家庭自动炒菜机设计

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锅体：采用不锈钢可分离式。优点：方便清洗，便于汤类菜肴的盛放。 加料体：调料的种类很多，可分为液体类，如食用油，香油，麻油，水，酱油，醋等。粉末类， 如食盐，味精，勾芡粉，鸡精等。颗粒类，如花椒，八角等。但这三类都可以用同一装置来实现加 料。加料体原理类似于播种机的下种机构，利用带有盲孔的旋转体的不断旋转，控制加料的量。三 种状态的调料可以通过盲孔直径的大小来实现加料。通过回转的圈数来实现加料的多少。旋转采用 小型步进电动机控制。 加菜：一般的菜肴需要若干种食材做成。如西红柿炒鸡蛋，需要鸡蛋，西红柿，葱花三种。因 此本设计有三个加菜的菜盒。一个为主菜盒，另外两个为副菜盒。菜盒采用翻转方式放菜，结构简 单、可靠。旋转同样采用小型步进电动机。 翻炒：通过一个可旋转的搅拌体代替人工的翻炒。搅拌体可升降，也可做旋转运动。均由小型 步进电动机控制。其中上下升降采用齿轮齿条副来实现。 部件安排：把锅和加热体至于产品的中下方，类似于普通电炒锅。将加料装置，加菜盒整合在 一个结构上，通过控制改变各个部件与锅口的位置，实现放料。 炒菜过程控制：本设计采用单片机控制整个炒菜流程，将整个流程整合成一种标准的文件，该 文件可被个人 pc 识别阅读，修改。亦能被机器所带的单片机所识别，控制整个炒菜的流程。 控制代码的生成：采用宏录制的方式。在各个部件如加调料，加食材、加调料、翻炒等均设有 手动按钮。录制时，按下控制面板上的宏录制按钮。由炒菜丰富的厨师通过各个控制按钮，完成加 食用油、加热、加调料、加食材、翻炒等整个炒菜过程，类似于普通的炒菜。此时单片机会自动记 录下炒菜整个过程以及各个参数，并生成对应的代码文件，以供使用。此代码由于标准化，因此有 很强的互换性，可以发布到互联网上。论坛里分享，代替普通的文字食谱，因此菜谱来源广泛。 1.5 完成本课题所必须的工作条件及解决的办法 加调料条件：保证加料准确，不加错料。每个加料器必须有固定的位置，不能装错，并由标签 供人识别。然后需要加料量保证准确，需要使得加料机构工作状态良好，可靠性高。 人际交换条件：尽可能的使得操作简单化、方便化、傻瓜化。加入独创的宏录制方式，使得整 个过程十分简单易懂。
家庭自动炒菜机设计
随着科技的发展，人类的劳动力不断被解放，取而代之的是一些自动化、智能化的机器。如洗 衣机，让人们不在手工洗涤衣物，减轻了人力负担。因此，我们可以预知：未来将会有更多的智能 机械走进我们的生活，提高我们的生活质量。因此，我研发了一台自动炒菜机，减轻人们在厨房的 劳动。
1 本课题来源及研究的目的和意义
电动机的型号和技术参数及传动比
堵转扭矩 N·cm 最高转速 r/min 效率（%） 电动机重 量（g） 功率因数
综上，28BYJ48 在功率因数和堵转转矩等方面符合我们的要求。 3.1 主轴旋转需要电机选择 主轴旋转部分如图 2-2 所示：
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图 3-2 主轴旋转部分 主轴上方物料最重为 3kg、即 30N。查《机械课程设计手册》表 1-7 得滚珠球轴承效率为 0.99。 故摩擦损耗为 0.01，故摩擦力 F=0.01x10N=0.3N。由于平均半径为 25cm。 故要求电机转矩为 T=25cmx0.1N=2.5N·cm。由于要求旋转要有足够的加速度。把上方需要转 动的抽象成圆柱体，故由公式 G·D·D=j·ω·ω得出 T`=13.8N·cm。为了防止转速过快导致菜盒 中食材洒出，故转速转速约为 70r/min 即可。 综合电动机的质量，效率选用 39BYGH361 步进电机电机即可。 3.2 搅拌器升降电机选择 搅拌器升降装置组成如图 2-3 所示：
2 家庭自动炒菜总体结构
自动炒菜机主要组成部分：加菜部分、加调料料部分、锅体、搅拌装置等部分组成。 整体组成如图 2-1 所示：
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图 2-1 炒菜机结构图 2.1 加菜部分 由两个小菜盒负责装辅助菜，或者是量比较少的菜蔬，和一个大得菜盒负责放主菜蔬。 通过小型步进电动机，控制菜盒的反翻转，从而让菜蔬落入锅内，完成加食材的步骤。 2.2 加调料部分 由一个带有盲孔的转体把储料盒和下方加料口分开，当旋体旋转至储料口时，调料由于重力作 用落入盲孔，旋体继续旋转至出料口时，由于重力作用，调料从盲孔进入出料口，继而落入锅内， 完成加调料。 2.3 锅体 锅体采用不锈钢制成，属于冲压件。锅体镶嵌于炒菜机上壳，可拿下方便清洗。底下与加热盘 相接处，加热盘采用市场常见的电磁加热盘，利用涡流加热，效率高。 2.4 搅拌装置 搅拌装置分上下两部分，上部分通过齿轮齿条副控制搅拌器的上下。下部分通过小型步进电动 机控制搅拌片的旋转。
毕业设计（完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸 CAD/PROE、中英文文献及翻译 等） ， 此文档也稍微删除了一部分内容 （目录及某些关键内容） 如需要其他资料的朋友， 请加叩扣:贰二壹伍八玖壹壹五一锅体直径约为 40cm，深 10cm 容量约为 5 升左右。
炒菜的自动化程度：全过程采用单片机控制，开始需把食材放到指定的菜盒，保证所需的调料 盒里有充足的调料，输入指定的代码，插上电源便可开始自动翻炒，全过程无人值守。 炒出菜的味道：由于炒菜机经过标准化，而且电源电压，调料，食材等均能保持一致，所以自 动炒菜的工程能完全模拟代码录制时的场景，条件，因此理论上会炒出很完美可口的菜肴。但是由 于各个条件有些细微的差别，如食材的老嫩，调料的细微差别，会有一些不足之处。由于代码可以 根据个人口味修正，甚至在炒菜的过程中人工控制一些参数。所以，可以在很大程度上得到修正。 1.4 本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路 加热：采用市场成熟化的电磁加热，只需内置电磁加热盘即可。优点：结构简便，调温幅度大 且调节简单，只需改变电压便能调节温度。
图 4-3 搅拌器 由于翻炒时翻炒器是在锅体内，当需要加调料时、或者是需要把锅拿出清洗时，翻炒器需要离 开锅体。因此，采用齿轮齿条副来实现翻炒器的上升和下降。 4.4 锅体加热部分 由于不同的菜肴需要的火候不同，因此热源采用电磁加热。通过电磁原理在不锈钢锅体内产生 涡流，从而使得锅发热.如图 4-4 所示：
3 自动炒菜机的设计
由于本设计属于机电一体化产品，且应用范围属于家用，所以对轻便性，灵活性都有较高的要 求，故内置电机选用小型步进电动机。具有控制精确、方便、成本低廉、轻巧等特点。控制时仅需 要驱动电路即可完成复杂的运动。电机共 5 处需要。分别是：加调料器需要、主轴旋转需要、搅拌 器升降需要、搅拌器旋பைடு நூலகம்需要、菜盒翻转需要。 3.1 加调料器电机选择 加料器组成如图 3-1 所示：
图 3-5 菜盒翻转装置 当菜盒装满液体时，质量最大，约为 0.8kg。由于翻转时始终处于平衡状态，故所需力矩并不 很大，因此选择 28BYJ48 型步进电动机。
4 各部分功能的实现和分析
4.1 加调料部分 通过小型步进电动机控制带有盲孔的转体，通过盲孔在储料箱和出料口的不断交换，达到加料 的目的。加料数等于旋转圈数和盲孔体积的乘积。通过控制步进电动机的旋转圈数，可以控制调料 的量。如图 4-1 所示：
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图 3-1 加料器结构图 根据资料得主轴的转速在 120 转/分，扭矩由摩擦力构成，由于加料器旋体较小，因此扭矩需 要 6~8N·cm。综上，符合条件的步进电动机有三个如表 3­1： 表 3-1
方案 电动机型号 额定 功率 P/mW 1 2 3 28BYJ48 39BYGH361 39BYGH362 50 300 80 80 150 120 150 260 500 84 82 79 45 180 150 0.85 0.86 0.79
图 4-2 菜盒
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菜盒通过步进电动机的旋转， 带动饭盒的翻转， 将食材翻下至锅里。 菜盒采用不锈钢冲压成型， 通过 U 型口直接和步进电动机相连。特点就是简单可靠、稳定性好、易于控制。 4.3 翻炒部分 加入菜之后需要不断翻炒使得食材受热均匀并防止粘锅。 翻炒采用与锅体贴合的不锈钢片不断 的旋转。翻炒的旋转部件和步进电动机直接通过定位螺钉相连，使得结构简便。同时步进电动机的 易控制性使得在翻炒时可以采用多种方案。如图 4-3 所示：
图 4-4 加热源 由于采用电能加热，因此温度可控性好、且升温较快、效率较高。
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4.5 各功能串联结点 通过一个可旋转的支架，把加料器、饭盒、搅拌器连接在一起。如图 4-5 所示：
图 4-5 支架 通过步进电动机控制，使得每个部件能够在适当的时候到达相应的位置。
5 控制部分
5.1 步进电动机驱动 自动炒菜机使用两种小型步进电动机 28BYJ48 和 39BYGH362。这两种需要的驱动芯片为： ULN2003 电机驱动模块：如图 5­1 所示：
如图 3-3 搅拌器上下调节结构 通过计算得出搅拌器下方总重约为 0.4kg。通过查阅《机械设计课程手册》表 10-4 得在一般 非经密机械的齿轮传动时，齿数应大于等于 10。限于尺寸原因，我们暂定齿数为 12、模数为 1。 则齿轮半径为 r=6mm。则所需扭矩为 T=0.6cm·4=2.4N·cm。综上，我们选择 28BYJ48 型步进电动 机。运动速度要求 10s 内完成 15cm 的往复路程。当步进电动机最高速转动时，v=2ωrx=2.2cm/s， 故满足条件。 3.2 搅拌器旋转电机选择 搅拌器旋转装置组成如图 2-4 所示：
1.1 本课题的意义 在 CAM 中，我们只要将编程代码输入数控机床、加工中心，装载上毛坯，便可自动的完成零 件的加工。所以：将食谱编成相应的代码，输入自动炒菜机，加上相应的菜，便可自动炒出可口的 佳肴。自动炒菜，无人值守，省时省力。可以很方便的做一些自己不会做的菜肴，更适合不会做饭 的人群。可连接计算机、手机、短信等，实现远程控制，缩短就餐准备时间提高人们的生活效率。 代码采用宏录制，方便储存、交流。 1.2 本课题所涉及的问题在国内（外）研究现状及分析 经过在网上搜集关于自动炒菜机信息，发现最多的就是一款已经商品化的自动炒菜锅。其信 息如下：全自动炒菜机，是现在科技产品，由农业科学研究院多位教授和国外多名专家历时五年时 间， 经过数千次实验， 成功研制出新一代微电脑操控智能烹饪设备， 设备主要是方便， 简单的操作， 无油烟。 全自动炒菜机是一台采用专业烹饪程序模拟技术，无需人工看管，将准好的主料、配料、佐料 全部一次性投入，设定程序后，自动热油、自动翻炒，自动控制火候，无需经验即可自动烹饪的一 台智能化设备 此类自动炒菜机的原理差不多，都是先将食材调料一次性放入封闭的锅体内，然后加热直至炒 熟。与我们平常人工炒菜的过程有很大的差异。 此次研究设计的炒菜机是烹炒的中国菜系。由于饮食习惯的原因，其他国家很少做中国菜，所 以自动炒菜机在其他国家的研究很少。因此基于全程模仿人工炒菜的自动炒菜机，属于科研的处女 地，一次研究意义极大。 1.3 对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析 首先要完成产品的功能设计，产品能够炒什么样的菜：预计可炒普通家常菜，如酸辣土豆丝， 蘑菇炒肉，木须肉，鱼香肉丝，等等 能炒多少菜：本设计应用于家庭，因此设计大小为五口之家的菜量。由于这里不能上传完整的