1、荊楚理工學院課程設計成果 學院： 機械工程學院 班 級： 機制三班 學生姓名： 韓俊杰 學 號： 2014ZSB030109 設計地點（單位）： 荊楚理工學院 設計題目： 糕點切片機 完成日期： 2015年 12 月 30 日 指導教師評語： _ 成績（五級記分制）： 教師簽名： 前 言 糕點做為中國民間傳統的小吃，有著將近兩千多年的文化歷史，傳承至今。因為其獨特的風格流傳到現在。 在當今這個社會和信息高速發展的全球化的時代！效率最為重要，大規模批量化的生產尤為重要，傳動的手工加工方式已經不在適應當今這個社會，人類永遠都是進步的！用已有的理論知識，創造了一代又一代的糕點切片機！來滿足現代人的生

2、活需求。 隨著和外國的交流更加密切，西式糕點也流入中國，其造型新穎，風格獨特，口味清新，顛覆了傳統糕點在我國人民中的印象。不僅僅在選材，制作方式，口感方面都給我們一種耳目一新的感覺。而今的糕點的發展更是融合了中西兩種風格，成為新一代的流行美食，深受大眾的喜歡，市場占有率極高。糕點作為一種常見的食品，它可以作為早餐、中餐、晚餐，也可以作為主食。從而，在日常生活中扮演者重要的角色。而今，新世紀的糕點中添加了一些保健性的藥物，在不影響其自身美味的同時還大大提高了它的的營養價值和藥用效果。糕點切片機發展史已經很多年了，對于家居型的糕點切片也是有市場供應。早就已經發展到了一定的階段。近幾年來，隨著經濟的

3、飛速發展，人民生活水平的不斷提高。糕點的制作慢慢有家庭小批量的生產趨勢，加上糕點龐大的需求量，價格適宜且功能強大的小作坊型糕點切片機變得非常必須，所以研究經濟適用快速安全的糕點切片機是非常重要的。 目 錄1 設計任務 ································

4、;···············1 1.1設計要求數據·································

5、············1 1.2工作原理及工藝動作過程···································1

6、1.3 設計方案················································1 2機

7、械系統運動方案的擬定與選擇 ··························2 2.1 方案的擬定 ···················

8、3;·························2 2.1.1 方案一·······················

9、;······················2 2.1.2 方案二··························

10、···················3 2.1.3 方案三·····························&

11、#183;···············5 2.2選擇方案的工作原理及運動簡圖·····························53根據工藝動作和協調要

12、求擬定運動循環圖························6 3.1 刀具往復運動 ······················

13、83;····················6 3.2間歇運動····························

14、·····················74傳動系統設計 4.1傳動系統設計··························

15、···················8 4.2皮帶傳動設計·····························&

16、#183;···············85執行系統機構設計································

17、83;·········9 5.1 曲柄滑塊·······································

18、;··········9 5.2 棘輪機構······································&

19、#183;·········106傳動系統演示······································

20、3;·······117 設計總結·········································&#

21、183;········128 參考文獻········································

22、··········12 一、設計任務1.1設計要求數據(1) 切點切片長度：10100mm(2) 糕點厚度：1025mm(3) 切刀切片時最大作用距離(亦即切片的寬度方向)：200 mm。(4) 切刀工作節拍：60次/min。(5) 選用的機構簡單、輕便、運動靈活可靠，生產阻力要小。1.2工作原理及工藝動作過程 糕點先成型(如長方體、圓柱體等)經切片后再烘干。糕點切片機要求實現兩個執行動作：糕點的直線間歇移動和切刀的往復運動。通過兩者的動作配合進行切片。改變直線間歇移動速度或每次間隔的輸送距離

23、，以滿足糕點不同切片厚度的需要。1.3 設計方案1）削速度較大時，切片刀口會整齊平滑，因此切刀運動方案的選擇很關鍵，切口機構應力求簡單適用、運動靈活和運動空間尺寸緊湊等。2）直線間歇運動機構如何滿足切片長度尺寸的變化要求，是需要認真考慮的。調整機構必須簡單可靠，操作方便。是采用調速方案，還是采用調距離方案，或者采用其它調整方案，均應對方案進行定性的分析比較。3）間歇運動機構必須與切刀運動機構工作協調，即全部送進運動應在切刀返回過程中完成。需要注意的是，切口有一定的長度(即高度)，輸送運動必須在切刀完全脫離切口后方能開始進行，但輸送機構的返回運動則可與切刀的工作行程運動在時間上有一段重疊，以利提

24、高生產率，在設計機器工作循環圖時，就應按上述要求來選取間歇運動機構的設計參。二、機械系統運動方案的擬定與選擇2.1方案的擬定 糕點的直線間歇運動可選擇連桿機構、齒輪機構、棘輪機構、凸輪機構、槽輪機構等。 切刀的往復直線運動可采用連桿機構、凸輪機構、組合機構等。2.1.1方案一：切刀的往復運動是用凸輪機構， 糕點的間歇運動是用棘輪機構 偏執曲柄滑塊機構，可以利用它實現切刀的往復運動。凸輪機構工作原理：有凸輪的轉動帶動切刀的上下往復運動，最大行程為凸輪的相對轉動點的最高點與最低點的差，通過正價凸輪的長度來增大或減小行程。 優點：具有急回運動特性。機構結構簡單，可根據已經給定的尺寸設計出機構中各連桿

25、的長度。具有連桿機構的共同優點。可以承受較大的載荷，并且有利于潤滑，運動副元素的幾何形狀較簡單，便于加工制造。改變各構件的相對長度來使動件得到預期的運動規律。 缺點：機械效率較低。 直齒式棘輪棘爪機構，利用棘爪的擺動推動棘輪的轉動，然后棘爪的回到初始位置過程中棘輪不動。如此棘爪往復擺動來實現糕點的直線間歇運動。 優點：依靠棘輪傳動，運動可靠，制造方便，棘輪轉角能實現有級調節。并且在棘輪外面罩上一個外殼和曲柄搖桿配合可以實現糕點機構的可調性往復間歇運動，且具有調節精度和結構簡單，易設計的特點。 缺點：由于棘輪很少接觸，棘輪棘齒的厚度需要注意，如果太薄就會使強度減低，所以棘輪棘齒的齒高和齒距的確定

26、要綜合多方面考慮使其滿足。棘輪機構 工作原理：曲柄轉動一定角度范圍是帶動連桿運動，與連桿項鏈的棘爪插入齒輪內，帶動從動棘輪轉過一定角度。當去曲柄轉過領一定角度，另一側的棘爪組織棘爪輪反向轉動，與連桿項鏈的棘爪在棘輪齒上滑過。從而實現曲柄的連續轉動帶動棘輪的單向間歇運動。優缺點：齒式棘輪機構結構簡單，制造方便，動與停的時間比可通過選擇合適的驅動機構實現。該機構的的缺點是行程只能做有限調節，噪音、沖擊和磨損較大。2.1.2方案二：切刀的往復運動是用連桿機構 糕點的間歇運動是用非完整齒輪與完整齒輪間歇嚙合傳動 切刀的往復運動我們用凸輪連桿機構實現，刀裝在滑塊上，利用杠桿定理，另外，采用圖示的偏置曲柄

27、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。 糕點的間歇運動我們采用不完全齒輪實現。 該方案結構簡單，但對于不完全齒輪來說，嚙合時會有較大沖擊，易損壞， 同時該系統整體尺寸較大，工作效率較低，結構不緊湊，調試性較低。連桿機構工作原理：通過轉盤的旋轉帶動連桿的轉動，從而到動切刀上下往復運動，可通過調節連桿的長度來城建行程。優缺點：結構簡單，容易實現，且具有連桿的共同優點。優快慢行程之風，提高工作效率。起運動副均為低副，兩運動副鏈接為面接觸，加強較小，可承載較大的載荷。這種機構占據的空間位置較大，傳遞的路線較長。 非完整齒輪與完整齒輪間歇嚙合傳動工作原理：主動齒輪做

28、連續轉動，當主動輪的吃齒靜茹嚙合，從動輪轉動，主動輪退出嚙合，有與兩齒輪的凸凹鎖止弧的作用，從動輪保持可靠停歇，從而實現從動輪的間歇轉動。優缺點；不完全齒輪機構設計靈活，從動輪的運動角范圍大，很容易實現一個周期中的多次變動，廳施加不等的間歇運動。擔架工復雜；在進入嚙合是速度有突變，引起剛性沖擊，不宜用于高速轉動；主、從動輪不能互換，并且不好控制進給的距離。2.1.3方案三：切刀的往復運動是用連桿-曲柄滑塊機構 糕點的間歇運動是用棘輪機構 直齒式棘輪棘爪機構，利用棘爪的擺動推動棘輪的轉動，然后棘爪的回到初始位置過程中棘輪不動。如此棘爪往復擺動來實現糕點的直線間歇運動。整體結構優缺點：機構結構簡單

29、，可根據已經給定的尺寸設計出機構中各連桿的長度。具有連桿機構的共同優點?？梢猿惺茌^大的載荷，并且有利于潤滑，運動副元素的幾何形狀較簡單，便于加工制造。改變各構件的相對長度來使動件得到預期的運動規律,但機械效率較低。依靠棘輪傳動，運動可靠，制造方便，棘輪轉角能實現有級調節。并且具有調節精度和結構簡單，易設計的特點。 缺點：由于棘輪很少接觸，棘輪棘齒的厚度需要注意，如果太薄就會使強度減低，所以棘輪棘齒的齒高和齒距的確定要綜合多方面考慮使其滿足。綜合上訴三種方案的有缺點 最終我選擇方案三。2.2選擇方案的工作原理及運動簡圖機構運動簡圖電動機經過皮帶和減速齒輪候達到切刀所需要到達的工作速率，使用一組帶

30、輪帶動曲柄滑塊機構運動，可以對糕點進行切片；為實現糕點間歇運動，就使用棘輪連接皮帶輪實現了糕點進給運動，通過間歇運動機構與切達往復運動機構相互協作運動，即可完成每次切片過程的一致性，使得每塊糕點的大小保持一樣大。 三、根據工藝動作和協調要求擬定運動循環圖3.1刀具往復運動 切刀每分鐘的完成切割60次的工作節拍，切刀做豎直面內的往復直線運動，當其向下運動到與最低點相距約25mm時開始切割糕點，此時糕點靜止不動，切割完畢切刀往上運動到距離最低點約30mm時糕點運動起來，把切好的糕點片帶走并把糕點送進待切，切刀繼續往上運動，直到最高點，之后再往下運動，直到最低點相距約25mm是又開始切割糕點，此時糕

31、點又靜止。如此往復運動。根據糕點切片機工藝要求，切刀的推動循環由下面四段形成。分別是第一階段切刀由糕點表面位置到糕點底部位置所需時間為T1，第二階段是切刀由糕點的底部位置回到糕點表面位置所需時間為T2，第三階段是切刀由糕點表面位置到距離糕點表面位置的最高點所需時間為T3，第四階段是切刀由最高點回到糕點表面位置所需時間為T4完成整個過程需要的時間為：T總=T1+T2+T3+T4 T總=60/60s=1.0s每個階段所需時間為：T1=T2=T3=T4=1/4s=0.25s刀具往復運動機構運動循環圖3.2間歇運動 實現間歇運動的是棘輪機構，因此有棘輪轉位與停歇兩個階段。它們分別是棘輪轉位時間Ta，棘

32、輪停歇時間Tb棘輪轉為與停歇的總時間時間為1s棘輪轉為時間與棘輪停歇時間分別為Ta=Tb=0.5s間歇運動機構運動循環圖四、傳動系統設計4.1 傳動系統設計電動機轉速為1450r/min,切刀的工作節拍是60次/min.假設電動機轉一轉,切刀往復運動一次.由于我們所需要的轉速與工作節拍一樣都是60r/min，所以要設計減速裝置。對于減速裝置我們采用皮帶加齒輪的方式。第一級降速是用皮帶減速，減為250r/min。第二級是用齒輪減為50r/min。4.2皮帶傳動設計 皮帶傳動設計是采用兩個半徑不相同的皮帶實現。由于皮帶上線速度相等，由r1*n1=r2*n2 1000*r1=250*r2 r1/r2

33、=1/4 設電機上皮帶輪半徑徑大小為r1=30mm，另一端皮帶輪的半徑大小r2=120mm。傳動比i=4。5.1齒輪系的設計 經皮帶減速后的轉速為250r/min，而我們所需要的轉速為50r/min。因此還需要的傳動比為5/1，選用的齒輪為標準齒輪。 直齒輪參數表名稱齒數模數分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑齒輪Z1204mm80mm88mm70mm齒輪Z2404mm160mm168mm150mm 齒輪Z2204mm80mm88mm70mm齒輪Z3504mm200mm208mm190mm傳動比 i=(Z2*Z3)/(Z1*Z2)=5/1 五、執行系統機構設計切刀往復運動機構為的執行機構為去柄滑塊機

34、構 簡諧運動機構為棘輪機構。5.1曲柄滑塊由于所切糕點的厚度最大為25mm所以切刀在25mm以上運動時，糕點才能運動。為了給糕點足夠的傳送時間，設計刀具的行程為H=80mm，行程速比系數為k=2，曲柄長度為a=25mm；刀的高度設為50mm。考慮衛生問題，刀具不能縮到滑塊的導軌里，所以設計滑塊的長度為80mm；計算連桿的長度b，偏心距e。第 13 頁在三角形ACC中 H2=(b-a)2+(b+a)2-2(b-a)(b+a)cos =180 b=67mm e=sin(b-a)2+2a2)/H e=33mm 曲柄滑塊機構的尺寸為： 曲柄長：25mm 連接桿長：67mm 滑塊長：80mm 偏心距：3

35、3mm 刀片高：50mm 刀片長: 300mm 皮帶長: 800m5.2棘輪機構 棘輪機構主要是執行糕點的進給運動，每一次的運動距離就是所切糕點的長度。為了更好的控制和改變這個長度，設棘輪每轉動一定的角度，糕點運動20mm，設棘輪共有24個齒，即每個齒代表15度。于是一共有五檔，即20、40、60、80、100mm，也就是說棘輪轉動15、30、45、60、75度。對于棘輪的轉動設計一個曲柄搖桿機構推動棘輪轉動。于是棘輪的轉角就可以轉化為搖桿的擺角。即15,30,45,60,75度。在棘輪外加一個棘輪罩，用以遮蓋搖桿擺角范圍內棘輪上的一部分齒。這樣當搖桿順時針擺動時，棘爪在罩上先滑動，然后才嵌入棘輪的齒槽中推動其轉動。被罩遮住的齒越多，每次推動的角度就越小。棘輪罩設置5個轉角分別為15,30,45,60,75度。設模數為m=4，棘輪的直徑為：da=mz=96mm。在搖桿上裝一個棘爪，棘爪推動棘輪