咖啡机搅拌棒供给系统设计

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1、咖啡机搅拌棒供给系统设计  摘要:近几年我国咖啡机行业发展速度较快,受益于咖啡机行业生产技术不断提高以及下游需求市场不断扩大,咖啡机的种类不断由低端的半自动向全自动、由单功能向多功能发展。鉴于眼下咖啡机行业在我国的蓬勃发展,文章围绕着全自动咖啡机核心部件之一――搅拌棒机构设计准备、原理设计、重要参数计算进行了阐述。  关键词:咖啡机行业;全自动咖啡机;搅拌棒系统;搅拌棒;原理设计文献标识码:A  中图分类号:TB47文章编号:1009-2374(2016)21-0006-02DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.21.003  1概述  随着中国经济的迅猛发

2、展,近几年我国咖啡机行业发展速度较快,受益于咖啡机行业生产技术不断提高以及下游需求市场不断扩大,咖啡机的种类也不断地由低端的半自动向全自动、由单功能向多功能发展。一台全自动多功能的咖啡机需要包含如下核心部件:研磨器、酝酿器、搅拌器、搅拌棒供给机构、杯子供给机构等。本篇围绕全自动咖啡机核心机构――搅拌棒供给机构的原理设计与验算做介绍,为大家展示一个实际运用的案例,希望能为相关产品设计提供参考。  2准备工作、前期分析  2.1搅拌棒结构尺寸分析6  本篇介绍的咖啡机搅拌棒如图1形状,厚度1.4mm,宽度9.5mm,长度90、105、115、125mm等系列。此件由注塑模生产而成,目前国内外有

3、多家厂能生产尺寸相同的此产品,但模具结构有所不同。如,浇口设计不同:端面侧水口,顶面点水口;分型面不同:A分型面设计在底面,B分型面设计在产品中部;产品表面处理不同:有的产品表面蚀纹,有的产品表面抛光;产品缺陷不同:侧面毛边,水口太高甚至变形等。在做原理设计时,需要充分考虑到各个方面,才能保证设计出的机构能效适应各种不良状况,使机构运行稳定、工作效率高。  2.2搅拌棒需求分析  系统原理时,需要了解不同长度的搅拌棒所使用的环境。多数机器根据不同的饮料配有相应长度的搅拌棒,如:意大利浓咖啡(Espresso)需要90mm搅拌棒,卡布奇诺(Cappuccino)需要115mm,大杯巧克力咖啡

4、(Chocolate-coffee)、汤(Soup)需要125mm。所以咖啡机能配备的搅拌棒长度规格越多,整个系统灵活性就越高,市场竞争力就越强。  2.3搅拌棒数量分析  机构原理时,还需要综合考虑在一台咖啡机内应配备多少数量的搅拌棒。搅拌棒配备数量越多维护成本越低,但需要的驱动件动力更大,需要占用的空间越多等。本篇结合咖啡机的整体布局、售卖量与维护周期,设计了两种长度搅拌棒,每种长度的能可装填350件。  3原理设计及各参数确定  系统设计的总体目标是:智能控制,动作稳定,寿命可靠,易于装填,数量合理,不易受到外部的污染,容易维护。6  3.1搅拌棒取件方式设计  考虑到装填方便与实际

5、需求,在此咖啡机内放置两叠不同长度的搅拌棒(根据售卖市场不同,长度可调),每叠可放350件,如图3(a)。填料方式是从上向下,而取搅拌棒的顺序是从下向上,如此可保证先进先出。由于是从整叠的最底部取走一件,余下部分在重力作用下自动下落填补空间。在机构设计时便可考虑设计一个部件做往复运动取搅拌棒,至到将整叠取完,这样的设计有效利用了产品的重力,从而巧妙地简化了此系统的结构。  考虑如何取搅拌棒:(1)在整叠搅拌棒底部设计一个摩擦轮,利用摩擦力将最底一件搅拌棒从长度方向或宽度方向带出;(2)在整叠底部设计推块,将最下一件搅拌棒从宽度或长度方向推出。两种取件方式优缺点分析:方式(1)机构设计更为简

6、单,但是由于搅拌棒之间残留的水口及表面蚀纹,造成摩擦力过大,而不能保证每次有效地将其推出(这点在实际测试中也得到了验证);方式(2)可解决摩擦力影响的问题。接下来选择具体机构来实现方式(2):在带轮上设计一个推块,做往复运动或周转运动取搅拌棒;用连杆机构;齿轮齿条机构;设计螺杆传动机构。各种方式实现的空间与布局会有所不同,从本机布局方面,我们倾向于设计成两个并排放置,从长度方向取件的机构。最终选择的搅拌棒取件方式为:螺杆传动机构。  3.2具体参数的设计  3.2.1重要零件尺寸设计。6螺杆、推块、马达及齿轮等重要零部件的相应尺寸根据搅拌棒长、宽大可致确定。螺杆尺寸:由于传动机构设计在搅拌

7、棒底部,在工作过程中螺杆径向需要承受上方的重力,合计约500g(如下细节计算)。通过验证,螺杆设计为M8×1.5,长度130mm(大于最长搅拌棒);马达尺寸:选择?26mm,长度40mm,最大效率处参数:T0=3.835N?mm,SPEED=8100RPM,直流电机;齿轮尺寸:推块按现选马达与螺杆计算其运动速度v=1.5×8100/60=202.5mm/s,此速度太快,在工作中容易出错,需要加入二级齿轮降速并提高输入力。

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