家用自动包子机创意设计.docx

目录一、绪论(2)1.1包子机的发展(2)1.2包子机的研制意义、相关介绍和目标及未来的发展方向(2)二、机械系统总体方案的拟定(3)2.1动力系统的拟定(3)2.2传动系统的拟定(3)2.3执行机构的拟定(4)三、机械部分的设计(4)3.1包子模型的建立与分析(4)3.2 生产效率与成型盘的设计(5)3.3竖蛟龙的设计(5)3.4横蛟龙的设计(5)3.5成型头的设计(5)四、包子机创意设计(6)结论(8)参考文献(9)家用包子机创意设计摘要随着时代步伐的大跨步进步以及生活节奏的加快，人们对烹饪的营养追求也是越来越高了，快速而且还具有营养的食品自然是我国传统的包子、面条等传统面食，从古至今这些面食始终都占据着重要的位置。本次创意设计主要针对“家用自动包子机的创意设计”，在通过观察包子手工生产过程以及借鉴国内外相关食品成型机械的结构特点，采用成型头为成型元件、螺旋机构为面料输送元件、滑片泵为输馅元件的灌肠式滚切成型原理设计包子机。该种成型原理生产效率高，降低人工劳动成本，可以实现连续式生产，因此在食品机械中得到广泛应用。【关键词】 包子机 机械系统 成型头 创意设计一、绪论1.1包子机的发展随着时代步伐的大跨步进步以及生活节奏的加快，人们对烹饪的营养追求也是越来越高了快速而且还具有营养的食品自然是我国传统的包子、面条等传统面食，从古至今这些面食始终都占据着重要的位置，在餐饮业快速发展的今天，人们对中国传统面点食品仍旧喜爱，各种包子铺、包子铺、馒头连锁店等也不短的兴起，在大街上随处都可以看到无数的摊点，尤其是在忙忙碌碌的早上这些摊点真的为我们老百姓节省了不少的时间。包子是我们每个人熟知的一种主食，是一种把面粉加水、糖等调匀，制作时加入肉、菜、豆蓉等馅料，发酵后通过蒸笼蒸熟而成的食品，成品外形为半球形。改革开放后，随着经济的发展，人们的生活水平由温饱型逐渐向营养型发展，餐饮企业如雨后春笋般迅猛发展。随着生活节奏加快，方便营养、价廉的中式快餐成为时尚，同时逐渐向产业化发展。80年代，第一台包子机在中国问世后，至今已经历了二十多个年头，包子机的类型也经过了三个阶段的发展，第一代为盆式包子机，第二代为灌肠式包子机，大三代为包合式包子机。都是在成型与输馅结构上有所不同。现在市面上大量销售的主要是灌肠式包子机，本次毕业设计也是研究灌肠式包子机。包子机的制作包子就是把和好的面团和拌好的馅放入机器指定斗就可以出来成型的包子。当今包子机广泛适用于宾馆、饭店、食堂、个体店等面食 加工行业。随着技术的提高，包子机自动化程度相当高，只需将和好的面和陷放入机器，5分钟后，成型的包子就会一个接一个的出炉了。包子机原理简单，操作简单，一个人即可操作，而且包子机基本继承了手工制作包子的流程，口感和外观比手工包子有过之而无不及。1.2包子机的研制意义、相关介绍和目标及未来的发展方向包子是一种大众快餐食品,国内外消费量极大,但其制作一直为手工操作,工作效率低,劳动量大,不卫生,成品形状和大小无法完全一致,远远不能满足社会需求。因此如果能研究开发一种能够以机械动作代替人工劳动的机器， 那么除了可以节约大量的时间、降低包子的生产成本、提高利润之外，更可以免除人们冬日里冒寒排队购物之苦，一举多得。本次设计主要是面对家用，全自动包子机便是我们的设计对象，全自动包子机的特点有：全自动包子机采用刀盘收切成形原理，包子成型后，经输送带输送，大大减少制品掉落时，损坏或变型的情况。包馅机先进的输面、进馅系统，充分保护面的筋道，真正做到不伤面，保证包子质感。给馅更加流畅、均匀，无论何种馅料均能使包子成型效果绝佳。按照面点工艺要求的动力学科学设计，以确证制品密度，从而保证了制品气孔的均匀细腻，弹韧性、持水性绝佳，且制品表面光亮细腻、花纹整齐、口感滑爽，远远超过手工制作的产品。采用高品质微电脑控制，人性化的控制面板，控制准确可靠。5分钟即可自如操作。自动化程度高，定量准确，内压小，制品大小统一，皮馅比例20克-150克，随意可调，一人、两人均可操作。产品多样化，可生产各种包子、南瓜饼、小笼包等各种包馅产品。机身轻巧，占地少，挪动方便。主要机件均采用不锈钢制作，外形美观，符合国家食品卫生标准。结构合理，成型、进馅、进面与控制板均独立电机带动，不易发生连带故障，且维修及拆装清洗方便。本机对面粉质量要求不高，且适合各种工作场所。工作效率相当于8到12个工人同时手工制作包子，真正的低投入、高收效，节省投资。包子机发展至今，却还有些不足。包子机初步目标确定为能够实现包子包馅工艺的机械化。未来可在此基础上加以改进和扩展，以实现横纵两方向发展。即包子生产全过程的无人干预自动化与多功能化。二、机械系统总体方案的拟定2.1动力系统的拟定动力系统可按原动机的类型分为电动式、气动式、液压式等。包子生产机功率小、结构较简单、产品无严格精度要求, 因此对动力源亦没有过多限制, 且通过从便捷性和适用性方面的考虑决定选用两相或三相交流电动机作为动力输出装置。2.2传动系统的拟定传动系统接传动件的不同可分为带传动、 链传动、 齿轮传动、 蜗轮蜗杆传动等几大类。包子生产机的传动系统属于复合传动系统,综合了链、齿轮、蜗轮蜗杆以及槽轮机构以实现传动系统的最优化。具体传动系统见2-2图所示：1、槽轮机构 2、离合器 3、齿轮传动 4、竖蛟龙 5、出面嘴 6、齿轮传动7、齿轮传动 8、锥齿传动 9、链传动 10、横蛟龙 11、馅管 12、供馅泵2-2总体传动系统图槽轮机构控制着包子馅的供给速度，供给的包子馅通过供馅泵输入馅管中向下移动，离合器可以控制馅的量。3处的齿轮机构控制着竖蛟龙的速度，通过竖蛟龙将横蛟龙中运输的面团包裹在馅的周围，通过出面嘴包子馅和面团就结合。7处的齿轮机构控制着成型盘的张合，同时也控制了其张合的速度。通过成型盘就可以做成一个接一个成型的包子。8处的锥齿传动主要把横向转动转化为纵向转动。电动机为整个系统的原动力，通过减速器可以控制转速。9处的链传动主要带动横蛟龙的转速。2.3执行机构的拟定执行机构包括三个大部分：现馅料输送的供馅机构。即供馅泵 。实现面料输送的供面机构。分为積、竖数龙两小部分。其中竖绞龙为中空结构, 内腔充当馅料输送的通道, 即馅管。整个设计的核心部分一一成型机构。由两个同向运动的成型盘构成。三、机械部分的设计3.1包子模型的建立与分析根据包子的实物研究，初步选定包子的外廓尺寸如下图3-1 所示： 图3-1 包子外形尺寸图根据初选尺寸以及 5mm 的皮厚使用ProE建立图3-2三维模型：:图3-2 包子三维模型图使用体积测量功能测得包子总体积为Vz=28.7cm3，其中空心部分（馅部分）体积为Vx=11.3cm3，实心部分（面皮部分）体积为Vm=17.4cm3。3.2 生产效率与成型盘的设计由于本设计没有完善的理论计算方面的支持， 因此在参考了国内外众多夹馅成型机械后拟定生产效率为3600个每小时，且由于成型盘每旋转一周可生产包子一个，故而确定成型盘的转速为nc=60r/min。通过观察手工包子生产过程了解到搓制面皮速度越快越易成型，手工生产时速度大约为0.20.3m/s。因考虑到机器生产效率高的影响，决定将搓制速度提高一倍，初步确定为0.5m/s。通过线速度计算公式可得到成型盘的基础直径应为Dc=500=159.23mm，圆整后取Dc=160mm。3.3竖蛟龙的设计初步确定每个包子面皮部分体积为Vm=17400mm3，包子内腔壁直径为Dm=30mm，即竖绞龙螺旋管的外径为ds=30mm，初步拟定竖绞龙的套筒内径为Ds=44mm，螺旋带厚度为H=0.5mm，螺旋带最外缘半径rlxs=42mm，且忽略因螺旋带扭曲所带来的体积增加（即认定每个导程内螺旋带所占体积近似为一个内径D=30mm，外径d=42mm，厚度H=0.5mm的圆环体所占的体积），则：Vlsx=(rlxs2-rs2)H= *（212-152）*0.5=339mm3设竖绞龙的转速与成型盘转速相同，即竖绞龙每旋转一周，面料垂直向下运动一个导程，且该导程内的面料恰好能供成型盘生产一个包子，为ns=60r/min。则螺旋管的导程可按下式近似计算: Ls=Vlxs+VmRs2-rs2 代入数据有：Ls=21.8mm，考虑到面料压实体积需要收缩，故将导程圆整为Ls=22mm。3.4横蛟龙的设计初选设计参数：横绞龙螺旋管外径dh=20mm；横绞龙导料槽内径Dh=36mm；螺旋带厚度H=0.5mm；螺旋带最外缘半径rlxh=17mm；考虑到横绞龙采用单端固定的形式，不适合承受过大弯矩， 因此决定增大转速缩小导程以减小作用在螺旋管上的径向分力。拟定转速为成型盘转速的 1.5倍，即nh=90r/min。则有：Vlxh= (rlxh2-rh2)H= *(172-102)*0.5=297mm3 Lh=1.5Vlxh+Vm1.5 （Rh2-rh2）=16.9mm同理考虑到面料压实体积需要收缩，将导程圆整为Lh=17mm。3.5成型头的设计为降低价格，适合国情，在包子机的整机设计上要力求结构简单、合理，易于操作，便于清洗。在成型头的结构设计中，首先应该确定包子的褶数，褶数太少影响包子外形美观，褶数太多使传动和设计变为复杂，考虑到手工制作包子的习俗，确定每个包子褶数为12褶。其次，要使得包子能够快速切断，为了便于传动，减少产生阻、卡的机率，可以设计如3-5图所示：图3-5 成型头三维图其既可以形成褶，又可以快速切断进行封口封底。同时还要有水平动力的输入，这里采用两个不规则的齿轮。成型头主要由底座、滑块、12个挤褶片、拨杆、滑动轴、不规则齿轮、弹簧等零件组成，动力传递是靠不规则的齿轮转动带动另一个不规则齿轮。成型头是整个系统中核心部分，也是本设计中的创意部分，本成型头采用连杆机构、不规则齿轮传动来实现，生成12褶包子。图形如3-5图所示：213-5成型头二维图上图所示的初始状态就为张开式，成型头的初始状态主要由弹簧的弹力来形成，主要为不规则齿轮的没齿处与另一个不规则齿轮1齿面不结合。因此，在滑块轨道中安装弹簧，1处为一个不完整齿轮，通过另一个不规则齿轮传递运动，使滑块在滑轨中挤压弹簧，同时成型头闭合，弹簧蓄积弹力，通过不规则齿轮转动，释放弹力使得成型头回到初始状态。闭合状态时，为两个不规则齿轮的齿面结合，齿面结合传递动力，使滑块在导轨中移动，转动转到圈2使得成型头闭合。四、包子机创意设计本设计包子机的操作方法： 活好的面装入包子机面斗； 将包子馅装入包子机馅斗；启动包子机电源，打开包子机成型开关；打开包子机输面开关；打开包子机输馅开关；从输送带取出合格的包子；因此，可以发现此包子机需要活好的面才能生产包子，因此在放面口处加一个发酵装置。市场上有包子发酵箱，发酵箱的工作原理，是靠电热管将水槽内的水加热蒸发，使面团在一定温度和湿度下充分地发酵、膨胀。因此，可以改变发酵箱的底板，使其可以通过连杆机构张开，将发酵好的面传送到横蛟龙处。在发酵箱底部配上4.1图机构： 4.1发酵底盘图发酵的时候，底板闭合，等到发酵完成时，底板通过连杆机构打开使面团进入有横蛟龙的盛面团箱中。结论 本设计是在参考国内外各种类似机械的结构特点和成型原理后设计而成， 其作用为以 机械动作替代手工劳动来生产包子。包子机是由机架部分、减速部分、供馅部分、供面部分、成形部分等五大部份组成。工作原理是面斗中面团经螺旋推进器(横绞龙和竖蛟龙)推至出口(面嘴)处形成空心面管; 同时经双级叶片泵将馅推入面管内，最后经成形头切成型。具体设计内容主要围绕以下三点展开： 传动系统的设计。 成型系统的设计。主要为成型盘的设计。 面料和馅料的输送系统设计。主要为横竖绞龙、出面嘴的设计。 创意思维拓展。 并对上述四点进行有机结合，使之成为一能实现特定功能动作的机械实体。 由于该次设计涉及内容多，无论是时间方面还是设计经验方面均有很大的欠缺， 设计内容亦不甚完善， 较之国内外主流类似产品有很大差距。全自动包子机在市场上涉及广泛，本次设计还有许多不足之处，例如如果能到面粉就可以直接生产出包子会更加好。在零件设计时，对其加工性和制造性考虑的很少，严重缺乏具体的实践。由于对所学知识还不能很好运用，使得在整体设计方面数据还是有些欠缺。不过经过本次毕业设计我得到了很多宝贵的知识，对一个产品的设计流程有了新的理解，还有就是做任何事都要有计划，按照计划一步一步施行，同时充分借鉴和参考同类产品的设计思路，也培养了我的坚持不懈和挑战自我的精神，对我以后的工作和学习有很大的帮助！同时对自己有了清晰的认识，自己所欠缺的知识面正是以后要做技术设计工作所要需要的，由此认识到，只有拥有丰富的实践经验，生产第一线的锻炼，以后走上技术岗位才能够设计出优质的产品。参考文献1陈育仪.MS7E5 型自动包馅机的设计与计算 J.包装与食品机械,1987,04: 1005-1295.2潘炳义.冯丙千.包子机的研制J.安徽科技,1994,12: 1007-7855.3朱桓才,李渭江.包馅机成型盘仿形法加工 J.食品与机械,1987,04: 1003-5788.4贝加.包馅制品的皮与馅 J.四川烹饪,1997,04: 1004-2083.5陈航.包馅方式的合理化和复合方式 J.食品科学,1980,06: 1002-6630.6成大先.机械设计手册.北京：化学工业出版社，1993.7张春林.机械创新设计.北京：机械工业出版社，2007.9。致 谢通过这次创新设计的学习，培养了综合运用所学知识的技能和解决技