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家庭自动炒菜机的设计,家庭,自动,炒菜,设计
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附件1武昌工学院毕业论文（设计）中期自查表学生姓名张博专业名称机械设计制造及其自动化学号133004010222指导教师姓名张向阳职称高级工程师选题题目家庭自动炒菜机的设计选题性质在实验、实习、工程实践或社会调查等社会实践中完成（工程实践型）结合教学或科研课题完成（教学科研型）选题难度难适中易学生毕业论文（设计）完成情况1.文献查阅与资料综述：好；较好；中；差。共查阅相关文献15篇2.开题报告书写与评阅情况：好； 较好； 中； 差。3.毕业论文（设计）是否按原定计划进程执行：是； 基本是；否。4.毕业论文（设计）完成情况：初稿； 二稿及以上； 定稿。教师答疑情况1.对学生进行指导或讨论的次数：4次，形式面谈，网上交流 。2.有无指导记录：有；无。存在的主要问题对物体的加工，受力分析不是很清楚，了解的知识太过松散解决办法多多咨询指导老师，私底下多下些功夫，通过指导老师给我的资料进而开展我的设计注：在相应格内打“”指导教师签名： 年 月 日武昌工学院机械工程学院系毕业设计任务书姓名张博学号133004010222专业机械设计制造及其自动化设计（或论文）题目家庭自动炒菜机的设计第一指导教师职 称第二指导教师职 称张向阳高级工程师设计内容及要求 本设计主要包括下面几个方面的内容： （1）自动炒菜机的总体设计； （2）自动炒菜机电机的选择； （3）炒菜机自动控制程序的设计； 设计的主要要求： 1.自动炒菜机的发展历程； 2.了解自动炒菜机的工作原理和总体结构； 3.严格按照设计要求与步骤做，力求数据准确，设计合理。进度安排 2016.12.25 选题，下达任务书。2016.12.262017.03.24 毕业实习，搜集资料，完成开题报告。 2017.03.102017.03.25 完成中期自查表。2017.04.102017.04.18 完成论文初稿。2017.04.192017.05.05 完善定稿，图纸等，撰写答辩提纲，准备答辩。 2017.05.06 论文答辩。主要参考文献1 蔡汉明，陈清奎机械CAD，CAM技术天津：机械工业出版社，2003：23-242 常明画法几何及机械制图第四版武汉：华中科技大学出版社，2005：25-263 呈宪平机电传动与控制武汉：华中科技大学出版社，2010：103-1044 崇凯机械制造技术基础课程设计指南第一版北京：化学工业出版社，2006：205-2075 单辉祖材料力学第二版北京：高等教育出版社，2004：99-1016 韩进红互换性与测量技术天津：机械工业出版社，2004：23-257 濮良贵，纪名刚机械设计第八版北京：高等教育出版社，2001：17-18学院意见 （盖章）年 月 日 武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸 本科毕业论文（设计）论文题目：家庭自动炒菜机的设计姓名：张博学号：133004010222班级：2班年级：2013级专业：机械设计制造及其自动化学院：机械工程学院指导教师：张向阳完成时间：2016年5月3日 作者声明本毕业论文（设计）是在导师的指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因本毕业论文（设计）引起的法律结果完全由本人承担。毕业论文（设计）成果归武昌工学院所有。特此声明专业：机械设计制造及其自动化学号：133004010222签名： 年 月 日家庭自动炒菜机的设计张博Family Automatic Cooking Machine DesignZhang,Bo摘 要本文主要内容是对家庭自动炒菜机的总体结构设计。包括加菜部分的设计，加调料部分的设计，锅体的设计，搅拌装置的设计。还包括对步进电动机的选取，电动机功率/转速的计算选择。自动炒菜机的主要工作部件是主轴和搅拌装置。主轴部分主要由加菜装置、加调料装置等组成。全过程采用单片机控制，输入指定的代码，插上电源便可开始自动翻炒，全过程无人值守。本文通过查找炒菜机的资料，然后比对炒菜机的结构，并设计它的结构，主轴的设计是整个设计的主体，通过对炒菜物质和生产量的取定，得出炒菜机的设计过程，全过程采用单片机控制，输入指定的代码，插上电源便可开始自动翻炒，全过程无人值守。本机可炒酸辣土豆丝，蘑菇炒肉，木须肉，鱼香肉丝等普通家常菜。关键词：炒菜机；主轴；搅拌15 Abstract In this paper, the main content is the overall structure of the automatic cooking machine design for the family. Seasoning food part design, including the design of the part, the design of the pot body, the design of the mixing plant. Also includes the selection of stepper motor, the motor power/speed of calculation. Automatic cooking machine spindle is the main working parts and mixing device. Spindle part is mainly composed of menu items device, add seasoning device, etc. Whole process controlled by single chip microcomputer, input the specified code, plugged in can be started automatically, the whole process of unattended. This article through to look up the information cooking machine, and then does the cooking machine structure, and its structure design, the design of the main shaft is the main part of the whole design, through to the cooking material and production, fixed conclusion cooking machine design process, the whole process of controlled by single chip microcomputer, input the specified code, plugged in can be started automatically, the whole process of unattended. This machine can be Fried hot and sour potatoes, mushrooms, Fried meat, moo shu pork, braised pork and so on ordinary home cooking.Key words: cooking machine; Main shaft; stir目 录引 论11本课题来源及研究的目的和意义.1 1.1本课题的意义.1 1.2本课题所涉及的问题在国内（外）研究现状及分析.1 1.3对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析.1 1.4本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路.1 1.5完成本课题所必须的工作条件及解决的办法.22家庭自动炒菜总体结构.2 2.1加菜部分.3 2.2加调料部分.3 2.3锅体.3 2.4搅拌装置.33自动炒菜机电动机的选择.3 3.1加调料器电机选择.3 3.1主轴旋转需要电机选择.4 3.2搅拌器升降电机选择.4 3.2搅拌器旋转电机选择.5 3.2菜盒翻转电机选择.54各部分功能的实现和分析.6 4.1加调料.7 4.2加菜.7 4.3翻炒.7 4.4锅体加热源.8 4.5各功能串联结点.85控制部分.9 5.1步进电动机驱动.9 5.2整体控制流程图.10 5.3各部件接口定义.10主要参考文献.13后记引 论 随着生活节奏的加快和厨房革命的兴起，自动化的烹饪装置成为厨房烹饪的主角已势不可挡。现在社会中，自动化的烹饪装置 微波炉的应用越来越广了。但是微波炉是一种舶来品，其特点符合外国人的生活习惯。进入中国后，也基本上在沿袭国外的技术，中国的消费者一般只是拿它简单热些饭菜。虽然近些年有一些新品出现，但都无法冲破简单加热的功能束缚。 全自动炒菜机是一台采用专业模拟人工烹饪的机器，无需人工看管，将准好的主料、配料、佐料全部一次性投入，设定程序后，自动热油、自动翻炒，自动控制火候，无需经验即可自动烹饪的一台智能化设备。自动炒菜机不仅能自动炒、煎、烹、炸、爆、焖、蒸、煮、烙、炖、煲等一锅多用的功能，轻松实现了炒菜过程的自动化和趣味化，只需手指轻轻触摸，就可以享受到世界各地的地道美食，真正做到了烹饪过程无油烟、省时、省力、不粘、不糊、不溢锅、锅体自动密封保鲜、营养菜肴美味，即保持了中国菜肴的传统工艺及色泽、又使炒制的菜肴鲜嫩味美， 营养丰富。概 述随着科技的发展，人类的劳动力不断被解放，取而代之的是一些自动化、智能化的机器。如洗衣机，让人们不在手工洗涤衣物，减轻了人力负担。因此，我们可以预知：未来将会有更多的智能机械走进我们的生活，提高我们的生活质量。因此，我研发了一台自动炒菜机，减轻人们在厨房的劳动。1本课题来源及研究的目的和意义1.1本课题的意义在CAM中，我们只要将编程代码输入数控机床、加工中心，装载上毛坯，便可自动的完成零件的加工。所以：将食谱编成相应的代码，输入自动炒菜机，加上相应的菜，便可自动炒出可口的佳肴。自动炒菜，无人值守，省时省力。可以很方便的做一些自己不会做的菜肴，更适合不会做饭的人群。可连接计算机、手机、短信等，实现远程控制，缩短就餐准备时间提高人们的生活效率。代码采用宏录制，方便储存、交流。1.2本课题所涉及的问题在国内（外）研究现状及分析经过在网上搜集关于自动炒菜机信息，发现最多的就是一款已经商品化的自动炒菜锅。其信息如下：全自动炒菜机，是现在科技产品，由农业科学研究院多位教授和国外多名专家历时五年时间，经过数千次实验，成功研制出新一代微电脑操控智能烹饪设备，设备主要是方便，简单的操作，无油烟。全自动炒菜机是一台采用专业烹饪程序模拟技术，无需人工看管，将准好的主料、配料、佐料全部一次性投入，设定程序后，自动热油、自动翻炒，自动控制火候，无需经验即可自动烹饪的一台智能化设备此类自动炒菜机的原理差不多，都是先将食材调料一次性放入封闭的锅体内，然后加热直至炒熟。与我们平常人工炒菜的过程有很大的差异。此次研究设计的炒菜机是烹炒的中国菜系。由于饮食习惯的原因，其他国家很少做中国菜，所以自动炒菜机在其他国家的研究很少。因此基于全程模仿人工炒菜的自动炒菜机，属于科研的处女地，一次研究意义极大。1.3对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析首先要完成产品的功能设计，产品能够炒什么样的菜：预计可炒普通家常菜，如酸辣土豆丝，蘑菇炒肉，木须肉，鱼香肉丝，等等能炒多少菜：本设计应用于家庭，因此设计大小为五口之家的菜量。锅体直径约为40cm，深10cm容量约为5升左右。炒菜的自动化程度：全过程采用单片机控制，开始需把食材放到指定的菜盒，保证所需的调料盒里有充足的调料，输入指定的代码，插上电源便可开始自动翻炒，全过程无人值守。炒出菜的味道：由于炒菜机经过标准化，而且电源电压，调料，食材等均能保持一致，所以自动炒菜的工程能完全模拟代码录制时的场景，条件，因此理论上会炒出很完美可口的菜肴。但是由于各个条件有些细微的差别，如食材的老嫩，调料的细微差别，会有一些不足之处。由于代码可以根据个人口味修正，甚至在炒菜的过程中人工控制一些参数。所以，可以在很大程度上得到修正。1.4本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路加热：采用市场成熟化的电磁加热，只需内置电磁加热盘即可。优点：结构简便，调温幅度大且调节简单，只需改变电压便能调节温度。锅体：采用不锈钢可分离式。优点：方便清洗，便于汤类菜肴的盛放。加料体：调料的种类很多，可分为液体类，如食用油，香油，麻油，水，酱油，醋等。粉末类，如食盐，味精，勾芡粉，鸡精等。颗粒类，如花椒，八角等。但这三类都可以用同一装置来实现加料。 加料体原理类似于播种机的下种机构，利用带有盲孔的旋转体的不断旋转，控制加料的量。三种状态的调料可以通过盲孔直径的大小来实现加料。通过回转的圈数来实现加料的多少。旋转采用小型步进电动机控制。加菜：一般的菜肴需要若干种食材做成。如西红柿炒鸡蛋，需要鸡蛋，西红柿，葱花三种。因此本设计有三个加菜的菜盒。一个为主菜盒，另外两个为副菜盒。菜盒采用翻转方式放菜，结构简单、可靠。旋转同样采用小型步进电动机。翻炒：通过一个可旋转的搅拌体代替人工的翻炒。搅拌体可升降，也可做旋转运动。均由小型步进电动机控制。其中上下升降采用齿轮齿条副来实现。部件安排：把锅和加热体至于产品的中下方，类似于普通电炒锅。将加料装置，加菜盒整合在一个结 构上，通过控制改变各个部件与锅口的位置，实现放料。炒菜过程控制：本设计采用单片机控制整个炒菜流程，将整个流程整合成一种标准的文件，该文件可被个人pc识别阅读，修改。亦能被机器所带的单片机所识别，控制整个炒菜的流程。控制代码的生成：采用宏录制的方式。在各个部件如加调料，加食材、加调料、翻炒等均设有手动按钮。录制时，按下控制面板上的宏录制按钮。由炒菜丰富的厨师通过各个控制按钮，完成加食用油、加热、加调料、加食材、翻炒等整个炒菜过程，类似于普通的炒菜。此时单片机会自动记录下炒菜整个过程以及各个参数，并生成对应的代码文件，以供使用。此代码由于标准化，因此有很强的互换性，可以发布到互联网上。论坛里分享，代替普通的文字食谱，因此菜谱来源广泛。1.5完成本课题所必须的工作条件及解决的办法加调料条件：保证加料准确，不加错料。每个加料器必须有固定的位置，不能装错，并由标签供人识别。然后需要加料量保证准确，需要使得加料机构工作状态良好，可靠性高。人际交换条件：尽可能的使得操作简单化、方便化、傻瓜化。加入独创的宏录制方式，使得整个过程十分简单易懂。2家庭自动炒菜总体结构自动炒菜机主要组成部分：加菜部分、加调料料部分、锅体、搅拌装置等部分组成。整体组成如图2-1所示：图2-1 炒菜机结构图2.1加菜部分由两个小菜盒负责装辅助菜，或者是量比较少的菜蔬，和一个大得菜盒负责放主菜蔬。通过小型步进电动机，控制菜盒的反翻转，从而让菜蔬落入锅内，完成加食材的步骤。2.2加调料部分由一个带有盲孔的转体把储料盒和下方加料口分开，当旋体旋转至储料口时，调料由于重力作用落入盲孔，旋体继续旋转至出料口时，由于重力作用，调料从盲孔进入出料口，继而落入锅内，完成加调料。2.3锅体锅体采用不锈钢制成，属于冲压件。锅体镶嵌于炒菜机上壳，可拿下方便清洗。底下与加热盘相接处，加热盘采用市场常见的电磁加热盘，利用涡流加热，效率高。2.4搅拌装置搅拌装置分上下两部分，上部分通过齿轮齿条副控制搅拌器的上下。下部分通过小型步进电动机控制搅拌片的旋转。3自动炒菜机的设计由于本设计属于机电一体化产品，且应用范围属于家用，所以对轻便性，灵活性都有较高的要求，故内置电机选用小型步进电动机。具有控制精确、方便、成本低廉、轻巧等特点。控制时仅需要驱动电路即可完成复杂的运动。电机共5处需要。分别是：加调料器需要、主轴旋转需要、搅拌器升降需要、搅拌器旋转需要、菜盒翻转需要。3.1加调料器电机选择加料器组成如图3-1所示：图3-1 加料器结构图根据资料得主轴的转速在 120转/分，扭矩由摩擦力构成，由于加料器旋体较小，因此扭矩需要68Ncm。综上，符合条件的步进电动机有三个如表3-1：表3-1 电动机的型号和技术参数及传动比方案电动机型号额定功率P/mW堵转扭矩Ncm最高转速r/min效率（%）电动机重量（g）功率因数128BYJ4850 8015084450.85239BYGH361300150260821800.86339BYGH36280120500791500.79综上，28BYJ48在功率因数和堵转转矩等方面符合我们的要求。3.1主轴旋转需要电机选择主轴旋转部分如图2-2所示：图3-2 主轴旋转部分主轴上方物料最重为3kg、即30N。查机械课程设计手册表1-7得滚珠球轴承效率为0.99。故摩擦损耗为0.01，故摩擦力F=0.01x10N=0.3N。由于平均半径为25cm。故要求电机转矩为T=25cmx0.1N=2.5Ncm。由于要求旋转要有足够的加速度。把上方需要转动的抽象成圆柱体，故由公式GDD=j得出T=13.8Ncm。为了防止转速过快导致菜盒中食材洒出，故转速转速约为70r/min即可。综合电动机的质量，效率选用39BYGH361步进电机电机即可。3.2搅拌器升降电机选择搅拌器升降装置组成如图2-3所示：如图3-3 搅拌器上下调节结构通过计算得出搅拌器下方总重约为0.4kg。通过查阅机械设计课程手册表10-4得在一般非经密机械的齿轮传动时，齿数应大于等于10。限于尺寸原因，我们暂定齿数为12、模数为1。则齿轮半径为r=6mm。则所需扭矩为T=0.6cm4=2.4Ncm。综上，我们选择28BYJ48型步进电动机。运动速度要求10s内完成15cm的往复路程。当步进电动机最高速转动时，v=2rx=2.2cm/s，故满足条件。3.2搅拌器旋转电机选择搅拌器旋转装置组成如图2-4所示：图3-4 搅拌器旋转装置由于所翻炒的食材用量、品种不同。所以我们选用最难翻炒的块状食品做为所需力矩最大的情况，预计约T=DF=60cmX2N=120Ncm。转速为50r/min即可。综合上述原因，故选用39BYGH361型步进电动机。3.2菜盒翻转电机选择菜盒翻转装置组成如图2-5所示：图3-5 菜盒翻转装置当菜盒装满液体时，质量最大，约为0.8kg。由于翻转时始终处于平衡状态，故所需力矩并不很大，因此选择28BYJ48型步进电动机。4各部分功能的实现和分析4.1加调料部分通过小型步进电动机控制带有盲孔的转体，通过盲孔在储料箱和出料口的不断交换，达到加料的目的。加料数等于旋转圈数和盲孔体积的乘积。通过控制步进电动机的旋转圈数，可以控制调料的量。如图4-1所示： 图4-1 加料器其中调料分三种：液体类（花生油、香油、水酱油、醋）、粉末类（白砂糖、花椒粉、盐）、块状类（花椒、八角）。但这三种调料都可以通过盲孔的交换位置达到加料的目的。因此统一采用同样的加料器加放调料。每个调料的位置都是固定的，不可交换位置。4.2加菜部分由于一种菜肴需要一种或多种食材，因此，自动炒菜机配备了一个主菜盒，和两个辅菜盒。如图4-2所示：图4-2 菜盒菜盒通过步进电动机的旋转，带动饭盒的翻转，将食材翻下至锅里。菜盒采用不锈钢冲压成型，通过U型口直接和步进电动机相连。特点就是简单可靠、稳定性好、易于控制。4.3翻炒部分加入菜之后需要不断翻炒使得食材受热均匀并防止粘锅。翻炒采用与锅体贴合的不锈钢片不断的旋转。翻炒的旋转部件和步进电动机直接通过定位螺钉相连，使得结构简便。同时步进电动机的易控制性使得在翻炒时可以采用多种方案。如图4-3所示：图4-3 搅拌器由于翻炒时翻炒器是在锅体内，当需要加调料时、或者是需要把锅拿出清洗时，翻炒器需要离开锅体。因此，采用齿轮齿条副来实现翻炒器的上升和下降。4.4锅体加热部分由于不同的菜肴需要的火候不同，因此热源采用电磁加热。通过电磁原理在不锈钢锅体内产生涡流，从而使得锅发热.如图4-4所示：图4-4 加热源由于采用电能加热，因此温度可控性好、且升温较快、效率较高。4.5各功能串联结点通过一个可旋转的支架，把加料器、饭盒、搅拌器连接在一起。如图4-5所示：图4-5 支架通过步进电动机控制，使得每个部件能够在适当的时候到达相应的位置。5控制部分5.1步进电动机驱动自动炒菜机使用两种小型步进电动机28BYJ48和39BYGH362。这两种需要的驱动芯片为：ULN2003电机驱动模块：如图5-1所示：图5-1 驱动模块ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅 NPN 达林顿管组成。 ULN2003的每一对达林顿都串联一个 2.7K 的基极电阻,在5V的工作电压下它能与 TTL 和CMOS 电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。 ULN2003 工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA ，并且能够在关态时承受 50V 的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。 ULN2003采用DIP16或SOP 16 塑料封装。5.2整体控制流程图启动初始化读取菜谱信息加热盘供电主轴电机旋转至相应位置加料器电机旋转加料菜盒翻转加菜主轴旋转搅拌器下降搅拌器搅拌复位5.3各部件接口定义表5-1 加料器定义加料器编号12345678对应调料食盐白糖花椒味精食用油酱油醋自定义表5-2 其他电机定义电机位置主轴电机小菜盒（左）小菜盒（右）大菜盒搅拌器升降搅拌器旋转编号91011121314表5-3 各容器体积参考量部件加料器加料器转体锅体大菜盒小菜盒容量L1.20.00164.01.81.1主要参考文献1王忠.机械工程材料M.北京：清华大学出版社,2005.2周鹏.微机原理与接口技术M.北京：机械工业出版社,2011.3呈宪平.机电传动与控制M.武汉：华中科技大学出版社,2010.4吴宗泽，罗圣国.机械设计课程手册M.北京：高等教育出版社,1996. 5王宗发.实用机械设计M.北京：北京理工大学出版社,1998. 6汪恺主编.机械设计标准应用手册.第三卷M.北京：机械工业出版社,1996. 7濮良贵,纪名刚.机械设计.第八版M.北京：高等教育出版社,2001. 8蔡汉明，陈清奎.机械CAD/CAM技术M.天津：机械工业出版社,2003:.9杨路明.C语言程序设计教程M.北京：北京邮电大学出版社,2005.10韩进红.互换性与测量技术M.天津：机械工业出版社,2004.11单辉祖.材料力学M.第二版.北京：高等教育出版社,2004.12常明.画法几何及机械制图M.第四版.武汉：华中科技大学出版社，2005.13崇凯.机械制造技术基础课程设计指南M.第一版.北京：化学工业出版社，2006.14孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理M第7版.北京：高等教育出版社,2006.15 Hindhede I,Uffe. Machine Design Fundamentals: A Pratical Approach. New York:Wiley,2003.16 Sors L. Fatigue Design Of Machine Components. Oxford:Pergamon Press,2007.后 记经过这几个月的努力，我的这个毕业设计终于设计完成了，其中过程十分艰辛，刚开始时对设计没有丝毫头绪，不知该怎么下手，同时也让我意识到了自己对大学所学的知识没有掌握好。不过幸好在老师的指导下，让我能开始有些头绪，慢慢攻克一些难关，平时通过在网上查找资料，与同学之间的商讨也让我逐渐能理清设计的总体思路，进而使我的毕业设计一步一步的设计出来。所以在此我非常感谢我的毕业设计指导老师和同学们。通过这次毕业设计的宝贵经历，我明白了自身的知识积累十分匮乏，平长应多多实践积累知识，社会是不断进步的，我们也该是不断学习的。同时毕业设计也让我们学会独立思考问题，解决问题。面对困难不退缩，勇敢前进。虽然过程艰辛，但却是我们成功路上的宝贵财富，正是有了这次做毕业设计的经历，才会让我们在今后的工作生活中更加努力拼搏。最后大学生活即将结束，在这四年时光中我的生活是丰富多彩、幸福快乐的。在这里非常感谢我的母校武昌工学院，感谢母校提供给我们这么优良的学习传统和良好的学习氛围，让我学到了许多知识，知道知识的可贵之处和获取知识的辛勤。本科毕业论文（设计） 开题报告书题 目： 家庭自动炒菜机的设计 系 部： 机械工程学院 专业年级： 机械设计制造及其自动化2013级 姓 名： 张博 学 号： 133004010222 指导老师： 张向阳 职 称：高级工程师 二一七年三月二十日武昌工学院本科毕业论文（设计）开题报告书 学院：机械工程学院学生姓名张博学号133004010222专业年级、班机械设计制造及其自动化1302班指导教师张向阳1、 本选题研究的目的及意义1.1本课题的意义在CAM中，我们只要将编程代码输入数控机床、加工中心，装载上毛坯，便可自动的完成零件的加工。所以：将食谱编成相应的代码，输入自动炒菜机，加上相应的菜，便可自动炒出可口的佳肴。自动炒菜，无人值守，省时省力。可以很方便的做一些自己不会做的菜肴，更适合不会做饭的人群。可连接计算机、手机、短信等，实现远程控制，缩短就餐准备时间提高人们的生活效率。代码采用宏录制，方便储存、交流。1.2对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析首先要完成产品的功能设计，产品能够炒什么样的菜：预计可炒普通家常菜，如酸辣土豆丝，蘑菇炒肉，木须肉，鱼香肉丝，等等能炒多少菜：本设计应用于家庭，因此设计大小为五口之家的菜量。锅体直径约为40cm，深10cm容量约为5升左右。炒菜的自动化程度：全过程采用单片机控制，开始需把食材放到指定的菜盒，保证所需的调料盒里有充足的调料，输入指定的代码，插上电源便可开始自动翻炒，全过程无人值守。炒出菜的味道：由于炒菜机经过标准化，而且电源电压，调料，食材等均能保持一致，所以自动炒菜的工程能完全模拟代码录制时的场景，条件，因此理论上会炒出很完美可口的菜肴。但是由于各个条件有些细微的差别，如食材的老嫩，调料的细微差别，会有一些不足之处。由于代码可以根据个人口味修正，甚至在炒菜的过程中人工控制一些参数。所以，可以在很大程度上得到修正。 1.3本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路加热：采用市场成熟化的电磁加热，只需内置电磁加热盘即可。优点：结构简便，调温幅度大且调节简单，只需改变电压便能调节温度。锅体：采用不锈钢可分离式。优点：方便清洗，便于汤类菜肴的盛放。加料体：调料的种类很多，可分为液体类，如食用油，香油，麻油，水，酱油，醋等。粉末类，如食盐，味精，勾芡粉，鸡精等。颗粒类，如花椒，八角等。但这三类都可以用同一装置来实现加料。加料体原理类似于播种机的下种机构，利用带有盲孔的旋转体的不断旋转，控制加料的量。三种状态的调料可以通过盲孔直径的大小来实现加料。通过回转的圈数来实现加料的多少。旋转采用小型步进电动机控制。加菜：一般的菜肴需要若干种食材做成。如西红柿炒鸡蛋，需要鸡蛋，西红柿，葱花三种。因此本设计有三个加菜的菜盒。一个为主菜盒，另外两个为副菜盒。菜盒采用翻转方式放菜，结构简单、可靠。旋转同样采用小型步进电动机。翻炒：通过一个可旋转的搅拌体代替人工的翻炒。搅拌体可升降，也可做旋转运动。均由小型步进 论文题目家庭自动炒菜机的设计电动机控制。其中上下升降采用齿轮齿条副来实现。部件安排：把锅和加热体至于产品的中下方，类似于普通电炒锅。将加料装置，加菜盒整合在一个结构上，通过控制改变各个部件与锅口的位置，实现放料。炒菜过程控制：本设计采用单片机控制整个炒菜流程，将整个流程整合成一种标准的文件，该文件可被个人pc识别阅读，修改。亦能被机器所带的单片机所识别，控制整个炒菜的流程。控制代码的生成：采用宏录制的方式。在各个部件如加调料，加食材、加调料、翻炒等均设有手动按钮。录制时，按下控制面板上的宏录制按钮。由炒菜丰富的厨师通过各个控制按钮，完成加食用油、加热、加调料、加食材、翻炒等整个炒菜过程，类似于普通的炒菜。此时单片机会自动记录下炒菜整个过程以及各个参数，并生成对应的代码文件，以供使用。此代码由于标准化，因此有很强的互换性，可以发布到互联网上。论坛里分享，代替普通的文字食谱，因此菜谱来源广泛。1.4完成本课题所必须的工作条件及解决的办法加调料条件：保证加料准确，不加错料。每个加料器必须有固定的位置，不能装错，并由标签供人识别。然后需要加料量保证准确，需要使得加料机构工作状态良好，可靠性高。人际交换条件：尽可能的使得操作简单化、方便化、傻瓜化。加入独创的宏录制方式，使得整个过程十分简单易懂。2、本选题国内外研究状况综述 经过在网上搜集关于自动炒菜机信息，发现最多的就是一款已经商品化的自动炒菜锅。其信息如下：全自动炒菜机，是现在科技产品，由农业科学研究院多位教授和国外多名专家历时五年时间，经过数千次实验，成功研制出新一代微电脑操控智能烹饪设备，设备主要是方便，简单的操作，无油烟。全自动炒菜机是一台采用专业烹饪程序模拟技术，无需人工看管，将准好的主料、配料、佐料全部一次性投入，设定程序后，自动热油、自动翻炒，自动控制火候，无需经验即可自动烹饪的一台智能化设备此类自动炒菜机的原理差不多，都是先将食材调料一次性放入封闭的锅体内，然后加热直至炒熟。与我们平常人工炒菜的过程有很大的差异。此次研究设计的炒菜机是烹炒的中国菜系。由于饮食习惯的原因，其他国家很少做中国菜，所以自动炒菜机在其他国家的研究很少。因此基于全程模仿人工炒菜的自动炒菜机，属于科研的处女地，一次研究意义极大。 3、本选题研究的主要内容及写作大纲研究的主要内容： 本设计是对家庭自动炒菜机进行研究，结合自动炒菜机的发展，根据国内外相关资料的分析。通过炒菜机的设计，对各结构位置参数和动力参数的详细计算，以及对传动系统各组成部分所做出的方案以及绘制出的结构简图，使得炒菜机更加安全实用，提高工作效率。写作大纲： 1 概 述 2 自动炒菜机工作原理 3 自动炒菜机总体结构4 自动炒菜机电机的选择6 各部分功能的实现和分析7 控制部分后 记 主要参考文献 4、主要参考文献1 蔡汉明，陈清奎机械CAD，CAM技术天津：机械工业出版社，2003：23-242 常明画法几何及机械制图第四版武汉：华中科技大学出版社，2005：25-263 呈宪平机电传动与控制武汉：华中科技大学出版社，2010：103-1044 崇凯机械制造技术基础课程设计指南第一版北京：化学工业出版社，2006：205-2075 单辉祖材料力学第二版北京：高等教育出版社，2004：99-1016 韩进红互换性与测量技术天津：机械工业出版社，2004：23-257 濮良贵，纪名刚机械设计第八版北京：高等教育出版社，2001：17-188 孙桓，陈作模，葛文杰机械原理第7版北京：高等教育出版社，2006：56-599 汪恺主编机械设计标准应用手册第三卷北京：机械工业出版社，1996：109-11210 王忠机械工程材料北京：清华大学出版社，2005：23-2411 王宗发实用机械设计北京：北京理工大学出版社，1998：9-1112 吴宗泽，罗圣国机械设计课程手册北京：高等教育出版社，1996：6-713 杨路明C语言程序设计教程北京：北京邮电大学出版社，2005：119-12014 周鹏微机原理与接口技术北京：机械工业出版社，2011：130-13215 Hindhede I,Ufe. Machine Design Fundamentals: A Pratical Approach. New York:Wiley,2003:19-21.16 Sors L. Fatigue Design Of Machine Components. Oxford:Pergamon Press,2007:33-34.17 Patton W.J.Mechanical. Power Transmission. New Jersey:PrinticeHall,2010. 5、完成措施及写作进度计划 本论文主要是家庭自动炒菜机，通过检索对国内外大量文献进行学习与研究，并与指导老师和同学多次探讨下来完成的。写作进度计划： （1）2016.11.152016.12.30 选择课题，明确课题任务，接收指导老师下达的毕业设计任务书及指导书。 （2）2016.12.202017.01.10 查阅相关资料，拟出总体设计方案，形成整体工作印象，作出整体设计框架。 （3）2017.02.112017.03.25 完成开题报告。 （4）2017.03.102017.03.25 完成中期自查表。 （5）2017.04.102017.04.18 完成论文初稿。 （6）2017.04.192017.05.05 检查论文、图纸等材料的质量和规范性，按照指导老师修改意见，完善论文及相关材料，完成定稿，安排学会论文相似性检测，并将检测结果汇总与答辩安排一起报教务处备案。 （7）2017.05.06 完成答辩。指导教师对开题报告的意见指导教师（签名）：年 月 日学院审核意见 1、通过； 2、完善后通过； 3、未通过 学院公章年 月 日注：此表由学生填写后，在规定时间内交指导教师武昌工学院本科毕业论文（设计）指导记录表学院专业年级学生姓名学号指导教师论文题目指导记录1 指导教师签名： 年 月 日指导记录2 指导教师签名： 年 月 日指导记录3 指导教师签名： 年 月 日指导记录4 指导教师签名： 年 月 日 指导记录5 指导教师签名： 年 月 日说明：1.此表为指导教师指导学生撰写和修改毕业论文（设计）的动态记录表，供指导教师在每次指导学生撰写或修改毕业论文（设计）时手工填写并签名。2.指导次数不得少于3次，多于5次可附页。3.论文完成后，此表装入学生论文档案袋中存档。武昌工学院本科毕业设计（论文）过 程 控 制 表学院：机械工程学院 专业: 机械设计制造及其自动化 论文题目学生姓名班级学 号指导教师教研室一、 指导教师设计（论文）指导记录（指导时间、方式及内容、初稿时间、定稿时间）初稿递交时间： 初稿反馈时间： 定稿递交时间： 定稿反馈时间： 指 导 记 录：1、于 年 月 日通过 方式进行对 的指导；2、于 年 月 日通过 方式进行对 的指导；3、于 年 月 日通过 方式进行对 的指导；4、于 年 月 日通过 方式进行对 的指导； 二、指导教师对初稿的意见: 年 月 日 三、指导教师对设计（论文）定稿的评语及建议成绩（一）设计（论文）评语(对论文选题、论文质量、文笔、专业知识掌握程度的评价，是否同意参加答辩)（二）指导老师评阅成绩：指导教师（签名）：年 月 日四、答辩记录五、答辩情况(一)答辩情况及答辩决议（对论文的评价；对答辩的完整性、准确性、流利性的评价；是否同意过论文答辩，是否建议授予学士学位）（二）答辩成绩：六、毕业设计（论文）综合成绩指导老师评阅成绩 60 %答辩成绩 40 %总评成绩七、答辩小组成员姓 名职 称答辩小组组长签名：年 月 日答辩秘书八、学院学术委员会审查意见 学院盖章： 年 月 日- 3 -1本科毕业论文（设计）本科毕业论文（设计）123456789论文题目论文题目：家庭自动炒菜机的设计家庭自动炒菜机的设计姓名姓名：张博张博学号学号：133004010222班级班级：2 班班年级年级：2013 级级专业专业：机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化学院学院：机械工程学院机械工程学院指导教师指导教师：张向阳张向阳 高级工程师高级工程师完成时间完成时间：2017 年年 5 月月 3 日日武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸作者声明作者声明本毕业论文（设计）是在导师的指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因本毕业论文（设计）引起的法律结果完全由本人承担。毕业论文（设计）成果归武昌工学院所有。特此声明作者专业：机械设计制造及其自动化作者学号：133004010222作者签名：年 月 日武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸家庭自动炒菜机的设计张博张博Family Automatic Cooking Machine DesignZhang, Bo 2017 年年 5 月月 3 日日武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸- 1 -摘摘 要要本文的主要内容讲述的是对家庭自动炒菜机总体结构的设计。包含加菜部分、加调料部分、锅体、搅拌装置，等等一系列的设计。还包括挑选步进电动机的型号规格，通过对电动机功率/转速的计算来选取。自动炒菜机的主要工作部件是主轴和搅拌装置。主轴部分主要由加菜装置、加调料装置等组成。本文通过查找炒菜机的资料，然后比对炒菜机的结构，并设计它的结构，主轴的设计是整个设计的主体，通过对炒菜物质和生产量的取定，来得出自动炒菜机的制造过程，整个过程用单片机进行控制，输入编写好的代码，插上电源之后就可以自动翻炒了，整个过程不用人守着。本机可炒酸辣土豆丝、千张肉丝、麻辣豆腐、虎皮青椒等普通家常菜。关键词：关键词：炒菜机；自动炒菜机；自动翻炒武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸- 2 -AbstractIn this paper, the main content is the overall structure of the automatic cooking machine design for the family. Seasoning food part design, including the design of the part, the design of the pot body, the design of the mixing plant. Also includes the selection of stepper motor, the motor power/speed of calculation. Automatic cooking machine spindle is the main working parts and mixing device. Spindle part is mainly composed of menu items device, add seasoning device, etc. Whole process controlled by single chip microcomputer, input the specified code, plugged in can be started automatically, the whole process of unattended. This article through to look up the information cooking machine, and then does the cooking machine structure, and its structure design, the design of the main shaft is the main part of the whole design, through to the cooking material and production, fixed conclusion cooking machine design process, the whole process of controlled by single chip microcomputer, input the specified code, plugged in can be started automatically, the whole process of unattended. This machine can be Fried hot and sour potatoes, mushrooms, Fried meat, moo shu pork, braised pork and so on ordinary home cooking.Key words:cooking machine;automatic cooking machine;automatic stirring武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸- 1 -目目 录录1 1 概概 述述 .1 11.1 国内外研究现状及分析 .11.2 完成本课题所必须的工作条件及解决的办法 .22 2 自动自动炒菜机工作原理炒菜机工作原理 .2 23 3 自动炒自动炒菜机菜机总体结构总体结构 .4 43.1 加菜部分 .43.2 加调料部分 .43.3 锅体 .43.4 搅拌装置 .44 4 自动炒菜机自动炒菜机电机的选择电机的选择 .5 54.1 加调料器电机选择 .54.2 主轴旋转电机选择 .54.3 搅拌器升降电机选择 .64.4 搅拌器旋转电机选择 .64.5 菜盒翻转电机选择 .75 5 各部分功能的实现和分析各部分功能的实现和分析 .8 85.1 加调料部分 .85.2 加菜部分 .85.3 翻炒部分 .95.4 锅体加热部分 .105.5 各功能串联结点 .106 6 控制部分控制部分 .11116.1 步进电动机驱动 .116.2 整体控制流程图 .116.3 各部件接口定义 .11后后 记记 .1313主要参考文献主要参考文献 .1414武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸- -11 概概 述述随着社会的进步，科学技术发展的越来越先进，同时人们就变的越来越轻松了，越来越多的高科技机器设备被发明创造出来了。比如家里的洗衣机、太阳能热水器等等，使人们的生活更加便捷，极大的提高了人们日常生活中的效率。因此，可以进行预测：未来将会有很多能提高人们生活质量的智能机器走进人们的生活当中。从而为了提高人们在厨房的效率，研发设计了一款家庭自动炒菜机，它可以代替人们在厨房的劳作，自动完成菜肴的炒制。在如今的社会当中，自动化的烹饪机器 微波炉被使用的越来越多了。不过微波炉是从国外引入中国的，它的主要特点跟外国人的生活习惯、做菜口味、菜的原料相关联。传入中国之后，用的也都是国外的技术，中国的消费者基本都是用它来快速的热些饭菜。虽然这些年来有些新的品种出来，但它们的主要功能还是对饭菜进行简单加热。全自动炒菜机是一台自动仿制人工做菜的智能化设备，不需要人们在旁边看着，只用提前把主菜、副菜、调料放入对应的盒子中，将炒菜的程序输入到机器之后，它能自动热锅、控制加热温度、翻炒，操作者只需按下按钮就能将各种各样的菜炒制出来。自动炒菜机有能过炒、煮、蒸、炸、炖等等多种功能，这极大的丰富了自动炒菜机的做菜品种，能够自动做出各样格式的佳肴，只是简单操作几下，就能够尝到全世界各个地方的美味佳肴，而且自动炒菜机做饭过程中能自动吸油烟、炒菜不粘锅、也能防止菜被炒糊，炒出的菜也能保持它的味道新鲜美味，这既让炒出的菜有了色香味俱全的特点，也让菜的营养没有流失，达到了两全其美的效果。1.11.1 国内外研究现状及分析国内外研究现状及分析在 CAM 中，人们通过把编程代码输入到数控机床、加工中心，装载上毛坯，就可以自动的将零件加工出来。所以，人们只需把不同的菜的制作过程编写出一个程序代码，直接将程序代码输入到设备中，就能自动将菜炒出来。自动炒菜，不需要人们在旁边守着，既节省了时间也节省了力气。能够很快速的做出自己不会做的菜，所以非常适合不会做菜的人群。代码采用宏录制，方便储存、交流。通过在网上搜到的自动炒菜机的信息，出现频率最高的就是一款商品化的自动炒菜锅。其信息如下：现代科技产品自动炒菜机，由国内外多名专家和教授经过几千次实验，花费六年时间，成功设计制造出来的一台微电脑操控智能烹饪设备，该设备主要是操作简单，极大的方便了人们，且做菜没有油烟。全自动炒菜机是一台专业模拟人工炒菜技术，只需提前备好主菜、副菜、调料，输入程序代码之后，自动做好热锅、加料、翻炒，控制火候的一台智能化设备。大多数自动炒菜机的工作过程基本都是一样的，就是将食材和佐料提前备好，然后插上电源开始工作。跟我们平常自己炒菜有很大的区别。武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸- -2这次设计的自动炒菜机是炒的中国菜。而国外的那些国家不会怎么吃中国菜，故他们对这个自动炒菜机并不是很费心力。因此全程自动模拟人工的自动炒菜机，是科学研究中的第一次，这项科学研究很有重大意义。1.21.2 完成本课题所必须的工作条件及解决的办法完成本课题所必须的工作条件及解决的办法首先需要对炒菜机的功能进行设定，要设定它炒菜的种类，可以炒一些简单的家常菜如酸辣土豆丝，千张肉丝，麻辣豆腐，虎皮青椒等等。能够炒多少分量的菜：该设计适用于家庭，所以将分量设置为五口之家的用量。锅体直径约为 450mm，深 150mm 容量约为 5 升左右。设备自动化程度：整个过程用单片机控制，先将食材放入到规定的菜盒中，把调料盒中的佐料放满，输入设定的代码，插上电源就可以开始自动工作，整个过程不需要人在旁边看着。炒出菜的味道：因为炒菜机的各种数据都是设定好了的，只要保证外在条件如电源电压、食材的种类、佐料的种类等，就可以使炒菜机炒出的菜能够一致，因此理论上会炒出美味的菜。但是由于有些条件还是会有细小的差别，比如食材的新鲜程度，调料的微小差别，这些方面还是没能控制好。由于代码可以根据每个人的口味不同来修改，在炒菜过程中可以人为修改一些参数。所以，可以在很大程度上得到修正。加调料条件：把准备好的佐料放入贴上了指定标签的调料盒中，调料盒的位置不能更改，在工作过程中要精确加料的量，不能出现偏差。而且要保证加料部分工作稳定，可靠性能高。人际交换条件：可以引入宏录制方式，该方式可以使得操作设备更加简单，只用将每道菜录制好的代码输入到设备中，就可以把菜炒制出来，十分简单方便。2 2 自动炒菜机工作原理自动炒菜机工作原理炒菜机的工作原理可以分为以下几步：加热：采用电磁加热的方法，在锅底放置一个电磁加热盘。优点：结构简便，调温幅度大且调节简单，只需改变电压便能调节温度。锅体：采用可以拆卸下来的不锈钢材料锅。优点：可以拆卸下来清洗，很方便。加料体：有很多种调料剂，有液体类，如水，酱油，醋，食用油，香油，麻油等。粉末类，如食盐，味精，鸡精等。粒状类，如花椒，八角等。但这三类都可以用同一装置来实现加料。加料体原理类似于播种机的下种机构，利用带有盲孔的旋转体的不断旋转，控制加料的量。通过改变盲孔尺寸的大小来加这三种料。通过转的圈数来控制加料的量。用小型步进电机来控制旋转。加菜：一般的菜肴需要若干种食材做成。如西红柿炒鸡蛋，需要鸡蛋，西红柿，葱花三种。所以设计了三个加菜盒。分为一个主菜盒和两个副菜盒。通过翻转菜盒来向锅中加菜，这种结构简单也很稳定。翻转还是使用小型步进电动机。武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸- -3翻炒：利用一个可旋转的搅拌体来进行翻炒。可以控制搅拌体的高度，也能让它旋转起来。都是通过小型步进电动机控制。利用齿轮齿条副来控制搅拌体的升降。部件安排：把锅和电磁盘放在设备的正下方，跟电炒锅一样。把加料装置和加菜盒放在同一个部件中，通过改变各部分跟锅口的位置，来进行放料。炒菜过程控制：本设计的整个过程是被单片机进行控制的，将全过程转换成标准化的文件，这个文件可以被电脑识别，更改。同样也能被设备自带的单片机阅读，操控整个过程。控制代码的生成：用宏录制的方法来控制代码。在加调料盒、加食材盒、搅拌体等部件处装上控制按钮。录制的时候，按下宏录制按钮。由经验丰富的厨师按下不同的按钮，将炒菜过程中的添油、放食材、调料、控制加热温度等等全部演示出来，跟平常炒菜一样。这个时候单片机就会记录下来炒菜的过程和对应的控制程序，来生成相对应的代码，可以用来下次使用。经过标准化的代码，具有互换性，可以上传到网络里、论坛里分享，代替普通的文字食谱，因此菜谱来源广泛。武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸- -43 自动炒菜机总体结构自动炒菜机总体结构自动炒菜机主要组成部分：加菜盒、加调料盒、锅体、搅拌装置等部分组成。整体组成如图 3.1 所示：图图 3.1 炒菜机结构图炒菜机结构图1-小菜盒 2-大菜盒 3-支架 4-步进电动机3.1 加菜部分加菜部分将量较少的菜或配菜装入两个小菜盒中，主菜放进大菜盒中。菜盒的翻转由小型步进电机控制，可以让菜倒入锅内，从而完成加食材。3.2 加调料部分加调料部分将存料盒和下方加料口通过带盲孔的转体分离，当转体转到储料口时，调料便落入到盲孔之中，转体再转到出料口的时侯，调料就会从盲孔中落到出料口，再倒入锅内，从而完成加调料。3.3 锅体锅体锅体是用不锈钢铸造成的，是冲压件。锅体储存在炒菜机正底座，可以卸下清洗，十分方便。锅体之下放置一个加热盘，加热盘用那种很普通的电磁加热盘，通过涡流加热，十分快速。3.4 搅拌装置搅拌装置搅拌装置是由上下两部分组成，上部分搅拌体的上下由齿轮齿条副控制。下部分搅拌片的旋转由小型步进电机控制。武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸- -54 自动炒菜机电机的选择自动炒菜机电机的选择因为该设计产品属于机电一体化类别的，而且是家庭使用的，所以产品应该具有小巧，操作简便的特点，因此用小型步进电机作为内置电机。具有控制精确、方便、成本低廉、轻巧等特点。控制时插上电源就能让设备完成整个过程的运动。需要安置 5 种电机。分别是：加调料器电机、主轴旋转电机、搅拌器升降电机、搅拌器旋转电机、菜盒翻转电机。4.1 加调料器电机选择加调料器电机选择根据资料得主轴的转速在 120 转/分，扭矩由摩擦力构成，由于加料器旋体较小，因此扭矩需要 68Ncm。综上，符合条件的步进电动机有三个如表 4.1：表表 4.1 电动机的型号和技术参数及传动比电动机的型号和技术参数及传动比方案电动机型号额定功率P/mW堵转扭矩Ncm最高转速r/min效率（%）电动机重量（g）功率因数128BYJ4850 8015084450.85239BYGH361300150260821800.86339BYGH36280120500791500.79综上，28BYJ48 在功率因数和堵转转矩等方面符合本设计的要求。4.2 主轴旋转电机选择主轴旋转电机选择主轴旋转部分如图 4.1 所示：图图 4.1 主轴旋转部分主轴旋转部分武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸- -61-螺母 2-轴承 3-轴 4-轴承座 5-螺钉主轴上方物料最重为 3kg、即 30N。查机械课程设计手册表 1-7 得滚珠球轴承效率为 0.99。NNF3 . 01001. 0故摩擦损耗为 0.01，故摩擦力 F=0.01x10N=0.3N。由于平均半径为 25cm。故要求电机转矩为 T=25cmx0.1N=2.5Ncm。由于要求旋转要有足够的加速度。把上方需要转动的抽象成圆柱体，故由公式 GDD=j 得出 T=13.8Ncm。为了防止转速过快导致菜盒中食材洒出，故转速转速约为 70r/min 即可。综合电动机的质量，效率选用 39BYGH361 步进电机电机即可。4.3 搅拌器升降电机选择搅拌器升降电机选择搅拌器升降装置及搅拌装置组成如图 4.2 所示：如图如图 4.2 搅拌器上下调节结构搅拌器上下调节结构1-齿条 2-步进电机 3-搅拌器 4-螺钉通过计算得出搅拌器下方总重约为 0.4kg。通过查阅机械设计课程手册表 10-4 得在一般非经密机械的齿轮传动时，齿数应大于等于 10。限于尺寸原因，暂定齿数为 12、模数为 1。则齿轮半径为 r=6mm。则所需扭矩为 T=0.6cm4=2.4Ncm。综上，可以选择28BYJ48 型步进电动机。运动速度要求 10s 内完成 15cm 的往复路程。当步进电动机最高速转动时，v=2rx=2.2cm/s，故满足条件。4.4 搅拌器旋转电机选择搅拌器旋转电机选择由于所翻炒的食材用量、品种不同。所以可以选用最难翻炒的块状食品做为所需力武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸- -7矩最大的情况，预计约 T=DF=60cmX2N=120Ncm。转速为 50r/min 即可。综合上述原因，故选用 39BYGH361 型步进电动机。4.5 菜盒翻转电机选择菜盒翻转电机选择当菜盒装满液体时，质量最大，约为 0.8kg。由于翻转时始终处于平衡状态，故所需力矩并不很大，因此选择 28BYJ48 型步进电动机。5 各部分功能的实现和分析各部分功能的实现和分析5.1 加调料部分加调料部分带有盲孔的转体通过一个小型步进电动机来进行控制，盲孔不断转往调料盒出口处来将调料运往锅体内。盲孔体积乘以旋转圈数就是加料的量。所以通过控制盲孔的旋转圈数就能控制加料的量。如图 5.1 所示： 图图 5.1 加料器加料器调料可以分为液体类（油、醋、水）、颗粒类（糖、盐、味精、辣椒粉）、固体类（花椒、八角）。可以通过改变盲孔旋转到各个调料盒的位置来实现加不同的料。因此全过程中只用同一个加料器来进行加料，各个种类的调料盒都是贴好标签固定不变的，所以调料盒的调料不能随意更换。5.2 加菜部分加菜部分因为每种菜或多或少都需要几种配菜，所以在炒菜机上配备多种菜盒，用来分别盛装主菜和配菜，因为这次设计的炒菜机应用的范围只是一些家常菜，原料并不是很多，所以只需在上面配备一个主菜盒和两个副菜盒如图 5.2 所示：武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸- -8图图 5.2 菜盒菜盒在步进电动机的作用下菜盒旋转至锅体上方，同时将菜盒翻转，菜盒中的蔬菜就会落入锅内。菜盒的材料使用的是不锈钢，通过冲压成型的，跟步进电动机通过 U 型口相连接。优点就是结构简单、便于操控、稳定可靠。5.3 翻炒部分翻炒部分在炒菜过程中为了不让食材粘锅需要搅拌器不断旋转翻炒，同时也使食材受热更均匀些。翻炒过程中的搅拌器下方需放置一个跟锅体尺寸相配合的不锈钢片，用于旋转搅拌之用。用定位螺钉把旋转的部件跟步进电动机连接起来，可以让结构更稳固。而且步进电动机容易操控，翻炒时可以使用多种方法来工作。如图 5.3 所示：图图 5.3 搅拌器搅拌器因为翻炒的时候搅拌器要伸入锅中，遇到加料的时候，抑或是要把锅卸下来洗干净的时候，搅拌器需要上升离开锅内。所以，可以用齿轮齿条副来控制搅拌器的上升与下武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸- -9降。5.4 锅体加热部分锅体加热部分因为炒制各种佳肴的时候，所需的加热温度不一样，所以可以用电磁加热的方法来解决这个问题。通过电磁原理在不锈钢锅体内产生涡流，从而使得锅发热.如图 5.4 所示：图图 5.4 加热源加热源因为采用电磁加热的方法，所以这个加热温度便于控制，而且升降温度很快就可以实现，综合来讲十分高效。5.5 各功能串联结点各功能串联结点为了让搅拌器、菜盒、加料器之间能联动起来，用一个可以旋转的支架把它们连接起来。如图 5.5 所示：图图 5.5 支架支架在步进电动机的操控之下，可以让每个部件快速的工作起来，在什么时候应当干什武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸- -10么，它都可以精确的计算出来并让其部件运作起来。6 控制部分控制部分6.1 步进电动机驱动步进电动机驱动自动炒菜机使用两种小型步进电动机 28BYJ48 和 39BYGH362。这两种需要的驱动芯片为：ULN200
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