「糕点切片机课程设计说明书」

课程设计说明书
课程名称:机械原理课程设计
设计题目：糕点切片机
专业：热能与动力工程(动力机械）班级:1103
学生姓名:徐睿、徐波、高新宇、焦世彬、孙益柯、方鑫学号：3１10404066、67、68、69、72、７3
指导教师：朱云明
20１2
年6月２2日
目录
一、设计任务
二、机械系统运动方案设计的构思
三、机构运动方案的选择和评定
四、根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图
五、减速系统设计
六、执行系统设计
七、传动系统演示
八、参考资料
九、创新设计心得
一、设计任务
１.1 设计题目:糕点切片机
1．2 工作原理及工艺的动作过程
如结构示意图所示，电动机经皮带轮和齿轮系减速后,达到３0 转/分。

再通过棘轮机构连接一个皮带轮构成糕点的进给机构, 使它满足间歇运动的要求。

同时通过另外一组皮带轮带动凸轮机构,实现糕点的切片通过设计还可实现切刀的急回运动。

由于每一次切刀的运动过程相同,故每一片糕点的大小也相同；通过改变进给的距离，可调整切片的厚度。

间歇运动机构与切刀往复运动机构协调工作从而实现糕点的切片。

1.3 机构的一些尺寸
糕点厚度：25mm;
糕点切片长度(即切片高)范围:4５ｍm;
切刀切片时最大作用距离(亦即切片宽度方向):400mｍ;
切刀工作节拍:60次/分;
生产阻力很小。

要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠。

电机功率 0．５5KW(或０．7５KW) 、1３9０r／min。

主要设计要求是:
１.3.1通过调整进给的距离，达到切出不同厚度糕点的需要。

1.3.２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。

2.1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
如上图所示，为一偏心曲柄滑块机构,可利用它实现切刀的往复运动。

方案三
如上图所示，为一对心凸轮机构,可利用它实现切刀的往复运动。

2.2糕点的直线间歇运动
方案一
糕点直线间歇运动之槽轮机构
通过槽轮实现直线间歇运动
方案二
糕点直线间歇运动之棘轮机构
棘轮机构实现直线间歇运动
三、机构运动方案的选择和评定
3.1刀具运动
方案一:运动副均为低副,两运动副元素为面连接，压力较小,可承受较大的载荷,且几何形状简单，便于加工。

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。

方案二:此机构具有急回特性,结构简单,具有连杆机构的共同特点，可承受较大的载荷,运动副元素的几何形状简单。

但是此机构具有连杆机构的共同缺点，即机械效率低下。

且不符合本次课程设计的具体要求
方案三:此机构可以具有急回特性，能实现切刀下切速度慢而收回速度快的特性。

结构简单,可承受较大的载荷,且符合本次课程设计的实际要求,能够使从动件得到各种预期的运动规律。

此机构具有凸轮机构的一些共同缺点,加工较为复杂,这是凸轮机构所不能避免的。

综上所叙,我们选择了凸轮机构提供往复运动。

3.２直线间歇运动
方案一
槽轮机构
此机构能够实现直线间歇运动的功能,但是不能实现不同糕点切片厚度的需要,而且槽轮加工难度大，不符合此次课程设计的具体要求。

方案二
棘轮机构
此机构既能够实现直线间歇运动的功能，又能通过改变棘轮每次转过的角度来实现不同糕点切片厚度的需要,而且结构简单，制造容易。

综上所述,我们选择了棘轮机构提供直线间歇运动。

3．3方案设计的创新改进措施：
3.3．1我们开始构思方案时，想使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,我们开始采用曲柄滑块机构,曲柄滑块机构可以实现刀的往复运动，可传递较大的力,能满足我们的需要，但是机械效率太低,本着提高效率等的原则,我们考虑用凸轮机构,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，又能符合本次课程设计等要求,于是我们确定用凸轮机构，并且凸轮机构还能实现急回运动，从而极大地提高了效率。

3.3.1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,但是用齿轮来改变速度很复杂且不太方便操作，且零件繁多,于是
我们否定了这个方案。

经过查资料后，我们最终选择了棘轮机构。

棘轮机构可以
方便地改变切片的长度，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是齿轮系降低转速、棘轮机构实现间歇运动和凸轮机构实
现刀片的运动。

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
切刀每分钟完成切割40次的工作节拍,故连接曲柄的齿轮的转速为40次/
分，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(一个周期）:
五、减速系统设计
减速皮带轮减速齿轮送料皮带轮本机构的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,所以需要减速。

对于减速装置我们采用皮带轮和齿轮系的方法。

第一级降速是通过皮带轮减速，减速后转速为 200ｒ／min。

第二级是通过齿轮系减速,减速后转速为 40ｒ/ｍiｎ。

两传动机构设计分析如下:
5.1皮带轮传达设计：
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*w1=ｒ2*ｗ2，１390*ｒ１＝２00*r2；r1/ｒ2=20／１3９。

由此可见算出电机上皮带轮半径大小ｒ1=20mm;另一端皮带轮半径大小r2=1３9mm,既有传动比i=１39/20。

5.２齿轮系的设计：
经皮带轮减速后的转速为２0０r／miｎ,而我们所要的转速40r／min。

因此还需要的传动比为5/1,选用的齿轮为标准齿轮。

m=4mｍ;
ｚ１＝25,ｚ2=5０,z2'=2５,z3=７5。

六、执行系统机构设计
执行机构分两个,第一个为对心凸轮机构,第二个为棘轮机构,现分别介绍如下：
对心凸轮机构（带切刀) 棘轮机构转角的调节
6.1对心凸轮机构
这个机构主要是实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并考虑到卫生问题,设计刀的行程为6５mｍ，刀的高度设为３５mm,设计滑块的高度为95mm，采用皮带传动。

切刀应能刚好切断糕点,综合曲柄滑块和棘轮机构的尺寸，我们得出凸轮机构和棘轮机构的轴心距为269mｍ。

所以对心凸轮机构的基本尺寸为:
基圆半径大小为20ｍm;
刀具高度３5mｍ;
滚子直径10ｍm;
滑块长度1１0mm;;
凸轮机构和棘轮机构轴心距为4５４ｍm。

6．2棘轮机构
棘轮机构主要是实行糕点的进给运动,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 11５ｍm,设棘轮共有48 个齿，既每个齿代表7.5 度。

于是一共有三档，即10,15，20mm，也就是说棘轮转动1５,22.５,３0 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 15,22.5，３０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。

棘轮罩设置三个转角分别为15，２2．5，３0 度。

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。

曲柄长 50mm;
连杆长 230ｍm;
摇杆长 29０ｍm；
棘轮半径８６mm;
棘轮齿数 4８个；
皮带轮直径７6mｍ;
皮带长1．5ｍ．
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 2 秒，则摇杆推程时间为:1 秒，回程时间为:０．5 秒，休止时间为:0.5 秒。

七、传动系统演示
八、参考资料
[1]朱理,机械原理,第2版,北京,高等教育出版社,2010
[2］戴娟，机械原理课程设计指导书，北京，高等教育出版社,2011
[3]陆凤仪，机械原理课程设计,北京,机械工业出版社，1999
九、创新设计心得
经过几天的努力,机械原理课程设计就要结束了。

回顾这些天的劳动,我确实从中知道了很多，而且也要把CＡＤ学好，我所完成的不仅仅是一个课程设计，对课本知识的理解也加深了许多。

刚开始，我认为这个课程设计题目很简单，我就没有在之前做准备,到了后面，我发现要画的图也有点麻烦，而且还要给予尺寸的设计。

不仅要考虑糕点的传动，还要考虑糕点的切的动作, 我们寝室的３个人在寝室里讨论了将近几个小时也没有确定可行的方案,又是棘轮不知道画，不完全齿轮不好控制，槽轮设计达不到糕点的厚度,只好将讨论时的几种方案记下,再慢慢研究。

回去我们经过再三的商量,最终才确立了一套好的方案。

通过这次课程设计，我明白了很多:
１、对课本知识掌握的还不牢靠,还要更深一层的理解；
２、在学习知识的同时,要注意知识和实际的结合，切记只学死知识,那样就是学好了,将来也时无用；
３、团队的精神，一个人的能力毕竟是有限的，只有团结更多的人,才能做出更出色的成绩来，才能选出更好的方案。