本文介紹了SolidWorks設(shè)計(jì)型節(jié)能燃?xì)庠畹南嚓P(guān)應(yīng)用。

　　一、前言

　　作品設(shè)計(jì)背景：1、在日常生活中，人們用燃?xì)庠钭霾藭r(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)每次將鍋拿離灶臺(tái)時(shí)，燃?xì)庠疃加锌杖棘F(xiàn)象，為了節(jié)省燃?xì)猓藗儾坏貌环珠_手來關(guān)小火力。可是為了避免麻煩,人們往往不去關(guān)火,這樣積累下來構(gòu)成了嚴(yán)重的浪費(fèi)。2、據(jù)統(tǒng)計(jì)，家庭菜譜中大約60%菜需要翻炒，學(xué)校、工廠等的大型食堂所用菜譜中至少80%菜需要翻炒，但是翻炒食物時(shí)所產(chǎn)生的油煙、熱氣等造成工作環(huán)境很差，而且大型食堂的菜量很大，給手工翻炒帶來了難度;同樣，瓜子、花生、板栗等食物加熱時(shí)也需翻炒，但是人工翻炒時(shí)很費(fèi)力，且翻炒不均勻，工作環(huán)境也差。這些問題都有待解決。

　　二、解決方案

　　1、火焰自動(dòng)控制裝置設(shè)計(jì)

　　針對(duì)燃?xì)庠畹目杖棘F(xiàn)象，我們?cè)O(shè)計(jì)了火焰自動(dòng)控制裝置，原理如圖一。在鍋架一腳處設(shè)計(jì)一杠桿片，該杠桿片作為四連桿的主動(dòng)桿，從動(dòng)桿連于氣閥上，氣閥又連在氣管上。當(dāng)鍋放在灶上時(shí)，杠桿片一端被鍋壓下，通過四連桿使氣閥處于最大打開狀態(tài)，燃?xì)庾杂赏ㄟ^，火焰正常;當(dāng)鍋拿開時(shí)，杠桿片被彈簧拉起，且在極限位置時(shí)制動(dòng)，同樣通過四連桿使氣閥轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，氣流量減小，火焰減小，從而達(dá)到控火的目的。桿的孔心距：AB=35mm、BC=50mm、DC=18mm、AD=55 。AB旋轉(zhuǎn)15°時(shí)帶動(dòng)DC旋轉(zhuǎn)60°。

圖一：火焰自動(dòng)控制裝置原理圖

　　2、自動(dòng)翻炒裝置設(shè)計(jì)

　　針對(duì)人工炒菜費(fèi)力、環(huán)境差的問題，我們?cè)O(shè)計(jì)了自動(dòng)翻炒裝置(原理見圖二)。鍋蓋支架上安裝一個(gè)減速電機(jī)，其水平方向扭矩通過一對(duì)錐齒轉(zhuǎn)變?yōu)樨Q直方向扭矩，從而使四個(gè)鏟腳繞同一軸線旋轉(zhuǎn)。每個(gè)鏟腳旋轉(zhuǎn)時(shí)形成的環(huán)繞面所在高度不同，以達(dá)到最大覆蓋鍋面的效果，這樣可以盡量均勻的翻炒食物。聯(lián)軸器、四個(gè)鏟腳均可自由卸下，當(dāng)鍋蓋只起食物保溫作用時(shí)，該結(jié)構(gòu)也可以滿足要求。選用電機(jī)6W-2200W齒輪減速,調(diào)速,剎車電機(jī).轉(zhuǎn)速5-500轉(zhuǎn)/分鐘。

圖二：自動(dòng)翻炒功能原理圖

　　3、四根炒腳尺寸位置設(shè)計(jì)：

　　目前家庭用普通鍋的球面半徑R≈189mm,鍋的截面弧長，截面弧長對(duì)應(yīng)的圓心角n≈122°。

圖三 四根炒腳尺寸位置圖

　　四只鏟腳尺寸、位置如圖：，圓周三根鏟腳的鏟片圓弧長a≈34mm，中間鏟腳的鏟片寬，鏟片圓弧對(duì)應(yīng)圓心角n≈11.8°*2。

　　鏟片總弧長占鍋豎直截面弧長百分比為：

　　鏟腳BF旋轉(zhuǎn)環(huán)面以下的鍋截面弧長2LEF占總弧長L百分比：

　　由以上計(jì)算知，四根鏟腳同時(shí)旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)菜在鍋內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣鏟腳作用效果覆蓋面積占鍋面面積的65.6%以上，達(dá)到盡量翻炒均勻的目的。

　　4、鍋蓋的抬起、關(guān)閉裝置設(shè)計(jì)

　　根據(jù)前面自動(dòng)翻炒裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該部分連接在鍋蓋上，而鍋蓋的打開一般有豎直向上抬起和繞鍋蓋一側(cè)的空間軸旋轉(zhuǎn)抬起兩種方式。考慮到整個(gè)裝置的空間體積限制，我們選擇后者。該部分裝置的初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案有四種：

　　方案一：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，左邊桿在灶體上固定，鍋蓋固定在從動(dòng)桿上，滑塊在左邊桿上滑動(dòng)以使鍋蓋抬起、關(guān)閉。該結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)是滑塊抬起時(shí)需要力較大，不滿足省力要求。(原理見下圖四)

圖四 方案一

圖五 方案二

　　方案二：如圖五所示，用力使主動(dòng)桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，鍋蓋會(huì)抬起、關(guān)閉。該結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)是左上角空間要求較大。

　　方案三：如圖六所示，該結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)是用力時(shí)手要求抬起一定高度，費(fèi)力而且連桿可能與鍋蓋發(fā)生干涉。

圖六 方案三

圖七 方案四

　　方案四：該機(jī)構(gòu)應(yīng)用兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)，既滿足主動(dòng)桿的旋轉(zhuǎn)要求，又克服方案三的缺點(diǎn)，而且操作方便，因此最終我們選擇方案四。(原理見圖七)

　　綜上所述，將上述各功能裝置結(jié)合起來即可形成完整的作品。設(shè)計(jì)整體尺寸：469×400×303mm3。其整體三維效果圖如下：

圖八：作品整體三維效果圖

　　由于篇幅限制，部分設(shè)計(jì)計(jì)算沒有一一列出，該作品主要有以下創(chuàng)新點(diǎn)：控火裝置用的是一個(gè)簡單的四連桿機(jī)構(gòu);鍋蓋啟閉利用串聯(lián)的兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)完成;錐齒傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)翻炒。

　　三、作品應(yīng)用前景

　　作品擁有廣泛的應(yīng)用前景。其自動(dòng)控火裝置可加裝在現(xiàn)有的各類燃?xì)庠钌希唵畏奖恪Ｄ壳捌胀ㄊ匙V含大量翻炒類菜式，這給它的自動(dòng)炒菜功能提供了廣泛的應(yīng)用空間，而且自動(dòng)炒菜功能特別適用于學(xué)校、工廠的大型食堂，它也使板栗、花生等粒狀食物的翻炒變得更加簡單。該作品在第三屆湖北省高校大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中獲得了二等獎(jiǎng)，這也充分肯定了它的設(shè)計(jì)價(jià)值。

　　參考文獻(xiàn)

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