智能刀削面机的设计程建建

智能刀削面机的设计程建建

传统刀削面全凭人工制作，速度慢，效率低。为此我们设计了一款智能刀削面机来代替传统的人工削面，其结构主要由偏心轮摇杆机构和升降台机构组成，整个过程由单片机控制。削面机整体结构简单、切削出来的面条厚薄均匀，智能化程度高。

标签：智能刀削面机；偏心轮摇杆机构；升降台；单片机

引言

刀削面作为我国北方传统的主导面食，因其风味独特，深受广大老百姓的欢迎，在我国的各大中小城市尤为盛行，刀削面已经成为百姓日常生活中不可或缺的主食。传统的刀削面大多由人工制作，削面速度慢，效率低，且若削面者技术不佳，则切削出来的面条形状各异，影响面条的口感。目前市场上已有的刀削面机主要有：喜洋洋刀削面机、飞刀削面机、懒神盘刀削面机等，它们大多采用汽车雨刷器原理，主要装置有：电机、螺旋推进器、分面凸轮、削面手、扶面手等。通过对上述几种刀削面机的分析后发现均存在结构不够紧凑、加工复杂、造价昂贵等不足。为此我们设计了一种智能型刀削面机来代替传统的人工削面，弥补目前市场产品的不足。

智能削面机的制作是人工智能技术在餐饮行业的重要突破。采用刀削面机来代替人工削面，按能照预定的要求较好地完成削面任务，速度快、效率高，削出的面条薄厚均匀，工作过程稳定。作品的研发与运用可以有效地减轻削面工人的工作强度，对于大部分普通老百姓家庭来说，拥有智能刀削面机，不管会不会削面，都能削出美观的面条，省时、省力、省心。

1 削面机的结构及工作原理

削面机结构如图1所示，主要由底座、电机、偏心轮摇杆机构、升降台机构及步进电机组成。削面机的动力由电动机提供，削面机构采用简单高效的偏心轮摇杆组合机构，模拟削面手动作。托面机构采用升降台装置，利用步进电机带动丝杆的正反转来完成升降台水平方向的连续往复运动，利用丝杆步进电机来控制升降台间歇上升的高度和运动时间长短。

图1 智能刀削面机的結构

工作原理：本作品通过单片机控制能够实现连续削面过程自动化。具体工作原理为：削面手动力由电动机提供，电动机带动偏心轮做圆周运动，通过连杆将偏心轮的圆周运动转化为摇杆的往复摆动，角度可调刀片即可完成连续削面过程。面团放在升降台托面板上，步进电机带动丝杆正转，带动升降台水平向左运动一个行程后，停止一段时间再反转，同时丝杆步进电机利用这段停顿时间通过步进电机的转动带动丝杆的转动推动升降台向上运动一段距离。步进电机带动丝

杆反转，带动升降台向右运动一个行程，停顿一段时间后再正转，同时升降台再向上上升一段距离，这样就实现了升降台水平的往复运动和向上的间歇运动。步进电机和丝杆步进电机的工作都通过单片机编程来实现其智能化，实现连续削面动作，削出的面条由于惯性被抛出到预先准备的容器中。

2 四杆机构的设计

为了满足面条切削参数和尽量使机器整体结构紧凑，取摇杆长度CD为300mm，摆角？琢为45°，行程变化系数k为1.1，极位夹角为？兹，摇杆摆动的弧长为l=？琢×CD

？兹=180°（k-1）/（k+1）代入数据得？兹=9°，l=235.5mm。

根据摇杆CD的长度及摆角？琢作出摇杆的两个极位c1D及c2D。为求固定铰链A，分别作c2M⊥c1c2和∠c1c2N=90°-？兹，c2M与c1N交于P；再作Δpc1c2的外接圆，则圆弧DC上的任意一点都满足∠c1Ac2=？兹，所以固定铰链A应选在此圆弧段上，如图2所示。

再取机架杆的长度AD260mm，设曲柄长度为a，连杆长度为b，所得图形如图2示。

图2 四杆机构计算图

因为AC1=b+a，AC2=b-a，所以a=（AC1-AC2）/2，b=AC1+AC2；由作图法可知AC1=300.4mm，AC2=223.8mm代入数据得a=53.3mm，b=227.1mm，验算：此四杆机构满足杆长条件，最小压力角大于40°，此结构可行。

3 创新点与优势

通过对市面上已有的削面机分析后发现均存在结构不够紧凑、加工复杂、造价昂贵等不足，我们制作的新一代智能型刀削面机，其整体结构小、能耗低、造价低廉，其创新点和优势如下。

采用结构简单的偏心轮摇杆组合机构模拟削面手动作，实现削面过程。

偏心轮摇杆与升降台组合机构采用单片机控制，智能化程度高

刀片角度可调，最大程度减少面团剩余量，智能化程度高，设有操作面板，操作简单。

通过编程来控制升降台上升的高度，削出厚薄不同的面条；控制切削时间的长短，实现对面条分量多少的控制。

4 结束语

本作品具有结构简单、效率高、切削出来的面条厚薄均匀，智能化程度高、造价低廉等特点，适用于各类小餐馆特别是普通百姓想吃刀削面而又苦于没有削面技术的家庭使用。

参考文献

[1]濮良贵，纪名刚.机械设计（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3]哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2009.

作者简介：程建建（1993.1-），男，汉族，江西乐平人，南昌工程学院本科在读，研究方向：机械结构设计。