干豆皮机生产线说明书修订版

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1、干豆皮自动生产线蹲脑破脑系统设计Dry Yuba Automatic Production Line - Squatting Brain Break Cerebral System Design专 业：机械设计制造及其自动化姓 名：丁 强指导教师签名：申请学位级别：学 士论文提交日期：2016年6月 日学位授予单位：天津科技大学摘 要自古以来，中国就是大豆的盛产地，我国大豆制品的历史非常悠久。随着现代科学技术的发展，各种豆制品生产设备应用而生。相对于传统的豆腐皮生产，豆腐皮机机械减少了工人的劳动量，提高了豆腐皮生产产量，但是在这个过程中，这些机械在给人们带来方便的同时，也出现了一些问题，例如在

2、豆腐皮生产过程中，豆皮机的自动化程度不高，人为干涉较多，生产效率高不成，低不就，生产出来的豆腐皮质量也参差不齐，口感差，劲道不足。针对目前豆腐皮机生产出现的问题，研制了一种自动化程度高、方便的豆腐皮生产线，其结构主要包括蹲脑、破脑两部分，在蹲脑部分，包括间歇式拨叉机构、点脑机构及电动机的传动。电动机通过减速器将动力传给曲柄，曲柄带动拨叉做往复运动，拨叉继而带动拨盘做间歇式运动，在这个过程中，实现豆浆的注入、点脑、倾倒及简单破脑，在点脑时，首先是凝固剂的自动调配及注入，然后凝固剂通过导管注入豆浆桶的同时时，搅拌杆搅拌豆浆，实现豆浆的点脑。破脑部分，包括破脑杆、倾倒机构及均质机的均质，当蹲脑完成后

3、，首先破脑杆将其进行破脑，使豆腐脑成为块状，然后通过倾倒机构倒入破脑池，先利用泵将豆腐脑吸入破脑桶，继而用均质机对豆腐均质，使得其中的蛋白质被均匀的破坏，接下来就是沥水环节，整个装置自动化程度高，维护方便。运用SolidWorks对豆皮机进行实体绘制和建模，检验蹲脑破脑系统设计中可能存在的干涉，对设计中标准件等零件进行校核，并对其中的重要零件通过施加载荷及约束进行有限元分析，对其所受应力和安全性进行分析，确保设计的零件能满足要求，验证方案的合理性和可行性。关键字：豆腐皮； 蹲脑； 破脑； 三维建模； 有限元分析；ABSTRACTSince ancient times, China is ric

4、h in soy, the countrys 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

5、 production 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 l

6、abor of 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, productivi

7、ty high 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, squattin

8、g in brain 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 si

9、mple break, 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 homogen

10、eous broke, 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

11、the homogenizer 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 sq

12、uatting 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 requirement

13、s, reasonable and feasible verification scheme.Keywords: bean curd skin; uatting brain; broken brain; three-dimensional modeling; finite element analysis;目 录摘 要II第一章绪 论1第一节 引言1第二节 研究背景1第三节 研究内容4第四节 小结7第二章 蹲脑破脑设计方案8第一节 点脑设计方案8第二节 蹲脑设计方案9第三节 破脑设计方案10第四节 小结13第三章 关键机械装备设计14第一节 蹲脑系统设计14第二节 破脑机构设计17第四章 整机

14、三维建模与关键零件的有限元分析22第一节 整机三维建模22第二节 有限元分析22第二节 小结26第五章 总结与展望27第一节 总结27第二节 未来展望28参考文献29致 谢31V编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第34页 共39页第一章 绪 论第一节 引言泱泱大国，上下五千年，从最开始中国就栽培大豆，豆制品是以大豆、小豆、绿豆、豌豆、蚕豆等豆类为主要原料，经加工而成的食品。相传我国炼丹家淮南王刘安创造了做豆腐制作之法。中国是大豆的故乡，同时也是最早研发生产豆制品的国家。我国大豆制品的生产、经营和消费历史非常悠久，豆腐的制作可追溯到汉朝。相传是由我国炼丹家淮南王刘

15、安所创。明代著名医药学家李时珍在本草纲目中就有豆腐及豆腐皮的制作记载1：“做豆腐的原料，可以用黑豆、黄豆等豆类”。做法为“用水浸泡，然后把豆子粉碎，粉碎之后将豆渣滤去，再熬一下，然后用盐卤或者醋浆倒入搅拌，有的人会用将石膏倒入搅拌，可能是咸的、苦的或者酸的，然后都可以收敛，最后等它们上边凝固了，去掉布之后晒干，这就是豆腐皮，吃起来特别好，有种特殊的味道。豆腐皮的加工，因制作时需要盐卤，从而增加了钙、镁等无机盐的含量，之和与缺钙患者用，豆腐皮的营养价值主要体现在其丰富的蛋白质含量上，还有人体所必须的18种微量元素，豆腐皮具有清热解毒、降血压、降低胆固醇、减轻动脉粥样硬化、增强免疫功能、抗癌、抗恶

16、性细胞增殖的作用，是一种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，这些元素对人体特别有益，豆腐皮具有清热解毒、降血压、降低胆固醇、减轻动脉样硬化、增强免疫功能、抗癌、抗恶性细胞增殖的作用，是一种老少皆宜的食用佳品。以前制作豆腐皮，都是工人在小工厂里，用的是最原始的方法，认为是人工点卤，人工调节等，所以加工出来的豆腐口感不好、质量不行，易破碎，而且工人师傅们劳动强度大，一天下来制作出来的豆腐的量还少，可以说是事倍功半。这几年，由于人们生活水平质量的提高，对豆制品的要求也越来越高，豆腐的市场也在扩大，手工生产已经很闹保证生产量。因此急需要设计一套豆腐皮的加工设备，从而使其加工过程实现

17、自动化，降低工人劳动强度，提高豆腐皮生产产量，改善其质量，以满足市场需求。第二节 研究背景一、传统豆腐皮制作工艺流程在设计之初，查阅相关资料，了解传统豆腐皮的工艺流程，传统豆腐皮的工艺流程为：原料处理泡豆磨浆过滤煮浆点脑破脑泼脑沥水剥布煨制成品。（一）原料处理黄豆，在中国是主要的粮食作物，古代称之为菽、是平常所说的“五谷”之一，它是生产豆腐的主要原料。（二）泡豆选豆过程完毕以后，将豆字放入桶中，浸泡一定的时间后放出，此时豆子是软的，然后去除其中杂质，在这个过程中必须掌握好浸泡的时间及水温，浸泡时间太短，豆子吸水不充分，还是干瘪的，时间太长，豆子中水分含量太多，不利于下一步工作的进行。（三）磨浆

18、磨浆的目的是破坏打斗的细胞结构，一般通过砂轮磨将大豆磨碎，在此过程中加入一定量的水，加水过多，豆浆浓度变低，不易凝固；加水过少，产出质地粗糙，磨不出多少豆浆；而且计划设计磨浆的次数为两次，第一轮磨浆是将大豆直接磨碎，此时出浆量最大。第二轮磨浆是将第一轮磨浆产生的豆渣进行研磨，此次的出浆量会减小很多，经过两轮的研磨，残余豆渣中的豆浆含量极低，保证了豆子的充分利用。（四）过滤过滤方式有很多种，一般采用尼龙滤网进行过滤，磨好后的豆浆加温水，注意：水温60左右，不宜太高或者太低，过滤网孔的大小选用方法是：将磨出的豆浆与豆渣混合物搅拌后倒入分离机或过滤袋进行除渣过滤，以手捏豆渣松散，无浆水为标准。图1-

19、1 常见的一种滤网（五）煮浆用磨浆机磨出来的豆浆还是生豆浆，所以下一步就是将生豆浆煮成熟豆浆，此过程对豆腐的质量有重要影响，一般煮浆方式为蒸汽煮浆或者电煮，目前又有一种新的方式是用热交换器煮浆，热交换器煮浆一般用于产量大的大工厂中，煮浆的目的是使蛋白质得到充分变性，提高蛋白质的消化率。（六）点脑豆腐皮做的好不好，全在于点脑怎么样，这是制品制作过程中的关键工序，在点脑时，豆浆的浓度必须稳定。点脑时凝固剂的用量为豆重的2%-3%，凝固剂的加入方式是点浆式加搅拌，在实际生产中，常用点脑设备为点卤桶。（七）蹲脑蹲脑俗称为养花，此过程是目的是使蛋白质充分凝固，且宜静不宜动，蹲脑时间应该适当，一般情况，点

20、脑后要静止1015min，在蹲脑完成后，就要开始破脑了。（八）破脑破脑过程是在蹲脑之后，在沥水前，一般要将豆腐适当的破碎，使破坏后的豆腐脑中的组织结构得到一定程度的破坏，释放出包在蛋白质周围的黄浆水，然后对破坏了的豆腐脑进行沥水。（九）沥水已经被破坏的豆腐脑放在破脑桶中，破脑桶下边是滚带，此时将纱布下边放一层，然后将破脑桶下边的阀门打开，豆腐脑会流到滚带上的纱布中，然后再在上边铺一层纱布，使得破坏了的豆腐脑夹在两层纱布之间，然后用滚轮进行压制，将其中的水分压干，在压制过程中，注意的问题是防止快要成型的豆腐皮被滚轮压向两边，以至于挤出来，影响豆腐皮成型质量。图1-2 沥水装置（十）剥皮经过上一步

21、骤的实施，豆腐皮已经成型，现在只需要将豆腐皮和纱布分离即可，但是将已经压好的豆腐皮及纱布放到剥皮机上，使豆腐皮与纱布分离。二、豆腐皮生产线发展现状豆腐有很高的营养价值，包括所含的人体微量元素等，现在由于人们日益改变的养生观念，豆腐也被赋予了不同的营养价值，所以现在我们会看到很多豆腐的衍生品，例如豆皮饮品，传统豆腐皮制作方式已经远远不能满足市场需求，亟需一条效率高，产量大的豆腐皮生产线。德国、日本和美国的机械目前是世界上最发达的，虽然豆腐的制作是中国发明的，但是这这些年来，由于美国和日本技术的发展，在豆腐皮机械设备方面，他们已经远远超过中国，而且他们的机器自动化程度高，人工成本低，生产效率也是数

22、一数二的。我国的豆腐虽然有很多种类，但是生产出来的豆腐皮质量不是特别好，口感也是一般，相比于美国和日本，还差一大截。美国和日本利用自身的技术特点，将已经生产好的的豆腐皮机械设备卖给中国，但是关键技术还是掌握在他们手里，中国的很多生产厂家都是被牵着鼻子走的。图1-3 豆腐皮近几年，由于消费者对豆制品质量的要求提高，很多企业几个人购买韩国家庭作坊式豆腐皮制作设备，其设备的价格虽然高点儿，但是买的放心，用的舒心，而且生产出来的豆腐质量相对与中国某些大型工程生产出来的豆腐皮还是挺不错的。由于中国是一个庞大的消费群里，人民生活质量也在提高，韩国个体作坊式豆腐皮制作设备显然不能满足整个中国市场的需求，所以

23、还需要相关人员对豆腐皮生产线相关设备进行设计，研究更好的的工艺技术，提高设备质量，继而提高豆皮的质量，减小我们与美日国家的差距，毕竟豆腐起源于中国。第三节 研究内容本课题来源于学校食品加工中心豆皮机自动生产项目，本课题的研究目标是围绕豆皮生产过程中遇到的问题进行分析，致力于设计出一套点脑、蹲脑、破脑于一体的自动机械系统设备,替代现有的豆腐皮生产设备，并且使得生产出来的豆腐皮筋道好、口感佳。本课题的研究内容是：生产能力为：每小时生产50公斤干豆,可以自动连续生产的干豆皮自动生产线；破脑、凝固蹲脑在同一设备内完成；可以实时测定相关参数并控制相关参数如点浆温度、浓度、搅拌强度、凝固时间、配料的组成或

24、配比；设计一新型破脑机构，可以控制破脑程度，破脑后设计一装置自动进入下一工序；点浆浓度、温度、搅拌时间速度、凝固时间等参数均应符合干豆皮的生产加工工艺。本课题研究的意义在于，目前市场上有干豆皮自动生产机器，自动化程度低低，费时又费力，而且生产效率低，传统的豆腐皮机在点脑、蹲脑、破脑这三道工序，传统方式还是人工点脑，费时费力；一些自动点脑机械设备自动化程度不高，制成的干豆皮，厚薄不均匀，无劲道，口味欠佳。在实际中，本自动蹲脑破脑机一方面能够解决工厂目前浪费人力的情况，尤其是在目前人力成本较高的大环境下；另一方面可以节省燃料。工厂使用此装置，可以使整个豆皮的生产更加具体化、精准化，生产出的成品口感

25、好、劲道足。本蹲脑破脑系统设计将能启发其他类似机械在实现功能时的设计思路，其功能结构可以应用于很多场合。其所通过检测设备得到的测量数据可以为生物专业提供帮助，通过测量值，他们能更好的对豆腐皮进行研究，。其次本蹲脑破脑系统将进行独立的机械机构设计，数学模型建立，最重要的部分是豆浆pH值、豆浆浓度等检测，测量完成以后，测量值反馈到电脑中，然后点脑再根据检测的结果精准点脑、精准蹲脑，外加均质机，对豆腐进行均匀破脑，综合性地涵盖了机械设计制造及其自动化本科阶段所学的大多数知识，是对大学四年知识储备和对实际设计能力的一次考验。在驱动和控制方面，这个蹲脑破脑装置机要与工厂现有机械实现对接并速度匹配，过程中

26、运用到的检测计、传感器及其控制方式，也将能够对食品机械的监控和控制提供一个不错的思路。小作坊中用的豆皮机械可谓简陋且没有安全保障，而工厂的大型豆皮机械也仅仅是对于小型豆皮机械一种产量扩展，没有从本身设计和创新角度综合考虑来分别占据市场。本课题希望通过上述提到的改进方案，将豆腐皮的生产交给机器，让豆皮机械能够更加自动化更加具有优势。技术路线图：查找关于豆皮机蹲脑破脑的资料 对原有资料进行分类和总结确定设计方案对零部件进行设计，建立模型并进行分析对零部件进行校核及有限元分析 否是否符合标准？ 是 进行说明书的撰写，并绘制二维图对整个设计图纸及说明书进行复查第四节 小结豆腐皮的制作看似简单，但是在这

27、个制作过程中，细节很重要，比如点卤，养花、破脑等，这些具体参数需要工人师傅多年的经验或者通过科学数据测量才能找到一个最合适的量，现在通过对国内外豆腐皮生产线现状的研究以及对现有豆皮机的了解，认为设计一种高效率的、自动化程度高的豆皮机生产线具有一定的实际价值和意义，因此提出了本课题，并明确了具体研究内容。制定研究计划，进行课题设计。 第二章 蹲脑破脑设计方案豆腐好不好，得要看蹲脑怎么样，蹲脑和破脑是豆腐制作过程中的关键步骤，传统的豆腐制作时人工点脑，点脑的好坏全凭师傅的手艺，一方面这会使得每次制作出来的豆腐皮厚薄不均匀，色泽不一致，筋度、口感等都会出现或多或少的变化；另一方面，会加大工人的劳动强

28、度，提高企业的生产成本，而且效率不高，产量少。第一节 点脑设计方案一、 点脑装置在本设计中，要想制出高质量的豆腐皮，点脑是关键的一道工序，而在点脑时，首先需要调配凝固剂用量，将盐卤稀释到2022Be（用波美比计测定），再依据点脑温度、豆浆浓度等测量值，然后进行点脑，可以实现点脑的精确性。经过查阅资料发现，在点脑时，需要事先在热浆中加四分之一左右的水，以控制豆浆浓度，豆浆的浓度要求大致如下：北豆腐：7.58.0Be，南豆腐：89Be，豆腐干：78Be，点脑温度：8085，豆浆的PH值设置在7左右，豆浆的搅拌速度及时间直接影响凝固效果，而且在搅拌方式上也需要缸面的豆浆和缸底的豆浆循环翻转2。小型豆

29、腐皮生产过程中常用点卤打花桶，采用不锈钢材质，将煮好的豆浆倒入桶中，然后进行人工点卤，自动搅拌，当豆浆凝固到最佳时刻，停止点卤，这样能够在较短时间内对豆花均匀搅拌处理，保证豆腐花的产量和质量。但是此种方法只适合小型生产，人力有限且人工成本高。大型豆腐皮生产线采用智能自动点卤机，自动化程度一般，需要人员和机器相互配合，例如在卤水浓度调节时，需要人工调配好卤水；在点卤之前有简单的自动恒温定量供浆装置，并没有豆浆浓度检测、PH值检测、卤水浓度自动检测调配等装置，且在搅拌时候也没有检测装置，搅拌的好坏及凝固效果就不得而知了。所以，为了在工艺上使得点脑自动化程度提高，因此提出点卤一体化设计方案（如图2-

30、1所示）。1.豆浆桶支架 2.豆浆桶 3.搅拌杆 4.点脑管 5.连杆 6.凝固剂调节桶 7.搅拌片图2-1 点脑装置凝固剂调节桶根据之前测量的各种数据自动调节凝固剂所需要的凝固剂用量，通过点脑管将凝固剂注入豆浆桶中，点脑的量通过之前测量设备负反馈到电脑，然后点脑再将信息传给自动点脑装置，点脑时，通过连杆、拨杆、拨片，对豆浆进行凝固。 第二节 蹲脑设计方案蹲脑的目的是使已经形成的凝胶网络结构联接更有力。在蹲脑的过程中，宜静不宜动，而且蹲脑时间太长凝固体温度下降太多，不利于豆腐脑热结合，太短凝固不充分，直接影响成品质量。蹲脑蹲到什么程度最合适，一般自动蹲脑设备通过电脑控制的时间来定，并无检测装置

31、来测量浓度，蹲脑时间的长短，归根到底还是看养花养的程度，不如直接检测养花程度，这样会更精确一些。在本蹲脑设计中，通过控制转盘的速度调整时间，使得已经点脑的豆腐桶中的豆腐脑，在破脑之前完成蹲脑。蹲脑设计如图2-2所示.1.豆浆桶 2.豆浆管道输送控制器 3.点脑装置 4.破脑装置 图2-2 蹲脑装置通过豆浆管道以后，豆浆注入到豆浆桶豆浆桶中，再经过点脑装置进行点脑。此时，进行到蹲脑环节，蹲脑时间约为10min，豆浆桶顺时针旋转，旋转时间控制在10min，即豆浆桶旋转至破脑装置破脑装置处，进行破脑，整个过程为间歇式旋转。 第三节 破脑设计方案近几年，豆腐皮机的破脑方式有了很大的发展，查阅相关资料，

32、各种机械人员设计的的破脑方式方法，大约有以下几种：图2-3 搅拌式破脑设备（一）手搅式这个方法是最原法制豆腐的皮肤是最常见的，最传统的手工处理方法。处理器豆腐好大缸的小盆地，先插入的扫把买豆腐小粒子的头发，头发乱水贴，意大利面小勺子，这方法。皮肤的最大优点是炸豆腐脑豆腐。太多的碎片，水分离，豆腐皮的味道很好，水或生产，这样做的豆腐皮速度还比较高。但最大的缺点是劳动强度大，长时间地工作，如果温度下降，怎么这么快就干豆腐弹性下降、白色、彩色，所以玩家最好的头部皮肤上产生的。（二）搅拌式豆脑是破碎和搅拌可破，一种豆腐机系统。纯手工破碎的大脑，而不是单一的缸洗衣机从一开始，疲劳断裂的人谁觉得他们的优势

33、，越来越多的生产。大量的浴霸制造商采用这种破碎的大脑，在大脑斗杆底部焊接棒焦虑搅拌棒搅拌棒开裂的叶片驱动旋转电凝成型的豆腐脑的“打”。这种方法的优点是快速和方便，抛的大脑，但在实际生产中使用这种方法有很多，例如脑快速和豆腐脑，过多的水产品，硬纹理豆腐脑太长时间从粘性形式在稀疏，谢，通常被称为“水”，揭示了它的弹性产品，以提高弹性不仅增加了压力，并上市率。（三）泵吸式 泵头细则，第一次泵吸细到豆脑脑内，一般是豆腐的机器而更多便利性的泵头，水箱的管道泵，脑中的新平台需要性的脑的高速旋转连接，泵共同的离心泵坏的车轮启动后，所有的党的速度，然后他的现象千切8九十九髪，产品的味道几乎是相同的，因此，弹性

34、现象。近年，在离心泵的多数厂家降低齿轮泵、泵、知事的速度。效果明显地变化。但是，地域环境，知事非常高。（四）气压式气动损坏豆脑不动，压力罐内随压力增大，豆腐，气体喷射的优越性脑损伤脑瞬间挤压而不过分很厚，大大提高了弹性。太多的过水。在南、北豆腐豆腐在中国基本石膏（硫酸钙）作为凝固剂对豆腐脑块终点站在整个缸及北豆腐水豆腐凝固剂，终点也很难完全凝固脑盐水体积有黄色黏液船南豆腐工艺。为了行动式损坏大脑很适用，但对脑过程水动脑子的生产者很难盐水反应迅速，蹲脑时间稍长就很罕见的黏液船将出现浆水破不要干豆腐脑的反而出现薄厚而涌现象甚至可以成形及脑间休息两部皮很厚。尤其是北方地区生产盐水对它不适合我的。（五

35、）涡流式 粉碎泵吸头脑结合旧机体和大脑优势的豆腐脑中的底层的豆腐一个低速叶轮瞬间打开机器开始提到，大脑很厚的脑水不分离现象，身体不好的豆腐凝胶状态过度搅拌。该产品是一种良好的弹性，味道不硬渣，节约用水，也大大提高了，相对产量也有所提高，但真的盐水工艺也适应石膏工艺。（六）高剪切式均质机均质机的0.2Pa低黏度低。温度80液体材料（液体-液体或液-固相）均质乳化设备。主要用于食品或化学工业。例如：乳制品、饮料、化妆品、药品等产品的生产过程中，均质化，硫化过程。食品加工中的应用：均质机均质机食品加工的挤压感，强烈的冲击和三重角色损失材料细化的膨胀压力，材料更加均匀地混合在一起，如果使用均质牛奶中脂

36、肪乳制品加工损耗小，使整个系统更加稳定好的。牛奶更白。同质化主要是通过均质机食品，乳制品，饮料业中重要的加工设备。基于剪切原理，实现了微波固态、液态实现。当前剪切式均质机的主要工作部件都固定转子，第一阶段或多极。那几个：下均匀的油画。液压剪切兰高速移动流体中颗粒产生强烈的剪切作用剧烈的微乱流，高速流动，湍流已经出现很高的局部速度梯度，部分颗粒速度梯度的剪切颗粒和流体分层剪切湍流和剪刀剪切。在层流区，最大流速，最大剪切应力和流体流动方向的压力梯度成正比。这高频脉冲压力梯度时，通道壁面及轨道中心中心的最大速度，离中心频率的增加，最大速度和靠近壁面，剪切应力增大。在同轴地质流体的会议我因为这个缝隙中

37、流动的流体之间的层间的速度梯度不同气缸和气缸体的剪切力。如果定以前，及一转子，转子定子和转子速度比较大，之间的间隙小，最大剪切较大。及处理纤维材料高速转动的转子。和定，本名场形成中的两接触边界流体流动，湍流双流体相接触不同的速度。在湍流状态下流速不断变化及由此产生的脉冲压力作用在粒子表面而产生的强烈的剪切力。湍流强度愈大，流体剪切作用更大。又起伏本课题中，需要破脑设备对豆腐脑进行破脑，综上考虑，选用均质机破脑方式，如图2-4所示。图2-4均质机简图第四节 小结在本章中，从实际应用角度讨论了豆腐的点脑、蹲脑、破脑的方案设计，机械自动点脑、豆腐的养花宜静不宜动、破脑首先要破成大块，然后再进行细小的

38、破碎，然后对提出的方案进行评估，优选最良方案，这几种方案各有各自的特点， 也有不可避免的缺陷。所以综合考虑，选择一种相对符合的方案。第三章 关键机械装备设计为了使各个方案的运动能得到实现，最终还是需要关键机械装备的设计，例如拨叉机构调节他们的间歇式运动，倾倒机构实现豆腐脑的倾倒等，以下是各个关键部分的机构设计。第一节 蹲脑系统设计一、拨叉机构设计在豆腐皮制作工程中，放浆、点脑及蹲脑时间是间歇式的，所以要把间歇的时间考虑进去。我们选用拨叉机构来实现间歇运动。如图所示为拨叉的三维建模图。图3-1 拨叉三维建模图本设计的拨叉一部分是开环，一部分是闭环，闭环时套在中心轴上，开环专门用于转动拨盘。图3-

39、2 间歇式拨叉机构如图3-2所示，拨叉中间的孔与曲轴连接，电机带动减速器，减速器把动力传递给曲轴，这样曲轴就会带动拨叉进行往复运动，拨叉上的开口会间歇式的推动圆盘使其做间歇式运动。二、轴承选择的设计（一）.选择轴承的类型根据拨盘和其结构特点，轴承主要承受轴向载荷，所以选用推力球轴承。（二）.轴承的预选型号因为轴的内径为120mm，所以预选轴承型号为51324型，查表可知：基本额定动载荷Cr=10KN，基本额定静载荷Cor=5.85KN。（三）.当量动载荷P的计算 P=fp（XFr+YFa） (3-1)载荷FaCor，其中Fa=160N, FaCor=0.0.73,查表可知：判断系数e=0.22

40、.FaCore，由表查得X=1,Y=0查表可知fp=1，所以P=500N.（四）计算轴承寿命Lh.查表温度系数ft=1，由公式可知轴承寿命Lh=10660n(ftCfpP)E (3-2) Lh=9200h Lh6000h,所以轴承寿命接近预期，故选51324轴承适合。三、点脑机构设计在制作豆腐过程中，点脑是关键的环节，是一个技术活儿，在点脑的时候，一不下心，就会使豆腐的过硬或者过软。一般情况下，都是由有多年经验的工人师傅进行点脑，因为在工人师傅看来，点脑也是自己的看家本领。除过点脑，搅拌也是一个技术活儿，搅拌的方式及快慢直接影响豆皮的质量，所以在本设计中，采用自动来回拨片设计，使豆浆的搅拌达到

41、最优状态。如图3-3所示：1.支撑板 2.豆浆桶3.固定拨杆4拨杆5.点卤导管6.拨片移动装置7.点卤桶图3-3 点脑机构当豆浆桶转到点卤端时，点卤桶中的卤水通过点卤导管滴入豆浆桶，在这个过程中，拨片移动装置向下运动使得整个个拨片进入到豆浆桶中的豆浆中，固定拨杆不动，拨杆上下移动，拨片会搅拌豆浆，边点卤边搅拌，这样点出来的豆腐脑才会更好。第二节 破脑机构设计一、破脑杆的设计1. 豆浆桶2.破脑网3.破脑杆图3-4 破脑杆破脑杆放在通过破脑桶将豆浆桶中的豆腐脑进行破脑。二、倾倒机构设计倾倒机构目的是使豆浆桶中经过点脑蹲脑的豆腐脑倒出来到收集槽里，倾倒动力采用液压装置，横杆的末端是一个滚轮，横杆右

42、端与豆浆桶的连接方式是点接触。如图5所示。1.液压 2.豆浆桶 3.连接轴 4.豆浆桶支撑件 5.滚轮 6.横杆7.液压杆图3-5 倾倒机构当豆浆桶转至倾倒位置时，液压杆上升，通过滚轮带动豆浆桶，3处为豆浆桶和豆浆桶支架的连接处，连接方式为轴连接，当液压杆上升时，豆浆桶会随着液压杆的上升逆时针绕3旋转，直至豆浆桶中的豆腐脑全部倾倒到收集槽里。液压缸选用标准油压缸，具体参数如下：图3-6 前法兰型油缸尺寸图根据实际质量，选用缸径为40mm的液压缸，主要技术参数如下表：表 3-1油压缸直径3040506380100125160200250最大行程mm120020003000MOB油缸额定压力70k

43、gcm2耐压力100kgcm2最低启动压力3kgcm2使用温度范围-1060（周围温度及油温）使用介质液压油三、泵的选用已经过点脑的豆浆从豆浆桶倒来，到收集池中，再通过泵将其吸到破脑桶中，如图所示，1.支架 2.盛浆池 3.通管 4.泵 5.电机图3-7 泵体四、高剪切式均质机的选用由于传统的豆腐破脑方式为搅拌式或者均匀式破脑。使得豆腐的破碎程度及均匀性不稳定，所以本设计使用高剪切式均质机，其工作原理为：物料经初粉碎后，与大量的水混合物，使物料有了一定的流动性。转子带有叶片高速旋转产生强大的离心力场，在转子中心形成的负压区，料液（纤维物料与流体混合物）从定转子中心被吸入，在离心力作用下，物料由

44、中心向四周扩散，在向四周扩散过程中，物料首先受到叶片的搅拌、并在叶片端面与定子齿圈内侧窄隙间受到剪切，然后进入内圈转齿与定齿的窄小的间隙内，在机械力和流体力学效应的作用下，产生很大的剪切、摩擦、撞击以及物料间的相互碰状和摩擦作用而使物料破碎。随着转齿的线速度由内圈向外圈逐渐增高，粉碎环境不断改善，物料在向外圈运动过程中受到越来越强烈的剪切、摩擦、冲击、碰撞等作用而被粉碎得越来越细。以下是定子和转子的实物图。图3-8定子和转子根据本设计，选用Y180M-2型电动机，转速为2940r/min。如图所示，图3-9 电动机简图破脑装置的剖面图如下图所示。1.出浆口2.均质机 3.进浆口4.破脑桶图3-

45、10 破脑装置破脑桶中的豆腐脑通过管道流出来，从进浆口进入到均质机，在电机的带动下，均质机会将豆腐脑进行均质，然后产物从出浆口出来进入到下一道工序。第四章 整机三维建模与关键零件的有限元分析第一节 整机三维建模传统的二维平面建模表示零件与零件之间的关系，一方面技术员很难想像其空间模型，另一方面，在表达零件之间的装配关系时，只能是静态的。但是用三维建模时，可以清晰地表达各个零件之间的相互关系，并能进行仿真，模拟其实际运动，能使用户很准确的判断运动的合理性及零件之间的干涉关系。在表达复杂的零件时，三维为建模更具有优势。目前有很多三维建模软件，例如：SolidWorks、CATIA、UG等，每一款软

46、件都具有各自的特点，例如solidworks具有容易上手的特点，UG在曲面方面特别强大，在此选用solidworks作为三维建模平台。选择solidworks作为三维建模软件的依据是：1.solidworks在视觉上，可以使设计者明白目前自己在做什么；方便设计者计划下一步怎么做。2.灵活的草图绘制和检查功能Solidworks进行草图绘制时，有蓝线和黑线之分，蓝线代表草图好、未完全定义，黑线代表草图已经完全定义，而且如果出现过定义时，会显示为黄色，所以根据这些，绘图者会很快入门，知道自己目前的已经进行了哪些工作，需要更改哪些工作等，特别方便。3.功能强大的特征建模Solidworks可以进行异

47、型孔、拉伸、旋转等方式建模，在特征建立以后，也可以实现对特征草图的更改，在装配体进行装配时，也可以在装配体中对零件进行更改。4. SolidWorks可以建立各种视图，尺寸标注可以通过三维模型尺寸的更改自动更改，可以在同一视图中生成装配体的多种视图。在工程图中可以将solidworks里的工程图生成Auto-CAD专用格式。第二节 有限元分析有限元分析是用较简单的问题代替复杂的问题后自求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小格子域组成，对每一个假定一个合适的近似解，然后推到求解这个总的满足条件，从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题只是被简单的问题所替代，由于大多数时间

48、问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂的形状，因而成为行之有效的工程分析手段。目前，为满足三维设计建模需要，很多有限元分析软件可以接收来自CATIA、Inventor、SolidWorks等三维软件模型数据，许多是三维软件也嵌入了有限元分析模块或者数据共享接口，可以自动划分网格，自动实施计算，大大提高了有限元分析的效率。现在有限元在理论上不断完善，各种有限元分析程序包的功能越来越强大，使用起来也越来越方便。第一步:问题及求解域定义:根据实际问题近似确定求解域的物理性质和几何区域。第二步:求解域离散化:将求解域近似为具有不同有限大小和形状且彼此相连的有限个单元组成的离散域

49、，习惯上称为有限元网络划分。显然单元越小(网格越细)则离散域的近似程度越好，计算结果也越精确，但计算量及误差都将增大，因此求解域的离散化是有限元法的核心技术之一。第三步:确定状态变量及控制方法:一个具体的物理问题通常可以用一组包含问题状态变量边界条件的微分方程式表示，为适合有限元求解，通常将微分方程化为等价的泛函形式。第四步:单元推导:对单元构造一个适合的近似解，即推导有限单元的列式，其中包括选择合理的单元坐标系，建立单元试函数，以某种方法给出单元各状态变量的离散关系，从而形成单元矩阵(结构力学中称刚度阵或柔度阵)。为保证问题求解的收敛性，单元推导有许多原则要遵循。 对工程应用而言，重要的是应

50、注意每一种单元的解题性能与约束。例如，单元形状应以规则为好，畸形时不仅精度低，而且有缺秩的危险，将导致无法求解。第五步:总装求解:将单元总装形成离散域的总矩阵方程(联合方程组)，反映对近似求解域的离散域的要求，即单元函数的连续性要满足一定的连续条件。总装是在相邻单元结点进行，状态变量及其导数(可能的话)连续性建立在结点处。第六步:联立方程组求解和结果解释:有限元法最终导致联立方程组。联立方程组的求解可用直接法、迭代法和随机法。求解结果是单元结点处状态变量的近似值。对于计算结果的质量，将通过与设计准则提供的允许值比较来评价并确定是否需要重复计算。简言之，有限元分析可分成三个阶段，前置处理、计算求

51、解和后置处理。前置处理是建立有限元模型，完成单元网格划分;后置处理则是采集处理分析结果，使用户能简便提取信息，了解计算结果。在本设计中，整个装置的间歇式旋转是由下边的拨叉机构来完成，拨叉机构起着重要的作用， 其结构简单，制作容易，其三维建模的主要特征是拉伸，在特征造型过程中，充分利用参数化功能建立尺寸关联，通过更改草图中的草图中的尺寸，驱动模型变化，为后续有限元分析时参数更新做好准备。在有限元分析之时，首先对材料进行基本分析假设，材料是普通碳钢，其压力与应力成正比，普通碳钢有好多力学性能，其质量密度为7800kgm3，屈服强度为220.59Nm2，中抗剪模量为79000Nm2。（1）施加载荷与

52、约束：在有限分析中，这两部是关键的环节，为了保证传动时应力分析的准确性，拨叉的约束与载荷应该与实际工况保持一致，只有在准确的约束和在约束和边界条件下，有限元的分析才会为实际结构设计提供有意义的指导。（2）网格划分：有限元的网格划分是将一个物理模型进行离散化处理的过程，划分网格是建立有限元模型的一个重要环节，它要求考虑的问题较多，需要的工作量较大，所划分的网格形式对计算精度和计算规模将产生直接影响。网格数量的多少将影响计算结果的精度和计算规模的大小。一般来讲，网格数量增加，计算精度会有所提高，但同时计算规模也会增加，所以在确定网格数量时应权衡两个因数综合考虑。网格较少时增加网格数量可以使计算精度

53、明显提高，而计算时间不会有大的增加。当网格数量增加到一定程度后，再继续增加网格时精度提高甚微，而计算时间却有大幅度增加。所以应注意增加网格的经济性。实际应用时可以比较两种网格划分的计算结果，如果两次计算结果相差较大，可以继续增加网格，相反则停止计算。（3）计算结果求解：在完成上述步骤以后，即可运行算例进行求解，SolidWorks中的simulation计算结束以后，可以得到反映整个拨叉的机构三维应力分析机构，能够直接获得应力分析结果，包括等效应力、最大主应力和最小主应力，应力分析结果：图4-1 拨叉位移、合位移分析图4-2 拨叉应力分析图4-3 连接件应力分析图4-4 连接件应变分析图4-5

54、 连接件合位移分析第二节 小结在本章中，应用了SolidWorks对豆腐皮自动生产线的蹲脑破脑系统进行建模，对一些零件进行修改，确保他们之间不发生干涉，并且对一些关键部分进行有限元分析，确保其材料在设计中应用的可行性，在实际生产中，能满足需要。第五章 总结与展望第一节 总结泱泱大国，种植豆腐已经有5000多年的历史了，从传统的手工制作豆腐到现在的机械式生产，这期间经历了质的变化。在本文中，从消费者日常需要的角度考虑，调查传统豆皮机在工作中所出现的缺陷，提出一种新的自动化程度较高的豆皮机自动生产线设计，豆皮机自动生产线在点脑时，实现豆皮机的的自动恒温定量供浆、自动检测豆浆浓度及PH值，自动定量及

55、自动供卤、卤水浓度自动调节等整机一体化结构，蹲脑阶段能实现自动控制蹲脑时间，使豆腐脑达到最佳状态。图5-1 蹲脑破脑三维图破脑时，设计涡流式破脑器械，并在泼脑前增加一个均质机，使破碎的脑花更均匀。点脑、蹲脑、破脑三道工序在同一台机械设备上，应用棘轮机构实现整个豆浆桶的间歇运动，点脑装置及破脑装置应用齿轮齿条机构，利用液压装置实现豆浆的倾倒。能有效的解决目前出现的人工强度大、生产成本高、产品质量参差不齐、口感不好等问题。相信在以后，豆腐的制作会越变越容易，豆腐的质量也越来越高，而且会有更多的豆腐的衍生品出现。相对于传统的干豆皮机，我们设计新新型豆皮机有以下几个创新点： 1.自动化程度高：相比于传

56、统的豆腐皮制作过程，最新设计的豆腐皮自动化生产线能自动检测相应数值并进行反馈，自动点脑破脑及均质，这大大的提高了豆腐的质量，减小了因为人为因素导致豆腐成品不完整，大大减轻了工人的劳动强度，间接地减小了企业生产成本。2.产量大、质量高：此豆皮机生产线日产量为1t，产量是传统豆皮机的2-3倍，并且生产出来的豆皮厚薄均匀，口感好，劲道足。3.简单、易维护的整体设计：此设计整体简单，运输方便，容易维护，其中的间歇式拨叉机构方便拆卸，而且此设计成本低廉，耐使用。第二节 未来展望发展是可持续的，正因为发展，世界才会变得美好，科技在进步，现在科技渗透在我们的生活，吃的、穿的、玩的。随着科技的发展，相信在以后

57、会有更好的产品出现。本文自主设计的豆皮机自动生产线相对于传统豆腐皮生产方式，具有能实现豆腐皮的自动化生产，产量大，效率高，产品质量好等特点，生产出来的豆腐皮口感甚佳。整个装置机构简单方便易维护，而且豆皮机生产成低廉，耐使用，适用于企业生产，有很广阔的应用前景。参考文献1于新，黄小丹；传统豆制品加工技术 化学工业出版社 2011.01.2励建荣.国内外大豆技工利用比较研究J .中国粮油学报，2005(6) .3迟玉森；新编食品加工原理与技术 科学出版社 2014.03.4张佰清;李勇；食品机械与设备 郑州大学出版社 2012.01.5Ki Myong Kim,Curtis L Weller ,M

58、ilford A Hanna et al.Heat curing of soy protein films at seleted temperatures and pressures.Lebensm.Wiss U.Techol,2000.6Wu L C,Bates R P.Soy protein-lipid film.l.Studies on the film Fornaotion phenomenon journal of Food Science,1972.7刘丽梅，黄明吉，贾志新.豆腐皮自动生产线关键技术的研究J.粮油加工与食品机械，2004（9）：3050.8Wanakhachornk

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