基于砂轮磨盘的自动大豆磨浆机的设计

摘要

豆浆，俗称植物牛奶，其含有蛋白质、脂肪和矿物质等营养成分，是大众比较常见的饮品。近些年，随着生活节奏的加快，商用豆浆机也变得热门，其中砂轮大豆磨浆机因具备高效率、低功耗等优点广泛应用在饭店、饮品店和食堂中。然而目前的豆浆机存在磨浆不充分、自动化程度低等问题。为解决上述问题，本课题在综述目前各种豆浆机的设计和性能的基础上，将TRIZ理论运用到砂轮大豆磨浆机的设计改进中，取得了较为满意的成果。主要包括以下内容: (1)针对大豆磨浆机存在的问题，应用TRIZ理论中的矛盾冲突解决理论等方法对存在的三对冲突进行综合分析，最终确定物理化学变化、预先作用、分割、进化法则等原理，结合实际情况对大豆磨浆机进行改进，最终确定了改变磨浆的初始水温、加入预磨装置以及全自动控制系统的综合改进方案。 (3)根据得到的综合改进方案确定了砂轮自动大豆磨浆机整体结构方案，其结构包括磨浆部分、煮浆部分、进料部分、进水部分和盛渣桶等。在考虑到结构稳定性的情况下，采用电机下置的结构布置方案。 (5)根据得到的物理化学变化原理，利用试验方法研究了温度对磨浆效果的影响。通过对不同温度所磨豆浆的粒径、出浆率和粗蛋白进行检测对比，发现水温为80℃时所磨的豆浆的粒径最小且出浆率和蛋白质含量最高。因此，将磨浆工艺调整为水温预热至80℃。 (2)根据以上得到的预先作用发明原理，在砂轮磨盘上部加入一个预磨装置，其结构为螺旋和磨齿的组合，共包括进料段、挤压段和研磨段三个部分，进料段为便于大豆的进入，研磨段为变螺距变直径的螺旋，对大豆逐步挤压破坏，研磨段，动静磨齿的配合对大豆产生剪切作用力。接着通过对大豆在螺旋中的受力分析和速度分析确定预磨装置的螺旋角等结构参数。该预磨装置在大豆进入砂轮磨盘前起到对大豆预粉碎的作用，从一定程度上起到了提高了研磨效果。 (4)根据得到的分割原理和动态性法则，确定了豆浆机的功能和工艺方案，进而加入了单片机进行控制并设计了11个控制子模块。这些模块能够实现豆浆机的进料、进水、磨浆、煮浆的全自动化操作。此外电机过载保护模块可对电机的电流和转速进行监测，当电机过载时启动相关的保护措施。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1研究背景

1．2豆浆机国内外研究现状

1．2．1国外大豆磨浆机的发展情况

1．2．2国内大豆磨浆机的发展现状

1．3常见的商用豆浆机

1．3．1胶体磨

1．3．2砂轮磨浆机

1．3．3石磨豆浆机

1．3．4自动商用豆浆机

1．3．5高速切割粉碎设备

1．4课题的提出

1．5本文的研究思路和研究内容

1．5．1研究思路及研究路线

1．5．2论文的主要研究内容

1．6本章小结

2基于TRIZ创新理论的豆浆机改进设计方案

2．1 TRIZ创新理论简介

2．2 TRIZ理论解决问题的思路

2．3 TRIZ解决磨浆不充分问题的改进方案

2．3．1确定问题1的实质及矛盾

2．3．2解决技术矛盾

2．3．3确定解决问题1的设计方案

2．4 TRIZ解决自动化程度较低问题的改进方案

2．4．1问题分析

2．4．2运用TRIZ方法

2．4．3结合实际的解决方案

2．5 TRIZ解决电机容易烧毁问题的改进方案

2．5．1问题分析

2．5．2运用TRIZ的方法

2．5．3结合实际确定问题的改进方案

2．6．1整体组成

2．6．2磨浆部分结构布置方案的设计

2．7本章小结

3 预热水温对磨浆效果的影响研究

3．1实验材料及实验设备

3．2．1实验准备

3．2．2实验步骤

3．3实验结果及分析

3．3．1预热水温度对豆浆出浆率的影响

3．3．2预热水温度对豆浆粒径的影响

3．3．3预热水温度对豆浆粗蛋白含量的影响

3．4磨浆机工艺方案的设计

3．5本章小结

4预磨装置及核心零部件的设计

4．1预磨装置的设计

4．1．1结构的设计

4．1．2螺杆参数的确定

4．2重要部件的设计和选择

4．2．1电机的选择

4．2．2阶梯转轴的设计

4．2．3联轴器的设计

4．3自动进水装置的设计

4．4本章小结

5砂轮自动大豆磨浆机的控制系统设计

5．1控制系统核心芯片确定

5．1．2 Atmega1616A单片机的特点

5．1．3 Atmega16单片机的内部结构

5．2控制系统的设计思路

5．2．1商用自动大豆磨浆机功能设计

5．2．2控制系统的工艺流程

5．2．3控制系统的设计结构

5．3．1总控制系统电路原理图

5．3．2温度检测模块

5．3．3防溢检测和水位检测

5．3．4电机的转速和电流检测

5．3．5加热模块

5．3．6自动加水模块

5．3．7自动加料模块

5．3．8显示和按键模块

5．4控制系统软件部分设计

5．4．1豆浆机工作主程序

5．4．2电机过载保护的程序

5．4．3清洗功能的程序

5．5本章小结

6结论

6．1全文总结

6．2论文的创新点

6．3论文的不足之处

参考文献

8 作者在攻读硕士学位期间的研究成果

致谢

附录