹飪發(fā)展相對高級階段的產(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)生的時代，也是人類早已進入烹調(diào)與烹飪不分的時代，所以兩個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)是烹飪的一個組成部分，二者是大概和小概念的關系。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、和切制等準備階段已經(jīng)完成的基礎上，僅對材料進行加熱、調(diào)和處理。這就是說烹飪包括準備階段和烹調(diào)階段。鑒于本論文特定的研究對象，將主要針對烹調(diào)的概念來進行相關系統(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器完成，則稱為機器加工過程，在設備中實現(xiàn)的加工過程稱為設備加工過程。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。兩著可能都是分散的，即單件的；也可能都是成團的，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器實現(xiàn)。烹調(diào)工藝流程就符合這種特點。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。中式烹調(diào)自動化實質(zhì)就是將傳統(tǒng)的中國烹飪手工操作變成機器的加工過程，生產(chǎn)出標準化的、感官形狀符合人們審美習慣的菜肴。烹調(diào)自動化可以說是食品加工的藝術創(chuàng)造、烹飪科學與食品科學的結合點，它即要保證發(fā)揮傳統(tǒng)烹飪藝術創(chuàng)造性，又要發(fā)揮科學創(chuàng)造的威力實現(xiàn)標準化規(guī)?；a(chǎn)。隨著現(xiàn)代應用技術的發(fā)展，中式餐飲業(yè)的自動化 有了一定的發(fā)展，也有不少自動化的烹飪機器，包括全自動電飯鍋、微波爐、面包爐等。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。其主要原因是人們對菜肴（主要指熱盤）的要求是現(xiàn)點現(xiàn)做以保證其絕對新鮮可口，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，罐頭及速食等食品的制造，不可能實行單一品種批量生產(chǎn)的自動化流水線（在烹飪的準備階段應該采用的方式）。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。要實現(xiàn)菜肴烹調(diào)自動化，要滿足各類人群提出的不同口味菜肴的要求而進行不同物料選取及連續(xù)烹調(diào)，保證現(xiàn)點現(xiàn)做及烹調(diào)水平穩(wěn)定，應用計算機控制的全自動烹調(diào)系統(tǒng)是可以 實現(xiàn)的。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。對于烹調(diào)階段，則由于工藝的復雜性與靈活性，也同樣具有知識產(chǎn)權特征，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)必須能適應工藝的多樣性。在烹飪自動化帶來了方便和快捷的同時，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，對于真正重要的飲食安全和營養(yǎng)卻知直甚少，因而，自動化烹飪系統(tǒng)為此提供了一個極好的解決辦法。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。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機構的設計。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。我國的中式快餐已經(jīng)出現(xiàn)良好的發(fā)展勢頭，但仍處于起步階段，加上中式烹飪操作的復雜性，致使中式烹飪自動化發(fā)展的進程較慢。也正是由于中國烹飪操作的復雜性，并不是所有菜肴均能工業(yè)化、自動化。中式烹調(diào)的工程化改造決不否認手工烹飪。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。中國烹飪與國外烹飪相比，工藝復雜，技法繁多，百菜百味的特點，這的確給直接自動化生產(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現(xiàn)自動化，當然，這有賴于通過烹飪的科學研究，優(yōu)選出適合烹飪自動化的品種。目前的一些實踐證明，對于某些品種的菜肴，自動化生產(chǎn)已經(jīng)成為可能。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。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。13本論文的主要研究內(nèi)容本文的研究將引入自動烹飪機的概念，闡述烹飪及烹飪技法原理，自動烹調(diào)機是由計算機控制的全自動化系統(tǒng)，它可以完全取代人工操作，快速、連續(xù)地進行不同菜肴的自動烹調(diào)，從而減輕勞動強度，保證菜肴品質(zhì)的穩(wěn)定。自動烹調(diào)機的鍋定位及鍋蓋翻轉機構設計的關鍵是通過機構設計實現(xiàn)均勻翻炒，使鍋內(nèi)所有被烹調(diào)物均勻受熱的目的，同時保證鍋蓋翻轉十鍋蓋機構和投料裝置不發(fā)生干涉。因此本論文主要研究的內(nèi)容是根據(jù)烹飪大師對菜肴的研究，以此分析鍋定位及設計旋轉機構能夠?qū)崿F(xiàn)均勻翻炒，使鍋內(nèi)所有被烹飪物均勻受熱，另外，鍋蓋翻轉時與鍋蓋機構和投料裝置不發(fā)生干涉。這兩個問題是本課題要解決的問題。自動烹調(diào)機就是菜肴的加工中心，與機械加工中心的原理類似，因此，可以按照數(shù)控系統(tǒng)的原理方法來進行研究，只是應用方向不同。對于鍋定位及旋轉機構和鍋蓋翻轉機構，利用虛擬設計技術進行設計、開發(fā)和裝配，充分利用SolidWorks在設計裝配中的優(yōu)勢?？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。本論文的主要工作如下：1）熟悉自動烹調(diào)機的工作原理及三維軟件的使用；2）構思自動烹調(diào)機的總體結構，確定機器的總體尺寸；3）進行鍋蓋機構與定位機構的設計，并繪制相應的結構圖； 512 烹調(diào)自動化系統(tǒng)總體結構的設計21 引言很多個人和研究機構都提出了“自動烹調(diào)”的概念，并在這個領域進行了一些研究，也出現(xiàn)了“微電腦控制炒鍋”、“菜肴自動加工機”、“自動飯菜機”等一系列的相關產(chǎn)品。但是，這些產(chǎn)品無論是在機構上還是控制上，離“自動烹飪”都尚有很大的距離。自動烹調(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)技法加熱至預期火候狀態(tài)，達到預期口味和風味效果。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。而且它們基本上都只能烹調(diào)一種或有限的幾種菜式，擴展性很差，這與其設計概念和機構有關，因此實用意義相當有限，嚴格來說并不能被稱為自動烹調(diào)裝置。在國內(nèi)華南理工大學黃文波設計制作了一種由電腦控制的全自動中式菜肴烹調(diào)機系統(tǒng)10。該系統(tǒng)可完全取代人工根據(jù)顧客的隨機點叫，快速、連續(xù)地進行不同菜肴的物料選取和全自動烹調(diào)，從而為餐飲業(yè)的烹調(diào)自動化提供了一種全新的選擇方案。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。22 自動烹調(diào)機的工作原理自動烹調(diào)機的基本組成將包括：控制計算機部分、伺服驅(qū)動部分、檢測部分以及機械運動部分。自動烹調(diào)機的運動部分主要是翻炒運動、鍋旋轉運動、鍋蓋翻轉運動和送投料運動。其組成框圖見圖2-1。 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機構鍋蓋翻轉機構送投料機構圖 2-1自動烹調(diào)機的基本組成Fig. 2-1 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。在以前的數(shù)控設備中，常用的控制介質(zhì)有穿孔帶、穿孔卡片、磁帶和磁盤等，但隨著信息技術的發(fā)展，穿孔帶和穿孔卡片也將趨于淘汰，自動烹調(diào)機的控制介質(zhì)將更多使用磁帶和磁盤或直接利用網(wǎng)絡進行信息傳輸。 自動烹調(diào)機系統(tǒng)采用PC加運動控制卡的結構，運動控制卡是自動烹調(diào)機控制系統(tǒng)的核心之一，是整個系統(tǒng)得以運行的關鍵所在，自動烹調(diào)機整個控制系統(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)運行的可靠性，應該盡量選擇經(jīng)濟實用型運動控制卡，同時要求能夠在控制軟件開發(fā)方面快速且方便。 伺服系統(tǒng)是接收計算機的指令，驅(qū)動烹調(diào)機執(zhí)行機構運動的驅(qū)動部件。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、鍋蓋翻轉驅(qū)動和鍋旋轉驅(qū)動單元等。這里的伺服驅(qū)動系統(tǒng)要求有好的快速響應性能，以及能靈敏而準確地跟蹤指令功能。在本設計中主要采用步進電機和直流電機。 檢測反饋裝置由檢測元件和相應的電路組成，其作用是檢測速度、位移和溫度等。 烹調(diào)機本體包括基礎框架、運動機構等機械部件。烹調(diào)機本體結構得到了下面幾個特點：（1）由于采用了進給伺服系統(tǒng)裝置，烹調(diào)機的機械傳動得到了簡化，傳動鏈較短。（2）烹調(diào)機的機械結構具有較高的動態(tài)特征、動態(tài)剛度、阻尼精度、耐磨性以及抗熱變形性能。適應連續(xù)地自動烹調(diào)。（3）采用高效傳動件。為了保證自動烹飪機的功能得到充分發(fā)揮，還有一些配套部件（如防水、隔熱潤滑、清潔、報警等一系列裝置）。自動烹調(diào)機應能夠通過各個機構的協(xié)調(diào)工作而很好的模仿人手炒菜時鍋鏟的動作，并自動控制烹調(diào)火候，在烹調(diào)技法所要求的火候時機以烹調(diào)技法所要求的方式進行物料投放、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、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。那么對烹調(diào)自動化系統(tǒng)的功能要求歸結起來包括：（1） 實現(xiàn)人手烹調(diào)時的翻炒、撥散、攪拌、盛出等動作；（2） 能夠自動投放原料和調(diào)味料；（3） 能適應烹調(diào)方法的要求；（4） 能控制火候，達到預期風味；（5） 有良好的擴展性，即能適應新菜式的烹調(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機構設計，要求能夠?qū)崿F(xiàn)均勻翻炒，達到使鍋內(nèi)所有被烹調(diào)物均勻受熱的目的；另外同時滿足鍋蓋翻轉與鍋蓋機構和投料裝置不發(fā)生干涉。23 設計方案根據(jù)上述的烹調(diào)機的總體結構，其系統(tǒng)機械結構主要包括：鍋鏟機械手、鍋定位及旋轉機構、鍋蓋翻轉機構和送投料機構。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。231 機架機架是整個機構的載體，用來支撐整個機構。由于目前為設計的初級階段，主要是鍋定位及鍋蓋翻轉機構的實現(xiàn)，因此，機架的設計并未一步到未，只是按整機的功能構建一個不銹鋼基礎框架。至于外觀設計，將在以后功能得到完善后，按照工業(yè)設計的標準和審美的需要進行改造。圖2-2 機 架Fig. 2-2 The machine frame如圖2-2，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。由于機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 鍋鏟機械手1) 組成及工作原理鍋鏟機械手的機構原理圖如圖2-3所示。圖2-3鍋鏟機械手機構原理圖Fig. 2-3 Machine hand organization principle pursues a slice 鍋鏟機械手機構主要由： 1大帶輪 2V帶 3小帶輪 4推拉桿 5鍋鏟等五部分組成。其工作原理是電動機主軸安裝在大帶輪1上，電動機主軸轉動帶動大帶輪旋轉，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。推拉桿4旋繞在小帶輪上，通過大、小帶輪的旋轉而改變桿的長度，電動機主軸正轉時推拉桿伸長，反之，反轉時推拉桿縮短，最終使鍋鏟5得以實現(xiàn)翻轉。而鍋鏟的左右及前后運動則是通過運動小車在導軌的運動實現(xiàn)的。 2) 機構自由度的計算 由圖2-3不難看出，此機構共有5個活動構件（即大帶輪1、V帶2、小帶輪3、推拉桿4與鍋鏟5），7個低副，沒有高副，故機構的自由度為： 由此可以看出該機構具有確定的運動，即只要電動機旋轉，便可帶動鍋鏟機械手運動。233鍋旋轉機構1) 組成及工作原理鍋旋轉機構原理圖如圖2-4所示。圖2-4 鍋旋轉機構原理圖Fig.2-4 Boiler revolution organization principle picture 鍋旋轉機構主要由： 1電動機 2主動輪（小齒輪） 3從動輪（大齒輪）等組成。其工作原理是電動機1主軸旋轉帶動小齒輪2轉動，小齒輪和大齒輪通過外嚙合帶動大齒輪轉動，鍋放在大齒輪內(nèi)圓面的焊接鍋支架上，整個機構便可運動起來。關于鍋的定位等問題將在第三章的鍋定位及旋轉機構的設計中具體分析與設計。 2) 機構自由度的計算：由圖2-4不難看出，此機構共有3個活動構件（即電動機1、小齒輪2、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，便可帶動鍋旋轉。234 鍋蓋翻轉機構1) 組成及工作原理 鍋蓋翻轉機構原理圖如圖2-5所示。圖2-5 鍋蓋翻轉機構原理圖Fig.2-5 Pot cover overturns organization principle picture 鍋蓋翻轉機構主要由1杠桿、安裝板、電動機、鍋蓋、聯(lián)軸器、滾動軸承等組成。其工作原理是電動機旋轉帶動杠桿運動，鍋蓋和杠桿之間通過螺釘連接為一體，當電動機主軸轉動方向控制著鍋蓋的開合，當電動機主軸正轉時，鍋蓋閉合；當電動機主軸反轉時，鍋蓋打開。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) 機構自由度的計算： 由圖2-5不難看出，此機構共有1個活動件，1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，即只要電動機轉動，便可帶動整個機構運動起來。24 小結本章主要介紹了自動烹調(diào)機總體結構組成及其工作原理：1）自動烹調(diào)機主要由控制計算機部分、伺服驅(qū)動部分、檢測部分以及機械運動部分組成。自動烹調(diào)機的運動部分主要是翻炒運動、鍋旋轉運動、鍋蓋翻轉運動和送投料運動。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、鍋旋轉機構、鍋蓋翻轉機構等）分別進行分析。3）畫出各機構的機構原理圖以及機構自由度的計算，最終驗證各機構是否有確定的運動，為后面的研究作好鋪墊工作。3 鍋定位及鍋蓋翻轉機構的設計及計算31 引言 根據(jù)第二章所述的烹調(diào)機的總體結構，自動烹調(diào)機的機械結構主要包括：鍋鏟機械手、鍋定位及旋轉機構、鍋蓋翻轉機構和送料機構。本章將對鍋定位及鍋蓋翻轉機構進行具體分析設計及計算，自動烹調(diào)機的鍋定位及鍋蓋翻轉機構設計的關鍵是通過機構實現(xiàn)均勻翻炒，使鍋內(nèi)所有被烹調(diào)物均勻受熱的目的，同時保證鍋蓋翻轉時與鍋蓋機構和投料裝置不發(fā)生干涉。32 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。在將來，從消費者對產(chǎn)品設計和制造的約定到對產(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。設計者和消費者將在一個豐富的仿真環(huán)境中交互，這個環(huán)境映射了真實的世界并且能夠使開發(fā)快速而準確，同時找到消費者需要的潛在解決方案。這種交互的輸出將是一個完全被定義了的數(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)品交接的時間和數(shù)量。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。通過對產(chǎn)品的實時性功能仿真，工程師、設計人員或用戶可以在產(chǎn)品生命周期內(nèi)尋求其最優(yōu)化設計，在計算機中對產(chǎn)品進行實時分析，如有限元分析、人機工程分析、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，使他們更快、更全面地了解想象中的產(chǎn)品，這將提高他們的競爭力。虛擬設計（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。虛擬產(chǎn)品設計過程中還應充分得體現(xiàn)產(chǎn)品設計方法論如并行工程等思想 ，充分利用網(wǎng)絡通訊技術和PDM所構造的并行設計與管理環(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，對產(chǎn)品進行人機工程分析、干涉分析、有限元分析等。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。在設計階段，使用有限元分析能夠幫助做出設計選擇，可以避免重復設計制造造成的時間和成本的浪費。3仿真。 對虛擬產(chǎn)品設計過程的仿真包括：虛擬產(chǎn)品模型的演變過程的仿真；虛擬產(chǎn)品性能仿真，包括運動學、動力學、精度特性、熱物性及其它特殊性能的仿真；虛擬裝配仿真，用計算機仿真產(chǎn)品的實際裝配過程，確定裝配的好壞。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。321 SolidWorks的簡介 SolidWorks是在總結和繼承了大型機械CAD軟件優(yōu)點的基礎上，在Windows環(huán)境下實現(xiàn)的第一個機械CAD軟件，是面向產(chǎn)品級的機械設計工具。它全面采用非全約束的特征建模技術，為設計者提供了極強的設計靈活性。其設計過程的全相關性，即零件設計、裝配設計和工程圖之間的完全動態(tài)連接，使得設計者可以在設計過程的任何階段修改設計，同時牽動相關部分的改變。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。由于SolidWorks是在Windows環(huán)境下開發(fā)的，它能夠充分利用Windows的優(yōu)秀界面，為設計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計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，設計者可以隨時點取任意一個特征進行一改變零件的形狀。在特征樹的基礎上，SolidWorks創(chuàng)新地提出配置管理器的功能，能使一個零件在每個文檔內(nèi)生成多個不同的派生樣式，它能夠在不同部分、不同屬性或其它方式下開發(fā)和管理零件組和實體組。 （2）快速而靈活的裝配設計。SolidWorks不是一個簡單的實體建模工具，而是一個面向產(chǎn)品級的機械設計系統(tǒng)。它既提供自底而上的裝配方法，同時還提供自頂而下的裝配方法。自頂而下的裝配方法使設計者在裝配環(huán)境中參考裝配體和其它零部件的位置及尺寸設計新零件，更加符合工程習慣。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。同時SolidWorks還提供了動態(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，給設計帶來了極大的便利。 （3）迅速生成完整詳細的工程圖。SolidWorks提供了從3D模型自動生成2D工程圖和任意剖面視圖的功能。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。通過拖動、解剖、投影等方式生成各種工程圖，自動標注、自動生成剖面線，自動生成材料清單。 （4）完善而強大的插件。SolidWorks還根據(jù)設計者的不同需要，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計，減少樣機的制作費用。而動畫插件Animator則可以方便地實現(xiàn)演示產(chǎn)品的外觀和性能，縮短產(chǎn)品設計的周期，減少新產(chǎn)品投放市場的時間，能迅速地制作動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作為虛擬設計開發(fā)平臺，也正是基于以上幾個方面：他提供的特征管理樹可以使設計者對零部件的結構特征有全面的了解。這樣設計者在設計各零部件時可有的放矢，零部件的再設計也更為簡單更具針對性；再者，SolidWorks可實現(xiàn)從底而上和從頂而下兩種裝配設計，為我們基于全局約束的裝配設計提供了極大的便利；運動仿真、干涉檢驗、渲染等功能以及零部件、裝配體和工程圖之間的聯(lián)動，對參數(shù)化虛擬設計系統(tǒng)來說，更是強有利的補充，使之更趨完備。322 SolidWorks的裝配方法 裝配是產(chǎn)品生命周期的一個重要環(huán)節(jié)，是產(chǎn)品功能實現(xiàn)的主要過程。據(jù)統(tǒng)計，在工業(yè)發(fā)達國家中，產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中大約1/3左右的人力在從事產(chǎn)品裝配有關活動，40%以上的生產(chǎn)費用用于產(chǎn)品的裝配和調(diào)試，產(chǎn)品裝配所需工時占產(chǎn)品生產(chǎn)制造總工時的40%-60%。另據(jù)有關研究表明，在產(chǎn)品設計中良好的裝配設計，可減少20%-40%的制造費。同時提高100%-200%的生產(chǎn)率。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。在產(chǎn)品開發(fā)過程中，對裝配問題考慮越早，所獲取的 質(zhì)量、成本和時間效應就越明顯。隨著CAD技術的發(fā)展，特別是實體造型功能和特征造型技術的發(fā)展，設計者可以方便地設計出各種形狀的零件。輸入零件之間的幾何約束關系，將設計好的零件裝配成產(chǎn)品，這是目前CAD系統(tǒng)可以支持的一種自底而上（Bottom-up）的設計過程；另一種是自頂而下（Top-down）的方法，即在零件設計的初期就考慮零件與零件之間的約束和定位關系，在完成產(chǎn)品的整體設計之后，再實現(xiàn)單個零件的詳細設計，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計過程。他的主要思路是先設計好各個零件，然后將這些零件拿到一起進行裝配，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行安裝等，就要對零件進行重新設計，重新裝配；再發(fā)現(xiàn)問題，再進行修改。這樣做的優(yōu)點很明顯，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現(xiàn)產(chǎn)品的功能：先設計出初步方案及其結構草圖，建立約束驅(qū)動的產(chǎn)品模型，通過設計計算，確定每個參數(shù)設計，然后進行零件的詳細設計，通過幾何關系求解將零件裝配成產(chǎn)品。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。本課題在機構設計過程中，利用SolidWorks的以上優(yōu)點，并同時應用自底而上（Bottom-up）和自頂而下（Top-down）的兩種裝配設計方法，極大地提高了機構設計的效率和可靠性。33 鍋定位的工作原理由于鍋鏟機構的運動限制在一個平面內(nèi)，顯然不能達到均勻翻炒，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，采用一種主動的方式，讓鍋內(nèi)的被烹調(diào)物未受熱部分接受鍋鏟動作，均勻受熱，就可以解決問題。圖3-1 鍋定位及旋轉機構模型Fig. 3-1 The orientation and rotation mechanism for pan鍋旋轉機構模型參見圖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盤的弧面導軌凹槽；齒輪轉盤的上部為齒輪環(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，避免齒輪嚙合時的干涉；圓環(huán)下面有突起臺階，臺階外圓直徑大于中部圓環(huán)外徑；下部圓環(huán)端面是弧面導軌槽，弧面半徑與滾珠相同；齒輪轉盤內(nèi)圓面焊接鍋的支架；通過電機驅(qū)動動齒輪從而帶動齒輪轉盤在滾珠上旋轉，電機安裝在動齒輪的下方，用一個套筒固定，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，當用力壓下適當寬度的鍋把手時，定位卡槽端面限制鍋在齒輪轉盤直徑方向的自由度，兩邊彈性片限制鍋在齒輪轉盤切線方向的自由度，所以當齒輪轉盤旋轉時，將帶動鍋旋轉，而又不會發(fā)生晃動。在支撐圓盤外圓面均布了3個限位輪架，滾輪直接套在限位輪架的銷軸上；限位輪架斜壓住齒輪轉盤下部的突起臺階，保證齒輪轉盤旋轉時不會偏出弧面導軌槽，也限制其向上運動，從而將整個旋轉機構連成一個整體。34鍋旋轉機構的設計341電動機的選擇根據(jù)實際生活經(jīng)驗，鍋及鍋內(nèi)烹調(diào)物總重量約為2.5Kg，即F=25N。設齒輪轉盤帶動鍋轉動的轉速為60r/min，即n從=60r/min 設齒輪轉盤的直徑D從=200mm，則由公式 有： （3-1）齒輪轉盤帶動鍋旋轉所需要的功率Pw由公式： （3-2）取圓柱齒輪傳動效率 =0.97故電動機輸出功率 （3-3）所以，鍋旋轉機構選擇直流電動機，采用直流電壓24V，參數(shù)說明見下表3-1： 表3-1 直流電機的基本參數(shù)Table.3-1 Characteristic of direct current motivation parameter額定功率（kw）電動機轉速（r/min）電動機質(zhì)量（kg）額定電壓（V）12500.524由電動機轉速可知動齒輪的轉速 n主=250r/min，則： （3-4）由參考文獻20查得圓柱齒輪傳動比范圍