定量自动出料盒设计说明书

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1、第五届全国大学生机械创新设计大赛黑龙江赛区（佳木斯大学作品）1定量自动出料盒定量自动出料盒设计说明书设计说明书设设 计计 者者 刘凯 王铭 冯金鹤 王振东 郑印指导教师指导教师 李小海 王树林 参赛单位参赛单位 佳木斯大学 第五届全国大学生机械创新设计大赛黑龙江赛区（佳木斯大学作品）2附件一编号第五届全国大学生机械创新设计大赛作品报名表参赛作品名称定量自动出料盒作品类别休闲娱乐机械类 家庭用机械类是否属慧鱼组：是/否所在学校佳木斯大学邮政编码154007联系人联系人通讯地址电 话手机Email姓名性别班级所学专业签名1刘凯男1班交通运输2王铭男3班机械制造及其自动化3冯金鹤男2班交通运输4王振

2、东男2班交通运输参 赛 者5郑印男4班机械制造及其自动化姓名性别职称专 业签名1李小海男副教授机械制造及其自动化指 导 教 师2王树林男高级实 验师车辆工程作品内容 简介 （限400 字以内）我团队设计制作的定量自动调料盒解决了人们做菜时对调料量 无法把握，导致所做菜的味道难以合口的问题，满足了人们对健康 饮食的需要，为人们的幸福生活增添色彩。 该装置结构设计巧妙简单，通过齿轮传动实现自动取料的目的。 使用前，调料由于自身重力，从调料盒底部出料口落入出料槽中； 使用时，用勺挤压推板，在齿轮系结构的作用下，带动出料板向外 伸出，推出预先存放于出料槽里的调料，调料在斜板的引导下，落 入勺中；使用后

3、，在复位弹簧的作用下，带动下推板复位，从而达 到往复使用的目的。该装置不仅简化了人们的日常生活，也为人们 的健康做出了贡献。 该定量自动出料盒，在实现定量自动取料的前提下，具有结构 简单、设计巧妙、性能稳定、操作精准快捷、免维护等优点。制作 工艺好，只需用勺轻轻一推，定量的调料自动落入勺中，每次取料 无需掀开盒盖，避免了调料返潮且杜绝一定的交叉污染，是家庭生 活更新换代的理想用品。第五届全国大学生机械创新设计大赛黑龙江赛区（佳木斯大学作品）3主要创新 点（限 200 字以内）普通调料盒因密封性差、取用不方便、无法实现定量取用等缺 点，给用户使用带来了极大的不便。针对以上缺点，我团队研发设 计出

4、定量自动出料盒，该出料盒具有以下创新点： 1、齿轮齿条传动，传动精确、操作轻便； 2、下推板与壳体间设置复位弹簧，以便调节； 3、改变出料槽的容积，可定量出料； 4、改进调料盒盖密封性，增加对调料的密封效果。推广应用 价值（限 200 字以 内）目前市场上存在的调料盒多为手动掀盖取料式，取料过程繁琐 且无法满足定量取料的需求，该定量自动出料盒可根据不同调料设 置不同容积的出料槽，实现对不同调料的定量取料，特别在人们健 康意识不断提高的今天，定量或限量使用食盐等调料也日渐引起人 们的关注。该产品通过纯机械传动，达到自动出料的目的，具有操 作简单便捷，工作性能稳定等优点。同时该产品性价比高，不仅满

5、 足了人们对饮食健康的追求，也具有较大的推广应用价值。制作费用35元。是否已申请 专利是/否学校推 荐意见负责人 （签名或盖章） （公 章） 年 月 日赛区评审 结果及推 荐意见赛区组委会主任 （签名或盖章） 年 月 日全国决赛 评审意见 及结果决赛评审委员会主任 （签名或盖章） 年月 日填写说明：1）编号申报者不填写，由组委会统一填写；2）请选勾作品类别；3）联系人应 由各学校指派；4）每个作品的参赛者不超过5 人，指导教师不超过2人，本人须签名；5） 制作费用主要包括：购买元器件和材料费、外协零件加工费等，不含调研、差旅、资料、 学生人工费；6）学校推荐意见一栏的负责人应为校长、副校长或教

6、务处长；7）本表双面 打印在一张A4 纸上；8）附填表勾选特别符号：。第五届全国大学生机械创新设计大赛黑龙江赛区（佳木斯大学作品）4定量自动出料盒设计者：刘凯，王铭，冯金鹤，王振东，郑印指导教师：李小海，王树林（联系人：刘凯；班级：交通运输；联系电话：15246482659；Email：）摘要摘要：定量自动出料盒通过齿轮齿条传动结构，在下推板与壳体间设置复位弹簧，使用时 只需用勺轻轻推动下推板，定量的调料自动落入勺中，每次取料无需掀开盒盖，避 免了调料返潮且杜绝一切交叉污染。该装置在复位弹簧的作用下，可实现往复式自 动取料，通过改变出料槽的容积，实现了定量出料的目的，解决了人们做菜时对调 料量

7、无法把握，导致所做菜肴的味道难以合口的问题，满足了人们对健康饮食的需 要，为人们的幸福生活增添色彩。该装置结构简单、设计巧妙、性能稳定、性价比 高，不仅满足了人们对饮食健康的追求，也具有较高的推广应用价值。关键词关键词：定量；自动；调节；快捷；复位1 研制背景及意义研制背景及意义随着城市化进程的加快，人们生活水平的提高，饮食健康也逐渐引起了人 们的关注，定量或限量使用食盐等调料起到关键性作用。特别对于不会做菜或 厨艺不精的人群，调料量的多少则直接制约着所做菜肴的美味，无论是基本味 还是复合味的调料，应按照一定的比例搭配，放多了不行，少了也不好，一般 家庭做菜是不会用量具去秤调料的，简单的做法就

8、是多放几次，边尝边放，直 到基本符合口味，这样操作不仅仅过程繁琐，也往往达不到预期的美味。目前市场上的调料盒多为手动掀盖取料式，每次取料需掀开盒盖，分别取 料，这样一来势必将造成调料返潮和一定的交叉污染。 长此以往，由于所做菜 肴调料搭配的不合理以及调料返潮等不健康因素的存在，直接降低了人们饮食 的质量，对人们的身体健康造成了威胁。我团队研发设计的定量自动出料盒可以很好的解决上文所提出的问题。该 装置通过齿轮齿条结构，在复位弹簧的作用下，只需要轻轻推动下推板，定量 的调料便会自动落入勺中。该操作过程方便快捷、精确度高、稳定可靠、可往 复多次使用，真正意义上解决了人们对调料无法把握导致所做菜肴不

9、合口的问 题，满足了人们对健康饮食的需要，为人们的幸福生活增添色彩。2 设计方案设计方案2.1 弹性推板式结构弹性推板式结构该方案设计：如图 1（方案 1）所示，该装置使用弹性推板（10） ，在弹性 推板的作用下推动上推板（3） ，从而实现定量自动取料的目的。但是，由于弹 性推板弹力及形变量受环境影响较大且寿命较短，与控制盒(11)壳体间的摩擦 阻力较大，且该装置由于使用频率较高，使用环境恶劣，故很难保证精确控制 其运动轨迹，导致所取调料的量不精确或者出现调料泄漏等问题。第五届全国大学生机械创新设计大赛黑龙江赛区（佳木斯大学作品）5图 1 定量自动出料盒装置结构示意图（方案 1）1、密封盖；2

10、、可调出料槽；3、上推板；4、导流槽；5、中间隔板；6、下推板；7、出料按钮；8、底座；9、复位弹簧；10、弹性推板；11、控制盒；12、储料盒鉴于上述结果，我们在原有基础上进行改进。具体改进内容如下所述：2.2 齿轮齿条式结构齿轮齿条式结构改进后的定量自动出料盒装置结构示意图如图 2（方案 2）所示：在原有装置的基础上，用传动齿轮（10）和直齿（12）取代了早期的弹性推板，在齿轮齿条的作用下，通过复位弹簧从而达到定量自动取料的目的。该齿轮齿条式结构具有设计巧妙、性能稳定、传动比精确、操作精准快捷等优点，不会出现打滑或者自锁现象，从而实现精确的控制出料的量，满足了用户对定量取料的需第五届全国大

11、学生机械创新设计大赛黑龙江赛区（佳木斯大学作品）6求。图 2 定量自动出料盒装置结构示意图（方案 2）1、密封盖；2、可调出料槽；3、上推板；4、导流槽；5、中间隔板；6、下推板；7、出料按钮；8、底座；9、复位弹簧；10、传动齿轮；11、控制盒；12、直齿；13、储料盒3 工作原理及性能分析工作原理及性能分析如图 2 所示，该定量自动出料盒工作原理如下：用勺子推动出料按钮（7） ，出料按钮（7）与下推板（6）连接，在勺子的推动下，带动下推板(6)向内运动，直齿固定在下推板（6）上，并与传动齿轮（10）相啮合，在下推板（6）的作用下通过齿轮传动，带动直齿（12）运动，直齿（12）固定在上推板（

12、3）上，从而带动上推板（3）向外运动，在上推板（3）上设置可调出料槽（2） ，定量的调料通过储料盒（13）下的出料孔进入可调出料槽（2）中，从而使定量的调料通过导流槽（4）落入勺子中，在复位弹簧（9）的作用下，通过齿轮齿条传动，达到自动复位的目的，储料盒（13）和控制盒（11）紧密连接，并固定在底座（8）上，通过密封盖（1）与储料盒（13）的相互作用，使得该装置密封效果更好，避免了调料返潮且杜绝一定的交叉污染。第五届全国大学生机械创新设计大赛黑龙江赛区（佳木斯大学作品）7图 3 实物样机工作图该定量自动出料盒实物工作原理如图 3 所示，通过黑色硬质壳进行实验，结果显示：该装置工作性能稳定，运动

13、流畅，操作精准快捷，每次所取调料量基本一致，达到了定量取料的效果。4 理论设计计算理论设计计算该装置为实现精确控制取料的量，需要对上推板的运动轨迹进行精确控制， 通过齿轮齿条结构实现该运动过程，具体计算结果如下所示：4.1 定量控制设计计算定量控制设计计算为保证出料槽中的调料量一定，需要对上推板的运动进行控制，如图 4 所 示：图 4 定量控制示意图图中圆孔为储料盒下方出料孔（半径为 r） ，虚线矩形为上推板上的可调出第五届全国大学生机械创新设计大赛黑龙江赛区（佳木斯大学作品）8料槽(其一边过出料孔中心，宽度为 m)，初始位置时，调料由出料孔进入可调 出料槽中，在齿轮齿条的作用下，上推板运动位

14、移为 b，如图 4 所示：abr由上述关系式可知，保证可调出料槽在某一时间段里完全处于密封状态。图 5 定量出料示意图如图 5 所示，由 x 为上推板的运动行程，为保证预先存于可调出料槽中的 调料完全落入勺中，需保证：x(m+a)这样一来，x 的最小值为(m+a),即 x最小=m+a，由于齿轮齿条的运动带动上 推板进行向外运动，从而实现控制上推板的行程 x，由下图 6 可知：z1 z2 z3图 6 齿轮齿条传动结构简图 如图 6 所示，中间传动齿轮的齿数为 z2=17，基园半径为 R，且由于 z1=z3，满足上下推板的运动位移一致。为实现上推板的运动行程达到 x 要求 的范围，则有下述公式可以

15、推知：R*=x可以计算出传动齿轮旋转的角度 ，该传动齿轮的运动由人力控制，通 过勺子的运动产生位移，并带动齿轮实现上推板的运动，下推板运动位移为 y，为实现调料完全落入勺子中，需满足如下图 7 所示关系式：第五届全国大学生机械创新设计大赛黑龙江赛区（佳木斯大学作品）9图 7 下推板运动结构简图 由图 7 所示，勺子的运动通过出料按钮传递给下推板，由于上下推板的运 动位移一致，则为实现调料完全落入勺中，需满足 x=y，即满足：x=y(m+a)现场测绘实物图，数据显示：r=3mm m=5mm a=3.5mm x=8mm y=8mm b=3mm经过以上理论计算及分析，该测量数据均满足上述关系式，故该

16、定量自动 出料盒能实现定量出料的目的。根据反复多次的实物实验，对每次取调料的量 进行统计计算，分析结果显示调料量的误差在要求范围内，符合我团队设计该 定量自动出料盒的宗旨。5 仿真分析仿真分析5.1 Pro/ENGINEER 三维建模三维建模应用 Pro/ENGINEER 野火版 5.0 强大的三维建模功能，通过理论计算分析各个零件尺寸，绘制如图 7 所示的三维模型，其中大部分零部件采用拉伸、旋转、扫描等命令绘制，装置中各零部件均是按产品设计需要所绘制，考虑到产品的加工及组装过程，该三维模型图更加人性化。通过 Pro/ENGINEER 的建模，该装置得以更加具体的展现在我们的面前。第五届全国大学生机械创新设计大赛黑龙江赛区（佳木斯大学作品）10图 8 调料盒装置三维示意图图 9 调料盒装置内部结构图第五届全国大学生机械创新设计大赛黑龙江赛区（佳木斯大学作品）11通过 Pro/ENGINEER 建模分析，可以很直接的发现该定量自动出料盒结构紧凑，