双面桶气动饸饹机的设计.docx
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双面桶气动饸饹机的设计
双面桶气动饸饹机的设计
学生姓名：
指导教师：
摘要：
饸饹机是极为普遍的一种食品机械，主要用在制作面条。
因其原理简单，易于操作，运行稳定，所以被广泛使用。
该设计主要是针对饭店的高效率饸饹面加工，主要任务是设计双面桶的气动饸饹机的机械结构并作出三维模型，也就是说设计双面桶的气动饸饹机机械结构动力部分，运动部分及确定双面桶的气动饸饹机的零部件参数，并且对主要零件进行了结构设计、零件的分析计算和校核。
最终绘制出三维模型及二维零件图。
其中用于为压面提供动力的部分是气动部分，包括空气压缩机和气缸，通过压缩气体对气缸活塞的推动，气缸活塞对面团的挤压，通过面桶底部的漏洞产生面条。
而两个面桶又可以进行自动更换，省时省力。
关键词：
饸饹机气动双面桶
Thedesignofdoublebarrelpneumatichelemachine
StudentName:
GongXiaohuiTutor:
solutionJihong
Abstract:
Helemachineisaverypopularfoodmachinery,mainlyusedintheproductionofnoodles.Becauseofitssimpleprinciple,easyoperation,stableoperation,soitiswidelyused.Thedesignismainlyforhotelefficienthelesurfaceprocessing,themaintaskisdoublebarreldesignofgasdynamichelemachinemechanicalstructureandmakea3Dmodel,i.e.helemachinemechanicalstructuredynamicdesignofdoublebarrelofgasmoving,movingpartsanddeterminedoublebarrelofgasdynamichelemachinepartsparameter,andthestructuraldesign,thepartsofanalysis,calculationandcheckingofthemainparts.Finallydrawthe3Dmodeland2Ddrawings.Whichusedforsurfacepressurewiththedynamicpartispneumaticpart,comprisesanaircompressorandthecylinder,throughthecompressedgastothecylinderpistonpushing,squeezingcylinderpistondough,surfaceatthebottomofthebarrelthroughaflawinthehavenoodles.Thetwosurfaceofthebarrelcanbechangedautomatically,savingtimeandeffort.
Keywords:
HelemachinePneumaticDoublebarrel
前言
毕业设计是工科类大学生四年的总结和所学知识的整体运用。
也是大学四年最重要的内容之一。
在毕业设计之前，我做了很多的准备工作，包括对之前所学专业课本的翻阅和总结，对之前的课程设计以及毕业实习内容的回顾，所以在选课的时候我满怀自信和激动。
更让我开心的是，我最后选择了我特别喜欢的老师：
解继红老师的设计题目，并且对于选择的题目相当的满意。
因为我对于“饸饹机”感觉特别有兴趣。
可能是由于我是个吃货的原因吧。
但是最后了解了我的设计题目之后，也有点小烦恼。
因为对于气动技术，以往的学习内容里面涉及的比较少，在课余世界接触的这方面尤其是气缸方面的东西也比较少，所以这项设计对我来说是个很大的挑战。
还好，指导老师解老师给予了我很大的帮助，包括杜勇老师也给了我很大的提示和鼓励，这些帮助给了我很大的信心去完成好毕业设计，所以我特别感谢他们。
在设计过程中最难的部分就是面桶更换时候要实现自动化。
这让我很费脑筋。
最后设计出来的东西另自己也不是很满意。
不过还好，自己在不断的尝试中收获颇丰。
设计说明书中的错误和不恰当内容肯定会有很多，希望老师批评指正。
1绪论
1.1饸饹面的历史以及制作方法
饸饹面（读音为hélémiàn），在市面上又叫作héluòmiàn，但是在传统乡下或者山西很多地区喜欢把它称为河捞面。
它是一种传统的特色的面食，发源于汉族。
做饸饹面时候用饸饹床子（制作饸饹面的工具，底部有孔洞）把和好的荞麦面团、高粱面团（现多用白面）放在饸饹床子里，使用杠杆原理把面挤压成长条，完了在锅里煮着吃，这种传统独特的面食制作方式，不知从多会起一直延续到今天，成为中国北方地区独特的风味名吃。
山西省临汾市曲沃县的饸饹面起源的最早，在运城，临汾，以及晋城的大街小巷到处都可以看见饸饹面馆，当地的人逗乐说，“曲沃县的饸饹面可以申请物质文化遗产”，可以说明当地人们对于饸饹面的喜爱程度。
内蒙古自治区乌兰察布市的荞面饸饹面、河南省郏县的饸饹面也是特别有名，与山西省曲沃县的饸饹面有的一拼。
饸饹面在山西省大同市、内蒙古自治区中西部、甘肃省东部、宁夏回族自治区盐池地区也很常见。
曲沃县的饸饹面以交里桥的最为出名，是一种独特的风味小吃。
曲沃县、绛县、垣曲县和翼城一带的群众每到赶集庙会时候，吃上好几碗才觉得特别香，吃了还想吃。
晋城市，办喜事总是少不了饸饹面的！
吃的时候，经常浇上猪肉臊子，吃起来才爽口，如果再配上辣椒，更是特别好吃。
“饸饹”的定义在《辞海》中有详细解释，为：
“北方一种用荞麦面轧成的食品，参见‘河漏’。
“河漏”的解释是：
“即饸饹，北方一种面食。
王桢在《农书-荞麦》中写道：
‘北方山后，诸郡多种，治去皮壳，磨而为面......或作汤饼，谓之河漏。
”王桢是元代的一位农学家，他的农学专著《农书-荞麦》中有句话在《辞海》上没有提到：
“以供长食，滑细如粉。
”换句话说，饸饹就是过去的“河漏”，外观细滑的像粉一样，在当时是一种家里自己制作的食物，就像是今天家里做的面条一样平常。
关于饸饹面，在XX百科里面有两个传说，这里我列举一个传说，大家可以细读一下：
在郏县地区有一个商纣王,他听说苏护有个女儿叫做苏妲己，长相奇美，于是就下诏书招纳她为王妃，苏妲己就由她的哥哥和嫂子护送到都城朝歌，在路途中路过一个地方叫获嘉，在当地一个驿馆住宿，苏妲己的嫂子精通玄术，夜里观天象知道当天会有一个妖魔不利于妲己，于是就下厨用面粉混搭去邪消灾的灵物制作了一碗面条，给小姑苏妲己送过去，当走到门口的时候，已经晚了一步，正好看到女娲娘娘派来扰乱殷商的九尾狐吸取苏妲己的元神，因为苏妲己的嫂子法力有点小，所以就眼睁睁的看着九尾狐变化成为苏妲己的模样，与苏妲己的肉体合二为一，害怕的不会说话了。
假的妲己笑着的问嫂子做的面叫什么名字，苏妲己的嫂子知道她的命该如此，特别心痛，所以就小声说道“活啦，活啦……”。
到后来就演变成为今天大家所吃的的“饸饹”面。
饸饹面的制作方法其实比较简单，如下：
饸饹面是一种传统的面食，外观类似与面条。
做饸饹面时候用饸饹床子（制作饸饹面的工具，底部有孔洞）把和好的荞麦面团、高粱面团（现多用白面）放在饸饹床子里，使用杠杆原理把面挤压成长条，完了在锅里煮着吃。
这种面条，吃起来筋滑利口，十分好吃。
这种饸饹面操作简便，速度快，非常适合在大场面集体就餐（比如大型饭店，红白事）。
同时，饸饹的臊子（也就是饸饹面浇的菜汤）用羊油熬制，里面有辣椒和百年老锅汤以及新鲜的羊肉，用八角、茴香、辣椒、胡椒、肉桂、葱花、枸杞等佐料调味，吃起来味道鲜美，香而不腻，有去寒暖胃，滋阴壮阳，保健预防的功能。
内蒙古中部地区也用莜面做饸饹吃，把莜面饸饹蒸熟，蘸肉卤或辣酱、或者炖菜吃。
这样传统独特的美食制作方式在1400多年前就已经有了雏形。
祖先们刚开始是在牛角上钻多个小孔,孔和粗麻绳一样细,面和的稀一点倒入牛角里,流入锅中煮成面条。
据老辈们说,在清朝的康熙年间,康熙皇帝曾经派专人对全国小吃进行统计,"河漏"也被作为其中一种报回朝延。
有一天，康熙皇帝在寻找名吃时，看到有个“河漏”，因为它的名字古怪，所以特别注意到，随即派人去制作。
吃完后对饸饹面的独特风味称赞不已。
可是最后由于名字“河漏”的谐音与治理河道不相称，心中不爽，就提笔把“河漏”改成了“饸饹”。
这样来说，美味的饸饹面就成了我国北方独特的风味小吃。
1.2选题的市场背景研究
1.2.1气压传动和气动技术的慨况
气动技术是通过压缩气体进行传动（气压传动）。
气压传动的介质是压缩空气。
在空气中的氮气和氧气含量比例最大，氮气和氧气的体积比例是4:
1，我们都知道氮气是惰性气体，惰性气体普遍具有稳定性，而且不会自燃，所以气压传动可以大规模用在易燃、易爆的地方。
气压传动的应用历史悠久，在公元前，埃及人就开始使用风箱制造压缩空气进行助燃，这是最早的气压传动。
早在18世纪的工业革命开始，气压传动技术就被应用于各大类行业。
而气压传动在一般工业中的自动化和省力化的应用则是近几年才有的事情。
目前世界各地都把气压传动看做一种成本比较低的工业自动化技术。
在国外自从20世纪60年代以来，气动技术的发展速度就十分迅速，如今气压传动零件的发展速度已经超过了液压零件，气压传动已经成为一种独立的技术范畴。
气压传动的特点也比较多，主要来说有以下几点，优劣也很清晰：
1）大家知道，空气这种东西，取之不尽用之不竭，用完后排放到大气中又不会污染环境。
2）空气的粘度很低，流动时候阻力很小，压力损失较小，特别利于集中供气以及远距离输送。
3）气压传动系统对环境的适应性好，在易燃、易爆、尘埃多、辐射多、振动多的恶劣场所中仍可以工作稳定。
4）气压传动系统反应速度快，因为气体流动的速度接近声速，但是液压传动根本做不到。
5）空气比较容易压缩，压缩性能良好，所以系统速度稳定性差，给系统位置的控制和速度的控制精度造成较大的影响。
6）气体排出和流动时噪声大，排气时候需要加消音器。
7）空气本身没有润滑性，所以气压传动元件很多都要使用润滑油等进行润滑。
8）气压传动的自我保持能力比较高，如果空气压缩机停止工作，阀门关闭，压缩机内的气体仍然会保持一个稳定的压力。
9）气压传动如果遇到超负载的情况，也能安全的进行工作，不会造成发热烧坏系统等现象。
气动技术的缺点也很明显，除了以上几点提到的之外，气动系统的输出力虽然能满足大部分的工业制造需要，但是比起液压传动设备，气压传动设备的输出力还是比较小一些。
此外，气缸在低速运动的时候，受到的摩擦力对其影响较大，稳定性稍微差一些。
气动行业的发展也是趋向于保护环境、提高产品的性能、降低成本，因为气动技术性能不错，成本可以降低，又可以节能减排，特别有利于环境保护。
说白了气动技术的关键在于提高行业整体的自动化水平，使加工的产品更加有优势，在行业里，气动技术的发展方向为：
1.机电气一体化；2.高压、小型化；3.高效、低成本；4.无油化；5.高寿命、高可靠性；6.集成化、复合型、多功能；7.高速化。
现在气动元件越来越广泛地用于医药、生物工程、原子能、机器人、微电子等行业，所以行业对其相应提出了很多新要求，所以大力发展新材料、铸造技术、表面热处理、密封技术、计算机技术、传感技术等许多基础技术越来越受到人们的重视。
现在国内已经开始普遍使用带开关的气缸，因为这样开关的体积就更小了，可以直接在气缸缸体上制造。
有些开关还可以报警，使气动系统更加可靠。
用传感器可以精确的控制压缩空气的流量和压力大小，使得更节能了。
在市场上，气动伺服控制系统也开始逐渐走红。
在电子业和医药业发达的今天，气动系统正奔着小型化、轻型化的趋势发展。
国外现在已经开发出了拇指一样大的气动电磁阀，在越来越发达的将来，气动技术将越来越有发展前景。
1.2.2气动饸饹机的选题背景
随着大家的生活水平不断提高，大家对饸饹面的需求和口感也变得越来越挑剔，一些大型的生产食品的机械厂都纷纷对机械进行改进，生产了各种饸饹面生产机器。
饸饹是山西人非常喜欢吃的一种面食，由于传统的饸饹机都是使用人力手动压制，费时费力，所以随着科技的发展，有了各种不同动力的饸饹机，比如、液压饸饹机、电动饸饹机、气动饸饹机。
电气饸饹机使用电机拖动，电驱动本身具有较大的功率质量比，适合于中等负载，其优点在于电源方便，响应快，驱动力比较大，传动控制方法简单方便，并且可以用各种各样的控制方案，很灵活。
适于动作比较复杂、运动轨迹精确的机械设备。
但其用电成本较高，易产生电火花或漏电情况引起事故，不安全，使用寿命短，维修难度高。
液压饸饹机采用液压装置液压缸等，液压系统有很大的功率质量比，适于大负载。
其优点在于它的高精度、高灵敏度，动作平稳、结构紧凑、抗冲击、抗震动、防爆性能好。
一些场所电压有限制的话可以使用液压。
缺点是：
液压零件制造精度和密封性能要求比较高，所以成本比较大，而且液压缸易漏油污染环境，使用寿命不长，结构也较为复杂，不轻便。
气动饸饹机系统缺点就是功率质量比较小，所以适合于节拍快、负载小且精度要求不高的场合，而且它的安全性、灵敏度都比较好，气源（介质为空气）方便、动作速度快、结构较为简单、造价比较低、维修相对来说也比较方便。
节能、环保、效率高，但由于空气的可压缩性比较大，速度难以控制，气压太高也不好，所以输出力不如液压系统。
1.2.3双面桶气动饸饹机的研究概况
本课题研究的是双面桶气动饸饹机，传统的气动饸饹机只有一个装面的桶，加面费时费力，效率低。
而采用双面桶的气动饸饹机可以减少装面的时间，使加工饸饹面的效率更快。
其次，双面桶可以为加工不同类型，不同样式的饸饹提供方便。
更加适合中小型的饭店使用。
当然在市面上已经有了单面桶的气动饸饹机，我们可以对其进行研究和参考，为我们的设计提供一些灵感和思路。
1.2.4双面桶气动饸饹机的意义和发展前景
气动饸饹机结构简单、轻便、安装维护简单。
介质为空气，空气中的氮气含量比较多，为惰性气体，故使用安全。
空气取之不尽用之不竭，空气也不花钱。
最终排入大气中不污染环境，处理比较简单，成本低。
气缸的动作速度一般情况下小于1M/S，特别适合用于饸饹机。
利用空气的压缩性，可以储存能量，可以实现集中供气。
在短时间可以释放能量，以获得高速响应。
并且可以实现缓冲。
对冲击和过度负载有很好的的适应能力。
当满足一定条件时，可以使气动装置有自我保持能力。
气动装置具有防爆、防火、防潮的能力。
所以与其他方式相比，气动传动可以在稍微高温的场合使用。
并且空气的流动损失小，可以集中供应，远距离输送。
气动饸饹机节能、环保、效率高，故在餐饮方面有很重要的意义。
双面桶的气动饸饹机可以一次性装更多的面，提高了饸饹的加工量和加工效率。
农副产品深加工是中国十五期间重点扶持行业，随着经济条件的改善和人们对饸饹面的需求，所以该课题市场前景广阔，具有重要的应用价值。
1.3本文主要研究内容
一、通过市场调查，确定饸饹机的性能需求。
比如一次压面需要压出多少的面条、饸饹机压面的速度有多快、在压面过程中的具体注意事项有哪些等等。
二、对现有产品进行分析与研究。
在市面上现在已经有单面桶的气动饸饹机，通过对单面桶气动饸饹机的分析和研究，确定双面桶气动饸饹机与之有哪些共同点和不同点。
研究现有的气动饸饹机解决了什么问题，还在哪些方面存在不足。
三、提出本产品的设计方案。
根据毕业设计的具体要求，做出简单的设计方案。
比如说面桶要实现自动更换，面桶应该怎么连接等等。
四、进行具体结构设计。
确定需要设计些什么结构，比如需要设计连接板呀，需要设计气缸座呀，底座应该怎么设计等等。
五、进行零件的详细设计。
比如面桶应该怎么设计，尺寸应该怎么确定等等。
六、根据设计进行三维仿真，验证设计方案。
在这里我通过使用solidworks三维设计软件对其进行三维模型的构建。
当然具体尺寸比如气缸呀、换向阀呀等等的模型可能部分尺寸不是很精确，毕竟这些东西可以直接在市面上买到。
这里主要是通过三维仿真对自己设计的结构进行验证，观察其可行性。
如果某些位置通过三维模型认识到其不可行的话要及时更改设计方案。
2双面桶气动饸饹机的总体结构设计
2.1结构分析
双面桶气动饸饹机由机架、面桶、出面板、连接板、大气缸、小气缸、压面板换气阀等组成，所述的出面板与面桶底部相配合（螺纹盖链接），面桶顶端与连接板相配合，连接板与机架相配合，连接板可以在机架的横版上滑动。
压面板固定在气缸的活塞杆上，两个面桶的更换（连接板滑动）使用小型的气缸制动。
大气缸安装在机架的气缸座上，小气缸安装在机架横版底部的一端。
整体结构如图所示：
图2-1双面桶气动饸饹机整体结构
本结构理论上可以满足双面桶气动饸饹机的性能要求，但是在结构设计过程中，有好多尺寸以及形状方案并不好确定，因为其很多部分必须通过实际制造出来进行反复的试验才能确定。
所以，这应该也是本设计比较遗憾的一点。
2.2工作原理
此饸饹机的工作原理十分简单，将和好的面装入缸体内，然后将机构的压面板等盖好，使用时，开启大气缸上的换向阀（开关1），通过气泵的气涌入，将气体压力变为气缸活塞杆向下的直线运动，压面板挤压面团，就可以压出饸饹面了。
当一个面桶的面压完后，将开关1的档位拨动到回档，压面板会提起，完全提起后将开关1拨动到停止档位。
拨动换向阀开关2，小气缸推动连接板，带动两个面桶自动更换，接着可以进行加面操作，加好面，当另一个面桶的面压制完以后，可以再拨动开关2进行更换面桶，如此往复。
2.3面桶设计
2.3.1面桶结构设计
参照家用饸饹机面桶，采用圆柱形筒，底部加一空螺纹盖，螺纹盖内放出面板。
出面板上可以设计不同形状的孔。
这里我们只设计圆孔（因为是饸饹面）。
面桶的顶部需要有一外伸檐，这是为了可以悬挂在底座上。
当然这一设计思路也是来源于市面上的饸饹机。
我们这里设计一连接板，通过连接板将面桶与底座（也就是饸饹机的机架）连接。
连接板的设计我们在之后会谈及。
面桶结构如图所示：
图2-2面桶整体结构
2.3.2面桶尺寸
根据实际考察和讨论，初步确定面桶内径大小为∅80×130，单位mm。
面桶的壁厚为3mm。
家用的面桶一般内径为60，这里要用做大型场合比如饭店等，所以内径要稍大一些，深度也比较深。
图2-3面桶尺寸参数1
图2-4面桶尺寸参数2
面桶底盖的壁厚也为3mm。
面桶底盖俯视图如图：
图2-5面桶底盖尺寸参数
2.3.3出面板设计
采用∅3的孔阵列，孔间距约为2.5mm
图2-6面桶出面板设计
图2-7面桶出面板尺寸参数
2.3.4面桶出面所需力的测试
由于面有粘性，且粘性较大，面的硬度也不好控制，所以出面的压力难以计算，需要进行简单测试。
在自己家中找了一∅60×110的家用饸饹机面桶，盛面体积为
πR²=π0.03²×0.11≈0.00031086㎥
亲自和面，面和的稍微硬一点，装入面桶内装满，称面的质量为0.35kg.
此面的密度为：
ρ=m/v=0.35/0.00031086=1125.9kg/㎥
测试压面需要的压力（∅60面桶）：
面桶内装半缸的面，压盖上面放一圆柱筒，筒上放一木板（预先已固定好），大约在木板上放25kg的砖块时，面桶开始缓慢出面，但速度极慢。
大约放75kg的重物时，出面速度约为5mm/s。
那么，预估放100-150kg的重物时，出面速度可以达到要求。
取150kg的重物可以达到要求，也就是F=MG=150×10=1500N的推力。
2.4气缸的选择
2.4.1气缸结构
气缸由缸筒、端盖、活塞杆、密封件、等组成
2.4.2气缸的分类和选择
按作用方式不同，气缸分为单作用式气缸和双作用式气缸。
单作用式气缸利用空气压力只能进行单方向运动。
反方向的运动依靠重力或者弹簧力等外力。
双作用式气缸的往复运动都由压缩气体制动。
本设计使用双作用式单活塞气缸，本气缸在压缩空气制动下可以向两个方向驱动，但是两个方向的输出力有所不同。
2.4.3气缸缸径、型号选择
图2-8IQG标准型气缸型号和技术参数
表2-1气缸理论输出力表
气缸内径（mm）
活塞杆直径（mm）
输出力P（N）
受压面积（cm2）
工作压力MPa
0.2
0.3
0.4
0.5
0.63
0.7
0.8
32
12
P1
8.03
160
240
321.2
401
504
561.9
640
P2
6.91
132
198
264.6
345.5
416
483.7
528
40
16
P1
12.57
251
377
503
628
791
880
1010
P2
10.56
211
317
422
528
663
739
844
50
20
P1
19.36
393
589
785
982
1237
1374
1571
P2
16.49
330
495
660
825
1039
1155
1319
63
20
P1
31.2
623
935
1247
1559
1963
2180
2490
P2
28
561
841
1121
1402
1765
1962
2240
80
25
P1
50.3
1005
1508
2011
2510
3163
3520
4020
P2
45.4
907
1361
1814
2270
2857
3170
3630
100
25
P1
78.5
1571
2360
3140
3930
4948
5500
6280
P2
73.6
1472
2210
2924
3680
4640
5150
5880
125
32
P1
122.7
2450
3680
4910
6135
7731
8590
9820
P2
114.6
2290
3440
4580
5730
7224
8020
9170
气缸性能指标设计到一个负载率，查《液压与气压传动》课本有如下公式：
由《液压与气压传动》课本，游戏如下表格：
表2-2气缸的运动状态与负载率
阻性负载
（静负载）
惯性负载的运动速度V
＜100mm/s
100-500mm/s
＞500mm/s
β=0.08
≤0.65
≤0.5
≤0.3
在这里，取压面需要5s，行程为200mm,那么速度V=200/5=40mm/s
气缸的选择主要就是缸径的选择，行程的话是缸径的10-15倍。
本设计通过需求的推力大小选择合适的气缸。
通过2.3.3的测试，推力约为1500N，这个应该是气缸的理论负载
β取0.6，所以气缸的实际负载大小为F=
/β=1500/0.6=2500N
气缸的工作压力为：
P=
=
=497611.5Pa
缸径的计算公式为：
=0.0697m约为70mm
8
10
12
16
20
25
32
40
50
63
80
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