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关键词：和面机；食品机械；小众特色食品；自动化摘 要：本文综合分析了一些产品可能用到的机械结构优缺点以及优化措施，比如曲柄滑块机构的设计与优化，带轮的优缺点等。另外还列举了一些控制电路的方案以及其适用的工作情形。自动张紧带传动-齿轮传动是一种新型传动机构,为满足工作可靠性和优化结构参数,在受力平衡方程的基础上,以带传动可靠性为主要约束条件,以带的根数最少和齿轮体积最小为目标函数,对该装置进行了可靠性优化设计.该设计法可在保证带传动可靠度的同时迅速取得一组最佳结构参数,设计方法先进,极大提高了设计速度与设计质量,为该种新型传动提供了有效的设计方法该设计要达到结构简单，制作成本低，生产效率高的优点。曲柄滑块机构在机械产品中得到广泛应用,其中的行程速比系数最大化具有现实的意义.利用机构极限位置的几何关系,将许用传动角作为约束条件,与函数取得极值的必要条件相结合,建立了行程速比系数达到最大的偏置曲柄滑块机构的六次代数设计方程,通过变量代换获得了关于尺寸的代数解,设计实例表明了该方法的简明性与正确性.在下文中，将介绍近年来相关的科研结果以及设计文献，对这些文献进行分析比较，借鉴其中的优秀设计思想和解决问题的方案。

引言

如今人们对食品的需求逐渐走向多元化、多样化，为食品制造机械化的发展提供了广阔的市场。食品机械行业也将提供多品种、高质量的产品以满足食品工业发展的需求。绝大多数的大众化食品已经实现机械化、自动化、无人化的生产模式，但是有些小众的特色食品还没有实现机械化，而且这类小众的传统食品对加工方式有着较高的要求，不同的制作方式会影响其食用体验。炸糕是山西一带很受欢迎的特色小吃，受限于原材料是黄米，如果想要制作出地道的炸糕，则不能使用传统的和面机和面，通常使用人工进行和面，用拳头沾冷水对黄米面进行挤压。我们可以使用机械结构模拟人手挤压黄米面的动作，并配合电路控制机械结构，实现黄米和面的机械化生产。

2 研究现状

目前我国市场上销售的和面机主要采用二级传动（一级带转动，一级齿轮传动），搅拌轴采用曲杆模式，并带有自动翻斗出 面以降低劳动强度，结构简易，机架多采用结构件一次性焊接，利用不锈钢制作以达到卫生要求^[1]。在当今信息时代，食品机械的设计开发手段也由原来的以凭借经验、手工绘制为主逐渐向利用计算机进行精确细致的理性分析转变。要利用计算机进行设计分析计算，首先必须将机械的有关造型准确地在计算机上生成，然后模拟工作^[2]。

机械结构

2.1.1 曲柄摇杆机构

设计应用曲柄摇杆机构，就要考虑曲柄摇杆的急回特性，使设计出来的产品能够提高工作效率。在《曲柄摇杆机构的急回程度分析与探讨》的位夹角为零度、锐角、直角和钝角四种情况下杆长间的数学关系式.分析了三类曲柄摇杆机构的急回运动,并基于ADAMS对各自的极位夹角theta;及行程速比系数的取值条件下进行了仿真验证.摇杆处于两极限位置时曲柄两对应位置 所夹的锐角^[3]。然而，这并不准确，极位夹角的可能取值应是零度、锐角、直角和钝角。在文献中作出了明确定义： 当从动件处于两个极限位置时，对应曲柄的一个位置与 另一个位置的反向延长线间所夹的角度。

2.1.2 曲柄滑块机构

为提高双曲柄串联曲柄滑块压力机机构动力学建模与仿真的效率及可靠性,《双曲柄串联曲柄滑块压力机机构计算机仿真向量键合图法》^[4]提出了相应的向量键合图法.根据机构构件间的运动约束关系,将机构运动构件、旋转铰及移动副的向量键合图模型组合起来,建立了双曲柄串联曲柄滑块压力机机构的向量键合图模型.通过有效的增广方法,消除了机构向量键合图模型中的微分因果关系,克服了其给机构自动建模所带来的代数困难.在此基础上,实现了双曲柄串联曲柄滑块压力机机构动力学自动建模与仿真,分析了脉冲形式的工作阻力对机构动态性能的影响,说明了所述方法的有效性^[5].高速曲柄压力机作为一种常用的锻压设备，具有高效、精密 的特点，被广泛应用于电子机械、家用电器、通信器材中的冲压件 生产。与普通压力机相比，高速曲柄压力机由于工作时转速较快，会产生较大的不平衡惯性力进而引起压力机的振动，不平衡惯性力包括 ：曲轴旋转运动所产生的惯性力、连杆作平面运动产生的惯性力和滑块做往复运动产生的惯性力。为了减小不平衡惯性力引起的振动和噪声^[6]，必须改进动平衡结构并进行机构的动力学 分析。曲轴是压力机曲柄滑块机构的关键零部件，直接安装在压力机机身上，承受连杆周期性的冲击载荷，其动力特性会直接影 响压力机的运行性能和工作精度。因此快速求解出曲柄滑块机构的动力学特性可以为压力机动平衡结构的设计和曲轴等重要零件的强度设计提供载荷数据。很多学者对压力机曲柄滑块机构动 力特性进行了研究^[7]。

图 1 曲柄滑块示意图

《行程速比系数最大的偏置曲柄滑块机构代数法设计》^[8]中提到曲柄滑块机构在机械产品中得到广泛应用,其中的行程速比系数最大化具有现实的意义.利用机构极限位置的几何关系,将许用传动角作为约束条件,与函数取得极值的必要条件相结合,建立了行程速比系数达到最大的偏置曲柄滑块机构的六次代数设计方程,通过变量代换获得了关于尺寸的代数解,设计实例表明了该方法的简明性与正确性.通过建立机构的最小传动角几何关系与极限位置的几何关系，结合隐函数取得极大值的必要条 件，建立了许用传动角条件下的行程速比系数达到最大的六次代数方程，通过两次变量代换降为三次代数可解方程，从而获得了偏置曲柄滑块机构具有最大行程速比系数的代数设计方程组．设计实例表 明了该方法相对简单，既无理论上的设计误差，又无须迭代计算。多体机械系统的运动副间隙是影响其动力学性能的主要因素之一^[9]。间隙处易出现碰撞、摩擦，从而导致系统精度降低，甚至造成振动、噪声和磨损 ，严重影响机械系统的可靠性，缩短机构寿命。同时，间隙的存在增加了铰接副处的自由度，故系统动力学建模时需要引入接触力模型，以力约束代替几何约束。因此，合理选择接触力计算方法尤为重要，是开展含间隙铰多体系统动力学性能研究的前提^[10]。