廣州 學(xué)院 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽 產(chǎn)品 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 包餃機(jī)設(shè)計(jì) 院（系） 機(jī)電工程系 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化 班 級(jí) 08 機(jī)械四班 小組成員 莊宏樂(lè) 指導(dǎo)老師 王建春 2011 年 12月 20日 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū) 茲發(fā)給 08 機(jī)械四 班學(xué)生 莊宏樂(lè) 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，內(nèi)容如下： 1 設(shè)計(jì)題目： 包餃機(jī) 設(shè)計(jì) 2 應(yīng)完成的項(xiàng)目： （ 1） 繪制整體結(jié)構(gòu)圖簡(jiǎn)圖 （ 2） 主要流程圖 （ 3） 各個(gè)主要零件附圖 （ 4） 計(jì)算 設(shè)計(jì) 齒輪 輪的實(shí)際輪廓曲線(xiàn) （ 5） 3 參考資料以及說(shuō)明： （ 1）李琳，李杞儀 主編 . 機(jī)械原理 . 中國(guó)輕工業(yè) 出版社 ， 2009 （ 2） 楊忠秀主編 . 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) . 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2003 （ 3） 蔣秀珍編著 .機(jī)械學(xué)基礎(chǔ) .北京：科學(xué)出版社， 2004 （ 4） 龍馭球，包世華編著 .結(jié)構(gòu)力學(xué) 1.北京：高等教育出版社， 2006 （ 5） 趙晴編著 .工程力學(xué) .北 京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2006 （ 6） 何銘新，錢(qián)可強(qiáng)編著 .機(jī)械制圖 .北京：高等教育出版社， 2004 4 本設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)于 2011 年 12 月 6 日發(fā)出，應(yīng)于 2011 年 12 月 22 日前完成，然后進(jìn)行答辯。 指導(dǎo)教師 簽發(fā) 年 月 日 課程設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)： 課程設(shè)計(jì)總評(píng)成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字 ： 年 月 日 摘要 螺旋式餃子機(jī)定位于普通家庭，具有操作方便，工作連續(xù)，效率較高，性能可靠，價(jià)格低廉，所包餃子外形美觀(guān)，質(zhì)量?jī)?yōu)良等特點(diǎn)。此餃子機(jī)突破了市場(chǎng)上現(xiàn)有包餃機(jī)原理限制，主要功能實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)為螺旋式壓面（餡）桿和旋轉(zhuǎn)壓制模具。主要工作流程為：利用螺旋壓面桿的壓緊力將揉好的面團(tuán)壓制成餃皮，同時(shí)通過(guò)壓餡桿送出餃子餡，最后由兩個(gè)相對(duì)旋轉(zhuǎn)的壓制模具將帶餡的面皮壓制成餃子。螺旋機(jī)構(gòu)的應(yīng)用提供了較大的增力比，從而滿(mǎn)足壓制餃皮對(duì)力的需求；旋轉(zhuǎn)壓制模具能保證機(jī)器工作的連續(xù)性，同時(shí)減低噪音和沖擊 等因素。餃子機(jī)所包制的餃子長(zhǎng)約為 60mm，最高處約為 30mm，厚約為 10mm，餃皮厚度約為 2mm，餃子內(nèi)所包餡體積約為 4 。該餃子機(jī)的體積?。?200x150x160mm ） 重量輕（ 5kg ），價(jià)格低廉（成批生產(chǎn)預(yù)計(jì)價(jià)格 200元），加工速度良好（ 20 40個(gè) /min），完全適合于普通家庭和小型餐館。 關(guān)鍵詞： 餃子機(jī)、操作方便、效率高、廉價(jià)、美觀(guān) 3mm 目錄 摘要 第一章、 研制背景及意義 . 1 1.1 背景 . 1 1.2 現(xiàn)有市場(chǎng)情況 . 1 1.3 我們以前的設(shè)計(jì)方案： . 1 第二章 、螺旋式餃子機(jī) . 3 2.1 總體設(shè)計(jì)說(shuō)明 . 3 2.2 主要流程 . 3 2.3 方案原理 . 3 2.4 傳動(dòng)過(guò)程 . 4 2.5 主要機(jī)構(gòu)和零件 . 4 2.5.1 螺旋壓面桿 . 4 2.5.2 箱體 . 4 2.5.4 壓餡桿 . 5 2.5.4 壓制模具 . 6 2.5.5 其他機(jī)構(gòu) . 7 第三章、 理論計(jì)算 . 9 第四章、 總結(jié) . 11 參考文獻(xiàn) 1 第一章 、 研制背景及意義 1.1 背景 餃子是深受我國(guó)人民喜愛(ài)的傳統(tǒng)特色食品，又稱(chēng)水餃，是我國(guó)北方民間的主食和地方小吃，也是年節(jié)食品。有一句民謠叫 “ 大寒小寒，吃餃子過(guò)年。 ” 餃子多用面皮包餡水煮而成。餃子起源于南北朝時(shí)期。餃子多以冷水和面粉為劑，將面和水和在一起，然后將經(jīng)發(fā)酵而成的面團(tuán)搟搟，搟成一個(gè)個(gè)的粗面團(tuán)，這樣之后再用刀將一個(gè)個(gè)面團(tuán)切成一塊塊圓的小面團(tuán)，最后將這些小面團(tuán)搟成中間略厚周邊較薄的圓皮，包裹餡心，捏成月牙形或角形，包成后下鍋煮至餃子浮上水面即可。餃皮也可用燙面、油酥面或米粉制作；餡心可葷可素、可甜 、 可咸； 餃子的特點(diǎn)是皮薄餡嫩，味道鮮 美，形狀獨(dú)特，百食不厭。 然而， 隨著生活節(jié)奏的加快， 越來(lái)越多的人沒(méi)有時(shí)間和精力來(lái)自己包餃子，包餃技術(shù)也不容樂(lè)觀(guān)。 在此背景之下我們?cè)O(shè)計(jì)了這個(gè)家用的小型的半自動(dòng)包餃子機(jī)。 希望它能在快節(jié)奏的生活中，依靠其方便快捷的操作方式，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的價(jià)格，內(nèi)外兼有的餃子質(zhì)量，為繁忙工作 快節(jié)奏生活 的人們提供一頓具有中國(guó)傳統(tǒng)的美味。 1.2 現(xiàn)有市場(chǎng) 情況 從網(wǎng)上資料和實(shí)際市場(chǎng)調(diào)查來(lái)看，市面上的餃子機(jī)主要有大型和小型兩種 。大型機(jī)型號(hào)較多，各型號(hào) 大型機(jī)的工作原理基本上都是一樣的 ，主要用于速凍餃子廠(chǎng)的大批量生產(chǎn)，其售價(jià)很高，大部分為 7500 13000元 。小型機(jī)只有兩種，一種上市已經(jīng)有好幾年 （主要考察對(duì)象） ，還有一種適用面窄，使用的人不多，市面上也很難看到（所以 市場(chǎng)考察中也 沒(méi)有看到實(shí)物）。 所考察 小型機(jī)售價(jià)為 500元（大批量購(gòu)買(mǎi)價(jià)，單件購(gòu)買(mǎi)會(huì)更貴）， 。 仿人型 包餃機(jī) 但是據(jù)代銷(xiāo)商介紹，其工作壽命很短，只有 3 5個(gè)月，而且 還有只能 包制素餡餃子，工作過(guò)程不連續(xù)，使用不便，清洗較難等較多缺點(diǎn) 。 1.3 我們以前的設(shè)計(jì)方案 ： 圖 1.1 樣例餃子機(jī)的總機(jī)構(gòu)圖 2 圖 1.2 樣例 餃子 機(jī) 的制作 餃子 過(guò)程 整個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的動(dòng)力來(lái)自手動(dòng)搖柄，時(shí)序由 不完全齒輪和凸輪等機(jī)構(gòu)控制。 此方案基本上是完全的仿真了人手包制餃子的過(guò)程，包制出來(lái)的餃子外觀(guān)較好，而且可以較為容易的改變形狀。同時(shí)在壓制餃子的過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生邊角料，因?yàn)轱溒褐茍A筒直接壓制出來(lái)的就是一個(gè)圓形的餃皮。 此 機(jī)構(gòu)緊湊，結(jié)構(gòu)巧妙，功能齊全，成本也不高，適用于小型餐館食堂和家用 。 1. 優(yōu)點(diǎn) 餃皮壓制圓筒壓制出來(lái)的餃皮直接就是一個(gè)圓形餃皮，壓制的餃子形狀美觀(guān)，沒(méi)有邊角料。（市場(chǎng)上的小型機(jī)有較多邊角料，大型機(jī)也有部分邊角料）； 餃子壓制機(jī)構(gòu)，完全仿人工作，可以連續(xù)工作，同時(shí)方便下 餡 ，包制的餃子外形較好，不易松散。 2. 缺點(diǎn) 機(jī)構(gòu)復(fù)雜，加工制造困難； 制作成本偏高，市場(chǎng)前景不容樂(lè)觀(guān)； 可靠性和壽命難以保證。 鑒于以上原因，我們選擇了下面的螺旋式包餃機(jī) 彌補(bǔ)了市場(chǎng)上小型機(jī)的缺陷。如果大批量生產(chǎn)，其成本會(huì)控制在較低水平，再加上其高效實(shí)用的特點(diǎn)，其必將會(huì)有很好的市場(chǎng) 在盛面箱中放入已揉好的面團(tuán) 兩餃皮壓制圓筒相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，壓制餃皮 壓好的餃皮經(jīng)下滑道滑至餃子壓制模具中 餃子壓制模具壓制餃子，并將其送出 開(kāi)始 結(jié)束 3 第二章 、 螺旋式餃子機(jī) 2.1 總體設(shè)計(jì)說(shuō)明 圖 2.1 創(chuàng)新餃子機(jī)的總體機(jī)構(gòu)圖 2.2 主要流程 圖 2.2 創(chuàng)新餃子機(jī)的制作餃子過(guò)程 2.3 方案原理 壓制過(guò)程：依靠螺旋式機(jī)構(gòu)，提供壓制所需的壓緊力，通過(guò) U 型成型機(jī)構(gòu)，將揉制好的面團(tuán)直接壓制成面片； 在盛面箱中放入已揉好的面團(tuán) 在盛餡箱中放入已拌好的餃子餡 螺旋壓面桿壓制餃皮 螺旋壓餡桿壓出餃子餡 面皮經(jīng) U型塊成型 餃子餡經(jīng)管道到達(dá)餃皮上方 兩壓制模具相對(duì)旋轉(zhuǎn)，壓制成餃子 4 下餡過(guò)程：餃餡自動(dòng)注入 U 型導(dǎo)槽中已壓制好的面片中。 包制過(guò)程： 通過(guò)兩個(gè)成型模具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將壓制好的餃皮包制成所需的餃子形 2.4 傳動(dòng)過(guò)程 圖 2.3 創(chuàng)新餃子機(jī)傳動(dòng)部分的過(guò)程 2.5 主要機(jī)構(gòu)和零件 2.5.1 螺旋壓面桿 圖 2.4 餃子機(jī)的傳動(dòng)部件 螺旋面桿 此零件的 導(dǎo)程是 30mm， 外 徑 60mm， 內(nèi)徑為 30mm， 有效長(zhǎng)度為 70mm。其轉(zhuǎn)一圈可以壓制出的餃皮長(zhǎng)度為 XXX 主要功能是把面團(tuán)壓緊并與 U型塊相配合，形成餃皮。 螺旋壓面桿的螺旋構(gòu)型能將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成連續(xù)的豎直壓緊運(yùn)動(dòng)。與其他類(lèi)型的壓制面皮機(jī)構(gòu)相比，螺旋機(jī)構(gòu) 具有兩個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)： a， 連續(xù)性好， 可以方便的進(jìn)行時(shí)序設(shè)計(jì) b， 增力比大 ， 具有良好的壓緊效果?？紤]到此零件所受的轉(zhuǎn)矩和壓緊力均較大，采用鑄鐵圓棒加工而成。 尺寸計(jì)算過(guò)程見(jiàn)后面“理論計(jì)算”。 2.5.2 箱體 箱體主要由三個(gè)零件組成：箱體自身、 U型塊、 U型導(dǎo)槽，組合形式如下： 手柄 壓面桿 齒輪 1 齒輪 2 齒輪 3（ 4） 壓制模具 壓 餡 桿 壓制面皮 壓制餃子 擠餃子餡 5 圖 2.5 創(chuàng)新餃子機(jī)主要零件 箱體 箱體底部的孔選擇了錐形孔，主要是考慮： a，錐形孔能減少最后的面團(tuán)殘余量； b，錐形孔的斜度能提供一個(gè)附加擠壓力給面團(tuán)，使面粉更易被擠出成為面皮。 選用 U型塊是因?yàn)樗芎芎玫膶D出的面皮限制成凹形，進(jìn)而為后面的下 餡和壓制過(guò)程提供良好的加工 原型 ， U 型塊與箱體孔壁間隙保持再 2mm，使得壓制出來(lái)的餃皮厚度在 2mm左右 。 U 型導(dǎo)槽能將擠出的面皮引導(dǎo)至壓制模具，以便進(jìn)行壓制餃子。同時(shí)， U 型導(dǎo)槽上方將進(jìn)行下 餡 過(guò)程， U型導(dǎo)槽可以很好的防止餃子餡下降過(guò)程中的沖擊力，較好的保持面皮的形狀。 箱體體積較大，受力較為分散，因而選用尼龍作為材料。 U型塊與箱體間采用螺釘連接，以保證其受力強(qiáng)度 。 U 型導(dǎo)槽采用鈑金制造，螺釘固定，加工容易，安裝方便。 2.5.4 壓 餡 桿 圖 2.6 創(chuàng)新餃子機(jī)傳動(dòng)部分 壓餡桿 6 其工作原理與壓面桿相似，均是通過(guò)螺旋擠壓，將餃子餡擠出。但考慮到壓餡過(guò)程的力度遠(yuǎn)不如壓面過(guò)程，故從成本和重量出發(fā)，我們選擇了尼龍作為材料。其螺距的選擇直接控制 其下 餡 量的多少，因而在確定其螺距時(shí)必需同出面皮的速度配合良好。具體的計(jì)算過(guò)程見(jiàn)后。 其尺寸計(jì)算過(guò)程見(jiàn)“理論計(jì)算” 2.5.4 壓制模具 傳統(tǒng)的壓制模具一般采用仿人型，其優(yōu)點(diǎn)是包出的餃子完全模仿人工包制，具有外形美觀(guān)等特點(diǎn)。但其缺點(diǎn)也是明顯的： a，連續(xù)性不佳，效率低。仿人型模具在工作過(guò)程中必需采用間歇機(jī)構(gòu)，連續(xù)性不佳，且容易對(duì)其他機(jī)構(gòu)產(chǎn)生沖擊，噪聲，不適于連續(xù)工作和批量生產(chǎn)。 b，模具加工困難。仿人型餃子的外形是靠模具的外形來(lái)保證的，要使其具有一定的外形美觀(guān)程度，模具必需具有餃子的形狀，給生產(chǎn)模具帶來(lái)較大困難，加工成本也不容忽視。 我們所采用的是旋轉(zhuǎn) 式的壓制模具。這套模具有兩個(gè)圓柱體組成，每個(gè)圓柱體上具有挖空的餃子外形。通過(guò)兩個(gè)圓柱體的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，壓制餃子；而圓柱體上的挖空部分則能很好的保證餃子外形。 其主要特點(diǎn)有： 連續(xù)性好。兩圓柱體連續(xù)滾動(dòng)，不會(huì)造成沖擊和過(guò)高的噪音，同時(shí)便于施加動(dòng)力，有很高的效率； 模具加工方便。此模具只針對(duì)餃子的邊緣進(jìn)行外形固定，而餃子中部則任其自由流動(dòng)，避免了復(fù)雜的加工過(guò)程。模具的外空部分由銑刀直接銑出，加工方便，成本低廉。 圖 2.7 餃子機(jī)的壓制部分 壓制模具 7 2.5.5 其他機(jī)構(gòu) 齒輪 圖 2.8 餃子機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)零件 齒輪 齒輪主要用于螺旋壓面機(jī)構(gòu)（主動(dòng)），滾動(dòng)壓制模具之間的傳動(dòng)。其尺寸和傳動(dòng)比計(jì)算過(guò)程見(jiàn)“理論計(jì)算”。 圓筒 圖 2.9 餃子機(jī)工作機(jī)構(gòu) 圓筒 在工作時(shí)，圓筒將面固定住，內(nèi)部有螺旋壓面機(jī)構(gòu)。其可以快速拆卸（如圖中紅線(xiàn)方向?yàn)槠洳鹦斗较颍?，便于清洗。其上有盛面箱（鈑金而成）。 盛餡箱 圖 2.10 餃子機(jī)的盛放部件 盛餡箱 用于盛放已經(jīng)和好的餃餡 ，其內(nèi)有螺旋下餡機(jī)構(gòu)。其也可以快速拆卸，圖中紅色部分為其拆卸方向。 8 手柄 圖 2.11 餃子機(jī)的操作機(jī)構(gòu) 手柄 手柄可使力臂延長(zhǎng)從而減輕餃子機(jī)實(shí)用者的負(fù)擔(dān)。其也可以沿圖中紅色肩頭方向快速拆卸。 可拆卸部件 可以拆卸部分的爆炸視圖 圖 2.12 餃子機(jī)的拆卸圖 如圖所示，下餡部分，壓面部分還有外殼都是可以快速拆卸的，十分便于清洗！ 9 第三章 、 理論計(jì)算 1. 所包制餃子尺寸： 所制作餃子尺寸餃子機(jī)所包制的餃子長(zhǎng)約為 60mm，最高處約為 30mm，厚約為 10mm，餃皮厚度約為 2mm。一個(gè)餃子中的餃餡體積約為 4 。 也就是要求壓制餃皮為一個(gè)直徑為 60mm，厚度 h0 2mm的面片。根據(jù)我們餃子機(jī)的設(shè)計(jì)原理，可知做一個(gè)餃子的面皮需要長(zhǎng)度約為 65mm的 U型面片，同時(shí)，所設(shè)計(jì)的 U型面片展開(kāi)寬度 L面寬 =80mm。 2. 螺旋壓面桿尺寸選取以及壓面量計(jì)算： 通過(guò)分析已有的類(lèi)似與螺旋壓面機(jī)構(gòu)的螺旋機(jī)構(gòu)，我們選取導(dǎo)程和 h 3mm，外徑 D 60mm，內(nèi)徑 d 20mm的螺旋，其有效長(zhǎng)度為 70mm。 計(jì)算螺旋壓面機(jī)構(gòu)正常情況下旋轉(zhuǎn)一圈所擠壓出來(lái)的面片長(zhǎng)度： 理想情況下：螺旋桿轉(zhuǎn)一圈壓下的體積 考慮實(shí)際情況，實(shí)際下壓體積應(yīng)該乘以系數(shù) ，由實(shí)際實(shí)驗(yàn)可得： 注： k大小與已經(jīng)揉制好的面團(tuán)的實(shí)際情況相關(guān)，本 k是按照一般的水和面配比（水面比為 1： 3）而揉制成的面團(tuán)實(shí)驗(yàn)測(cè)得。 所以 實(shí)際 = V理想 = 21100mm3 3. 傳動(dòng)比確定： 因?yàn)闈L動(dòng)壓制模具旋轉(zhuǎn)一圈可以壓制兩個(gè)餃子，所以其旋轉(zhuǎn)一圈所需要的 U型面片長(zhǎng)度為： 則所需的面片體積為： 由可知，螺旋桿轉(zhuǎn)速 與滾動(dòng)壓制模具轉(zhuǎn)速 之比 n模具n螺旋 =V實(shí)際V面片 1 （根據(jù)機(jī)械原理齒輪傳動(dòng)比 i =z模具z螺旋 =r實(shí)際r面片 可得） 所以，螺旋桿齒輪齒數(shù) 與滾動(dòng)壓制模具齒數(shù) 之比為 z螺旋z模具 =n模具n螺旋 = 1 3 （根據(jù)機(jī)械原理齒輪傳動(dòng)比 i =z模具z螺旋 =n螺旋n模具 可得） 4. 齒輪齒數(shù)確定： 由于模具尺寸是固定的（為了保證能包出尺寸合格的餃子），直徑 40mm。而且兩個(gè)模具之間的間隙是固定的，所以模具的齒輪的尺寸是固定的，齒輪分度3mm22 3( ) 7 5 3 6 04DdV h m m 理 想1k k 0.28L 6 5 1 3 0 mm 2 30V L L 2 0 8 0 0 mm面 片 面 長(zhǎng) 面 寬 hn螺 旋 n模 具z螺 旋 z模 具D模 具 10 圓直徑 40mm。我們選取齒輪的模數(shù)為 2。 所以，模具齒輪齒數(shù) 由可知， 20 所以三個(gè)齒輪尺寸一樣。（即齒輪 1， 3， 4相同） 由于所設(shè)計(jì)的包餃機(jī)的尺寸盡量控制在很小范圍內(nèi)，所以齒輪 1 和齒輪 3之間起傳導(dǎo)作用的墮輪 4 選用尺寸最小的。齒輪 1 和 3 之間最小距離為 91mm，所以齒輪 4分度圓直徑最小為 91 51mm， 通過(guò)圓整可以將該齒數(shù)設(shè)計(jì)為 26mm，則起分度圓直徑為 52mm. 即 26 5螺旋下餡桿尺寸的設(shè)計(jì)： 根據(jù)設(shè)計(jì)方案，滾動(dòng)壓制模具旋轉(zhuǎn)一圈（包制兩個(gè)餃子，所需 U 型面片長(zhǎng)度為 130mm）則螺旋下陷桿隨之旋轉(zhuǎn)一圈。則所需餃餡體積： 根據(jù)包餃機(jī)總體尺寸，可將螺旋下餡桿外徑選用 50mm，內(nèi)徑選用 20mm的螺旋機(jī)構(gòu)。 計(jì)算其導(dǎo)程： 由 以及實(shí)驗(yàn)所得 注：此處 k是由瘦肉與白菜 1： 1配比做餡實(shí)驗(yàn)而得。 可以推出： 6手柄力計(jì)算： 根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)可知，手柄必需給螺旋施加 M=1.25 的力拒。 手柄把力臂延長(zhǎng)到 0.1m，所以人手要給手柄施加力為 F 12.5N 7因?yàn)楸緳C(jī)器為小型家用機(jī)械，其受力較小，工作強(qiáng)度也不高，所以其強(qiáng)度無(wú)需詳細(xì)計(jì)算校核，可由具體實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)核定。 D 齒 輪D 20mz模 具 z螺 旋 z模 具20 2z墮 輪2 3V L S 1 3 0 1 0 1 3 0 0 0 mm餃 餡 面 長(zhǎng) 22()4DdVh 理 想kVV 理 想實(shí) 際 k 0.5h mm16NmML 11 第四章 、 總結(jié) 經(jīng)過(guò) 這段時(shí)間的創(chuàng)新實(shí)踐，通過(guò)對(duì)原來(lái)餃子機(jī)的的研究，逐漸了解餃子機(jī)的工作原理。通過(guò)對(duì)原有的機(jī)械的研究，對(duì)原有的餃子機(jī)不斷地改進(jìn)，終于制作出了比原來(lái)有點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)如下： 1.采用一對(duì) 旋轉(zhuǎn)壓制 模具壓制餃子， 加工方便， 工作連續(xù)，效率高，壓制緊，外形好； 2.螺旋式壓面桿 增力比 大，壓制