自动化煎饼机的机械系统设计

河北工业大学城市学院毕业设计说明书作者：窦雪爱学号：085318系：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化题目：自动化煎饼机的机械系统设计指导者：朱东彬讲师评阅者：2012年 06 月 03 日目次1 概述 (1)1.1 绪论 (1)1.2 国内外研究现状及研究趋势 (1)1.2.1 国内外研究现状 (1)1.2.2 研究趋势 (4)1.3 本课题主要研究内容 (5)2 自动煎饼机的结构设计要求 (6)2.1 自动化煎饼机的总体方案确定 (6)2.2 自动化煎饼机的主要性能参数 (8)2.3 任务 (9)3 料斗的结构设计 (9)3.1 料斗的定义 (9)3.2 料斗的原理 (9)3.3 料斗的应用 (9)4 喷头的结构设计 (10)4.1 喷头的概念 (10)4.2 喷头的分类 (11)4.3 喷头的计算 (11)5 气压缸的确定 (12)5.1 气缸的定义、分类 (12)5.2 气缸的结构 (13)5.4 气泵的选择 (14)5.4 煎饼机的驱动方式选择 (15)6 带轮的结构确定 (16)6.1 带轮的计算 (16)6.2 带轮的结构设计 (18)7 工作装置的强度校核 (19)7.1 轴的强度校核 (19)7.2 轴承的寿命校核 (20)8 基于Solidworks的机械模型建立与运动仿真 (20)结论 (22)参考文献 (23)1 概述1.1 绪论煎饼是我国的传统食品之一，它是由糊状的面糊摊开烙制而成的，而面糊是有粗、细粮混合制作。

烙成饼之后所含的水分少较，看似像牛皮一样，可制成厚或薄的食品，方便携带，有筋道，食用后比较耐饱。

一般成圆形，疏松多孔。

煎饼是以粗、细粮混合制做而成，吃煎饼可以能够促进肠胃的运动，有益于肠胃的健康；饼具有筋道而耐嚼，经常吃煎饼的人有益于牙齿的健康。

煎饼是我国北方普遍食用的一种食品，具有物美价廉、容易保存、口感好的特点。

但传统手工煎饼的制作人力成本高、耗时长，难以满足现代社会快节奏的要求；并且随着早餐煎饼需求量的不断增大，急需开发一种自动化程度高、满足速食要求的新型煎饼机。

1.2 国内外研究现状及研究趋势1.2.1 国内外研究现状现在,制作煎饼的机器多种多样,按照它的加工方式分：电热式饼铛煎饼机、滚筒式煎饼机、自动煎饼机、仿手工煎饼机、自动燃气煎饼机等。

饼铛式煎饼机的特点是在饼铛的下部加了个加热系统，饼铛是由电机带动其旋转,饼铛是平面，加热方法有气、电热或燃煤。

如下面所示的图[1]，这种煎饼机的铛体下面附加有了凹槽,促使铝的加热元件可以埋铸在铛体之中,电热元件所释放出来的热量可以准确的传到铛体上,加热系统可以是电阻丝、煤炭或发热板，用来增加电热转换的利用率。

减少电器元件的表面抗氧化性和单位面积所承受的功率,延长电器元件的使用寿命。

梁传文的自动恒温电平式煎饼机(专利号中国,0022095.7)安装有控温装置 ,如结构可实时测量铛体工作温度并进行控温[2]。

图1 自动定温电平式煎饼机的示意图一种自动滚筒煎饼机包括滚筒、面板、动力系统、传动系统、加热系统、涂油装置、切割装置和加料系统。

本加料装统包含有加料斗和其连接的软管，本软管的一侧加有出料口，并在料管的加料斗端设置同轴搅笼，另一端封闭，料管的轴线与滚筒的轴线平行，搅笼的端部设有齿轮，通过链条与传动装置连接，料管的出料口面向滚筒设置。

使不同浓度的糊料在搅动压力下均匀的布设在滚筒的表面。

连续生产；加热方式为燃煤、燃气、导热油或电热；自动代替手工煎饼机；能降低劳动强度等特点。

专利号02252806.7，是一种滚筒式煎饼机，如图2和图3所示[3]。

图2 滚筒式煎饼机的机构示意图图3 滚筒式煎饼机俯视示意图如图2、图3所示，加料装置安装在导轨14上，导轨14的一端固定在前后面板上，导轨14呈水平设置。

安装时料管12上的滚动轮26安装在导轨14上，使料管12沿导轨14平行滑动。

另外，位于加料管12上侧的调整轮21位于出料口的一侧，抵紧滚筒25的前后边缘20。

从而搅笼30的上齿轮13与位于前面板8上的齿轮10啮合，从而齿轮10通过链条与传动装置的齿轮1连接，以便实现搅笼30随滚筒25的转动的转动。

使加料装置靠近滚筒25并能使搅笼30转动，特在料装置的前后两端与前后两面板之间设置拉紧弹簧15，使其具有弹性并克服弹性力便可使加料装置整体拉开。

一种自动煎饼机包括一个由电机带动加温旋转的鳌子，还在鳌子的周侧布置有机架、机架上安装有自动下料的储料器、模拟人制作煎饼动作的各个机械手以及自动控制器共同组成[4]。

本实用新型制作煎饼的所有人工操作工序全部自动完成，使制作煎饼自动化，提高加工效率，降低劳动强度，且制作的煎饼仍具有人工制作的口感。

专利号201467875，如图4[5]和图5所示[6]。

图4 是全自动煎饼机的立体示意图图5是自动化控制机构的电路图。

1.2.2 研究趋势(1) 研究全自动化煎饼机可以有利于完善煎饼的生产环境和卫生条件。

(2) 采用了先进的加热方式，例如红外线加热、微波炉加热等，用来增加电转换成热能的利用率。

(3) 以后煎饼机中不可缺少的是加温控置，这样可以保证煎饼口感。

(4) 设计主要是运用在加料的控制。

煎饼生产的重要环节是加料，在一定的范围内影响煎饼的口味，现在的市场上可以连续生产煎饼的机器都是手工加料，面糊的要求相对较高，煎饼口味比人工制作的要差，本设计中的加料系统，可以弥补这一缺陷。

综合当前市场需求和科技应用的最新前沿以及装载机技术发展的最新趋势，装载机的设计发展体现出以下趋势。

a.产品设计数字化b.产品设计智能化c.应用并行设计工程d.采用模块化设计e.注重绿色设计1.3本课题主要研究内容本课题拟开发一种自动化程度高、满足速食要求的新型煎饼机，具体研究内容如下:(1)研制电气化的煎饼机可以有助于改善煎饼生产环境与卫生条件,提高煎饼卫生质量。

采用供料方式上采用雾化喷出式：在主活塞内有带起动喷咀的起动活塞,它的孔小于主喷咀的。

当雾化装置稍有损伤时,燃烧就会劣化[7]。

图6 喷燃器外壳(2) 采用了先进的加热方式，例如红外线加热、微波炉加热、电阻丝和电磁炉等，用来提高电能转换成热能的利用率。

(3) 以后煎饼机中不可缺少的是加温控置，这样可以更加使煎饼的制作方便，同时也保证煎饼口感。

(4)自动化煎饼机的运动机构，着重完成整机的三维运动学仿真，做出自动化煎饼机动态模拟仿真图。

(5)本研究主要在于提供一种减少加工工序、降低成本、增加口感、提高工作效率、适合各种粗、细粮加工的煎饼机。

图7 是自动化煎饼机的示意图2 自动煎饼机的结构设计要求2.1自动化煎饼机的总体方案确定第一种方案：方案一：自动化煎饼机的整体结构示意图如下图所示。

图8 自动化煎饼机的示意图方案一 整个自动煎饼机的设计遵循紧凑设计原则，此煎饼机由驱动轮单元、加热驱动电机单元和气压驱动电机单元构成。

自动煎饼机的系统传动路线：⎩⎨⎧→→→→→毂子切割刀的运动。

连杆的运动从动齿轮主动齿轮电磁式离合器旋转驱动电机自动煎饼机的气压传动系统的传递路线：电机→气压缸→旋转轴→执行元件。

本方案具有轻便小巧的特点，采用紧凑设计，简化结构复杂程度，节省了占用空间，预留扩展区可以加装多种功能模块，大大增加通用自动煎饼机的旋转能力和应用范围。

采用智能的控制方式和自诊断技术，使通用自动煎饼机运行稳定可靠。

台式电动的煎饼机可以采用全新的生产模式，加热装置等方面进行了一系列的改进。

结构上所采用得是全面模块化的生产，箱体采用了喷塑涂覆的形式，使用其能够灵活，可直接放在操作台或者桌子上来进行工作，外形美观大方，清洁卫生。

加热部分所采用得是全封闭的形式，热传递效率高，卫生清洁，电量损耗比较低，能源在控温方面比较节约，对采用电热铛控温仪来说，全部的原器件都采用的是插接式联接，并具有一定的可换性，可以使它的性能比较平稳，维修起来更加便捷，烙制各种形式的面制食品。

第二种方案：方案二自动化煎饼机的整体结构示意图如下图所示。

图9 自动煎饼机的整体示意图其工作原理：将准备制作煎饼的各种原材料倒入预混池7内，旋转的混池中进行搅拌器6制成糊浆，再打开电动机2使加热的滚筒10进行顺时针旋转，打开糊浆池阀门5将糊浆通过糊浆出口8直接流到热力滚筒10上面，通过厚度调节器3调节热力滚筒10与厚度调节轮4之间的距离，从而控制煎饼的厚度，达到要求即可，在辅助轮12的辅助下，通过煎饼铲11将成熟的煎饼铲下，最后放到操作平台上成型就行。

方案二与其它煎饼机相比，方案二有比较体积小、高的控制能力、结构当对紧凑和质量比较小等特点。

电机轴直接联接的带轮，存在较大缺陷性，旋转电机也必须一直提供电，电池的损耗很大，综合考虑后选择第二种方案来进行煎饼的自动生产。

图10 自动煎饼机的二维装配图自动化煎饼机的二维装配图的说明如下：这个机器的主视图可以看到由电动机通过键带动小带轮旋转，小带轮上的V带带动大带轮进行转动，然后大带轮通过键带动轴运动。

而轴旋转使得毂子进行运动。

面糊通过管道流入喷头之中，而直线往复运动的气压缸则带着喷头在纵向移动。

这样可以控制煎饼的厚度，也可以是面糊、鸡蛋和油从喷头喷到毂子上时，不受毂子的离心力而把这些甩出毂子外，造成材料的浪费。

也可以避免甩出的面糊与鸡蛋粘到V带上，从而使带轮卡死或打滑，而造成不必要的损失。

在俯视图中由伺服电动机通过联轴器，在通过轴上的键传递到吊环上，而吊环带动摆动气缸在横向上摆动。

而使气缸上安装的平板工作。

伺服电机的动作也是由plc 所编程的程序控制，先把喷下来的油摸开使其充满整个毂子，在把喷下的面糊涂抹开，然后把喷下的鸡蛋抹匀，最后把做好的煎饼刮下来并运走。

这样就完成了煎饼的制作了。

然而左视图中的工作原理是各种面粉和水按照一定的量进行混合，用搅拌器使其制成具有一定黏度的面糊。

在有就是支撑盘下方安装有加热系统，使毂子上的油、面糊和鸡蛋成熟，从而制作好煎饼。

这个设计要求连续的制作煎饼，故此程序是循环的。

三相异步电动机带动着毂子一直做匀速圆周运动。

电磁阀控制制作好的面糊、鸡蛋和油的流量与顺序。

伺服电动机则带动摆动气缸运动，而每次运动使所用的时间的不一样的。

然而气泵则带动直线往复运动的气缸在纵向移动，使喷头更有效的工作。

本设计采用的是电磁炉进行加热。

程序控制气电阀的动作、电磁炉的工作、气泵的工作、三相异步电动机的启与停和伺服电机的启与停。

这样可以快速方便的实现煎饼的制作，此设计不存在干涉问题。

2.2自动化煎饼机的主要性能参数自动化煎饼机的主要参数有料斗容积、额定受载能力、电动机的额定功率、整机的质量、喷头的重量、毂子大小、气压缸平移行程和气压缸的旋转角度等。

主要性能参数是设计自动化煎饼机的重要依据。

2.3任务额定容量 0.5 m3直线型气压缸的最大移动的行程范围是 150mm摆动气压缸的最大旋转角度为 130°毂子大小 300mm3 料斗的结构设计3.1 料斗的定义通过振动使面糊运动，可以有效消除面糊的堵塞和粘仓的现象，解决了面糊排出难的问题并在料仓下面安装的装置是料斗装置。