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