机械原理课程设计-糕点切片机

目录一、设计要求 (2)二、功能分解 (3)三、运动转换 (4)四、执行机构选择与比较 (6)五、原动机 (10)六、运动方案拟定 (10)七、传动机构 (17)八、运动示意图 (19)九、运动循环图 (20)十、执行机构计算 (21)十一、参考资料 (25)十二、小结 (26)一、设计要求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。

3．原始数据及设计要求1)糕点厚度。

10～20 mm。

2)糕点切片长度(亦即切片的高)范围。

5～80 mm。

3)切刀切片时最大作用距离(亦即切片的宽度方向)300 mm。

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)电动机可选用0.55kW (或0.75 kW)、1390 r／min。

4．设计方案提示1)切削速度较大时，切片刀口会整齐平滑，因此切刀运动方案的选择很关键，切口机构应力求简单适用、运动灵活和运动空间尺寸紧凑等。

2)直线间歇运动机构如何满足切片长度尺寸的变化要求，是需要认真考虑的。

调整机构必须简单可靠，操作方便。

是采用调速方案，还是采用调距离方案，或者采用其它调整方案，均应对方案进行定性的分析比较。

3)间歇运动机构必须与切刀运动机构工作协调，即全部送进运动应在切刀返回过程中完成。

需要注意的是，切口有一定的长度(即高度)，输送运动必须在切刀完全脱离切口后方能开始进行，但输送机构的返回运动则可与切刀的工作行程运动在时间上有一段重叠，以利提高生产率，在设计机器工作循环图时，就应按上述要求来选取间歇运动机构的设计参数。

5．设计任务1)根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图；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拟定机械传动方案；5)画出机械运动方案简图(机械运动示意图)；6)对机械传动系统和执行机构进行尺度设计。

二. 功能分解功能分析法是系统设计中探寻功能原理方案的主要方法，这种方法将机械产品的总功能分解成若干简单的功能元，对功能元求解，然后进行组合，往往可以得到机械运动方案的多种解。

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。

根据任务书中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的要求，作出糕点切片机的功能、工艺动作图如下：图1 糕点切片机的功能、工艺动作图1.糕点的直线间歇移动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..切刀的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。

三. 运动转换1.常见的运动形式一般来说，机器的某种工艺动作形式都对应着某种运动形式，机械执行机构常见的运动形式见下表2。

表2 运动形式与表达符号2.同一种功能可选用不同的工作原理与不同的机构实现同一种功能可选用不同的工作原理，下表说明运动由转动换成移动等，可采用推拉原理、摩擦传动原理或流体传动原理实现，而且可分别采用不同机构，如凸轮机构、连杆机构、齿轮机构、气液压机构来满足功能要求。

四．执行机构选择与比较糕点的直线间歇移动1.棘轮机构棘轮机构具有结构简单、制造方便、运动角可在工作过程中、并可在较大范围内调整等特点而应用广泛，但运动角的调节是有级的、传动精度较差，且棘爪在齿面滑行时引起噪音、冲击、齿尖易磨损而不宜用于高速。

为改善性能常采用多爪棘轮机构以得到较小的运动角而又不增加齿数，采用带罩板的棘轮机构以调节运动角，采用浮动式棘轮机构来调节停歇时间，采用其它机构与其组合改变动停时间比，可应用于各种场合。

1）齿轮棘轮机构2）链轮棘轮机构3）连杆棘轮机构2.槽轮机构槽轮机构的结构简单、制造容易，工作可靠，机械效率高，但槽轮的运动角大小不能调节，且在槽轮转动的始、末位置有冲击，不宜用于高速。

为避免刚性冲击，在圆销进入和退出径向槽的两个位置时要求径向槽中心线切于圆销中心的运动圆周。

为保证正常运转，要求槽轮槽数z不小于2，圆销数k应小于2z/(z-2)。

当k=1时，槽轮运动时间少于静止时间，当k=1、z=4且槽、销都均布时，动、停时间相等，k再增加，运动时间则大于静止时间。

若要求各次停歇时间不等，可将圆销不均匀，若要求各运动时间也不等，则使各圆销中心的半径不等、且各径向槽的长度和夹角也作相应改变。

当需要槽轮停歇时间短、传动较平稳、减少空间尺寸并使主、从动轮转向一致时可采用内啮合槽轮机构。

槽轮机构一般用于转速不高的自动机械和轻工机械及仪表中，如电影放映机中的送片机构、长图自动记录仪中的打印机构。

也常与其他机构组合作为自动线中的传送或转位机构。

1）齿轮槽轮机构3.凸轮机构凸轮式间歇传动机构的结构简单、不仅可传递平行轴间还可传递交错轴间的间歇运动。

只要合理设计廓线、选择合适的运动规律，可使从动件运动平稳、减少冲击、得到较好的运动特性，以适应高速运转的需要。

但加工复杂、安装要求严格。

凸轮式间歇机构广泛应用于轻工机械、冲压机械、高速自动机械中，作为分度机构、转位机构、间歇式送料机构。

更多的场合下与其他机构组合使用。

1）蜗杆凸轮机构2）端面螺线凸轮3）连杆齿轮凸轮机构4.不完全齿轮机构不完全齿轮机构从动轮运动角的范围大，不像槽轮机构那么受限制。

能灵活设计，很容易实现一周中的多次不同动、停时间的间歇运动。

但在进入啮合和退出啮合时速度有突变，产生冲击，不宜用于高速传动。

为改善传动性能、减少冲击，可装置瞬心线附加板L和K，在首齿啮合前，K、L板先啮合，是从动轮从静止状态逐渐加速置w2；末齿脱离啮合后，又借助另一对K、L板逐渐减速。

自动机和半自动机中常用不完全齿轮机构作为工作台的间歇转位机构、进给机构，还可作计数机构。

常与其它机构组合应用。

完全齿轮机构也常与其它组合机构实现间歇转动。

1）凸轮齿轮机构2）连杆齿轮机构切刀的往复运动1.连杆机构1）曲柄滑块机构当曲柄整周回转使滑块往复移动。

对心曲柄滑块机构的滑块最大行程为曲柄长度的两倍，若增加曲柄长度，可增大行程。

偏置的曲柄滑块机构具有急回运动特性，当曲柄长度或偏距加大时，急回特性显著，而连杆长度减小时，急回特性减缓。

2）移动导杆机构连杆为主动件，带动移动导杆相对固定滑块上下往复移动3）正弦机构当曲柄以等速转动时，通过滑块使导杆上下移动，当曲柄转动角度为0°或180°时，为导杆的两极限位置，行程最大。

4）正切机构当摆动导杆为主动件时，通过滑块使杆往复运动。

5）多杆机构结构紧凑，以实现较复杂的运动规律。

6）双偏心轮导杆机构双偏心轮绕轴转动，通过连杆和弧形导杆及弧形导块驱动从动件沿水平导路往复移动。

2.凸轮机构一般凸轮为主动件，作连续的回转运动或平移运动，其轮廓曲线的形状取决于从动件的运动规律。

凸轮机构结构简单、紧凑、设计方便，但由于主从动件之间为点、线接触，易磨损，适用于运动规律复杂、传力不大的场合。

3.齿轮齿条机构1）带环形齿条的齿轮机构当轮按某一方向连续回转与环形齿条各部分轮齿啮合，从而带动该齿条左右往复运动。

环形齿条的圆弧部分可保持其上、下直线部分与轮啮合的平滑过渡。

2）带不完全齿的双边齿条机构当轮转动时，轮齿与构件上的双边齿条之一啮合，使其在固定导槽内沿轴线左右移动。

3）齿轮针齿条机构当轮等角速度转动时，齿条作往复直线运动。

当轮轴位于槽的直线部分时，齿条等速移动，位于圆弧部分时，轮从上面转移到下面，或从下面转移到上面，齿条作变速移动。

4.楔块机构当构件沿固定导轨做直线往复运动时，通过斜面驱动构件作往复水平移动。

5.斜盘机构当斜盘绕轴转动时，滑块作往复移动。

由于采用球面运动副，机构运动灵活。

6.组合机构1）凸轮连杆机构一般凸轮为主动件，能够实现较复杂的运动规律。

2）齿轮连杆机构可以实现较复杂的运动规律。

3）凸轮齿轮机构凸轮为主动件，带动与扇形齿轮固接的摆动杆摆动，驱使齿条往复移动。

4）齿轮凸轮连杆机构当主动齿轮回转时，齿轮及凸轮转一周，另一齿轮转61/60周，摆杆及滑杆作往复运动一次。

由于两齿轮有相对转动，故两端面凸轮的接触点变化，使圆柱凸轮随同端面凸轮作微小的轴向位移，改变滑杆往复行程始、末位置。

当另一齿轮转60周，齿轮转61周，两轮的相对位置及杆恢复到初始位置，一个运动循环中，从动杆往复运动60次。

五．原动机由于本系统所需要的动力不大，要求转速也不是很高，综合考虑下采用了如下的电机：电机型号：Y801-4。

Y: 异步电动机801：机座中心高4：极数使用条件环境温度：随季节变化，但不超过40摄氏度频率：50Hz电压：380V接法：Y接工作方式：连续电机参数功率：0.55KW电流：1.5A转速：1390r/min效率：73%功率因数：0.76六．运动方案拟定糕点的直线间歇移动可选择连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、棘轮机构、槽轮机构等。

切刀的往复运动可采用连杆机构、凸轮机构、齿轮齿条、组合机构等；1.实现糕点直线间歇移动的机构方案一：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，为一不完全齿轮机构，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：不完全齿轮机构设计灵活、从动轮的运动角范围大，很容易实现一个周期中的多次动、停时间不等的间歇运动。

但加工复杂；在进入和退出啮合时速度有突变，引起刚性冲击，不宜用于高速转动；主、从动轮不能互换。

在本系统中没有必要采用加工如此复杂的机构。

方案三：槽轮机构可将主动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。

方案设计的创新改进措施: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。

刚开始试用了槽轮机构,但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,想到用齿轮组减速器改变速度来实现。