文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985112 屆畢業(yè)設計家庭自動炒菜機設計說明書學生姓名 學 號 所屬學院 機械電氣化工程 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 機械 指導教師 日 期 文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709852前 言隨著生活節(jié)奏的加快和廚房革命的興起，自動化的烹飪裝置成為廚房烹飪的主角已勢不可擋?，F(xiàn)在社會中，自動化的烹飪裝置—— 微波爐的應用越來越廣了。但是微波爐是一種舶來品，其特點符合外國人的生活習慣。進入中國后，也基本上在沿襲國外的技術，中國的消費者一般只是拿它簡單熱些飯菜。雖然近些年有一些新品出現(xiàn)，但都無法沖破簡單加熱的功能束縛。 全自動炒菜機是一臺采用專業(yè)模擬人工烹飪的機器，無需人工看管，將準好的主料、配料、佐料全部一次性投入，設定程序后，自動熱油、自動翻炒，自動控制火候，無需經驗即可自動烹飪的一臺智能化設備。自動炒菜機不僅能自動炒、煎、烹、炸、爆、燜、蒸、煮、烙、燉、煲等一鍋多用的功能，輕松實現(xiàn)了炒菜過程的自動化和趣味化，只需手指輕輕觸摸，就可以享受到世界各地的地道美食，真正做到了烹飪過程無油煙、省時、省力、不粘、不糊、不溢鍋、鍋體自動密封保鮮、營養(yǎng)菜肴美味，即保持了中國菜肴的傳統(tǒng)工藝及色澤、又使炒制的菜肴鮮嫩味美，營養(yǎng)豐富。文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709853目 錄1 本課題來源及研究的目的和意義.....................................11.1 本課題的意義......................................................11.2 本課題所涉及的問題在國內（外）研究現(xiàn)狀及分析......................11.3 對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析..................11.4 本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路......................11.5 完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法............................22 家庭自動炒菜總體結構..............................................22.1 加菜部分..........................................................32.2 加調料部分........................................................32.3 鍋體..............................................................32.4 攪拌裝置..........................................................33 自動炒菜機的設計...................................................33.1 電動機的選擇......................................................33.1.1 加調料器電機選擇................................................33.1.2 主軸旋轉需要電機選擇............................................43.2.3 攪拌器升降電機選擇..............................................43.2.4 攪拌器旋轉電機選擇..............................................53.2.5 菜盒翻轉電機選擇................................................54 各部分功能的實現(xiàn)和分析.............................................64.1 加調料............................................................74.2 加菜..............................................................74.3 翻炒..............................................................74.4 鍋體加熱源........................................................84.5 各功能串聯(lián)結點....................................................85 控制部分.............................................................95.1 步進電動機驅動....................................................95.2 驅動控制子程序....................................................95.3 整體控制流程圖....................................................105.4 各部件接口定義....................................................10結論...................................................................11致謝...................................................................12參考文獻...............................................................13文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709854文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709855文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709856家庭自動炒菜機設計隨著科技的發(fā)展，人類的勞動力不斷被解放，取而代之的是一些自動化、智能化的機器。如洗衣機，讓人們不在手工洗滌衣物，減輕了人力負擔。因此，我們可以預知：未來將會有更多的智能機械走進我們的生活，提高我們的生活質量。因此，我研發(fā)了一臺自動炒菜機，減輕人們在廚房的勞動。1 本課題來源及研究的目的和意義1.1 本課題的意義在 CAM 中，我們只要將編程代碼輸入數(shù)控機床、加工中心，裝載上毛坯，便可自動的完成零件的加工。所以：將食譜編成相應的代碼，輸入自動炒菜機，加上相應的菜，便可自動炒出可口的佳肴。自動炒菜，無人值守，省時省力?？梢院芊奖愕淖鲆恍┳约翰粫龅牟穗?，更適合不會做飯的人群?？蛇B接計算機、手機、短信等，實現(xiàn)遠程控制，縮短就餐準備時間提高人們的生活效率。代碼采用宏錄制，方便儲存、交流。1.2 本課題所涉及的問題在國內（外）研究現(xiàn)狀及分析經過在網上搜集關于自動炒菜機信息，發(fā)現(xiàn)最多的就是一款已經商品化的自動炒菜鍋。其信息如下：全自動炒菜機，是現(xiàn)在科技產品，由農業(yè)科學研究院多位教授和國外多名專家歷時五年時間，經過數(shù)千次實驗，成功研制出新一代微電腦操控智能烹飪設備，設備主要是方便，簡單的操作，無油煙。全自動炒菜機是一臺采用專業(yè)烹飪程序模擬技術，無需人工看管，將準好的主料、配料、佐料全部一次性投入，設定程序后，自動熱油、自動翻炒，自動控制火候，無需經驗即可自動烹飪的一臺智能化設備此類自動炒菜機的原理差不多，都是先將食材調料一次性放入封閉的鍋體內，然后加熱直至炒熟。與我們平常人工炒菜的過程有很大的差異。此次研究設計的炒菜機是烹炒的中國菜系。由于飲食習慣的原因，其他國家很少做中國菜，所以自動炒菜機在其他國家的研究很少。因此基于全程模仿人工炒菜的自動炒菜機，屬于科研的處女地，一次研究意義極大。1.3 對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析首先要完成產品的功能設計，產品能夠炒什么樣的菜：預計可炒普通家常菜，如酸辣土豆絲，蘑菇炒肉，木須肉，魚香肉絲，等等能炒多少菜：本設計應用于家庭，因此設計大小為五口之家的菜量。鍋體直徑約為 40cm，深10cm 容量約為 5 升左右。炒菜的自動化程度：全過程采用單片機控制，開始需把食材放到指定的菜盒，保證所需的調料盒里有充足的調料，輸入指定的代碼，插上電源便可開始自動翻炒，全過程無人值守。炒出菜的味道：由于炒菜機經過標準化，而且電源電壓，調料，食材等均能保持一致，所以自動炒菜的工程能完全模擬代碼錄制時的場景，條件，因此理論上會炒出很完美可口的菜肴。但是由于各個條件有些細微的差別，如食材的老嫩，調料的細微差別，會有一些不足之處。由于代碼可以根據(jù)個人口味修正，甚至在炒菜的過程中人工控制一些參數(shù)。所以，可以在很大程度上得到修正。1.4 本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路加熱：采用市場成熟化的電磁加熱，只需內置電磁加熱盤即可。優(yōu)點：結構簡便，調溫幅度大且調節(jié)簡單，只需改變電壓便能調節(jié)溫度。鍋體：采用不銹鋼可分離式。優(yōu)點：方便清洗，便于湯類菜肴的盛放。文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709857加料體：調料的種類很多，可分為液體類，如食用油，香油，麻油，水，醬油，醋等。粉末類，如食鹽，味精，勾芡粉，雞精等。顆粒類，如花椒，八角等。但這三類都可以用同一裝置來實現(xiàn)加料。加料體原理類似于播種機的下種機構，利用帶有盲孔的旋轉體的不斷旋轉，控制加料的量。三種狀態(tài)的調料可以通過盲孔直徑的大小來實現(xiàn)加料。通過回轉的圈數(shù)來實現(xiàn)加料的多少。旋轉采用小型步進電動機控制。加菜：一般的菜肴需要若干種食材做成。如西紅柿炒雞蛋，需要雞蛋，西紅柿，蔥花三種。因此本設計有三個加菜的菜盒。一個為主菜盒，另外兩個為副菜盒。菜盒采用翻轉方式放菜，結構簡單、可靠。旋轉同樣采用小型步進電動機。翻炒：通過一個可旋轉的攪拌體代替人工的翻炒。攪拌體可升降，也可做旋轉運動。均由小型步進電動機控制。其中上下升降采用齒輪齒條副來實現(xiàn)。部件安排：把鍋和加熱體至于產品的中下方，類似于普通電炒鍋。將加料裝置，加菜盒整合在一個結構上，通過控制改變各個部件與鍋口的位置，實現(xiàn)放料。炒菜過程控制：本設計采用單片機控制整個炒菜流程，將整個流程整合成一種標準的文件，該文件可被個人 pc 識別閱讀，修改。亦能被機器所帶的單片機所識別，控制整個炒菜的流程?？刂拼a的生成：采用宏錄制的方式。在各個部件如加調料，加食材、加調料、翻炒等均設有手動按鈕。錄制時，按下控制面板上的宏錄制按鈕。由炒菜豐富的廚師通過各個控制按鈕，完成加食用油、加熱、加調料、加食材、翻炒等整個炒菜過程，類似于普通的炒菜。此時單片機會自動記錄下炒菜整個過程以及各個參數(shù)，并生成對應的代碼文件，以供使用。此代碼由于標準化，因此有很強的互換性，可以發(fā)布到互聯(lián)網上。論壇里分享，代替普通的文字食譜，因此菜譜來源廣泛。1.5 完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法加調料條件：保證加料準確，不加錯料。每個加料器必須有固定的位置，不能裝錯，并由標簽供人識別。然后需要加料量保證準確，需要使得加料機構工作狀態(tài)良好，可靠性高。人際交換條件：盡可能的使得操作簡單化、方便化、傻瓜化。加入獨創(chuàng)的宏錄制方式，使得整個過程十分簡單易懂。文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709858文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709859文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985102 家庭自動炒菜總體結構自動炒菜機主要組成部分：加菜部分、加調料料部分、鍋體、攪拌裝置等部分組成。整體組成如圖 2-1 所示：圖 2-1 炒菜機結構圖2.1 加菜部分由兩個小菜盒負責裝輔助菜，或者是量比較少的菜蔬，和一個大得菜盒負責放主菜蔬。通過小型步進電動機，控制菜盒的反翻轉，從而讓菜蔬落入鍋內，完成加食材的步驟。2.2 加調料部分由一個帶有盲孔的轉體把儲料盒和下方加料口分開，當旋體旋轉至儲料口時，調料由于重力作用落入盲孔，旋體繼續(xù)旋轉至出料口時，由于重力作用，調料從盲孔進入出料口，繼而落入鍋內，完成加調料。2.3 鍋體鍋體采用不銹鋼制成，屬于沖壓件。鍋體鑲嵌于炒菜機上殼，可拿下方便清洗。底下與加熱盤相接處，加熱盤采用市場常見的電磁加熱盤，利用渦流加熱，效率高。2.4 攪拌裝置攪拌裝置分上下兩部分，上部分通過齒輪齒條副控制攪拌器的上下。下部分通過小型步進電動機控制攪拌片的旋轉。3 自動炒菜機的設計由于本設計屬于機電一體化產品，且應用范圍屬于家用，所以對輕便性，靈活性都有較高的要求，故內置電機選用小型步進電動機。具有控制精確、方便、成本低廉、輕巧等特點?？刂茣r僅需要驅動電路即可完成復雜的運動。電機共 5 處需要。分別是：加調料器需要、主軸旋轉需要、攪拌器升降需要、攪拌器旋轉需要、菜盒翻轉需要。3.1 加調料器電機選擇加料器組成如圖 3-1 所示：文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098511圖 3-1 加料器結構圖根據(jù)資料得主軸的轉速在 120 轉/ 分，扭矩由摩擦力構成，由于加料器旋體較小，因此扭矩需要 6~8N·cm。綜上，符合條件的步進電動機有三個如表 3-1：表 3-1 電動機的型號和技術參數(shù)及傳動比方案 電動機型號 額定功率P/mW堵轉扭矩N·cm最高轉速r/min效率（%） 電動機重量（g）功率因數(shù)1 28BYJ48 50 80 150 84 45 0.852 39BYGH361 300 150 260 82 180 0.863 39BYGH362 80 120 500 79 150 0.79綜上，28BYJ48 在功率因數(shù)和堵轉轉矩等方面符合我們的要求。3.1 主軸旋轉需要電機選擇主軸旋轉部分如圖 2-2 所示：文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098512圖 3-2 主軸旋轉部分主軸上方物料最重為 3kg、即 30N。查《機械課程設計手冊》表 1-7 得滾珠球軸承效率為0.99。故摩擦損耗為 0.01，故摩擦力 F=0.01x10N=0.3N。由于平均半徑為 25cm。故要求電機轉矩為 T=25cmx0.1N=2.5N·cm。由于要求旋轉要有足夠的加速度。把上方需要轉動的抽象成圓柱體，故由公式 G·D·D=j·ω·ω 得出 T`=13.8N·cm。為了防止轉速過快導致菜盒中食材灑出，故轉速轉速約為 70r/min 即可。綜合電動機的質量，效率選用 39BYGH361 步進電機電機即可。3.2 攪拌器升降電機選擇攪拌器升降裝置組成如圖 2-3 所示：如圖 3-3 攪拌器上下調節(jié)結構通過計算得出攪拌器下方總重約為 0.4kg。通過查閱《機械設計課程手冊》表 10-4 得在一般非經密機械的齒輪傳動時，齒數(shù)應大于等于 10。限于尺寸原因，我們暫定齒數(shù)為 12、模數(shù)為 1。則齒輪半徑為 r=6mm。則所需扭矩為 T=0.6cm·4=2.4N·cm。綜上，我們選擇 28BYJ48 型步進電動機。運動速度要求 10s 內完成 15cm 的往復路程。當步進電動機最高速轉動時，v=2ωrx=2.2cm/s ，故滿足條件。3.2 攪拌器旋轉電機選擇攪拌器旋轉裝置組成如圖 2-4 所示：文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098513圖 3-4 攪拌器旋轉裝置由于所翻炒的食材用量、品種不同。所以我們選用最難翻炒的塊狀食品做為所需力矩最大的情況，預計約 T=D·F=60cmX2N=120N·cm。轉速為 50r/min 即可。綜合上述原因，故選用 39BYGH361 型步進電動機。3.2 菜盒翻轉電機選擇菜盒翻轉裝置組成如圖 2-5 所示：圖 3-5 菜盒翻轉裝置當菜盒裝滿液體時，質量最大，約為 0.8kg。由于翻轉時始終處于平衡狀態(tài)，故所需力矩并不很大，因此選擇 28BYJ48 型步進電動機。4 各部分功能的實現(xiàn)和分析4.1 加調料部分通過小型步進電動機控制帶有盲孔的轉體，通過盲孔在儲料箱和出料口的不斷交換，達到加料的目的。加料數(shù)等于旋轉圈數(shù)和盲孔體積的乘積。通過控制步進電動機的旋轉圈數(shù)，可以控制調料的量。如圖 4-1 所示：文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098514圖 4-1 加料器其中調料分三種：液體類（花生油、香油、水醬油、醋） 、粉末類（白砂糖、花椒粉、鹽） 、塊狀類（花椒、八角） 。但這三種調料都可以通過盲孔的交換位置達到加料的目的。因此統(tǒng)一采用同樣的加料器加放調料。每個調料的位置都是固定的，不可交換位置。4.2 加菜部分由于一種菜肴需要一種或多種食材，因此，自動炒菜機配備了一個主菜盒，和兩個輔菜盒。如圖 4-2 所示：圖 4-2 菜盒文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098515菜盒通過步進電動機的旋轉，帶動飯盒的翻轉，將食材翻下至鍋里。菜盒采用不銹鋼沖壓成型，通過 U 型口直接和步進電動機相連。特點就是簡單可靠、穩(wěn)定性好、易于控制。4.3 翻炒部分加入菜之后需要不斷翻炒使得食材受熱均勻并防止粘鍋。翻炒采用與鍋體貼合的不銹鋼片不斷的旋轉。翻炒的旋轉部件和步進電動機直接通過定位螺釘相連，使得結構簡便。同時步進電動機的易控制性使得在翻炒時可以采用多種方案。如圖 4-3 所示：圖 4-3 攪拌器由于翻炒時翻炒器是在鍋體內，當需要加調料時、或者是需要把鍋拿出清洗時，翻炒器需要離開鍋體。因此，采用齒輪齒條副來實現(xiàn)翻炒器的上升和下降。4.4 鍋體加熱部分由于不同的菜肴需要的火候不同，因此熱源采用電磁加熱。通過電磁原理在不銹鋼鍋體內產生渦流，從而使得鍋發(fā)熱.如圖 4-4 所示：圖 4-4 加熱源由于采用電能加熱，因此溫度可控性好、且升溫較快、效率較高。文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985164.5 各功能串聯(lián)結點通過一個可旋轉的支架，把加料器、飯盒、攪拌器連接在一起。如圖 4-5 所示：圖 4-5 支架通過步進電動機控制，使得每個部件能夠在適當?shù)臅r候到達相應的位置。5 控制部分5.1 步進電動機驅動自動炒菜機使用兩種小型步進電動機 28BYJ48 和 39BYGH362。這兩種需要的驅動芯片為：ULN2003 電機驅動模塊：如圖 5-1 所示：圖 5-1 驅動模塊ULN2003 是高耐壓、大電流達林頓陳列，由七個硅 NPN 達林頓管組成。 ULN2003 的每一對達林頓都串聯(lián)一個 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準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。 文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098517ULN2003 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達 500mA ，并且能夠在關態(tài)時承受 50V 的電壓，輸出還可以在高負載電流并行運行。 ULN2003 采用 DIP—16 或 SOP —16 塑料封裝。5.2 驅動控制子程序接線方式:IN1 ---- P00IN2 ---- P01IN3 ---- P02IN4 ---- P03+ ---- +5V- ---- GND*********************/#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define MotorData P0 //步進電機控制接口定義uchar phasecw[4] ={0x08,0x04,0x02,0x01};//正轉 電機導通相序 D-C-B-Auchar phaseccw[4]={0x01,0x02,0x04,0x08};//反轉 電機導通相序 A-B-C-D//ms 延時函數(shù)void Delay_xms(uint x){uint i,j;for(i=0;i
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