自动沙拉制作装置设计.docx

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1、北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计自动沙拉制作装置设计制作装置设计学 院：专 业：姓 名：指导老师：工业自动化学院机械工程陈靖怡学 号：职 称：160406102683薛广红副教授中国珠海二二年五月II北京理工大学珠海学院2018届本科生毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计自动沙拉制作装置设计制作装置设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。 本人签名： 日期： 年 月 日32北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计摘要如今自动化技术日新月异，食品制作自动化的趋势也在不断发展

2、。基于以上，文章将以此范围进行研究设计。自动沙拉制作装置是一款将水果放入装置内经过切割、搅拌和包装等工序即可得到一碗水果沙拉的设备。论文主要针对自动沙拉制作装置设计中的制作装置模块进行结构及尺寸研究设计。首先对设计中的制作装置进行结构设计，根据功能分析的结果将其分为两个装置：搅拌装置和挤出装置，并对其进行方案的选择和设计。基于以上确定的方案，对搅拌装置、挤出装置以及其相关机架进行详细的设计，其中包括尺寸设计、结构设计、标准件的选择和计算，并绘制了相关零件图和装配图。 关键词：自动化；沙拉制作；搅拌装置；挤出装置ABSTRACT Nowadays, automation technology c

3、hanges with each passing day, and the trend of food production automation is also developing. Based on the above, this paper will carry on the research design in this scope. The automatic salad making device is a process in which fruit is put into the device and cut, mixed and packed to produce a bo

4、wl of fruit salad. This paper mainly focuses on the design of the structure and size of the automatic salad making device. Firstly, the structure design of the manufacturing device in the design was carried out. According to the results of functional analysis, the device was divided into two devices

5、: the mixing device and the extruder, and the scheme selection and design were carried out. Based on the scheme determined above, the stirring device, the extrusion device and its related frame are designed in detail, including the size design, structural design, selection and calculation of standar

6、d parts, and the relevant part drawing and assembly drawing are drawn.Keywords: Automate； Salad made；Production device；Extrusion device目录1.前言11.1研究背景及意义11.2 国内外相关研究现状11.2.1 关于搅拌装置研究现状11.2.2 关于挤出装置研究现状21.3研究内容21.4研究思路与方法32.方案设计与分析42.1总体方案设计42.1.1制作流程42.2搅拌装置方案设计52.3挤出装置方案设计53.制作装置结构设计73.1搅拌装置的设计73.1.

7、1设计任务73.1.2搅拌机构运动简图73.1.3搅拌装置零件的设计计算及分析83.1.4搅拌装置的装配193.2挤出装置的设计193.2.1设计任务193.2.2挤出装置零件的设计计算及分析203.2.3挤出装置的装配244.机架结构设计254.1机架后端的设计254.2机架活动端的设计264.3机架顶部与底部的设计265.制作装置总装配图28总结30参考文献31谢辞321.前言1.1研究背景及意义随着现在人们对自身健康及营养均衡等问题越来越重视，大家开始会在买菜的同时顺便去水果店买些水果回家。可买回去的水果总是会因为忘记或者懒得削皮切块而放在一旁，时间久了就坏了。所以现在大部分的人都喜欢买

8、新鲜切好的水果回家，拌上沙拉酱还可以是一顿美味的下午茶。因此，一些专门卖水果沙拉的店铺也应运而生，为寻求出品速度以及方便，多数店家在水果去皮以后摆放在冰柜中，当客人选择好后，他们对水果进行切割和制作搅拌以及包装。我们本次的设计就是力求解放人力，设计一款自动沙拉制作装置，该装置使得水果去皮之后的切割搅拌和包装都使用机械代替人工完成，以达到节省人力的目标。1.2 国内外相关研究现状我们设计的自动沙拉制作装置由送料、制作和包装三部分组成，本人负责沙拉制作部分的设计，需将水果与沙拉搅拌均匀，其间需要沙拉的挤出及与水果的均匀搅拌，前期资料查阅如下所述。1.2.1 关于搅拌装置研究现状目前国内外对于搅拌装

9、置的研究大部分都是关于水泥搅拌、果蔬的搅碎或榨汁以及固液态混合等相关的装置，对类似水果与沙拉这种搅拌并没有相关研究。市面上现有的搅拌机工作原理是用一根高速旋转的搅拌棒在混合物中移动，以达到物体均匀混合或切碎果蔬等目的。 图1-1 常见家用搅拌装置 图1-2 馅料挤出装置现市面上暂时还没有针对水果沙拉混合搅拌的这一装置。如果沿用原先市面上现有的搅拌装置，有可能会使水果组织损坏，出现水果稀碎等现象。如图1-1所示，该装置由电机驱动带动旋转轴高速旋转，旋转轴上有刀片组合，当高速旋转的时候，刀片对碗内物品进行切碎及搅拌过程。而水果沙拉的搅拌仅仅只需要让每个水果块均匀沾上沙拉酱，不能破坏其组织结构。所以

10、，为了避免出现上述状况，需讨论设计出一套较温和柔缓的搅拌装置的方案。1.2.2 关于挤出装置研究现状现阶段国内外对于挤出装置的研究大部分是关于塑料成型的，例如挤出机以及吹塑时塑料的挤出。此外，通过查阅文献，了解到一种在自动包饺子机器里的馅料定量挤出装置。如图1-2所示，该种馅料定量挤出装置包括馅料袋、挤压机构和定量挤出机构。挤压机构挤压馅料袋，以使馅料袋内的馅料向出料端移动，并填满馅料袋的出料端；定量挤出机构包括压紧组合，压紧组合压紧馅料袋，以使馅料袋被分隔为馅料存储空间和出料暂存空间，出料暂存空间位于馅料袋的出料端；压紧组合设置有移动组件，压紧组合压紧馅料袋后，移动组件驱动压紧组合向出料端移

11、动，以使出料暂存空间内的馅料被挤出1。1.3研究内容通过制作装置的设计，针对团队确定的自动沙拉制作装置的设计参数，对该装置的制作装置进行构思并表达初步设计方案，并确定制作装置的最终方案。针对最终方案及团队成员对送料及包装装置的设计，对制作装置进行详细的结构设计。本次设计的具体内容包括：（1）搅拌装置的设计搅拌装置的设计内容主要为如下四点： 确定搅拌装置的材料； 搅拌装置的机械结构设计； 搅拌装置的尺寸设计； 搅拌结构其他相关属性分析。（2）挤出装置的设计设计一款通用性较高、方便快捷、稳定性强并且可以实现定量挤出的挤出装置。1.3.1研究目标通过查阅资料，对自动沙拉制作装置进行制作装置结构设计，

12、并满足以下功能：（1）实现水果与沙拉酱的搅拌均匀，并且保证出品速度；（2）在实现搅拌均匀的前提下保证水果块的完整；（3）采用合理经济的机构，降低成本，保证效率。1.3.2拟解决的关键问题（1）如何实现水果块与沙拉酱均匀混合如果沿用原先市面上现有的搅拌装置，有可能会使水果组织损坏，出现水果稀碎等现象。因此，为了避免上述状况的发生，需设计出一套能够均匀混合水果和沙拉酱以及确保水果块完整性的搅拌装置。（2）沙拉酱定量的挤出问题根据水果与沙拉酱的最佳配比，确定每份水果与沙拉酱的定量，确保每次沙拉酱挤出的量，误差不能太大。同时，在整个过程中要确保食品安全问题，保持沙拉酱以及搅拌装置的干净，卫生。1.4研

13、究思路与方法本次设计的研究思路与方法为：1）了解搅拌装置与挤出装置形成要求，并对课题研究范围内的水果块的外形尺寸、搅拌装置机构以及其他注意事项进行分析。2）查找与搅拌机构、挤出功能模块和相关自动食品制作装置的相关资料，分析总结，并制定初步方案；3）对初步制定的方案进行深入的分析与讨论，确定最终方案；4）根据最终方案开始进一步设计，过程中与组员密切沟通，不断调整设计细节；5）评估审核设计成果，确认无误后，出标准工程图；6）仿真模拟，在仿真中验证设计结果是否达到了预期功能、机构运动过程是否存在干涉等关键问题；7）完成设计。2.方案设计与分析2.1总体方案设计因市面上水果的种类丰富众多，所以在本次设

14、计，我们小组成员挑选了几种在日常水果消耗中占比重较大的一些水果苹果、梨子等。主要水果形状如下图（图2-1）所示。 图2-1 主要水果外形由图可知，所选水果范围为圆形有核，一份水果沙拉最多能容纳5到6个水果切割出来的量。经切割装置切割后的每块水果大小范围在30mm-50mm之间，且水果有软有硬，这对后面搅拌装置的设计提出了较高的要求，在保证水果块完整的情况下使得每块水果与沙拉酱均匀混合。 所以，本次制作装置即根据如上所述水果块的尺寸范围内展开，总体设计主要由切割装置、制作装置和包装装置三个部分构成。切割装置最先对水果进行切割处理，为后续制作打基础；而制作装置作为本台自动沙拉机的核心执行部分，其包

15、含了水果搅拌装置和沙拉酱挤出装置，在实现沙拉制作功能的同时，能够和切割装置以及包装装置在外形设计、位置布局等方面做到协调有致；其次，包装装置含有槽轮机构和连杆机构，为此次水果沙拉提供了打包服务，更方便、快捷得到一碗水果沙拉。2.1.1制作流程制作过程：1.切割好的水果块通过管道进入在预定位置的搅拌碗 2.旋转气缸启动带动搅拌碗自身做旋转运动 3.电机启动通过同步轮与同步带带动丝杆旋转 4.与丝杆螺旋配合的活塞向下运动，从而达到挤出沙拉酱的目的 5. 电机启动，搅拌机构开始运作 6. 搅拌完成后，将搅拌碗从连接块上取出，倒入包装碗 7.进入包装工位。以上7个主要的制作步骤，即可实现一份水果沙拉的

16、制作过程。2.2搅拌装置方案设计搅拌装置总体设计主要由搅拌机构、搅拌棒与搅拌碗三个部分构成。相关设计内容如表2-1所示，方案布局如图2-2所示。表2-1 主要设计内容设计内容内容简介制作执行机构搅拌装置设计1.搅拌机构的设计与分析2.依据搅拌范围对搅拌碗进行尺寸设计3.制作装置整体进行选材方案设计4.制作装置整体工作流程的方案设计 图2-2 搅拌装置方案设计依据设计需求，机构带动的搅拌棒需要在上下左右有一定幅度的摆动，在参考曲柄滑块机构之后，经过一系列改动确定了对搅拌机构的设计。此外，考虑到若仅有搅拌棒在做规律运动，只能对一个平面的水果块进行搅拌，无法达到均匀混合的目的。因此，在考虑到这个问题

17、之后，在搅拌碗的底部安装了一个旋转气缸，使搅拌机构在做摆动的同时搅拌碗自身旋转。这样即可确保水果与沙拉酱均匀混合。说明：以上方案布局图中，为了更加直观的展示搅拌装置执行搅拌工作的核心部分，利用简化画法简化了零件，保留与设计相关联的位置关系以及尺寸关系。2.3挤出装置方案设计对挤出装置的初步设计方案如下：沙拉酱将以袋装的形式装入外壳下半部分，且开一个小口对准外壳下半部分的挤出洞口。外壳下半部分以螺旋的形式与上半部分配合连接。丝杆与电机连接，丝杆旋转带动活塞向下推动，以达到挤出的效果。相关设计内容如表2-2所示，方案布局如图2-3、2-4所示。表2-2 主要设计内容设计内容内容简介制作执行机构挤出

18、装置设计1.挤出方式的设计与分析2.挤出装置的尺寸设计3.制作装置整体进行选材方案设计4.制作装置整体工作流程的方案设计活塞丝杆外壳下半部分外壳上半部分 图2-3 挤出装置方案设计（主视图） 图2-4 挤出装置方案设计（剖视图）在做挤出装置设计方案时，第一设计方案中，外壳上半部分与下半部分采用卡扣的设计，考虑到使用卡扣的话可能会有断裂或者不稳固的问题，在后面的设计方案中修改成了螺旋的形式。在挤出这一方面，通过了解塑料挤出机的挤出原理，利用了类似的螺旋传动，改为丝杆和活塞。如果沿用同挤出机原理式的挤出方式，在每次更换沙拉袋时就需要完全旋出螺杆，比较麻烦且费时间，修改后的挤出方式以及外壳的螺旋方式

19、在更换沙拉袋这一方面使其变得更便捷、快速，同时也解决了避免沙拉酱与装置指直接接触这一问题，保证了食品安全。3.制作装置结构设计3.1搅拌装置的设计3.1.1设计任务本次的设计任务如表3-1所示。表3-1 搅拌装置设计任务任务明细搅拌容器的设计结合设定水果块数量、大小以及搅拌范围的大小，确定搅拌容器的尺寸；同时为了进行后续的包装步骤，需设计几种从搅拌容器倒入包装碗的方案，并选择确定一种合适的方案为最终方案。机械结构设计根据类似搅拌机原理，设计一种搅拌机构并展开其相关的建模设计。该过程中，需要考虑到机构整体尺寸、搅拌范围的大小、机构所用零件的材料、机构间连接方式、电机的选择等关键问题。以解决以上问

20、题为目的，详细列出几种设计方案，选择确定一种合适的设计方案为最终方案。搅拌棒的设计根据搅拌机构的设定，对搅拌棒进行尺寸设计；同时为了在搅拌过程中不破坏损伤水果块，需要对搅拌棒的材料进行合适的选定。其他相关分析该步骤需要对整台自动沙拉制作装置的设计方案进行考虑，如制作装置与前一步骤切割装置和后一步骤包装装置的衔接与位置的放置、机壳的设计和安装固定方式等。3.1.2搅拌机构运动简图在进行搅拌机构结构的建模设计前，先通过搅拌机构运动简图分析确定搅拌机构转动副、滑动副等关键运动结构，可以为后续的机械结构设计提供设计依据7。图3-1中，1为搅拌棒，搅拌棒的材料的选择以及尺寸的设计是决定一份水果沙拉在不被

21、破坏的前提下能否被均匀搅拌的重要因素，在设计过程中，需要考虑到搅拌机构的搅拌范围来设计其外形尺寸；2为连动杆，之所以称之为连动杆是因为该杆件连接着大齿轮和搅拌棒的顶部连接点，由大齿轮作为动力源，在旋转的过程中连接着并带动搅拌棒进行搅拌的动作；3为大齿轮，作为整个搅拌机构的动力源，与电机直接连接，在带动连动杆的同时与小齿轮啮合以达到传动的目的；4为小齿轮，在与大齿轮啮合传动的同时带动固定杆上的滑块移动；5为滑块，在固定杆上做左右滑动运动，同时在小齿轮的带动下做圆周运动；6是固定杆，其右端固定在机壳上，左端与搅拌棒的中端连接点连接，在滑块做的复合运动的带动下，固定杆同时也带动着搅拌棒进行搅拌的动作

22、。综上所述，介绍了搅拌机构的主要零件以及传动方式。图3-1 搅拌机构运动简图3.1.3搅拌装置零件的设计计算及分析由于本次设计的机构涉及到食品制作，考虑到金属容易与空气、水或其他物质发生反应导致金属腐蚀，从而影响了一份水果沙拉的口味、口感以及健康安全等问题，所以搅拌装置所用零件的材料需尽量避免为金属材料。为此，在查阅了简明机械设计手册后，了解到ABS这一材料。其具有良好的综合性能，即高的冲击韧度和良好的机械强度；尺寸稳定，易成型。用于一般结构或耐磨受力零件，如齿轮、轴承等。以上均符合本次机构设计的零件，因此，搅拌机构内的齿轮零件以及杆件等零件均使用ABS材料制成。本次计算以搅拌范围为基础，根据

23、水果的容纳量（5-6个水果）设计出搅拌碗的尺寸，以此为基础进行其他零件的设计计算。3.1.4.1直齿圆柱齿轮尺寸参数及结构设计（大齿轮）设计出的大齿轮如图3-2、图3-3所示。为了确保搅拌过程的能够平稳进行，连动杆与固定杆需要在同一个垂直面上与搅拌杆连接固定。因此，在大齿轮上做了一个小凸台，凸台圆心距与齿轮圆心距离为66mm；大径D=10mm，轴向长度为11mm；小径d=6mm，轴向长度为5mm，凸台与连动杆上直径为6mm的孔为配合尺寸。直齿圆柱齿轮尺寸参数参考机械设计手册（新版）第3卷表16 -2-2制定的国际标准制定标准压力角数值，即齿轮的分度圆压力角=20，直齿齿轮的齿顶高系数ha*=1

24、，顶隙因素c*=0.25，螺旋角=0，变位系数x1=0。搅拌机构中大齿轮的设计参数如下：图3-2 大齿轮三维模型图图3-3 大齿轮二维工程图 分度圆直径是便于设计及制造简便所制定的参考圆。依据对搅拌范围的设定，确定大齿轮分度圆直径d1=160模数查阅表3-2来自机械设计手册（新版）第3卷表16 -2-3 渐开线圆柱齿轮模数取m1=2表3-2渐开线圆柱齿轮模数齿数由公式 d1=m1Z1 ，将数据带入可得Z1=80基圆直径为齿轮产生渐开线的圆，由公式：db1=m1Z1cos将设定数据代入可知db1=150.35齿顶高为齿轮中齿顶区域的径向高度，由公式ha1=ha*m1将设定数据代入可知ha1=2。

25、齿根高为齿轮中齿根区域的径向高度，由公式hf1=ha*+c*m1将设定数据代入可知hf1=2.5齿顶圆直径为经过齿轮顶端的圆直径，由公式da1=d1+2ha1将设定数据代入可知da1=164齿根圆直径，由公式df1=d1-2hf1将设定数据代入可知df1=155。分度圆齿距，由公式p1=m1将设定数据代入可知p1=6.28分度圆齿厚为齿轮两侧齿轮之间弧线长度，由公式s1=m12表3-3 圆柱齿轮结构将设定数据代入可知s1=3.14尺寸参数已经计算完毕，大齿轮的结构设计参数如下：查阅表3-3来自机械设计手册（新版）第3卷表16.2-66 圆柱齿轮的结构可知，对于齿顶圆直径小于200mm采用整体式

26、结构如表3-3所示。由于大齿轮所在轴段轴径为d=20mm，根据图中结构尺寸式子计算可知D1=1.6d=1.620=32mmL=1.21.5d=1.21.520=2430mm，取L=26mmn=0.5m1=0.52=1mmD0=da1-10m1=160-102=140mmD2=0.5D0+D1=0.532+140=86mm d0=16mm1220mm3.1.4.2直齿圆柱齿轮尺寸参数及结构设计（小齿轮）设计出的小齿轮如图3-4所示。小齿轮需要与滑块杆进行固定连接，使小齿轮在被大齿轮带动的同时，滑块杆也能跟随小齿轮同时转动。因此，在距离齿轮圆心10.25mm的圆周方向设有6个深度为7mm的M2螺纹

27、孔，滑块杆与小齿轮用6个M2的定位螺钉连接固定。图3-4 小齿轮三维模型图搅拌机构小齿轮的设计参数如下：分度圆直径是便于设计及制造简便所制定的参考圆。依据对搅拌范围的设定，确定大齿轮分度圆直径d2=80模数查阅机械设计手册（新版）第3卷表16 -2-3 渐开线圆柱齿轮模数取m2=2齿数，由公式 d2=m2Z2 将数据带入可得Z2=40基圆直径为齿轮产生渐开线的圆，由公式：db2=m2Z2cos将设定数据代入可知db2=75.18齿顶高为齿轮中齿顶区域的径向高度，由公式ha2=ha*m2将设定数据代入可知ha2=2齿根高为齿轮中齿根区域的径向高度，由公式hf2=ha*+c*m2将设定数据代入可知

28、hf2=2.5齿顶圆直径为经过齿轮顶端的圆直径，由公式da2=d2+2ha2将设定数据代入可知da2=84齿根圆直径，由公式df2=d2-2hf2将设定数据代入可知df2=75分度圆齿距，由公式p2=m2将设定数据代入可知p2=6.28分度圆齿厚为齿轮两侧齿轮之间弧线长度，由公式s2=m22将设定数据代入可知s2=3.14其结构参数设计如下：小齿轮所在轴段轴径为d=15mm，根据图中结构尺寸式子计算可知D1=1.6d=1.615=24mmL=1.21.5d=1.21.515=1822.5mm，取L=22mmn=0.5m2=0.52=1mmD0=da2-10m2=80-102=60mmD2=0.

29、5D0+D1=0.560+24=104mm d0=14mm1220mm3.1.4.3齿轮轴的设计 设计出的齿轮轴如图3-5、图3-6所示。键槽端轴向尺寸为38mm，直径D=20mm与大齿轮键槽孔配合，齿轮轴通过轴上键槽位与键配合，以达到与大齿轮连接的目的。直径D=25mm的轴肩与机壳后端配合，起到轴向定位的效果。轴后端的轴向尺寸为30mm，中间开孔直径D=5mm，孔中放置电机轴，轴上使用三个M2紧定螺钉与电机轴配合，使其连接带动齿轮转动。图3-5齿轮轴三维模型图图3-6 齿轮轴二维工程图3.1.4.4搅拌棒的设计设计出的搅拌棒如图3-7所示。搅拌棒总长为400mm，搅拌部分轴向长度为100mm

30、，可覆盖的搅拌宽度为75mm。杆上有两个直径D=5mm的通孔，方便与固定杆和连动杆连接。考虑到本次设计的搅拌物是水果与沙拉，为了达到充分均匀混合以及不破坏水果块的前提下，需要确定设计一款合适的搅拌棒。通过查阅资料了解到硅胶厨具这一类用具，其是硅胶制品中采用食品级FDA,LFGB为标准的特种硅胶为原料，通过模压成型或者包胶配合制成，常用来在厨房烘烤、烹饪、搅拌、制作、配料等工作，具有以下特点： 耐高温：适用温度范围-40至230摄氏度； 易清洗：硅胶生产出的硅胶产品在使用后用清水冲洗即可恢复干净； 柔软舒适：由于硅胶材料的柔软性，硅胶厨具触感舒适，极具柔韧性，不变形； 环保无毒：从原材料进厂到成

31、品出货均不产生任何有毒有害物质。综上所述，搅拌棒采用硅胶厨具，其底部为一块柔软的搅拌板，能在进行充分搅拌的同时不破坏水果块组织，且易清洗，环保无毒，可保证食品安全图3-7 搅拌棒三维模型图3.1.4.5固定杆与连动杆的设计设计出的固定杆如图3-8所示。固定杆杆长L=260mm，中间开有槽口，槽口长度为100mm，宽度为5mm，其尺寸与滑块配合，使得滑块能在槽口上进行一段距离的左右滑动，槽口中心距离固定端距离为100mm，距离槽口远端的孔将与搅拌棒中间的孔使用M5的螺栓螺母进行配合连接。设计出的固定杆如图3-9所示。连动杆杆长L=200mm，其中直径D=6mm的孔与大齿轮上的凸台做连接配合；直径

32、D=5mm的孔与搅拌棒顶部的孔使用M5的螺栓螺母进行连接配合。图3-8固定杆三维模型图图3-9 连动杆三维模型图3.1.4.6滑块的设计图3-10 滑块三维模型图设计出的滑块如图3-10所示。滑块凸台在固定杆的槽内进行左右滑行运动，其长7mm，宽为5mm，高为5mm，尺寸与固定杆内槽尺寸互相配合。为确保滑块的轴向定位，设计了一个阻挡面长为15mm，宽为10mm，高为3mm。滑块中心有一直径D=4mm的通孔，其尺寸与滑块杆凸出的小杆尺寸相配合。3.1.4.7滑块杆的设计 设计出的滑块杆如图3-11所示。滑块杆为连接小齿轮与滑块的零件，外形尺寸大圆D=30mm，小圆d=20mm，两圆中心距离为40

33、mm。在距离圆心10.25mm的圆周方向设有6个M2的螺纹孔，滑块杆与小齿轮通过这6个M2定位螺钉连接。在小圆中心设计了一个直径D=4mm，高为5mm的小凸台，用来与滑块连接。小齿轮与机架固定时使用的是M8的六角头螺纹螺母连接，为了避免六角头螺栓与滑块杆发生安装冲突，在大圆中心设有一个直径D=17mm，深度为8.5mm的凹槽，这样不仅避免了零件间发生干涉的现象，也同时固定了小齿轮与机架、小齿轮与滑块杆。图3-11 滑块杆三维模型图3.1.4.8搅拌碗的设计 设计出的搅拌碗如图3-12所示。搅拌碗顶部直径D=220mm，底部直径d=110mm，高为190mm，其容量可容纳5-6个中小型水果切成的

34、水果块的量。同时，搅拌碗底部做了一个直径D=110mm，高5mm的增厚设计，为了实现搅拌碗与连接块的定位，在距离圆心35mm的圆周方向打8个直径为5mm的孔，其尺寸与连接块的小凸台互相配合。图3-12 搅拌碗三维模型图3.1.4.9连接块的设计 设计出的连接块如图3-13、3-14所示。连接块是连接搅拌碗与旋转气缸的零件。其外圆直径D=45mm，厚度为8mm。在距离圆心35mm的圆周方向设有8个直径为5mm，高为5mm的凸起，其尺寸与搅拌碗底部的凹槽互相配合。中间在距离圆心27.5mm的圆周方向打有8个M8的螺纹孔，连接块通过这8个螺纹孔与旋转气缸上的8个螺纹孔用螺纹连接进行配合，起到固定的作

35、用，使得旋转气缸在运动旋转时带动连接块旋转，连接块上的小凸台带动搅拌碗同时旋转。图3-13 连接块三维模型图图3-14 连接块二维工程图3.1.4搅拌装置的装配 如图3-15所示，电机通过紧定螺钉与大齿轮上的齿轮轴连接，齿轮轴通过键与大齿轮固定，电机转动时，大齿轮将同步转动。小齿轮通过螺纹螺母的连接方式与机架固定，同时与大齿轮啮合，滑块杆用紧定螺钉与小齿轮固定连接，当大齿轮转动与小齿轮啮合时，滑块杆也同步转动。连动杆通过与大齿轮和搅拌棒顶部的孔的连接，使得在大齿轮转动的同时能够带着搅拌棒做规则运动。固定杆的固定点在距离小齿轮右方100mm的位置，其通过滑块与滑块杆连接，另一端则与搅拌棒中间的孔

36、连接，当小齿轮转动时带动滑块杆做圆周运动，带动滑块在做圆周运动的同时也在固定杆上做左右滑动。因此，搅拌棒在此过程中做有规律的复合运动。 底部旋转气缸通过紧定螺钉与连接块连接，搅拌碗的底部凹槽与连接块的凸起配合以达到定位的目的。当旋转气缸运动时即可带动搅拌碗做旋转运动。图3-15搅拌装置装配三维模型图3.2挤出装置的设计3.2.1设计任务本次的设计任务如表3-4所示。表3-4 挤出装置设计任务任务明细挤出方式的设计结合沙拉酱放置的方式，放入沙拉酱量的多少以及挤出量的设定，确定挤出装置的尺寸；同时为了进行后续的搅拌步骤，需设计几种从不同方向挤出装置的沙拉酱挤入搅拌碗的方案，并选择确定一种合适的方案

37、为最终方案。挤出装置的设计根据类似挤出机原理，设计一种挤出机构并展开其相关的建模设计。该过程中，需要考虑到挤出装置整体尺寸、所用零部件的材料、零件间连接方式、电机的选择等关键问题。以解决以上问题为目的，详细列出几种设计方案，选择确定一种合适的设计方案为最终方案。传动方式的设计根据挤出装置的设定，对原动力传力的方式进行设计计算；同时为了在挤出过程中保持装置平稳且确保一定的挤出量，需要对零件以及传动方式进行合适的选定。其他相关分析该步骤需要对整台自动沙拉制作装置的设计方案进行考虑，如制作装置与前一步骤切割装置和后一步骤包装装置的衔接与位置的放置、机壳的设计和安装固定方式等。3.2.2挤出装置零件的

38、设计计算及分析在本次设计中，沙拉酱选用的是使用袋装的方式放入挤出装置下半部分，在沙拉酱用完的情况下可以直接将下半部分与上半部分的连接处旋出即可更换沙拉袋。经调查，如图3-16，市面上常用的沙拉酱袋装容量为1kg，袋装尺寸长约200-250mm，宽约100-150mm。以下挤出装置零件均以此为基础进行设计计算。图3-16 袋装沙拉酱3.2.2.1丝杆的设计丝杆（图3-17）底部与活塞螺纹连接，同时通过同步轮和同步带与电机连接的一个零件。顶部与同步轮固定的地方直径D=12.7mm，并且做有三个长度为34mm的D型台，使其可与同步轮用紧定螺钉固定连接，当同步轮转动时即可带动丝杆旋转。图3-17 丝杆

39、三维模型图根据设计要求，丝杆旋转带动活塞下旋运动需要一定的尺寸支撑，初步确定丝杆底部螺纹选定为M30，以下为其他详细螺纹参数设计及选定：查阅表3-5来自机械设计手册（新版）第1卷表5.5-6 直径与螺距标准组合系列可以选定在公称直径第一系列的M30里，选定粗牙，螺距P=3.5。表3-5 直径与螺距标准组合系列查阅表3-6来自机械设计手册（新版）第1卷表5.5-8 普通螺纹基本尺寸，可以得知在公称直径M30里，螺距P=3.5，可以得知中径d2=27.727，小径d1=26.211。表3-6 普通螺纹基本尺寸最后查阅表3-7来自机械设计手册（新版）第1卷表5.5-5 基本牙型尺寸，可以得知当螺距P

40、=3.5时，原始高度H=3.031089。表3-7 基本牙型尺寸由上述所得方法，即可确定螺纹详细参数，以便其他详细设计计算以及三维建模设计。挤出装置其他有螺纹的零件详细计算以及查阅方法与此零件类同，后面有螺纹类零件不再做详细参数说明。3.2.2.2活塞的设计 活塞（图3-18）与丝杆进行M30的螺纹连接配合，活塞六角形的形状尺寸大小与挤出装置外壳上半部分设计的内孔圆相切，在丝杆旋转的时候，活塞会随着丝杆进行上旋或者下旋的运动，以实现挤出沙拉酱这一动作。图3-18 活塞三维模型图3.2.2.3挤出装置外壳下半部分的设计挤出装置外壳下半部分（图3-19）与上半部分为M100的螺纹连接，连接间的中心

41、距离为100mm。总高度为150mm，外形尺寸圆直径D=106mm。经过研究调查，市面上瓶装沙拉酱挤出口的大小尺寸约在3mm-8mm之间，因此，在锥形底部开了一个直径d=5mm的孔，以便于沙拉酱的挤出。在使用时只需将袋装沙拉酱的一个角剪出一个口，对准锥形底部的小孔放入，再将外壳下半部分装置通过螺纹连接的方式旋入与外壳上半部分连接即可。图3-19挤出装置外壳下半部分三维模型图3.2.4挤出装置外壳上半部分的设计挤出装置外壳上半部分（图3-20）总高为200mm。螺纹连接部分大小为M100，中心距离长度为100mm。凸台大小直径为D=120mm，高为45mm，该凸台与机架顶端的凹槽配合，以固定该零

42、件和对挤出装置与搅拌碗的相对高度以及相对水平距离的定位，确保零件间不会互相干涉以及挤出装置的挤出口对准的是搅拌碗内的位置。图3-20 挤出装置外壳上半部分三维模型图3.2.2.5同步轮与同步带的选用设计 根据设计需要，选用大同步轮齿数z=30，孔直径D=12.7mm与丝杆用紧定螺钉配合。小同步轮齿数z=15，孔直径D=5mm与电机用紧定螺钉配合。通过对已固定的电机和丝杆确定两个同步轮的中心距离，算出同步带所需周长。因此，选用同步带的尺寸为带宽15mm，齿数为55。电机通过与小同步轮的连接转动带动同步带，从而带动大同步轮转动丝杆。同步轮三维模型如图3-21所示。图3-21 同步轮三维模型图3.2

43、.3挤出装置的装配如图3-22所示，电机与小同步轮用紧定螺钉连接，小同步轮和大同步轮通过同步带连接，大同步轮与丝杆用紧定螺钉连接。当电机转动时，带动小同步轮转动，同时同步带传动带动大同步轮转动，从而丝杆转动带动丝杆上的活塞进行下旋运动，挤压袋装沙拉酱以达到挤出的目的。挤出装置外壳的上下两半部分通过螺旋的方式进行固定配合。当需要更换袋装沙拉酱时只需将下半部分旋出，更换成功后再次旋入即可。图3-22 挤出装置装配三维模型图4.机架结构设计在零件设计完成之后，为了更快捷合理的安装零件，根据其安装装配关系设计出相应的机架。机架主要由四个板件组成。4.1机架后端的设计如图4-1所示，机架后端主要为固定端

44、。上半部分的尺寸长为500mm，宽为345mm，厚度为8mm。在距离顶部180mm的地方有一个直径D=20mm的通孔，厚度为2mm，用来放置齿轮轴，为了确保大齿轮齿轮的轴向定位，后方设有直径D=25mm的通孔，齿轮轴后连接着电机轴。电机可与后方的电机架通过螺栓的方式配合完成定位。小齿轮孔位与大齿轮孔位直线连接距离120mm且与水平线呈60，通孔大小直径为10mm，凸起的地方作为小齿轮的支撑杆，将小齿轮放置在支撑杆上，孔中通过螺栓螺母连接起到固定作用。距离小齿轮孔位右方100mm处有固定杆固定的凸台，为了确保固定杆与连动杆是在同一垂直面上与搅拌棒固定连接，经过设计计算该凸台的轴向长度为34.37

45、mm，直径为10mm。与固定杆连接的小凸台直径为5mm，轴向长度为5mm。为了让固定杆固定在凸台上，在凸台中间设有一个直径为4mm的通孔，固定杆通过螺栓螺母与机架连接。为了方便机架顶部与后端的定位连接，在机架的顶部设有两个长为50mm，宽为4mm，深度为10mm的槽口，连接时只需将顶端的凸起对准槽口即可。图4-1 机架后端三维模型图中间段机架往外折出的长度为82mm，厚度为8mm，是为了给搅拌碗提供足够的空间可以让其在里面旋转搅拌时不与机架发生干涉碰撞。下半部分的尺寸长为500mm，宽为307mm，厚度为15mm。其宽可同时容纳搅拌碗、连接块、旋转气缸以及连接板的高度尺寸且还需为搅拌碗的取出和

46、放入留有足够的余量。在底部设有长为160mm，宽为8mm，深度为10mm的槽口，方便机架底部的连接板进行定位连接。4.2机架活动端的设计如图4-2所示，为了方便在搅拌完成后将搅拌碗拿出并倒出成品这一步骤和更换沙拉酱这一步骤，在机架的另一端设计了一个可开合的门框结构。该门框的长度宽度与后端的总体是一样的。顶部也开了两个槽口方便顶端的定位固定，底部与机架后端一样位置尺寸，深度为4mm开了一个槽口可与机架底部的连接块定位配合。门的尺寸长为505mm，宽为260mm，其尺寸是可以方便的进行搅拌碗的取出放入和挤出装置旋入和旋出这一动作。门与门框通过门框上下两边直径D=4mm，深度为4mm的凹槽与同样位置尺寸门上的凸起进行配合连接，以达到开合关门的目的。图4-2 机架