自動(dòng)烹飪機(jī)送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【說(shuō)明書+CAD+SOLIDWORKS】

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U. THE MECHANICAL DESIGN PROCESS [M]. New York: MCGRAW-HILL，INC,1992 開 題 報(bào) 告 題 目 自動(dòng)烹飪機(jī)送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 所在院(系) 專業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師 2014 年 04 月 07 日 題 目 自動(dòng)烹飪機(jī)送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、選題的目的及研究意義 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是：自動(dòng)烹飪機(jī)送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的研究對(duì)象為自動(dòng)烹飪機(jī)。 自動(dòng)烹飪機(jī)研究的目的與意義在于自動(dòng)烹飪機(jī)具有以下特點(diǎn)： 1、烹飪生產(chǎn)持續(xù)性 自動(dòng)烹飪機(jī)的可持續(xù)表現(xiàn)為兩個(gè)方面, 一是機(jī)器可以持續(xù)生產(chǎn), 不疲倦。和人工比較, 自動(dòng)烹飪機(jī)器人 不受時(shí)間和條件的限制, 只要需要, 你可以隨時(shí)打開機(jī)器進(jìn)行菜肴制作, 而人工操作就會(huì)受到上下班時(shí)間的影響。二是在機(jī)器開發(fā)方面的可持續(xù)。在機(jī)器開發(fā)之初就將烹飪過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生的油煙、廢水、節(jié)能等作為重點(diǎn)攻關(guān)內(nèi)容, 使菜肴的生產(chǎn)過(guò)程符合科學(xué)規(guī)范的要求。這方面已取得了進(jìn)展, 一方面使油煙、廢水產(chǎn)生少; 另一方面使油煙、廢水達(dá)標(biāo)排放, 這兩項(xiàng)內(nèi)容雖然增加了開發(fā)成本, 但卻符合現(xiàn)代社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的要求。 2、烹飪經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)化 對(duì)于自動(dòng)烹飪機(jī)器人 而言, 恰到好處地運(yùn)用了克隆 技術(shù)。所謂克隆,就是將大師為機(jī)器開發(fā)設(shè)計(jì)的菜肴經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的篩選, 對(duì)菜肴進(jìn)行定性和定量分析, 找出符合菜肴最佳品質(zhì)的數(shù)據(jù), 建立菜肴數(shù)據(jù)信息, 再將這些信息編制成軟件來(lái)控制菜肴的生產(chǎn)。具體操作包括: 一是菜肴用料標(biāo)準(zhǔn)化。邀請(qǐng)烹飪大師為自動(dòng)烹飪機(jī)器人編排機(jī)器菜肴, 然后將菜肴用料和用量進(jìn)行量化。每一道菜肴都是嚴(yán)格地按照標(biāo)準(zhǔn)配方進(jìn)行組配生產(chǎn),為后續(xù)菜肴品質(zhì)的穩(wěn)定提供基礎(chǔ)。二是工藝過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化。將菜肴的工藝流程編制成機(jī)器語(yǔ)言, 使每一道菜肴都有一個(gè)固定的加工程式。每個(gè)過(guò)程的先后, 都以保證菜肴質(zhì)量為前提, 決不隨意改變菜肴的加工過(guò)程。三是工藝參數(shù)數(shù)據(jù)化。即對(duì)加工過(guò)程的每個(gè)動(dòng)作進(jìn)行量化。包括火力的選擇與適時(shí)調(diào)節(jié)、劃油( 煸炒) 的油溫控制、原料在鍋中受熱時(shí)間的長(zhǎng)短和攪拌力度的大小、翻鍋的次數(shù)和力度、晃鍋力度的調(diào)節(jié)運(yùn)用等等都嚴(yán)格加以規(guī)范。 3、出品質(zhì)量穩(wěn)定如一 菜肴用料標(biāo)準(zhǔn)化和烹飪過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化是保障菜肴出品質(zhì)量穩(wěn)定如一的基礎(chǔ)和前提,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)來(lái)穩(wěn)定菜肴的出品是控制菜肴質(zhì)量的有效途徑。就人工操作而言, 是很難做到菜肴品質(zhì)穩(wěn)定如一的, 原因就在于人工制作菜肴過(guò)程中, 可能會(huì)受許多外界因素的干擾, 諸如工作壓力、設(shè)備條件、生理狀態(tài)等等, 尤其是臨灶對(duì)菜肴加熱時(shí)間的把握很難做到準(zhǔn)確一致, 所以即便是同一個(gè)人做同一種菜, 都可能會(huì)出現(xiàn)兩種不同的結(jié)果。自動(dòng)烹飪機(jī)器人 制作的是基于標(biāo)準(zhǔn)化組配的菜肴, 運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的程序進(jìn)行制作, 由于菜肴的每一個(gè)環(huán)節(jié)都經(jīng)過(guò)了量化, 對(duì)每一個(gè)用料和過(guò)程都有嚴(yán)格的規(guī)范, 因此菜肴的制作是嚴(yán)格按照規(guī)定程序進(jìn)行, 從而保證了每一道菜肴出品質(zhì)量穩(wěn)定如一; 標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的另一個(gè)意義在于充分保障了菜肴的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、風(fēng)味要求和衛(wèi)生要求。 4、性能穩(wěn)定操作簡(jiǎn)單 機(jī)器性能的穩(wěn)定可靠是自動(dòng)烹飪機(jī)器人 的一個(gè)重要特質(zhì)。自動(dòng)烹飪機(jī)器人 雖是一項(xiàng)新產(chǎn)品, 偶爾也會(huì)出現(xiàn)一些小故障,但作為一項(xiàng)世界級(jí)的新發(fā)明而言, 其性能已算相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定。自自動(dòng)烹飪機(jī)器人 誕生以來(lái), 經(jīng)歷了數(shù)以千道菜肴的制作, 包括從功能樣機(jī)的鑒定、新聞發(fā)布會(huì)和高交會(huì)的現(xiàn)場(chǎng)表演、全國(guó)廚師節(jié)和滿漢全席總決賽現(xiàn)場(chǎng)錄制等,自動(dòng)烹飪機(jī)器人 都表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性。這對(duì)于一件新產(chǎn)品而言實(shí)屬不易。自動(dòng)烹飪機(jī)器人 的使用也是相當(dāng)?shù)暮?jiǎn)單,其流程為: 購(gòu)買自動(dòng)烹飪機(jī)器人 專用材料盒, 將材料盒放在自動(dòng)烹飪機(jī)器人 的投料機(jī)構(gòu)上, 然后按屏幕提示操作, 2—3 分鐘后就可以制作出一道美味可口的佳肴。整個(gè)過(guò)程就是如此, 簡(jiǎn)單到就好像在ATM 柜員機(jī)上提現(xiàn)一樣。 正是由于自動(dòng)烹飪機(jī)的以上特點(diǎn)我們才要加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)烹飪機(jī)的研究以及優(yōu)化，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于自動(dòng)烹飪機(jī)送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 二、綜述與本課題相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 上世紀(jì)八十年代, 美國(guó)機(jī)器人之父英格伯格曾提出用機(jī)器人為人類做菜的設(shè)想。這個(gè)設(shè)想在2006年隨著自動(dòng)烹飪機(jī)器人的問世終于被實(shí)現(xiàn)了。 自動(dòng)烹飪機(jī)器人它第一次將機(jī)械電子工程學(xué)科和復(fù)雜的中國(guó)烹飪學(xué)科交叉融合。其基本原理為:將機(jī)電一體化技術(shù)和烹飪技術(shù)相結(jié)合,將烹飪工藝灶上動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)化并轉(zhuǎn)化為機(jī)器可解讀的語(yǔ)言, 應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)等進(jìn)行烹飪機(jī)器人系統(tǒng)軟硬件開發(fā)。烹飪機(jī)器人可通過(guò)自身的鍋具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、工具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、火候控制裝置和其他必要輔助裝置,完成中國(guó)烹飪?cè)钌瞎に嚨幕緞?dòng)作, 可自動(dòng)完成烹飪過(guò)程, 從而實(shí)現(xiàn)中國(guó)烹飪的標(biāo)準(zhǔn)化與自動(dòng)化。 中國(guó)菜肴自動(dòng)烹飪機(jī)器人顧名思義就是用機(jī)器代替人來(lái)實(shí)現(xiàn)中國(guó)菜肴的自動(dòng)烹飪。由于西式快餐的進(jìn)入,目前中國(guó)烹飪正處于烹飪的前工業(yè)化時(shí)期。自動(dòng)烹飪機(jī)器人 的研制, 對(duì)中國(guó)烹飪走向國(guó)際化、中國(guó)烹飪工藝的標(biāo)準(zhǔn)化都有著積極意義?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō), 自動(dòng)烹飪機(jī)器人 的誕生是中國(guó)烹飪的一次工業(yè)化革命, 必將會(huì)推動(dòng)中國(guó)烹飪的標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、工業(yè)化進(jìn)程, 從而被載入人類發(fā)展的史冊(cè)。 自動(dòng)烹飪機(jī)器人自動(dòng)烹飪機(jī)器人能夠自動(dòng)完成中國(guó)菜肴的烹飪過(guò)程, 而這一功能是其他現(xiàn)有烹飪?cè)O(shè)備所不能達(dá)到的。就現(xiàn)有市場(chǎng)供應(yīng)而言,在自動(dòng)烹飪機(jī)器人 開發(fā)成功之前尚沒有完整意義上的自動(dòng)烹飪機(jī)。所謂較完整意義上的自動(dòng)烹飪機(jī), 是指能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)菜肴品種識(shí)別、烹飪程序調(diào)用、原料自動(dòng)投放、烹飪工藝自動(dòng)操作等一系列動(dòng)作, 并達(dá)到與人工烹飪水準(zhǔn)高度一致的烹飪效果。通過(guò)對(duì)市場(chǎng)現(xiàn)有的電烤箱、電炸爐、電磁爐、光波爐、熱波爐、微波爐、程控蒸汽設(shè)備、數(shù)碼煲仔飯機(jī)等烹飪?cè)O(shè)備進(jìn)行調(diào)查, 并作簡(jiǎn)單分析, 我們得出這樣的結(jié)論: 場(chǎng)現(xiàn)有烹飪?cè)O(shè)備尚不具備完成典型中國(guó)烹飪工藝的自動(dòng)化生產(chǎn)能力。主要表現(xiàn)在三個(gè)方面: 一是不能實(shí)現(xiàn)中國(guó)烹飪的典型工藝技術(shù), 上述設(shè)備基本屬于對(duì)西式烹飪?cè)O(shè)備的模仿或改進(jìn), 只能實(shí)現(xiàn)中國(guó)烹飪的部分技法, 如烤、煮、燉、炸、蒸、燜, 而對(duì)于最具中國(guó)烹飪工藝特色的精髓工藝, 如炒、熘、爆等技法, 則無(wú)法實(shí)現(xiàn)。二是無(wú)法自動(dòng)完成完整的烹飪工藝流程, 上述設(shè)備除數(shù)碼煲仔飯機(jī)外, 都存在不合理簡(jiǎn)化或省略傳統(tǒng)工藝環(huán)節(jié)的問題, 特別是將傳統(tǒng)工藝中強(qiáng)調(diào)的多次投料簡(jiǎn)化為一次性投料, 由此導(dǎo)致菜肴的色、香、味、養(yǎng)均無(wú)法保障。數(shù)碼煲仔飯機(jī)的設(shè)計(jì)雖考慮到多次投料的要求, 卻完全依賴人工, 未能實(shí)現(xiàn)多次投料的自動(dòng)化。三是無(wú)法滿足消費(fèi)者對(duì)菜肴口味的多樣性需求, 上述設(shè)備基本未滿足中國(guó)烹飪對(duì)原料配伍、烹制火候、加工手法等方面的要求, 從根本上喪失了保證菜肴口味純正的可能。因此嚴(yán)格地講, 目前世界上還沒有一臺(tái)真正意義上的自動(dòng)烹飪機(jī)。 從機(jī)器自身已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)看, 包括: 自動(dòng)識(shí)別菜肴功能，通過(guò)電子掃描來(lái)識(shí)別菜肴從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)用菜肴烹飪程序; 自動(dòng)分次投料功能，據(jù)菜肴的流程需要, 適時(shí)投放原料, 包括原料投放、加油和加水、淋油功能等; 水鍋功能! ! ! 實(shí)現(xiàn)原料的焯水和以水為主要傳熱介質(zhì)的菜肴制作; 油鍋功能，實(shí)現(xiàn)原料的劃油和油炸以及油的循環(huán)使用; 攪拌功能，實(shí)現(xiàn)原料的均勻混合和均勻受熱, 包括劃油時(shí)的攪拌和翻炒時(shí)的攪拌; 翻鍋功能，實(shí)現(xiàn)原料的均勻受熱, 并使原料在勾芡后均勻混合, 包括大翻和小翻; 自動(dòng)清潔功能，菜肴制作完成后可以自主選擇清洗與否; 油煙凈化處理，菜肴生產(chǎn)過(guò)程中的油煙實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放, 這是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要前提; 自動(dòng)盛菜功能，菜肴制作完成后自動(dòng)盛裝于容器中彈出。這一系列工藝動(dòng)作全部由機(jī)器自身實(shí)現(xiàn), 惟一需要人幫助的就是要將料盒放置于機(jī)器內(nèi), 菜肴制作完畢后將菜肴取出就可以了。 目前自動(dòng)烹飪機(jī)器人 已實(shí)現(xiàn)中國(guó)菜肴烹飪方法中的大多數(shù), 包括炒、爆、熘、燒、煸、炸( 不掛糊類) 等, 已能夠制作的中國(guó)菜肴也達(dá)數(shù)以千計(jì)。自動(dòng)烹飪機(jī)器人 所制作的菜肴都是由在國(guó)內(nèi)享有盛名的烹飪大師們?cè)O(shè)計(jì), 并轉(zhuǎn)化成可以用機(jī)器烹飪的菜肴, 因而機(jī)器的烹飪水平是相當(dāng)專業(yè)的, 已能夠達(dá)到或接近中高級(jí)廚師制作菜肴的水平。自動(dòng)烹飪機(jī)器人 的出現(xiàn)可以讓庸廚下崗, 使良廚的價(jià)值得到充分的體現(xiàn)。它還可以解放生產(chǎn)力, 讓廚師不受煙熏火燎之苦。優(yōu)勢(shì)如是, 自動(dòng)烹飪機(jī)器人 在未來(lái)的中國(guó)烹飪中必有一席之地。 三、自動(dòng)烹飪機(jī)送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 投料系統(tǒng)要完成菜肴原料的分次計(jì)量投放,根據(jù)烹飪工藝,原料可以分為姜蒜、主料、輔料和調(diào)料,其中調(diào)料為特制的混合調(diào)料,油和水有專門的設(shè)備提供,不在投料系統(tǒng)的考慮范圍。投料系統(tǒng)的料盒必須根據(jù)菜肴原料的分類,在滿足投料動(dòng)作的前提下,設(shè)計(jì)相應(yīng)容量。同時(shí),為了最大化地滿足烹飪工藝對(duì)投料的要求,投料系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上應(yīng)力求具有最大的靈活性,即能夠滿足各種菜肴的烹飪,可以配置于不同類型的烹飪機(jī)器人上.投料系統(tǒng)相關(guān)的動(dòng)作要求有兩類,一是手工動(dòng)作,即烹飪前人力輔助將裝有菜肴原料的料盒放到投料機(jī)構(gòu)上去,以及烹飪后手工取下空的料盒;二是電器控制的自動(dòng)投料動(dòng)作,要求實(shí)現(xiàn)將料盒內(nèi)的菜肴原料按照烹飪工藝投放到鍋具內(nèi),這是投料系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上重點(diǎn)考慮的對(duì)象。此外,投料系統(tǒng)還得充分考慮手工操作的方便。 投料系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)方案如圖1 所示,自動(dòng)投料的功能主要靠料盒組件的水平移動(dòng)和單個(gè)料盒的翻轉(zhuǎn)投料動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn). 水平移動(dòng)電機(jī)3 主導(dǎo)投料系統(tǒng)的水平移動(dòng)動(dòng)作,使料盒組件在投料架上實(shí)現(xiàn)圖1 中a 所示的水平直線移動(dòng). 當(dāng)其中一料盒移至投料位置時(shí),翻轉(zhuǎn)投料電機(jī)4 主導(dǎo)投料系統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)投料動(dòng)作,使單個(gè)料盒完成圖1 中b 所示的一定角度范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)投料功能. 投料位置位于整個(gè)投料機(jī)構(gòu)的中間位置是最合理的,如此可以在保證足夠水平行程的同時(shí),有最小的長(zhǎng)度尺寸. 圖1 投料系統(tǒng) 投料系統(tǒng)采用盒式料盒,圖1 中,從右至左,依次為姜蒜料盒、主料盒、2 個(gè)輔料盒和調(diào)料盒,此安排也符合一般的烹飪投料次序,因輔料的量比較大,所以用了2 個(gè).料盒的取放采用推拉的方式,料盒底部有一個(gè)梯形狀插槽,投料機(jī)構(gòu)上固定有插板,插槽和插板的形狀正好吻合,此結(jié)構(gòu)不僅利于料盒在投料架上的固定,而且還非常便于料盒的取放. 料盒前后都安有手柄,便于手持料盒進(jìn)行料盒的取放動(dòng)作. 翻轉(zhuǎn)投料中最主要的動(dòng)作是翻轉(zhuǎn)電機(jī)組件帶動(dòng)導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)軸兩端的連接桿帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)動(dòng). 翻轉(zhuǎn)桿上固接有一塊翻轉(zhuǎn)板,它插在料盒組件一端的兩塊夾板之間,并留有一定的間隙,便于料盒組件的水平移動(dòng). 翻轉(zhuǎn)板隨翻轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)動(dòng),從而撥動(dòng)料盒組件上的夾板,使整個(gè)料盒組件隨旋轉(zhuǎn)座饒導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng). 旋轉(zhuǎn)座內(nèi)的零件為線性滾珠襯套,既能實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)又能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng). 翻轉(zhuǎn)板兩側(cè)和支撐板上跟套筒接觸的區(qū)域都粘有聚氨酯的緩沖墊,以便在翻轉(zhuǎn)投料的過(guò)程中避免金屬間碰撞發(fā)出噪音,同時(shí)也可以使翻轉(zhuǎn)更穩(wěn)定.水平移動(dòng)組件主要實(shí)現(xiàn)各料盒組件的水平移動(dòng),在烹飪時(shí),將任意料盒組件移動(dòng)至投料位置,位于投料機(jī)構(gòu)的中間部位. 在運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)上,要完成的動(dòng)作就是能夠帶動(dòng)五個(gè)獨(dú)立的料盒組件沿導(dǎo)向軸和導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)軸水平往返移動(dòng). 四、檢索與本課題有關(guān)參考文獻(xiàn)資料的簡(jiǎn)要說(shuō)明 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)將采用以下基本文獻(xiàn)為參考對(duì)后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行仔細(xì)設(shè)計(jì)： [1]．包哲強(qiáng). 自動(dòng)烹飪機(jī)器人投料系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械與電子，2009，4：59-62 [2]. 葉凡, 曾志軍, 李偉光, 等. 自動(dòng)烹調(diào)機(jī)料盒包裝及投料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) [J]. 機(jī)械與電子，2005，9：76-78 [3]．孫桓,陳作模,葛文杰主編. 機(jī)械原理（第七版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006 [4]．濮良貴,紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006 [5]．李偉光, 黃文波. 容器取放自動(dòng)定位的旋轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)：中國(guó)，200420103161.5[P]. 2001 [6]．DAVID G. U. THE MECHANICAL DESIGN PROCESS [M]. New York: MCGRAW-HILL，INC,1992 五、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)程安排 1、2.20～3.18 估計(jì)用時(shí)：4周 查閱相關(guān)資料，外文資料翻譯（6000字符以上），撰寫開題報(bào)告 2、3.19～4.01 估計(jì)用時(shí)：2周 閱讀與自動(dòng)烹飪系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)計(jì)理論與方法 3、4.02～4.08 估計(jì)用時(shí)：1周 提出自動(dòng)烹飪系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 4、4.09～4.29 估計(jì)用時(shí)：3周 對(duì)自動(dòng)烹飪系統(tǒng)的送投料裝置以及其他裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 5、4.30～5.13 估計(jì)用時(shí)：2周 繪制某部分裝置的裝配圖 6、5.14～5.20 估計(jì)用時(shí)：1周 繪制一些重要零件圖 7、5.21～6.03 估計(jì)用時(shí)：2周 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書（畢業(yè)論文）一份 8、6.04～6.15 估計(jì)用時(shí)：2周 畢業(yè)設(shè)計(jì)審查、畢業(yè)答辯 六、指導(dǎo)教師意見 1．對(duì)開題報(bào)告的評(píng)語(yǔ) 2．對(duì)開題報(bào)告的意見及建議 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日 所在院（系）審查意見： 負(fù)責(zé)人簽字(蓋公章) 年 月 日 8 目錄 目錄 1 第一章 緒論 2 1.1 本課題的基本研究意義 2 1.2 本課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4 1.3 本課題的基本任務(wù)與要求 7 第二章 本次設(shè)計(jì)的基本介紹 8 2.1 烹飪機(jī)器人的基本介紹 8 2.2烹飪機(jī)器人基本結(jié)構(gòu)組成 10 2.3烹飪機(jī)器人基本工作原理 12 3.4烹飪機(jī)器人送料結(jié)構(gòu)介紹 13 第三章 送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 3.1 送料機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì) 16 3.1.1 自動(dòng)烹飪機(jī)器水平移動(dòng)方案的確定 16 3.1.2 自動(dòng)烹飪機(jī)器料盒翻轉(zhuǎn)方案的確定 16 3.2 送料機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 3.2.1 料盒組件設(shè)計(jì) 16 3.2.2 投料組件設(shè)計(jì) 17 3.2.3 水平移動(dòng)組件 18 3.3 送料結(jié)構(gòu)的減速裝置設(shè)計(jì) 19 3.3.2傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 20 3.3.3 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 21 3.3.4 蝸桿傳動(dòng)幾何參數(shù)設(shè)計(jì) 22 3.3.5 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 26 第四章 參考文獻(xiàn) 33 第一章 緒論 1.1 本課題的基本研究意義 今天人們對(duì)飲食的要求越來(lái)越高，各種菜式層出不窮，使用的工具也隨著時(shí)代的發(fā)展不斷的推陳出新。無(wú)論是燒菜用的鍋、鍋鏟、還是煎、炒、煮、炸這些做菜的方法都是中華民族幾千年來(lái)不斷積累和創(chuàng)新的結(jié)晶。與東方人的飲食方式不同，西方人飲食方式簡(jiǎn)單，制作的工藝流程也很簡(jiǎn)單，可以說(shuō)，他們的大量勞動(dòng)已經(jīng)被各種機(jī)器設(shè)備所代替。中國(guó)的烹飪卻不同，一口鍋、一把鏟，承傳了幾千年，始終在煙熏火燎的環(huán)境中勞作，不停地?fù)]舞著胳膊直到所有的菜都炒熟。烹調(diào)的自動(dòng)化研究就是將人們?cè)谶@種勞作環(huán)境之中解脫出來(lái)。 那么什么是烹調(diào)？與烹飪又有何關(guān)系？怎樣實(shí)現(xiàn)烹調(diào)的自動(dòng)化？回答這些問題首先需要對(duì)烹調(diào)的概念有個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)。許多情況下，人們通常將烹飪與烹調(diào)當(dāng)作同一概念使用，然而他們并非同一概念，二者存在差異。按照烹飪發(fā)展的歷史邏輯，先有烹飪，后有烹調(diào)。烹調(diào)是烹飪發(fā)展到一定階段---調(diào)味品出現(xiàn)之后才有的。最初的烹飪的目的是食物熟而可食，而烹調(diào)的目的則更進(jìn)一步，使食物而可口，因此，烹調(diào)是烹飪發(fā)展相對(duì)高級(jí)階段的產(chǎn)物。烹調(diào)的出現(xiàn)，使人們的飲食具有了超出果腹而滿足享受的意義。由于烹調(diào)一詞產(chǎn)生的時(shí)代，也是人類早已進(jìn)入烹調(diào)與烹飪不分的時(shí)代，所以兩個(gè)詞在歷史上不但有混用現(xiàn)象，而且有烹調(diào)一詞代替烹飪一詞的現(xiàn)象。近幾十年來(lái)，烹飪與烹調(diào)二詞分野也十分明確：烹飪涵蓋烹調(diào)，烹調(diào)是烹飪的一個(gè)組成部分，二者是大概和小概念的關(guān)系。烹飪泛指食品（包括飲料）的制作生產(chǎn)；現(xiàn)代的烹調(diào)芝食品制作中的調(diào)和，即在材料的選取、配比、清洗、和切制等準(zhǔn)備階段已經(jīng)完成的基礎(chǔ)上，僅對(duì)材料進(jìn)行加熱、調(diào)和處理。這就是說(shuō)烹飪包括準(zhǔn)備階段和烹調(diào)階段。 鑒于本論文特定的研究對(duì)象，將主要針對(duì)烹調(diào)的概念來(lái)進(jìn)行相關(guān)系統(tǒng)的研究與開發(fā)。目前，將食品生產(chǎn)工藝過(guò)程劃分為機(jī)器加工過(guò)程與深入被加工過(guò)程。如果工藝過(guò)程加工過(guò)程用機(jī)器完成，則稱為機(jī)器加工過(guò)程，在設(shè)備中實(shí)現(xiàn)的加工過(guò)程稱為設(shè)備加工過(guò)程。原料加成品的形態(tài)對(duì)于工藝機(jī)器的結(jié)構(gòu)具有一定的影響。兩著可能都是分散的，即單件的；也可能都是成團(tuán)的，即非單件的。將非單件原料加工成非單件成品的過(guò)程最宜用機(jī)器實(shí)現(xiàn)。烹調(diào)工藝流程就符合這種特點(diǎn)。 烹調(diào)在中國(guó)烹飪工藝流程中是最關(guān)鍵性的環(huán)節(jié)，也是烹飪過(guò)程中最決定意義的一步。中式烹調(diào)自動(dòng)化實(shí)質(zhì)就是將傳統(tǒng)的中國(guó)烹飪手工操作變成機(jī)器的加工過(guò)程，生產(chǎn)出標(biāo)準(zhǔn)化的、感官形狀符合人們審美習(xí)慣的菜肴。烹調(diào)自動(dòng)化可以說(shuō)是食品加工的藝術(shù)創(chuàng)造、烹飪科學(xué)與食品科學(xué)的結(jié)合點(diǎn)，它即要保證發(fā)揮傳統(tǒng)烹飪藝術(shù)創(chuàng)造性，又要發(fā)揮科學(xué)創(chuàng)造的威力實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)?；a(chǎn)。隨著現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，中式餐飲業(yè)的自動(dòng)化 有了一定的發(fā)展，也有不少自動(dòng)化的烹飪機(jī)器，包括全自動(dòng)電飯鍋、微波爐、面包爐等。這些設(shè)備都或多或少涉及到烹調(diào)的自動(dòng)化，而它們的功能單一，自動(dòng)化程度底，沒有實(shí)現(xiàn)集成化和智能化的功能，只是現(xiàn)有烹調(diào)設(shè)備的一個(gè)補(bǔ)充和輔助，嚴(yán)格上說(shuō)仍不能算是自動(dòng)烹調(diào)機(jī)器，與食品業(yè)自動(dòng)化相比，明顯存在著自動(dòng)化程度布告的缺點(diǎn)。其主要原因是人們對(duì)菜肴（主要指熱盤）的要求是現(xiàn)點(diǎn)現(xiàn)做以保證其絕對(duì)新鮮可口，而且不同的人常常要求不同口味的菜肴，不同口味的菜肴所使用的主料、配料、作料及火候、工藝等又不相同，所以，菜肴的烹調(diào)不同于糕點(diǎn)，罐頭及速食等食品的制造，不可能實(shí)行單一品種批量生產(chǎn)的自動(dòng)化流水線（在烹飪的準(zhǔn)備階段應(yīng)該采用的方式）。即使在人工昂貴的歐美國(guó)家，盡管中菜廣受人們喜愛，餐館即使是快餐館的工作，也是由廚師，配菜等人員來(lái)完成。要實(shí)現(xiàn)菜肴烹調(diào)自動(dòng)化，要滿足各類人群提出的不同口味菜肴的要求而進(jìn)行不同物料選取及連續(xù)烹調(diào)，保證現(xiàn)點(diǎn)現(xiàn)做及烹調(diào)水平穩(wěn)定，應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制的全自動(dòng)烹調(diào)系統(tǒng)是可以 實(shí)現(xiàn)的。 在準(zhǔn)備階段選料和配料是具有核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)的部分，通常為烹飪大師所保留，而且很容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，因此，準(zhǔn)備階段不在本課題的研究范圍內(nèi)，本論文視其為已完成。對(duì)于烹調(diào)階段，則由于工藝的復(fù)雜性與靈活性，也同樣具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)特征，工藝的差別性也帶來(lái)了菜肴口味的差別，因此烹調(diào)系統(tǒng)必須能適應(yīng)工藝的多樣性。 在烹飪自動(dòng)化帶來(lái)了方便和快捷的同時(shí)，隨著人們的生活水平的提高，飲食環(huán)境和飲食健康越來(lái)越被重視，然而絕大多數(shù)人只注重了中餐的色、香、味等表面屬性，對(duì)于真正重要的飲食安全和營(yíng)養(yǎng)卻知直甚少，因而，自動(dòng)化烹飪系統(tǒng)為此提供了一個(gè)極好的解決辦法。它不需要食用者去具體了解食品的營(yíng)養(yǎng)成分與安全度，一切已經(jīng)為營(yíng)養(yǎng)專家代勞了，自動(dòng)化的烹飪系統(tǒng)會(huì)很好的執(zhí)行下去，這有利于改變中國(guó)人不和情理的飲食結(jié)構(gòu)。本課題研究的就是在無(wú)需人工干預(yù)的烹飪中烹飪機(jī)的鍋定位及鍋蓋翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 從縱向看，任何一種產(chǎn)品生產(chǎn)的原始狀態(tài)均是手工操作，隨著生產(chǎn)力懂得發(fā)展，一部分才轉(zhuǎn)向半機(jī)械化和機(jī)械化，從橫向看，發(fā)達(dá)國(guó)家的產(chǎn)品的機(jī)械化、自動(dòng)化較高，表現(xiàn)在食品加工上，一方面形成了現(xiàn)代工業(yè)化意義上的快餐行業(yè)，另一方面由于廚房機(jī)械自動(dòng)化程度提高而向人們提供加工品、半加工品的比重較大。我國(guó)的中式快餐已經(jīng)出現(xiàn)良好的發(fā)展勢(shì)頭，但仍處于起步階段，加上中式烹飪操作的復(fù)雜性，致使中式烹飪自動(dòng)化發(fā)展的進(jìn)程較慢。也正是由于中國(guó)烹飪操作的復(fù)雜性，并不是所有菜肴均能工業(yè)化、自動(dòng)化。中式烹調(diào)的工程化改造決不否認(rèn)手工烹飪。傳統(tǒng)的烹飪技藝將在酒樓、餐館仍有進(jìn)一步發(fā)揮之地，構(gòu)成現(xiàn)代社會(huì)餐飲市場(chǎng)的重要組成部分。 中國(guó)烹飪與國(guó)外烹飪相比，工藝復(fù)雜，技法繁多，百菜百味的特點(diǎn)，這的確給直接自動(dòng)化生產(chǎn)帶來(lái)很多困難，但是，一些烹飪方法如炸、熏、烤、熘和一些水傳熱的烹飪方法均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，當(dāng)然，這有賴于通過(guò)烹飪的科學(xué)研究，優(yōu)選出適合烹飪自動(dòng)化的品種。目前的一些實(shí)踐證明，對(duì)于某些品種的菜肴，自動(dòng)化生產(chǎn)已經(jīng)成為可能。另一方面，從歷史看，無(wú)論社會(huì)文明發(fā)展到何種程度，手工操作的烹飪技法創(chuàng)造仍有很大餓需求，不可能也不必要全部自動(dòng)化，可以肯定地說(shuō)，自動(dòng)化的產(chǎn)品永遠(yuǎn)不可達(dá)到手工操作的水平，手工技藝終將有很大的市場(chǎng)需求。同時(shí)，自動(dòng)化的品種和手工操作的品種在品質(zhì)上總有差別的。 1.2 本課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 上世紀(jì)八十年代, 美國(guó)機(jī)器人之父英格伯格曾提出用機(jī)器人為人類做菜的設(shè)想。這個(gè)設(shè)想在2006年隨著自動(dòng)烹飪機(jī)器人的問世終于被實(shí)現(xiàn)了。 自動(dòng)烹飪機(jī)器人它第一次將機(jī)械電子工程學(xué)科和復(fù)雜的中國(guó)烹飪學(xué)科交叉融合。其基本原理為:將機(jī)電一體化技術(shù)和烹飪技術(shù)相結(jié)合,將烹飪工藝灶上動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)化并轉(zhuǎn)化為機(jī)器可解讀的語(yǔ)言, 應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)等進(jìn)行烹飪機(jī)器人系統(tǒng)軟硬件開發(fā)。烹飪機(jī)器人可通過(guò)自身的鍋具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、工具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、火候控制裝置和其他必要輔助裝置,完成中國(guó)烹飪?cè)钌瞎に嚨幕緞?dòng)作, 可自動(dòng)完成烹飪過(guò)程, 從而實(shí)現(xiàn)中國(guó)烹飪的標(biāo)準(zhǔn)化與自動(dòng)化。 中國(guó)菜肴自動(dòng)烹飪機(jī)器人顧名思義就是用機(jī)器代替人來(lái)實(shí)現(xiàn)中國(guó)菜肴的自動(dòng)烹飪。由于西式快餐的進(jìn)入,目前中國(guó)烹飪正處于烹飪的前工業(yè)化時(shí)期。自動(dòng)烹飪機(jī)器人 的研制, 對(duì)中國(guó)烹飪走向國(guó)際化、中國(guó)烹飪工藝的標(biāo)準(zhǔn)化都有著積極意義?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō), 自動(dòng)烹飪機(jī)器人 的誕生是中國(guó)烹飪的一次工業(yè)化革命, 必將會(huì)推動(dòng)中國(guó)烹飪的標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、工業(yè)化進(jìn)程, 從而被載入人類發(fā)展的史冊(cè)。 自動(dòng)烹飪機(jī)器人自動(dòng)烹飪機(jī)器人能夠自動(dòng)完成中國(guó)菜肴的烹飪過(guò)程, 而這一功能是其他現(xiàn)有烹飪?cè)O(shè)備所不能達(dá)到的。就現(xiàn)有市場(chǎng)供應(yīng)而言,在自動(dòng)烹飪機(jī)器人 開發(fā)成功之前尚沒有完整意義上的自動(dòng)烹飪機(jī)。所謂較完整意義上的自動(dòng)烹飪機(jī), 是指能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)菜肴品種識(shí)別、烹飪程序調(diào)用、原料自動(dòng)投放、烹飪工藝自動(dòng)操作等一系列動(dòng)作, 并達(dá)到與人工烹飪水準(zhǔn)高度一致的烹飪效果。通過(guò)對(duì)市場(chǎng)現(xiàn)有的電烤箱、電炸爐、電磁爐、光波爐、熱波爐、微波爐、程控蒸汽設(shè)備、數(shù)碼煲仔飯機(jī)等烹飪?cè)O(shè)備進(jìn)行調(diào)查, 并作簡(jiǎn)單分析, 我們得出這樣的結(jié)論: 場(chǎng)現(xiàn)有烹飪?cè)O(shè)備尚不具備完成典型中國(guó)烹飪工藝的自動(dòng)化生產(chǎn)能力。主要表現(xiàn)在三個(gè)方面: 一是不能實(shí)現(xiàn)中國(guó)烹飪的典型工藝技術(shù), 上述設(shè)備基本屬于對(duì)西式烹飪?cè)O(shè)備的模仿或改進(jìn), 只能實(shí)現(xiàn)中國(guó)烹飪的部分技法, 如烤、煮、燉、炸、蒸、燜, 而對(duì)于最具中國(guó)烹飪工藝特色的精髓工藝, 如炒、熘、爆等技法, 則無(wú)法實(shí)現(xiàn)。二是無(wú)法自動(dòng)完成完整的烹飪工藝流程, 上述設(shè)備除數(shù)碼煲仔飯機(jī)外, 都存在不合理簡(jiǎn)化或省略傳統(tǒng)工藝環(huán)節(jié)的問題, 特別是將傳統(tǒng)工藝中強(qiáng)調(diào)的多次投料簡(jiǎn)化為一次性投料, 由此導(dǎo)致菜肴的色、香、味、養(yǎng)均無(wú)法保障。數(shù)碼煲仔飯機(jī)的設(shè)計(jì)雖考慮到多次投料的要求, 卻完全依賴人工, 未能實(shí)現(xiàn)多次投料的自動(dòng)化。三是無(wú)法滿足消費(fèi)者對(duì)菜肴口味的多樣性需求, 上述設(shè)備基本未滿足中國(guó)烹飪對(duì)原料配伍、烹制火候、加工手法等方面的要求, 從根本上喪失了保證菜肴口味純正的可能。因此嚴(yán)格地講, 目前世界上還沒有一臺(tái)真正意義上的自動(dòng)烹飪機(jī)。 從機(jī)器自身已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)看, 包括: 自動(dòng)識(shí)別菜肴功能，通過(guò)電子掃描來(lái)識(shí)別菜肴從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)用菜肴烹飪程序; 自動(dòng)分次投料功能，據(jù)菜肴的流程需要, 適時(shí)投放原料, 包括原料投放、加油和加水、淋油功能等; 水鍋功能! ! ! 實(shí)現(xiàn)原料的焯水和以水為主要傳熱介質(zhì)的菜肴制作; 油鍋功能，實(shí)現(xiàn)原料的劃油和油炸以及油的循環(huán)使用; 攪拌功能，實(shí)現(xiàn)原料的均勻混合和均勻受熱, 包括劃油時(shí)的攪拌和翻炒時(shí)的攪拌; 翻鍋功能，實(shí)現(xiàn)原料的均勻受熱, 并使原料在勾芡后均勻混合, 包括大翻和小翻; 自動(dòng)清潔功能，菜肴制作完成后可以自主選擇清洗與否; 油煙凈化處理，菜肴生產(chǎn)過(guò)程中的油煙實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放, 這是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要前提; 自動(dòng)盛菜功能，菜肴制作完成后自動(dòng)盛裝于容器中彈出。這一系列工藝動(dòng)作全部由機(jī)器自身實(shí)現(xiàn), 惟一需要人幫助的就是要將料盒放置于機(jī)器內(nèi), 菜肴制作完畢后將菜肴取出就可以了。 目前自動(dòng)烹飪機(jī)器人 已實(shí)現(xiàn)中國(guó)菜肴烹飪方法中的大多數(shù), 包括炒、爆、熘、燒、煸、炸( 不掛糊類) 等, 已能夠制作的中國(guó)菜肴也達(dá)數(shù)以千計(jì)。自動(dòng)烹飪機(jī)器人 所制作的菜肴都是由在國(guó)內(nèi)享有盛名的烹飪大師們?cè)O(shè)計(jì), 并轉(zhuǎn)化成可以用機(jī)器烹飪的菜肴, 因而機(jī)器的烹飪水平是相當(dāng)專業(yè)的, 已能夠達(dá)到或接近中高級(jí)廚師制作菜肴的水平。自動(dòng)烹飪機(jī)器人 的出現(xiàn)可以讓庸廚下崗, 使良廚的價(jià)值得到充分的體現(xiàn)。它還可以解放生產(chǎn)力, 讓廚師不受煙熏火燎之苦。優(yōu)勢(shì)如是, 自動(dòng)烹飪機(jī)器人 在未來(lái)的中國(guó)烹飪中必有一席之地。 很多個(gè)人和研究機(jī)構(gòu)都提出了“自動(dòng)烹調(diào)”的概念，并在這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行了一些研究，也出現(xiàn)了“微電腦控制炒鍋”、“菜肴自動(dòng)加工機(jī)”、“自動(dòng)飯菜機(jī)”等一系列的相關(guān)產(chǎn)品。但是，這些產(chǎn)品無(wú)論是在機(jī)構(gòu)上還是控制上，離“自動(dòng)烹飪”都尚有很大的距離。自動(dòng)烹調(diào)的基本意義和目的就在于將被烹調(diào)物按照各種主要烹調(diào)技法加熱至預(yù)期火候狀態(tài)，達(dá)到預(yù)期口味和風(fēng)味效果。上述的各種裝置，基本上都無(wú)法控制或不能很好的控制烹調(diào)火候，更不能在烹調(diào)技法要求的火候條件下按照烹調(diào)技法要求的方式進(jìn)行物料自動(dòng)投放、翻動(dòng)和盛出等烹調(diào)基本操作，所以不僅與自動(dòng)烹調(diào)機(jī)能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)各種主要烹調(diào)技法和達(dá)到其風(fēng)味特色的要求相差甚遠(yuǎn)，甚至在自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的最基本要求，即控制好生熟的程度的實(shí)現(xiàn)上都有難度。而且它們基本上都只能烹調(diào)一種或有限的幾種菜式，擴(kuò)展性很差，這與其設(shè)計(jì)概念和機(jī)構(gòu)有關(guān)，因此實(shí)用意義相當(dāng)有限，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)并不能被稱為自動(dòng)烹調(diào)裝置。 在國(guó)內(nèi)華南理工大學(xué)黃文波設(shè)計(jì)制作了一種由電腦控制的全自動(dòng)中式菜肴烹調(diào)機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可完全取代人工根據(jù)顧客的隨機(jī)點(diǎn)叫，快速、連續(xù)地進(jìn)行不同菜肴的物料選取和全自動(dòng)烹調(diào)，從而為餐飲業(yè)的烹調(diào)自動(dòng)化提供了一種全新的選擇方案。描繪了一個(gè)實(shí)用化及自動(dòng)化的理想系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)菜肴和其它烹調(diào)食品的自動(dòng)烹調(diào)，但是也僅限于概念研究，并沒有去具體實(shí)現(xiàn)，不過(guò)對(duì)本文的研究具有很好的參考價(jià)值。 1.3 本課題的基本任務(wù)與要求 1、本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)技術(shù)要求 自動(dòng)烹調(diào)機(jī)是菜肴的加工中心，與機(jī)械加工中心的原理相類似，因此，可按照數(shù)控系統(tǒng)的原理方法來(lái)進(jìn)行研究，只是應(yīng)用方向不同。 設(shè)計(jì)技術(shù)要求： 1）提出自動(dòng)烹飪系統(tǒng)的傳動(dòng)方案； 2）要求送料機(jī)構(gòu)、鍋鏟機(jī)械手和鍋盆運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)不發(fā)生干涉； 3）設(shè)計(jì)送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)； 4）要求自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)能夠定點(diǎn)完成調(diào)料的投放； 5）繪制自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)裝配圖及一些重要零件圖； 6）要求畢業(yè)論文敘述條理清楚，設(shè)計(jì)計(jì)算正確，論文格式規(guī)范。 2、本次畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作內(nèi)容及完成時(shí)間： 1）2.20～3.18 4周 查閱相關(guān)資料，外文資料翻譯（6000字符以上），撰寫開題報(bào)告 2）3.19～4.01 2周 閱讀與自動(dòng)烹飪系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)計(jì)理論與方法； 3）4.02～4.08 1周 提出自動(dòng)烹飪系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案； 4）4.09～4.29 3周 對(duì)自動(dòng)烹飪系統(tǒng)的送投料裝置以及其他裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算； 5）4.30～5.13 2周 繪制某部分裝置的裝配圖； 6）5.14～5.20 1周 繪制一些重要零件圖； 7）5.21～6.03 2周 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書（畢業(yè)論文）一份； 8）6.04～6.15 2周 畢業(yè)設(shè)計(jì)審查、畢業(yè)答辯。 第二章 本次設(shè)計(jì)的基本介紹 2.1 烹飪機(jī)器人的基本介紹 烹飪機(jī)器人，一種用于烹飪的機(jī)器人，屬機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，解決用機(jī)器人取代人工烹飪的問題，改變家庭廚房的現(xiàn)狀。它采用電腦與仿真機(jī)械手配合，模擬廚師的操作過(guò)程，烹調(diào)各種菜肴和主食。將復(fù)雜的中國(guó)菜烹飪工藝與動(dòng)作進(jìn)行分解與定義，并用機(jī)器人專業(yè)與烹飪專業(yè)均能理解的語(yǔ)言進(jìn)行描述；在此基礎(chǔ)上，找出中國(guó)烹飪的核心工藝與核心動(dòng)作；之后設(shè)計(jì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，包括鍋具動(dòng)作機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)、火控機(jī)構(gòu)、出料機(jī)構(gòu)等。 烹飪機(jī)器人的工作原理是將廚師的菜品數(shù)字化，編成程序輸入到電腦系統(tǒng)，以后機(jī)器人炒出的菜肴就可以同名廚一致。烹飪機(jī)器人還可以根據(jù)不同的人各自口味的不同，改變各項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)及操作時(shí)間 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是：自動(dòng)烹飪機(jī)送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的研究對(duì)象為自動(dòng)烹飪機(jī)。 自動(dòng)烹飪機(jī)研究的目的與意義在于自動(dòng)烹飪機(jī)具有以下特點(diǎn)： 1、烹飪生產(chǎn)持續(xù)性 自動(dòng)烹飪機(jī)的可持續(xù)表現(xiàn)為兩個(gè)方面, 一是機(jī)器可以持續(xù)生產(chǎn), 不疲倦。和人工比較, 自動(dòng)烹飪機(jī)器人 不受時(shí)間和條件的限制, 只要需要, 你可以隨時(shí)打開機(jī)器進(jìn)行菜肴制作, 而人工操作就會(huì)受到上下班時(shí)間的影響。二是在機(jī)器開發(fā)方面的可持續(xù)。在機(jī)器開發(fā)之初就將烹飪過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生的油煙、廢水、節(jié)能等作為重點(diǎn)攻關(guān)內(nèi)容, 使菜肴的生產(chǎn)過(guò)程符合科學(xué)規(guī)范的要求。這方面已取得了進(jìn)展, 一方面使油煙、廢水產(chǎn)生少; 另一方面使油煙、廢水達(dá)標(biāo)排放, 這兩項(xiàng)內(nèi)容雖然增加了開發(fā)成本, 但卻符合現(xiàn)代社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的要求。 2、烹飪經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)化 對(duì)于自動(dòng)烹飪機(jī)器人 而言, 恰到好處地運(yùn)用了克隆 技術(shù)。所謂克隆,就是將大師為機(jī)器開發(fā)設(shè)計(jì)的菜肴經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的篩選, 對(duì)菜肴進(jìn)行定性和定量分析, 找出符合菜肴最佳品質(zhì)的數(shù)據(jù), 建立菜肴數(shù)據(jù)信息, 再將這些信息編制成軟件來(lái)控制菜肴的生產(chǎn)。具體操作包括: 一是菜肴用料標(biāo)準(zhǔn)化。邀請(qǐng)烹飪大師為自動(dòng)烹飪機(jī)器人編排機(jī)器菜肴, 然后將菜肴用料和用量進(jìn)行量化。每一道菜肴都是嚴(yán)格地按照標(biāo)準(zhǔn)配方進(jìn)行組配生產(chǎn),為后續(xù)菜肴品質(zhì)的穩(wěn)定提供基礎(chǔ)。二是工藝過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化。將菜肴的工藝流程編制成機(jī)器語(yǔ)言, 使每一道菜肴都有一個(gè)固定的加工程式。每個(gè)過(guò)程的先后, 都以保證菜肴質(zhì)量為前提, 決不隨意改變菜肴的加工過(guò)程。三是工藝參數(shù)數(shù)據(jù)化。即對(duì)加工過(guò)程的每個(gè)動(dòng)作進(jìn)行量化。包括火力的選擇與適時(shí)調(diào)節(jié)、劃油( 煸炒) 的油溫控制、原料在鍋中受熱時(shí)間的長(zhǎng)短和攪拌力度的大小、翻鍋的次數(shù)和力度、晃鍋力度的調(diào)節(jié)運(yùn)用等等都嚴(yán)格加以規(guī)范。 3、出品質(zhì)量穩(wěn)定如一 菜肴用料標(biāo)準(zhǔn)化和烹飪過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化是保障菜肴出品質(zhì)量穩(wěn)定如一的基礎(chǔ)和前提,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)來(lái)穩(wěn)定菜肴的出品是控制菜肴質(zhì)量的有效途徑。就人工操作而言, 是很難做到菜肴品質(zhì)穩(wěn)定如一的, 原因就在于人工制作菜肴過(guò)程中, 可能會(huì)受許多外界因素的干擾, 諸如工作壓力、設(shè)備條件、生理狀態(tài)等等, 尤其是臨灶對(duì)菜肴加熱時(shí)間的把握很難做到準(zhǔn)確一致, 所以即便是同一個(gè)人做同一種菜, 都可能會(huì)出現(xiàn)兩種不同的結(jié)果。自動(dòng)烹飪機(jī)器人 制作的是基于標(biāo)準(zhǔn)化組配的菜肴, 運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的程序進(jìn)行制作, 由于菜肴的每一個(gè)環(huán)節(jié)都經(jīng)過(guò)了量化, 對(duì)每一個(gè)用料和過(guò)程都有嚴(yán)格的規(guī)范, 因此菜肴的制作是嚴(yán)格按照規(guī)定程序進(jìn)行, 從而保證了每一道菜肴出品質(zhì)量穩(wěn)定如一; 標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的另一個(gè)意義在于充分保障了菜肴的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、風(fēng)味要求和衛(wèi)生要求。 4、性能穩(wěn)定操作簡(jiǎn)單 機(jī)器性能的穩(wěn)定可靠是自動(dòng)烹飪機(jī)器人 的一個(gè)重要特質(zhì)。自動(dòng)烹飪機(jī)器人 雖是一項(xiàng)新產(chǎn)品, 偶爾也會(huì)出現(xiàn)一些小故障,但作為一項(xiàng)世界級(jí)的新發(fā)明而言, 其性能已算相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定。自自動(dòng)烹飪機(jī)器人 誕生以來(lái), 經(jīng)歷了數(shù)以千道菜肴的制作, 包括從功能樣機(jī)的鑒定、新聞發(fā)布會(huì)和高交會(huì)的現(xiàn)場(chǎng)表演、全國(guó)廚師節(jié)和滿漢全席總決賽現(xiàn)場(chǎng)錄制等,自動(dòng)烹飪機(jī)器人 都表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性。這對(duì)于一件新產(chǎn)品而言實(shí)屬不易。自動(dòng)烹飪機(jī)器人 的使用也是相當(dāng)?shù)暮?jiǎn)單,其流程為: 購(gòu)買自動(dòng)烹飪機(jī)器人 專用材料盒, 將材料盒放在自動(dòng)烹飪機(jī)器人 的投料機(jī)構(gòu)上, 然后按屏幕提示操作, 2—3 分鐘后就可以制作出一道美味可口的佳肴。整個(gè)過(guò)程就是如此, 簡(jiǎn)單到就好像在ATM 柜員機(jī)上提現(xiàn)一樣。 正是由于自動(dòng)烹飪機(jī)的以上特點(diǎn)我們才要加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)烹飪機(jī)的研究以及優(yōu)化，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于自動(dòng)烹飪機(jī)送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.2烹飪機(jī)器人基本結(jié)構(gòu)組成 自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的基本組成將包括：控制計(jì)算機(jī)部分、伺服驅(qū)動(dòng)部分、檢測(cè)部分以及機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分。自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的運(yùn)動(dòng)部分主要是翻炒運(yùn)動(dòng)、鍋旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、鍋蓋翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和送投料運(yùn)動(dòng)。其組成框圖見圖2-1。  檢 測(cè) 反 饋 裝 置 PC機(jī) 運(yùn)動(dòng)控制卡 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 直流電動(dòng)機(jī) 直流電動(dòng)機(jī) 直流電動(dòng)機(jī) 鍋鏟機(jī)械手機(jī)構(gòu) 鍋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 鍋蓋翻轉(zhuǎn) 機(jī)構(gòu) 送投料機(jī)構(gòu) 圖 2-1自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的基本組成 控制計(jì)算機(jī)是存儲(chǔ)烹調(diào)加工所需要的全部動(dòng)作和鍋鏟相對(duì)于鍋的內(nèi)表面位置信息的媒介物，它記載著烹調(diào)加工的程序。在以前的數(shù)控設(shè)備中，常用的控制介質(zhì)有穿孔帶、穿孔卡片、磁帶和磁盤等，但隨著信息技術(shù)的發(fā)展，穿孔帶和穿孔卡片也將趨于淘汰，自動(dòng)烹調(diào)機(jī)的控制介質(zhì)將更多使用磁帶和磁盤或直接利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳輸。 自動(dòng)烹調(diào)機(jī)系統(tǒng)采用PC加運(yùn)動(dòng)控制卡的結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)控制卡是自動(dòng)烹調(diào)機(jī)控制系統(tǒng)的核心之一，是整個(gè)系統(tǒng)得以運(yùn)行的關(guān)鍵所在，自動(dòng)烹調(diào)機(jī)整個(gè)控制系統(tǒng)要求并不需要很精確，鍋鏟只要能有效鏟起鍋中懂得物料即可，因此選擇開環(huán)式控制是最合適的，也有利于控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，應(yīng)該盡量選擇經(jīng)濟(jì)實(shí)用型運(yùn)動(dòng)控制卡，同時(shí)要求能夠在控制軟件開發(fā)方面快速且方便。 伺服系統(tǒng)是接收計(jì)算機(jī)的指令，驅(qū)動(dòng)烹調(diào)機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部件。包括進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元（主要有速度控制和位置控制）、進(jìn)給電機(jī)、鍋蓋翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)和鍋旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元等。這里的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要求有好的快速響應(yīng)性能，以及能靈敏而準(zhǔn)確地跟蹤指令功能。在本設(shè)計(jì)中主要采用步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)。 檢測(cè)反饋裝置由檢測(cè)元件和相應(yīng)的電路組成，其作用是檢測(cè)速度、位移和溫度等。 烹調(diào)機(jī)本體包括基礎(chǔ)框架、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。烹調(diào)機(jī)本體結(jié)構(gòu)得到了下面幾個(gè)特點(diǎn)： （1）由于采用了進(jìn)給伺服系統(tǒng)裝置，烹調(diào)機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)得到了簡(jiǎn)化，傳動(dòng)鏈較短。 （2）烹調(diào)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的動(dòng)態(tài)特征、動(dòng)態(tài)剛度、阻尼精度、耐磨性以及抗熱變形性能。適應(yīng)連續(xù)地自動(dòng)烹調(diào)。 （3）采用高效傳動(dòng)件。 為了保證自動(dòng)烹飪機(jī)的功能得到充分發(fā)揮，還有一些配套部件（如防水、隔熱潤(rùn)滑、清潔、報(bào)警等一系列裝置）。 自動(dòng)烹調(diào)機(jī)應(yīng)能夠通過(guò)各個(gè)機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)工作而很好的模仿人手炒菜時(shí)鍋鏟的動(dòng)作，并自動(dòng)控制烹調(diào)火候，在烹調(diào)技法所要求的火候時(shí)機(jī)以烹調(diào)技法所要求的方式進(jìn)行物料投放、翻炒和盛出等烹調(diào)基本操作。在中式烹調(diào)中，主要包括了42中烹調(diào)方法：炙、烤、烙、煎、炸、炒、熘、煮、蒸、勾芡等等。這42中烹調(diào)方法各不相同，而且每一種方法又有很多細(xì)分，中式烹調(diào)技法千變?nèi)f化，因而很難將所有的烹調(diào)技法一一列出，可以通過(guò)分類歸納，將這些烹調(diào)方法中相似或相近的方法集合成一種動(dòng)作，在程序里將其編成一個(gè)功能子程序，通過(guò)調(diào)用的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)烹調(diào)方法的自動(dòng)化。那么對(duì)烹調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)的功能要求歸結(jié)起來(lái)包括： （1） 實(shí)現(xiàn)人手烹調(diào)時(shí)的翻炒、撥散、攪拌、盛出等動(dòng)作； （2） 能夠自動(dòng)投放原料和調(diào)味料； （3） 能適應(yīng)烹調(diào)方法的要求； （4） 能控制火候，達(dá)到預(yù)期風(fēng)味； （5） 有良好的擴(kuò)展性，即能適應(yīng)新菜式的烹調(diào)要求。 2.3烹飪機(jī)器人基本工作原理 烹飪機(jī)器人的工作原理是將烹飪工藝上的灶上動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)化，并轉(zhuǎn)化為機(jī)器可解讀語(yǔ)言，再利用機(jī)械裝置和自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)等技術(shù)，模擬實(shí)現(xiàn)廚師工藝操作。由于它會(huì)自動(dòng)地在溫度、火候、油煙量等方面嚴(yán)格對(duì)比事先設(shè)計(jì)好的參數(shù)，因此做出來(lái)的菜，口味比較純正。 圖2-2 深圳誕生首個(gè)烹飪機(jī)器人 機(jī)器人做菜的過(guò)程，根據(jù)不同的菜肴，時(shí)間需要2至4分鐘。工作人員把配料裝進(jìn)專用的盛裝盒，輸入菜名，機(jī)器人便自動(dòng)開始炒菜，翻鍋、顛勺，甚至洗鍋。 烹飪機(jī)器人的特點(diǎn)是：烹飪過(guò)程自動(dòng)化、菜肴品種多樣化、菜肴質(zhì)量穩(wěn)定、營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)科學(xué)、供應(yīng)鏈條嚴(yán)謹(jǐn)。機(jī)器人烹飪出的菜肴已達(dá)到專業(yè)烹飪廚師水平，甚至超過(guò)了一般廚師，特別是炒的功夫上佳，對(duì)油溫和火候的把握精準(zhǔn)。 3.4烹飪機(jī)器人送料結(jié)構(gòu)介紹 投料系統(tǒng)要完成菜肴原料的分次計(jì)量投放,根據(jù)烹飪工藝,原料可以分為姜蒜、主料、輔料和調(diào)料,其中調(diào)料為特制的混合調(diào)料,油和水有專門的設(shè)備提供,不在投料系統(tǒng)的考慮范圍。投料系統(tǒng)的料盒必須根據(jù)菜肴原料的分類,在滿足投料動(dòng)作的前提下,設(shè)計(jì)相應(yīng)容量。同時(shí),為了最大化地滿足烹飪工藝對(duì)投料的要求,投料系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上應(yīng)力求具有最大的靈活性,即能夠滿足各種菜肴的烹飪,可以配置于不同類型的烹飪機(jī)器人上.投料系統(tǒng)相關(guān)的動(dòng)作要求有兩類,一是手工動(dòng)作,即烹飪前人力輔助將裝有菜肴原料的料盒放到投料機(jī)構(gòu)上去,以及烹飪后手工取下空的料盒;二是電器控制的自動(dòng)投料動(dòng)作,要求實(shí)現(xiàn)將料盒內(nèi)的菜肴原料按照烹飪工藝投放到鍋具內(nèi),這是投料系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上重點(diǎn)考慮的對(duì)象。此外,投料系統(tǒng)還得充分考慮手工操作的方便。 投料系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)方案如圖1 所示,自動(dòng)投料的功能主要靠料盒組件的水平移動(dòng)和單個(gè)料盒的翻轉(zhuǎn)投料動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn). 水平移動(dòng)電機(jī)3 主導(dǎo)投料系統(tǒng)的水平移動(dòng)動(dòng)作,使料盒組件在投料架上實(shí)現(xiàn)圖1 中a 所示的水平直線移動(dòng). 當(dāng)其中一料盒移至投料位置時(shí),翻轉(zhuǎn)投料電機(jī)4 主導(dǎo)投料系統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)投料動(dòng)作,使單個(gè)料盒完成圖1 中b 所示的一定角度范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)投料功能. 投料位置位于整個(gè)投料機(jī)構(gòu)的中間位置是最合理的,如此可以在保證足夠水平行程的同時(shí),有最小的長(zhǎng)度尺寸. 圖2-3 投料系統(tǒng) 投料系統(tǒng)采用盒式料盒,圖2-3中,從右至左,依次為姜蒜料盒、主料盒、2 個(gè)輔料盒和調(diào)料盒,此安排也符合一般的烹飪投料次序,因輔料的量比較大,所以用了2 個(gè).料盒的取放采用推拉的方式,料盒底部有一個(gè)梯形狀插槽,投料機(jī)構(gòu)上固定有插板,插槽和插板的形狀正好吻合,此結(jié)構(gòu)不僅利于料盒在投料架上的固定,而且還非常便于料盒的取放. 料盒前后都安有手柄,便于手持料盒進(jìn)行料盒的取放動(dòng)作. 翻轉(zhuǎn)投料中最主要的動(dòng)作是翻轉(zhuǎn)電機(jī)組件帶動(dòng)導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)軸兩端的連接桿帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)動(dòng). 翻轉(zhuǎn)桿上固接有一塊翻轉(zhuǎn)板,它插在料盒組件一端的兩塊夾板之間,并留有一定的間隙,便于料盒組件的水平移動(dòng). 翻轉(zhuǎn)板隨翻轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)動(dòng),從而撥動(dòng)料盒組件上的夾板,使整個(gè)料盒組件隨旋轉(zhuǎn)座饒導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng). 旋轉(zhuǎn)座內(nèi)的零件為線性滾珠襯套,既能實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)又能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng). 翻轉(zhuǎn)板兩側(cè)和支撐板上跟套筒接觸的區(qū)域都粘有聚氨酯的緩沖墊,以便在翻轉(zhuǎn)投料的過(guò)程中避免金屬間碰撞發(fā)出噪音,同時(shí)也可以使翻轉(zhuǎn)更穩(wěn)定.水平移動(dòng)組件主要實(shí)現(xiàn)各料盒組件的水平移動(dòng),在烹飪時(shí),將任意料盒組件移動(dòng)至投料位置,位于投料機(jī)構(gòu)的中間部位. 在運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)上,要完成的動(dòng)作就是能夠帶動(dòng)五個(gè)獨(dú)立的料盒組件沿導(dǎo)向軸和導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)軸水平往返移動(dòng)。 35 第三章 送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 送料機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì) 對(duì)于自動(dòng)烹飪機(jī)器送料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要是要對(duì)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)即要對(duì)上述兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行方案設(shè)定： 1、自動(dòng)烹飪機(jī)器送料時(shí)候料斗的水平移動(dòng)； 2、自動(dòng)烹飪機(jī)器送料時(shí)候料盒的翻轉(zhuǎn)投料。 3.1.1 自動(dòng)烹飪機(jī)器水平移動(dòng)方案的確定 方案一：利用滾珠絲桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)水平移動(dòng) 方案二：利用氣缸導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)水平移動(dòng) 3.1.2 自動(dòng)烹飪機(jī)器料盒翻轉(zhuǎn)方案的確定 方案一：利用四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)料盒的翻轉(zhuǎn) 方案二：利用氣缸實(shí)現(xiàn)料盒的翻轉(zhuǎn) 3.2 送料機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.2.1 料盒組件設(shè)計(jì) 投料系統(tǒng)采用盒式料盒,圖3-1中,從右至左,依次為姜蒜料盒、主料盒、2 個(gè)輔料盒和調(diào)料盒,此安排也符合一般的烹飪投料次序,因輔料的量比較大,所以用了2 個(gè)。 圖3-1 投料系統(tǒng) 料盒的取放采用推拉的方式,料盒底部有一個(gè)梯形狀插槽,投料機(jī)構(gòu)上固定有插板,插槽和插板的形狀正好吻合,此結(jié)構(gòu)不僅利于料盒在投料架上的固定,而且還非常便于料盒的取放. 料盒前后都安有手柄,便于手持料盒進(jìn)行料盒的取放動(dòng)作。 3.2.2 投料組件設(shè)計(jì) 在烹飪過(guò)程中,翻轉(zhuǎn)投料組件要實(shí)現(xiàn)料盒的翻轉(zhuǎn)投料動(dòng)作,完成投放菜肴原料的功能。投料系統(tǒng)中跟翻轉(zhuǎn)投料相關(guān)的組件如圖3-2 所示,以主料盒組件為例,并且略去跟翻轉(zhuǎn)投料動(dòng)作關(guān)系不大的組件。 圖3-2 翻轉(zhuǎn)投料系統(tǒng) 翻轉(zhuǎn)投料中最主要的動(dòng)作是翻轉(zhuǎn)電機(jī)組件帶動(dòng)導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)軸兩端的連接桿帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)動(dòng). 翻轉(zhuǎn)桿上固接有一塊翻轉(zhuǎn)板,它插在料盒組件一端的兩塊夾板之間,并留有一定的間隙,便于料盒組件的水平移動(dòng). 翻轉(zhuǎn)板隨翻轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)動(dòng),從而撥動(dòng)料盒組件上的夾板,使整個(gè)料盒組件隨旋轉(zhuǎn)座饒導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng). 旋轉(zhuǎn)座內(nèi)的零件為線性滾珠襯套,既能實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)又能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。翻轉(zhuǎn)板兩側(cè)和支撐板上跟套筒接觸的區(qū)域都粘有聚氨酯的緩沖墊,以便在翻轉(zhuǎn)投料的過(guò)程中避免金屬間碰撞發(fā)出噪音,同時(shí)也可以使翻轉(zhuǎn)更穩(wěn)定。 3.2.3 水平移動(dòng)組件 水平移動(dòng)組件主要實(shí)現(xiàn)各料盒組件的水平移動(dòng),在烹飪時(shí),將任意料盒組件移動(dòng)至投料位置,位于投料機(jī)構(gòu)的中間部位. 在運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)上,要完成的動(dòng)作就是能夠帶動(dòng)五個(gè)獨(dú)立的料盒組件沿導(dǎo)向軸和導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)軸水平往返移動(dòng)。 圖3-3 水平移動(dòng)系統(tǒng) 投料系統(tǒng)中跟水平移動(dòng)相關(guān)的組件如圖3-3 所示. 5 個(gè)料盒組件分布于隔離套筒和組合隔離套筒間,即圖中a、b、c 、d 和e 所示的位置,通過(guò)組件中旋轉(zhuǎn)座內(nèi)的線性滾珠襯套跟導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)軸配合,同時(shí)支撐板也擱置在導(dǎo)向軸上的套筒上. 套筒套在導(dǎo)向軸上,其兩端分別內(nèi)置有直線軸承,可以沿導(dǎo)向軸平移,又因?yàn)榫€性滾珠襯套也能很好地沿導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)軸平移,所以各料盒組件完全能夠?qū)崿F(xiàn)水平移動(dòng). 套筒、各類連接板和隔離套筒組合成一個(gè)框架,在動(dòng)力系統(tǒng)的帶動(dòng)下,推動(dòng)框架內(nèi)各料盒組件的水平移動(dòng)。 3.3 送料結(jié)構(gòu)的減速裝置設(shè)計(jì) 根據(jù)自動(dòng)烹飪機(jī)器送料機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采用采用準(zhǔn)平行嚙合線環(huán)面蝸桿減速器進(jìn)行運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的減速。 具體設(shè)計(jì)方案是：選用的電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速是940r/min，由凸緣聯(lián)軸器將電動(dòng)機(jī)軸和準(zhǔn)平行嚙合線環(huán)面蝸桿減速器的輸入軸相聯(lián)接，經(jīng)過(guò)減速器的減速，電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速降為18.8r/min，再有凸緣聯(lián)軸器將減速器的輸出軸與滾筒軸聯(lián)接，將減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速傳給滾筒，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)繞在其上面的鋼絲繩旋轉(zhuǎn)，由鋼絲繩提起具有一定質(zhì)量的燈具。 2.1電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式選擇 電動(dòng)機(jī)是專門工廠批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)部件，設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)工作機(jī)的工作特性、電源種類(交流或直流)、工作條件(環(huán)境溫度、空間位置等)、載荷大小和性質(zhì)(變化性質(zhì)、過(guò)載情況等)、起動(dòng)性能和起動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)的頻繁程度等條件來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)、容量(功率)和轉(zhuǎn)速，并在產(chǎn)品目錄中選出其具體型號(hào)和尺寸。 電動(dòng)機(jī)分交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。由于生產(chǎn)單位一般多采用三相交流電源，因?yàn)榇?，無(wú)特殊要求時(shí)均應(yīng)選用三相交流電動(dòng)機(jī)，其中以三相異步交流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣泛。根據(jù) 不同防護(hù)要求，電動(dòng)機(jī)有開啟式、防護(hù)式、封閉自扇冷式和防爆式等不同的結(jié)構(gòu)型式。 Y系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式電動(dòng)機(jī)，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作作可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)方便，因此廣泛應(yīng)用于不易燃、不易爆、無(wú)腐蝕性氣體和無(wú)特殊要求的機(jī)械上，如金屬切削機(jī)床、運(yùn)輸機(jī)、風(fēng)機(jī)、攪拌機(jī)等。對(duì)于經(jīng)常起動(dòng)，制動(dòng)正反轉(zhuǎn)的機(jī)械，如起重、提升設(shè)備，要求電動(dòng)機(jī)具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和較大過(guò)載能力，應(yīng)選用冶金及起重用三相異步電動(dòng)機(jī)Yz型(籠型)或YzR型(繞線型)。 電動(dòng)機(jī)的容量(功率)選擇的是否合適，對(duì)電動(dòng)機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。容量選得過(guò)小，不能保證工作機(jī)正常工作，或使電動(dòng)機(jī)因超載而過(guò)早損壞；而容量選得過(guò)大，則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能力又不能充分利用，而且由于電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不滿載運(yùn)行，其效率和功率因數(shù)較低，增加電能消耗而造成能源的浪費(fèi)。電動(dòng)機(jī)的容量主要根據(jù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱條件來(lái)決定。 由以上的選擇經(jīng)驗(yàn)和要求，我選用： 三相交流電 Y系列籠型三相異步交流電動(dòng)機(jī)。 1、電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù) 根據(jù)自動(dòng)烹飪機(jī)器送料機(jī)構(gòu)計(jì)算相關(guān)設(shè)計(jì)資料，可選定電動(dòng)機(jī)額定功率，取同步轉(zhuǎn)速1000，6級(jí) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用Y100L－6三相異步電動(dòng)機(jī)，其主要參數(shù)如下 電動(dòng)機(jī)額定功率：=1.5kw； 電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速：=940 電 流 ： I=5.6A 3.3.2傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 1、各軸功率計(jì)算 ＝=KW =KW 2、各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 n＝940 n＝n＝940/50=18.8 3、各軸輸入扭矩的計(jì)算 表3-1參數(shù)列表： 軸 名 功率Kw 轉(zhuǎn)速 扭矩 蝸桿軸 1.47 940 14.93 蝸輪軸 0.97 18.8 492.74 3.3.3 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 1、選擇蝸桿、蝸輪材料 1）選擇蝸桿傳動(dòng)的類型 采用準(zhǔn)平行環(huán)面蝸桿傳動(dòng). 2）選擇蝸桿、蝸輪材料，確定許用應(yīng)力 考慮蝸桿傳動(dòng)中，傳遞的功率不大，速度只是中等，根據(jù)《《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，蝸桿選用40Cr，因希望效率高些，耐磨性好故蝸桿螺旋齒面要求：調(diào)質(zhì)HB265285.蝸輪選用鑄錫磷青銅ZQSn10-1，金屬模鑄造，為了節(jié)約貴重有色金屬，僅齒圈用錫磷青銅制造，輪芯用灰鑄鐵HT100制造 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得蝸輪材料的許用接觸應(yīng)力 [] =190 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得蝸輪材料的許用彎 曲應(yīng)力 []=44 2、確定蝸桿頭數(shù)Z及蝸輪齒數(shù)Z 1）由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 選取頭數(shù)： Z＝1 2）蝸輪齒數(shù)確定： Z＝Z·i＝1×50＝50 故取Z＝50 3、確定蝸桿蝸輪中心距a 1）確定蝸桿的計(jì)算功率 上述表達(dá)式中： K——使用場(chǎng)合系數(shù)，每天工作一小時(shí),輕度震動(dòng) 由《機(jī)械工程手冊(cè)》查得：K＝0.7； K——制造精度系數(shù)，取7級(jí)精度，查得：K＝0.9； K——材料配對(duì)系數(shù)，齒面滑動(dòng)速度 < 10 由《機(jī)械工程手冊(cè)》查得：K＝0.85。 代入數(shù)據(jù)得： ＝KW 以等于或略大于蝸桿計(jì)算功率所對(duì)應(yīng)的中心距作為合理的選取值根據(jù)《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版）表2·5－22a，選取蝸桿的中心距： a＝100mm 3.3.4 蝸桿傳動(dòng)幾何參數(shù)設(shè)計(jì) 準(zhǔn)平行二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿的幾何參數(shù)和尺寸計(jì)算表 1. 中心距： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》標(biāo)準(zhǔn)選取： a=100mm 2.齒數(shù)比： u＝＝50 3.蝸輪齒數(shù)： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選?。? 4.蝸桿頭數(shù)： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取： 5.蝸桿齒頂圓直徑： 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選?。? =45mm 6.蝸輪輪緣寬度： 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選?。? b=28mm 7.蝸輪齒距角： ＝ 8.蝸桿包容蝸輪齒數(shù)： K＝=5 9.蝸輪齒寬包角之半： ＝0.5（K－0.45）= 10.蝸桿齒寬：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選?。? =53mm 11.蝸桿螺紋部分長(zhǎng)度： 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選?。? =59mm 12.蝸桿齒頂圓弧半徑：《根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選?。? R=82mm 13.成形圓半徑：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取： =65mm 14.蝸桿齒頂圓最大直徑： 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選?。? =53.8mm 15.蝸輪端面模數(shù)： m＝=mm 16.徑向間隙： =0.5104mm 17.齒頂高： h=0.75 m=2.233mm 18.齒根高： h= h+ C=2.7434mm 19.全齒高： h= h+ h=4.9764mm 20.蝸桿分度圓直徑： ＝（0.624＋）a ＝40.534mm 21.蝸輪分度圓直徑： ＝2a－＝159.466mm 22.蝸輪齒根圓直徑： d＝－2 h=153.9792mm 23.蝸桿齒根圓直徑： d＝－2 h=35.05， 判斷：因?yàn)?28.12mm,滿足要求 24.蝸輪喉圓直徑： d＝＋2 h=163.932mm 25.蝸輪齒根圓弧半徑： =82.475mm 26.蝸桿螺紋包角之半： == 27.蝸輪喉母圓半徑： = = =25.88mm 28.蝸輪外緣直徑： =164.95mm 29.蝸桿分度圓導(dǎo)程角： ＝ = 30.蝸桿平均導(dǎo)程角： ＝ 31.分度圓壓力角： = 32.蝸桿外徑處肩帶寬度： 取3mm 33.蝸桿螺紋兩端連接處直徑： =35mm 34.蝸輪分度圓齒厚： 數(shù)據(jù)帶入公式得 5.508mm 35.齒側(cè)隙： 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得: 36.蝸桿分度圓齒厚： =4.2984 37.蝸桿分度圓法向齒厚： =4.285 38.蝸輪分度圓法向齒厚： =5.49 39.蝸輪齒冠圓弧半徑： =19.2775 40.蝸桿測(cè)量齒頂高： =2.2035 41.蝸桿測(cè)量齒頂高： =2.185 3.3.5 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、蝸桿軸的設(shè)計(jì) 1）軸的材料選擇 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)。 2）最小軸徑的初步計(jì)算 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》取 ＝105，根據(jù)公式： ㎜ 上述表達(dá)式中： —— 軸的轉(zhuǎn)速 ，940r/min —— 軸傳遞的功率 , 1.47kw —— 計(jì)算截面處的軸的直徑， mm 將數(shù)據(jù)代入公式得： 輸出軸的最小直徑是按照聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑 與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號(hào)。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)距，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》考慮到轉(zhuǎn)距變化很小，故取Ka=1.3，則 按照計(jì)算轉(zhuǎn)距應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)（GB5843-86）選用YL4型凸緣聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器的孔徑=22mm，故取 =22mm，半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度L=52mm。 3.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 擬訂軸上零件的裝配方案：本題的裝配方案已經(jīng)在前面分析比較，現(xiàn)選用如圖所示的裝配方案。 1) 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-2軸段右端制 出一軸肩，故取=28mm，左端用軸端擋定位，按軸端直徑 取擋圈直徑D=30mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度=52mm,保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上，而不壓在軸的端面上，故1-2段的長(zhǎng)度應(yīng)比略短一些，故取： =50mm 2) 初步選擇滾動(dòng)軸承，因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力 的作用，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù) =28mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30207，其尺寸為： d×D×T=35×72×18.25mm， 故==35mm。 3) 已求得蝸桿喉部齒頂圓直徑=45mm，最大齒頂圓直徑=53.8mm，蝸桿螺紋部分長(zhǎng)度L=59mm，蝸桿齒寬=53mm，所以取=68mm，=53.8mm，=45mm，=42mm。 4) 軸承端蓋的總寬度為20mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸的右端面間的距離l=20 mm，故取=40mm. 5) 為避免蝸輪與箱體內(nèi)壁干涉，應(yīng)取箱體內(nèi)壁凸臺(tái)之間距離略大于蝸輪的最大直徑，取內(nèi)壁距離=175mm考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，S，取S=8mm。 6）在3-4和7-8軸段應(yīng)各裝一個(gè)濺油輪，形狀如圖所示，取其長(zhǎng)度L=27.75mm。所以，可求得： mm， 33.75mm 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 4）軸上零件的周向定位 ； 半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平健聯(lián)接。按由手冊(cè)查得平鍵截面為mm(GB／T1095--1979)，鍵槽用鍵 槽銑刀加工，長(zhǎng)為45mm(標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見GB／T1096--1979)，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7／k6。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。 圖3-1軸肩處的圓角半徑 2、蝸輪軸的設(shè)計(jì) 1）軸的材料選擇 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì) =650 2）軸徑的初步計(jì)算 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，取A＝112，根據(jù)公式 ， 上述表達(dá)式中： —— 軸的轉(zhuǎn)速 ，18.8r/min —— 軸傳遞的功率 , 0.97kw —— 計(jì)算截面處的軸的直徑， mm 將數(shù)據(jù)代入公式得 mm 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，故需選取聯(lián)軸器型號(hào)。 聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)距，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，考慮到轉(zhuǎn)距變化很小，故取Ka=1.3，則 按照計(jì)算轉(zhuǎn)距應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)（GB5843-86）選用YL11型凸緣聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器的孔徑 =50mm，故取=50mm，半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度L=112mm。 3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 擬訂軸上零件的裝配方案：本題的裝配方案已經(jīng)在前面分析比較，現(xiàn)選用如圖所示的裝配方案。 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-2軸段右端須制出一軸肩，故取=55mm，左端用軸端擋圈定位，按軸端 直徑取擋圈直徑D=60mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L=62mm，保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上，而不壓在軸的端面上，故1-2段的長(zhǎng)度應(yīng)比L略短一些，故取=110mm。 初步選擇滾動(dòng)軸承，因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù) =55mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取零基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30212，其尺寸為 d×D×T= 60×110×23.75mm，故==60mm，而=23.75mm。 取安裝蝸輪處的軸段直徑=65mm，蝸輪左端與左軸承用套筒定位，已知蝸輪輪緣寬度為28mm，所以可取蝸輪輪轂寬度為52mm，為了使套筒端面可靠地壓緊蝸輪，4-5段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取=50mm。 蝸輪右端采用軸肩定位，軸肩高度0.07d，取=6mm，則軸環(huán)處直徑=77mm，軸環(huán)寬度，取 =12mm，=12mm，=68mm。 軸承端蓋的總寬度為28mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)而定)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸的右端面間的距離l=22 mm， 故取=50mm 取蝸輪距箱體內(nèi)壁之距離a=16mm．考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，取s=8mm（如圖），則： =2+16+8+23.75=49.75mm 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 4.軸上零件的周向定位 蝸輪，半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平健聯(lián)接。根據(jù)可選蝸輪與軸之間的平鍵尺寸為mm (GB／T1096--1979)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為45mm(標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見GB／T1096--1979)，同時(shí)保證蝸輪與軸配合有良 好的對(duì)中性，選擇輪轂與軸的配合為H7/n6。半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)結(jié)按由手冊(cè)查得平鍵截面為mm (GB／T1096--1979)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為100mm (標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見GB／T1096--1979)，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7／k6。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。 5.確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為2，各軸肩處的圓角半徑如圖5-2 圖3-2各軸肩處的圓角半徑 第四章 參考文獻(xiàn) [1]．包哲強(qiáng). 自動(dòng)烹飪機(jī)器人投料系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械與電子，2009，4：59-62 [2]. 葉凡, 曾志軍, 李偉光, 等. 自動(dòng)烹調(diào)機(jī)料盒包裝及投料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) [J]. 機(jī)械與電子，2005，9：76-78 [3]．孫桓,陳作模,葛文杰主編. 機(jī)械原理（第七版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006 [4]．濮良貴,紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006 [5]．李偉光, 黃文波. 容器取放自動(dòng)定位的旋轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)：中國(guó)，200420103161.5[P]. 2001 [6]．DAVID G. 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