糕点切片机机械原理课程设计说明书

糕点切片机机械原理课程设计说明书IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】机械原理课程设计题目名称专用钻床液压系统专业班级机制（升本）学生姓名刘备学号XXXXXXXX指导教师诸葛亮机械与电子工程系二○一四年 6 月 16 日机械原理课程设计任务书1．设计题目：糕点切片机2．工作原理及工艺动作过程糕点先成型（如长方体、圆柱体等）经切片后再烘干。

糕点切片机要求实现两个动作：1糕点的直线间歇移动；2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的输送距离，以满足糕点的不同切片厚度的需要。

3．原始数据及设计要求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、运动灵活可靠。

6. 电机可选用，功率（或）、1390r/min。

4. 设计任务1.按工艺动作顺序和协调要求拟定机构运动循环图。

2.进行间歇运动机构和切口机构的选型，实现上述动作要求。

3.机械运动方案的评定和选择。

4.根据选定的原动机和执行机构的运动参数撰写机械传动方案。

5.画出机械运动方案简图（机械运动示意图）。

6.画出运动循环图。

7.按蚌埠学院格式要求编写设计说明。

一执行机构的选型与评价运动循环图方案Ⅰ：切刀连续运动：凸轮—连杆机构糕点间歇运动：不完全齿轮机构切刀的往复运动我们用凸轮—连杆机构实现，刀装在滑块上，利用杠杆定理，当推杆行程增大时，刀具切割糕点，当推杆到达最高点时刀具到达最低点，当推杆行程减小时刀具上升。

另外，采用图示的偏置曲柄滑块机构有急回运动特性，可使刀在向下运动即切糕点时速度加快，从而使切口光滑。

糕点的间歇运动我们采用不完全齿轮实现。

当滑块向上运动即刀向上运动时，不完全齿轮进入啮合区，运动带动糕点的移动，当滑块向下运动即刀向下运动时，不完全齿轮进入非啮合区即糕点静止，进行切割。

该方案结构简单，但对于不完全齿轮来说，啮合时会有较大冲击，易损坏，同时该系统整体尺寸较大，工作效率较低，结构不紧凑，调试性较低。

方案Ⅱ：切刀往复运动：齿轮—曲柄导杆机构糕点间歇运动：不完全齿轮机构切刀的往复运动我们采用摆动导杆机构和齿轮机构实现，利用导杆机构使摇杆产生一定角度的摆动，控制导杆机构的尺寸，可使刀的摆角达到一定角度，产生一定的齿轮啮合比，可以在此安装刀具使其来回往复切割。

并且由于无论糕点的高低，其放置位置总是与刀切入时刀刃所在的直线存在一定夹角，存在应力集中现象，便于切片过程的实现。

糕点输送的机构我们采用不完全齿轮机构，在非啮合区，糕点静止，切刀开始切割；进入啮合区，输送带带动糕点输送，切刀停止切割。

但此机构中刀的运动具有急回运动特性，为了满足糕点厚度的均匀，我们必须考虑到来改变机构的自由度的数目，结构过于复杂，较难制造和计算。

方案Ⅲ：切刀往复运动：齿轮机构糕点间歇运动：槽轮机构对于此结构我们选刀的运动为连续旋转，而且采用两把刀的情况，这样的话系统的效率将会得到很大的提高，并且由于无论糕点的高低，其放置位置总是与刀切入时刀刃所在的直线存在一定夹角，存在应力集中现象，便于切片过程的实现。

此机构采用多个齿轮连接，传动稳定，传动比可靠，同时整个系统机构设计简单，易于制造。

我们采用槽轮机构来完成糕点的间歇运动，在带动刀的齿轮旋转一周的过程中，拨盘旋转四周，来完成糕点的切割动作。

对于糕点的厚度，因槽轮的运动确定，采用改变摩擦轮的直径来改变糕点的输送距离达到改变糕点切片的厚度。

槽轮机构的结构简单，外形尺寸较小，其机械效率高，并能较平稳地、间歇地进行转位。

综合比较三个方案的优劣，方案三为我们所选的最终方案。

二机械传动系统的速比和变速机构通过原始数据：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、运动灵活可靠。

6）电机可选用，功率（或）、1390r/min。

可以得出：机构总传动比为：i总=1390/20=，周期：T=60/20=3s故需采用三级减速，选带传动减速和齿轮减速。

传动比的分配：带传动的传动比为i=n1/n2≤10；锥齿轮传动的传动比为1~15;直齿轮的传动比为1~10；故我们选择带传动的传动比为i1=，第二级齿轮传动比i2=则第三级中锥齿轮的传动比i3=i总/i1/i2=4，直齿轮的传动比i4=i3=4。

三系统流程分析用途全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，具有防止灰尘、铁屑或其他杂质物侵入电动机内部之特点，B级绝缘，工作环境温度不超过+40℃，相对湿度不超过95%，海拔高度不超过1000m，额定电压380v, 频率50Hz。

适用于无特殊要求的机械上。

一级减速采用同步带传动比可达10，效率可达98％。

传动噪音比带传动、链传动和齿轮传动小，耐磨性好，不需油润滑，寿命比摩擦带长。

其主要缺点是制造和安装精度要求较高，中心距要求较严格。

所以同步带广泛应用于要求传动比准确的中、小功率传动中。

同步带的选择所选电动机为Y系列三相异步电动机（普通转矩鼠笼式），功率为P=1、由《机械设计手册》（单行本-机械传动）表12-1-67得工况系数KA 2、小带轮转速n1=1390r/min。

初选同步带为模数制，因带轮转速较高，故同步带模数应选较小值，初定模数m=，则同步带相关数据，由《机械设计手册》表12-1-51可得：3、由《机械设计手册》表12-1-68得小带轮最少齿数zmin=12，初定小带轮的齿数为z1=20.4、小带轮节圆直径d1=mz1==30mm 。

5、带速v=≤1000x 601n 1d πvmax ，v=s ，由vmax=40~50m/s ，得v 满足条件。

6、传动比i=n1/n2≤10，其中n2为大带轮转速，r/min ，定传动比为。

则大带轮齿数z2=iz1=139，其节圆直径d2=mz2==。

7、初定中心距a0，（d1+d2）<a0<2(d1+d2),即<a0<477,选定中心距为a0=300mm 。

8、初定带的节线长度L0p 及其齿数zb ，由Lop ≈2a0+π/2（d1+d2）+04)12(2a d d -=1001mm ，选取较接近的值则节线长度Lp=，则齿数zb=208.9、实际中心距a ，中心距可调整a ≈a0+2LopLp -=290mm 。

10、带宽b s ≥10)(3⨯-vFc Fa Kz Pd=，Fc=m b v 2，其中小带轮啮合齿数系数Kz=，由表12-1-67查得代为带宽的许用拉力Fa=5N/mm ，带的单位宽度、单位长度的质量mb=103⨯-、作用在轴上的力Fr=Pd/v 103⨯=。

根据上表数据可以查得应该选用m ×zb ×bs(模数×齿数×带宽)=×208×30（mm ），其节线长Lp=的同步带。

对渐开线标准直齿圆柱齿轮3、4的设计用标准齿轮传动设计简单，使用方便，互换性好。

1、参照《机械设计手册 单行本 机械传动》成大先主编得渐开线圆柱齿轮传动的参数选择。

根据其不发生根切的最小齿数zmin=2ha*/αsin 2=17和传动比i 34=i 2=要求，拟定直齿轮3、4的参数。

a、初选中心距：取初始标准安装中心距a=65mmb、模数、传动比及中心距确定：(数据和公式来源：《机械原理》孙桓、陈作模、葛文杰主编第七版高等教育出版社第十章齿轮机构及其设计 P180 表10-1、10-2)由《机械设计手册》（单行本机械传动）成大先主编第一章13-12 表13-1-3查得：在一般动力传动中，模数m不应小于2mm。

根据《机械原理》第十章表10-1中取第一系列模数m=2mm。

=u1=z4/z3=齿轮8、9的传动比i34则由中心距公式a=(z4+z3)m/2，得齿数z8=,z2=取整后取z3=18,z4=45则实际标准安装中心距为a=(z3+z4)m/2=63mm=u2= z4/z3=45/18=则齿轮1、2的实际传动比 i12可得标准支持圆柱齿轮3、4的参数结果如下：ha*=1，c*=模数：m3=m4=2mm。

啮合角：α=20°齿顶高：ha3=ha4=ha*m=2mm齿根高：hf3=hf4=(ha*+c*)m=齿顶圆直径：da3=(z3+2ha*)m=40mm da4=94mm齿根圆直径：df3=(z3-2ha*-2c*)m=31mm df4=85mm基圆直径：db3=d3cosα= db4=齿距：p=πm=基圆齿距：pb=pcosα=齿厚：s=πm/2=齿槽宽：e=πm/2=标准中心距：a=m(z3+z4)/2=63mmr3=mz3/2=18mmr4=mz4/2=45mmra3=r3+ha*m=20mmra4=r4+ha*m=47mmαa3=arc cos(r3cosα/ra3)=arccos(18cos20°/20)=°αa4=arc cos(r4cosα/ra4)=arccos(45cos20°/47)=°故两齿轮的重合度：ξα=[z3(tanαa3-tanα)+ z4(tanαa4-tanα)]/2π=[18°-tan20°)+ 45°-tan20°)]/2π=>1,故所选齿轮满足要求。

直齿锥齿轮5、6、7、8的设计本设计采用直齿锥齿轮传动，一方面起到了换向的作用，另一方面，锥齿轮传动具有以下主要特点：1、齿形简单，制造容易，成本较低。

2、承载能力较低。

3、轴向力较小，且方向离开锥顶。

（摘自《机械设计手册单行本机械传动》成大先主编第三章锥齿轮传动）对于锥齿轮5和6的传动，其传动比为i56=4，对于锥齿轮，其不发生根切的最少齿数为zmin=2ha*×cosδ/sin2a，通常小齿轮的齿数为z=16~30，在此，根据结构强度的要求：初选锥齿轮5的分度圆直径为36，按照模数第一系列标准选取m=2，则可得锥齿轮5的齿数z5=36/2=18，则锥齿轮6的齿数为z6= i56×z5=72。

则其他相关参数计算如下：ha*=1，c*=，分锥角：δ5=arctan(z5/z6)=14°δ6=90°-δ5=76°齿顶高：ha=ha*m=2mm齿根高：hf=(ha*+c*)m=分度圆直径：d5=m5z5=36mm d6=m6z6=144mm 齿顶圆直径：da5=d5+2hacosδ5=da6=d6+2hacosδ6=齿根圆直径：df5=d5-2hfcosδ5=df6=d6-2hfcosδ6=锥距：R=m(z52+z62)1/2/2=齿根脚：tanθf=hf/R=顶锥角：δa5=δ5+θf=°δa6=δ6+θf=°根锥角：δa5=δ5-θf=°δa6=δ6-θf=°顶隙：c=c*m=分度圆齿厚：s=πm/2=当量齿数：zv5=z5/cosδ5= zv6=z6/cosδ6= 齿宽：B≤R/3=[]=24αva5=arccos*2hazv5cos5+αzv=°αva6=arccos*2hazv6cos6+αzv=°端面重合度：ξα=[zv5(tanαva5-tanα)+ zv6(tanαva6-tanα)]/2π=>1故直齿锥齿轮5、6满足传动要求。