自动切菜机课程设计说明书

课程名称：机械设计

设计题目：自动切菜机设计

院系：机械工程系

专业：机制一班

年级：2010级

姓名：刘元是

指导教师：温亚莲

西南交通大学峨眉校区

2013 年5月25日

一设计简介

随着自动化技术的发展，自动化技术已经广泛用于家庭生活的各个方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。自动切菜机就能把人们从繁重的家务活动中解脱出来，给予人们更多地休息时间。让生活更美好。

二设计任务

（一）设计题目：自动切菜机

（二）工作设计及工艺的动作过程

电动机经皮带和齿轮系减速后，达到30转/分。再用棘轮机构连接一皮带组成菜品的进给机构，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），实现菜品的切割。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,从而使每一片菜品的大小都一样。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)菜品厚度：10~20mm。

2)菜品切片长度（即切片高）范围：5~20mm 。

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：30次/min。

主要设计要求是：

（1）通过调整进给的距离，达到切出不同厚度菜品的需要。

（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。

（四）电机的选择

在我国，电源频率为50赫，ns=60f/P（旋转磁场的转速＝交流频率/定子的极数）。所以三相交流电机中一对极电机的同步转速为3000转/分，三相交流电机中两对极电机的同步转速为1500转/分，余类推。异步电机转子转速与旋转磁场转速之差（称为转差）通常在10%以内。由于我们要求的电机的转速为150r/min。故不能选择交流异步电机。最后我们决定选用转速为150r/min，功率0.55KW的它励式直流电机。

三机械系统运动方案选择

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；

菜品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，可利用最短杆的圆周运动来实现切刀的上下往复运动。

此连杆机构的优点：

1.运动副为低副，低副的两运动副位面接触，压强较小，可以承受

较大的载荷，并且有利于润滑，运动副的集合形状比较简单，便于加工制造。

2.当原动件运动规律不变时，可以改变各构件的长度从而使从动件

得到不同的运动规律。

3.连杆上各点的轨迹是不同形状的曲线，其形状还随着各构件相对

长度的改变而改变，从而得到形式众多的连杆曲线，我们可以利用这些曲线来满足不同曲线的设计要求。

吃连杆结构的缺点：

1.连杆机构的运动必须经过中间构件进行传递，传递路程较长，易

产生较大的误差累计，使机械效率较低。

2.此机构虽然有上下往复运动，但它没有急回运动特性。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。故放弃。

方案二：

如下图所示，该机构为封闭的凸轮机构。可利用凸轮的转动来实现切刀的往复运动。

此几何凸轮机构的优点：

1.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。

2.凸轮机构可承重较大，运动平稳。

此机构的缺点：

1.图轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损。

2.没有急回运动特性，不能够实现切刀下切速度快二上提速度

快的特性。不能够很好的缩短空程的时间，影响效率，因此

舍弃该方案。

方案三

如下图所示，该机构为偏执曲柄滑块机构，可以利用它实现切刀的往复运动。

此曲柄滑块机构的优点：

1.由于偏执滑块机构具有偏心距，所以该机构具有很好的急回运动

特性。

2.该机构较为简单，可根据已经给定的尺寸要求设计出机构各连杆

的长度。

3.此机构为连杆机构，可以承受较大的载荷，并且有利于润滑，运

动副几何结构比较简单，便于加工制造。改变各构件的相对长度来使从动件得到预期的运动规律。

综上所述，选择方案三是一个比较不错的选择。

令该偏执滑块机构的偏距e=10mm。此机构主要是执行切刀的上下往复运动。由于所切的菜品厚度最大为30mm，所以切刀在30mm之上运动时，菜品才能运动。为了给菜品足够的传送时间，设计切刀的行程为2倍菜品的最大厚度，即为C1C2长度等于60mm。设刀片高为40mm，刀片不能回缩到滑块轨道上，所以滑块长度应大于C1C2，取滑块长度为65mm。可以令曲柄AB长度为25mm，BC长度为60mm。

极为夹角为：

cos a=[（BC-AB）²+(AB+BC)²-C1C2²]/2(BC-AB)*(AB+BC)

=0.815

a=arc cos0.815=35.4º

综上：

曲柄长25mm；

连杆长60mm；

偏距10mm；

刀片高40mm；

刀片所在滑块长65mm；

极位夹角a=35.4º；

2.实现菜品直线间歇运动的机构

方案一：

如下图所示，为一连杆步进输送机构，可实现直线间歇移动。

此连杆机构的优点：

1.此机构能够完全实现直线间歇移动。