糕点切片机说明书

糕点切片机说明书

第五组

易万力、李华斌、杨永亮、林楷、王博

指导老师：李小江

目录

一、设计题目和要求 .................................................................................................... - 3 -

1. 题目： .............................................................................................................. - 3 - 2. 工作原理及工艺动作简述 ................................................................................. - 3 - 3. 原始数据及设计要求（组号：5 数据号：3） ............................................ - 3 - 4. 难点提示及注意事项 ........................................................................................ - 3 - 二、执行机构设计........................................................................................................ - 4 -

1．工艺动作分解和机构分解 .............................................................................. - 4 - 2. 执行机构的选择及评价 ................................................................................... - 4 - 三、总体方案设计........................................................................................................ - 7 -

1．减速机构设计................................................................................................. - 7 - 2. 调速机构设计.................................................................................................. - 7 - 3. 整机方案机构运动简图 ................................................................................... - 7 - 4. 拟订运动循环图 . ............................................................................................... - 8 - 四、机构尺寸设计........................................................................................................ - 9 -

1. 曲柄滑块机构的设计 ........................................................................................ - 9 - 2. 不完全齿轮机构的设计 . .................................................................................. - 10 - 3. 摩擦轮设计 ..................................................................................................... - 10 - 4. 减速齿轮设计 ................................................................................................. - 11 - 5. 锥齿轮设计 ..................................................................................................... - 12 - 6. 滚筒与传送带设计 .......................................................................................... - 13 - 五、机构运动分析...................................................................................................... - 14 -

1、解析法.......................................................................................................... - 14 - 2、图解法.......................................................................................................... - 18 - 六、总结.................................................................................................................... - 19 - 七、参考文献............................................................................................................. - 20 - 八、附图.................................................................................................................... - 21 - 九、附表.................................................................................................................... - 26 -

一、设计题目和要求

1. 题目：

糕点切片机

2. 工作原理及工艺动作简述

糕点切片机的切刀运动机构由电动机驱动，经减速后使切刀实现切片所需的某种往复运动。糕点铺在传送带上，间歇地进行输送，通过改变传送带输送速度或每次间隔的输送距离，以满足糕点不同切片规格尺寸的需要。糕点先成型，经切片后再烘干。

3. 原始数据及设计要求（组号：5 数据号：3）

（1）糕点厚度：10~17mm。 （2）糕点切片长度：45mm 。

（3）切刀切片最大作用距离：300mm 。 （4）切刀工作节拍：50次/min。

（5）生产阻力甚小。设计要求机构简单、轻便、运动灵活可靠。 （6）电机参考规格：0.55KW/0.75KW 1300r/min。

4. 难点提示及注意事项

（1）切削速度较大时，切片刀口会整齐平滑，因此切刀运动方案的选择很关键，切口

机构应力求简单适用、运动灵活和运动空间尺寸紧凑等。

（2）直线间歇运动机构如何满足切片长度尺寸的变化要求，是需要认真考虑的。调整

机构必须简单可靠，操作方便。是采用调速方案，还是采用调距离方案，或采用其它调速方案，均应对方案进行定性分析比较。 （3）间歇输送机构必须与切刀运动机构工作协调，即全部送料运动应在切刀返回过程

中完成。需要注意的是，切口有一定的厚度，输送运动必须等切刀完全脱离切口后方能开始进行，但输送机构的返回运动则可与切刀的工作行程在时间上有一段重叠，以利提高生产率，在设计机器工作循环图时，应注意上述特点并适当选择输送运动机构的设计参数。

二、执行机构设计

1．工艺动作分解和机构分解

糕点切片机要求完成两个动作： （1） 糕点的直线间歇运动 （2） 切刀往复直线运动

2. 执行机构的选择及评价

糕点直线间歇运动机构可采用棘轮机构、不完全齿轮机构、槽轮机构等。 切刀往复直线运动机构可采用导杆机构、凸轮机构、曲柄滑块机构等。

（1） 糕点直线间歇运动机构：

（2） 切刀的往复直线运动机构方案：

（3） 执行机构方案评价

以上表的评价内容为依据，通过综合考虑，糕点切片机的的送货机构选取不完全齿轮机构，切刀往复运动选取曲柄滑块机构。

三、总体方案设计

1．减速机构设计

电动机转速为1300r/min，而切刀工作节拍为50次/min，需要设计减速机构。减速机构采用两级齿轮减速。

2. 调速机构设计

糕点厚度范围可调，为10~17mm，故需要设计机构来调节传送带进给量。如果采用多个不同直径的带轮调节进给量（类似变速自行车变速机构），则制造成本高，机构复杂程度高，调节过程麻烦，且只能实现有级调速，切出的糕点厚度只能为有限的几个值。故采用摩擦轮机构，通过调节摩擦轮接触点与从动摩擦轮中心的距离来调节从动摩擦轮转速，从而调节传送带进给量，控制糕点切片厚度，且糕点厚度为某一范围内的连续值。

3. 整机方案机构运动简图

整机方案(未按比例绘制)

4. 拟订运动循环图

由于切刀工作节拍为50次/min，则完成一次糕点输送和切片过程所需时间为1.2s （T=1.2s）。

一个周期内，切刀向下运动时间为

244°−78°

×1.2s=0.553s

360°

向上运动时间为

1.2s −0.553s =0.647s

传送带运动时间为

T ×kt=1.2s×0.3=0.36s

停止时间为

1.2s −0.36s =0.84s

两个执行机构运动循环图如下图

运动循环图

四、机构尺寸设计

1. 曲柄滑块机构的设计

设计曲柄滑块机构的尺寸如下图所示（切刀安装在滑块上）。转角α=78°时，滑块运动到最高点C1点，转角α=244°时，滑块运动到C2点。转角从78到244°过程滑块向下运动（切片），从244°到78°过程滑块向上运动（回程）。 曲柄滑块机构极位夹角

θ=14°

行程速比系数

K=(180°+θ)/(180°-θ)=1.169

曲柄长AB=38.05mm，连杆长BC=105.13mm。行程H=80mm,偏距e=30mm。当转角α=180°

曲柄滑块机构

2. 不完全齿轮机构的设计

已知数据：主动轮转速为ω=5π/3 rad/s，即T=1.2s 要求主动轮转一圈（360°），从动轮转过90°，休止270° 不完全齿轮齿形采用渐开线齿形 取运动特性系数kt=0.36⁄1.2=0.3 主动轮上锁止弧数M =1 从动轮上锁止弧数N =4 系数K =2

从动轮上锁止弧间齿数z 2=4

主动轮上锁止弧间齿数z 1=z 2+1=5

′

从动轮假想齿数z 2=N(z2+K) =24

′

主动轮假想齿数z 1=M/kt(z1+K−1) =20 模数m=3

∗

主动轮首、末齿的修正齿顶高系数f 1=0.85 不完全齿轮几何尺寸如下表

3. 摩擦轮设计

设摩擦轮主动轮半径为 r 1 , 从动轮半径为 r 2 ，锥齿轮传动比为 i , 传送带滚筒

′

的半径加传送带厚度为 r s , 摩擦轮接触点到从动摩擦轮的距离为r 2，传送带运动距离为s 。

一个周期内，主动摩擦轮间歇转动一次，转动时间为0.36s ，转角为。

2π

由于主、从动摩擦轮接触点的线速度相等（忽略滑差率），得主动摩擦轮轮转过时，

2

π

从动摩擦轮转过

r 1r ′2

×，传送带运动距离为

2

π

s=

r 1π1

×××r s 2设计圆锥齿轮的传动比i=6，取r 1=50mm =r s

′

由于s 的调节范围为10~17mm，代入上式得 r 2变化范围为65.45~38.5mm。考虑到接触点不宜调节到从动摩擦轮的边沿，故取

′

r 2=1.2×r 2=1.2×65.45mm =78.54mm

圆整后取

r 2=80mm

两轮的宽度

B =ψ×2r 1

取ψ=0.2，得B=20mm。

摩擦轮加压装置采用弹簧加压，两摩擦轮材料均为橡胶，其摩擦系数μ=0.45~0.60。

4. 减速齿轮设计

采用两级齿轮减速，一级减速齿轮传动比为5，二级减速齿轮传动比为5.2，电动机功率为7.5KW ，转速为1300r/min，减速后转速为1300÷5÷5.2=50r/min。减速齿轮相关尺寸数据见下表。

5. 锥齿轮设计

直齿锥齿轮相关数据传动比i=6

模数m=1.5mm

小齿轮（主动轮）齿数z 1=16 大齿轮齿数 z2=96 压力角α

6. 滚筒与传送带设计

两滚筒直径一样大，传送带厚度为5mm ，滚筒直径d=2*（r s−5）=90mm,滚筒宽度均

为400mm 。滚筒上固结一轴，直齿锥齿轮的大齿轮安装在轴上。

五、机构运动分析

对本糕点切片机，主要进行曲柄滑块机构的机构运动分析。我们分别采用解析法和图解法进行运动分析。

1、解析法

解析法运动分析是借助机构分析系统（MAD ）完成的。

（1） 根据曲柄滑块机构的尺寸在MAD 中画出机构运动简图如下图。以节点1处的

机架为原点，水平向右方向为x 方向，垂直向上为y 方向。

构件1为主动件曲柄，逆时针转动，其角速度为

ω=50×2π÷60=5.236rad/s

（2） 我们用MAD 进行运动模拟，并绘制出节点3和节点4的位置、速度、加速度

曲线。

（3） 将运动分析的结果导出到EXCEL 中，整理后得到曲柄为任意转角时（每隔1°

取一个值）的节点位置、速度、加速度，表格见附表。

曲柄滑块机构MAD 图

节点3的位移曲线如下，横轴为曲柄的转角（单位：°），纵轴为

位置（单位：mm ），曲线1为节点3的横坐标，曲线2为节点3的 纵坐标。

节点3的速度曲线如下，横轴为曲柄的转角（单位：°），纵轴 为节点3速度（单位：mm/s），其中曲线1为节点3的水平方向 速度，曲线2为节点3的垂直方向速度。

节点3的加速度曲线如下，横轴为曲柄的转角（单位：°），纵轴 为节点3加速度（单位：mm/s2），其中曲线1为节点3的水平方 向加速度，曲线2为节点3的垂直方向加速度。

节点4的位移曲线如下，横轴为曲柄的转角（单位：°），纵轴为 节点4的y 坐标（单位：mm ）。

节点4的速度曲线如下，横轴为曲柄的转角（单位：°），纵轴为 节点4的速度（单位：mm/s）。

节点4的加速度曲线如下，横轴为曲柄的转角（单位：°），纵轴为 节点4的加速度（单位：mm/s2）。

2、图解法

图解法进行机构运动分析，我们分别对曲柄转角为0°、72°、144°、216°、288°

等5个位置进行了位移、速度、加速度分析。

为用图解法分析，我们分别作出了这5个位置的机构运动简图。为简便起见，机构运动简图仅作出曲柄滑块机构，而略去其他部分。 转角0° ：易万力 转角72° ：王博 转角144°：李华斌 转角216°：林楷 转角288°：杨永亮

具体图解法过程见附表之后。

六、总结

经过十多周的课程设计，艰辛和欣慰并存，欣慰是五个人经历很久解决一个棘手的问题，艰辛是在炎炎夏日还要凑在一起讨论，每个人都为此付出了很多课余生活。

我们在上学期经常有一个疑问，我们学这些东西干嘛，经历了大半个学期的设计课，我们都恍然大悟，学到了课堂里永远都学不到的东西，比如把理论付诸实践、和同学们并肩合作，这些都是今后我们缺少不了的。

在两年大学生活里，如此充实快乐课程很少，在实践中学习，又在学习中实践。不仅解决我们学完就忘的毛病，夯实我们的文化知识，更使我们感受到了机械的魅力，这是很重要的。在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，互相学习，共同提高。

在此还要感谢我们的指导老师李老师对我们的悉心的指导，感谢老师给我们的帮助。在设计过程中遇到困难时，是老师的指导帮助我们少走弯路，少犯错误。老师身上有太多的经验值得我们学习，这是书与网络无法教给我们的。

在整个设计中我们懂得了许多东西，也培养了我们独立工作与协调合作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我们充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。就算这个设计的结果不如人意，但是在设计过程中所学到的东西才是这次课程设计的最大收获和财富，将使我们终身受益。

七、参考文献

[1] 濮良贵，纪名刚。机械设计。8版。北京。高等教育出版社。2006. [2] 孙桓，陈作模，葛文杰。机械原理。7版。北京。高等教育出版社。2006. [3] 王昆，何小柏，汪信远。机械设计基础课程设计。1版。高等教育出版社。1995. [4] 许连元，李强德，徐祖茂。机械制图。5版。同济大学出版社。2010. [5] 同济大学航天与力学学院。理论力学。1版。同济大学出版社。2005

八、附图

不完全齿轮小齿轮

不完全齿轮大齿轮

摩擦轮主动轮

摩擦轮从动轮

一级减速齿轮小齿轮

一级减速齿轮大齿轮

二级减速齿轮小齿轮

二级减速齿轮大齿轮

锥齿轮主动轮

锥齿轮从动轮

九、附表