定量自動出料盒設計說明書

1、定量自動出料設計者劉凱王銘馮金鶴王振東鄭印指導教師李小海 王樹林參賽單位佳木斯大學編號附件一第五屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽作品報名表參賽作品名稱定量自動出料盒作品類別休閑娛樂機械類口家庭用機械類2是否屬慧魚組：是口 /否2所在學校佳木斯大t學郵政編碼154007聯系人聯系人通訊地址電話手機Email參 賽 者姓名性別班級所學專業(yè)簽名1劉凱男1班交通運輸2王銘男3班機械制造及其自動化3馮金鶴男2班交通運輸4王振東男2班交通運輸5鄭印男4班機械制造及其自動化指 導 教 師姓名性別職稱專業(yè)簽名1李小海男副教授機械制造及其自動化2王樹林男高級實 驗師車輛工程作品內容 簡介（限 400字以內）我團隊設

2、計制作的定量自動調料盒解決了人們做菜時對調料量 無法把握，導致所做菜的味道難以合口的問題， 滿足了人們對健康飲 食的需要，為人們的幸福生活增添色彩。該裝置結構設計巧妙簡單，通過齒輪傳動實現自動取料的目的。 使用前，調料由于自身重力，從調料盒底部出料口落入出料槽中； 使 用時，用勺擠壓推板，在齒輪系結構的作用下，帶動出料板向外伸出， 推出預先存放于出料槽里的調料，調料在斜板的引導下，落入勺中； 使用后，在復位彈簧的作用下，帶動下推板復位，從而達到往復使用 的目的。該裝置不僅簡化了人們的日常生活， 也為人們的健康做出了 貢獻。該定量自動出料盒，在實現定量自動取料的前提下，具有結構簡 單、設計巧妙、

3、性能穩(wěn)定、操作精準快捷、免維護等優(yōu)點。制作工藝 好，只需用勺輕輕一推，定量的調料自動落入勺中，每次取料無需掀 開盒蓋，避免了調料返潮且杜絕一定的交叉污染， 是家庭生活更新換 代的理想用品。主要創(chuàng)新 點（限200字以內）推廣應用 價值（限200字以內）制作費用普通調料盒因密封性差、取用不方便、無法實現定量取用等缺點， 給用戶使用帶來了極大的不便。針對以上缺點，我團隊研發(fā)設計出定 量自動出料盒，該出料盒具有以下創(chuàng)新點：1、齒輪齒條傳動，傳動精確、操作輕便；2、下推板與殼體間設置復位彈簧，以便調節(jié)；3、改變出料槽的容積，可定量出料；4、改進調料盒蓋密封性，增加對調料的密封效果。目前市場上存在的調料盒

4、多為手動掀蓋取料式， 取料過程繁瑣且 無法滿足定量取料的需求，該定量自動出料盒可根據不同調料設置不 同容積的出料槽，實現對不同調料的定量取料，特別在人們健康意識 不斷提高的今天，定量或限量使用食鹽等調料也日漸引起人們的關 注。該產品通過純機械傳動，達到自動出料的目的，具有操作簡單便 捷，工作性能穩(wěn)定等優(yōu)點。同時該產品性價比高，不僅滿足了人們對 飲食健康的追求，也具有較大的推廣應用價值。35元。學校推薦意見賽區(qū)評審結果及推薦意見賽區(qū)組委會主任 （簽名或蓋章） 年 月曰全國決賽評審意見及結果決賽評審委員會主任 （簽名或蓋章） 年月 日是否已申請 專禾I 負責人（簽名或蓋章）（公章） 年 月曰填寫說

5、明：1）編號申報者不填寫，由組委會統(tǒng)一填寫； 2）請選勾作品類別；3 ）聯系人應 由各學校指派；4）每個作品的參賽者不超過 5人，指導教師不超過2人，本人須簽名；5） 制作費用主要包括：購買元器件和材料費、外協零件加工費等，不含調研、差旅、資料、學生人工費；6）學校推薦意見一欄的負責人應為校長、副校長或教務處長；7）本表雙面打印在一張A4紙上；8 ）附填表勾選特別符號：。定量自動出料盒設計者：劉凱，王銘，馮金鶴，王振東，鄭印指導教師：李小海，王樹林（聯系人：劉凱；班級：交通運輸；聯系電話：；Email:）摘要：定量自動出料盒通過齒輪齒條傳動結構，在下推板與殼體間設置復位彈簧，使用時只需用勺輕輕

6、推動下推板，定量的調料自動落入勺中， 每次取料無需掀開盒蓋， 避免了調料返潮且杜絕一切交叉污染。 該裝置在復位彈簧的作用下， 可實現往復式自動取料， 通過改變出料槽的容積， 實現了定量出料的目的， 解決了人們做菜時對調料量無法把 握，導致所做菜肴的味道難以合口的問題，滿足了人們對健康飲食的需要，為人們的幸福生活增添色彩。該裝置結構簡單、設計巧妙、性能穩(wěn)定、性價比高，不僅滿足了 人們對飲食健康的追求，也具有較高的推廣應用價值。關鍵詞：定量；自動；調節(jié)；快捷；復位1研制背景及意義隨著城市化進程的加快，人們生活水平的提高，飲食健康也逐漸引起了人們 的關注，定量或限量使用食鹽等調料起到關鍵性作用。 特

7、別對于不會做菜或廚藝 不精的人群，調料量的多少則直接制約著所做菜肴的美味，無論是基本味還是復 合味的調料，應按照一定的比例搭配，放多了不行，少了也不好，一般家庭做菜 是不會用量具去秤調料的，簡單的做法就是多放幾次，邊嘗邊放，直到基本符合 口味，這樣操作不僅僅過程繁瑣，也往往達不到預期的美味。目前市場上的調料盒多為手動掀蓋取料式，每次取料需掀開盒蓋，分別取料, 這樣一來勢必將造成調料返潮和一定的交叉污染。長此以往，由于所做菜肴調料搭配的不合理以及調料返潮等不健康因素的存在，直接降低了人們飲食的質 量，對人們的身體健康造成了威脅。我團隊研發(fā)設計的定量自動出料盒可以很好的解決上文所提出的問題。該裝置

8、通過齒輪齒條結構，在復位彈簧的作用下，只需要輕輕推動下推板，定量的調 料便會自動落入勺中。該操作過程方便快捷、精確度高、穩(wěn)定可靠、可往復多次 使用，真正意義上解決了人們對調料無法把握導致所做菜肴不合口的問題，滿足了人們對健康飲食的需要，為人們的幸福生活增添色彩。2設計方案 2.1彈性推板式結構該方案設計：如圖1 （方案1）所示，該裝置使用彈性推板（10），在彈性推 板的作用下推動上推板（3），從而實現定量自動取料的目的。但是，由于彈性推 板彈力及形變量受環(huán)境影響較大且壽命較短，與控制盒（11）殼體間的摩擦阻力較大，且該裝置由于使用頻率較高，使用環(huán)境惡劣，故很難保證精確控制其運動軌 跡，導致所取

9、調料的量不精確或者出現調料泄漏等問題。122113109圖1定量自動出料盒裝置結構示意圖（方案 1）1、密封蓋；2、可調出料槽；3、上推板；4、導流槽；5、中間隔板；6、下推板；7、出料按鈕；8、底座；9、復位彈簧；10、彈性推板；11、控制盒；12、儲料盒鑒于上述結果，我們在原有基礎上進行改進。具體改進內容如下所述: 2.2齒輪齒條式結構改進后的定量自動出料盒裝置結構示意圖如圖 2 （方案2）所示：在原有裝 置的基礎上，用傳動齒輪（10）和直齒（12）取代了早期的彈性推板，在齒輪齒 條的作用下，通過復位彈簧從而達到定量自動取料的目的。 該齒輪齒條式結構具 有設計巧妙、性能穩(wěn)定、傳動比精確、操

10、作精準快捷等優(yōu)點，不會出現打滑或者 自鎖現象，從而實現精確的控制出料的量，滿足了用戶對定量取料的需求。 I!圖2定量自動出料盒裝置結構示意圖（方案1、密封蓋;2、可調出料槽；3、上推板；4、導流槽；5、中間隔板;6、下推板；7、出料按鈕；&底座；9、復位彈簧；10、傳動齒輪；11、控制盒；12、直齒；13、儲料盒3工作原理及性能分析如圖2所示，該定量自動出料盒工作原理如下：用勺子推動出料按鈕（7）， 出料按鈕（7）與下推板（6）連接，在勺子的推動下，帶動下推板（6）向內運動, 直齒固定在下推板（6）上，并與傳動齒輪（10）相嚙合，在下推板（6）的作用 下通過齒輪傳動，帶動直齒（12）運

11、動，直齒（12）固定在上推板（3）上，從 而帶動上推板（3）向外運動，在上推板（3）上設置可調出料槽（2），定量的調 料通過儲料盒（13）下的出料孔進入可調出料槽（2）中，從而使定量的調料通 過導流槽（4）落入勺子中，在復位彈簧（9）的作用下，通過齒輪齒條傳動，達 到自動復位的目的，儲料盒（13）和控制盒（11）緊密連接，并固定在底座（8） 上，通過密封蓋（1） 與儲料盒（13）的相互作用，使得該裝置密封效果更好, 避免了調料返潮且杜絕一定的交叉污染。圖3實物樣機工作圖該定量自動出料盒實物工作原理如圖 3所示，通過黑色硬質殼進行實驗，結 果顯示：該裝置工作性能穩(wěn)定，運動流暢，操作精準快捷，每次

12、所取調料量基本 一致，達到了定量取料的效果。4理論設計計算該裝置為實現精確控制取料的量，需要對上推板的運動軌跡進行精確控制, 通過齒輪齒條結構實現該運動過程，具體計算結果如下所示： 4.1定量控制設計計算為保證出料槽中的調料量一定，需要對上推板的運動進行控制，如圖4所示:圖4定量控制示意圖圖中圓孔為儲料盒下方出料孔（半徑為r），虛線矩形為上推板上的可調出料槽（其一邊過出料孔中心，寬度為 m）,初始位置時，調料由出料孔進入可調出料槽中，在齒輪齒條的作用下，上推板運動位移為 b，如圖4所示:a> b>由上述關系式可知，保證可調出料槽在某一時間段里完全處于密封狀態(tài)。如圖5所示，由x為上推

13、板的運動行程，為保證預先存于可調出料槽中的調 料完全落入勺中，需保證：x 氓m+a)這樣一來，x的最小值為(m+a),即 x最小=m+a，由于齒輪齒條的運動帶動上推 板進行向外運動，從而實現控制上推板的行程X,由下圖6可知：圖6齒輪齒條傳動結構簡圖如圖6所示，中間傳動齒輪的齒數為z2=17，基園半徑為R,且由于z1=z3, 滿足上下推板的運動位移一致。為實現上推板的運動行程達到x要求的范圍，則有下述公式可以推知：R* a =x可以計算出傳動齒輪旋轉的角度a,該傳動齒輪的運動由人力控制，通過 勺子的運動產生位移，并帶動齒輪實現上推板的運動，下推板運動位移為 為實現調料完全落入勺子中，需滿足如下圖

14、 7所示關系式：圖7下推板運動結構簡圖由圖7所示，勺子的運動通過出料按鈕傳遞給下推板，由于上下推板的運 動位移一致，則為實現調料完全落入勺中，需滿足 x=y,即滿足：x=y 氓m+a)現場測繪實物圖，數據顯示:r=3mm m=5mm a=3.5mm x=8mm y=8mm b=3mm經過以上理論計算及分析，該測量數據均滿足上述關系式，故該定量自動出 料盒能實現定量出料的目的。根據反復多次的實物實驗，對每次取調料的量進行 統(tǒng)計計算，分析結果顯示調料量的誤差在要求范圍內， 符合我團隊設計該定量自 動出料盒的宗旨。5仿真分析5.1 Pro/ENGINEER 三維建模應用Pro/ENGINEER野火版

15、5.0強大的三維建模功能，通過理論計算分析各 個零件尺寸，繪制如圖7所示的三維模型，其中大部分零部件采用拉伸、旋轉、 掃描等命令繪制，裝置中各零部件均是按產品設計需要所繪制， 考慮到產品的加工及組裝過程，該三維模型圖更加人性化。通過Pro/ENGINEER的建模，該裝 置得以更加具體的展現在我們的面前。圖8調料盒裝置三維示意圖圖9調料盒裝置內部結構圖通過Pro/ENGINEER建模分析，可以很直接的發(fā)現該定量自動出料盒結構緊湊，設計巧妙，空間利用率較高，真正意義上方便了家庭生活，是家庭生活更 新換代的必需品。5.2虛擬結構及性能分析（1）齒輪齒條結構如圖2所示，該結構由傳動齒輪（10）和直齒（

16、12）構成，直齒分為上下兩 個完全相同的齒條，分別與上推板（3）和下推板（6）相連接，中間通過傳動齒 輪（10）傳動，當外力作用在下推板（6）上時，通過該結構能精確地傳遞給上 推板（3）,帶動上推板運動相同的位移。如圖10所示:圖10齒輪齒條結構圖（2）密封蓋結構如圖2所示，密封蓋結構由密封蓋（1）配合儲料盒（13）組成，使用時保證調料的干燥性，防止返潮和杜絕交叉污染。該結構如圖11所示：圖11密封蓋結構圖（3）復位彈簧結構如圖2所示，該結構通過復位彈簧（9）、擋板以及下推板（6）共同構成,復位彈簧（9）固定在擋板上，并與下推板（6）相接觸，當下推板（6）在外力的作用下向內運動時，將對復位彈簧

17、（9）產生壓力，并發(fā)生彈性形變，復位彈簧（9）儲存彈性勢能，當調料落入勺中后,外力消失，彈性勢能將被釋放，推動下推板（6）復位，該復位彈簧結構巧妙,運動流暢，使得取料過程更加自動化。該結構如圖12所示:圖12復位彈簧結構圖6創(chuàng)新點及應用普通調料盒因密封性差、取用不方便、無法實現定量取用等缺點，給用戶使 用帶來了極大的不便。針對以上缺點，我團隊研發(fā)設計出定量自動出料盒，該出 料盒具有以下創(chuàng)新點：1、齒輪齒條傳動，傳動精確、操作輕便；2、下推板與殼體間設置復位彈簧，以便調節(jié);3、改變出料槽的容積，可定量出料；4、改進調料盒蓋密封性，增加對調料的密封效果。目前市場上存在的調料盒多為手動掀蓋取料式， 取料過程繁瑣且無法滿足定量取料的需求，該定量自動出料盒可根據不同調料設置不同容積的出料槽，實現對不同調料的定量取料，特別在人們健康意識不斷提高的今天， 定量或限量使用 食鹽等調料也日漸引起人們的關注。 該產品通過純機械傳動，達到自動出料的目 的，具有操作簡單便捷，工作性能穩(wěn)定等優(yōu)點。同時該產品性價比高，不僅滿足 了人們對飲食健康的追求，也具有較大的推廣應用價值。7 總結該定量自動出料盒由齒輪齒條結構、密封結構和復位彈簧結構 3 部分組成， 整體結構簡單緊湊，設計巧妙；實物操作精準快捷，工作流暢；制作工藝好，性 價比高，符合本