1、一、機械原理課程設計任務書1. 設計題目糕點切片機運動方案設計2. 原始數據及設計要求1）糕點厚度：1020mm2）糕點切片長度（亦即切片高）范圍：580mm3） 切刀切片時最大作用距離（亦即切片寬度方向）：300mm4）切刀工作節拍：40次/min。5）要求選用的機構簡單、輕便、運動靈活可靠。6） 電機可選用，功率 0.55KW（或 0.75KW、1390r/min。設計指導教師（簽字）:二、設計說明書1. 機械系統運動原理及動作過程糕點先成型（如長方體、圓柱體）等的薄片后再烘干。糕點切片機要求實現兩 個動作：（1、點的直線間歇移動（2）刀的往復運動通過兩者的動作配合進行切片，變直線間歇移動

2、速度或每次間歇的輸送距離，以滿足糕點的不同切片厚度的需要。2. 工藝動作順序因為糕點切片機要求實現兩個執行動作： 糕點的直線間歇運動和切刀的旋轉運 動。 所以電機啟動后， 兩把切刀連續旋轉， 同時進行糕點的送進運動， 當送進停止 （糕點停止）后，第一把切刀切割糕點，切割完成（切刀退出糕點）后，進行 糕點的第二次送進運動，送進停止（糕點停止）后，第二把切刀切割糕點，切 割完畢后，完成一次循環。3. 機械系統運動方案設計設計前的構想（1）切刀的往復直線移動可采用連桿機構、凸輪機構、齒輪齒條、組合 機構等。（2）糕點的直線間歇運動可選擇連桿機構、齒輪機構、凸輪機構、棘輪 機構、槽輪機構等。方案一：采

3、用機構:切刀往復運動：曲柄滑塊切刀運動機構 糕點間歇運動：槽輪糕點運動機構方案一的簡圖（1）切刀的往復運動我們用曲柄滑塊機構實現，刀裝在滑塊上當曲柄進 行圓周運動可以帶動刀的往復運動，另外，采用圖示的偏置曲柄滑塊機 構有急回運動特性，可使刀在向下運動即切糕點時速度加快，從而使切 口光滑。（2）糕點的間歇運動我們采用槽輪實現。（3）當滑塊向上運動即刀向上運動時，槽輪運動帶動糕點的移動，當滑 塊向下運動即刀向下運動時，槽輪靜止即糕點靜止，進行切割。方案二：采用機構切刀往復運動：凸輪切刀運動機構糕點間歇運動：槽輪糕點運動機構方案二的簡圖（1）切刀的往復運動我們采用凸輪機構，利用杠桿定理，當推桿行程增

4、 大時，刀具切割糕點，當推桿到達最高點時刀具到達最低點，當推桿行 程減小時刀具上升。（2）糕點的間歇運動我們采用槽輪機構實現。（3）當兩鎖止弧接觸即槽輪靜止時推桿向上運動，當兩鎖止弧分開即槽 輪運動時推桿向下運動，利用此規律可根據反轉法計算確定凸輪的形狀。方案三：采用機構：切刀往復運動：導桿一齒輪切刀運動機構糕點間歇運動：不完全齒輪糕點運動機構連馬交吿亠元不連方案三的簡圖（1）切刀的往復運動我們采用擺動導桿機構和齒輪機構實現，利用導桿 構使搖桿D產生一定角度的擺動，控制曲柄和兩機架的長度可使擺角達到 60,兩嚙合齒輪的齒數比為3： 1，從而使輸出的擺角達到180,可以在此 安裝刀具使其來回往復

5、切割，另外此導桿機構具有急回運動特性， 可以以糕點 高度的不同安裝兩套傳輸帶，分為刀速較快的一邊和刀速較慢的一邊。 并且由 于無論糕點的高低，其放置位置總是與刀切入時刀刃所在的直線存在一定夾角，存在應力集中現象，便于切片過程的實現。（2）糕點的間歇運動采用不完全齒輪實現。（3）當刀從對稱中心位置往右擺動時左邊的不完全齒輪進入嚙合，右邊的 不完全齒輪退出嚙合，當刀從右邊回到中心位置時右邊的不完全齒輪進入嚙合,左邊的不完全齒輪退出嚙合，從而實現刀切割時糕點停止，刀不切割時里 糕點前進。三、主要工作機構的運動循環圖刀具運動示意圖90。2 7 0。切刀的直線往復運動循環圖糕點的直線間歇運動循環圖四、機

6、構運動方案的選擇和評定綜合考慮方案三較好方案一：動副均為低副，兩運動副元素為面連接，壓強較小，可承受較大 的載荷，且幾何形狀簡單， 便于加工。 而且連桿上各點的軌跡是各種不同形狀 的曲線，氣形狀隨著各構件相對長度的改變而改變， 從而可以得到形式眾多的 連桿曲線，可以這些曲線來滿足不同曲線的設計要求。此機構雖有上下往復運動， 但它并沒有機會運動特性。 不能夠實現切刀下 切速度慢而收回速度快的特性，也不能夠很好的縮短空程的時間，影響效率。方案二：切刀的往復運動我們采用擺動導桿機構和齒輪機構實現，利用 導桿機構使搖桿產生一定角度的擺動， 控制導桿機構的尺寸， 可使刀的擺角達 到一定角度，產生一定的齒

7、輪嚙合比，可以在此安裝刀具使其來回往復切割。 并且由于無論糕點的高低， 其放置位置總是與刀切入時刀刃所在的直線存在一 定夾角， 存在應力集中現象， 便于切片過程的實現。 糕點輸送的機構我們采用 不完全齒輪機構，在非嚙合區，糕點靜止，切刀開始切割；進入嚙合區，輸送 帶帶動糕點輸送， 切刀停止切割。 但此機構中刀的運動具有急回運動特性，為 了滿足糕點厚度的均勻， 我們必須考慮到來改變機構的自由度的數目， 結構過 于復雜，較難制造和計算。方案三：這樣設計有三個好處： 1. 兩條傳輸帶交錯運動可以在避免切到皮 帶的前提下，提高輸出工的利用率從而達到提高總體效率的效果。 2. 按照不同 糕點不同切片長度

8、的需求，可以調整不同的檔位來實現一機多用的效果。 3. 引入急回運動， 使得左右兩邊可以分別切不同厚度、 不同難易程度的糕點，給 多元化生產帶來了便捷。對于此結構我們選刀的運動為連續旋轉，而且采用兩把刀的情況，這樣的話系統的效率將會得到很大的提高， 并且由于無論糕點的高低，其放置位置總 是與刀切入時刀刃所在的直線存在一定夾角，存在應力集中現象，便于切片過程的實現。此機構采用多個齒輪連接，傳動穩定，傳動比可靠，同時整個系統 機構設計簡單，易于制造。糕點的間歇運動我們采用不完全齒輪實現。當滑塊向上運動即刀向上運動時， 不完全齒輪進入嚙合區，運動帶動糕點 的移動，當滑塊向下運動即刀向下運動時， 不完

9、全齒輪進入非嚙合區即糕點靜 止，進行切割。使用齒輪而不使用蝸桿、凸輪的原因：蝸桿、凸輪只能在一定距離內產生較大的傳動比（蝸輪軸心固定，蝸桿向前送進），所以不適用于連續不 停傳動的情況下，而且蝸輪從側面看與齒輪不同的是其中間位置有一定弧 度的下凹，對加工而言會產生一定的難度。而且相對齒輪而言，蝸輪、嚙 合輪齒間的相對滑動速度較大，使得摩擦損耗較大，因而傳動效率較低， 易出現發熱和溫度過高的現象，磨損也較嚴重，會降低整體的使用壽命， 而且成本較高，因此我們用多個齒輪傳動來替代蝸輪蝸桿的設計。五、機械系統設計計算（1）傳動比的計算電機的轉數為1309r/min，切刀的工作節拍為40次/min。設電機

10、轉一轉， 切刀往復一次，則控制切刀的桿件轉數為 40r/min。綜上，總傳動比為i斗1390r/min =34.75。n240r /min備注：如果要滿足電機轉一轉，需要切刀往復一次，則做往復運動的那個 搖桿的兩個極限位置需要差不多為一個為最高點和一個為最低點。這樣才會滿足以上轉數和傳動比的計算。(2) V帶傳動的傳動比選V帶的傳動比為h =2，則減速器總傳動比為if 1二竺75 =17.375。ii2由表查得V帶工作情況系數kA=1.2，故Pca二KaP=120.7509 KW。根據Pea和n選用Z型帶。根據表，取小帶輪的基準直徑dd160mm。則大帶輪的基準直徑 dd2 =idd1 =2

11、160 = 320mm，根據表圓整為 dd2 =315mm。(3) 減速器的傳動比減速皮帶輪減速齒輪送料皮帶輪考慮到兩級齒輪潤滑問題，兩級大齒輪應有相近的浸油深度， 兩級齒輪減 速器高速級傳動比i2與低速級傳動比i3的比值取為1.3，即i2=1.3i3。則 i2 二.17T =1. 3一1 7. 37 5 4;7i533.656。i24.753設高速級齒輪，小齒輪齒數Z1 -24，大齒輪齒數Z2刊2乙=4.753 24 114。 設低速級齒輪，小齒輪齒數 N =24，大齒輪齒數Z2二)3乙二3.656 24 ： 88。 備注：分度圓直徑不具體計算，但是在仿真時，必須要滿足以上算出的傳 動比。(

12、4) 對刀長的設計由已知條件糕點切片長度（亦即切片高）范圍：580mm及切刀切片時最大作用距離（亦即切片寬度方向）：300mm得知：根據運動循環圖作得刀切割 的示意圖，得輸送帶與錐齒輪8之間的距離為92mm80m不至蛋糕與錐齒輪8 發生干涉，由于刀是做圓周運動，通過CAD乍圖可以得到：刀長L 156.77mm 糕點的最大寬度為300mm刀切割過的角度為135。切刀（5）對槽輪機構的設計卩a卩3 2.3 1槽輪設計圖六、參考文獻1. 機械設計課本 孫桓 陳作模 葛文杰 主編 高等教育出版社。2. 機械原理課程設計指導書裘建新主編 高等教育出版社。3. 機械原理課程設計手冊 牛鳴岐等主編 重慶大學

13、出版社。4. 機械基礎綜合課程設計 孔凌嘉等主編 北京理工大學出版社。5. 機械原理課本 張春林主編 高等教育出版社。七、設計心得機械原理課程設計是我們機械類專業學生第一次較全面的機械設計訓練，是機械原理和機械設計課程重要的綜合性與實踐性環節。(1)通過這次機械原理課程的設計，綜合運用了機械原理課程和其他有關 先修課程的理論，結合生產實際知識，培養分析和解決一般工程實際問題的能力，并使所學知識得到進一步鞏固、深化和擴展。(2)學習機械設計的一般方法，掌握通用機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的設計原理和過程（3）進行機械設計基本技能的訓練，如計算、繪圖、熟悉和運用設計資 料（手冊、圖冊、標準和規

14、范等）以及使用經驗數據，進行經驗估算和數據處 理等。（4）綜合運用了計算機中 C語言、AutoCAD繪圖等相關知識，同時也是 自己意識到了我們所存在的不足與缺點，在以后的學習、生活和工作中，我們會積極改正。課程設計指導教師評審標準及成績評定序號評審項目評審指標評 價 比 例實 際 得 分1工作量、工作態度工作量完成情況，論文（設計）難易程度， 有體現本專業基本訓練的內容；工作紀律、 作風是否嚴謹。20%2調查論證獨立查閱文獻、調研情況；開題報告完成情 況；綜合歸納、收集和正確利用各種信息的 能力。15%3實驗、設計方案與實 驗技能實驗、設計方案合理、可行；獨立操作實驗， 數據米集、計算、處理的能力；結構設計、 工藝、推導正