面包机的设计.docx
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面包机的设计
摘要
本次毕业设计的面包机的设计主要有两部分:
面包机结构与电路图。
其中的结构部分包括外壳体,底板,电机,底座,拨叉轴,面包桶组件,烤箱体,温度熔断器,上盖,热敏电阻,发热管,电容,发热管夹片,发热管支架,传感器压片,电源线等。
而电路部分包括发热电路,电机电路,保护电路和开关电路。
在大体设计完后还要结合安规对面包机整体设计进行整改。
其中安规包括电气间隙及爬电距离,正常温升,非正常工作,电源线拉力测试要求,面包机的机械稳定性和面包机的EMC要求。
关键字:
面包机;结构;电路图;安规
ABSTRACT
Thegraduationprojectdesignofthetoasterhastwoparts:
thebreadstructureandschematic.Thestructureofoneofthebodyshell,baseplate,motor,base,forkshaft,breadbarrelscomponent,theovenbodytemperaturefusecover,thermalresistance,heatpipes,capacitors,heatpipeclip,heatpipebracket,sensortablet,powercord.Thecircuitincludesaheatingcircuit,themotorcircuit,protectioncircuitandswitchingcircuit.Afterrectificationtoasteroveralldesignbutalsowiththesafetyregulationsinthegeneraldesign.WhichincludeSafetyClearancesandcreepagedistance,thenormaltemperaturerise,abnormaloperation,pullthepowercordtestrequirements,theEMCrequirementsofthemechanicalstabilityofthetoasterandtoaster.
Keywords:
bread;structure;schematic;Safety
1绪论
1.1课题背景
随着信息社会和经济时代的到来,人们的生活水平逐渐提高,节奏加快,基本没什么时间来好好的经营自己的生活,特别是上班一族,在饮食方面的时间更是少之又少;人们运用各种电子产品来追求生活质量,所以厨房电器越来越受欢迎,现在的豆浆机,榨汁机,还有省时的洗碗机、面包机等,家用面包机适应了市场的需求,全面满足了人们对面包的需求。
用户不需要再去超市挤长队,不用再考虑袋装面包加入了防腐剂、色素,工业化生产面包也行再无法满足个性化的口味,即使糖尿病人也可以吃到自己做的无糖面包。
它无需专业技能,可轻松操作,使用起来非常简便,而且做的面包卫生,比市场上的更经济实惠,更重要的是,用户可以吃到新鲜的、可口的、营养的热面包,并享受自制面包的乐趣。
本课题研究的家用面包机采用微电脑控制,用户只需要将原料放入面包桶内就可以了,面包机自动完成制作、烘烤面包的全过程,多种烘烤方式选择,完全满足上班族忙碌的生活节奏,省时、省力又省心。
1.2发展历史
很少有人知道是谁发明了第一个面包机器,甚至想出这个概念。
在面包机发明使用前,人们只能通过手工来制作面包。
制作面包必须先用面粉和水以及其他配料混合成面团。
19世纪下半叶,一个叫李约瑟(JOSEPHLEE,出生于1848年)的非裔美国人发明了世界上第一个商用面包机雏形。
但这个面包机还是只能和面和揉捏面团。
19世纪末20世纪初,各个面包机制造商在李约瑟的面包机基础上,不断完善发展,终于使得面包机能自动做出完整的面包,现代真正意义上的面包机也由此诞生。
但由于体形巨大,需占用巨大的面积,面包机并未能普及到家庭。
随着大规模集成电路的广泛应用以及成本降低,1986年,一家日本电器制造商开发了第一台家用面包机,并于1987年运到美国参加贸易展销会,现场的人都把它当作一个新鲜玩意而无人真正购买。
随后,三洋开始向美国出口面包机。
乎所有人的预料,由于其体型小巧,外观变化多样,功能实用,很快面包机就在家庭中普及开来,特别是得到了美国和英国市场消费者的认可。
直到今天,美国和英国仍然是家用面包机最大的两个市场。
90年代中期,面包机进入中国,一些中国工厂开始研究开发面包机,得益于价格便宜,产品更新换代快,国产面包机很快就占领了国际市场70%以上的份额,但主要以OEM方式进行。
2010年中,日本三洋(sanyo)发明了世界上第一台大米面包机,并取得巨大成功。
该面包机与传统面包机最大的区别是集成了高速搅拌装置,可以直接把大米搅拌成米浆,从而做出面包。
1.3发展现状
面包机的基本功能是搅拌、发酵、烘烤,可实现LCD数字动态显示,微电脑数码控制,可预约面包的制作时间,比如要在明天七点半吃到新鲜的热面包,可以在当晚九点半时设定预约时间为8小时30分;食物的烧色可根据口味设定为“浅色”、“中色”或“深色”,以适应不同人的口味;有15分钟断电记忆,当面包在制作过程中突然断电,面包机保存当前的数据,通电后继续工作;当面包制作完成后,如果用户没有取出面包,面包机会自动保温,以防止面包硬化及变质。
在控制方面,大部分生产的面包机采用COP8系列单片机;也有使用PIC单片机,这种芯片价格低,性能高,但与C0P8比较起来控制明显复杂;现在基本都采用高性能的单片机,采用智能的控制方法。
在实现这些功能外,在机体和其他方面也有改进,如有的面包机内置高灵敏度的温度控制器,可保持面包机内腔的加热温度稳定,匀称;采用机体和电热管双重接地防漏电保护;当恒温元件失效,导致面包机内异常升温时,限温装置自动切断电源;面包桶使用的不沾涂层铝合金,容易清洁,经久耐用等。
1.4选题意义、目的
随着生活水平的不断提高,激起了人们对于生活细节的品味。
就面包机而言,自动化的程度及不同的功能影响着我们对所制造出来的面包的满意度。
并且如今的面包机多在300~500元之间,高额的售价使得很多人望而却步,所以设计一款高性能,低成本的面包机对于提高我们的日常生活质量尤为重要。
一定的造型,一定的烘烤成色,以及延时开机制作和保温功能,均是一台全自动面包机应有的功能,如若能将此做的完善,并附加以其它功能,定会使面包机的普及和人们对面包的食用有很大改善由此可说面包机的智能化程度决定着我们生活质量的高低。
第一章节总结:
本章以绪论为主,主要是面包机的发展历史发展现状及选题的意义及目的。
2面包机结构设计的基本步骤
2.1确定面包桶及烤箱体内腔的尺寸
一般家庭早餐需要700g到1400g面包,故设计D140mm高140mm面包机桶。
2.2烤箱腔体尺寸的确定
面包桶与烤箱体内表面的距离应在20-40mm之间,并且周边尽量均匀,故烤箱体D180mm高170mm。
2.3外形的基本尺寸
塑料外壳面包机要保证,外壳表面到烤箱腔体内的最小距离要>15mm,以保证外壳塑胶件的表面温度不会太高,故外壳体D2200mm,高256mm和上盖D229mm,高22.5mm。
确定上面的尺寸后,面包机大体结构可以确定。
其他的零件根据上面的3个零件的配合而确定。
第二章总结:
主要是面包机的设计的基本步骤主要有确定面包桶及烤箱内腔的尺寸和外形的基本尺寸。
3面包机主要零部件结构
3.1面包机传动部分的结构设计
面包机传动系统的设计主要考虑搅拌面团的效果、传动系统的寿命和传动噪音问题,以下几个方面因素都会影响这些方面:
底板的强度,电机的功率、转速
单搅拌传动系统基本结构及各零件的设计规格
传统的面包机使用皮带传动,使固定在电机上的小皮带轮通过皮带带动大齿轮,而大齿轮又固定在拨叉轴上,拨叉轴在垂直方向带动搅拌轴,搅拌轴上套着搅拌叶片,从而搅拌面团。
这种结构可以通过皮带传动使输出的力矩变大,同时减低噪音,但是需要的空间的比较大。
而我的设计是电机的轴改变为拨叉轴,直接带动搅拌轴。
而电机选主要因素有电机的扭力,转速和噪音。
其中扭力根据搅拌叶片在面团中搅拌收到的最大阻力为参考值(测定在15N到25N);转速不能太高,否则离心力太大无法揉面团;噪音不能高于75分贝。
综合考虑可以借用东菱新宝果酱机EP2216的电机。
传动系统装于底板上,底板的强度对传动的噪音影响很大,故设计底板的材料一般为镀锌板,厚度为0.8-1.0mm,为增中强度底板上设计有加强筋,同时电机位置设计为3个螺钉位固定,主要是因为电机较重,在跌落测试时冲击力很大,为保证强度而设计.
3.2面包桶的结构设计
3.2.1面包桶的主要考虑以下因素
面团在搅拌中的均匀与全面,搅拌面粉和面包发酵后不能溢出桶边,面包大小,面包桶底部传动部件的密封。
3.2.2面包桶尺寸
首先根据制作面包的重量来确定面包桶的大小和形状,故选用D140mm的的面包桶,同时考虑到面团搅拌的充分和均匀来确定,面包桶底部为圆滑过渡的圆角,是为保证面包粉末在搅拌中不沉积,同时侧壁增加突筋能使面团的搅拌中面团的翻滚,搅拌叶片型状和与面包桶壁间的距离都会影响到搅面效果。
下图为方形面包桶的基本结构,设计时需考虑以下方面:
突筋的高度一般4-6mm,四周的圆角一般为26-40mm,底部的圆角一般为12mm。
图3.1面包桶
而我用的是圆形面包桶,所以突筋的高度5mm和底部的圆角25mm
3.2.3面包桶和搅拌叶片配合
面包桶和搅拌叶片之间为使面团搅拌更充分,其中搅拌叶片最大旋转直径到桶壁间的最小距离为10-12mm,到突筋的距离为6-10mm为合理,搅拌叶片到桶底距离为1-2mm。
搅拌轴与搅拌叶片之间传递扭矩,其配合孔的形状和高度决定着搅拌叶片的使用寿命,一般配合面的高度为10mm。
3.2.4面包桶传动部件结构的密封
图3.2面包桶局部剖视图
3.2.4.1油封的结构尺寸
油封的主要材料为硅橡胶,内部骨架材料为08F,厚度为0.3mm,与搅拌轴之间涂有食品级润滑脂,搅拌轴转速为200RMP,运转1000小时不允许有泄露。
图3.3油封支架
3.3搅拌轴与桶座轴承的配合公差:
图3.4搅拌轴和桶座轴承
3.4面包桶的固定
面包桶固定是通过铆钉与桶座铆接,然后装配在面包机底座上,为保证桶座的强度一般使用铝合金ADC12铸造,设计时要注意铆好的面包桶在任一可放入的方向安装都能保证旋入后与烤箱体平行,安装后同时桶座与底座的配合间隙最佳为0.2-0.25mm,为减缓搅拌时两者之间的噪音需增加硅橡胶的缓冲垫。
图3.5面包桶与底座局部剖视图
3.5面包机加热及控温部分的设计
3.5.1加热方式
3.5.1.1发热管直接辐射加热式
结构成熟简单,成本较低。
热管直接固定在烤箱体内部,靠底部。
包的的底部表皮会比周围及顶部厚,且烧色也会偏深。
图3.6烤箱体(1,烤箱体;2,M4X10机制钉;3,M4六角螺母;4,发热管固定片;5,发热管)
3.5.2加热部份结构方式
3.5.2.1发热管
发热管的设计根据整机的要求首先确定其电气参数,功率的确定根据面包的大小一般1.2磅的450W,1.5到2.0磅500W,2.5到3.0磅700W.电压以符合产品的实际销售地的电压为准。
以面包桶的形状确定发热管的实际形状,发热管应均匀地分布在面包桶与烤箱体之间,管壁与烤体内表面的距
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- 面包机 设计