糕点切片机课程设计说明书(1)

1 机械原理课程设计 设计说明书

《机械原理》 糕点切片机 起止日期: 2012年 5 月 27 日 至2012年 6 月 10 日 学 生 姓 名 蔡立昕 班 级 机械 102 学 号 201010824201 成 绩 指 导 教 师（签 字）

机械工程学院（部） 12年 月 日 2

课程设计任务书 2012学年第 2 学期 机械工程 学院（系、部）机械设计制造及其自动化 专业 102 班级 课程名称： 机械原理 设计题目： 糕点切片机

完成期限：自 12 年 5 月 27 日至 12 年 6 月 10 日共 2 周

内 容 及 任 务

一、设计的主要技术参数 切刀工作节拍：40次／min。 二、设计任务 进行糕点切片机系统的运动方案和传动系统设计 确定糕点切片机工作原理和运动形式，绘制工作循环图； 设计几种运动方案并进行分析、比较和选择； 对选定运动方案进行运动分析与综合，并绘制机构运动简图； 进行机械动力性能分析与综合 ；

三、设计工作量 编写说明书一份及机构图一张。

进 度 安 排

起止日期 工作内容 2012.5.27-2012.5.29 设计方案分析，电动机选择，运动和动力参数设计

2012.5.29~2012.5.31 机构的选用，运动循环的分析

2012..6.1~2012.6.5 机械简图的绘制，机构的详细设计

2012.6.5~2012.6.10 编写设计说明书

主 要 参 考 资 料

[1]、《机械原理》 朱理主编， 高等教育出版社 [2]、《机械原理课程设计手册》 邹慧君主编， 高等教育出版社

[3]、《机械原理》 曹龙化主编. 北京：高等教育出版社1986

指导教师（签字）： 2012 年 月 日 系（教研室）主任（签字）： 年 月 日 3

目 录 一．设计任务 ····················································································· 1 二．机械系统运动方案设计的构思 ·························································· 2 三. 机构运动方案的选择和评定 ···························································· 3 四. 根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图 ··········································· 4 五．传动系统设计 ··············································································· 5 六．执行系统设计 ··············································································· 6 七．传动系统演示 ··············································································· 9 八．三维视图 ··················································································· 10 九．方案评价 ··················································································· 10 十．参考资料 ··················································································· 10 十一．创新设计心得 ·········································································· 10 4

一、 设计任务 （一） 设计题目：糕点切片机 （二） 工作原理及工艺的动作过程 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一样,从而使每一片糕点的大小都一样。而通过改变进给的距离，可调整切片的厚度。

（三）机构的一些尺寸 1)糕点厚度：10~20mm。 2)糕点切片长度（亦即切片高）范围：5~80mm 。 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)工作阻力很小。要求选用的机构简单、轻便、运动灵可靠。 6)电机可选用，功率0.55KW（或0.75KW）、1390r/min。 主要设计要求是： （1）通过调整进给的距离，达到切出不同厚度糕点的需要。 5

（2）要确保进给机构与切片机构协调工作，全部送进运动应在切刀返回过程中完成，输送运动必须在切刀完全脱离切口后方能开始进行。

二：机械系统运动方案设计的构思

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：

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： 6

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。 三：机构运动方案的选择和评定 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，且几何形状简单，便于加工。而且连杆上各点的轨迹是各种不同形状的曲线，气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，但她并没有机会运动特性。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。 7

但是凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损。切没有急回特性，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。

方案设计的创新改进措施: 1.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,我们开始采用凸轮机构,来实现刀的往复运动,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度。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运动,可传递较大的力,能足我们的需要, 而且其机构简单，加工制造方便，能减少生产成本，于是我们确定用曲柄滑块机构。

2.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.

四、根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图

刀具往复运动 切刀每分钟得完成切割40次的工作节拍。所以连接曲柄的齿轮的转速为40次/min，切刀做竖直面内的往复直线运动，当其往下运动到与最低点相距约5mm至80mm（这是糕点的厚度）时开始切割糕点，此时糕点静止不动，切割完毕切刀往上运动到距离最低点约80mm时糕点运动起来，把切好的糕点片带走并把糕 8

点送进待切，切刀继续往上运动，直到最高点，之后再往下运动，直到最低点相距约5mm至80mm（这是糕点的厚度）时又开始切割糕点，此时糕点又静止。如此往复循环。下图是刀具的位移运动图（两个周期）：

五： 减速系统设计 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，