糕点切片机(机械创新设计)

#机械创新设计#
题目：糕点切片机
班级： 0909
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一工作原理及工艺的动作过程
将成型的糕点（长方体、圆柱体等），切成片后传送到指定位置。

糕点可以直线间歇运动，切刀可以往复运动，两者相互配合进行切片，通过改变切刀的位置及间距来满足切出不同厚度的糕点。

二设计数据和要求
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)电机可选用，功率0.55KW（或0.75KW）、1390r/min。

6)要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠。

主要设计要求是：
（1）通过调整切刀位置及间距，达到切出不同厚度糕点的需要。

（2）要确保进给机构与切片机构协调工作，糕点的进送运动应在切刀切下前完成，输送运动必须在切刀完全脱离糕点切口后方能开始进行。

三设计任务
1、根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图。

2、构思实现上述动作要求的间歇运动机构和切口机构。

3、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。

4、画出机械传动方案简图。

5、对机械传动系统和执行机构进行运动学计算。

6、编写设计说明书。

四功能原理分析
1、完成糕点间歇进给方案有两种：
（1）利用棘轮的间歇传动特点达到目的。

（2）运用非完整齿轮与完整齿轮间歇啮合传动来达到目的。

（3）连杆步进输送机构也可实现直线间歇移动机构
因为，由于非完整齿轮较容易设计制造成本较低，且传动平稳可靠，故这里选用第二套方案。

2、完成切刀的循环往复运动的方案：
(1)切刀作圆周运动的循环往复,用回转圆盘。

(2)切刀做竖直方向的循环往复，采用曲柄滑块机构。

应为第一种方案难以实现切削糕点，而第二种方案结构简单、容易实现，且有快慢行程之分，提高加工效率。

其运动副均为低副，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，其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。

五功能分解
1、实现切刀往复运动的机构
正视图 侧视图
如上图所示，圆盘为主动件，带动装刀杆在导槽内做上下的往复运动，达到切削的目的。

下面详细的介绍他们的设计过程。

每相邻两传动杆件均用转动副连接，这样不仅连接简单也是传动灵活。

此曲柄滑块机构有三个构件：圆盘、中间连杆和切削用装刀杆。

1）圆盘构造及其动力源
左边的长粗杆用于在框架上支撑整个曲柄滑块机构，且要通过它用皮带与非完整齿轮联系起来传递工作动力。

右边的短细杆用于与中间连杆的孔相配合传递运动。

2）中间连杆结构
如图所示，即为中间连杆。

左边突出的短细杆位于装刀杆孔配合用，右端孔用于与旋转盘相配合，为中间结构。

3）装刀杆及刀具的结构
上图所示即为装刀杆及其搭配刀具配合后的效果图。

装刀架上端的孔用于与中间连杆的突杆相配合。

下端用于装刀具为导轨式（如下图所示），刀具可以在导轨间左右移动，且且其刀柄上开有螺纹孔移到要求为之后可以用螺钉或螺杆将其拧紧定位。

导轨形状:
下图为刀片和刀柄的结构图：
刀片：
刀柄：
刀片从侧面装入刀柄中，由于刀片和刀柄中的装刀槽为斜面配合，用螺钉（螺杆）将其从上端压紧使刀具固定在刀柄内。

下面介绍一下，它的动力输入机构（如下图所示）：
如图所示，非完整齿轮轴旋转带动皮带转动从而使上端的曲柄轴旋转达到传递旋转运动的目的。

这样的传递方式能够保证切刀往复一次，而传送糕点的平带运动和间歇各一次.通过调整左下端完整齿轮与非完整齿轮的初始啮合状态，可以保证刀具在上升过程中传送带将糕点送到切刀下端，而当切刀下切时糕点（传送带）处于间歇阶段。

完成切片动作后，刀具上移，传送带继续运动。

切刀每分钟得完成切割40次的工作节拍。

所以连接曲柄的齿轮的转速为40次/min，切刀做竖直面内的往复直线运动，当其往下运动到与最低点相距约10mm至20mm（这是糕点的厚度）时开始切割糕点，此时糕点静止不动，切割完毕切刀往上运动到距离最低点约20mm
时糕点运动起来，把切好的糕点片带走并把糕点送进待切，切刀继续往上运动，直到最高点，之后再往下运动，直到最低点相距约10mm 至20mm（这是糕点的厚度）时又开始切割糕点，此时糕点又静止。

如此往复循环。

六、传送带的间歇进给运动
1，间歇传动的来源:
从上图可以容易看出，上边的齿轮为非完整齿轮，其余前边的减速箱相连接，然后与与带轮相配合的齿轮轴相配合，传递旋转运动。

由于主动齿轮为非完整齿轮（下图），所以它传递的运动也是间歇旋转运动。

及转化成了带轮的间歇旋转运动。

由于带轮的间歇时间与运动时间恰好是非完整
齿轮旋转一周的时间，而非完整齿轮旋转一周又带动了滑块儿往复运动一次。

如前所述，通过调整曲柄的初始状态和齿轮初始啮合状态可实现间歇切削的动作。

完整齿齿轮轴：
非完整齿轮齿轮轴:
七、带轮传动及其运动参数：
1、间歇传送机构：
如上图所示，左边的带轮为主动轮。

由于糕点的要求切削厚度为5~80毫米，因此这里设计带轮一次进给的长度为80毫米。

刀架上的刀具可以移动的范围为85毫米，由于刀架可以装多把刀，所以通过调整装刀的数量和刀与刀之间的距离可以切出不同的厚度。

本糕点切割机可以切割的糕点厚度为：5mm 、10mm、20mm、40mm、80mm。

详情如下：
（1）5mm:装16把刀，刀距（相邻两刀之间距离）为5mm；（2）10mm：装7把刀，刀距10mm；
（3）20mm：装4把刀，刀距20mm；
（4）40mm：装2把刀，刀距40mm；
（5）80mm: 装1把刀。

下面计算带轮的大小:
由于带轮的运动时半齿轮传递的，即为带轮为半周半周的转动。

由于设计要求它每次进给80mm，即带轮转动半周带动传送带前进80mm，有公式：
s/2=3.14*r
可以求得带轮的半径，经计算的r=23.5mm（皮带厚假设为2mm）。

七、减速机构
由于给定电动机的转速过高，因此需要有减速机构，以使切削稳定和安全。

减速皮带轮减速齿轮
本机构原动件为一高速电机,其转速为1390 r/min,但我们所需要的转速是40r/min,所以要减速。

对于减速装置我们采用皮带加齿轮的方法。

第一级降速是用皮带减速,减为240r/min。

第二级是用齿轮减为40r/min。

两传动机构设计分析如下:
(一)皮带传达设计：
皮带传动设计主要是采用两个半径不相同的皮带轮实现。

由于皮带上线速度相等，由r1*v1=r2*v2，
1390*r1=240*r2；
r1 /r2=24/139.
由此可见算出电机上皮带轮半径大小r1=14mm；另一端皮带轮半径大小r2=81mm。

传动比i=139/24.
皮带轮效果图：
(二)齿轮系的设计:
经皮带减速后的转速为240r/min,而我们所要的转速40r/min。

因此还需要的传动比为6/1,选用的齿轮为标准齿轮。

直齿轮参数表
名称齿数模数分度圆
齿轮z1 21 1mm 21mm
齿轮z2 42 1mm 42mm
齿轮z2' 21 1mm 21mm
齿轮z3 63 1mm 63mm
减速装置效果图：
八、设计机构装配效果图：
九：传动系统演示。