糕点切片机设计带图文档格式.docx

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改变每次间隔的输送距离，以获得不同厚度的糕点切片，要求生产阻力小，要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠。

二.原始数据

1.糕点厚度10～20mm

2.糕点切片厚度范围5～80mm

3.切刀切片时最大位移30mm

4.切刀工作节拍40次/min

5.电动机可选用0.55kw（0.75kw）、1390r/min

三．设计方案

1.糕点直线间歇运动

方案一.棘轮式曲柄滑块机构

图

（1）

机构运动说明：

棘爪的连续往复摆动，带动棘轮间歇性的单向转动，从而带动与其相连的圆盘1间歇转动，通过连杆3使滑块4（即送糕点平板）完成往复间歇平动。

方案二.端面凸轮顶杆机构

图

（2）

电动机带动轮1匀速转动，从而带动与轮1相连接的端面凸轮匀速转动，当端面内导槽设计为一定形状曲线时，其推动顶杆（连一送料板）3间歇性的向前运动，由于弹簧4的作用使顶杆返回，从而在一个周期内完成往复间歇直线运动。

另外，当端面凸轮为一标准椭圆端面时，可选择在轮1处加一间歇转动机构，最终达到间歇往复直线运动之目的。

方案三.棘轮式皮带轮机构

图（3）

棘爪连接往复摆动，带动棘轮间歇性地单向转动，从而带动与其相连的皮带轮1同角速度地间歇性转动，进而与另一皮带轮4相配合使皮带3作间歇性地直线运动，故皮带上的糕点随皮带一起完成间歇直线运动。

方案四.凹槽圆柱凸轮机构

图（4）

皮带轮（原动机）带动凹槽凸轮以一定转速匀速转动，槽内的活动销带动摆杆2摆动，当凹槽线性设计为可使圆柱销有间歇运动的形状时，摆杆2可带动导杆3作往复间歇直线运动，进而使处于导杆3上的糕点作往复间歇直线运动。

另外，也可以在一般凹槽设计的为普通椭圆流线型的基础上，在对凹槽凸轮自身设计间歇运动机构，从而达到设计运动要求。

2.切刀直线切削运动

方案一.凸轮顶杆机构

图（5）

当盘形凸轮1以一定角速度匀速转动时，滚子与凸轮接触，并推动顶杆以一定周期规律垂直运动，从而带动滑块（即切刀）完成一定范围内的竖直切削运动，弹簧3有减震作用。

方案二.摆动导杆——摇杆滑块机构

图（6）

带销圆盘以一定角速度匀速运转时，通过滑块带动摇杆2进行一定角度的摆动，进而带动连杆3有一定规律的运动，最终推动滑块4（即刀片）进行竖直切削运动。

方案三.六连杆机构

图（七）

曲柄1以一定角速度匀速运转，带动连杆2以一定形式运动，通过三角架带动连杆3以一定规律运动，最终带动滑块4（即切刀）进行竖直切削运动。

四．机构方案设计的确定

糕点直线间歇运动

在四种方案中：

方案一的棘轮曲柄滑块机构，结构简单，运动形式明确，对心机构无急回特性，在工作行程中，棘轮可较精确控制送料间歇距离；

但在回程阶段，仍按工作时进行运转，使总体效率变低，故不应作为最佳方案。

方案二的端面凸轮顶杆机构，虽可采用棘轮、不完全齿轮等间歇运动机构使其满足间歇运动要求，但由于糕点尺寸较大，对端面凸轮的设计有一定困难，而且顶杆与端面接触时压力角很大，影响传动效果，也对端面带来一定磨损，此方案也不宜采用。

方案三是棘轮式皮带轮机构，结构简单、轻便，运转灵活，棘轮的设计也便于间歇性调速与调距，运动平稳，结构紧凑，运转时连续性好，由于糕点属于轻载，故皮带在传输时运动形式明确、稳定；

综合各方面考虑，此方案合理、可行。

方案四是带凹槽的圆柱凸轮机构，虽然结构简单，在一定程度上可达到预期目的，但摆杆运动情况仍不甚明确，尤其在带动导杆3作往复间歇直线运动时，运行不十分平稳，流畅，而且凹槽壁与摆杆之间压力角大，对传动有不利影响，同端面凸轮一样，长期工作会对凹槽有一定程度磨损，此方案也不宜采用。

综合各方面考虑，选用方案三棘轮式皮带轮机构作为此执行运动的最佳方案。

切刀竖直切削运动

在所设计的三种方案中：

方案一的滚子直动从动件盘形凸轮机构，其结构简单，具有一定的急回特性，但同时也具有一定程度的刚性冲击，当切刀（即滑块）满足所需要的工作行程时，对主动件凸轮的尺寸要求也较高，同时此机构压力角大，高副的受力较差，长期工作会造成一定程度的磨损，因而此方案不宜采用。

方案二是摆动导杆——摇杆机构，其结构简单、紧凑，运动形式明确，且摆杆受力条件好，适当选择导路位置，可使工作段压力角小，在某种程度上，其执行运动形式更易实现。

方案三是六连杆机构，其运动形式平稳，而且由于三角构件的存在，可以较容易实现预期工作行程，但由于整体结构较复杂，各构件运动形式不易计算，故对其不易进行精确设计，此方案不易采用。

综合各方面因素考虑，选择方案二摆动导杆——摇杆滑块机构作为切刀竖直切削运动的执行运动最佳方案。

因此，两个执行运动的最佳设计方案确定为：

1.糕点直线间歇运动：

棘轮式皮带轮送料机构

2.切刀竖直切削运动：

摆杆导杆——摇杆滑块机构

五.设计机构中典型运动分析

棘轮的间歇转动

图（8）

齿轮的传动1、2，带动曲柄摇杆机构2、3、4运动，摇杆4的摆动使棘爪5摆动，进而带动棘轮机构4、5、6、7运动，棘爪5在非工作状态时，从棘轮齿背上滑过，此时棘轮不转动；

在工作状态时，棘爪5插入棘轮6齿槽，驱动棘轮顺时针转动。

改变曲柄长度o2A，来调节棘轮每次转过角度，最终达到预期间歇转动。

六.机构尺寸设计

1.间歇直线运动送料机构

a.棘轮设计

设烘干后整大块糕点总长2000mm，切削后小块宽100mm，则每一个工作循环需在行程中间歇20次，切削20次。

选择周长为1000mm的皮带轮，两圈运转完成主运动，由此计算皮带轮直径Da=1000＼π=318.3mm符合机构整体尺寸。

由于蛋糕为轻载，齿数≤250

设计Z=40，每次转过4齿

直径da=160mm（顶圆直径）

模数m=da＼Z=4mm

齿高h=3.0mm齿槽夹角ψ=60°

棘爪

齿根角半径r=1.0mm，工作面边长h1=6mm

非工作面边长a1=3mm，爪尖圆角半径r1=1.5mm

齿形角ψ1=60°

b.曲柄摇杆机构尺寸

图（9）

按比例尺μ=5mm＼mm作图，设摇杆在棘轮机构中尺寸比为1：

2，量得每次棘轮转角36°

，设棘架中心线偏离y轴15°

，则有连杆长度L，曲柄长度r=o2A，中心距a=o1o2

实际尺寸：

L=A1B2×

μL=540mm

r=O2A1×

μL=45mm

a=o2o3×

μL=460mm

c.齿轮机构尺寸

根据始末机构传动比i=n1＼n2=1390＼40=34.75，配置一个与电动机相联的皮带轮机构，与一双联齿轮。

图（10）

设计

Z0=Z3=25Z1=Z2=75选择m=2mm则d2=150mm

皮带轮d=100mmD=386mm

3.直线切削运动机构

a.摆动导杆——摇杆滑块机构

根据设计要求，滑块（即切刀）最大行程300mm，为使其有最小压力角，达到最大传动功效，设计尺寸如下μL=10mm＼mm：

图（11）

曲柄o2C=270mm，中心距o1o2=550mm

摆杆左端长o1A=270mm，连杆AB=320mm

极为夹角∠A1O1A2=60°

，行程比系数K=2

具有一定急回特性，可以提高工效，符合设计要求

b.齿轮机构

由于此执行机构与送料执行机构配合工作，故其设计方案尺寸可选择与以上送料机构中的齿轮机构尺寸相同，以满足整体尺寸布局及设计要求。

七.切削机构的运动分析

此为摆动导杆——摇杆滑块机构，为使其有较好的传动效果，使其最大压力角尽可能小，且具备一定极为位夹角。

根据描点法和图解法作出执行构件滑块（即切刀）的运动线图，如图

图（12）

图（13）

图（12）是切刀运动的位移线图，图（13）是切刀的运动速度线图，由图（13）可以看出，切刀在工作阶段加速度大，切削蛋糕时较快，从合满足实际要求，使被切蛋糕具有特定垂直切削面。

同时，切刀也不可避免地带来了一定冲击，这对整体机构是有害的，如何权衡两者之间利与弊，还需要通过实验及理论计算来获得最合理的方案。

八.力学分析

糕点切片机是由糕点的间歇直线运动与切刀的往复竖直切削运动相互配合而构成的，两者都属于轻载低速运动，因而他们对各构件之间力的相互作用要求并不太高。

比如在间歇直线运动机构中包括齿轮机构、曲柄摇杆机构、皮带轮机构和棘轮机构，起主要作用的棘轮机构使皮带间歇性的传动，当棘轮、棘爪按一定配合尺寸设计时，他们之间相互作用力是均匀的，从而使其运动按一定规律运行平稳。

在曲柄摇杆机构中，最大影响受力因素是压力角的大小，这与设计时尺寸设计有密切关系，在低速运动中，尽可能减小压力角，增大传动角，保证各构件受力合理，运动平稳，从而提高运动效率。

在机构选择及尺寸设计时，要充分考虑力的平稳性，从而在保证整体机构在平稳运转的同时，节省原材料，减少占用空间，提高机构整体寿命。

最终达到机构经济实用耐用的真正目的。

九．自我评价及感想

生活中可以用到各种各样的机器，方便、省力，快捷，然而当自己亲自设计时却发现不是那么简单，从最初的构思，假设，设计方案到选择最优方案和计算尺寸，每一步都要求极其的认真，不仅需要机械原理的扎实基础，还要有足够的创新能力，去把一个个构件拼装在一起组成自己想要的东西。

在这里同时还需要发扬团结协作，互相帮助的精神，某个问题上出了问题，就要及时与同学，老师讨论解决问题。

通过这次糕点切片机的设计，让我增强了动手能力，创新能力，锻炼了我的耐力和意志力，从中我还更深刻的理解了这样一个道理，没有做不到的只有想不到的，我想课程设计的目的不在于这几张纸，而是在于设计方案这个过程当中，无论你最后的方案是否合格，是否得高分这都无所谓，只要你真正的参与其中，充分发挥你的大脑细胞，发散思维，把一个方案从无到有的做出来这就足够了，在这其中的收获是受益匪浅的！

本次设计过程中不仅锻炼了创新能力巩固了基础知识，而且进一步提高了CAD绘图水平，对与参加了一届机械创新大赛的我理解更是深刻，在去年仅仅止步于校级答辩阶段，我想通过这次的锻炼，在下一次一定会走的更远，最后由衷的感谢老师耐心的指导.

十．参考文献

1.《机械原理》2006年2月机械工业出版社

2.《机械原理课程学习指南》2002年8月西北大学出版社

3.《机械原理》（第七版）2005年12月高等教育出版社

4.《机械设计》（第七版）2005年11月高等教育出版社

机械原理课程设计

设计说明书

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