糕点切片机__设计说明书

目录

一、设计任务................ 错误!未定义书签。

二、机械系统运动方案设计的构思 (1)

1、切刀往复运动 (1)

2、糕点直线间歇运动 (4)

3、电机与减速.............. 错误!未定义书签。

三、机构设计

1、切刀往复运动机构设计 ... 错误!未定义书签。

2、糕点直线间歇运动结构设计 (9)

3、减速机构计 (10)

四．传动系统演示与三维图 (11)

五、总结 (13)

六、心得体会 (14)

参考文献 (15)

一、设计任务

1.工作原理及工艺动作过程

糕点先成形（如长方体、圆柱体），经切片后再烘干。糕点切片机要求实现两个执行动作：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歇运动的距离，以满足糕点不同切片厚度的需要。

2.原始数据及设计要求

（1）糕点厚度：mm

10；

~

20

（2）糕点切片长度（即切片的高）：mm

5；

~

80

（3）切刀切片时的最大作用距离（即切片的宽度）：300mm；

（4）切片的工作节拍：40次/min；

（5）电动机的功率：N=0.55KM（或0.75KM），转速min

n ；

/

1390r

（6）要求机械系统的机构简单、轻便、运动灵活、可靠。

3.设计任务

（1）根据工艺动作顺序和协调要求拟定动作循环图；

（2）根据构思实现上述动作要求的间歇运动机构和切口机构；

（3）机械运动方案的评定与选择；

（4）根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案；

（5）画出机械运动方案简图；

（6）对传动机构和执行机构进行运动学尺寸计算。

二、机械系统运动方案设计的构思

方案结构设计

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. 切刀往复运动

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；

方案选择：

方案一：

如上图所示，为一直动导杆机构，可利用杆3的往复运动来实现切刀的上下往复运动。

方案二：

如上图所示，为一几何封闭凸轮机构。可利用构件1绕A点做偏心转动来实现切刀的往复运动。

方案三：

如上图所示，为一偏执曲柄滑块机构，可利用它实现切刀的往复运动。方案选择与评定：

方案一：动副均为低副，两运动副元素为面连接，压强较小，可承受较大的载荷，并且有利于润滑，且几何形状简单，便于加工。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到不同的运动规律。而且连杆上各点的轨迹是各种不同形状的曲线，其形状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，可以这些曲线来满足不同曲线的设计要求。

此机构虽有上下往复运动，但她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。

方案二：只要适当的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，可承重较大，运动平稳。

但是凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损。而且没有急回特性，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。

方案三：此机构急回特性。结构简单。具有连杆机构的共同优点，可承受较大的载荷，运动副元素的几何形状简单。改变个机构件的相对长度来使从动件得到预期的运动规律。

此机构具有连杆机构的共同缺点，机械效率降低，这是连杆机构所不能避免的。

我们开始构思方案时,考虑到在以后的生活和生产中,自动化是必然的趋势，因此设计的机构要尽量满足自动化的要求。此机构的运作是切糕点与送糕点,切的时候糕点不能动,没有切的时候,糕点要运动并前进一定的距离到达指定位置.为了实现切的动作,我们首先想到的是用直动导杆机构来实现刀的往复运动，但考虑到此机构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，效率较低。因而我们又采用凸轮机构, ,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,而且切糕点也不需要那么高的精切刀的往复运动，于是我们考虑用曲柄滑块机构,曲柄滑块机构一样可以实现刀的往复到运动,可传递较大的力,能够满足我们的需要, 而且其机构简单，加工制造方便，能减少生产成本，所以我们确定用曲柄滑块机构。

2．糕点间歇直线运动

糕点的直线间歇运动可选择齿轮机构、凸轮机构、棘轮机构、槽轮机构等。

方案选择

方案一：

如上图所示，为一齿式棘轮机构，利用它来实现糕点的直线间歇运动。方案二：

如上图所示，为摩擦轮机构，利用它来实现糕点的直线间歇运动。

方案三：

如上图所示，为槽轮机构，可利用它加皮带轮来实现糕点的直线间歇运动。

方案选择与评定

方案一:

齿式棘轮机构结构简单，制造方便；动与停的时间比可通过选择合适的驱动机构实现。该机构的缺点是动程只能作有级调节；噪音、冲击和磨损较大，故不宜用于高速。

糕点的直线间歇运动是在较低的速度下运动的，所以该机构适合于本系统。

方案二：摩擦轮机构是步进式的单向送进机构，适合与板条形状工件输送，且机构设计简单，成本低，

此机构很难实现改变切片的长度。

方案三：

槽轮机构可将主动拨盘的连续转动变换为槽轮的间歇转动。并具有结构简单、尺寸小、机械效率高、能较平稳地间歇转位等特点。

但是每次间歇的时间长度一定，很难满足本系统中改变所切糕片长度的功能。

对于蛋糕的传送, 既要满足间歇运动的要求,又能通过改变进给距离而

切出不同厚度的糕点。我们刚开始试用了槽轮机构,但我们的糕点切片机要求可以改变所切糕点长度的,如用槽轮机构的话, 很难实现改变切片的长度,我们想到用齿轮组减速器改变速度来实现。用许多齿轮来改变速度很复杂且不太方便操作,于是我们否定了这个方案。经过查资料后，我们选择了棘轮机构。用棘轮机构可以方便的实现改变切片的长度。且棘轮机构设计加工简单，改变切片的长度时操作方便。所以机构的总体方案就这么大概的定下来了。

3.电机与减速

电机方案选择：

由于本系统所需要的动力不大，要求转速也不是很高，综合考虑下采用了功率0.55KW（或0.75KW）、1390r/min的电机。

减速方案选择：

减速机构要将电机的1390r/min降为40r/min。可采用的机构为涡轮蜗杆机构以及皮带—齿轮机构。

涡轮蜗杆机构只能在一定的距离里面产生较大的传动比（蜗轮轴心确定，蜗杆向前送进），所以不适宜用于连续不停转动，而且蜗轮从侧面看与齿轮不同的是其中间位置有一定弧度的下凹，对加工而言会产生一定的难度。而且相对齿轮而言，涡轮蜗杆啮合轮齿间的相对滑动速度过大，使得摩擦损耗较大，因而传动效率过低，易出现发热和温度过高的现象，磨损也叫严重，会降低整体的使用寿命，而且成本较高，因此我们采用多个齿轮传动来替代蜗轮蜗杆的设计。

三．机构设计

糕点切片机主要有两方面的要求，切刀的往复运动以切糕点，糕点还要有一个直线的间歇运动用来控制所切糕点的长度。

1．切刀往复运动机构设计

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20mm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

37mm。考虑到卫生问题,刀不能缩到滑块的轨道里去,所以设计滑块的长度为65mm；又设计连接杆的长度为60mm。这样曲柄滑块机构的高度比较高,所以采用皮带传动。又切刀应能刚好切断糕点,综合曲柄滑块和棘轮机构的尺寸,我们得出曲柄滑块机构和棘轮机构轴心距为400mm。

所以曲柄滑块机构的尺寸为:

曲柄长30mm;

连接杆长60mm;

滑块长65mm;

刀片高37mm;

曲柄滑块机构和棘轮机构轴心距为400mm。

2.糕点直线间歇运动结构设计

棘轮机构主要是执行糕点的进给运动,每一次的运动距离就是所切糕点的长度。为了更好的控制和改变这个长度,设棘轮每转动一定角度,糕点运动20mm,设棘轮共有24个齿,既每齿代表15度。于是一共有四档,即20,40,60,80mm,也就是说棘轮转动15,30,45,60度。对于棘轮的转动,设计一个曲柄摇杆机构推动棘轮旋转。于是棘轮的旋转角度就可以转化为摇杆的摆角。即15,30,45,60度。在棘轮外加装一个棘轮罩，用以遮盖摇杆摆角范围内棘轮上的一部分齿。这样，当摇杆顺时针摇动时，棘爪先在罩上滑动，然后才嵌入棘轮的齿槽中推动其转动。被罩遮住的齿越多，则棘轮每次转动的角度就越小。棘轮罩设置四个转角分别为15，30，45，

60度。设有槽的圆盘直径为150mm,棘轮半径为100mm,在摇杆上装一个

棘爪, 棘爪推动棘轮旋转,棘轮上再固定一个皮带轮用以带动皮带旋转。

由运动距离可以得出皮带轮的直径为153mm, 这样棘轮机构就设计完

了。

其尺寸为:

曲柄摇杆机构:

曲柄长50mm;

连杆长210mm;

摇杆长200mm;

棘轮半径86mm;

棘轮齿数24个;

皮带轮直径153mm;

整个机器的关键就在于切刀运动与糕点传送运动之间的协调,因此需要详细计算．

依据零件尺寸，作图计算得出：

推动棘轮的曲柄摇杆机构的行程速比系数为：k=1；又工作周期为1.5秒，则摇杆推程时间为：0.75秒，回程时间为：0.75秒．

因此，切刀在0.75秒的时间内不能接触糕点（最大厚度为20mm）,而在0.75秒的时间里切刀应完成切糕点的动作并离开糕点表面．即切刀在糕点外运动的时间应大于0.75秒．据此验证切刀的曲柄滑块机构的尺寸．计算得切刀在20mm 以上的高度运动时间为1秒，满足设计要求．

3.减速机构设计

减速皮带轮减速齿轮送料皮带轮

本机构原动件为一高速电机,其转速为1390 r/min,但我们所需要的转速是40r/min,所以要减速。对于减速装置我们采用皮带加齿轮的方法。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:

(一)皮带传达设计：

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*v1=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=139/24.

(二)齿轮系的设计:

经皮带减速后的转速为240r/min,而我们所要的转速40r/min。因此还需要的传动比为6/1,选用的齿轮为标准齿轮。

直齿轮参数表

传动比i=6/1。

四．传动系统演示与三维图1.传动系统演示

2.三维图

五、总结

如结构示意图所示,电动机经皮带和齿轮系减速后，达到40转/分。再用棘轮机构连接一皮带组成糕点的进给机构，并满足间歇运动的要求。同时通过另外一组皮带轮带动曲柄滑块机构运动（滑块上带切刀），实现糕点的切片。间歇运动机构与切刀运动机构工作协调。由于每一次切的过程都