糕点切片机机械原理设计书.docx

1、糕点切片机机械原理设计书糕点切片机机械原理设计书第一章 设计任务一、设计题目设计题目 : 糕点切片机 糕点先成型（如长方体、圆柱体等）经切片后再烘干。糕点切片机要现两 个执行动作： 糕点的直线间歇移动和切刀的往复运动。 通过两者的动作配合进行 切片；改变直线间歇移动速度或每次间隔的输送距离， 以满足糕点不同切片厚度 的需要。、设计要求1）糕点厚度： 10-20mm。2）切片长度： 15-70mm。3）切刀切片时最大作用距离（亦即切片宽度方向） ： 300mm。 （4）切刀工作节拍：40次/min。5）生产阻力很小，要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠。（6）电机可选用功率 0.55KW（或

2、0.75KV） 1390r/min 。第二章机械运动方案的设计及分析决策一、各执行机构的可能方案切刀的往复直线移动可采用连杆机构、凸轮机构、齿轮齿条、组合机构等； 糕点的直线间歇运动可选择连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、棘轮机构、槽轮机 构等。（1）实现切刀往复运动的机构：方案一：采用直动导杆机构图2-1-1直动导杆机构如图2-1-1所示，可利用杆3的往复运动来实现切刀的上下往复运动。 此连杆机构的优点：运动副均为低副，底副的两运动副元素为面接触， 压强较小，可承受较大的 载荷，并且有利于润滑，运动副元素的几何形状较简单，便于加工制造。当原动件的运动规律不变，可用改变各构件的相对长度来使从动件得

3、到不同 的运动规律。连杆上各点的轨迹是各种不同形状的曲线， 其形状还随着各构件相对长度的 改变而改变，从而可以得到形式众多的连杆曲线，我们可以利用这些曲线来满足 不同曲线的设计要求此连杆机构的缺点：连杆机构的运动必须经过中间构件进行传递， 传递路线较长，易产生较大的误差累计，使机械效率降低。此机构虽有上下往复运动，但它并没有急回运动特性。不能够实现切刀下切 速度慢而收回速度快的特性，也不能够很好的缩短空程的时间， 影响效率。故放 弃。方案二：采用几何封闭凸轮机构C图2-1-2几何封闭凸轮机构如图1-1-2所示，可利用构件1绕A点做偏心转动来实现切刀的往复运动。 此几何封闭凸轮机构的优点：只要适

4、当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规 律，而且机构简单紧凑。机构可承重较大，运动平稳。此几何圭寸闭凸轮机构的缺点：凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损。没有急回运动特性，不能够实现切刀下切速度慢而收回速度快的特性。不能 够很好的缩短空程的时间，影响效率。故舍弃。方案三：采用偏置曲柄滑块机构图2-1-3偏置曲柄滑块机构如图1-1-3所示，可利用它实现切刀的往复运动。此偏置曲柄滑块机构的优点：机构具有偏心距，具有急回运动特性。机构结构简单，可根据已经给定的尺寸要求设计出机构中各连杆的长度。此机构为连杆机构，具有连杆机构的共同优点。可承受较大的载荷，并且有 利于润滑，运动副元

5、素的几何形状较简单，便于加工制造。改变各构件的相对长 度来使从动件得到预期的运动规律。此曲柄滑块机构的缺点：具有连杆机构的共同的缺点，机械效率降低，这是连杆机构所不能避免的。 故采用此机构。（2）实现糕点直线间歇移动的机构: 方案一：采用棘轮机构图2-2-1棘轮机构如图2-2-1所示，该棘轮机构可实现直线间歇运动此棘轮机构的优点：棘轮机构的结构简单，制造方便，外形尺寸小，其机械效率高，并能较平 稳地，间歇地进行转位，能实现糕点厚度的调节。运动角可在工作过程中、并可 在较大围调整等特点而应用广泛。此棘轮机构的缺点：运动角的调节是有级的、传动精度较差，且棘爪在齿面亡滑行时引起噪音、 冲击、齿尖易磨

6、损而不宜用于高速。并且由于知识能力所限，不能将该运用其中，故舍弃。图2-2-2连杆步进输送机构如图2-2-2所示，为一连杆步进输送机构，也可实现直线间歇移动机构此连杆机构的传输优点：就其理想的运动特性来说，此机构能完全实现直线间歇移动。如果连杆ABCD设计得当，此机构具有传递平稳，运动精确等优点。此连杆机构的传输缺点：连杆BDC勺运动轨迹是一个完全不规则的曲线， 在设计连杆机构ABCD时, 要想使连杆和挂钩接触的部分的运动曲线近似为直线，机构中的每个连杆的长度 和定位都很难。确定连杆的运动的方法有图解法， 解析法和实验法。解析法没有 学过，也没接触过，超出我们的能力围。实验法又不够精确，不能够

7、使其间歇直 线运动和切刀的往复运动很好的配合起来。所学过的图解法的知识也不能够得出 最终尺寸和方位。故舍弃。方案三：采用摆动导杆机构IA图2-2-3摆动导杆机构如图2-2-3所示，为摆动导杆机构，是可实现直线间歇移动的机构。 此摆动导杆机构的优点：此机构具有急回运动特性，可以根据所需的行程速比系数 K来设计，先利用式B =180 ( K-1) / (K+1)求出B角，然后再设计各杆的尺寸。此机构也是连杆机构，具有连杆机构的共同优点。 此摆动导杆机构的缺点：此机构没有间歇特性，只有急会特性，不能够很好的完成直线间歇移动。 故舍弃。方案四：采用槽轮机构图2-2-4槽轮机构此槽轮机构的优点：槽轮机构

8、的结构简单，外形尺寸小，其机械效率高，并能较平稳地，间歇 地进行转位。 此槽轮机构的缺点： 因传动时存在柔性冲击 ，故常用于速度不太高的场合，我们所要设计的糕 点切片机所要求转速不高，此缺点可以忽略。故比较合理，选用此机构。、最终执行机构与改进措施（1）实现切刀往复运动机构最初考虑采用直动导杆机构， 由于该机构具有简单的构造和运动形式， 所以 成为了首选目标， 但是该机构不能实现急回运动， 达不到最优运动效果， 所以转 而考虑机构。 在凸轮机构中， 选择了封闭凸轮机构， 用凸轮可以很好的控制刀的 运动, 实现最优的运动轨迹 , 可是凸轮的设计和制造比较复杂， 且不能传递较大的 力, 并且该机构

9、对零件的磨损非常厉害，考虑到节能和个人能力的关系，舍弃的 该方案。总结了以上两种方案， 得出了该机构需要具有急回运动， 并要求拥有简 单的构造， 所以最终定位在了偏置曲柄滑块机构。 该机构构建简单， 可承受较大 的载荷，并且有利于润滑；运动副元素的几何形状较简单，便于加工制造。改变 各构件的相对长度来使从动件得到预期的运动规律。所以实现切刀往复运动的机构选择了偏置曲柄滑块机构（图 2-1-3 ）。 （2）实现糕点直线间歇移动机构 能够实现直线间歇移动的机构非常之多， 考虑到体积轻便， 简单易用的角度， 最终将方案定格在棘轮机构和槽轮机构之间。 对于给定距离的直线间歇运动， 棘 轮机构和槽轮机构

10、都能很完美的实现。 但是在不改变机械构造的条件下改变间歇 运动的距离，槽轮机构就很难实现， 棘轮机构则反之。 但是考虑到最终的机构整 合，棘轮机构会涉及到大量复杂计算，这些知识都是目前我所不具备的。考虑到以上几点所以最终选择了槽轮机构。第三章机构尺度综合一、糕点切片机的运动系统原理简述图3-1-1糕点切片机运动简图(1)糕点成型后直接从生产线上被运送到皮带轮的进端(2)拨盘在传动系统(齿轮系)的带动下以 240d/s的角速度拨动槽轮,槽轮又带动同轴的皮带轮，皮带也在摩擦力的作用下随着皮带轮一起转动，同时糕点就可在皮带轮的带动下，被切刀切成等厚的薄片(3)切成型后的糕点也随着皮带轮的运动被移出皮

11、带轮。传送 履-H-k带二、糕点切片机各机构尺寸设计（一）偏置曲柄滑块机构：此机构主要是执行切刀的上下往复运动。由于所切糕点的厚度最大为20mm, 所以切刀在20mn之上运动时，糕点才能运动。为了给糕点足够的传送时间，设计 刀的行程为60mm即曲柄长30mm刀的高度设为35mm考虑到刀不能缩到滑块 的轨道里去,所以设计滑块的长度为65mrp又设计连接杆的长度为80mm这样曲 柄滑块机构的高度比较高，所以采用皮带传动。并且该偏置曲柄滑块机构具有的 偏心距要大于曲柄长度，故设计偏心距离为 40mm图3-1-1偏置曲柄滑块机构（二）槽轮机构：拨盘半径为25cm槽轮半径为18cm设计完成尺寸如下图所示

12、图3-2-1槽轮机构（三）皮带传动及齿轮设计本机构由电动机提供的初始转动速度为 1390 r/min，而最终切片的速度为40次/分钟，所以要进行减速。减速机构包括皮带轮及齿轮机构。第一级降速是 用皮带减速,减为240r/min。第二级是用齿轮减为40r/min。两传动机构设计分 析如下：（1）皮带轮传动设计：图3-3-1皮带轮皮带传动设计主要是采用两个半径不相同的皮带轮实现。由于皮带上线速度 相等，由 r1*v 1= r2*v2，1390*r1=240*r2 ；r1 /r2=24/139.由此可见算出电机上皮带轮直径大小 r1=36mm另一端皮带轮半径大小r2=220mm 传动比 i=139/

13、24.（2）齿轮系设计图3-3-2 减速齿轮系经皮带减速后的转速为240r/min,而需要的转速40r/min。因此还需要的 传动比为6/1,选用的齿轮为标准齿轮。表3-3-1 直齿轮参数表名称齿数模数分度圆直径齿轮z1254mm100mm齿轮z2504mm200mm齿轮z2254mm100mm齿轮z3754mm300mm(3)刀具运动传动与糕点直线移动传动图3-3-3 皮带轮传动这两个运动分别由皮带轮实现。由于两侧传动圆半径相等，所以传动比i=1 , 即只起到传递等速运动的效果。(四)运动循环表表3-4-1 运动循环糕点移动15mm静止槽轮转动90静止切刀未切入糕点切入糕点齿轮持续转动参考文

14、献1桓，作模机械原理第七版高等教育2穆塔里夫机械原理课程设计指导书新疆大学3罗恭添机械原理课程设计指导书M.:高等教育，1986.4方伟，怀安，团结机械原理辅导M.:电子科技大学，2001.5阮宝湘工业设计机械基础M 理工大学 孔庆华机械设计基础M.同济大学7邹慧君机械系统设计M 科技大学设计小结历时一周半的机械原理设计马上就要结束了，途中难免遇到坎坷，但最后 都迎刃而解。通过本次机械原理设计，我得出了以下感想并且获得了一些收获。1.通过本次机械原理设计，更加加深了我对课本知识的理解，并且通过查 阅资料，让我学习到了更多的知识。2.使用计算机处理图像，文字将会成为设计材料的主要处理方式。本次机 械原理设计也使我更加熟料的使用计算机绘制图像，编写文本。3.在学习知识的同时，要注意知识和实际的结合，切记不要安于书本，那 样就是学好了，将来也时无用。4.本次机械原理设计虽然只让我们进行了简单的机构设计，但本次设计将 会成为日后设计的一次宝贵经验， 也能让我们将本次学到的方法更加熟练的运动 到下次设计当中去。