目錄摘要 2ABSTRACT 3第一章前言 41.1 課題背景及意義 41.2 國(guó)內(nèi)外自動(dòng)炒菜機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 51.2.1 國(guó)外自動(dòng)炒菜機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 51.2.2 國(guó)內(nèi)自動(dòng)炒菜機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 6第二章方案設(shè)計(jì) 82.1 自動(dòng)炒菜機(jī)的分類 82.2 自動(dòng)炒菜機(jī)方案的選擇 102.2.1 自動(dòng)炒菜機(jī)設(shè)計(jì)方案一 102.2.2 自動(dòng)炒菜機(jī)設(shè)計(jì)方案二 112.2.3 自動(dòng)炒菜機(jī)設(shè)計(jì)方案三 122.2.4 自動(dòng)炒菜機(jī)設(shè)計(jì)方案選擇 12第三章自動(dòng)炒菜機(jī)顛炒機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 143.1 顛炒機(jī)構(gòu)方案選擇 143.1.1 顛炒機(jī)構(gòu)方案一 143.2 顛炒機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 143.3 顛炒機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真 16第四章自動(dòng)炒菜機(jī)零部件分析 194.1 帶型選擇 194.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇 19第五章自動(dòng)炒菜機(jī)控制部分設(shè)計(jì) 216.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制部分 21第六章基于有限元對(duì)零部件分析 216.2 軟件介紹 216.3 對(duì)關(guān)鍵部件強(qiáng)度分析 235.3.1 網(wǎng)格的劃分 235.3.2 邊界條件的施加 245.3.3 分析結(jié)果 25第七章三維建模設(shè)計(jì) 267.1 軟件介紹 267.2 建立模型 27參考文獻(xiàn) 29致謝 30

摘要隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展以及智能化程度的提高，人們的生活變得越來(lái)越快捷方便。智能炒菜機(jī)因其省時(shí)、省事等優(yōu)點(diǎn)逐漸受到了消費(fèi)者的青睞。然而，市面上的炒菜機(jī)因結(jié)構(gòu)不合理，功能不完善等問(wèn)題導(dǎo)致其難以應(yīng)用于大型點(diǎn)餐場(chǎng)合，而沒(méi)有得到大規(guī)模的推廣。為此，本文以提高中式菜肴烹飪自動(dòng)化水平為目標(biāo)，闡述設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于點(diǎn)餐場(chǎng)合，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)顛炒、翻炒、送料、盛菜、清洗等功能，模擬名廚炒制出各種美味佳肴的多功能智能炒菜機(jī)器人。并對(duì)國(guó)內(nèi)外餐飲業(yè)所處現(xiàn)狀進(jìn)行概述，分析了智能炒菜機(jī)產(chǎn)生的時(shí)代背景，總結(jié)出炒菜機(jī)應(yīng)具備的要求。指出當(dāng)前出現(xiàn)的炒菜機(jī)存在效率不高，智能化程度低，菜肴的色、香、味及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值不能夠保證等缺點(diǎn)，提出滿足其要求高智能化的炒菜機(jī)。本設(shè)計(jì)主要對(duì)自動(dòng)炒菜機(jī)機(jī)械本體結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)研究了自動(dòng)炒菜機(jī)的顛炒機(jī)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)方式的選擇。并利用三維軟件進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的建立。并通過(guò)有限元軟件對(duì)其關(guān)鍵部件進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞：自動(dòng)炒菜機(jī)；顛炒機(jī)構(gòu)；驅(qū)動(dòng)方式；三維軟件；有限元分析。

ABSTRACTWiththecontinuousdevelopmentofInternettechnologyandtheimprovementofintelligence,people'slifebecomesmoreandmorefastandconvenient.Intelligentstir-fryingmachinehasbeenfavoredbyconsumersbecauseofitstime-savingandlabor-savingadvantages.However,duetotheunreasonablestructureandimperfectfunctionofthestir-frymachineonthemarket,itisdifficulttobeappliedtolarge-scaleorderingoccasions,andhasnotbeenpromotedonalargescale.Therefore,inordertoimprovethelevelofautomationofChinesecuisineasthegoal,thispaperdescribesthedesignofakindofapplicationinorderingoccasions,canachieveautomatictopplingfrying,stir-frying,feeding,dish,cleaningandotherfunctions,thesimulationoffamouschefscookingavarietyofdeliciousmulti-functionalintelligentcookingrobot.Andthedomesticandforeigncateringindustrystatusquoissummarized,theanalysisoftheeraofthegenerationofintelligentstir-fryingmachine,summeduptherequirementsofstir-fryingmachineshouldhave.Itispointedoutthatthecurrentstir-fryingmachinehassomeshortcomings,suchaslowefficiency,lowintelligencedegree,andthecolor,aroma,tasteandnutritionalvalueofdishescannotbeguaranteed,anditisproposedthatthestir-fryingmachinewithhighintelligencecanmeetitsrequirements.Thisdesignfocusesonthemechanicalstructureofautomaticstir-fryingmachine,focusingontheselectionofthestir-fryingmechanismanddrivingmodeofautomaticstir-fryingmachine.Themathematicalmodelisestablishedbyusingthreedimensionalsoftware.Keywords:automaticstir-fryingmachine;Shakeuptheorganization;Drivemode;3Dsoftware.Finiteelementanalysis.

前言課題背景及意義現(xiàn)代社會(huì)各行各業(yè)都朝著自動(dòng)化的方向發(fā)展，中式家庭烹飪也不例外。使用炒菜機(jī)可以緩解廚房勞動(dòng)量過(guò)大，殘疾人、老年人烹飪不便等難題。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、生活的提高以及工作的需要，幾乎不再允許人們把過(guò)多的時(shí)間和精力用在做飯上，加上社會(huì)專業(yè)分工越來(lái)越細(xì)，大部分人發(fā)現(xiàn)除了自己所從事的工作外，對(duì)烹調(diào)的技巧越來(lái)越陌生，也不可能有充足的時(shí)間和持久的熱情進(jìn)行繁瑣的烹調(diào)工作[1]。另一方面，人們對(duì)吃的要求越來(lái)越高，希望在家里也能吃到通常在酒店里才能吃到的美味佳肴。因此傳統(tǒng)且繁瑣的菜肴烹飪方式無(wú)疑已在相當(dāng)程度上限制了人們追求快節(jié)奏、高品質(zhì)生活的愿望[2]。隨著生活節(jié)奏的加快，工作壓力越來(lái)越大，人們沒(méi)有更多的時(shí)間去準(zhǔn)備中、晚餐，因此要求烹飪自動(dòng)化代替?zhèn)鹘y(tǒng)模式的呼聲越來(lái)越高為減輕人們做飯的負(fù)擔(dān)，市場(chǎng)上雖也相繼推出一些經(jīng)過(guò)配制的半成品菜肴出售，但由于食用者將其買回家后還需要再行炒作加工，既沒(méi)能使人們的做飯負(fù)擔(dān)問(wèn)題得到以根本緩解，也難以使配制的半成品菜肴最終形成標(biāo)準(zhǔn)化和工業(yè)化的商品[3]從某種意義上講，設(shè)計(jì)一種全自動(dòng)控制炒菜機(jī)來(lái)制作美味可口的菜肴，既減少勞動(dòng)強(qiáng)度，又節(jié)約時(shí)間，提高效率，將人們從炒菜的過(guò)程中解脫出來(lái)[3]。因此，此課題的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。現(xiàn)代社會(huì)各行各業(yè)都朝著自動(dòng)化的方向發(fā)展，中式家庭烹飪也不例外。使用炒菜機(jī)可以緩解廚房勞動(dòng)量過(guò)大，殘疾人、老年人烹飪不便等難題。目前市面的炒菜機(jī)因結(jié)構(gòu)過(guò)大、無(wú)法實(shí)現(xiàn)翻炒或火控不準(zhǔn)等問(wèn)題導(dǎo)致難以應(yīng)用于個(gè)人家庭（圖示1-1炒菜機(jī)）。圖1-1炒菜機(jī)為此，本文針對(duì)炒菜機(jī)，對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，包括炒菜機(jī)的整體結(jié)構(gòu)、加熱設(shè)備、控制系統(tǒng)以及熱學(xué)仿真等內(nèi)容[4]。設(shè)計(jì)了炒菜機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了翻炒功能。參照滾筒洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)，完成了翻炒機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。然后以翻炒機(jī)構(gòu)為核心，設(shè)計(jì)了炒菜機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和整體結(jié)構(gòu)。通過(guò)運(yùn)動(dòng)分析計(jì)算了最佳翻炒速度，選擇了合適的電機(jī)[5]。研究了炒菜機(jī)的加熱設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了火候大小的數(shù)值化調(diào)控。選擇使用紅外線灶具作為本炒菜機(jī)的加熱設(shè)備，通過(guò)燃?xì)獗壤{(diào)節(jié)閥和鼓風(fēng)機(jī)的配合，實(shí)現(xiàn)了火候大小的數(shù)值化調(diào)節(jié)，并給出了各裝置之間的密封性處理方法[6]。實(shí)驗(yàn)證明，該炒菜機(jī)顛炒機(jī)構(gòu)能夠翻炒各種菜肴，不會(huì)出現(xiàn)菜肴攪爛的問(wèn)題；翻炒菜時(shí)能夠保證菜肴受熱均勻進(jìn)而保證菜肴的品質(zhì)[7]。該方法能為智能化炒菜機(jī)的設(shè)計(jì)提供具有實(shí)用價(jià)值的理論依據(jù)。當(dāng)前大多數(shù)炒菜機(jī)的炒菜機(jī)動(dòng)作機(jī)構(gòu)采用炒菜鍋和攪拌葉片繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)不同角度的方式，來(lái)達(dá)到均勻加熱和翻炒菜的效果[10]國(guó)內(nèi)外自動(dòng)炒菜機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外自動(dòng)炒菜機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外智能烹飪?cè)O(shè)備也很多，烹飪中國(guó)菜的機(jī)器人非常不多，完成商業(yè)化的產(chǎn)品也不多，具有以下代表性:1985年，美國(guó)ChapinRogerA描述了用于烹飪的煎鍋炸碎的碎片結(jié)構(gòu)，利用微處理器控制菜肴的烹飪過(guò)程，可以添加烹飪所需的液體調(diào)節(jié)納米和固態(tài)調(diào)味品，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)溫度控制，但只有自己的想法沒(méi)有提出1990年，R.G.Goaine提出了殘疾人機(jī)器人，特別是餐飲業(yè)中的廚房機(jī)器人；設(shè)計(jì)一個(gè)交互式機(jī)器人交流站，并使用步驟應(yīng)該有教育和工作程序來(lái)完成相應(yīng)的工作。能通過(guò)機(jī)器人界面完成烹飪菜肴等不能完成的工作的殘疾人，提供一些簡(jiǎn)單的烹飪過(guò)程，引導(dǎo)機(jī)器人完成烹飪運(yùn)動(dòng)[18]。名古屋大學(xué)Fukudamin-nan等。介紹了烹飪過(guò)程中的視覺(jué)定量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并采用了其數(shù)值給出了合成方法和神經(jīng)網(wǎng)格，用具體的烹飪動(dòng)作進(jìn)行菜肴的烹飪。將方法寫入特定的烹飪系統(tǒng)[11]經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)后，菜肴有所不同全部量化和評(píng)價(jià)。這種方法只能用簡(jiǎn)單的工藝應(yīng)用于西餐。很難適應(yīng)中國(guó)菜肴復(fù)雜多變的烹調(diào)工藝。2001年，Morishita等人提出了一種包含傳感器的廚房，用于監(jiān)控多種烹飪運(yùn)動(dòng)房間控制主題[12]，不是作為真正的炒菜機(jī)器人，而是作為一種有限的廚房烹飪管道主題，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的烹飪過(guò)程和復(fù)雜過(guò)程的簡(jiǎn)單機(jī)械化。2004年，加州一家生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的公司啟動(dòng)了中國(guó)烹飪搜索自動(dòng)烹飪系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以替代快速人工連續(xù)選擇客戶點(diǎn)的菜，從而為餐飲業(yè)提供了新的烹飪選項(xiàng)[13]。中國(guó)菜肴Il自動(dòng)烹飪系統(tǒng)沒(méi)有系統(tǒng)地定義菜肴的生產(chǎn)和分類，菜肴標(biāo)準(zhǔn)化只是一個(gè)簡(jiǎn)單的概念。2006年，東京大學(xué)團(tuán)隊(duì)提出了人機(jī)互動(dòng)炒菜機(jī)L操作人員，通過(guò)他的建議，可以完成原料的準(zhǔn)備、菜肴的制作等。此人機(jī)交互機(jī)器人僅處于理論研究階段，不會(huì)創(chuàng)建原型。2009年間，安川開(kāi)發(fā)了煎餅機(jī)器人。身高135厘米，體重220公斤，有15個(gè)活關(guān)節(jié)，每一個(gè)都包括7個(gè)自由度延繩，可以準(zhǔn)確地使用鏟子和勺子等烹飪工具，但只能模仿簡(jiǎn)單的烹飪民族和菜花烹調(diào)工藝，無(wú)法完成中國(guó)菜的制作。同年，日本工程師內(nèi)田開(kāi)設(shè)了自己的第一家機(jī)器人面館，在不同的烹飪過(guò)程中制作拉面，每一個(gè)過(guò)程都是用相應(yīng)的工業(yè)機(jī)器人完成的。工業(yè)機(jī)器人具有獨(dú)特的功能，其功能僅僅是制作拉面，無(wú)法完成其他料理豆腐烹飪法不能幫助生產(chǎn)獨(dú)特烹飪工藝的中國(guó)菜肴[14-20]。圖1-2炒菜機(jī)由于國(guó)外烹飪技法不同,烹飪?cè)O(shè)備功能也與國(guó)內(nèi)的大相徑庭,大部分都無(wú)法實(shí)現(xiàn)中國(guó)傳統(tǒng)炒菜中的顛鍋和翻炒功能(SchellekensM,1996;ShindeY,JoshiJ,2012;Gisslenw,2015)。例如德國(guó)廚房家電公司"Miele"的產(chǎn)品,如圖1.5所示。這是一款設(shè)計(jì)蒸爐,具備蒸爐所能具備的全部?jī)?yōu)勢(shì)。這款產(chǎn)品還提供多種烤箱功能,內(nèi)腔尺寸可選擇,具有風(fēng)扇加強(qiáng)功能,還有傳統(tǒng)加熱、增強(qiáng)烘焙和燒烤等多種操作模式。該產(chǎn)品是組合式烹飪中的佼佼者,具有加濕烹飪和干熱功能,可實(shí)現(xiàn)完美的烹飪效果,尤其適用于烘焙和燒烤,但是不能勝任中式菜肴。國(guó)內(nèi)自動(dòng)炒菜機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀在國(guó)內(nèi)，許多公司或大學(xué)開(kāi)發(fā)并測(cè)試了智能炒菜機(jī)器。深圳的一家公司成功生產(chǎn)了一定程度的智能炊具。國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公布了相當(dāng)數(shù)量的自動(dòng)炒菜機(jī)發(fā)明專利和實(shí)用新產(chǎn)品Tipo。但是，引進(jìn)的炒菜機(jī)不夠聰明，只能完成部分烹調(diào)過(guò)程，有些專利只是改變了其他產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，增加了一些功能[11]。在某種程度上具有代表性廚房機(jī)械的專利如下:一家電視銷售公司提出了用電熱烹飪的方法和設(shè)置準(zhǔn)備好，設(shè)備包括爐室和爐室溫度調(diào)節(jié)器，配有加熱食品和食物材料溫度檢測(cè)接頭。專利只是加熱食物的一種方式，沒(méi)有其他的必要的烹調(diào)器具[12]。曹榮華申請(qǐng)了一個(gè)廚房機(jī)器人的專利，一個(gè)廚房機(jī)器人包TraCui:自動(dòng)喂食盤架、配料冰箱、模擬機(jī)器人柜和鍋，計(jì)算機(jī)和控制系統(tǒng)等四個(gè)部分。計(jì)算機(jī)控制仿真機(jī)器人模擬廚師的操作游泳完成各種菜肴和主食的烹飪[12]。記錄廚師的烹飪作業(yè)，并編譯電腦執(zhí)行各種模擬機(jī)器人作業(yè)的固定程式語(yǔ)言。他只提出了一種方法和一個(gè)概念，沒(méi)有完成他的廚房機(jī)器，沒(méi)有做相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)[11-13]。2005年，李國(guó)華提出了一種由機(jī)架、廚房用具和鍋加熱的半自動(dòng)炒菜機(jī)，其鍋爐反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、進(jìn)料機(jī)構(gòu)、進(jìn)料機(jī)構(gòu)、清洗機(jī)構(gòu)、排放機(jī)構(gòu)、控制陽(yáng)性等。控制裝置包括加熱點(diǎn)火裝置和火電調(diào)節(jié)器，控制裝置控制輸出連接鍋體的盤、反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、輸出機(jī)構(gòu)、進(jìn)料機(jī)構(gòu)和清洗機(jī)結(jié)構(gòu)、排放機(jī)構(gòu)控制輸入、機(jī)構(gòu)本組織是菜品配制后的服裝監(jiān)督員；盤落后鍋爐房清洗系統(tǒng)；檢查一下-什么生產(chǎn)設(shè)備包含計(jì)算機(jī)、包含烹飪程序的內(nèi)存以及手動(dòng)操作的人機(jī)界面。Il系統(tǒng)概念只是半自動(dòng)炒菜機(jī)器的原型，烹飪菜肴完全需要人Il勞動(dòng)參與沒(méi)有達(dá)到規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)化和系統(tǒng)化的要求[14]。2006年世界足球錦標(biāo)賽機(jī)器人開(kāi)發(fā)公司提出了一種可以安裝在卡車和罐頭食品中的機(jī)器人系統(tǒng)，一個(gè)或多個(gè)機(jī)器人為顧客烹飪自己喜歡的食物。廚房鍋C是一種溫度傳感器，可以檢測(cè)鍋和食品的溫度，加熱設(shè)備可以加熱鍋在指定溫度下，機(jī)械手臂的轉(zhuǎn)移會(huì)在盤溫度達(dá)到鍋的溫度時(shí)將準(zhǔn)備好的原料倒入加工盤中，設(shè)備可以這組瀏覽一個(gè)能夠自主烹飪的機(jī)器人系統(tǒng)，烹飪過(guò)程是預(yù)定的，但只是完成了加熱管道，溫度調(diào)節(jié)，沒(méi)有復(fù)雜的烹飪過(guò)程，不能被看作是真正的炒菜機(jī)器人[15-18]。圖1-3國(guó)內(nèi)炒菜機(jī)目前,炒菜機(jī)如火如荼地發(fā)展起來(lái)。廚房電器在人們的日常生活中都已經(jīng)很常見(jiàn)了,但是它們僅能代替人的部分工作。通過(guò)查找大量的相關(guān)專利和文獻(xiàn)(王博贊,王子延,2017;劉建萍,周雄聰?shù)?2017;馬清沛,2017;楊險(xiǎn)峰,劉良文等,可知,當(dāng)前國(guó)內(nèi)有許多針對(duì)于不同應(yīng)用場(chǎng)景的炒菜機(jī),大致分為如下四類:(1)小型家用自動(dòng)炒菜機(jī)如圖1.1,小型家用自動(dòng)炒菜機(jī)可以模擬人工烹飪,利用單片機(jī)開(kāi)發(fā)控制程序,一個(gè)按鈕即可自動(dòng)啟動(dòng)烹飪模式。將所有準(zhǔn)備好的主要原料、配料和調(diào)味料一次放入機(jī)器,設(shè)定程序后,機(jī)器就可以自動(dòng)烹飪。這種懶惰的機(jī)器具有不產(chǎn)生油煙、不粘鋼和改善家庭空氣質(zhì)量的巨大優(yōu)勢(shì)(侯婷婷,2016),但是它只具備簡(jiǎn)單的加熱功能和不盡理想的攪拌功能。食材和調(diào)味品是一次性加入鍋內(nèi),使其在狹小的空間攪拌,并且是采取一種燜炒的方式,大大降低了菜肴的口味。它本質(zhì)上是個(gè)智能炒菜鍋,可離智能炒菜機(jī)的要求相差甚遠(yuǎn)。方案設(shè)計(jì)自動(dòng)炒菜機(jī)的分類小型自動(dòng)炒菜機(jī)如圖1-2，小型自動(dòng)炒菜機(jī)可以模擬人工烹飪，用單片機(jī)開(kāi)發(fā)控制程序，一鍵自動(dòng)開(kāi)啟烹飪模式。將準(zhǔn)備好的主要原料、配料、調(diào)料一次性全部放入機(jī)器中，設(shè)定好程序后，機(jī)器就可以自己做飯了。這種懶人機(jī)具有不產(chǎn)生油煙、不粘鍋、改善家里空氣質(zhì)量的巨大優(yōu)勢(shì)。但它只有簡(jiǎn)單的加熱功能和不理想的攪拌功能。食材和調(diào)料一次性加入鍋內(nèi)，可以在狹小的空間內(nèi)攪拌，燜炒，大大降低了菜肴的口感。本質(zhì)上是一個(gè)智能炒鍋，和智能炒菜機(jī)的要求相去甚遠(yuǎn)。這種煎炸機(jī)適合，烹飪量小。圖1-2小型自動(dòng)炒菜機(jī)大型攪拌炒菜機(jī)如圖1-3所示，大型攪拌炒鍋等設(shè)備使用攪拌葉片來(lái)攪拌菜肴。通過(guò)合理設(shè)計(jì)攪拌葉片的形狀和動(dòng)作方式，其控制器控制攪拌葉片和鍋的運(yùn)動(dòng)，從而完成翻菜、抱菜等菜肴的油炸動(dòng)作。大型炒鍋主要用于大型團(tuán)餐、學(xué)校食堂等單產(chǎn)量大、質(zhì)量要求高、口味一致的場(chǎng)所。由于其體積大，食材多，食材與空氣接觸少，對(duì)菜肴的口感有一定的影響。而且鍋的運(yùn)動(dòng)比較簡(jiǎn)單，只適合煮厚重、不易碎的菜。同時(shí)，烹飪菜肴也有一定的局限性，只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的烹飪方法，不能實(shí)現(xiàn)一些關(guān)鍵的烹飪技術(shù)，如煎鍋、燉菜等。自動(dòng)化程度低，烹飪過(guò)程不能自動(dòng)完成。很多工作，比如加調(diào)料，清洗鍋碗瓢盆，都要手工完成，流程簡(jiǎn)單。所以炒出來(lái)的菜味道一般，不能滿足顧客的要求。圖1-3大型攪拌炒菜機(jī)大型滾動(dòng)式炒菜機(jī)如圖1-4所示，這類產(chǎn)品主要使用特殊形狀的抄造板攪拌料理，將抄造板和滾筒內(nèi)壁攪拌凝固，攪拌通過(guò)滾筒內(nèi)壁的旋轉(zhuǎn)加工的料理。大型炒鍋內(nèi)置了控制系統(tǒng)，使抄造動(dòng)作、人工進(jìn)料、加熱、操作時(shí)間的控制更加正確。大型鼓炒鍋的應(yīng)用場(chǎng)景和炒鍋的效果與第二類大型立式攪拌炒鍋沒(méi)有很大區(qū)別。攪拌抄板由直流電機(jī)拉的滾筒內(nèi)壁驅(qū)動(dòng)。傳動(dòng)部件和加熱部件的安裝間距太小，電動(dòng)機(jī)本身沒(méi)有散熱功能，因此連續(xù)動(dòng)作時(shí)電動(dòng)機(jī)殼體的溫度會(huì)變高。因此，由于電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)部件和加熱部件之間必須進(jìn)行隔熱處理，所以大型的滾筒炒鍋多使用風(fēng)扇進(jìn)行空冷。圖1-4大型滾動(dòng)式炒菜機(jī)多功能炒菜機(jī)簡(jiǎn)單多功能炒菜機(jī)簡(jiǎn)單多功能炒菜機(jī)實(shí)物圖。加熱組件、液態(tài)調(diào)料泵送組件、固態(tài)原料投放組件、鍋具組件、翻炒組件、電氣控制系統(tǒng)等部分是簡(jiǎn)單多功能炒菜機(jī)的關(guān)鍵核心組件。液態(tài)調(diào)料泵送組件負(fù)責(zé)給菜肴烹飪時(shí)泵送液態(tài)調(diào)味料;固態(tài)原料投放組件負(fù)責(zé)炒菜時(shí)自動(dòng)向鍋具中加入固體食材。鍋具組件是炒菜機(jī)的核心部分,實(shí)現(xiàn)顛鍋功能。翻炒組件通過(guò)翻炒葉片的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)菜肴的翻炒。炒菜機(jī)在烹飪菜肴時(shí),有手動(dòng)模式、自動(dòng)模式兩種控制模式。手動(dòng)模式時(shí),炒菜機(jī)各功能部件的動(dòng)作由人工來(lái)干預(yù)實(shí)現(xiàn);選擇自動(dòng)模式時(shí),整個(gè)炒菜過(guò)程無(wú)需人工參與,只需選擇需要炒制的菜品菜單,從而完成自動(dòng)烹飪過(guò)程。但是該炒菜機(jī)的送料機(jī)構(gòu)在裝菜后只能炒制一種菜品且顛鍋效果并不理想,菜肴有顛出鍋外的情況。自動(dòng)炒菜機(jī)方案的選擇自動(dòng)炒菜機(jī)設(shè)計(jì)方案一該方案中，炒菜機(jī)組件采用鍋不動(dòng)，攪拌葉片來(lái)攪拌菜肴的方式，如圖2-1所示。在該組件中，包括兩個(gè)烹飪動(dòng)作，即烹飪過(guò)程中通過(guò)攪拌葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)完成菜肴的攪拌；另一個(gè)就是烹飪結(jié)束后，通過(guò)電機(jī)控制鍋的翻倒動(dòng)作完成菜肴的裝盤。圖2-1炒菜機(jī)組件方案一簡(jiǎn)圖1.攪拌電機(jī)；2.減速機(jī)1；3.鏈輪1；4.鏈輪2；5.減速機(jī)2；6.翻鍋電機(jī)；7.套；8.空心軸；9.攪拌軸；10.襯套；11.鍋；12.攪拌葉片炒菜機(jī)組件詳細(xì)的結(jié)構(gòu)布局如下：攪拌電機(jī)與減速機(jī)1配合，減速機(jī)1的輸出軸上固定鏈輪1，鏈輪2和鏈輪1通過(guò)相應(yīng)的鏈條連接，鏈輪2通過(guò)鍵槽和攪拌軸固定一起，攪拌葉片和攪拌軸連接，攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)最終轉(zhuǎn)化為攪拌葉片的均勻攪拌動(dòng)作；翻鍋電機(jī)與減速機(jī)2配合，減速機(jī)2的輸出端和空心軸用鍵槽固定，套、襯套和空心軸配合，用夾緊的方式固定鍋，保證鍋和空心軸之間相對(duì)靜止，翻鍋電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)最終轉(zhuǎn)化為鍋的翻鍋動(dòng)作。其中，攪拌軸套在空心軸中，保證兩者軸同心，兩軸之間再套襯套，攪拌軸的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)攪拌，空心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)則實(shí)現(xiàn)翻鍋，兩軸轉(zhuǎn)動(dòng)相對(duì)獨(dú)立，由于相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)頻繁，其之間的襯套材料選用耐磨的黃銅60。通過(guò)對(duì)炒菜機(jī)組件的結(jié)構(gòu)和翻菜原理的介紹，該方案具備以下優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行平穩(wěn)，噪音小，單個(gè)運(yùn)動(dòng)比較容易實(shí)現(xiàn)。同時(shí)該組件采用兩套電機(jī)，鍋不動(dòng)僅靠攪拌葉片來(lái)攪拌菜肴，存在著成本高，攪拌不夠充分，菜肴受熱不夠均勻，容易把菜肴攪爛等缺點(diǎn)。自動(dòng)炒菜機(jī)設(shè)計(jì)方案二炒菜機(jī)組件方案二機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-2所示，其工作原理如下：當(dāng)炒菜機(jī)炒菜設(shè)備準(zhǔn)備烹飪時(shí)，帶攪拌葉片的炒菜機(jī)擺動(dòng)烹飪?cè)O(shè)備的炒菜機(jī)口垂直向上。烹飪開(kāi)始時(shí)，炒菜機(jī)向上傾斜10°到45°的角度，同時(shí)點(diǎn)火對(duì)炒菜機(jī)加熱。向鍋內(nèi)加注食用油，當(dāng)油溫達(dá)到到設(shè)定值后，加入原料，交流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)開(kāi)始翻菜。電機(jī)動(dòng)力傳遞給減速機(jī)來(lái)帶動(dòng)小鏈輪和大偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)。大偏心輪通過(guò)連桿連接搖臂、空心軸從而帶動(dòng)桶狀鍋實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)；小鏈輪通過(guò)鏈條連接大鏈輪和傳動(dòng)軸來(lái)驅(qū)動(dòng)攪拌葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，完成對(duì)菜肴的攪拌混合的動(dòng)作。烹飪結(jié)束后，先關(guān)閉灶具火源，然后停止驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。該方案采用炒菜機(jī)擺動(dòng)，攪拌葉片攪拌菜肴的方式，由于炒菜機(jī)的擺動(dòng)，使炒菜機(jī)受熱面積變大，菜肴能夠受熱均勻；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)來(lái)完成，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。但同時(shí)因?yàn)椴捎脭嚢璧姆绞剑菀讓⒁恍┎穗葦嚑€不能夠保證菜肴的美觀；這種方式不能夠烹飪豆腐、魚等易碎的食物，從而不能夠充分滿足所有顧客的要求。圖2-2炒菜機(jī)組件方案二簡(jiǎn)圖1.桶狀鍋；2.攪拌葉片；3.鍋轉(zhuǎn)軸；4.密封圈；5.空心軸；6.傳動(dòng)軸；7.大鏈輪；8.搖臂桿；9.連桿；10.大偏心輪；11.小鏈輪；12.減速機(jī)；13.交流電動(dòng)機(jī)；14.托架；15.機(jī)座自動(dòng)炒菜機(jī)設(shè)計(jì)方案三炒菜機(jī)組件方案三機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-3所示，其工作原理如下：減速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)為曲柄提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為搖桿的往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，炒菜機(jī)和鍋支撐架固定在連桿上，隨著連桿的運(yùn)動(dòng)而作顛炒的動(dòng)作。為了方便優(yōu)化顛炒機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡，設(shè)計(jì)時(shí)就在連桿上開(kāi)一排定位孔，通過(guò)調(diào)節(jié)可以使炒菜機(jī)伸長(zhǎng)縮短，搖桿末端與顛炒機(jī)架連接處也留有幾個(gè)定位孔，通過(guò)調(diào)節(jié)能夠改變炒菜機(jī)和水面的夾角。為了有較好的顛炒效果，通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)不同的頻率來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而使顛炒機(jī)構(gòu)能夠準(zhǔn)確地完成顛炒動(dòng)作。采用顛炒的方式來(lái)翻炒菜肴，不會(huì)出現(xiàn)攪亂菜肴的問(wèn)題，烹飪時(shí)能夠保證菜肴在鍋里受熱均勻；烹飪時(shí)的顛炒運(yùn)動(dòng)能夠翻炒各類型的食物，由于菜肴能夠顛翻起來(lái)，使菜肴和空氣得到了充分的接觸，烹飪出的菜肴顏色鮮亮、味道可口，從而能夠保證菜肴的品質(zhì)。該結(jié)構(gòu)僅需要一個(gè)電機(jī)，顛炒動(dòng)作由簡(jiǎn)單的四桿機(jī)構(gòu)完成，因此該方案具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低等優(yōu)點(diǎn)。1.顛炒機(jī)架；2.炒菜機(jī)；3.鍋支撐架；4.搖桿；5.連桿；6.曲柄；7.電動(dòng)機(jī)；8.六角頭螺栓圖2-3炒菜機(jī)組件方案三簡(jiǎn)圖自動(dòng)炒菜機(jī)設(shè)計(jì)方案選擇上述三個(gè)方案的炒菜機(jī)運(yùn)動(dòng)都具有較好的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，可以實(shí)現(xiàn)菜肴的攪拌功能，都能達(dá)到智能炒菜機(jī)的設(shè)計(jì)要求。但三種方案在總體結(jié)構(gòu)、控制實(shí)現(xiàn)、精度及翻菜效果等方面有著較大的差別，具體比較如表2-1所示。表2-1炒菜機(jī)運(yùn)動(dòng)方案的比較方案一方案二方案三炒菜機(jī)運(yùn)動(dòng)性能一般好好菜肴受熱效果一般一般好驅(qū)動(dòng)電機(jī)數(shù)量211成本高一般一般控制實(shí)現(xiàn)復(fù)雜一般簡(jiǎn)易通過(guò)上述三種方案的比較，可以看出方案三優(yōu)于方案二和方案一，因此，選擇方案三來(lái)完成智能炒菜機(jī)炒菜機(jī)組件的設(shè)計(jì)，即運(yùn)用顛炒的方式實(shí)現(xiàn)翻菜。

自動(dòng)炒菜機(jī)顛炒機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)顛炒機(jī)構(gòu)方案選擇顛鍋機(jī)構(gòu)是智能炒菜機(jī)的核心部分所在,是衡量智能炒菜機(jī)性能優(yōu)劣的決定性因素。顛鍋機(jī)構(gòu)通過(guò)顛鍋方式將主料、輔料等充分混合,不易損壞菜品,炒菜效果會(huì)更好。本章先介紹能夠?qū)崿F(xiàn)翻炒菜肴的顛鍋機(jī)構(gòu),通過(guò)SolidWorksMotion插件對(duì)顛鍋·機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,從而優(yōu)化其結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)。顛鍋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求如下:(1)顛鍋機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)顛鍋功能,食材不得顛出鍋外。(2)顛鍋機(jī)構(gòu)具有穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小及模塊化等特點(diǎn)。(3)顛鍋機(jī)構(gòu)需要盡可能的提高食材的攪拌及受熱均勻性,能實(shí)現(xiàn)菜肴的顛翻顛炒機(jī)構(gòu)方案一目前很多餐飲設(shè)備企業(yè)或者高校都對(duì)顛鍋機(jī)構(gòu)進(jìn)行過(guò)研究和試制,但設(shè)計(jì)的顛鍋裝置都不夠合理,缺乏實(shí)用性,不能和智能炒菜機(jī)其他系統(tǒng)進(jìn)行組合。根據(jù)對(duì)廚師顛鍋時(shí)的動(dòng)作分,析、生活經(jīng)驗(yàn)及查閱相關(guān)文獻(xiàn)(?？?2014),將顛鍋鍋具的動(dòng)作近似看成橢圓運(yùn)動(dòng),如圖3-1所示:圖3-1顛鍋運(yùn)動(dòng)鍋具近似軌跡顛炒機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析鍋具在顛銀過(guò)程中為了使菜肴能夠顛翻起來(lái),必須具有一定的加速度。因此設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)時(shí),主要考慮顛銀機(jī)構(gòu)中鍋具的加速度特性。菜肴在鍋具中能否顫起由鍋具的加速度特性來(lái)決定。在鍋菜未分離前,鍋菜垂直方向速度一樣;菜肴垂直方向只受重力和支持力的作用,其向下加速度最大為重力加速度;所以要使錫菜分離,鍋具向下加速度大于重力加速度即可。當(dāng)鍋具向下加速度大于重力加速度時(shí),菜肴將與鍋具分離。顫起后菜肴的運(yùn)動(dòng)軌跡由菜肴與鍋分離時(shí)的速度決定。加速度太小,菜肴鍋具在顛炒過(guò)程中為了使菜肴能夠顛翻起來(lái)，必須具有一定的加速度。因此設(shè)計(jì)鍋具時(shí)，對(duì)機(jī)構(gòu)加速度特性的研究特為重要。菜肴在鍋具中是否翻動(dòng)、如何翻動(dòng)由其受力大小、方向來(lái)決定；而菜肴的受力是靠鍋具的加速度來(lái)提供。加速度太小菜肴翻不動(dòng)，容易被炒焦加速度太大菜肴翻到鍋外，造成浪費(fèi)和環(huán)境污染，這兩中情況在烹飪過(guò)程中絕對(duì)不允許的。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)可以提供一定的加速度，其大小隨著四桿長(zhǎng)度和曲柄轉(zhuǎn)速的變化而變化。如圖31-所示運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，顛炒時(shí)菜肴的旋轉(zhuǎn)軌跡可近似看作橢圓，其旋轉(zhuǎn)半徑是變化的，取鍋具中心點(diǎn)代表一般情況來(lái)計(jì)算。圖3-2顛鍋機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖顛鍋時(shí)，鍋具與連桿沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可視為剛體。因此求解鍋具運(yùn)動(dòng)的速度和加速度，可取連桿上鍋具安裝點(diǎn)E點(diǎn)來(lái)分析。求解鍋具運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)，需要對(duì)連桿BE進(jìn)行分析。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄AB由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，已知其角速度為ω1.曲柄AB的長(zhǎng)度為lAB，B點(diǎn)速度νB的方向與ν由于曲柄做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，因此B點(diǎn)的加速度aB只有法向加速度aaB鍋具中心E點(diǎn)的速度vE和加速度aνa代入可得v鍋具中心E點(diǎn)在坐標(biāo)平面內(nèi)坐標(biāo)方程為：xy顛鍋機(jī)構(gòu)中鍋具運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的求解方法,由于計(jì)算比較復(fù)雜,本文采用軟件仿真得出鍋具的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)。為了更直觀的反映鍋底中心運(yùn)動(dòng)軌跡和鍋具運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù),可以利用Solidworks進(jìn)行建模仿真分析,在模型中不斷修改各桿件的長(zhǎng)度和曲柄的轉(zhuǎn)速,建立不同的尺寸模型,進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析,最終確定滿足軌跡要求和加速度要求的各桿尺寸。曲柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),連桿上各·點(diǎn)都有屬于自己的運(yùn)動(dòng)軌跡,如圖2.7所示。圖2.7中連桿上各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡即為鍋具安裝點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。由于鍋具在顛鍋時(shí),鍋具與連桿可視為剛體,鍋具安裝點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡和加速度的大小決定著鍋具在顛鍋過(guò)程中是否可以把菜肴顛翻起來(lái)。綜上所述,完成顛鍋動(dòng)作時(shí),鍋具運(yùn)動(dòng)軌跡必須近似橢圓,鍋具位移需小于120mm;為了完成鍋菜分離,鍋具向下加速度必須大于重力加速度;為了防止菜肴顛出鍋外,菜肴起拋速度必須控制在合理的范圍內(nèi)。經(jīng)過(guò)仿真分析,最后得到分析結(jié)果為曲柄30mm、連桿長(zhǎng)度為150mm、連桿水平·延伸長(zhǎng)度為225mm、垂直延伸長(zhǎng)度為100mm、搖桿長(zhǎng)度為120mm、機(jī)架長(zhǎng)度為180mm.曲柄電機(jī)轉(zhuǎn)速為120r/min時(shí)滿足軌跡要求和加速度要求,如圖2.8所示:顛炒機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真鍋底中心水平方向來(lái)回位移為58mm圖3-3鍋底水平方向位移鍋底中心垂直方向來(lái)回位移為105ｍｍ圖3-4鍋底垂直方向位移鍋具運(yùn)動(dòng)速度的幅值如圖3-5所示。菜肴顛起時(shí)刻鍋具的速度大小為0.522ｍ/s圖3-5鍋具運(yùn)動(dòng)速度幅值鍋底垂直向下的加速度為11.015m/s2,大于重力加速度,菜肴開(kāi)始顛起。當(dāng)菜肴開(kāi)始顛起時(shí),鍋底中心的位置為X=-224mm,Y=157mm。由運(yùn)動(dòng)學(xué)分析可知,上述曲柄搖桿機(jī)構(gòu)各桿件尺寸和曲柄速度滿足軌跡和加速度要求。為了使菜肴顛起后能準(zhǔn)確落入鍋內(nèi),菜肴在顛起時(shí)刻必須具有合理的初速度,讓其經(jīng)拋物運(yùn)動(dòng)后最后能落入鍋內(nèi)。顛鍋機(jī)構(gòu)在顛鍋時(shí),其鍋具與連桿可視為剛體,因此在菜肴顛起時(shí),菜肴的牽連運(yùn)動(dòng)速度v,即為顛起時(shí)刻鍋具的速度。菜肴顛起時(shí)刻鍋具的速度大小為0.522m/s,方向?yàn)殄伒字行倪\(yùn)動(dòng)軌跡上菜肴顛起點(diǎn)的切線方向。當(dāng)鍋具運(yùn)動(dòng)時(shí),由于菜肴所受摩擦力無(wú)法提供顛鍋運(yùn)動(dòng)時(shí)相應(yīng)的加速度,菜肴將與鍋具發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),同時(shí)菜肴顆粒在鍋中一般是做整體運(yùn)動(dòng),所以菜肴的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度,的大小可近似認(rèn)為相等,其方向與顛起時(shí)刻鍋壁相切。由圖可知,若菜肴顛起時(shí)初速度的方向偏向鍋外,則菜肴顛起后將拋出鍋外,這種情況是不允許發(fā)生的;若菜肴顛起時(shí)初速度的方向偏向鍋內(nèi),則菜肴顛起后可能由于著落點(diǎn)太遠(yuǎn)而拋出鍋外或者落入鍋內(nèi);若菜肴顛起時(shí)初速度的方向垂直向上,則菜肴顛起后將做自由落體運(yùn)動(dòng),這種顛鍋效果并不理想,沒(méi)有將菜肴顛翻。因此,為了得到合理的菜肴顛起初速度,可以通過(guò)改變鍋具相對(duì)于連桿的鍋具起始角來(lái)改變菜肴的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度方向,從而改變菜肴顛起時(shí)的初速度,使菜肴顛起后能準(zhǔn)確落入鍋內(nèi)。

自動(dòng)炒菜機(jī)零部件分析帶型選擇帶傳動(dòng)是最為常見(jiàn)的傳動(dòng)方式之一，帶傳動(dòng)的傳動(dòng)效率高，且觸動(dòng)平穩(wěn)無(wú)沖擊，且在出現(xiàn)過(guò)載的情況下帶傳動(dòng)可以通過(guò)打滑來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)載包，本文設(shè)計(jì)選用V型帶的傳動(dòng)形式。V型帶較平帶傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，V型帶傳動(dòng)采用切面摩擦，在同等預(yù)緊力的作用下傳動(dòng)效率更高，承載能力更強(qiáng)，因此本文傳動(dòng)方式主要采用v型帶傳動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳動(dòng)，并對(duì)電機(jī)起到過(guò)載保護(hù)的作用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇曲柄電機(jī)除了提供顛鍋運(yùn)動(dòng)所需的力矩外,在顛鍋前后還應(yīng)該保持鍋具底平面在水平位置不晃動(dòng),因此曲柄電機(jī)還應(yīng)該具有定位和自鎖功能。綜上考慮,曲柄電機(jī)選擇步進(jìn)電機(jī)。在SolidWorksmotion仿真分析中,添加材料屬性、引力、菜肴作用力參數(shù),最后得到曲柄電機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所需要的力矩如圖4-1所示:圖4-1電機(jī)力矩電機(jī)所需要的驅(qū)動(dòng)力矩為3.786N.m,同時(shí)考慮到摩擦力影響,曲柄電機(jī)選擇力矩為6N.m的86步進(jìn)電機(jī),型號(hào)為86BYG250C,電機(jī)額定電流6A;機(jī)身長(zhǎng)101mm;軸徑14mm;鍵槽5*25,選用MA860H驅(qū)動(dòng)器,微步細(xì)分為14種;步數(shù)為51200步/轉(zhuǎn);電流范圍2.0A-7.2A;具有半流、過(guò)壓、過(guò)流等保護(hù)電路?？紤]到曲柄轉(zhuǎn)速為120r/min,為防止步進(jìn)電機(jī)低速抖動(dòng),增加輸出力矩,為電機(jī)選擇減速比為3:1的行星減速器。電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器及減速器如圖4-2所示:圖4-2電機(jī)

自動(dòng)炒菜機(jī)控制部分設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制部分自動(dòng)炒菜機(jī)使用兩種小型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)28BYJ48和39BYGH362。這兩種需要的驅(qū)動(dòng)芯片為：ULN2003電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊圖5-1驅(qū)動(dòng)模塊ULN2003是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列，由七個(gè)硅NPN達(dá)林頓管組成。ULN2003的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K的基極電阻,在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來(lái)處理的數(shù)據(jù)。ULN2003工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá)500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50V的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。ULN2003采用DIP—16或SOP—16塑料封裝?；谟邢拊獙?duì)零部件分析軟件介紹ANSYS軟件提供的分析類型如下:結(jié)構(gòu)靜力分析解決由外力引起的位移、應(yīng)力和力。靜力分析適用于解決慣性和阻尼對(duì)結(jié)構(gòu)影響不明顯的問(wèn)題。ANSYS程序中的靜力分析不僅可以進(jìn)行線性分析，還可以進(jìn)行非線性分析，如塑性、蠕變、膨脹、大變形、大應(yīng)變、接觸分析等。結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析用于確定時(shí)變載荷對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的影響。與靜力分析不同，動(dòng)力分析考慮了力荷載隨時(shí)間的變化及其對(duì)阻尼和慣性的影響。ANSYS提供的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析類型包括:瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析、模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析和隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)分析。結(jié)構(gòu)非線性分析結(jié)構(gòu)非線性導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的響應(yīng)與外部荷載不成比例地變化。ANSYS程序可以求解材料非線性、幾何非線性和單元非線性等靜態(tài)和瞬態(tài)非線性問(wèn)題。動(dòng)態(tài)分析ANSYS程序可以分析大型三維柔性體運(yùn)動(dòng)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)的累積效應(yīng)起主要作用時(shí)，這些函數(shù)可以用來(lái)分析空間中復(fù)雜結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性，并確定由此產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、應(yīng)變和變形。熱分析該程序涉及三種基本類型的傳熱:傳導(dǎo)，對(duì)流和輻射。傳熱的三種類型可以分析為穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)、線性和非線性。熱分析還具有相變分析模擬材料凝固和熔化過(guò)程的能力，以及熱與結(jié)構(gòu)應(yīng)力之間的熱耦合分析能力。電磁場(chǎng)分析主要用于電磁場(chǎng)問(wèn)題的分析,如電感、電容、磁通密度、渦流、電場(chǎng)分布、磁力線分布、力,運(yùn)動(dòng)效果,電路和能量損失等,也可用于螺線管的設(shè)計(jì)與分析,監(jiān)管機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)換器、磁鐵、加速器、電解電瓶和無(wú)損檢測(cè)設(shè)備。ANSYS流體單元可以進(jìn)行流體動(dòng)力學(xué)分析，分析類型可以是瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)。分析結(jié)果可以是每個(gè)節(jié)點(diǎn)的壓力和通過(guò)每個(gè)單元的流速。該后處理功能可用于生成壓力、流量和溫度分布的圖形顯示。此外，一個(gè)三維表面效應(yīng)單元和一個(gè)熱一級(jí)管單元可以用來(lái)模擬結(jié)構(gòu)周圍的流體流動(dòng)，包括對(duì)流傳熱效應(yīng)。聲場(chǎng)分析該程序的聲學(xué)功能是用來(lái)研究聲波在含流體介質(zhì)中的傳播，或分析浸泡在流體中的固體結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性。這些函數(shù)可以用來(lái)確定麥克風(fēng)的頻率響應(yīng)，研究音樂(lè)廳聲場(chǎng)的強(qiáng)度分布，或預(yù)測(cè)水對(duì)船體振動(dòng)的阻尼作用。壓電分析用于分析二維或三維結(jié)構(gòu)對(duì)AC(AC)、DC(DC)或任何時(shí)刻變化的電流或機(jī)械負(fù)載的響應(yīng)。這類分析可用于分析換熱器、振蕩器、諧振器、麥克風(fēng)等電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能。分析有四種類型:靜態(tài)分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析和瞬態(tài)響應(yīng)分析。有限元分析軟件ANSYS的開(kāi)發(fā)過(guò)程,特點(diǎn)和功能,簡(jiǎn)要的概述了利用ANSYS有限元前后處理功能,用戶界面和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹和分析ANSYS文件,常用的基本單元,耦合和約束方程,處理、檢查和總結(jié)了解決網(wǎng)格連接關(guān)系,準(zhǔn)備以后這個(gè)軟件的應(yīng)用。對(duì)關(guān)鍵部件強(qiáng)度分析網(wǎng)格的劃分啟動(dòng)ANSYS15.0將小型四輪電瓶車底盤模型導(dǎo)入ANSYSWorkbench中（圖3-2）；圖5-1ansysworkbench啟動(dòng)界面啟動(dòng)ANSYSWorkbench，選擇通過(guò)ANSYSWorkbench接口將小型四輪電瓶車底盤模型導(dǎo)入ANSYSWorkbench，在這里我們接入靜力學(xué)分析模塊（圖5-2）圖5-2靜力學(xué)模塊雙擊model。選擇mesh>insert>sizing。打開(kāi)單元類型對(duì)話框；在單元類型庫(kù)對(duì)話框中單擊Add；在單擊sizing，選擇實(shí)體單元類型；在右邊列中單擊模型，選擇體結(jié)構(gòu)單元；選擇Meshing>MeshTool打開(kāi)網(wǎng)格劃分工具，置網(wǎng)格基本尺寸，劃分網(wǎng)格（圖5-3）圖5-3調(diào)節(jié)桿網(wǎng)格劃分邊界條件的施加靜力分析是計(jì)算在固定不變載荷作用下的結(jié)構(gòu)的位移、應(yīng)力、應(yīng)變及反力等的大小，即討論結(jié)構(gòu)受到外力后的變形、應(yīng)力和應(yīng)變，以便對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度進(jìn)行校核，保證結(jié)構(gòu)既安全、正常工作，又符合經(jīng)濟(jì)性的要求。靜力分析主要從靜力學(xué) (靜力平衡條件)、幾何學(xué)(位移協(xié)調(diào)條件)、物理學(xué)(虎克定理 )三個(gè)方面對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。無(wú)論處理什么問(wèn)題，用有限元法進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析的基本方程可以表示為：[K]{D}={P}其中[K]為經(jīng)過(guò)約束處理的結(jié)構(gòu)整體剛度矩陣；{D}為待求解的整體位移向量；{P}為與待求解整體位移向量對(duì)應(yīng)的載荷向量。靜力分析的基本流程：①單元分析的主要任務(wù)是建立單元節(jié)點(diǎn)力與節(jié)點(diǎn)位移之間的關(guān)系，得到反映它們之間關(guān)系的矩陣一單元?jiǎng)偠染仃?；②整體分析的任務(wù)是根據(jù)節(jié)點(diǎn)的靜力平衡條件和位移協(xié)調(diào)條件建立反映各單元和整體結(jié)構(gòu)之間聯(lián)系的矩陣—整體剛度矩陣；③約束處理是引入邊界條件，對(duì)整體分析形成的整體剛度矩陣進(jìn)行處理，得到經(jīng)過(guò)約束處理的整體剛度矩陣[K]與載荷向量{P}；④靜力分析方程求解是對(duì)方程[K]{D}={P} 進(jìn)行求解運(yùn)算得到全部節(jié)點(diǎn)的位移；⑤單元節(jié)點(diǎn)力、內(nèi)力或應(yīng)力計(jì)算的主要任務(wù)是根據(jù)節(jié)點(diǎn)位移求出單元節(jié)點(diǎn)力、內(nèi)力和應(yīng)力；⑥計(jì)算結(jié)果后處理的主要任務(wù)是對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行可視化處理。分析結(jié)果從彎曲工況下的應(yīng)力云圖圖5-4可以看出，應(yīng)力主要集中導(dǎo)桿端部。在端部附近的應(yīng)力值最大，最大值為53.038MPa。符合所附材質(zhì)小于不銹鋼304的屈服應(yīng)力220MPa要求。圖5-4調(diào)節(jié)桿應(yīng)力云圖

三維建模設(shè)計(jì)軟件介紹SolidWorks是世界上第一個(gè)基于windows的三維CAD系統(tǒng)。SolidWorks順應(yīng)CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，成為近兩年來(lái)CAD/CAM行業(yè)最賺錢的公司。在良好的財(cái)務(wù)狀況和用戶支持下，SolidWorks每年都有幾十項(xiàng)甚至上百項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，并獲得多項(xiàng)榮譽(yù)。從1995年到1999年，該系統(tǒng)在全球計(jì)算機(jī)平臺(tái)CAD系統(tǒng)評(píng)價(jià)中獲得第一名；從1995年到現(xiàn)在，該系統(tǒng)獲得了17個(gè)國(guó)際獎(jiǎng)項(xiàng)，其中美國(guó)權(quán)威CAD專業(yè)雜志cadence連續(xù)四年獲得SolidWorks最佳編輯獎(jiǎng)，以表彰其創(chuàng)新性，活力與質(zhì)樸。到目前為止，SolidWorks已經(jīng)全面實(shí)現(xiàn)并驗(yàn)證了易用性、穩(wěn)定性和創(chuàng)新性這三個(gè)原則。有了它，設(shè)計(jì)人員可以縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，快速有效地將產(chǎn)品投放市場(chǎng)。SolidWorks憑借其卓越的技術(shù)和市場(chǎng)表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)耀眼的明星，也成為華爾街的寵兒。最后，在1997年，達(dá)索以3.1億美元的高市值收購(gòu)了SolidWorks。公司原有的風(fēng)險(xiǎn)投資家和股東，擁有1300萬(wàn)美元的風(fēng)險(xiǎn)投資，取得了較高的回報(bào)，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀(jì)錄。合并后，SolidWorks繼續(xù)保持原有品牌和獨(dú)立運(yùn)營(yíng)的管理團(tuán)隊(duì)，成為CAD行業(yè)的一家高素質(zhì)專業(yè)公司。SolidWorks三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件已成為達(dá)索公司最具競(jìng)爭(zhēng)力的CAD產(chǎn)品。SolidWorks由于采用了windowsole技術(shù)、直觀的設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)的Parasolid內(nèi)核（劍橋大學(xué)提供）以及與第三方軟件良好的集成技術(shù)，已經(jīng)成為世界上安裝最多、使用最好的軟件。數(shù)據(jù)顯示，全球共發(fā)放SolidWorks軟件許可證約28萬(wàn)份，涉及航空航天、機(jī)車、食品、機(jī)械、國(guó)防、交通運(yùn)輸、模具、電子通信、醫(yī)療器械、娛樂(lè)、日用品/消費(fèi)品、離散制造等行業(yè)。約31000家企業(yè)分布在全球100多個(gè)國(guó)家。在教育市場(chǎng)，來(lái)自全球4300所教育機(jī)構(gòu)的近14.5萬(wàn)名學(xué)生每年通過(guò)SolidWorks培訓(xùn)課程。據(jù)世界著名人才網(wǎng)站搜索顯示，與其他3DCAD系統(tǒng)相比，與SolidWorks相關(guān)的招聘廣告比其他軟件的總和還要多。這客觀上說(shuō)明越來(lái)越多的工程師使用SolidWorks，越來(lái)越多的企業(yè)使用SolidWorks人才。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球用戶每年使用SolidWorks5500萬(wàn)小時(shí)。在美國(guó)，包括麻省理工學(xué)院和斯坦福大學(xué)在內(nèi)的著名大學(xué)都將SolidWorks列為制造業(yè)專業(yè)的必修課。電子科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、中山大學(xué)、中南大學(xué)、重慶大學(xué)、浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)等國(guó)內(nèi)高校（教育機(jī)構(gòu)），北京航空航天大學(xué)、東北大學(xué)、大連理工大學(xué)和北京工業(yè)大學(xué)也在使用SolidWorks進(jìn)行教學(xué)。完全相關(guān)：SolidWorks的所有模塊都是完全相關(guān)的。這意味著產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中一個(gè)地方的修改可以擴(kuò)展到整個(gè)設(shè)計(jì)，所有工程文檔，包括裝配、設(shè)計(jì)圖紙和制造數(shù)據(jù)都可以自動(dòng)更新。完全相關(guān)性鼓勵(lì)在開(kāi)發(fā)周期的任何時(shí)候進(jìn)行修改而不造成任何損失，這使得并行工程成為可能，從而使開(kāi)發(fā)后期的一些功能可以提前發(fā)揮作用?；谔卣鞯膮?shù)化建模：SolidWorks使用熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造元素。這些特征是常見(jiàn)的機(jī)械對(duì)象，可以根據(jù)預(yù)設(shè)設(shè)置輕松修改。例如，設(shè)計(jì)特征（如圓弧、圓角、倒角等）是工程師熟悉的，因此易于使用，而裝配、加工和制造等學(xué)科則利用了這些領(lǐng)域的獨(dú)特特征。通過(guò)設(shè)置這些特征的參數(shù)（不僅包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改，方便進(jìn)行多次設(shè)計(jì)迭代，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)管理：為了加快上市速度，需要在短時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)出更多的產(chǎn)品。為了達(dá)到這一效率，必須允許來(lái)自多個(gè)專業(yè)的工程師同時(shí)開(kāi)發(fā)同一產(chǎn)品。數(shù)據(jù)管理模塊的開(kāi)發(fā)是專門用來(lái)管理并行工程中的各種工作的。可以使用SolidWorks唯一的總相關(guān)函數(shù)。裝配管理：SolidWorks的基本結(jié)構(gòu)使您能夠使用一些直觀的命令（如“grid”、“insert”、“align”等）輕松地裝配零件，同時(shí)保持設(shè)計(jì)意圖。高級(jí)功能支持構(gòu)建和管理大型復(fù)雜組件，