糕点切片机课程设计说明书新Word文档格式.docx

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一、设计任务

二、机械系统运动方案设计的构思

三、机构运动方案的选择和评定

四、根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图

五、减速系统设计

六、执行系统设计

七、传动系统演示

八、参考资料

九、创新设计心得

1.1设计题目：

糕点切片机

1.2工作原理及工艺的动作过程

如结构示意图所示,电动机经皮带轮和齿轮系减速后，达到30转/分。

再通过棘轮机构连接一个皮带轮构成糕点的进给机构，使它满足间歇运动的要求。

同时通过另外一组皮带轮带动凸轮机构，实现糕点的切片通过设计还可实现切刀的急回运动。

由于每一次切刀的运动过程相同,故每一片糕点的大小也相同；

通过改变进给的距离，可调整切片的厚度。

间歇运动机构与切刀往复运动机构协调工作从而实现糕点的切片。

1.3机构的一些尺寸

糕点厚度：

25mm；

糕点切片长度（即切片高）范围：

45mm；

切刀切片时最大作用距离（亦即切片宽度方向）：

400mm；

切刀工作节拍：

60次/分；

生产阻力很小。

要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠。

电机功率0.55KW（或0.75KW）、1390r/min。

主要设计要求是：

1.3.1通过调整进给的距离，达到切出不同厚度糕点的需要。

1.3.2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。

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；

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。

2.1实现切刀往复运动的机构

方案一

如上图所示，为一直动导杆机构，可利用杆3的往复运动来实现切刀的上下往复运动。

方案二

如上图所示，为一偏心曲柄滑块机构，可利用它实现切刀的往复运动。

方案三

如上图所示，为一对心凸轮机构，可利用它实现切刀的往复运动。

2.2糕点的直线间歇运动

方案一

糕点直线间歇运动之槽轮机构

通过槽轮实现直线间歇运动

糕点直线间歇运动之棘轮机构

棘轮机构实现直线间歇运动

3.1刀具运动

方案一：

运动副均为低副，两运动副元素为面连接，压力较小，可承受较大的载荷，且几何形状简单，便于加工。

此机构虽有上下往复运动，但它并没有急回运动特性。

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。

方案二：

此机构具有急回特性，结构简单，具有连杆机构的共同特点，可承受较大的载荷，运动副元素的几何形状简单。

但是此机构具有连杆机构的共同缺点，即机械效率低下。

且不符合本次课程设计的具体要求

方案三：

此机构可以具有急回特性，能实现切刀下切速度慢而收回速度快的特性。

结构简单，可承受较大的载荷，且符合本次课程设计的实际要求，能够使从动件得到各种预期的运动规律。

此机构具有凸轮机构的一些共同缺点，加工较为复杂，这是凸轮机构所不能避免的。

综上所叙，我们选择了凸轮机构提供往复运动。

3.2直线间歇运动

槽轮机构

此机构能够实现直线间歇运动的功能，但是不能实现不同糕点切片厚度的需要，而且槽轮加工难度大，不符合此次课程设计的具体要求。

方案二

棘轮机构

此机构既能够实现直线间歇运动的功能，又能通过改变棘轮每次转过的角度来实现不同糕点切片厚度的需要，而且结构简单，制造容易。

综上所述，我们选择了棘轮机构提供直线间歇运动。

3.3方案设计的创新改进措施：

3.3.1我们开始构思方案时,想使设计的机构要尽量满足自动化的要求。

此机构的运作是切糕点与送糕点,切的时候糕点不能动,没有切的时候,糕点要运动并前进一定的距离到达指定位置.为了实现切的动作,我们开始采用曲柄滑块机构,曲柄滑块机构可以实现刀的往复运动,可传递较大的力,能满足我们的需要，但是机械效率太低，本着提高效率等的原则，我们考虑用凸轮机构,来实现刀的往复运动,用凸轮可以很好的控制刀的运动,实现最优的运动轨迹，又能符合本次课程设计等要求，于是我们确定用凸轮机构，并且凸轮机构还能实现急回运动，从而极大地提高了效率。

3.3.1对于蛋糕的传送,既要满足间歇运动的要求,又能通过改变进给距离而切出不同厚度的糕点。

我们刚开始试用了槽轮机构,但我们的糕点切片机要求可以改变所切糕点长度的,如用槽轮机构的话,很难实现改变切片的长度,我们想到用齿轮组减速器改变速度来实现，但是用齿轮来改变速度很复杂且不太方便操作,且零件繁多，于是我们否定了这个方案。

经过查资料后，我们最终选择了棘轮机构。

棘轮机构可以方便地改变切片的长度，且棘轮机构设计加工简单，改变切片的长度时操作方便。

所以机构的总体方案就是齿轮系降低转速、棘轮机构实现间歇运动和凸轮机构实现刀片的运动。

刀具往复运动

切刀每分钟完成切割40次的工作节拍，故连接曲柄的齿轮的转速为40次/分，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80mm（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80mm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80mm（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。

下图是刀具的位移运动图（一个周期）：

五、减速系统设计

减速皮带轮减速齿轮送料皮带轮

本机构的原动件为一高速电机,其转速为1390r/min,但我们所需要的转速是40r/min,所以需要减速。

对于减速装置我们采用皮带轮和齿轮系的方法。

第一级降速是通过皮带轮减速,减速后转速为200r/min。

第二级是通过齿轮系减速，减速后转速为40r/min。

两传动机构设计分析如下:

5.1皮带轮传达设计：

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*w1=r2*w2，1390*r1=200*r2；

r1/r2=20/139。

由此可见算出电机上皮带轮半径大小r1=20mm；

另一端皮带轮半径大小r2=139mm，既有传动比i=139/20。

5.2齿轮系的设计：

经皮带轮减速后的转速为200r/min,而我们所要的转速40r/min。

因此还需要的传动比为5/1,选用的齿轮为标准齿轮。

m=4mm;

z1=25,z2=50,z2'

=25,z3=75。

六、执行系统机构设计

执行机构分两个,第一个为对心凸轮机构,第二个为棘轮机构,现分别介绍如下:

对心凸轮机构（带切刀）棘轮机构转角的调节

6.1对心凸轮机构

这个机构主要是实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并考虑到卫生问题,设计刀的行程为65mm，刀的高度设为35mm，设计滑块的高度为95mm，采用皮带传动。

切刀应能刚好切断糕点,综合曲柄滑块和棘轮机构的尺寸,我们得出凸轮机构和棘轮机构的轴心距为269mm。

所以对心凸轮机构的基本尺寸为：

基圆半径大小为20mm；

刀具高度35mm；

滚子直径10mm；

滑块长度110mm；

;

凸轮机构和棘轮机构轴心距为454mm。

6.2棘轮机构

棘轮机构主要是实行糕点的进给运动,每一次的运动距离就是所切糕点的长度。

为了更好的控制和改变这个长度,设棘轮每转动一定角度,糕点运动115mm,设棘轮共有48个齿,既每个齿代表7.5度。

于是一共有三档,即10,15,20mm,也就是说棘轮转动15,22.5,30度。

对于棘轮的转动,设计一个曲柄摇杆机构推动棘轮旋转。

于是棘轮的旋转角度就可以转化为摇杆的摆角。

即15,22.5,30度。

在棘轮外加装一个棘轮罩，用以遮盖摇杆摆角范围内棘轮上的一部分齿。

这样，当摇杆顺时针摇动时，棘爪先在罩上滑动，然后才嵌入棘轮的齿槽中推动其转动。

被罩遮住的齿越多，则棘轮每次转动的角度就越小。

棘轮罩设置三个转角分别为15,22.5,30度。

在摇杆上装一个棘爪,棘爪推动棘轮旋转,棘轮上再固定一个皮带轮用以带动皮带旋转。

曲柄长50mm;

连杆长230mm；

摇杆长290mm；

棘轮半径86mm;

棘轮齿数48个；

皮带轮直径76mm；

皮带长1.5m.

整个机器的关键就在于切刀运动与糕点传送运动之间的协调,因此需要详细计算。

依据零件尺寸，作图计算得出：

推动棘轮的曲柄摇杆机构的行程速比系数为：

k=1；

又工作周期为2秒，则摇杆推程时间为：

1秒，回程时间为：

0.5秒，休止时间为：

0.5秒。

[1]朱理,机械原理，第2版，北京，高等教育出版社，2010

[2]戴娟，机械原理课程设计指导书，北京，高等教育出版社，2011

[3]陆凤仪，机械原理课程设计，北京，机械工业出版社，1999

经过几天的努力，机械原理课程设计就要结束了。

回顾这些天的劳动，我确实从中知道了很多，而且也要把CAD学好，我所完成的不仅仅是一个课程设计，对课本知识的理解也加深了许多。

刚开始，我认为这个课程设计题目很简单，我就没有在之前做准备，到了后面，我发现要画的图也有点麻烦，而且还要给予尺寸的设计。

不仅要考虑糕点的传动，还要考虑糕点的切的动作，我们寝室的3个人在寝室里讨论了将近几个小时也没有确定可行的方案，又是棘轮不知道画，不完全齿轮不好控制，槽轮设计达不到糕点的厚度，只好将讨论时的几种方案记下，再慢慢研究。

回去我们经过再三的商量，最终才确立了一套好的方案。

通过这次课程设计，我明白了很多：

1、对课本知识掌握的还不牢靠，还要更深一层的理解；

2、在学习知识的同时，要注意知识和实际的结合，切记只学死知识，那样就是学好了，将来也时无用；

3、团队的精神，一个人的能力毕竟是有限的，只有团结更多的人，才能做出更出色的成绩来，才能选出更好的方案。