自動(dòng)炒菜機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

北京理工大學(xué)珠海學(xué)院2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)自動(dòng)炒菜機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自動(dòng)翻炒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自動(dòng)炒菜機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)——自動(dòng)翻炒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要文章主要對(duì)自動(dòng)翻炒機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括攪拌器、曲柄連桿結(jié)構(gòu)等多種部件的設(shè)計(jì)。同時(shí)為了增加其實(shí)用性和可行性，對(duì)主要涉及的如鍋蓋臂翻轉(zhuǎn)等所用到的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行了相關(guān)的計(jì)算并完成最后的選型，對(duì)受力較大的鍋蓋翻轉(zhuǎn)臂進(jìn)行了有限元分析以保證其可以滿足正常的使用要求。最后為了進(jìn)一步確保該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能的實(shí)現(xiàn)，對(duì)其進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真。該結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)于后續(xù)相關(guān)的生產(chǎn)企業(yè)具有一定借鑒和指導(dǎo)意義關(guān)鍵詞：自動(dòng)翻炒；部件設(shè)計(jì)；鍋蓋臂翻轉(zhuǎn)；步進(jìn)電機(jī)；

ThestructuredesignoftheautomaticstirfrymachineAbstractInthispaper,thestructureoftheautomaticfryingmachineisdesignedsystematically,includingthedesignofagitator,connectingrodstructureandothercomponents.Atthesametime,inordertoincreaseitspracticabilityandfeasibility,thesteppermotorwhichismainlyinvolvedintheturnoverofthepotcoverarmiscalculatedandthefinalmodelselectioniscompleted,andthepotcoverturnoverarmwithlargeforceisanalyzedbyfiniteelementmethodtoensurethatitcanmeetthenormaluserequirements.Finally,inordertofurtherensuretherealizationofthesystemstructureandfunction,thedynamicsimulationiscarriedout.ThedesignofthisstructurehascertainreferenceandguidancesignificanceforthesubsequentrelevantproductionenterprisesKeywords:Keywordsautomaticfrying;componentdesign;potcoverarmturning;steppermotor;

目錄TOC\o"3-3"\h\z\t"1,1,2,2,3,3"1緒論 11.1自動(dòng)炒菜機(jī)的背景及意義 11.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及存在問題 11.3應(yīng)解決的主要問題及解決對(duì)策 22原理方案設(shè)計(jì) 32.1自動(dòng)炒菜機(jī)的工作原理 32.2結(jié)構(gòu)原理方案選擇及其對(duì)比 42.2.1食材攪拌器的方案選擇 52.2.2鍋蓋移動(dòng)的方案選擇 62.2.3鍋底晃動(dòng)的方案選擇 72.3必要的設(shè)計(jì)和計(jì)算 72.3.1電機(jī)的選用及計(jì)算 72.3.2鍋蓋連接桿之間螺栓強(qiáng)度校核 82.4氣動(dòng)振動(dòng)器的選用 92.5機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 103自動(dòng)翻炒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 113.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 113.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要部分組成 123.2.1箱體 123.2.2鍋體 123.2.3攪拌器 133.2.4鍋蓋 134重要零件的有限元分析 155前景及展望 17文獻(xiàn) 18附錄 191緒論1.1自動(dòng)炒菜機(jī)的背景及意義隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化。由于生活節(jié)奏的加快，人們的日常生活準(zhǔn)則，都已經(jīng)潛移默化的發(fā)展為快速、便捷、高效等。比如購(gòu)物，當(dāng)前人們已經(jīng)不滿足與傳統(tǒng)的購(gòu)物方式，即去商場(chǎng)街道或者實(shí)體店去現(xiàn)場(chǎng)選購(gòu)，而現(xiàn)在更多時(shí)候只需要一臺(tái)電腦或者一部手機(jī)就可以滿足自己對(duì)購(gòu)物的需求；比如吃飯、傳統(tǒng)的模式為人們必須到一定的場(chǎng)所去，如酒店，飯館抑或是街邊的小攤，但是現(xiàn)在同樣是一部手機(jī)或者是一臺(tái)電腦，完全就可以滿足你對(duì)食物的需求，因?yàn)榭梢跃W(wǎng)上下單，快遞上門。諸如此類的變化不勝枚舉，不得不說科技的發(fā)展在改變了人們生活方式的同時(shí)，也讓人們的生活變得更加方便快捷。無(wú)形中，科技的影響已經(jīng)滲透到了人們生活的方方面面，我們?nèi)魏我粋€(gè)人多多少少都被科技所影響著，至少正在使用或者擁有一兩件科技發(fā)展的產(chǎn)物。同樣，餐飲業(yè)也是如此，餐飲業(yè)也由于科技的進(jìn)步產(chǎn)生了根本性的變革，從經(jīng)營(yíng)方面上而言，現(xiàn)在已經(jīng)轉(zhuǎn)為線上線下兩個(gè)方面同時(shí)進(jìn)行；對(duì)于炒菜模式，已經(jīng)由原來的廚師配菜看火加顛勺的模式，轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在大多數(shù)的半自動(dòng)化模式。天然氣的使用，微波爐的問世以及電磁加熱的發(fā)明，使得餐飲行業(yè)得以進(jìn)一步的發(fā)展。近年來，“自動(dòng)化，智能化”等熱詞被頻頻提出，這是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)和科技發(fā)展的必然結(jié)果。為了迎合當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的現(xiàn)狀，餐飲業(yè)也不得不做出相應(yīng)的變革。因此，基于這一思想，本文主要針對(duì)傳統(tǒng)的炒菜模式進(jìn)行了相關(guān)的研究，通過對(duì)炒菜模式的研究使其餐飲業(yè)更能迎合社會(huì)和消費(fèi)者的需求，更能滿足社會(huì)發(fā)展的需要。圖1.1炒菜機(jī)1.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及存在問題本文主要針對(duì)自動(dòng)炒菜機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一定的研究。通過查閱相關(guān)的資料和文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前市面上的自動(dòng)炒菜機(jī)相對(duì)較少，相關(guān)的市場(chǎng)并不成熟。對(duì)于國(guó)外，由于飲食結(jié)構(gòu)和飲食方式的不同，國(guó)外對(duì)于自動(dòng)炒菜機(jī)這種類似的結(jié)構(gòu)和研究特別少，其主要研究方向?yàn)槿绾卫梦⒉t，電磁爐對(duì)于食物的煎炸蒸烤等，更偏重于溫度、時(shí)長(zhǎng)等的智能控制。而炒菜的方式主要存在亞洲國(guó)家，尤其以我國(guó)以及周邊的鄰國(guó)為主，我國(guó)有五千年的歷史，自古就有“民以食為天”、“食色性也”等種種對(duì)美食的重要性強(qiáng)調(diào)和贊譽(yù)，加上我國(guó)幅員遼闊，飲食文化豐富多彩，各種美食數(shù)不勝數(shù)，但主要的加工方式以煎炒蒸炸為主，而其中的炒占據(jù)著首當(dāng)其沖的位置，從餐飲酒店到居家生活，最主要的都是以炒為主以蒸煮煎炸為輔。通過調(diào)查和查閱資料發(fā)現(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)對(duì)自動(dòng)炒菜機(jī)的研究已經(jīng)取得了一定進(jìn)展，但仍然存在許多的不足。具體如下：①目前的自動(dòng)炒菜機(jī)多以家庭為主，而炒菜的方式比較單一，大多數(shù)都是通過自動(dòng)控制和電磁加熱，采用鍋體旋轉(zhuǎn)的方式，也有少量的在鍋體中加入一個(gè)攪拌器而實(shí)現(xiàn)炒菜的功能；②餐飲行業(yè)目前對(duì)自動(dòng)炒菜機(jī)使用甚少，主要以半自動(dòng)化為主，比如溫度監(jiān)控，加熱定時(shí)等，但仍然需要大量的人工參與。③目前市場(chǎng)上存在的自動(dòng)翻炒機(jī)從嚴(yán)格意義上講只是從原理上實(shí)現(xiàn)了其功能，但并不能滿足多元化多種類的需求，主要應(yīng)用于單一食物的加工，有自動(dòng)炒雞鍋，自動(dòng)翻炒花生米鍋等。針對(duì)以上所提出的問題，本文從實(shí)際出發(fā)，著重對(duì)自動(dòng)炒菜鍋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，炒菜品類進(jìn)行研究，目的是使得自動(dòng)炒菜機(jī)在市場(chǎng)上取得更好的發(fā)展和應(yīng)用。1.3應(yīng)解決的主要問題及解決對(duì)策本文主要針對(duì)自動(dòng)翻炒鍋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究，主要提供一種可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)炒菜的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有炒菜品類多樣，方便調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)多用途的特點(diǎn)。針對(duì)目前市場(chǎng)上所存在炒菜單一的問題，提出了攪拌器可更換的結(jié)構(gòu)；針對(duì)自動(dòng)炒鍋調(diào)節(jié)不方便的問題，提出了超過可拆卸方便拆洗的結(jié)構(gòu)；同時(shí)提供了多種炒菜的方式如鍋下方由四個(gè)可震動(dòng)的氣動(dòng)彈簧器支撐，該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)不同頻率和方向的震動(dòng)，尤其適合炒花生，栗子以及容易糊鍋粘鍋的食物，具體結(jié)構(gòu)和功能見下文。

2原理方案設(shè)計(jì)2.1自動(dòng)炒菜機(jī)的工作原理自動(dòng)炒菜機(jī)的設(shè)計(jì)流程圖具體如下，在工作之前首先需要把不同的食材放置與不同的食材盒之中，將不同調(diào)料分別放置于不同的調(diào)料盒中。對(duì)不同食材所對(duì)應(yīng)的食材盒與不同調(diào)料盒對(duì)應(yīng)的調(diào)料進(jìn)行標(biāo)記編號(hào)，方便利用控制器對(duì)食材和調(diào)料的選用。在完成炒菜前的預(yù)備工作之后開始工作，鍋蓋翻轉(zhuǎn)器首先通過工作將鍋蓋進(jìn)行打開，根據(jù)需要給鍋中加入水或者油，然后點(diǎn)燃天然氣對(duì)鍋進(jìn)行加熱，當(dāng)計(jì)時(shí)器達(dá)到某一時(shí)間點(diǎn)，會(huì)將信號(hào)發(fā)送給某一食材盒，該食材盒在收到信號(hào)后，將信號(hào)反饋給直線滑軌載物臺(tái)，載物臺(tái)通過步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，將該食材盒運(yùn)送至固定倒菜位置，待該食材盒運(yùn)送至倒菜位置時(shí)，該位置會(huì)發(fā)送信號(hào)至可使得食材盒進(jìn)行翻轉(zhuǎn)的食材盒翻轉(zhuǎn)器，通過食材盒翻轉(zhuǎn)器的工作，最終將食材盒中的食材倒入翻炒鍋中，在該過程中即可按照不同順序?qū)⑹巢募尤脲佒幸部上燃尤肫渲幸环N，經(jīng)過一段時(shí)間后再將其他的加入其中，具體操作可根據(jù)使用者的需求進(jìn)行。將食材倒入鍋中之后，控制器控制鍋蓋進(jìn)行閉合，然后翻轉(zhuǎn)器在鍋中進(jìn)行一定速度的旋轉(zhuǎn)，計(jì)時(shí)器經(jīng)過一段時(shí)間后嗎，會(huì)首先將信號(hào)傳遞給鍋蓋翻轉(zhuǎn)器，促使其打開，然后給調(diào)料旋轉(zhuǎn)器發(fā)送信號(hào)，調(diào)料旋轉(zhuǎn)器在收到信號(hào)后，開始將制定的調(diào)料運(yùn)送至鍋口，然后進(jìn)行調(diào)料的放入，與食材盒倒入食材相類似，不僅可按照不同順序?qū)⑵湟来蔚谷脲佒校部山?jīng)過一端時(shí)間后再加入其他調(diào)料，調(diào)料倒入鍋中后，鍋蓋閉合，攪拌器進(jìn)行攪拌，控制器計(jì)時(shí)。在此過程中，針對(duì)不同的食材如果有需要可同時(shí)啟動(dòng)翻炒鍋下方的氣動(dòng)振動(dòng)器，振動(dòng)器的振動(dòng)方式和振動(dòng)頻率等均可根據(jù)用戶進(jìn)行選擇，比如其中一個(gè)進(jìn)行振動(dòng)，或者若干個(gè)同時(shí)進(jìn)行振動(dòng)均可。通過計(jì)時(shí)器，當(dāng)時(shí)間達(dá)到食物已經(jīng)炒好完成時(shí)，計(jì)時(shí)器會(huì)同時(shí)傳出三個(gè)信號(hào)，分別為報(bào)警信號(hào)、鍋蓋翻轉(zhuǎn)器打開信號(hào)和攪拌器停止旋轉(zhuǎn)信號(hào)，報(bào)警器的目的主要是提醒用戶炒菜已經(jīng)完成，鍋蓋打開是為了讓其將菜盛出，攪拌器停止旋轉(zhuǎn)是防止用戶在盛菜過程中受到傷害。圖2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程圖2.2結(jié)構(gòu)原理方案選擇及其對(duì)比本結(jié)構(gòu)主要從三個(gè)方案的對(duì)比選擇對(duì)自動(dòng)炒菜機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)以滿足設(shè)計(jì)要求。2.2.1食材攪拌器的方案選擇圖2.2鍋鏟方案（1）平常人工炒菜時(shí)用的鍋鏟要自己控制炒菜動(dòng)作和方向，人工強(qiáng)度大。磁鐵片磁鐵片圖2.3食材攪拌器方案（2）如圖2.3所示，圖中標(biāo)記的部位為食材攪拌器，在炒菜的過程中提供對(duì)食材的翻炒功能。由于菜品多樣，任何一個(gè)攪拌器都具有其局限性，如圖中顯示的攪拌器形式，比較適用于食材較硬不易破損的菜品，如酸辣土豆絲，青椒炒肉等，但對(duì)于一些比較軟易碎的菜品，如豆腐，粉類的菜品。因此，本文中對(duì)該結(jié)構(gòu)采取了可更換的方式，即配備多種食材攪拌器來滿足不同菜品的合理攪拌。該結(jié)構(gòu)具有方便拆卸容易更換的優(yōu)勢(shì)，在食材攪拌器的頂端采用與旋轉(zhuǎn)軸相嵌套的結(jié)構(gòu)，同時(shí)在嵌套部位，即攪拌器和旋轉(zhuǎn)軸的頂端加裝磁鐵片，使得在裝夾后不易脫落且容易更換，從而實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)的功能。2.2.2鍋蓋移動(dòng)的方案選擇方案（1）通過過齒輪齒條副控制攪拌器的上下移動(dòng)，方便鍋具的拆洗，但該結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜圖2.4齒輪齒條副示意圖方案（2）通過曲柄連桿的機(jī)構(gòu)使鍋蓋閉合和打開，該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單快捷圖2.5曲柄搖桿機(jī)構(gòu)示意圖2.2.3鍋底晃動(dòng)的方案選擇氣動(dòng)振動(dòng)器氣動(dòng)振動(dòng)器圖2.6氣動(dòng)振動(dòng)器示意圖如圖2.6所示，圖中標(biāo)記部位氣動(dòng)振動(dòng)器，共有4個(gè)。在提供對(duì)鍋的支撐作用的同時(shí)，可提供不同的頻率震動(dòng)和協(xié)調(diào)震動(dòng)以及單方向震動(dòng)，該結(jié)構(gòu)主要針對(duì)在自動(dòng)炒菜機(jī)炒菜時(shí)，發(fā)生粘鍋糊鍋的問題，通過提供一定頻率的震動(dòng)加之鍋中自動(dòng)攪拌器的攪拌，可雙重保證食物在翻炒過程中的品質(zhì)，同時(shí)該結(jié)構(gòu)還可以為一些諸如花生，栗子等堅(jiān)果提供更好翻炒效果，使其受熱更加均勻進(jìn)而防止起糊。該結(jié)構(gòu)具有多種控制形式，由于每一個(gè)氣動(dòng)震動(dòng)器均為相互獨(dú)立，因此可對(duì)其進(jìn)行任何形式的組合排列而實(shí)現(xiàn)需要的震動(dòng)。2.3必要的設(shè)計(jì)和計(jì)算2.3.1電機(jī)的選用及計(jì)算圖2.7鍋蓋旋轉(zhuǎn)臂的受力示意圖對(duì)帶動(dòng)鍋蓋旋轉(zhuǎn)電機(jī)的選用，如上圖所示紅色標(biāo)記部位為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)桿，由該結(jié)構(gòu)可知，要計(jì)算馬達(dá)所需要的最小轉(zhuǎn)矩，首先需要根據(jù)平衡原理計(jì)算出要使得鍋蓋抬升所需要的力F2，現(xiàn)對(duì)固定點(diǎn)左側(cè)的重量命名為M1，右側(cè)綠色部位質(zhì)量命名為M2,則根據(jù)：(1)可計(jì)算出，F(xiàn)2為72.35,其中F1為34.3，L1為0.54，L2為0.25。根據(jù)力學(xué)平衡原理可知連接桿通過旋轉(zhuǎn)為鍋蓋臂提供拉力，該拉力在豎直方向的分量為F2，由設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)計(jì)算得知連桿在旋轉(zhuǎn)過程中與豎直方向最大的角度為65度，因此電機(jī)所提供的轉(zhuǎn)矩最少應(yīng)大于此時(shí)連桿所需要的轉(zhuǎn)矩。根據(jù)計(jì)算得知，當(dāng)連桿與鍋蓋臂呈65度時(shí)，連桿所需要的力F為171，根據(jù)力的傳遞可知，與電動(dòng)機(jī)相連的旋轉(zhuǎn)臂需要提供的扭矩為：(2)其中，L=0.1m，故計(jì)算得知M=17.1。依據(jù)此扭矩需要對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行選型，通過查詢相關(guān)資料，最終選取的電動(dòng)機(jī)機(jī)型為110BYG350D三相步進(jìn)電機(jī)。2.3.2鍋蓋連接桿之間螺栓強(qiáng)度校核螺栓螺栓螺栓螺栓圖2.8鍋蓋旋轉(zhuǎn)臂如上圖所示，在步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)最終帶動(dòng)鍋蓋的打開與關(guān)閉過程中，在連接桿連接部位的螺栓會(huì)受到一定的剪切力和擠壓，因此需要對(duì)該部位進(jìn)行剪切力和擠壓應(yīng)力的計(jì)算與校核。在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中，螺栓所受到的力為典型的剪切力，本機(jī)構(gòu)中該處所用到的螺栓均為不銹鋼螺栓，采用M8型號(hào)螺栓。根據(jù)螺栓的在運(yùn)動(dòng)過程中受力圖（如下圖簡(jiǎn)化模型所示）可知，剪切力F為上文所計(jì)算的值，為171,根據(jù)剪切力公式進(jìn)行計(jì)算：圖2.9簡(jiǎn)化模型（3）(4）（5）(6)公式（3）-（6）分別為螺栓所受剪切力的計(jì)算公式；螺栓所受擠壓應(yīng)力的計(jì)算公式；螺栓在受到變載荷時(shí)的許用應(yīng)力；螺栓在受到變載荷的螺栓需用擠壓應(yīng)力。其中i代表螺栓所受剪切面的個(gè)數(shù)，本結(jié)構(gòu)中i=1；d0為螺栓受剪面直徑；Lmin為螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度值為5；[τ]為螺栓的許用剪切力，系數(shù)取最大5；[δ]p為需用剪切壓力，系數(shù)取最大2；δs為屈服強(qiáng)度。由于所用螺栓為M8，精度等級(jí)取4.8，故d0=8，Lmin=12,不銹鋼的屈服強(qiáng)度δs為320，帶入數(shù)據(jù)可得：τ=3.4，[τ]=64；δp=4.275，[δ]p=160,。由結(jié)果可知，選用的螺栓型號(hào)在自動(dòng)翻炒鍋工作過程中，許用剪切應(yīng)力和許用壓力均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際產(chǎn)生的剪切力和壓力，因此該螺栓的強(qiáng)度符合工作要求。2.4氣動(dòng)振動(dòng)器的選用翻炒鍋下方由四個(gè)氣動(dòng)振動(dòng)器提供支撐作用，根據(jù)鍋的重量加上炒菜時(shí)食物的重量并結(jié)合市面上所現(xiàn)有的氣動(dòng)振動(dòng)氣規(guī)格，最終選用活塞直徑為32mm的振動(dòng)器，該振動(dòng)器的原理為打開二位三通電磁閥，高壓氣體通過通道進(jìn)入活塞的下腔，推動(dòng)活塞上行，活塞上腔氣體被擠壓通過排氣孔排出，當(dāng)活塞上升到終點(diǎn)時(shí)，氣體通過槽和氣道自動(dòng)換向使氣體進(jìn)入活塞上腔，高壓氣體壓動(dòng)活塞向下運(yùn)行，最終完成一個(gè)循環(huán)，如此往復(fù)循環(huán)使振動(dòng)器產(chǎn)生平動(dòng)和晃動(dòng)，從而產(chǎn)生振動(dòng)力。同時(shí)，氣動(dòng)振動(dòng)器的振動(dòng)頻率和振動(dòng)力可通過流量與壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。最終，選擇上海市某一企業(yè)的產(chǎn)品，其型號(hào)為QJQ3-32-SUS,該型號(hào)可提供的工作壓力為0.2-0.5Mpa，振動(dòng)頻率為10-60HZ,激振力幅最高達(dá)到800N,完全滿足自動(dòng)翻炒鍋的使用要求。2.5機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖圖2.10機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

3自動(dòng)翻炒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介自動(dòng)炒菜機(jī)，顧名思義就是將炒菜自動(dòng)化的機(jī)器。機(jī)器包含自動(dòng)加料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，自動(dòng)翻炒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，自動(dòng)切菜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而本次設(shè)計(jì)的是其中的一部分——自動(dòng)翻炒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，方便快捷。圖3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的三視圖3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要部分組成3.2.1箱體本文中自動(dòng)炒菜機(jī)結(jié)構(gòu)所用材料主要為不銹鋼和鋁合金。根據(jù)餐飲行業(yè)現(xiàn)狀以及廚房布局，我們采用不銹鋼作為自動(dòng)炒菜機(jī)的箱，整體外輪廓為長(zhǎng)方體，整體尺寸符合人體工藝學(xué)，箱體的長(zhǎng)度、寬度和高度分別為140cm、120cm和120cm正常炒菜的要求，同時(shí)為了達(dá)到所要求功能的同時(shí)并符合省空間的要求，我們講其它功能部件均集成在箱體上。箱體在設(shè)計(jì)上同時(shí)為食材盒的、炒鍋、調(diào)料盒以及帶動(dòng)鍋蓋的步進(jìn)電機(jī)均預(yù)留了相應(yīng)的安裝位置。比如，在食材盒安裝位置，預(yù)先留出了食材盒運(yùn)動(dòng)時(shí)直線導(dǎo)軌的位置，方便食材盒在導(dǎo)軌上的安裝，同時(shí)降低食材盒的安裝高度，可使得給食材盒中裝入食材的過程更加高效方便；在箱體的中間部位開出了一個(gè)大的凹槽，主要用于安裝炒鍋和水管等裝備，同時(shí)可為燃?xì)馓峁┫鄳?yīng)的安裝位置；在箱體的后側(cè)，同樣預(yù)留出了相應(yīng)的位置，用于安裝帶動(dòng)鍋蓋進(jìn)行開合的馬達(dá)和安裝座等；在箱體后側(cè)箱壁上，伸出一個(gè)一定高度的凸臺(tái)，該凸臺(tái)可為鍋蓋進(jìn)行上下開合是提供旋轉(zhuǎn)壁的支撐和固定作用。圖3.2箱體3.2.2鍋體圖3.3鍋體如圖所示，鍋體由鍋體和四個(gè)氣動(dòng)振動(dòng)器組成，鍋的直徑為72,材質(zhì)為常用的不銹鋼，為了實(shí)現(xiàn)鍋在垂直方向或者在一定方向的震動(dòng)，在鍋的下方均勻分布了四個(gè)立柱，該立柱與鍋體為一體，立柱為中空結(jié)構(gòu)。四個(gè)立柱下面一一對(duì)應(yīng)一個(gè)氣動(dòng)振動(dòng)器，氣動(dòng)振動(dòng)器的作用如前文所述，不僅起到對(duì)鍋體的支撐和固定作用，同時(shí)可利用其對(duì)鍋體產(chǎn)生一定作用的振動(dòng)，從而達(dá)到防止糊鍋和粘鍋的作用。鍋的結(jié)構(gòu)是可拆卸的。3.2.3攪拌器如下圖所示為兩種不同的攪拌器，可滿足對(duì)于不同食材的攪拌工作，攪拌器的頭部選用質(zhì)量較輕韌性強(qiáng)的不銹鋼材質(zhì)，對(duì)于左圖中顯示的為攪拌器與連接桿兩部分，藍(lán)色部位為攪拌器，粉紅色部位為攪拌器連接桿，該攪拌器比較適合攪拌不易受損，韌性和硬度相對(duì)較大的食材，如肉類，豆類，土豆絲之類等。而右側(cè)的攪拌器結(jié)構(gòu)適合對(duì)豆腐、粉類的攪拌，從較大程度上降低對(duì)食材的損壞。為方便攪拌器的更換，攪拌器頂端采用的結(jié)構(gòu)均為右圖頂部紅色標(biāo)記的樣式，采用類似銷軸的方式更換攪拌器，只需要將其直接插入攪拌器旋轉(zhuǎn)軸中與旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行裝配，同時(shí)為了使得安裝更為牢固，在攪拌器與攪拌器旋轉(zhuǎn)桿兩者的裝配接觸面均裝有磁鐵，如此可滿足攪拌器快速更換的目的。圖3.4攪拌器1、23.2.4鍋蓋鍋蓋的結(jié)構(gòu)如圖所示，由于攪拌器需要連接在鍋蓋上面，因此在鍋蓋內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)了如右圖的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可與攪拌器旋轉(zhuǎn)桿進(jìn)行裝配連接，同時(shí)為攪拌器的旋轉(zhuǎn)提供動(dòng)力。從下圖可以看出，鍋蓋頂部與一個(gè)旋轉(zhuǎn)臂相連接，該旋轉(zhuǎn)臂在接近中間部位和末端部位分別有一個(gè)安裝螺栓的孔，靠近中間部位的螺栓孔在鍋蓋翻轉(zhuǎn)過程中起到固定旋轉(zhuǎn)和支撐的作用，靠近末端部位的螺栓孔與另一個(gè)旋轉(zhuǎn)桿相連接，通過兩個(gè)連接桿最終與步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行連接，該螺栓孔在鍋蓋的翻轉(zhuǎn)過程中主要起到傳遞動(dòng)力的作用，通過步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)將動(dòng)力傳遞到鍋蓋，最終完成鍋蓋的開合。圖3.5鍋蓋旋轉(zhuǎn)臂

4重要零件的有限元分析在本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由于自動(dòng)炒鍋的鍋蓋外部需要與驅(qū)動(dòng)壁連接進(jìn)而驅(qū)動(dòng)鍋蓋的開合，鍋蓋下方需要和攪拌器相連接，因此該結(jié)構(gòu)特性受力最為嚴(yán)重，所以需要對(duì)齊進(jìn)行有限元分析，以確定材料的選用，尺寸的設(shè)計(jì)是否滿足使用要求。本文利用Catia軟件中的有限元分析模塊對(duì)鍋蓋結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，由于該結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜，故根據(jù)其結(jié)構(gòu)將其簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁模型，即鍋蓋壁兩端進(jìn)行受力，中間為支撐點(diǎn)起到支撐作用。首先利用仿真模塊，對(duì)其支撐部位進(jìn)行固定，如下圖鍋蓋連接部位所示，固定之后對(duì)其鍋蓋處進(jìn)行力的添加，由結(jié)構(gòu)可知該處所受最大力與其重力相同，為7.2N。受力方向如鍋蓋下方黃色箭頭所示。在結(jié)構(gòu)固定和力施加完畢后，對(duì)齊進(jìn)行網(wǎng)格的劃分，由有限元分析知識(shí)可知，網(wǎng)格劃分越密集其分析結(jié)果越準(zhǔn)確，因此該網(wǎng)格的大小最終取5mm。網(wǎng)格劃分完畢后，對(duì)齊進(jìn)行力學(xué)的求解，最終得到其仿真結(jié)果。圖4.1鍋蓋旋轉(zhuǎn)臂的網(wǎng)格劃分圖4.2鍋蓋旋轉(zhuǎn)臂的有限元分析網(wǎng)格劃分完畢后對(duì)該零件進(jìn)行應(yīng)力分析，得到的應(yīng)力圖如上圖所示，從仿真分析原理可知，從藍(lán)色到紅色所代表的所受應(yīng)力約來越大，根據(jù)圖中可以看出受力最大的部位為靠近中間螺栓固定的位置，最大應(yīng)力為0.647Mpa,通過查閱資料可知，該應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋁合金的屈服強(qiáng)度140Mpa，因此該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理完全滿足使用要求。

5前景及展望本文通過對(duì)自動(dòng)炒菜機(jī)的自動(dòng)翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的主要零部件和工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的描述，也從實(shí)用性，可行性方面進(jìn)行了一定的研究和驗(yàn)證，對(duì)自動(dòng)炒菜機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用具有一定的借鑒和使用意義。但該結(jié)構(gòu)也具有其局限性，主要表現(xiàn)在雖然可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)炒菜的功能，相比于目前市場(chǎng)和已存在的產(chǎn)品所能實(shí)現(xiàn)的功能更多，更全面，但也還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到可滿足任何菜品的翻炒需求，比如需要翻炒的魚類產(chǎn)品、需要呈某種規(guī)則放置的菜品等。因此在后續(xù)的研究中，可進(jìn)一步從智能化和翻炒結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行更深的