1、機械原理課程設計 題目名稱糕點切片機專業班級15機制（專升本）學生姓名切克鬧學 號66666666666666指導教師何華機械與車輛工程系二一六年 六月 十五日目 錄1 執行機構的選型與評價12 機械傳動系統的速比和變速機構43 系統流程分析54 機構運動示意圖65 對機械傳動系統和執行機構進行尺寸計算75.1 電動機的選型75.2 同步帶的選擇85.3 對漸開線標準直齒圓柱齒輪3、4的設計95.4 直齒錐齒輪5、6、7、8的設計115.5 對漸開線標準直齒圓柱齒輪8、9的設計135.6 對刀長的設計145.7 對槽輪機構的設計和計算15總 結16參考文獻181 執行機構的選型與評價圖1.1

2、運動循環圖注：該機構采用兩把切刀可提高工作效率方案：切刀連續運動：凸輪連桿機構糕點間歇運動：不完全齒輪機構 注：兩者通過齒輪連接 圖1.2 執行機構運動方案切刀的往復運動用凸輪連桿機構實現，刀裝在滑塊上，利用杠桿定理，當推桿行程增大時，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。另外，采用圖1.2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。糕點的間歇運動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，帶動糕點的移動，當滑塊向下運動即刀向下運動時，不完全齒輪進入非嚙合區即糕點靜止，進行切割。該方案結構

3、簡單，但對于不完全齒輪來說，嚙合時會有較大沖擊，易損壞， 同時該方案整體尺寸較大，工作效率較低，結構不緊湊，可調試性較低。方案：切刀往復運動：齒輪機構糕點間歇運動：槽輪機構圖1.3 執行機構運動方案 對于此結構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。 采用槽輪機構完成糕點的間歇運動，在帶動刀的錐齒輪旋轉一周的過程中，撥盤旋轉四周，完成糕點的切割動作。對于糕點的

4、厚度，因槽輪的運動確定，采用改變摩擦輪的直徑來改變糕點的輸送距離達到改變糕點切片的厚度。槽輪機構的結構簡單，外形尺寸較小，其機械效率高，并能較平穩地、間歇地進行轉位。 綜合比較兩個方案的優劣，方案為我們所選的最終方案。2 機械傳動系統的速比和變速機構通過原始數據：1）糕點厚度：1020mm。2）糕點切片長度（亦即切片高）范圍：580mm。3）切刀切片時最大作用距離（亦即切片寬度方向）：300mm。4）切刀工作節拍：40次/min。5）工作阻力很小。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。可以得出： 機構總傳動比為：i總=1

5、390/20=69.5，周期：T=60/20=3s，故需采用三級減速，選帶傳動減速和齒輪減速。 傳動比的分配：帶傳動的傳動比為i=n1/n210；錐齒輪傳動的傳動比為115;直齒輪的傳動比為110，故選擇帶傳動的傳動比為i1=6.95，第二級齒輪傳動比i2=2.5則第三級中錐齒輪的傳動比i3=i總/i1/i2 =4，直齒輪的傳動比i4=i3=4。3 系統流程分析 首先，電動機連續轉動帶動同步帶轉動，通過采用槽輪機構完成糕點的直線間歇運動，在帶動刀的錐齒輪旋轉一周的過程中，撥盤旋轉四周，其次，切刀的旋轉運動，完成糕點的切割動作，最后，糕點切割完畢，進入下一個循環。故如下圖所示切刀的旋轉運動糕點的

6、直線間歇運動糕點停止輸送，切刀切割電動機連續旋轉切割完畢，進入下一循環圖3.1 系統流程循環圖4 機構運動示意圖圖4.1 機構運動示意圖序號名稱1電動機2同步帶3直齒輪4直齒輪5錐齒輪6錐齒輪7錐齒輪8錐齒輪9直齒輪10主動撥盤11直齒輪12從動槽輪13切刀14摩擦輪表4.15 對機械傳動系統和執行機構進行尺寸計算5.1 電動機的選型 題目已知電動機功率0.55KW、轉速為1390r/min，查機械設計手冊機械傳動可以得到電動機的型號為Y801-4。電動機可放在機架的左側或下側。選用Y系列異步電動機，該電動機一般用與全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機，具有防止灰塵、鐵屑或其他雜質物侵入電動機內部

7、之特點，B級絕緣，工作環境溫度不超過+40，相對濕度不超過95%，海拔高度不超過1000m，額定電壓380v, 頻率50Hz。適用于無特殊要求的機械上。表5.1 電動機型號參數電動機型號額定功率/kw滿載轉速（r/min）堵轉轉距最大轉距質量/kg額定轉距額定轉距Y801-40.5513902.42.317 （a） （b）圖5.1 Y801-4安裝形式機座號級數ABCDEGHKABACADHDBBL8041251005019+0.0094015.59010165165150170130285 表5.2 表5.2 Y801-4尺寸參數5.2 同步帶的選擇 一級減速采用同步帶傳動。其優點為緩沖減振

8、，傳動比精確，傳動輕巧。同步帶傳動具有帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動的優點。同步帶傳動由于帶與帶輪是靠嚙合傳遞運動和動力，故帶與帶輪間無相對滑動，能保證準確的傳動比。傳動時的線速度可達50m/s，傳動比可達10，效率可達98。傳動噪音比帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動小，耐磨性好，不需油潤滑，壽命比摩擦帶長。其主要缺點是制造和安裝精度要求較高，中心距要求較嚴格。所以同步帶廣泛應用于要求傳動比準確的中、小功率傳動中。 所選電動機為Y系列三相異步電動機（普通轉矩鼠籠式），功率為P=0.55KW。 1、由機械設計手冊機械傳動表12-1-67得工況系數KA=1.5。傳動功率P=0.55KW，得同步帶的設計功率Pd=

9、KA*Pd=1.5x0.55KW=0.825KW。 2、小帶輪轉速n1=1390r/min。初選同步帶為模數制，因帶輪轉速較高，故同步帶模數應選較小值，初定模數m=1.5。由機械設計手冊機械傳動表12-1-51表5.3 同步帶相關數據模數m/mm節距Pb/mm齒形角2/齒根厚s/mm齒高hf/mm齒根圓齒頂圓齒頂厚st/mm節頂距/mm帶寬bs/mm角半徑1.54.712402.160.90.151.50.37520 3、由機械設計手冊機械傳動表12-1-68得小帶輪最少齒數zmin=12，初定小帶輪的齒數為z1=20。 4、小帶輪節圓直徑d1=mz1=1.5x20=30mm。 5、帶速v=v

10、max，v=2.18m/s，由vmax=4050m/s，得v滿足條件。 6、傳動比i=n1/n210，其中n2為大帶輪轉速，r/min，定傳動比為6.95。則大帶輪齒數z2=iz1=139，其節圓直徑d2=mz2=1.5x139=208.5mm。 7、初定中心距a0，0.7（d1+d2）a02(d1+d2),即166.95a01,故所選齒輪滿足要求。5.4 直齒錐齒輪5、6、7、8的設計 本設計采用直齒錐齒輪傳動，一方面起到了換向的作用，另一方面，錐齒輪傳動具有以下主要特點：1、齒形簡單，制造容易，成本較低。2、承載能力較低。3、軸向力較小，且方向離開錐頂。圖5.3 錐形齒尺寸參數 對于錐齒輪

11、5和6的傳動，其傳動比為i56=4，對于錐齒輪，其不發生根切的最少齒數為zmin=2ha*cos/sin2a，通常小齒輪的齒數為z=1630，在此，根據結構強度的要求：初選錐齒輪5的分度圓直徑為36，按照模數第一系列標準選取m=2，則可得 錐齒輪5的齒數z5=36/2=18，則錐齒輪6的齒數為z6= i56z5=72。則其他相關參數計算如下：齒頂高系數：ha*=c*=0.25分錐角：5=arctan(z5/z6)=14 6=90-5=76齒頂高：ha=ha*m=2mm齒根高：hf=(ha*+c*)m=2.5mm分度圓直徑：d5=m5z5=36mm d6=m6z6=144mm齒頂圓直徑：da5=

12、d5+2hacos5=39.88mm da6=d6+2hacos6=144.97mm齒根圓直徑：df5=d5-2hfcos5=31.15mm df6=d6-2hfcos6=142.79mm錐距：R=d1/2sin1=74.22mm齒根腳：tanf=hf/R=0.0337頂錐角：a5=5+f=15.93 a6=6+f=77.93根錐角：a5=5-f=12.07 a6=6-f=74.07頂隙：c=c*m=0.25 分度圓齒厚：s=m/2=3.14當量齒數：zv5=z5/cos5=18.55 zv6=z6/cos6=297.62齒寬：BR/3=24 va5=arccos=31.98 va6=arcc

13、os=21.03端面重合度：=zv5(tanva5-tan)+ zv6(tanva6-tan)/2=1.541故直齒錐齒輪5、6滿足傳動要求。 對于錐齒輪7和8，我們以上面同樣的方法可以得到其相關數據。初選直齒錐齒輪7的分度圓直徑為100mm，7、8的傳動比為i=1，按照第一系列標準選擇直齒錐齒輪7和8的模數均為4，z7=100/4=25，z8=z5i=25。分錐角：7=arctan(z7/z8)=45，8=90-7=45齒頂高：ha=ha*m=4mm齒根高：hf=(ha*+c*)m=5mm分度圓直徑：d7=m7z7=100mm d8=m8z8=100mm齒頂圓直徑：da7= da8=d7+2

14、hacos7=101.414mm 齒根圓直徑：da7= da8=d7-2hfcos7=98.23mm錐距：R=d2/2sin2=70.71mm齒根腳：tanf=hf/R=0.07071mm頂錐角：a7=a8=7+f=49.045 根錐角：a7=a8=7-f=40.96 頂隙：c=c*m=1 mm分度圓齒厚：s=m/2=6.28mm當量齒數：zv7= zv8=z7/cos7=35.36 齒寬：BR/3=23mm，va7=va8=arccos=25.08端面重合度：=zv7(tanva7-tan)+ zv8(tanva8-tan)/2=1.171故所選直齒錐齒輪5、6滿足傳動要求。表5.4 各錐齒

15、輪模數和齒數序號模數m齒數z錐齒輪5218錐齒輪6272錐齒輪7425錐齒輪84255.5 對漸開線標準直齒圓柱齒輪8、9的設計 用標準齒輪傳動設計簡單，使用方便，互換性好。 1、參照機械設計手冊機械傳動得漸開線圓柱齒輪傳動的參數選擇。根據其不發生根切的最小齒數zmin=2ha*/=17和傳動比i89=i總/i1=10要求，擬定直齒輪8、9的參數。 a、初選中心距：取初始標準安裝中心距a=140mm b、模數、傳動比及中心距確定：(數據和公式來源：機械原理第十章齒輪機構及其設計表10-1、10-2)按經驗公式，m=(0.0160.0315)a=(0.0160.0315)140=2.244.41

16、根據機械原理第十章表10-1中取第一系列模數m=3mm。齒輪9、11的傳動比i=u1=z11/z9=4則由中心距公式a=(z11+z9)m/2，得齒數z9=18.67,z11=74.67經取整后取z9=18,z11=72則實際標準安裝中心距為a=(z9+z11)m/2=135mm可得標準直齒圓柱齒輪8、9的參數結果如下模數：m9=m11=3mm。嚙合角：=20齒頂高：ha9=ha11=ha*m=3mm齒根高：hf9=hf11=(ha*+c*)m=3.75mm齒頂圓直徑：da9=(z9+2ha*)m=60mm ，da11=222mm齒根圓直徑：df9=(z9-2ha*-2c*)m=46.5mm

17、，df11=208.5mm基圓直徑：db9=d9cos=50.74mm ，db9=202.97mm齒距：p=m=9.42mm基圓齒距：pb=pcos=8.85mm齒厚：s=m/2=4.71mm齒槽寬：e=m/2=4.71mm標準中心距：a=m(z11+z9)/2=135mmr9=mz9/2=27mmr11=mz11/2=108mmra9=r9+ha*m=30mmra11=r11+ha*m=111mma9=arc cos(r9cos/ra9)=arccos(27cos20/30)=32.25a11=arc cos(r11cos/ra11)=arccos(108cos20/111)=23.89故兩

18、齒輪的重合度：=z9(tana9-tan)+ z11(tana11-tan)/2 =18(tan32.25-tan20)+ 72(tan23.89-tan20)/2 =1.671故所選齒輪滿足要求。5.6 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92mm80mm,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作圖可以得到：刀長L156.77mm，糕點的最大寬度為300mm，刀切割過的角度為135。 故擬定刀的長度L=160mm156

19、.77mm,滿足使用條件。5.7 對槽輪機構的設計和計算圖5.4 槽輪機構結構和尺寸 圖5.5 切刀結構和尺寸 由機械傳動系統圖4.1所示，我們根據前面的齒輪設計得到槽輪的相關數據：槽數：Z=4根據圖4.1及各構件尺寸得槽輪中心距，并將摩擦輪尺寸考慮進去得：L18+40+100+92-135=115mm 取L=130mm從動輪運動角：2=360/Z=90主動輪運動角：2=3602=90從動輪軸心到槽口長度：O2A=Lcos=91.92mm主動曲柄長度：R1=O1A=Lsin=91.92mm滾子半徑：r3R1/6=91.92/6=15.32mm,取15mm鎖止弧半徑：RHO1A-r3-h=91.

20、92-15-（0.60.8）15 =64.92mm67.92mm，取65mm主動輪上鎖止弧所占角度，以O1A為起始線兩邊各角中無鎖止弧。槽輪上槽口至槽底深：LS=O2A-(L-O1A)+r3+ =91.92-（130-91.92）+15+ =（68.84+）mm 式中是預留的間隙。周期：T=3s從動輪運動時間：td=T/=(1/2-1/Z)T=T/4=0.75s從動輪停歇時間：tj=T-td=2.25s總 結在設計過程中，遇到了很多問題，比如傳動機構、執行機構的知識，而我所學也只不過是滄海一粟罷了，需要老師的指導和自己在圖書館或是網上查閱資料。在設計過程中一些必要的公式和內容，更是無從下手，其

21、中的一些內容不只是靠書本的知識就可以掌握完成的，我在設計的時候往往只注意到局部的設計而沒有全面的考慮整體的設計。 在本次機械設計過程之中，對于機構整體的設計花費了很多精力，讓我修改了很多遍。如在進行傳動機構設計中，我查找了很多資料，每一步設計都是要進行分析，而且都是相互聯系的。在設計中，自知自己的專業知識不夠硬，沒能夠把切糕機的模型圖完整的畫出來，這是設計中最不足的地方。 本次課題主要是切糕機設計。利用了圓周運動與直線往復運動的結合，并對其作了進一步改進。本次設計的切糕機樣式美觀、大方。另本次設計的切糕機可以使得切刀和糕點的相互運動更能夠完美的相互配合，使切糕機應用得更加的廣泛和和靈活。切糕機可以加工一切（包括軟硬）的各種糕點，大大提高了產品的生產效率，從而提高了生產力水平。降低了由前幾代切糕機所生產出來的廢品率，從而節約了資源，也節