最新机械原理课程设计糕点切片机

一、机械原理课程设计任务书

1. 设计题目————糕点切片机运动方案设计

2. 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）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）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0.55KW（或0.75KW）、1390r/min。

设计指导教师(签字)：

二、设计说明书

1. 机械系统运动原理及动作过程

糕点先成型（如长方体、圆柱体）等的薄片后再烘干。糕点切片机要现两个动作：

（1）点的直线间歇移动

（2）刀的往复运动

通过两者的动作配合进行切片，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。

2.工艺动作顺序

因为糕点切片机要现两个执行动作：糕点的直线间歇运动和切刀的旋转运动。所以电机启动后，两把切刀连续旋转，同时进行糕点的送进运动，当送进停止（糕点停止）后，第一把切刀切割糕点，切割完成（切刀退出糕点）后，进行糕点的第二次送进运动，送进停止（糕点停止）后，第二把切刀切割糕点，切割完毕后，完成一次循环。

3. 机械系统运动方案设计

——设计前的构想

（1）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。

（2）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。

方案一：

采用机构:

切刀往复运动：曲柄滑块切刀运动机构

糕点间歇运动：槽轮糕点运动机构

方案一的简图

（1）切刀的往复运动我们用曲柄滑块机构实现，刀装在滑块上当曲柄进行圆周运动可以带动刀的往复运动，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。

（2）糕点的间歇运动我们采用槽轮实现。

（3）当滑块向上运动即刀向上运动时，槽轮运动带动糕点的移动，当滑块向下运动即刀向下运动时，槽轮静止即糕点静止，进行切割。

方案二：

采用机构

切刀往复运动：凸轮切刀运动机构

糕点间歇运动：槽轮糕点运动机构

方案二的简图

（1）切刀的往复运动我们采用凸轮机构，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。

（2）糕点的间歇运动我们采用槽轮机构实现。

（3）当两锁止弧接触即槽轮静止时推杆向上运动，当两锁止弧分开即槽轮运动时推杆向下运动，利用此规律可根据反转法计算确定凸轮的形状。方案三：

采用机构:

切刀往复运动：导杆—齿轮切刀运动机构

糕点间歇运动：不完全齿轮糕点运动机构

方案三的简图

（1）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

构使摇杆D产生一定角度的摆动，控制曲柄和两机架的长度可使摆角达到60°，两啮合齿轮的齿数比为3：1，从而使输出的摆角达到180°，可以在此安装刀具使其来回往复切割，另外此导杆机构具有急回运动特性，可以以糕点高度的不同安装两套传输带，分为刀速较快的一边和刀速较慢的一边。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。

（2）糕点的间歇运动采用不完全齿轮实现。

（3）当刀从对称中心位置往右摆动时左边的不完全齿轮进入啮合，右边的不完全齿轮退出啮合，当刀从右边回到中心位置时右边的不完全齿轮进入啮合，左边的不完全齿轮退出啮合，从而实现刀切割时糕点停止，刀不切割时里

糕点前进。

三、主要工作机构的运动循环图

切刀的直线往复运动循环图

糕点的直线间歇运动循环图

四、机构运动方案的选择和评定

——综合考虑方案三较好

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，但它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：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。

方案三：这样设计有三个好处：1.两条传输带交错运动可以在避免切到皮带的前提下，提高输出工的利用率从而达到提高总体效率的效果。2.按照不同糕点不同切片长度的需求，可以调整不同的档位来实现一机多用的效果。3.引入急回运动，使得左右两边可以分别切不同厚度、不同难易程度的糕点，给多元化生产带来了便捷。

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。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。

使用齿轮而不使用蜗杆、凸轮的原因：蜗杆、凸轮只能在一定距离产生较大的传动比（蜗轮轴心固定，蜗杆向前送进），所以不适用于连续不停传动的情况下，而且蜗轮从侧面看与齿轮不同的是其中间位置有一定弧度的下凹，对加工而言会产生一定的难度。而且相对齿轮而言，蜗轮、啮合轮齿间的相对滑动速度较大，使得摩擦损耗较大，因而传动效率较低，易