定量自動(dòng)出料盒設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、第五屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽黑龍江賽區(qū)（佳木斯大學(xué)作品）定量自動(dòng)出料盒設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè) 計(jì) 者 劉凱 王銘 馮金鶴 王振東 鄭印指導(dǎo)教師 李小海 王樹林 參賽單位 佳木斯大學(xué) 附件一編號(hào)第五屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽作品報(bào)名表參賽作品名稱定量自動(dòng)出料盒作品類別休閑娛樂(lè)機(jī)械類家庭用機(jī)械類是否屬慧魚組：是/否所在學(xué)校佳木斯大學(xué)郵政編碼154007聯(lián)系人聯(lián)系人通訊地址電 話手機(jī)Email參賽者姓名性別班級(jí)所學(xué)專業(yè)簽名1劉凱男1班交通運(yùn)輸2王銘男3班機(jī)械制造及其自動(dòng)化3馮金鶴男2班交通運(yùn)輸4王振東男2班交通運(yùn)輸5鄭印男4班機(jī)械制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師姓名性別職稱專 業(yè)簽名1李小海男副教授機(jī)械制造及其自

2、動(dòng)化2王樹林男高級(jí)實(shí)驗(yàn)師車輛工程作品內(nèi)容簡(jiǎn)介（限400字以內(nèi)）我團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制作的定量自動(dòng)調(diào)料盒解決了人們做菜時(shí)對(duì)調(diào)料量無(wú)法把握，導(dǎo)致所做菜的味道難以合口的問(wèn)題，滿足了人們對(duì)健康飲食的需要，為人們的幸福生活增添色彩。該裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙簡(jiǎn)單，通過(guò)齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取料的目的。使用前，調(diào)料由于自身重力，從調(diào)料盒底部出料口落入出料槽中；使用時(shí)，用勺擠壓推板，在齒輪系結(jié)構(gòu)的作用下，帶動(dòng)出料板向外伸出，推出預(yù)先存放于出料槽里的調(diào)料，調(diào)料在斜板的引導(dǎo)下，落入勺中；使用后，在復(fù)位彈簧的作用下，帶動(dòng)下推板復(fù)位，從而達(dá)到往復(fù)使用的目的。該裝置不僅簡(jiǎn)化了人們的日常生活，也為人們的健康做出了貢獻(xiàn)。該定量自動(dòng)出料盒，在實(shí)現(xiàn)

3、定量自動(dòng)取料的前提下，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)巧妙、性能穩(wěn)定、操作精準(zhǔn)快捷、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。制作工藝好，只需用勺輕輕一推，定量的調(diào)料自動(dòng)落入勺中，每次取料無(wú)需掀開盒蓋，避免了調(diào)料返潮且杜絕一定的交叉污染，是家庭生活更新?lián)Q代的理想用品。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)（限200字以內(nèi)）普通調(diào)料盒因密封性差、取用不方便、無(wú)法實(shí)現(xiàn)定量取用等缺點(diǎn)，給用戶使用帶來(lái)了極大的不便。針對(duì)以上缺點(diǎn)，我團(tuán)隊(duì)研發(fā)設(shè)計(jì)出定量自動(dòng)出料盒，該出料盒具有以下創(chuàng)新點(diǎn)：1、齒輪齒條傳動(dòng)，傳動(dòng)精確、操作輕便；2、下推板與殼體間設(shè)置復(fù)位彈簧，以便調(diào)節(jié)；3、改變出料槽的容積，可定量出料；4、改進(jìn)調(diào)料盒蓋密封性，增加對(duì)調(diào)料的密封效果。推廣應(yīng)用價(jià)值（限200 字以內(nèi)

4、）目前市場(chǎng)上存在的調(diào)料盒多為手動(dòng)掀蓋取料式，取料過(guò)程繁瑣且無(wú)法滿足定量取料的需求，該定量自動(dòng)出料盒可根據(jù)不同調(diào)料設(shè)置不同容積的出料槽，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同調(diào)料的定量取料，特別在人們健康意識(shí)不斷提高的今天，定量或限量使用食鹽等調(diào)料也日漸引起人們的關(guān)注。該產(chǎn)品通過(guò)純機(jī)械傳動(dòng)，達(dá)到自動(dòng)出料的目的，具有操作簡(jiǎn)單便捷，工作性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)該產(chǎn)品性價(jià)比高，不僅滿足了人們對(duì)飲食健康的追求，也具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。制作費(fèi)用35元。是否已申請(qǐng)專利是/否學(xué)校推薦意見負(fù)責(zé)人 （簽名或蓋章） （公 章）年 月 日賽區(qū)評(píng)審結(jié)果及推薦意見賽區(qū)組委會(huì)主任 （簽名或蓋章）年 月 日全國(guó)決賽評(píng)審意見及結(jié)果決賽評(píng)審委員會(huì)主任 （簽名

5、或蓋章）年月 日填寫說(shuō)明：1）編號(hào)申報(bào)者不填寫，由組委會(huì)統(tǒng)一填寫；2）請(qǐng)選勾作品類別；3）聯(lián)系人應(yīng)由各學(xué)校指派；4）每個(gè)作品的參賽者不超過(guò)5 人，指導(dǎo)教師不超過(guò)2人，本人須簽名；5）制作費(fèi)用主要包括：購(gòu)買元器件和材料費(fèi)、外協(xié)零件加工費(fèi)等，不含調(diào)研、差旅、資料、學(xué)生人工費(fèi)；6）學(xué)校推薦意見一欄的負(fù)責(zé)人應(yīng)為校長(zhǎng)、副校長(zhǎng)或教務(wù)處長(zhǎng)；7）本表雙面打印在一張A4 紙上；8）附填表勾選特別符號(hào)：􀀵。定量自動(dòng)出料盒佳木斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 154007設(shè)計(jì)者：劉凱，王銘，馮金鶴，王振東，鄭印指導(dǎo)教師：李小海，王樹林（）摘要：定量自動(dòng)出料盒通過(guò)齒輪齒條傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，在下推板與殼體間設(shè)置復(fù)位彈簧，使

6、用時(shí)只需用勺輕輕推動(dòng)下推板，定量的調(diào)料自動(dòng)落入勺中，每次取料無(wú)需掀開盒蓋，避免了調(diào)料返潮且杜絕一切交叉污染。該裝置在復(fù)位彈簧的作用下，可實(shí)現(xiàn)往復(fù)式自動(dòng)取料，通過(guò)改變出料槽的容積，實(shí)現(xiàn)了定量出料的目的，解決了人們做菜時(shí)對(duì)調(diào)料量無(wú)法把握，導(dǎo)致所做菜肴的味道難以合口的問(wèn)題，滿足了人們對(duì)健康飲食的需要，為人們的幸福生活增添色彩。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)巧妙、性能穩(wěn)定、性價(jià)比高，不僅滿足了人們對(duì)飲食健康的追求，也具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：定量；自動(dòng)；調(diào)節(jié)；快捷；復(fù)位1 研制背景及意義隨著城市化進(jìn)程的加快，人們生活水平的提高，飲食健康也逐漸引起了人們的關(guān)注，定量或限量使用食鹽等調(diào)料起到關(guān)鍵性作用。特別對(duì)

7、于不會(huì)做菜或廚藝不精的人群，調(diào)料量的多少則直接制約著所做菜肴的美味，無(wú)論是基本味還是復(fù)合味的調(diào)料，應(yīng)按照一定的比例搭配，放多了不行，少了也不好，一般家庭做菜是不會(huì)用量具去秤調(diào)料的，簡(jiǎn)單的做法就是多放幾次，邊嘗邊放，直到基本符合口味，這樣操作不僅僅過(guò)程繁瑣，也往往達(dá)不到預(yù)期的美味。目前市場(chǎng)上的調(diào)料盒多為手動(dòng)掀蓋取料式，每次取料需掀開盒蓋，分別取料，這樣一來(lái)勢(shì)必將造成調(diào)料返潮和一定的交叉污染。 長(zhǎng)此以往，由于所做菜肴調(diào)料搭配的不合理以及調(diào)料返潮等不健康因素的存在，直接降低了人們飲食的質(zhì)量，對(duì)人們的身體健康造成了威脅。我團(tuán)隊(duì)研發(fā)設(shè)計(jì)的定量自動(dòng)出料盒可以很好的解決上文所提出的問(wèn)題。該裝置通過(guò)齒輪齒條結(jié)

8、構(gòu)，在復(fù)位彈簧的作用下，只需要輕輕推動(dòng)下推板，定量的調(diào)料便會(huì)自動(dòng)落入勺中。該操作過(guò)程方便快捷、精確度高、穩(wěn)定可靠、可往復(fù)多次使用，真正意義上解決了人們對(duì)調(diào)料無(wú)法把握導(dǎo)致所做菜肴不合口的問(wèn)題，滿足了人們對(duì)健康飲食的需要，為人們的幸福生活增添色彩。2 設(shè)計(jì)方案2.1彈性推板式結(jié)構(gòu)該方案設(shè)計(jì)：如圖1（方案1）所示，該裝置使用彈性推板（10），在彈性推板的作用下推動(dòng)上推板（3），從而實(shí)現(xiàn)定量自動(dòng)取料的目的。但是，由于彈性推板彈力及形變量受環(huán)境影響較大且壽命較短，與控制盒(11)殼體間的摩擦阻力較大，且該裝置由于使用頻率較高，使用環(huán)境惡劣，故很難保證精確控制其運(yùn)動(dòng)軌跡，導(dǎo)致所取調(diào)料的量不精確或者出現(xiàn)調(diào)料

9、泄漏等問(wèn)題。圖1 定量自動(dòng)出料盒裝置結(jié)構(gòu)示意圖（方案1）1、密封蓋；2、可調(diào)出料槽；3、上推板；4、導(dǎo)流槽；5、中間隔板；6、下推板；7、出料按鈕；8、底座；9、復(fù)位彈簧；10、彈性推板；11、控制盒；12、儲(chǔ)料盒鑒于上述結(jié)果，我們?cè)谠谢A(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。具體改進(jìn)內(nèi)容如下所述：2.2齒輪齒條式結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的定量自動(dòng)出料盒裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖2（方案2）所示：在原有裝置的基礎(chǔ)上，用傳動(dòng)齒輪（10）和直齒（12）取代了早期的彈性推板，在齒輪齒條的作用下，通過(guò)復(fù)位彈簧從而達(dá)到定量自動(dòng)取料的目的。該齒輪齒條式結(jié)構(gòu)具有設(shè)計(jì)巧妙、性能穩(wěn)定、傳動(dòng)比精確、操作精準(zhǔn)快捷等優(yōu)點(diǎn)，不會(huì)出現(xiàn)打滑或者自鎖現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)精確的

10、控制出料的量，滿足了用戶對(duì)定量取料的需求。圖2定量自動(dòng)出料盒裝置結(jié)構(gòu)示意圖（方案2）1、密封蓋；2、可調(diào)出料槽；3、上推板；4、導(dǎo)流槽；5、中間隔板；6、下推板；7、出料按鈕；8、底座；9、復(fù)位彈簧；10、傳動(dòng)齒輪；11、控制盒；12、直齒；13、儲(chǔ)料盒3 工作原理及性能分析如圖2所示，該定量自動(dòng)出料盒工作原理如下：用勺子推動(dòng)出料按鈕（7），出料按鈕（7）與下推板（6）連接，在勺子的推動(dòng)下，帶動(dòng)下推板(6)向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，直齒固定在下推板（6）上，并與傳動(dòng)齒輪（10）相嚙合，在下推板（6）的作用下通過(guò)齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)直齒（12）運(yùn)動(dòng)，直齒（12）固定在上推板（3）上，從而帶動(dòng)上推板（3）向外運(yùn)動(dòng)，在上

11、推板（3）上設(shè)置可調(diào)出料槽（2），定量的調(diào)料通過(guò)儲(chǔ)料盒（13）下的出料孔進(jìn)入可調(diào)出料槽（2）中，從而使定量的調(diào)料通過(guò)導(dǎo)流槽（4）落入勺子中，在復(fù)位彈簧（9）的作用下，通過(guò)齒輪齒條傳動(dòng)，達(dá)到自動(dòng)復(fù)位的目的，儲(chǔ)料盒（13）和控制盒（11）緊密連接，并固定在底座（8）上，通過(guò)密封蓋（1）與儲(chǔ)料盒（13）的相互作用，使得該裝置密封效果更好，避免了調(diào)料返潮且杜絕一定的交叉污染。圖3 實(shí)物樣機(jī)工作圖該定量自動(dòng)出料盒實(shí)物工作原理如圖3所示，通過(guò)黑色硬質(zhì)殼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示：該裝置工作性能穩(wěn)定，運(yùn)動(dòng)流暢，操作精準(zhǔn)快捷，每次所取調(diào)料量基本一致，達(dá)到了定量取料的效果。4 理論設(shè)計(jì)計(jì)算該裝置為實(shí)現(xiàn)精確控制取料的量，

12、需要對(duì)上推板的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行精確控制，通過(guò)齒輪齒條結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)該運(yùn)動(dòng)過(guò)程，具體計(jì)算結(jié)果如下所示：4.1定量控制設(shè)計(jì)計(jì)算為保證出料槽中的調(diào)料量一定，需要對(duì)上推板的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，如圖4所示：圖4 定量控制示意圖圖中圓孔為儲(chǔ)料盒下方出料孔（半徑為r），虛線矩形為上推板上的可調(diào)出料槽(其一邊過(guò)出料孔中心，寬度為m)，初始位置時(shí)，調(diào)料由出料孔進(jìn)入可調(diào)出料槽中，在齒輪齒條的作用下，上推板運(yùn)動(dòng)位移為b，如圖4所示： abr由上述關(guān)系式可知，保證可調(diào)出料槽在某一時(shí)間段里完全處于密封狀態(tài)。圖5 定量出料示意圖如圖5所示，由x為上推板的運(yùn)動(dòng)行程，為保證預(yù)先存于可調(diào)出料槽中的調(diào)料完全落入勺中，需保證：x(m+a)這樣一來(lái)

13、，x的最小值為(m+a),即x最小=m+a，由于齒輪齒條的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)上推板進(jìn)行向外運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)控制上推板的行程x，由下圖6可知：圖6 齒輪齒條傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖6所示，中間傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)為z2=17，基園半徑為R，且由于z1=z3，滿足上下推板的運(yùn)動(dòng)位移一致。為實(shí)現(xiàn)上推板的運(yùn)動(dòng)行程達(dá)到x要求的范圍，則有下述公式可以推知： R*=x 可以計(jì)算出傳動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)的角度，該傳動(dòng)齒輪的運(yùn)動(dòng)由人力控制，通過(guò)勺子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生位移，并帶動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)上推板的運(yùn)動(dòng)，下推板運(yùn)動(dòng)位移為y，為實(shí)現(xiàn)調(diào)料完全落入勺子中，需滿足如下圖7所示關(guān)系式：圖7 下推板運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖由圖7所示，勺子的運(yùn)動(dòng)通過(guò)出料按鈕傳遞給下推板，由于上下推板的

14、運(yùn)動(dòng)位移一致，則為實(shí)現(xiàn)調(diào)料完全落入勺中，需滿足x=y，即滿足：x=y(m+a)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪實(shí)物圖，數(shù)據(jù)顯示：r=3mm m=5mm a=3.5mm x=8mm y=8mm b=3mm經(jīng)過(guò)以上理論計(jì)算及分析，該測(cè)量數(shù)據(jù)均滿足上述關(guān)系式，故該定量自動(dòng)出料盒能實(shí)現(xiàn)定量出料的目的。根據(jù)反復(fù)多次的實(shí)物實(shí)驗(yàn)，對(duì)每次取調(diào)料的量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，分析結(jié)果顯示調(diào)料量的誤差在要求范圍內(nèi)，符合我團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)該定量自動(dòng)出料盒的宗旨。5 仿真分析5.1 Pro/ENGINEER三維建模應(yīng)用Pro/ENGINEER野火版5.0強(qiáng)大的三維建模功能，通過(guò)理論計(jì)算分析各個(gè)零件尺寸，繪制如圖7所示的三維模型，其中大部分零部件采用拉伸、旋轉(zhuǎn)、

15、掃描等命令繪制，裝置中各零部件均是按產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要所繪制，考慮到產(chǎn)品的加工及組裝過(guò)程，該三維模型圖更加人性化。通過(guò)Pro/ENGINEER的建模，該裝置得以更加具體的展現(xiàn)在我們的面前。圖8 調(diào)料盒裝置三維示意圖圖9 調(diào)料盒裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖通過(guò)Pro/ENGINEER建模分析，可以很直接的發(fā)現(xiàn)該定量自動(dòng)出料盒結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計(jì)巧妙，空間利用率較高，真正意義上方便了家庭生活，是家庭生活更新?lián)Q代的必需品。5.2虛擬結(jié)構(gòu)及性能分析（1）齒輪齒條結(jié)構(gòu)如圖2所示，該結(jié)構(gòu)由傳動(dòng)齒輪（10）和直齒（12）構(gòu)成，直齒分為上下兩個(gè)完全相同的齒條，分別與上推板（3）和下推板（6）相連接，中間通過(guò)傳動(dòng)齒輪（10）傳動(dòng)，當(dāng)外力

16、作用在下推板（6）上時(shí)，通過(guò)該結(jié)構(gòu)能精確地傳遞給上推板（3），帶動(dòng)上推板運(yùn)動(dòng)相同的位移。如圖10所示：圖10 齒輪齒條結(jié)構(gòu)圖（2）密封蓋結(jié)構(gòu)如圖2所示，密封蓋結(jié)構(gòu)由密封蓋（1）配合儲(chǔ)料盒（13）組成，使用時(shí)保證調(diào)料的干燥性，防止返潮和杜絕交叉污染。該結(jié)構(gòu)如圖11所示：圖11 密封蓋結(jié)構(gòu)圖（3）復(fù)位彈簧結(jié)構(gòu)如圖2所示，該結(jié)構(gòu)通過(guò)復(fù)位彈簧（9）、擋板以及下推板（6）共同構(gòu)成，復(fù)位彈簧（9）固定在擋板上，并與下推板（6）相接觸，當(dāng)下推板（6）在外力的作用下向內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，將對(duì)復(fù)位彈簧（9）產(chǎn)生壓力，并發(fā)生彈性形變，復(fù)位彈簧（9）儲(chǔ)存彈性勢(shì)能，當(dāng)調(diào)料落入勺中后，外力消失，彈性勢(shì)能將被釋放，推動(dòng)下推板（6）

17、復(fù)位，該復(fù)位彈簧結(jié)構(gòu)巧妙，運(yùn)動(dòng)流暢，使得取料過(guò)程更加自動(dòng)化。該結(jié)構(gòu)如圖12所示：圖12 復(fù)位彈簧結(jié)構(gòu)圖6 創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用普通調(diào)料盒因密封性差、取用不方便、無(wú)法實(shí)現(xiàn)定量取用等缺點(diǎn)，給用戶使用帶來(lái)了極大的不便。針對(duì)以上缺點(diǎn)，我團(tuán)隊(duì)研發(fā)設(shè)計(jì)出定量自動(dòng)出料盒，該出料盒具有以下創(chuàng)新點(diǎn)：1、齒輪齒條傳動(dòng)，傳動(dòng)精確、操作輕便；2、下推板與殼體間設(shè)置復(fù)位彈簧，以便調(diào)節(jié)；3、改變出料槽的容積，可定量出料；4、改進(jìn)調(diào)料盒蓋密封性，增加對(duì)調(diào)料的密封效果。目前市場(chǎng)上存在的調(diào)料盒多為手動(dòng)掀蓋取料式，取料過(guò)程繁瑣且無(wú)法滿足定量取料的需求，該定量自動(dòng)出料盒可根據(jù)不同調(diào)料設(shè)置不同容積的出料槽，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同調(diào)料的定量取料，特別在人們健康意識(shí)不斷提高的今天，定量或限量使用食鹽等調(diào)料也日漸引起人們的關(guān)注。該產(chǎn)品通過(guò)純機(jī)械傳動(dòng)，達(dá)到自動(dòng)出料的目的，具有操作簡(jiǎn)單便捷，工作性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)該產(chǎn)品性價(jià)比高，不僅滿足了人們對(duì)飲食健康的追求，也具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。7 總結(jié)該定量自動(dòng)出料盒由齒輪齒條結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)和復(fù)位彈簧結(jié)構(gòu)3部分組成，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，設(shè)計(jì)巧妙；實(shí)物操作精準(zhǔn)快捷，工作流暢；