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。