糕点切片机-技术总结报告

糕点切片机

技术总结报告

团队名称 SPARK

团队成员

指导教师

摘要

本产品主要通过糕点的直线间歇移动和切刀的往复运动，实现糕点厚度可变切片的功能要求。

目前生产中糕点切片工作主要有手工切片和机器切片两类。手工糕点切片，蛋糕的大小偶然性较大，容易引起顾客的不满；手工切削也具有效率低下的问题。

机器切削在小型糕点厂商中没有被广泛的应用，此外由于采用的机械传动部件复杂，没有统一的技术化规范，很难消除工作时产生的不平稳问题。针对以上问题，本产品对机构设计作出优化，可提高切割精度和速度，具有切削平稳和切片厚度可调的特点，有较好的经济效益与市场竞争力。

本产品包含传动机构、切片机构、直线间歇移动机构三大部分。传动部分由

电机带动皮带轮，再用皮带轮带动齿轮系，实现减速传动。切片机构由齿轮带动皮带轮，皮带轮带动偏心轮，偏心轮与连杆形成曲柄滑块机构，在滑块上安装刀具，实现对糕点的切割。直线间歇移动机构中，由齿轮带动曲柄摇杆机构，通过曲柄连杆控制棘轮转动，棘轮的间歇转动带动皮带，实现皮带上的糕点的直线间歇移动。

本产品设计过程涵盖了理论、仿真两部分部分。理论分析主要对不同机构方案的可行性进行分析，选择最有利与实现预期目的的机构。仿真分析运用Pro/engineer软件进行三维建模，运用Adams软件进行运动学分析。

本产品有效实现了糕点切片生产中所必须的直线间歇移动和切刀的往复运动，工作效率高，占用空间小，切片厚度可调，有一定的市场竞争力，可以批量生产，推广使用。

目录

1绪论 (1)

2机构理论分析 (2)

3仿真分析 (6)

4结论 (8)

5参考文献 (9)

6致谢 (9)

1绪论

1．1研究现状分析

目前生产中糕点切片工作主要有手工切片和机器切片两类。手工糕点切片，很难保证绝对的公平性，蛋糕的大小偶然性较大，在市场经济的条件下可能引起顾客的不满，阻碍糕点产业的发展。糕点切片机有益于解决这一社会需求。此外，自动化是社会的发展及人们优质生活的必然要求，糕点切片机的高速度和准确性恰好解决了这一工程需求。

糕点切片机的普及性不高，在小型店中都没有被广泛的应用，另外由于采用的机械传动部件复杂，没有统一的技术化规范，很难消除工作时产生的不平稳问题。机构创新应该充分考虑成本与效益的关系，力争在花费最少成本的前提下产生最好的效益。

在社会上，糕点切割机的运用将大大提高切割精确度和速度，快速提高生产率，惠及人们生活。在技术上，将更平稳与迅速。把我们所学应用于生活实际中的机构创新，是一个双赢的结果。

1.2研究设计要求

1.2.1机构运动要求

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，改变直线间歇移动的速度或每次间歇的输送距离，以满足糕点不同切片厚度的需要。

1.2.2原始数据与设计要求

（1）糕点厚度：10~20mm

（2）糕点切片长度（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）电动机选择：功率0.55KW，转速n=1390r/min

（6）机械系统的机构简单、轻便、运动灵活可靠

1.2.3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）构思实现上述运动要求的间歇运动机构和切口机构

2机构理论分析

糕切片机功能的实现有赖于各个分机构本身功能的可行性以及部分之间的合理配合以期产生最完美的功能效果。切刀的往复差速直线运动有赖于减速机构提供基本的合适原动件速度和偏执曲柄滑块机构的精确设计。送料机构的间歇运动有赖于棘轮机构的精确设计。最后的运动效果，由这两大主体机构的配合效果做出最合理的调整。

2.1 减速系统设计

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图2.1）

图2.1 减速皮带轮

2.1.1皮带传动设计：

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可得

r1 /r2=24/139.

由此可见算出电机上皮带轮直径大小r1=36mm；另一端皮带轮半径大小r2=220mm。传动比i=139/24.

2.1.2齿轮系设计:

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。（结构如图2.1.2 参数如表2.1.2）

图2.1.2 减速齿轮

名称齿数模数（mm）压力角（°）齿顶高系数顶隙系数

齿轮12542010.25

齿轮25042010.25

齿轮325420 10.25

齿轮475420 10.25

2.2切刀往复运动机构设计

选用偏执曲柄滑块机构。如图2.2

图2.2 曲柄滑块机构

2.2.1选用偏执曲柄滑块机构的理论依据

（1）曲柄滑块机构的所有连接副均为转动副，接触方式为面接触，可以传动较大的载荷。

（2）转动低副几何形状简单，容易加工，成本明显降低。

（3）有急回运动特性。能够实现切刀下切速度慢而收回速度快的特性，能够很好的缩短空程的时间，提高效率。

（4）结构紧凑，运动传递经过的构件少，连接副少，在一定程度上减少了累积误差对精度的影响。

（5）偏执曲柄滑块机构作为连杆机构，不可避免的具有机械效率低的缺点。

2.2.2刀具的往复运动

此机构主要是执行切刀的上下往复运动。由于所切糕点的厚度最大为20mm,所以切刀在20mm之上运动时,糕点才能运动。为了给糕点足够的传送时间,设计柄长30mm，连杆长为80mm，刀具长为45.如图2.2.2

图2.2.2 计算示意图

设曲柄长为x，连杆长为y,偏心距e

所以刀具的行程h=sqrt[(x+y)²-e²]-sqrt[(y-x)²-e²]

=72mm

极位夹角Θ=[(x+y)²+（y-x）²-h²]/2*(x+y)*(y-x)

=50.7°

所以行程系数k=（180+Θ）/(180-Θ)=1.78

因此在数据上验证了系统具有很好的急回特性，满足本项目对其的要求。2.2.3辅助性作图法验证机构的可行性

可以利用在proe软件或cad软件中的智能测量功能，画出基本的精确的形状，再选定合适的曲柄转角，如30，60,90,120，……360，然后从图上读出刀架的位移，最后在坐标纸中画出位移转角的关系图如图2.2.3

图2.2.3 刀具位移-曲柄转角图