本科毕业论文
手持可量厨房粉末配料器
姓名李银
学院机械工程学院
专业机械设计制造及其自动化指导教师甘屹倪卫华
完成日期2011年6月
上海理工大学
全日制本科生毕业设计（论文）承诺书
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文）
是在导师的指导下，严格按照学校和学院的有关规定由本人独立完成。文中所引用的观点和参考资料均已标注并加以注释。论文研究过程中不存在抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。如若出现任何侵犯他人知识产权等问题，本人愿意承担相关法律责任。
承诺人（签名）：
日期：
手持可量厨房配料器
摘要
随着社会经济的发展，生活节奏越来越快。人们对生活质量的要求越来越高。目前调味品盛装器皿已经趋于多功能，自动化，但盛取固体调味品完全靠一手操作完成的还没有，存在着一手盛接，一手开盛装器皿的盖，因此具有手与器皿相互沾染的问题。同时，控制配料的摄入，也是当代社会较为关心的问题之一。设计一款既能方便使用，又能控制摄入量的厨房用具已经迫在眉睫。
手持可量厨房粉末配料器主要由一个储存粉末的箱体，一个量杯及完成控制过程的控制机构组成，以达到较精准的量取目的。其工作原理为：在箱体中储存需要的粉末，在需要时按动按钮，使得连杆滑块机构带动出入口开关闭合。一般状态时，进入口开启，出口闭合。工作状态时，出口开启，进口闭合。本文利用计算机辅助设计软件Solidworks设计及装配产品，并利用Cosmos模块对其中的重要零件进行强度校核。
本文设计的手持可量厨房粉末配料器可较为准确的量取固体调味品粉末的量，体积较小、方便实用、容易清洁。
关键词：手持可量厨房粉末配料器、连杆滑块机构、cosmos
Portable Kitchen Ingredient Device
ABSTRACT
With the development of economy，the pace of life becoming faster and faster。But rather than reduce the quality of life，people maintain a high standard of life。Nowadays the ingredient device is trend to be multifunctional and automation。But we still don’t have that kind of device，which we can use with just one hand。And the direct touch of food is no doubt unsanitary。At the same time，we should control the intakes of the ingredient It is inevitable to design a device which can be easily used and also can control the intakes of ingredient。
The portable kitchen ingredient device is build up by a boxes which as the use of storage ，a measuring glass and the control mechanism。It’s working theory is ：we storage the ingredient in the boxes，and push the button when we use it。The button push the rod slide mechanism makes the imports and exports working alternately 。We use cad/cam software to design and assemble the device，and use COSMOS module to check the device。
We can use the portable kitchen ingredient device to measure the volume precisely，and it also has the advantages of small ，convenient and practical and easy to clean。
KEYWORDS：portable kitchen ingredient device，rod slide mechanism，cosmos
目录
摘要
ABSTRACT
第一章绪论 (1)
1.1设计背景 (1)
1.2国内外发展现状 (1)
1.3设计目的及意义 (2)
1.4章节安排 (2)
第二章手持可量厨房粉末配料器设计及三维建模 (3)
2.1原理图设计 (3)
2.2外观设计 (4)
2.3手持可量厨房粉末配料器三维建模 (6)
2.3.1 solidworks 介绍 (6)
2.3.2 手持可量厨房粉末配料器主要零件建模 (6)
2.3.2.1 箱体 (6)
2.3.2.2 出入口开关 (8)
2.3.2.3 连杆 (11)
2.3.2.4 外壳 (11)
2.4摇动滑块设计 (13)
2.5装配 (15)
2.5.1 虚拟装配 (15)
2.5.2 装配 (16)
第三章 COSMOS有限元分析 (19)
3.1有限元分析介绍 (19)
3.2C OSMOS模块介绍 (20)
3.3理论计算 (21)
3.3.1 连杆强度计算 (21)
3.3.2 滑块强度计算 (21)
3.4有限元分析 (22)
3.4.1 连杆静态分析 (22)
3.4.2 滑块静态分析 (24)
第四章手持可量厨房粉末配料器仿真及工程图 (27)
4.1动画仿真技术 (27)
4.2A NIMATOR软件简介及仿真演示的意义 (27)
4.3装配仿真制作 (28)
4.4工作仿真制作 (29)
4.5工程图 (30)
第五章总结与展望 (32)
5.1总结 (32)
5.2展望 (33)
参考文献 (33)
谢辞
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第一章绪论
1.1 设计背景
厨房中做菜少不了各种粉末状调料的配放，如食盐，味精，淀粉等。目前厨房中配放固体调料的方法是用汤匙，或者直接投放，这样只能靠熟练度控制调料用量的多少，而不能准确的把握调料的用量。没有针对较为准确的量取固体调料的调料器。
随着社会经济的发展，生活节奏越来越快。人们对生活质量的要求不但没有因此降低，反而越来越高。日常饮食作为一个典型的类别，尤其被人们重视。人们在不断加快着自己饮食节奏的同事，也要求食物有合理、营养的配比。但是，目前来看，人们还不能很好的协调好这两方面的关系，让饮食既快又营养。
新型可定量量取粉末调料的小型厨房配料器手动可测式师厨房固体粉末配料器，能够根据人们的意愿，定量的给出调味剂的量，来实现人们对食物配料的合理配比，从而严格控制每天各种调味剂的摄入量，使身体保持健康状态。人们在使用时，也只需要简单的操作即可，让繁忙的人们觉得做出营养美味的菜肴不再是一件难事。
1.2 国内外发展现状
全自动厨房调料器是设置有自动开关装置的固体调味器盛装盒与设置有“自动‘滴定管’阀门式阀门”的液体调味品盛装缸拼在一起的组合体，其特征在于在盒与盖的扭连接处附设弹簧装置，在盒与盖的前部设置卡销，在缸的滴定管式阀门上设置操纵杆，在操纵杆与缸体间设置弹簧装置。其特征在于盒与盖前部设置的卡销为楔形，在缸体阀门的栓塞和操纵杆结合部位置限位装置。缸体阀门上设置弯曲操纵杆，阀门栓塞限位装置中的限位销是楔形或锥形。
目前调味品盛装器皿已经趋于多功能，自动化，但盛取固体调味品完全靠一手操作完成的还没有，存在着一手盛接，一手开盛装器皿的盖或者键存在着手与器皿相互沾染的问题。盛装液体调味品容器的自动化装置如“厨房自动调料器”盛取液体调味品可一手操作完成，但其液体残留在阀体上或滴落、不卫生，且其阀门用竖直的两平面对合密封。
主要优点：
卫生方便实用
手持可量厨房粉末配料器
因其自动化程度高，取用调味品只须一手操作，快捷灵便，而自动滴定管式阀门保证了不渗漏。所以实用，卫生。
缺点：
构造稍显复杂，且不方便携带。
虽然该设计能够只需要单手操作，但是携带不便，且整体结构稍显复杂。
而本设计手持可量厨房配料器的优势在于能够完成上述设计的功能的同时，满足方便携带且结构简单。
1.3 设计目的及意义
手持可量厨房配料器无需过于精密的结构。设计进出口分别控制达到较精确的测量，称取时通过一个带有刻度的量杯完成称取的过程。在设计的时候要把需要考虑的东西一一罗列下，将称取准确与使用方便作为首要目标。对于主要使用的按钮需要进行优化设计，以求达到实用性与性价比最佳。
手持可量厨房配料器能够自主的方便的较精确的量取自己所需要粉末的量，对于刚踏入厨房的人来说，无疑是个很好的帮手，并且能更好的按照世界卫生组织规定的佐料摄入量来控制自己的膳食。也给未来厨房用具提供了新的思路。
1.4 章节安排
本文主要分3章节来阐述整个的设计的原理及过程。分别为第二章，原理外观三维模型的设计与建立，将详细讲述整个作品的设计过程。第三章，cosmos有限元分析，将对设计零件进行校核分析。以及第四章，工作原理与动画制作，将能更直观的看到整个工作以及装配的过程。最后会有对于整个设计的总结以及对于未来的展望
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第二章手持可量厨房粉末配料器设计及三维建模
2.1 原理图设计
图 2-1 原理图
1 箱体盖
2 箱体
3 上档板
4 入口开关
5 滑块
6 下档板
7 量杯8滑块9 连杆
10 连杆11 中架12 连杆13 按钮14 弹簧
粉末存储在箱体2中。停止状态如图2-1所示：滑块5的通孔与箱体2和量杯7的通孔想通，使得箱体2中的粉末能进入量杯7中备用。此时滑块8的通孔与量杯7的通孔错开，呈封闭状态，粉末无法从量杯7中流出。工作时，按动按钮13，带动连杆12 与滑块5向右滑动使得滑块5的通孔与箱体2和量杯7的通孔错开，呈封闭状态，同时，连杆12 带动连杆10 ，在中架11的辅助下，带动连杆9向右滑动，使得滑块8的通孔与量杯7的通孔想通，粉末从量杯中流出。工作状态如下图2-2所示：
手持可量厨房粉末配料器
图2-2 原理图（工作）
松开按钮13时，在弹簧14的伸展力作用下，使得按钮13向右返回初始位置，则系统返回初始停止状态。
2.2 外观设计
在外观设计上，为了让内部功能完好的使用的同时，并考虑到美观因素，故设计外观如下图2-3，2-4，所示：
整个箱体外观试用圆形设计，不仅加大粉末储存容量，并且方便清洁，圆形造型也让整个产品更显美观。在箱体边缘加入防滑条，使得整个配料器更方便使用，圆弧的设计也是为了让普通使用用户使用方便，根据普通人的手掌大小设计。
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图2-3 装配体1
箱体盖子使用可单手控制开关的不全封闭的设计，让使用者可以方便添加粉末和拆卸清洗。
图2-4 装配体2
手持可量厨房粉末配料器
2.3手持可量厨房粉末配料器三维建模
2.3.1 solidworks 介绍
Solidworks软件功能强大，组件繁多。 Solidworks 功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks 的三大特点，使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。
SolidWorks独有的拖拽功能使用户在比较短的时间内完成大型装配设计。SolidWorks 可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，用户能在比较短的时间内完成更多的工作，能够更快地将高质量的产品投放市场。
在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，SolidWorks是设计过程比较简便而方便的软件之一。在强大的设计功能和易学易用的操作（包括Windows风格的拖/放、点/击、剪切/粘贴）协同下，使用SolidWorks ，整个产品设计是可百分之百可编辑的，零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的。
2.3.2手持可量厨房粉末配料器主要零件建模
2.3.2.1 箱体
箱体设计时，为了实用性考虑，要尽可能加大储存容量，并且要配合外观的设计。并在底部加入斜坡设计，使箱体内粉末能够尽可能充分利用，如图2-5所示：在清空时能加入一袋食用盐袋装（300g）
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图2-5 箱体
如图2-5-1所示绘制草图，此为箱体底部，特有的斜坡设计能够让粉末更方便流出：
图2-5-1 箱体草图1
特征-拉伸实体，如图2-5-2所示，在拉伸的平面上绘制草图2，同样使用特征-拉伸实体，完成轮廓的绘制：
图2-5-2 箱体草图2
在箱体底部绘制圆形粉末出口，如图2-5-3所示：
手持可量厨房粉末配料器
图2-5-3 箱体草图3 图2-5-4 箱体草图4 接着设计与盖子相连的部分，如图2-5-4 绘制草图，拉伸之后就完成了箱体的绘制。
2.3.2.2 出入口开关
首先绘制草图，设计出入口开关外观，并根据装配需要绘制草图，使用由两个不同半径的同心圆组成。如图2-6-1 所示：
图2-6-1 草图1
使用特征-拉伸选项，拉伸实体，设置相印高度，勾选确定。并以实体表面为绘制平面，绘制草图2，如图2-6-2 所示：
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图2-6-2 草图2
使用插入-参考几何体-基准面选项，插入基准面1 ，并在基准面1上绘制草图3，如图2-6-3所示：
图2-6-3 草图3
使用特征-拉伸，拉伸出实体模型，并以表面为草图面绘制草图4，并进行拉升，完成装配按钮的绘制工作，如图2-6-4所示：
手持可量厨房粉末配料器
图2-6-4 实体1
使用特征-镜像按钮，选择刚刚绘制的实体，设置镜像距离为圆直径，勾选，即在另一侧生成镜像，节省绘制时间，使绘制更加简便，快速。
使用特征-圆角按钮对实体进行导圆角的工作，使实体更加形象，美观，并更加复合加工规律。
使用特征-拉伸-切除选项，选用草图4，对实体进行切割，并在切割后的实体表面绘制草图5，如图2-6-5：
图2-6-5 草图5
同样使用特征-拉伸-切除选项，对实体进行切割，打出滑块轨道并最终完成出入口开关模型的建立如图2-6 所示：
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图2-6 出入口开关
2.3.2.3 连杆
在连杆设计时，连杆相互链接的方法考虑到该产品受到的力多是横向的推拉力，不存在旋转力矩故使用T型链接，使得安装方便且稳固，如图2-7：
图 2-7 连杆
2.3.2.4 外壳
在外套上刻上的刻度，既实用又美观。如图2-8
手持可量厨房粉末配料器
图2-8 外套1
外壳后视，计算内部结构数据，在按钮位置打开圆孔，外壳与上箱体的连接不留缝隙，装配完成后，整体感更强，更美观。
如图2-9
图2-9 外套 2
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2.4摇动滑块设计
整个机构的的传动是由一个摇杆滑块机构完成。闭合状态如图2-10所示：
图2-10 摇动滑块图2-11 摇动滑块简图当在按动按钮后，中架给杆一个反作用力，改变杆的运动方式，使得出口滑块与入口滑块反向滑动，出口打开，使量杯粉末流出。
中架弧度的设计：如图2-11为了达到设计目的，使得出口，入口的滑块可以充分满足运动标准，经过设计和测量得出该图，
tgΦ= x/y 经测量 x=4mm，y=23mm
代入，则得
x/y=4/23 =0.173913
则Φ=arctg（x/y）
=arctg0.173913
=9.55°
所以，所需摇杆的摆动角度在-80.55°~9.55°。连杆与中架接触面的厚度为2mm。故
手持可量厨房粉末配料器
使用半径为5mm的圆弧，使得运的极限角度为-80°~10°如图2-12所示：
图2-12 圆弧角度
工作状态如图2-13所示：
图2-13-1 左极限工作图图2-13-2 工作图图2-13-3 右极限工作图