1、干豆皮自動生產線蹲腦破腦系統設計Dry Yuba Automatic Production Line - Squatting Brain Break Cerebral System Design專業：機械設計制造與其自動化姓名： 指導教師簽名：申請學位級別：學士論文提交日期：2016年6月日學位授予單位：摘要自古以來，中國就是大豆的盛產地，我國大豆制品的歷史非常悠久。隨著現代科學技術的發展，各種豆制品生產設備應用而生。相對于傳統的豆腐皮生產，豆腐皮機機械減少了工人的勞動量，提高了豆腐皮生產產量，但是在這個過程中，這些機械在給人們帶來方便的同時，也出現了一些問題，例如在豆腐皮生產過程中，豆皮機的

2、自動化程度不高，人為干涉較多，生產效率高不成，低不就，生產出來的豆腐皮質量也參差不齊，口感差，勁道不足。針對目前豆腐皮機生產出現的問題，研制了一種自動化程度高、方便的豆腐皮生產線，其結構主要包括蹲腦、破腦兩部分，在蹲腦部分，包括間歇式撥叉機構、點腦機構與電動機的傳動。電動機通過減速器將動力傳給曲柄，曲柄帶動撥叉做往復運動，撥叉繼而帶動撥盤做間歇式運動，在這個過程中，實現豆漿的注入、點腦、傾倒與簡單破腦，在點腦時，首先是凝固劑的自動調配與注入，然后凝固劑通過導管注入豆漿桶的同時時，攪拌桿攪拌豆漿，實現豆漿的點腦。破腦部分，包括破腦桿、傾倒機構與均質機的均質，當蹲腦完成后，首先破腦桿將其進行破腦，

3、使豆腐腦成為塊狀，然后通過傾倒機構倒入破腦池，先利用泵將豆腐腦吸入破腦桶，繼而用均質機對豆腐均質，使得其中的蛋白質被均勻的破壞，接下來就是瀝水環節，整個裝置自動化程度高，維護方便。運用SolidWorks對豆皮機進行實體繪制和建模，檢驗蹲腦破腦系統設計中可能存在的干涉，對設計中標準件等零件進行校核，并對其中的重要零件通過施加載荷與約束進行有限元分析，對其所受應力和安全性進行分析，確保設計的零件能滿足要求，驗證方案的合理性和可行性。關鍵字：豆腐皮； 蹲腦； 破腦； 三維建模； 有限元分析；ABSTRACTSince ancient times, China is rich in soy, the

4、 country's soy a very long history. With the development of modern science and technology, all kinds of raw soybean production equipment applications. Compared with the traditional production of tofu skin, tofu skin machine mechanically reducing the amount of labor of workers and improve product

5、ion yields tofu skin, With the development of modern science and technology, a variety of mechanical equipment and raw soy products, such as mechanized production of bean curd skin. Compared with the traditional production of tofu skin, tofu skin machine mechanically reducing the amount of labor of

6、workers and improve production yields tofu skin, but in the process, these machines bring convenience to people at the same time, there have been some problems, such as tofu skin in the production process, the degree of automation Yuba machine is not high, more human intervention, productivity high

7、fragmentation, low not to, bean curd skin produced uneven quality, poor taste, less chewy. Tofu skin machine production for the current problems, developed a high degree of automation, easy tofu skin production line, the structure consists of two parts squatting brain, broken brain, squatting in bra

8、in parts, including intermittent fork mechanism, some brain transmission mechanism and motor. The power to the motor through reducer crank, crank driven reciprocating fork, fork and then do intermittent motion drive wheel, in the process, achieve milk injection point brain, brain dump and simple bre

9、ak, at the point when the brain is the first coagulant injection and automatic deployment, and then injected through the catheter milk coagulant barrels simultaneously, stirring rod stirring milk, soy milk point to achieve the brain. Broken part of the brain, including the brain stem homogeneous bro

10、ke, dumping bodies and homogenizer, after squatting brain is completed, the first break of the brain stem to be broken brain, making bean curd become massive, then poured through the broken brain dump bodies pool, the first use of a suction pump curd broken brain bucket, and then on through the homo

11、genizer are homogenized curd, which makes the protein is evenly destroyed, the next step is draining aspect of the entire apparatus simple operation, high degree of automation, maintenance Convenience.Application of SolidWorks Yuba machine for three-dimensional modeling, testing may break squatting

12、brain brain design system interference, the design of standard parts and other parts to be checked, and one of the important parts by applying loads and constraints for finite element analysis its safety and the stress analyzed to ensure that the parts can be designed to meet the requirements, reaso

13、nable and feasible verification scheme.Keywords: bean curd skin;uatting brain; broken brain; three-dimensional modeling; finite element analysis;目 錄摘要II第一章緒論1第一節引言1第二節研究背景1第三節研究容4第四節小結7第二章蹲腦破腦設計方案8第一節點腦設計方案8第二節蹲腦設計方案9第三節破腦設計方案10第四節小結13第三章關鍵機械裝備設計14第一節蹲腦系統設計14第二節破腦機構設計17第四章整機三維建模與關鍵零件的有限元分析22第一節整機三維建

14、模22第二節有限元分析22第二節小結26第五章總結與展望27第一節總結27第二節未來展望28參考文獻29致3131 / 37第一章 緒論第一節 引言泱泱大國，上下五千年，從最開始中國就栽培大豆，豆制品是以大豆、小豆、綠豆、豌豆、蠶豆等豆類為主要原料，經加工而成的食品。相傳我國煉丹家王安創造了做豆腐制作之法。中國是大豆的故鄉，同時也是最早研發生產豆制品的國家。我國大豆制品的生產、經營和消費歷史非常悠久，豆腐的制作可追溯到漢朝。相傳是由我國煉丹家王安所創。明代著名醫藥學家時珍在本草綱目中就有豆腐與豆腐皮的制作記載1：“做豆腐的原料，可以用黑豆、黃豆等豆類”。做法為“用水浸泡，然后把豆子粉碎，粉碎之

15、后將豆渣濾去，再熬一下，然后用鹽鹵或者醋漿倒入攪拌，有的人會用將石膏倒入攪拌，可能是咸的、苦的或者酸的，然后都可以收斂，最后等它們上邊凝固了，去掉布之后曬干，這就是豆腐皮，吃起來特別好，有種特殊的味道。豆腐皮的加工，因制作時需要鹽鹵，從而增加了鈣、鎂等無機鹽的含量，之和與缺鈣患者用，豆腐皮的營養價值主要體現在其豐富的蛋白質含量上，還有人體所必須的18種微量元素，豆腐皮具有清熱解毒、降血壓、降低膽固醇、減輕動脈粥樣硬化、增強免疫功能、抗癌、抗惡性細胞增殖的作用，是一種老少皆宜的食用佳品。在豆腐的制作工程中，需要添很多元素，這些元素對人體特別有益，豆腐皮具有清熱解毒、降血壓、降低膽固醇、減輕動脈樣

16、硬化、增強免疫功能、抗癌、抗惡性細胞增殖的作用，是一種老少皆宜的食用佳品。以前制作豆腐皮，都是工人在小工廠里，用的是最原始的方法，認為是人工點鹵，人工調節等，所以加工出來的豆腐口感不好、質量不行，易破碎，而且工人師傅們勞動強度大，一天下來制作出來的豆腐的量還少，可以說是事倍功半。這幾年，由于人們生活水平質量的提高，對豆制品的要求也越來越高，豆腐的市場也在擴大，手工生產已經很鬧保證生產量。因此急需要設計一套豆腐皮的加工設備，從而使其加工過程實現自動化，降低工人勞動強度，提高豆腐皮生產產量，改善其質量，以滿足市場需求。第二節 研究背景一、傳統豆腐皮制作工藝流程在設計之初，查閱相關資料，了解傳統豆腐

17、皮的工藝流程，傳統豆腐皮的工藝流程為：原料處理泡豆磨漿過濾煮漿點腦破腦潑腦瀝水剝布煨制成品。（一）原料處理黃豆，在中國是主要的糧食作物，古代稱之為菽、是平常所說的“五谷”之一，它是生產豆腐的主要原料。（二）泡豆選豆過程完畢以后，將豆字放入桶中，浸泡一定的時間后放出，此時豆子是軟的，然后去除其中雜質，在這個過程中必須掌握好浸泡的時間與水溫，浸泡時間太短，豆子吸水不充分，還是干癟的，時間太長，豆子中水分含量太多，不利于下一步工作的進行。（三）磨漿磨漿的目的是破壞打斗的細胞結構，一般通過砂輪磨將大豆磨碎，在此過程中加入一定量的水，加水過多，豆漿濃度變低，不易凝固；加水過少，產出質地粗糙，磨不出多少豆

18、漿；而且計劃設計磨漿的次數為兩次，第一輪磨漿是將大豆直接磨碎，此時出漿量最大。第二輪磨漿是將第一輪磨漿產生的豆渣進行研磨，此次的出漿量會減小很多，經過兩輪的研磨，殘余豆渣中的豆漿含量極低，保證了豆子的充分利用。（四）過濾過濾方式有很多種，一般采用尼龍濾網進行過濾，磨好后的豆漿加溫水，注意：水溫60左右，不宜太高或者太低，過濾網孔的大小選用方法是：將磨出的豆漿與豆渣混合物攪拌后倒入分離機或過濾袋進行除渣過濾，以手捏豆渣松散，無漿水為標準。圖1-1 常見的一種濾網（五）煮漿用磨漿機磨出來的豆漿還是生豆漿，所以下一步就是將生豆漿煮成熟豆漿，此過程對豆腐的質量有重要影響，一般煮漿方式為蒸汽煮漿或者電煮

19、，目前又有一種新的方式是用熱交換器煮漿，熱交換器煮漿一般用于產量大的大工廠中，煮漿的目的是使蛋白質得到充分變性，提高蛋白質的消化率。（六）點腦豆腐皮做的好不好，全在于點腦怎么樣，這是制品制作過程中的關鍵工序，在點腦時，豆漿的濃度必須穩定。點腦時凝固劑的用量為豆重的2%-3%，凝固劑的加入方式是點漿式加攪拌，在實際生產中，常用點腦設備為點鹵桶。（七）蹲腦蹲腦俗稱為養花，此過程是目的是使蛋白質充分凝固，且宜靜不宜動，蹲腦時間應該適當，一般情況，點腦后要靜止1015min，在蹲腦完成后，就要開始破腦了。（八）破腦破腦過程是在蹲腦之后，在瀝水前，一般要將豆腐適當的破碎，使破壞后的豆腐腦中的組織結構得到

20、一定程度的破壞，釋放出包在蛋白質周圍的黃漿水，然后對破壞了的豆腐腦進行瀝水。（九）瀝水已經被破壞的豆腐腦放在破腦桶中，破腦桶下邊是滾帶，此時將紗布下邊放一層，然后將破腦桶下邊的閥門打開，豆腐腦會流到滾帶上的紗布中，然后再在上邊鋪一層紗布，使得破壞了的豆腐腦夾在兩層紗布之間，然后用滾輪進行壓制，將其中的水分壓干，在壓制過程中，注意的問題是防止快要成型的豆腐皮被滾輪壓向兩邊，以至于擠出來，影響豆腐皮成型質量。圖1-2 瀝水裝置（十）剝皮經過上一步驟的實施，豆腐皮已經成型，現在只需要將豆腐皮和紗布分離即可，但是將已經壓好的豆腐皮與紗布放到剝皮機上，使豆腐皮與紗布分離。二、豆腐皮生產線發展現狀豆腐有很

21、高的營養價值，包括所含的人體微量元素等，現在由于人們日益改變的養生觀念，豆腐也被賦予了不同的營養價值，所以現在我們會看到很多豆腐的衍生品，例如豆皮飲品，傳統豆腐皮制作方式已經遠遠不能滿足市場需求，亟需一條效率高，產量大的豆腐皮生產線。德國、日本和美國的機械目前是世界上最發達的，雖然豆腐的制作是中國發明的，但是這這些年來，由于美國和日本技術的發展，在豆腐皮機械設備方面，他們已經遠遠超過中國，而且他們的機器自動化程度高，人工成本低，生產效率也是數一數二的。我國的豆腐雖然有很多種類，但是生產出來的豆腐皮質量不是特別好，口感也是一般，相比于美國和日本，還差一大截。美國和日本利用自身的技術特點，將已經生

22、產好的的豆腐皮機械設備賣給中國，但是關鍵技術還是掌握在他們手里，中國的很多生產廠家都是被牽著鼻子走的。圖1-3 豆腐皮近幾年，由于消費者對豆制品質量的要求提高，很多企業幾個人購買國家庭作坊式豆腐皮制作設備，其設備的價格雖然高點兒，但是買的放心，用的舒心，而且生產出來的豆腐質量相對與中國某些大型工程生產出來的豆腐皮還是挺不錯的。由于中國是一個龐大的消費群里，人民生活質量也在提高，國個體作坊式豆腐皮制作設備顯然不能滿足整個中國市場的需求，所以還需要相關人員對豆腐皮生產線相關設備進行設計，研究更好的的工藝技術，提高設備質量，繼而提高豆皮的質量，減小我們與美日國家的差距，畢竟豆腐起源于中國。第三節 研

23、究容本課題來源于學校食品加工中心豆皮機自動生產項目，本課題的研究目標是圍繞豆皮生產過程中遇到的問題進行分析，致力于設計出一套點腦、蹲腦、破腦于一體的自動機械系統設備,替代現有的豆腐皮生產設備，并且使得生產出來的豆腐皮筋道好、口感佳。本課題的研究容是：生產能力為：每小時生產50公斤干豆,可以自動連續生產的干豆皮自動生產線；破腦、凝固蹲腦在同一設備完成；可以實時測定相關參數并控制相關參數如點漿溫度、濃度、攪拌強度、凝固時間、配料的組成或配比；設計一新型破腦機構，可以控制破腦程度，破腦后設計一裝置自動進入下一工序；點漿濃度、溫度、攪拌時間速度、凝固時間等參數均應符合干豆皮的生產加工工藝。本課題研究的

24、意義在于，目前市場上有干豆皮自動生產機器，自動化程度低低，費時又費力，而且生產效率低，傳統的豆腐皮機在點腦、蹲腦、破腦這三道工序，傳統方式還是人工點腦，費時費力；一些自動點腦機械設備自動化程度不高，制成的干豆皮，厚薄不均勻，無勁道，口味欠佳。在實際中，本自動蹲腦破腦機一方面能夠解決工廠目前浪費人力的情況，尤其是在目前人力成本較高的大環境下；另一方面可以節省燃料。工廠使用此裝置，可以使整個豆皮的生產更加具體化、精準化，生產出的成品口感好、勁道足。本蹲腦破腦系統設計將能啟發其他類似機械在實現功能時的設計思路，其功能結構可以應用于很多場合。其所通過檢測設備得到的測量數據可以為生物幫助，通過測量值，他

25、們能更好的對豆腐皮進行研究，。其次本蹲腦破腦系統將進行獨立的機械機構設計，數學模型建立，最重要的部分是豆漿pH值、豆漿濃度等檢測，測量完成以后，測量值反饋到電腦中，然后點腦再根據檢測的結果精準點腦、精準蹲腦，外加均質機，對豆腐進行均勻破腦，綜合性地涵蓋了機械設計制造與其自動化本科階段所學的大多數知識，是對大學四年知識儲備和對實際設計能力的一次考驗。在驅動和控制方面，這個蹲腦破腦裝置機要與工廠現有機械實現對接并速度匹配，過程中運用到的檢測計、傳感器與其控制方式，也將能夠對食品機械的監控和控制提供一個不錯的思路。小作坊中用的豆皮機械可謂簡陋且沒有安全保障，而工廠的大型豆皮機械也僅僅是對于小型豆皮機

26、械一種產量擴展，沒有從本身設計和創新角度綜合考慮來分別占據市場。本課題希望通過上述提到的改進方案，將豆腐皮的生產交給機器，讓豆皮機械能夠更加自動化更加具有優勢。技術路線圖：查找關于豆皮機蹲腦破腦的資料對原有資料進行分類和總結確定設計方案對零部件進行設計，建立模型并進行分析對零部件進行校核與有限元分析 否是否符合標準？是 進行說明書的撰寫，并繪制二維圖對整個設計圖紙與說明書進行復查第四節 小結豆腐皮的制作看似簡單，但是在這個制作過程中，細節很重要，比如點鹵，養花、破腦等，這些具體參數需要工人師傅多年的經驗或者通過科學數據測量才能找到一個最合適的量，現在通過對國外豆腐皮生產線現狀的研究以與對現有豆

27、皮機的了解，認為設計一種高效率的、自動化程度高的豆皮機生產線具有一定的實際價值和意義，因此提出了本課題，并明確了具體研究容。制定研究計劃，進行課題設計。第二章 蹲腦破腦設計方案豆腐好不好，得要看蹲腦怎么樣，蹲腦和破腦是豆腐制作過程中的關鍵步驟，傳統的豆腐制作時人工點腦，點腦的好壞全憑師傅的手藝，一方面這會使得每次制作出來的豆腐皮厚薄不均勻，色澤不一致，筋度、口感等都會出現或多或少的變化；另一方面，會加大工人的勞動強度，提高企業的生產成本，而且效率不高，產量少。第一節 點腦設計方案一、 點腦裝置在本設計中，要想制出高質量的豆腐皮，點腦是關鍵的一道工序，而在點腦時，首先需要調配凝固劑用量，將鹽鹵稀

28、釋到2022°Be（用波美比計測定），再依據點腦溫度、豆漿濃度等測量值，然后進行點腦，可以實現點腦的精確性。經過查閱資料發現，在點腦時，需要事先在熱漿中加四分之一左右的水，以控制豆漿濃度，豆漿的濃度要求大致如下：北豆腐：7.58.0°Be，南豆腐：89°Be，豆腐干：78°Be，點腦溫度：8085，豆漿的PH值設置在7左右，豆漿的攪拌速度與時間直接影響凝固效果，而且在攪拌方式上也需要缸面的豆漿和缸底的豆漿循環翻轉2。小型豆腐皮生產過程中常用點鹵打花桶，采用不銹鋼材質，將煮好的豆漿倒入桶中，然后進行人工點鹵，自動攪拌，當豆漿凝固到最佳時刻，停止點鹵，這樣能

29、夠在較短時間對豆花均勻攪拌處理，保證豆腐花的產量和質量。但是此種方法只適合小型生產，人力有限且人工成本高。大型豆腐皮生產線采用智能自動點鹵機，自動化程度一般，需要人員和機器相互配合，例如在鹵水濃度調節時，需要人工調配好鹵水；在點鹵之前有簡單的自動恒溫定量供漿裝置，并沒有豆漿濃度檢測、PH值檢測、鹵水濃度自動檢測調配等裝置，且在攪拌時候也沒有檢測裝置，攪拌的好壞與凝固效果就不得而知了。所以，為了在工藝上使得點腦自動化程度提高，因此提出點鹵一體化設計方案（如圖2-1所示）。1.豆漿桶支架 2.豆漿桶 3.攪拌桿 4.點腦管 5.連桿 6.凝固劑調節桶 7.攪拌片圖2-1 點腦裝置凝固劑調節桶根據之

30、前測量的各種數據自動調節凝固劑所需要的凝固劑用量，通過點腦管將凝固劑注入豆漿桶中，點腦的量通過之前測量設備負反饋到電腦，然后點腦再將信息傳給自動點腦裝置，點腦時，通過連桿、撥桿、撥片，對豆漿進行凝固。第二節 蹲腦設計方案蹲腦的目的是使已經形成的凝膠網絡結構聯接更有力。在蹲腦的過程中，宜靜不宜動，而且蹲腦時間太長凝固體溫度下降太多，不利于豆腐腦熱結合，太短凝固不充分，直接影響成品質量。蹲腦蹲到什么程度最合適，一般自動蹲腦設備通過電腦控制的時間來定，并無檢測裝置來測量濃度，蹲腦時間的長短，歸根到底還是看養花養的程度，不如直接檢測養花程度，這樣會更精確一些。在本蹲腦設計中，通過控制轉盤的速度調整時間

31、，使得已經點腦的豆腐桶中的豆腐腦，在破腦之前完成蹲腦。蹲腦設計如圖2-2所示.1.豆漿桶 2.豆漿管道輸送控制器 3.點腦裝置 4.破腦裝置 圖2-2 蹲腦裝置通過豆漿管道以后，豆漿注入到豆漿桶豆漿桶中，再經過點腦裝置進行點腦。此時，進行到蹲腦環節，蹲腦時間約為10min，豆漿桶順時針旋轉，旋轉時間控制在10min，即豆漿桶旋轉至破腦裝置破腦裝置處，進行破腦，整個過程為間歇式旋轉。第三節 破腦設計方案近幾年，豆腐皮機的破腦方式有了很大的發展，查閱相關資料，各種機械人員設計的的破腦方式方法，大約有以下幾種：圖2-3 攪拌式破腦設備（一）手攪式這個方法是最原法制豆腐的皮膚是最常見的，最傳統的手工處

32、理方法。處理器豆腐好大缸的小盆地，先插入的掃把買豆腐小粒子的頭發，頭發亂水貼，意大利面小勺子，這方法。皮膚的最大優點是炸豆腐腦豆腐。太多的碎片，水分離，豆腐皮的味道很好，水或生產，這樣做的豆腐皮速度還比較高。但最大的缺點是勞動強度大，長時間地工作，如果溫度下降，怎么這么快就干豆腐彈性下降、白色、彩色，所以玩家最好的頭部皮膚上產生的。（二）攪拌式豆腦是破碎和攪拌可破，一種豆腐機系統。純手工破碎的大腦，而不是單一的缸洗衣機從一開始，疲勞斷裂的人誰覺得他們的優勢，越來越多的生產。大量的浴霸制造商采用這種破碎的大腦，在大腦斗桿底部焊接棒焦慮攪拌棒攪拌棒開裂的葉片驅動旋轉電凝成型的豆腐腦的“打”。這種方

33、法的優點是快速和方便，拋的大腦，但在實際生產中使用這種方法有很多，例如腦快速和豆腐腦，過多的水產品，硬紋理豆腐腦太長時間從粘性形式在稀疏，通常被稱為“水”，揭示了它的彈性產品，以提高彈性不僅增加了壓力，并上市率。（三）泵吸式 泵頭細則，第一次泵吸細到豆腦腦，一般是豆腐的機器而更多便利性的泵頭，水箱的管道泵，腦中的新平臺需要性的腦的高速旋轉連接，泵共同的離心泵壞的車輪啟動后，所有的黨的速度，然后他的現象千切8九十九髪，產品的味道幾乎是一樣的，因此，彈性現象。近年，在離心泵的多數廠家降低齒輪泵、泵、知事的速度。效果明顯地變化。但是，地域環境，知事非常高。（四）氣壓式氣動損壞豆腦不動，壓力罐隨壓力增

34、大，豆腐，氣體噴射的優越性腦損傷腦瞬間擠壓而不過分很厚，大大提高了彈性。太多的過水。在南、北豆腐豆腐在中國基本石膏（硫酸鈣）作為凝固劑對豆腐腦塊終點站在整個缸與北豆腐水豆腐凝固劑，終點也很難完全凝固腦鹽水體積有黃色黏液船南豆腐工藝。為了行動式損壞大腦很適用，但對腦過程水動腦子的生產者很難鹽水反應迅速，蹲腦時間稍長就很罕見的黏液船將出現漿水破不要干豆腐腦的反而出現薄厚而涌現象甚至可以成形與腦間休息兩部皮很厚。尤其是北方地區生產鹽水對它不適合我的。（五）渦流式粉碎泵吸頭腦結合舊機體和大腦優勢的豆腐腦中的底層的豆腐一個低速葉輪瞬間打開機器開始提到，大腦很厚的腦水不分離現象，身體不好的豆腐凝膠狀態過度

35、攪拌。該產品是一種良好的彈性，味道不硬渣，節約用水，也大大提高了，相對產量也有所提高，但真的鹽水工藝也適應石膏工藝。（六）高剪切式均質機均質機的0.2Pa低黏度低。溫度80液體材料（液體-液體或液-固相）均質乳化設備。主要用于食品或化學工業。例如：乳制品、飲料、化妝品、藥品等產品的生產過程中，均質化，硫化過程。食品加工中的應用：均質機均質機食品加工的擠壓感，強烈的沖擊和三重角色損失材料細化的膨脹壓力，材料更加均勻地混合在一起，如果使用均質牛奶中脂肪乳制品加工損耗小，使整個系統更加穩定好的。牛奶更白。同質化主要是通過均質機食品，乳制品，飲料業中重要的加工設備。基于剪切原理，實現了微波固態、液態實

36、現。當前剪切式均質機的主要工作部件都固定轉子，第一階段或多極。那幾個：下均勻的油畫。液壓剪切蘭高速移動流體中顆粒產生強烈的剪切作用劇烈的微亂流，高速流動，湍流已經出現很高的局部速度梯度，部分顆粒速度梯度的剪切顆粒和流體分層剪切湍流和剪刀剪切。在層流區，最大流速，最大剪切應力和流體流動方向的壓力梯度成正比。這高頻脈沖壓力梯度時，通道壁面與軌道中心中心的最大速度，離中心頻率的增加，最大速度和靠近壁面，剪切應力增大。在同軸地質流體的會議我因為這個縫隙中流動的流體之間的層間的速度梯度不同氣缸和氣缸體的剪切力。如果定以前，與一轉子，轉子定子和轉子速度比較大，之間的間隙小，最大剪切較大。與處理纖維材料高速

37、轉動的轉子。和定，本名場形成中的兩接觸邊界流體流動，湍流雙流體相接觸不同的速度。在湍流狀態下流速不斷變化與由此產生的脈沖壓力作用在粒子表面而產生的強烈的剪切力。湍流強度愈大，流體剪切作用更大。又起伏本課題中，需要破腦設備對豆腐腦進行破腦，綜上考慮，選用均質機破腦方式，如圖2-4所示。圖2-4均質機簡圖第四節 小結在本章中，從實際應用角度討論了豆腐的點腦、蹲腦、破腦的方案設計，機械自動點腦、豆腐的養花宜靜不宜動、破腦首先要破成大塊，然后再進行細小的破碎，然后對提出的方案進行評估，優選最良方案，這幾種方案各有各自的特點， 也有不可避免的缺陷。所以綜合考慮，選擇一種相對符合的方案。第三章 關鍵機械裝

38、備設計為了使各個方案的運動能得到實現，最終還是需要關鍵機械裝備的設計，例如撥叉機構調節他們的間歇式運動，傾倒機構實現豆腐腦的傾倒等，以下是各個關鍵部分的機構設計。第一節 蹲腦系統設計一、撥叉機構設計在豆腐皮制作工程中，放漿、點腦與蹲腦時間是間歇式的，所以要把間歇的時間考慮進去。我們選用撥叉機構來實現間歇運動。如圖所示為撥叉的三維建模圖。圖3-1 撥叉三維建模圖本設計的撥叉一部分是開環，一部分是閉環，閉環時套在中心軸上，開環專門用于轉動撥盤。圖3-2 間歇式撥叉機構如圖3-2所示，撥叉中間的孔與曲軸連接，電機帶動減速器，減速器把動力傳遞給曲軸，這樣曲軸就會帶動撥叉進行往復運動，撥叉上的開口會間歇

39、式的推動圓盤使其做間歇式運動。二、軸承選擇的設計（一）.選擇軸承的類型根據撥盤和其結構特點，軸承主要承受軸向載荷，所以選用推力球軸承。（二）.軸承的預選型號因為軸的徑為120mm，所以預選軸承型號為51324型，查表可知：基本額定動載荷Cr=10KN，基本額定靜載荷Cor=5.85KN。（三）.當量動載荷P的計算P=fp（XFr+YFa） (3-1)載荷FaCor，其中Fa=160N, FaCor=0.0.73,查表可知：判斷系數e=0.22.FaCore，由表查得X=1,Y=0查表可知fp=1，所以P=500N.（四）計算軸承壽命Lh.查表溫度系數ft=1，由公式可知軸承壽命Lh=10660

40、n(ftCfpP)E (3-2)Lh=9200hLh>6000h,所以軸承壽命接近預期，故選51324軸承適合。三、點腦機構設計在制作豆腐過程中，點腦是關鍵的環節，是一個技術活兒，在點腦的時候，一不下心，就會使豆腐的過硬或者過軟。一般情況下，都是由有多年經驗的工人師傅進行點腦，因為在工人師傅看來，點腦也是自己的看家本領。除過點腦，攪拌也是一個技術活兒，攪拌的方式與快慢直接影響豆皮的質量，所以在本設計中，采用自動來回撥片設計，使豆漿的攪拌達到最優狀態。如圖3-3所示：1.支撐板 2.豆漿桶3.固定撥桿4撥桿5.點鹵導管6.撥片移動裝置7.點鹵桶圖3-3 點腦機構當豆漿桶轉到點鹵端時，點鹵桶

41、中的鹵水通過點鹵導管滴入豆漿桶，在這個過程中，撥片移動裝置向下運動使得整個個撥片進入到豆漿桶中的豆漿中，固定撥桿不動，撥桿上下移動，撥片會攪拌豆漿，邊點鹵邊攪拌，這樣點出來的豆腐腦才會更好。第二節 破腦機構設計一、破腦桿的設計1. 豆漿桶2.破腦網3.破腦桿圖3-4 破腦桿破腦桿放在通過破腦桶將豆漿桶中的豆腐腦進行破腦。二、傾倒機構設計傾倒機構目的是使豆漿桶中經過點腦蹲腦的豆腐腦倒出來到收集槽里，傾倒動力采用液壓裝置，橫桿的末端是一個滾輪，橫桿右端與豆漿桶的連接方式是點接觸。如圖5所示。1.液壓 2.豆漿桶 3.連接軸 4.豆漿桶支撐件 5.滾輪 6.橫桿7.液壓桿圖3-5 傾倒機構當豆漿桶轉

42、至傾倒位置時，液壓桿上升，通過滾輪帶動豆漿桶，3處為豆漿桶和豆漿桶支架的連接處，連接方式為軸連接，當液壓桿上升時，豆漿桶會隨著液壓桿的上升逆時針繞3旋轉，直至豆漿桶中的豆腐腦全部傾倒到收集槽里。液壓缸選用標準油壓缸，具體參數如下：圖3-6 前法蘭型油缸尺寸圖根據實際質量，選用缸徑為40mm的液壓缸，主要技術參數如下表：表 3-1油壓缸直徑3040506380100125160200250最大行程mm120020003000MOB油缸額定壓力70kgcm2耐壓力100kgcm2最低啟動壓力3kgcm2使用溫度圍-1060（周圍溫度與油溫）使用介質液壓油三、泵的選用已經過點腦的豆漿從豆漿桶倒來，到

43、收集池中，再通過泵將其吸到破腦桶中，如圖所示，1.支架 2.盛漿池 3.通管 4.泵 5.電機圖3-7 泵體四、高剪切式均質機的選用由于傳統的豆腐破腦方式為攪拌式或者均勻式破腦。使得豆腐的破碎程度與均勻性不穩定，所以本設計使用高剪切式均質機，其工作原理為：物料經初粉碎后，與大量的水混合物，使物料有了一定的流動性。轉子帶有葉片高速旋轉產生強大的離心力場，在轉子中心形成的負壓區，料液（纖維物料與流體混合物）從定轉子中心被吸入，在離心力作用下，物料由中心向四周擴散，在向四周擴散過程中，物料首先受到葉片的攪拌、并在葉片端面與定子齒圈側窄隙間受到剪切，然后進入圈轉齒與定齒的窄小的間隙，在機械力和流體力學

44、效應的作用下，產生很大的剪切、摩擦、撞擊以與物料間的相互碰狀和摩擦作用而使物料破碎。隨著轉齒的線速度由圈向外圈逐漸增高，粉碎環境不斷改善，物料在向外圈運動過程中受到越來越強烈的剪切、摩擦、沖擊、碰撞等作用而被粉碎得越來越細。以下是定子和轉子的實物圖。圖3-8定子和轉子根據本設計，選用Y180M-2型電動機，轉速為2940r/min。如圖所示，圖3-9 電動機簡圖破腦裝置的剖面圖如下圖所示。1.出漿口2.均質機 3.進漿口4.破腦桶圖3-10 破腦裝置破腦桶中的豆腐腦通過管道流出來，從進漿口進入到均質機，在電機的帶動下，均質機會將豆腐腦進行均質，然后產物從出漿口出來進入到下一道工序。第四章 整機

45、三維建模與關鍵零件的有限元分析第一節 整機三維建模傳統的二維平面建模表示零件與零件之間的關系，一方面技術員很難想像其空間模型，另一方面，在表達零件之間的裝配關系時，只能是靜態的。但是用三維建模時，可以清晰地表達各個零件之間的相互關系，并能進行仿真，模擬其實際運動，能使用戶很準確的判斷運動的合理性與零件之間的干涉關系。在表達復雜的零件時，三維為建模更具有優勢。目前有很多三維建模軟件，例如：SolidWorks、CATIA、UG等，每一款軟件都具有各自的特點，例如solidworks具有容易上手的特點，UG在曲面方面特別強大，在此選用solidworks作為三維建模平臺。選擇solidworks作

46、為三維建模軟件的依據是：1.solidworks在視覺上，可以使設計者明白目前自己在做什么；方便設計者計劃下一步怎么做。2.靈活的草圖繪制和檢查功能Solidworks進行草圖繪制時，有藍線和黑線之分，藍線代表草圖好、未完全定義，黑線代表草圖已經完全定義，而且如果出現過定義時，會顯示為黃色，所以根據這些，繪圖者會很快入門，知道自己目前的已經進行了哪些工作，需要更改哪些工作等，特別方便。3.功能強大的特征建模Solidworks可以進行異型孔、拉伸、旋轉等方式建模，在特征建立以后，也可以實現對特征草圖的更改，在裝配體進行裝配時，也可以在裝配體中對零件進行更改。4. SolidWorks可以建立各

47、種視圖，尺寸標注可以通過三維模型尺寸的更改自動更改，可以在同一視圖中生成裝配體的多種視圖。在工程圖中可以將solidworks里的工程圖生成Auto-CAD專用格式。第二節 有限元分析有限元分析是用較簡單的問題代替復雜的問題后自求解。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小格子域組成，對每一個假定一個合適的近似解，然后推到求解這個總的滿足條件，從而得到問題的解。這個解不是準確解，而是近似解，因為實際問題只是被簡單的問題所替代，由于大多數時間問題難以得到準確解，而有限元不僅計算精度高，而且能適應各種復雜的形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。目前，為滿足三維設計建模需要，很多有限元分析軟件可以接收來

48、自CATIA、Inventor、SolidWorks等三維軟件模型數據，許多是三維軟件也嵌入了有限元分析模塊或者數據共享接口，可以自動劃分網格，自動實施計算，大大提高了有限元分析的效率。現在有限元在理論上不斷完善，各種有限元分析程序包的功能越來越強大，使用起來也越來越方便。第一步:問題與求解域定義:根據實際問題近似確定求解域的物理性質和幾何區域。第二步:求解域離散化:將求解域近似為具有不同有限大小和形狀且彼此相連的有限個單元組成的離散域，習慣上稱為有限元網絡劃分。顯然單元越小(網格越細)則離散域的近似程度越好，計算結果也越精確，但計算量與誤差都將增大，因此求解域的離散化是有限元法的核心技術之一

49、。第三步:確定狀態變量與控制方法:一個具體的物理問題通常可以用一組包含問題狀態變量邊界條件的微分方程式表示，為適合有限元求解，通常將微分方程化為等價的泛函形式。第四步:單元推導:對單元構造一個適合的近似解，即推導有限單元的列式，其中包括選擇合理的單元坐標系，建立單元試函數，以某種方法給出單元各狀態變量的離散關系，從而形成單元矩陣(結構力學中稱剛度陣或柔度陣)。為保證問題求解的收斂性，單元推導有許多原則要遵循。 對工程應用而言，重要的是應注意每一種單元的解題性能與約束。例如，單元形狀應以規則為好，畸形時不僅精度低，而且有缺秩的危險，將導致無法求解。第五步:總裝求解:將單元總裝形成離散域的總矩陣方

50、程(聯合方程組)，反映對近似求解域的離散域的要求，即單元函數的連續性要滿足一定的連續條件。總裝是在相鄰單元結點進行，狀態變量與其導數(可能的話)連續性建立在結點處。第六步:聯立方程組求解和結果解釋:有限元法最終導致聯立方程組。聯立方程組的求解可用直接法、迭代法和隨機法。求解結果是單元結點處狀態變量的近似值。對于計算結果的質量，將通過與設計準則提供的允許值比較來評價并確定是否需要重復計算。簡言之，有限元分析可分成三個階段，前置處理、計算求解和后置處理。前置處理是建立有限元模型，完成單元網格劃分;后置處理則是采集處理分析結果，使用戶能簡便提取信息，了解計算結果。在本設計中，整個裝置的間歇式旋轉是由

51、下邊的撥叉機構來完成，撥叉機構起著重要的作用， 其結構簡單，制作容易，其三維建模的主要特征是拉伸，在特征造型過程中，充分利用參數化功能建立尺寸關聯，通過更改草圖中的草圖中的尺寸，驅動模型變化，為后續有限元分析時參數更新做好準備。在有限元分析之時，首先對材料進行基本分析假設，材料是普通碳鋼，其壓力與應力成正比，普通碳鋼有好多力學性能，其質量密度為7800kgm3，屈服強度為220.59Nm2，中抗剪模量為79000Nm2。（1）施加載荷與約束：在有限分析中，這兩部是關鍵的環節，為了保證傳動時應力分析的準確性，撥叉的約束與載荷應該與實際工況保持一致，只有在準確的約束和在約束和邊界條件下，有限元的分

52、析才會為實際結構設計提供有意義的指導。（2）網格劃分：有限元的網格劃分是將一個物理模型進行離散化處理的過程，劃分網格是建立有限元模型的一個重要環節，它要求考慮的問題較多，需要的工作量較大，所劃分的網格形式對計算精度和計算規模將產生直接影響。網格數量的多少將影響計算結果的精度和計算規模的大小。一般來講，網格數量增加，計算精度會有所提高，但同時計算規模也會增加，所以在確定網格數量時應權衡兩個因數綜合考慮。網格較少時增加網格數量可以使計算精度明顯提高，而計算時間不會有大的增加。當網格數量增加到一定程度后，再繼續增加網格時精度提高甚微，而計算時間卻有大幅度增加。所以應注意增加網格的經濟性。實際應用時可

53、以比較兩種網格劃分的計算結果，如果兩次計算結果相差較大，可以繼續增加網格，相反則停止計算。（3）計算結果求解：在完成上述步驟以后，即可運行算例進行求解，SolidWorks中的simulation計算結束以后，可以得到反映整個撥叉的機構三維應力分析機構，能夠直接獲得應力分析結果，包括等效應力、最大主應力和最小主應力，應力分析結果：圖4-1 撥叉位移、合位移分析圖4-2 撥叉應力分析圖4-3 連接件應力分析圖4-4 連接件應變分析圖4-5 連接件合位移分析第二節 小結在本章中，應用了SolidWorks對豆腐皮自動生產線的蹲腦破腦系統進行建模，對一些零件進行修改，確保他們之間不發生干涉，并且對一

54、些關鍵部分進行有限元分析，確保其材料在設計中應用的可行性，在實際生產中，能滿足需要。第五章 總結與展望第一節 總結泱泱大國，種植豆腐已經有5000多年的歷史了，從傳統的手工制作豆腐到現在的機械式生產，這期間經歷了質的變化。在本文中，從消費者日常需要的角度考慮，調查傳統豆皮機在工作中所出現的缺陷，提出一種新的自動化程度較高的豆皮機自動生產線設計，豆皮機自動生產線在點腦時，實現豆皮機的的自動恒溫定量供漿、自動檢測豆漿濃度與PH值，自動定量與自動供鹵、鹵水濃度自動調節等整機一體化結構，蹲腦階段能實現自動控制蹲腦時間，使豆腐腦達到最佳狀態。圖5-1 蹲腦破腦三維圖破腦時，設計渦流式破腦器械，并在潑腦前

55、增加一個均質機，使破碎的腦花更均勻。點腦、蹲腦、破腦三道工序在同一臺機械設備上，應用棘輪機構實現整個豆漿桶的間歇運動，點腦裝置與破腦裝置應用齒輪齒條機構，利用液壓裝置實現豆漿的傾倒。能有效的解決目前出現的人工強度大、生產成本高、產品質量參差不齊、口感不好等問題。相信在以后，豆腐的制作會越變越容易，豆腐的質量也越來越高，而且會有更多的豆腐的衍生品出現。相對于傳統的干豆皮機，我們設計新新型豆皮機有以下幾個創新點： 1.自動化程度高：相比于傳統的豆腐皮制作過程，最新設計的豆腐皮自動化生產線能自動檢測相應數值并進行反饋，自動點腦破腦與均質，這大大的提高了豆腐的質量，減小了因為人為因素導致豆腐成品不完整，大大減輕了工人的勞動強度，間接地減小了企業生產成本。2.產量大、質量高：此豆皮機生產線日產量為1t，產量是傳統豆皮機的2-3倍，并且生產出來的豆皮厚薄均勻，口感好，勁道足。3.簡單、易維護的整體設計：此設計整體簡單，運輸方便，容易維護，其中的間歇式撥叉機構方便拆卸，而且此設計成本低廉，耐使用。第二節 未來展望發展是可持續的，正因為發展，世界才會變得美好，科技在進步，現在科技滲透在我們的生活，吃的、穿的、玩的。隨著科技的發展，相信在以后會有更好的產品出現。本文自主設計的豆皮機自