无人值守餐厅自动回收系统设计 毕业论文.doc

无人值守餐厅自动回收系统设计作 者 姓 名 专 业 机械设计制造及其自动化 指导教师姓名 专业技术职务 目 录摘要1abstract1第一章 前 言21.1课题研究背景21.2本课题所在研究领域的国内外技术现状21.2.1国外无人值守餐厅发展现状21.2.2我国无人值守餐厅的发展现状及水平41.3本课题研究设计的主要内容5第二章 无人值守餐厅自动回收系统的设计任务及内容62.1设计任务介绍及意义62.2设计任务明细62.2.1回收系统的功能62.2.2任务要求62.2.3具体步骤62.3具体设计内容72.3.1自动旋转餐桌的设计72.3.2餐具自动回收传送装置及自动分离装置的设计10第三章 主要零部件的选用，设计计算及校核123.1主要零部件的选用123.1.1 万向轮123.2 主要零部件的设计计算及校核123.2.1回收装置及旋转装置的电动机选用123.2.2旋转餐桌轴选用及校核143.2.3键的校核143.3设计软件的选用153.3.1 caxa软件概述：153.3.2 caxa软件的特点：15第四章 毕业设计总结17参考文献18致谢19摘 要 本设计是面向写字楼中工作的白领群体，设计无人值守餐厅中的剩菜、餐具的自动回收系统。在这个生活节奏越来越快的社会，人们忙于工作，常常因为午休时间短忽略就餐时间，午餐也草草了事，进而忽略了本身的健康。随着社会科技的进步，越来越多的科技设备也出现在我们生活中，方便着我们的生活，服务着我们。无人值守餐厅也出现在我们生活中。无人值守餐厅可以全自动为顾客服务，客人就餐完成后，又可以自动回收饭菜及餐具，解决了就餐时间短的问题。我设计的就是无人值守餐厅的自动回收系统。无人值守餐厅的自动回收系统可以实现客人用餐后的剩菜及餐具回收，是无人值守餐厅的重要组成系统。本次设计成果可以一改传统餐厅的面貌，提高了餐厅的服务效率，给餐厅带来明显的经济效益。本人主要设计饭菜的回收及传送机构。利用了auto cad工具，对自动回收系统进行了参数化和系统化设计。关键词：无人值守餐厅 自动回收 就餐问题 经济效益abstractthis design is an office building of white-collar work group，design the unattended in restaurants, tableware leftovers automatic recovery system.in this increasingly rapid pace of society，people are busy working and often ignore meal time because lunch break is too short，and then ignore the health of themselves.along with the social science and technology progress, more and more technology equipment also appear in our life, take convenient in our lives, service us . the unattended dining-room also appear in our life. the unattended dining-room can be fully automatic for customer service,after guests dining, the completion of the automatic recovery the food and tableware, solved the problem of short meal time. i design the unattended restaurant automatic recovery system.the design results can change traditional the appearance of dining-room, improve the efficiency of the service of the restaurant, to bring obvious economic benefit restaurant. i main design of recovery and transfer agency food. use the auto cad tools, to the automatic recovery system，system parameter and systematic design.key words：unattended restaurant； automatic recovery； repast problem； economic benefits第一章 前 言1.1课题研究背景本设计是面向写字楼中工作的白领群体，设计的无人值守餐厅中的剩菜、餐具的自动回收系统。白领群体工作压力较大，午休，晚休时间不定，加班频繁，考虑到时间上的原因，为了节约白领群体时间所设计的无人值守餐厅，可以二十四小时满足白领群体吃饭，休息的愿望。保证白领群体的工作时间，方便了他们的日常生活，更节约了餐厅的人力资源问题。无人值守餐厅自动回收系统更解决了餐厅内饭后的剩菜回收问题，使得餐厅更加干净整洁。1.2本课题所在研究领域的国内外技术现状1.2.1国外无人值守餐厅发展现状 随着科技的日益进步，人们对科技的应用也达到了新的高度。无论是在工作，还是学习，及其娱乐生活中，人们都享受着自动化带给人们的便捷。而无人值守餐厅的出现，更是让普通人也能享受到自动化带来的快捷方便。 而在德国纽伦堡市出现了世界上第一家“全自动餐厅”。该餐厅没有一名服务员，所有点菜、上菜、桌面清理等任务全都通过自动装置完成。这家餐厅名叫“巴格斯餐厅”，于8月初开张。餐厅的老板迈克马克曾是纽伦堡市一家铸铁厂的老板，对各种机械装置了如指掌。不久前，他突发奇想，决定将工厂里的那些机械设备引入餐厅业让餐厅里所有服务都由机器和电脑来完成，让服务员统统“下岗”。 在巴格斯餐厅，只有大门口会有一名老年服务员迎接顾客。顾客一旦进入餐厅后，就再也看不到一个服务员。餐厅内的每张餐桌上，到处都是机械装置和电脑屏幕，而每张餐桌中央，都有一条螺旋状金属轨道与餐厅上方的厨房相连，点菜、上菜、桌面清理等任务统统都是全自动。 首先，顾客按照语音提示，通过餐桌上的一个电脑触摸屏幕进行点菜，而菜单则会在第一时间通过计算机网络系统传到餐厅上方的厨房。当厨师将餐点制作完毕后，一节小车就会装着食物从厨房里开出来，并借助重力顺着螺旋状轨道由上至下地“空降”到餐桌上，而饮料或者啤酒也会顺着螺旋状轨道流进餐桌边的容器中。 在顾客进餐过程中，餐厅天花板顶部的一个电脑监视系统将随时观察桌面的情况。如果发现顾客食物不够、或者桌面变得脏乱，就会立即提示顾客是否需要加菜，或者指挥机械装置清理桌面。尽管号称“全自动”，但一些特殊进餐步骤仍须由客人亲自完成。迈克表示，由于技术条件限制，目前餐厅里的机械装置还无法进行诸如为顾客举叉子、切割食物或倒酒等精细动作。 据悉，“巴格斯餐厅”是全世界第一家全自动餐厅。餐厅老板迈克相信，他的这一创举将会在世界范围引发热潮。由于担心营业模式被同行模仿，目前，迈克已经为独创的“重力轨道上菜系统”在德国申请了专利。 同时，颇有生意头脑的迈克正在为这一古怪的发明申请国际性的专利。他说：“想想看，一旦全世界的餐厅都变成了全自动餐厅，就可以省下数十亿欧元的雇员开支，现在我们完全可以不需要服务生在餐桌边上站着了。” 日本也对自动餐厅的自动点菜系统进行了研究和设计。日本专门从事通讯机器开发的“fine whos”公司9月12日宣布开发出一种不须店员的通讯点菜系统，客人只要在进店时拿到一个可携式的终端机，并输入自己想点的菜色后，客人点的菜单便会传送到厨房的计算机中，厨师便可依此调理食物，再将食物依自动系统送到客人面前。 这套系统包括一台主机、数台可携式的终端机、与一台与自动贩卖机差不多大的收款机，点菜用的终端机大约与电视遥控器一般大小，顾客可以一边看着上面显示的菜单，一边输入自己想点的菜。 客人吃饱了要结帐时，只要走到收款机前，收款机便会打出收据，告诉客人全部所需费用为多少，如果客人没有把相对金额的钱投入收款机中，餐厅的大门就无法开启，想要白吃白喝，在这里可是行不通的。 以30人的餐厅来说，装设这套系统的费用约在300万到500万日圆不等。由于人事费用节节升高，日本餐饮店近来逐渐减少店内人员，这套系统的出现，可说是正符合日本目前的需求，“fine whos”公司已经与数家连锁啤酒屋展开洽谈，预计日本在1年内就会出现这种“无人餐厅”。 在泰国曼谷就有这样一家特别的机器人餐厅，用憨态可掬的机器人代替普通的服务员，不仅让前来就餐的顾客耳目一新，还特别能够保证点餐和上菜的速度和质量。位于泰国首都曼谷的这家机器人餐厅并不在市中心的黄金地段，但是每天前来就餐的客人仍然源源不断，许多人慕名前来体验店里的特色招牌机器人点餐服务。虽然餐厅在2010年3月才刚刚开业，但是已经成为曼谷市年轻人热捧的时尚餐厅之一。该餐厅店长妮塔雅女士介绍说，机器人服务员是店里的主打特色，除此之外，店里还采用了完全自助的电子屏幕点菜方式，让顾客们能够快捷便利地享用美食。 虽然国外有很多自动餐厅，但只是体现了全自动化机械化的一个小部分，并没有完善的系统的无人值守餐厅。1.2.2我国无人值守餐厅的发展现状及水平我国是人口大国，无人值守餐厅的出现，更是缓解了人们在工作时因时间少而产生的就餐问题。无人值守餐厅在我国也有着飞速的发展。在我国各个城市都陆续出现了无人值守的自动餐厅。 香港已经出现了首家以机器人为主题的餐厅。 在餐厅内行走的机器人服务员不仅可以与顾客打招呼，而且可以为顾客点菜。 顾客只要向机械人挥挥手，它的内置感应器便会感应到并向客人走前，然後说：“欢迎光临！”，客人可读出餐牌内各款食物的编号点菜，机械人会覆述一次，并会询问客人：“点菜是否正确？”，如果没有问题的话，机械人便会说：“点菜完成，多谢。”当用餐的顾客走到餐厅门前时，那穿着应时的机器人小姐，彬彬有礼还十分客气地说“欢迎光临”，并推开大门，请顾客进入餐厅，进入餐厅以后，机器人侍应小姐，随即上前请顾客入座，并摆好经过消毒的碗筷、刀叉、酒具，之后又拿出菜单请顾客点菜，顾客点过之后，机器人侍应小姐，将顾客点的菜名送到后厨，后厨的炒菜机器人开始配菜、炒菜，白案机器人开始配主食，送菜机器人，陆续给顾客送菜和主食；勾兑鸡尾酒的机器人把勾兑好的鸡尾酒或把顾客索要的世界名酒，送到顾客的桌上；顾客用过餐之后，请机器人侍应小姐结账，账结出之后，顾客拿出“一卡通”交给侍应小姐，瞬间机器人侍应小姐从收款处取回发票，连同“一卡通”一并交给顾客。为不使剩菜浪费，顾客要求打包时，机器人侍应小姐迅速而又麻利地将剩菜装入精制的环保菜盒内，交给顾客，并客气地说“请您慢走，欢迎下次再来”。当顾客离开餐厅以后，清洗餐具机器人，就会将餐桌上的各种餐具、酒具一一装筐，并把筐子装在小推车上，缓步推向餐具、酒具清洗消毒工作间，到这个工作间后，清洗餐具机器人将整筐的餐具、酒具送入清洗消毒机内，该机器的工作程序是清洗-消毒-烘干，之后，包装机器人将烘干后的餐、酒具分别用塑料薄膜封好，并送餐、酒具库内，以备顾客到时，拿出使用。 凡到这里用餐的顾客，犹如进入了一个机器人世界，并无需办理签证，就可品味到世界各国的美味佳肴和世界名酒，真是一种精神和物质上的享受。通过查阅资料和社会调查，我们发现国内的自动餐厅也有着各种不足，没有充分的全自动化，而无人值守餐厅的发展在国内也有着很大的空间。1.3本课题研究设计的主要内容 顾客通过自动门进入餐厅，在前台预交一定费用领取智能餐卡（拥有智能餐卡的顾客可直接通过网络订餐），然后通过自动点菜机点菜，点菜完成后系统会提示顾客的餐桌号和等待时间，稍后送菜机器人会携带餐点停至该顾客餐桌前，将餐盘推至餐桌上，之后机器人返回厨房，继续后续工作。就餐结束后，顾客只需在前台自助刷卡结账即可，结账后餐桌会自动旋转，使得餐余和餐具一并落入回收管道，同时回收系统启动，将餐具送至清洗消毒柜清洗、消毒后返回厨房，并将餐余送至沼气系统生产沼气。根据无人值守餐厅的运营模式，设计研究的主要内容包括一下具体内容：（1）自动旋转餐桌机构设计考虑到送餐及餐后对餐具的回收，饭桌需要有自动旋转功能，以方便送菜及回收工作。（2）餐桌剩菜、餐具倾倒、分离机构设计 针对回收餐具过程，需设计餐具剩菜倾倒分离机构，以保证餐厅的卫生环境，也提高了餐具后期的清洗工作效率。（3）剩菜、餐具回收输送机构设计 饭菜餐具分离后，需将它们自动输送到厨房，以便工作人员的清洗。第二章 无人值守餐厅自动回收系统的设计任务及内容2.1设计任务介绍及意义通过毕业设计培养学生综合运用所学知识的能力，提高分析和解决问题能的一个重要环节，是学生根据所学课程进行的工程基本训练，毕业设计的意义在于： （1）培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识，独立进行产品的初步设计工作，并结合设计或试验研究课题进一步巩固和扩大知识领域。 （2）培养学生搜集、阅读和综合分析参考资料，运用各种标准和工具书籍以及编写技术文件的能力，提高计算、绘图等基本技能。 （3）培养学生掌握机电产品设计的一般程序方法，进行工程师基本素质的训练。 （4）树立正确的思想及严肃认真的工作作风。2.2设计任务明细2.2.1回收系统的功能作为无人值守餐厅来讲，饭菜的回收是完成餐厅全自动化的重要组成部分，该系统能将餐具及剩菜回收到厨房，完成餐厅的无人值守。2.2.2任务要求（1）自动旋转餐桌转速20 r/min，载荷：20kg，电机为电容启动单相齿轮减速电机，双向传动，带刹车，带电子调速。（2）剩菜、餐具实现自动分类、分别回收。回收通道外形尺寸（宽*高）控制在200*500mm以内，回收运行速度0.5m/s，载荷：10 kg。回收机构电机为电容启动单相齿轮减速电机，双向传动，带刹车，带电子调速。（3）工作环境良好，每天工作时间20小时，每半年检修一次，设计寿命5年。（4）完成各主要参数的设计计算、校核。2.2.3具体步骤 （1） 先根据参考资料，确定合适的设计方案。 （2） 通过计算、分析设计部分零件的参数：电机的主要参数，轴，链及链轮的设计选用，轴承、电机、的选用，以及其他零件的选用，验算设计结果，导向装置的设计，驱动元件的选择，管路设计 （3）根据动力和总体参数的选择和计算，进行总体设计，完成机械系统的主要部件二维图纸。 （4）完成相应的设计说明书。2.3具体设计内容 由设计背景可知，就餐结束后，顾客只需在前台自助刷卡结账即可，结账后餐桌会自动旋转，使得餐余和餐具一并落入回收管道，同时回收系统启动，将餐具送至清洗消毒柜清洗、消毒后返回厨房，并将餐余送至沼气系统生产沼气。因此主要对自动旋转餐桌，剩菜餐具分离机构，剩菜餐具输送机构进行了设计。结账后，餐桌会自动旋转，将客人所剩的餐具转动到上层桌面挡板处，被挡板挡住。当上层桌面可上下活动的扇形区域转到挡板时，会将餐具滑动到过渡机构上。过渡机构在餐具重力下，有弹簧套筒支撑，慢慢下滑，将剩菜和餐具分离，并一起滑落到输送带上的容器内。输送带上方的周转箱容器，底部有网格状漏洞，因此剩菜将通过漏洞进入下方，而餐具则遗留在上方。传送带将会把周转箱传送到厨房，进行剩菜的回收和餐具的清洗工作。2.3.1自动旋转餐桌的设计 经过方案确定，为实现回收及送菜的自动实现，餐桌设计为自动旋转餐桌，由餐桌下方的电机实现自动旋转功能，可是餐桌自动旋转，便于回收动作。通过auto cad软件进行设计画图如下。图2.1 餐桌左视图图2.2 餐桌俯视图 为实现餐桌的自动旋转，在餐桌的下方装有电机和轴，轴连接在桌面上，由电动机带动轴转动，实现桌面的转动。动力装置传送装置如图。图2.3 旋转餐桌动力机构图 桌面设计为两层，上层桌面设计有挡板，可以在桌面旋转时，将要回收的餐具挡在回收口，而下层餐桌在回收口有扇形漏洞，可以将餐具漏下，便于回收餐具。如图。图2.4 双层桌面及桌面挡板 为实现两层桌面的相对旋转及对上桌面的支撑，上桌面安装了万向轮，可以保证桌面的自由旋转，也起支撑作用，如图。图2.5 万向轮为保证旋转餐桌的动力传输，设计了张紧装置，如图。图26 张紧装置 由于桌面采用了圆形设计，为了保持桌面的稳定性，支撑结构采用了四腿支撑，并在四腿之间添加了横梁，方便了动力装置，张紧装置的固定，如图。图2.7 桌腿及支撑横梁2.3.2餐具自动回收传送装置及自动分离装置的设计考虑到餐厅的用餐环境，饭菜餐具的回收输送装置采用了带传送设计，可以保证环境的卫生和餐厅的美观。总体如图。图2.8 回收传送带左视图 饭菜餐具分离机构固定在传输机构的左侧，靠近餐桌，方便将餐具及剩菜由桌子传送到传送带上的回收容器内，回收系统过度装置，采用可旋转设计，当餐具由桌面落到过渡装置，由于餐具重力，承受板下降，直至落到传送带上的容具内，当餐具落下后，承受板在弹簧套筒的作用下回到初始位置，如图。图2.9 回收过渡机构及周转箱左视图 传送系统的动力机构固定及张紧装置，动力机构固定在传送系统的下方，由两根横梁固定，横梁与电机之间连有连杆，可以上下调节，起到张紧作用，如图。图2.10 传送带动力机构固定及张紧机构正视图第三章 主要零部件的选用，设计计算及校核3.1主要零部件的选用3.1.1 万向轮设计中旋转餐桌的支撑及旋转采用万向轮，可以使桌子自由转动，如图。图3.1 万向轮万向轮配置的属性：1.支架双柱盘结构，珠盘轨道经过热处理，表面镀蓝锌。2.轮子由增强改性尼龙注塑而成，圆边滑行阻力小，有较强的抗冲击性能。配有一体精密滚珠轴承。3.2 主要零部件的设计计算及校核3.2.1回收装置及旋转装置的电动机选用 回收系统动力机构电动机的功率，是根据回收传送装置满载稳定运行时进行计算，电机为电容启动单相齿轮减速电机，双向传动，带刹车，带电子调速。标准电动机的功率由额定功率表示。所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率。电动机的功率主要由运行时的发热条件限定，再不变或便或很小的负荷下长期进行连续运动的机械，只要其电动机的负荷不超过额定值，电动机便不会发热，通常不必校验发热和启动力矩。所以电动机功率为式中，为工作机实际所需要的电动机输出功率，kw;为工作机需要的输入功率，kw；为电动机至工作机之间传动装置的总效率。工作及所需功率应由及其工作阻力和运动参数计算求得，例如：或式中f为工作机的阻力，n；v为工作机的线速度，m/s；t为工作机的阻力矩，nm；为工作机的转速，r/min；为工作机的效率。总效率为= 其中，分别为传动装置中每一个传动副（齿轮、蜗杆、带或链）、每个轴承，每个联轴器的效率，其概略值见下表：同一功率的电动机通常有几种转速可以选用，电动机转速越高，磁极越小，尺寸重量越小，价格也越低；但传动装置的总传动比要增大，传动级数增多，尺寸及重量增大，从而使成本增加。低速电机则相反。按照工作机转速要求和传动机构的合理传动比范围，可以推算电动机转速的可选范围。3.2.2旋转餐桌轴选用及校核按扭转强度进行校核计算，轴的扭转强度条件为：式中： 由上式可得轴的直径式中，。3.2.3键的校核普通链接的强度条件为：导向平键和滑键连接的强度条件为：式中：t传递的转矩（t=fy），nm； k键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5h，此处h为键的高度，mm； l键的工作长度，mm； d轴的直径，mm； 键，轴，轮毂三者中最弱材料的许用挤压压力，mpa； 键，轴，轮毂三者中最弱材料的许用压力，mpa。 3.3设计软件的选用3.3.1 caxa软件概述：依托北京航空航天大学的科研实力，北航海尔开发出了中国第一款完全自主研发的cad产品caxa。北京数码大方科技有限公司（即caxa）是中国领先的cad和plm供应商，是我国制造业信息化的优秀代表和知名品牌，拥有完全自主知识产权的系列化cad、capp、cam、dnc、edm、pdm、mes、mpm等plm软件产品和解决方案，覆盖了制造业信息化设计、工艺、制造和管理四大领域，产品广泛应用于装备制造、电子电器、汽车、国防军工、航空航天、工程建设、教育等各个行业。 caxa总部位于北京中关村，在上海、广州、天津、沈阳、成都、重庆、武汉、西安等地建立了35个营销服务中心，设立了台湾和美国分公司。截至2008年，caxa累计销售正版软件超过280,000套，拥有46个产品著作权和45个技术专利，600多个教育培训中心，300多家代理经销商，超过2000多所院校使用caxa软件进行教学或培训，各大出版机构出版caxa教材超过500多种，是我国cad/cam/plm业界的领导者和主要供应商。caxa四个字母，读作“卡萨”，是由c-computer（计算机），a- aided（辅助的），x（任意的），a-alliance、ahead（联盟、领先）四个字母组成的，其涵义是领先一步的计算机辅助技术和服务（computer aided x alliance - always a step ahead）。3.3.2 caxa软件的特点：（1） 设计、编程集成化“caxa线切割xp”可以完成绘图设计、加工代码生成、连机通讯等功能，集图纸设计和代码编程于一体。 （2） 更完善的数据接口“caxa线切割xp”可直接读取exb格式文件、dwg格式文件、任意版本的dxf格式文件以及iges格式、dat格式等各种类型的文件，使得所有cad软件生成的图形都能直接读入“caxa线切割xp”，这样不管用户的数据来自何方，均可利用“caxa线切割xp”完成加工编程，生成加工代码。 （3） 图纸、代码的打印“caxa线切割xp”可在软件内直接从打印机上输出图纸和生成的代码。其中代码还允许用户进行排版、修改等操作，加强了图纸、代码的管理功能。 （4） 互交式的图像矢量化功能位图矢量化一直是用户很欢迎的一个实用功能，新版本对它也进行了加强和改进，新的位图矢量化功能能够接受的图形格式更多、更常见，它可以适用于bmp、gif、jpg、png等格式的图形，而且在矢量化后您可以调出原图进行对比，在原图的基础上对矢量化后的轮廓进行修正。 （5） 齿轮、花键加工功能解决任意参数的齿轮加工问题。输入任意的模数、齿数等齿轮相关参数，由软件自动生成齿轮、花键的加工代码。（6） 完善的通讯方式可以将电脑与机床直接连机，将加工代码发送到机床的控制器。“caxa线切割v2”提供了电报头通讯、光电头通讯、串口通讯等多种通讯方式，能与国产的所有机床连接。 （7） 附送电子图板“caxa线切割xp”包含了“caxa电子图板xp”的全部功能，相当于您同时拥有了一套电子图板，除了用于线切割，您还可以用它设计零件和管理图纸。 第四章 毕业设计总结时光飞逝，一转眼，两个多月的毕业设计进入尾声了，我终于圆满的完成了设计要求。经过这段时间的认真研究和勤奋学习，我的专业水平的到了进一步的提高，同时也暴露出很多以前学习上遗留下的问题。这次设计不仅是对以前所学知识的一种检验，更是对自己能力的一次提高。以前总是觉得书本上的内容太死没什么用处，现在才知道那些基本知识的可贵性。面对那么多设计上要解决的问题，感觉到自己是那么的无知，自己要学习的内容实在是太多了。这让我深刻的体会到毕业并不是结束了学习，只是换个环境学习而已！我真的期待在以后