糕點(diǎn)切片機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)資料袋機(jī)械工程學(xué)院（系、部）2016學(xué)年第2學(xué)期課程名稱機(jī)械原理指導(dǎo)教師鄒培海職稱學(xué)生姓名曹琪專業(yè)班級(jí)機(jī)械 1412學(xué) 目糕點(diǎn)切片機(jī)的設(shè)計(jì)成 績(jī)起止日期 2016 年 6月15 日 2016 年 6月24 日目 錄清單序號(hào)材料名稱資料數(shù)量備注1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書12課程設(shè)計(jì)說明書1133課程設(shè)計(jì)圖紙1張4562HUNAN UNIVERSITY OFTECHNOLOGV機(jī)械原理設(shè)計(jì)說明書糕點(diǎn)切片機(jī)的設(shè)計(jì)起止日期:2016 年6月15日至 2016年 6 月24日學(xué)生姓名曹琪班級(jí)材料1402學(xué)績(jī)指導(dǎo)教師（簽：字）機(jī)械工程學(xué)院201

2、6年 6月 24日3目錄0.設(shè)計(jì)任務(wù)書11. 工作原理和工藝動(dòng)作分解22. 根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖23. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型34. 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和判斷35. 減速系統(tǒng)設(shè)計(jì)66. 執(zhí)行系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)87. 機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖108. 三維視圖119. 參考資料1210. 設(shè)計(jì)總結(jié)134湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書20102011 學(xué)年第 2 學(xué)期機(jī)械工程學(xué)院（系、部）材料成型專業(yè) 材料1402 班級(jí)課程名稱：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：糕點(diǎn)切片機(jī)的設(shè)計(jì)完成期限：自2010 年6 月 15日至2010年6 月 24 日共 1 周內(nèi) 容 及 任 務(wù)一、工作原理及工藝動(dòng)作過程簡(jiǎn)介糕點(diǎn)的加工過程是先成

3、型（如長(zhǎng)方形、圓柱形等） 、經(jīng)切片后再烘干。糕點(diǎn)切片機(jī)要求實(shí) 現(xiàn)兩個(gè)工藝動(dòng)作：糕點(diǎn)的直線間歇移動(dòng)和切片的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 通過兩個(gè)動(dòng)作的配合進(jìn)行切片。 改變直線間歇移動(dòng)速度或每次間隔的輸送距離以滿足糕點(diǎn)的不同切片厚度的需要。二、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求1）糕點(diǎn)切片長(zhǎng)度（即切片的咼）范圍為580mm2）切刀切片時(shí)最大作用距離（即切片的寬度）為300mm3）切刀工作節(jié)拍 40次/min ;4）生產(chǎn)阻力很小，要求選用的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便、運(yùn)動(dòng)靈活可靠；5）電動(dòng)機(jī)可以選用 0.55kW （或 0.75kW）、1390r/min。三、設(shè)計(jì)任務(wù)1）根據(jù)工藝動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)要求擬定并繪制運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；2 ）進(jìn)行間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和切

4、片機(jī)構(gòu)的選型，實(shí)現(xiàn)上述動(dòng)作要求；3 ）機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和選擇；4 ）根據(jù)選疋的原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬疋機(jī)械傳動(dòng)方案，分配傳動(dòng)比，畫出傳動(dòng) 方案圖；5）對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算；6 ）畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；7 ）對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，畫出運(yùn)動(dòng)線圖，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬（選作）8 ）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容6.15-6.17構(gòu)思該機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案6.17-6.18運(yùn)動(dòng)分析及作圖6.24整理說明書與答辯主要參考資料:1 朱理.機(jī)械原理M.北京：高等教育出版社，2008: 15-200:2鄒慧君.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)M.北京：高等教育出版社，2009： 15-250指導(dǎo)教師：

5、 2016年6 月24 日1. 工作原理和工藝動(dòng)作分解（一）糕點(diǎn)切片機(jī)要求實(shí)現(xiàn)兩個(gè)執(zhí)行動(dòng)作：1、糕點(diǎn)的直線間歇移動(dòng)2、切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)（二） 通過兩者的動(dòng)作配合進(jìn)行切片1、糕點(diǎn)的直線間歇移動(dòng)糕點(diǎn)的直線間歇移動(dòng)， 是為了保證切刀在切糕點(diǎn)時(shí)， 糕點(diǎn)是靜止的， 這樣切 出的糕點(diǎn)才符合要求。 另外，糕點(diǎn)的直線間歇移動(dòng)的快慢， 決定了被切出的糕點(diǎn) 的厚度大小。糕點(diǎn)在停歇后，如果移動(dòng)的快，糕點(diǎn)的厚度就相對(duì)大一些；否則， 反之。2、 切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 這是切刀所必須的運(yùn)動(dòng)， 如果只有一次運(yùn)動(dòng)， 這樣就只能 切一次。同時(shí)， 切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和高度都必須控制。 切刀切下和收起的總 時(shí)間必須小于糕

6、點(diǎn)的間歇時(shí)間；切刀的最低高度必須高于糕點(diǎn)的最大高度。2. 根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖刀具往復(fù)運(yùn)動(dòng)切刀每分鐘得完成切割 40 次的工作節(jié)拍。所以連接曲柄的齒輪的轉(zhuǎn)速為 40次/min，切刀做豎直面內(nèi)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其往下運(yùn)動(dòng)到與最低點(diǎn)相距 約5mm至 80m（這是糕點(diǎn)的厚度）時(shí)開始切割糕點(diǎn)，此時(shí)糕點(diǎn)靜止不動(dòng)，切 割完畢切刀往上運(yùn)動(dòng)到距離最低點(diǎn)約 80mni時(shí)糕點(diǎn)運(yùn)動(dòng)起來，把切好的糕點(diǎn)片 帶走并把糕點(diǎn)送進(jìn)待切，切刀繼續(xù)往上運(yùn)動(dòng)，直到最高點(diǎn)，之后再往下運(yùn)動(dòng)， 直到最低點(diǎn)相距約5mm至 80m（這是糕點(diǎn)的厚度）時(shí)又開始切割糕點(diǎn)，此時(shí) 糕點(diǎn)又靜止。如此往復(fù)循環(huán)。下圖是刀具的位移運(yùn)動(dòng)圖（兩個(gè)周

7、期） ：2位移3角度JO 3 珀;3.uy33J .宀（JVQi ；=9C m ；3 i B.C 斗匚? n JC刀具循環(huán)圖3. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型如結(jié)構(gòu)示意圖所示，電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪系減速后，達(dá)到40轉(zhuǎn)/分。再用棘輪機(jī)構(gòu)連接一皮帶組成糕點(diǎn)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)，并滿足間歇運(yùn)動(dòng)的要求。同時(shí)通過另外一組皮帶輪帶動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)（滑塊上帶切刀），實(shí)現(xiàn)糕點(diǎn)的切片。 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與切刀運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作協(xié)調(diào)。由于每一次切的過程都一樣，從而使每一片糕點(diǎn)的大小都一樣。而通過改變進(jìn)給的距離，可調(diào)整切片的厚度。4. 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和判斷切刀的往復(fù)直線移動(dòng)可采用連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪齒條、組合機(jī)構(gòu)等;#糕點(diǎn)的直線間歇運(yùn)動(dòng)可選擇

8、連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)、1、 實(shí)現(xiàn)切刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)方案一匕如上圖所示，為一直動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，可利用桿3的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)切刀的上下往復(fù) 運(yùn)動(dòng)。方案二：如上圖所示，為一幾何封閉凸輪機(jī)構(gòu)。可利用構(gòu)件1繞A點(diǎn)做偏心轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)切 刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。方案三:如上圖所示，為一偏執(zhí)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，可利用它實(shí)現(xiàn)切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)方案一：動(dòng)副均為低副，兩運(yùn)動(dòng)副元素為面連接，壓強(qiáng)較小，可承受較大的載荷， 且?guī)缀涡螤詈?jiǎn)單，便于加工。而且連桿上各點(diǎn)的軌跡是各種不同形狀的曲線，氣形狀隨著各構(gòu)件相對(duì)長(zhǎng)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(shè)計(jì)要求。此機(jī)構(gòu)雖有上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，但她并沒

9、有機(jī)會(huì)運(yùn)動(dòng)特性。不能夠?qū)崿F(xiàn)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(shí)間，影響效率。方案二：只要適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線， 就可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng) 規(guī)律，而且機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，可承重較大，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。但是凸輪廓線與推桿之間為 點(diǎn)、線接觸，易磨損。切沒有急回特性，不能夠?qū)崿F(xiàn)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(shí)間，影響效率。方案三：此機(jī)構(gòu)急回特性。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。具有連桿機(jī)構(gòu)的共同優(yōu)點(diǎn)，可承受較大的 載荷，運(yùn)動(dòng)副元素的幾何形狀簡(jiǎn)單。改變個(gè)機(jī)構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度來使從動(dòng)件得到預(yù) 期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 此機(jī)構(gòu)具有連桿機(jī)構(gòu)的共同缺點(diǎn)， 機(jī)械效率降低， 這是連桿機(jī) 構(gòu)所不能避

10、免的。方案設(shè)計(jì)的創(chuàng)新改進(jìn)措施 :1.我們開始構(gòu)思方案時(shí) , 考慮到在以后的生活和生產(chǎn)中 ,自動(dòng)化是必然的趨勢(shì)， 因 此設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)要盡量滿足自動(dòng)化的要求。此機(jī)構(gòu)的運(yùn)作是切糕點(diǎn)與送糕點(diǎn), 切的時(shí)候糕點(diǎn)不能動(dòng) ,沒有切的時(shí)候 , 糕點(diǎn)要運(yùn)動(dòng)并前進(jìn)一定的距離到達(dá)指定位置 .為 了實(shí)現(xiàn)切的動(dòng)作 ,我們開始采用凸輪機(jī)構(gòu) , 來實(shí)現(xiàn)刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng) ,用凸輪可以很好 的控制刀的運(yùn)動(dòng) ,實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的運(yùn)動(dòng)軌跡 , 可是凸輪的設(shè)計(jì)和制造比較復(fù)雜， 且不能 傳遞較大的力 , 而且切糕點(diǎn)也不需要那么高的精度。于是我們考慮用曲柄滑塊機(jī) 構(gòu),曲柄滑塊機(jī)構(gòu)一樣可以實(shí)現(xiàn)刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng) , 可傳遞較大的力 ,能足我們的需要 而且其機(jī)構(gòu)

11、簡(jiǎn)單， 加工制造方便， 能減少生產(chǎn)成本， 于是我們確定用曲柄滑塊機(jī) 構(gòu)。2. 對(duì)于蛋糕的傳送 , 既要滿足間歇運(yùn)動(dòng)的要求 ,又能通過改變進(jìn)給距離而切出不 同厚度的糕點(diǎn)。我們剛開始試用了槽輪機(jī)構(gòu) , 但我們的糕點(diǎn)切片機(jī)要求可以改變 所切糕點(diǎn)長(zhǎng)度的 , 如用槽輪機(jī)構(gòu)的話 , 很難實(shí)現(xiàn)改變切片的長(zhǎng)度 , 我們想到用齒 輪組減速器改變速度來實(shí)現(xiàn)。用許多齒輪來改變速度很復(fù)雜且不太方便操作 , 于 是我們否定了這個(gè)方案。 經(jīng)過查資料后， 我們選擇了棘輪機(jī)構(gòu)。 用棘輪機(jī)構(gòu)可以 方便的實(shí)現(xiàn)改變切片的長(zhǎng)度。 且棘輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)加工簡(jiǎn)單， 改變切片的長(zhǎng)度時(shí)操作 方便。所以機(jī)構(gòu)的總體方案就這么大概的定下來了 .5. 減

12、速系統(tǒng)設(shè)計(jì)6本機(jī)構(gòu)原動(dòng)件為一高速電機(jī),其轉(zhuǎn)速為1390 r/min,但我們所需要的轉(zhuǎn)速是 40r/min,所以要減速。對(duì)于減速裝置我們采用皮帶加齒輪的方法。 第一級(jí)降速是 用皮帶減速,減為240r/min。第二級(jí)是用齒輪減為40r/min。兩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分 析如下：（一）皮帶傳達(dá)設(shè)計(jì)：皮帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)主要是采用兩個(gè)半徑不相同的皮帶輪實(shí)現(xiàn)。由于皮帶上線速度相 等，由r1*v1=r2*v2 ， 1390*r1=240*r2 ； r1 /r2=24/139.由此可見算出電機(jī)上皮帶輪直徑大小r仁 36mm另一端皮帶輪半徑大小r2=220mm傳動(dòng)比i=139/24.（二）齒輪系的設(shè)計(jì)： 經(jīng)皮帶減速后的轉(zhuǎn)速為

13、240r/mi n,而我們所要的轉(zhuǎn)速40r/min 。因此還需要的傳動(dòng)比為6/1,選用的齒輪為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。直齒輪參數(shù)衷名稱齒數(shù)模數(shù)分度圏齒輪Z1254 mm100mm齒輪Z2504 mm200mm齒輪Z2*254imn1 OOinm齒輪z3754 nun300nun傳動(dòng)比 i=6/106. 執(zhí)行系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分兩個(gè)，第一個(gè)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，第二個(gè)為棘輪機(jī)構(gòu)，現(xiàn)分別介紹 如下：8楝輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（帶切丿J）（一）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)此機(jī)構(gòu)主要是執(zhí)行切刀的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于所切糕點(diǎn)的厚度最大為20mm, 所以切刀在20mn之上運(yùn)動(dòng)時(shí)，糕點(diǎn)才能運(yùn)動(dòng)。為了給糕點(diǎn)足夠的傳送時(shí)間，設(shè)計(jì) 刀的行程為

14、60mm即曲柄長(zhǎng)30mm刀的高度設(shè)為37mm考慮到衛(wèi)生問題,刀不能 縮到滑塊的軌道里去，所以設(shè)計(jì)滑塊的長(zhǎng)度為65mm又設(shè)計(jì)連接桿的長(zhǎng)度為60mm這樣曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的高度比較高，所以采用皮帶傳動(dòng)。又切刀應(yīng)能剛好切 斷糕點(diǎn)，綜合曲柄滑塊和棘輪機(jī)構(gòu)的尺寸，我們得出曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和棘輪機(jī)構(gòu)軸 心距為269mm所以曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的尺寸為：曲柄長(zhǎng)30mm; 連接桿長(zhǎng)60mm;滑塊長(zhǎng)65mm; 刀片高37mm;皮帶長(zhǎng)1.63m曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和棘輪機(jī)構(gòu)軸心距為 269mm（二）棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)主要是執(zhí)行糕點(diǎn)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，每一次的運(yùn)動(dòng)距離就是所切糕點(diǎn)的長(zhǎng) 度。為了更好的控制和改變這個(gè)長(zhǎng)度，設(shè)棘輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，糕點(diǎn)運(yùn)動(dòng)2

15、0mm設(shè) 棘輪共有24個(gè)齒，既每齒代表15度。于是一共有四檔，即20,40,60,80mm,也就 是說棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)15,30,45,60度。對(duì)于棘輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)計(jì)一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)棘 輪旋轉(zhuǎn)。于是棘輪的旋轉(zhuǎn)角度就可以轉(zhuǎn)化為搖桿的擺角。即15,30,45,60度。在 棘輪外加裝一個(gè)棘輪罩， 用以遮蓋搖桿擺角范圍內(nèi)棘輪上的一部分齒。 這樣，當(dāng) 搖桿順時(shí)針搖動(dòng)時(shí)，棘爪先在罩上滑動(dòng)，然后才嵌入棘輪的齒槽中推動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)。 被罩遮住的齒越多， 則棘輪每次轉(zhuǎn)動(dòng)的角度就越小。 棘輪罩設(shè)置四個(gè)轉(zhuǎn)角分別為 15, 30, 45, 60度。設(shè)有槽的圓盤直徑為150mm棘輪半徑為100mm在搖桿上裝 一個(gè)棘爪 , 棘爪推動(dòng)

16、棘輪旋轉(zhuǎn) , 棘輪上再固定一個(gè)皮帶輪用以帶動(dòng)皮帶旋轉(zhuǎn)。由 運(yùn)動(dòng)距離可以得出皮帶輪的直徑為 153mm, 這樣棘輪機(jī)構(gòu)就設(shè)計(jì)完了。其尺寸為 : 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) : 曲柄長(zhǎng) 50mm; 連桿長(zhǎng) 210mm; 搖桿長(zhǎng) 200mm;棘輪半徑 86mm;棘輪齒數(shù) 24 個(gè);皮帶輪直徑 153mm;皮帶長(zhǎng) 1.5m.整個(gè)機(jī)器的關(guān)鍵就在于切刀運(yùn)動(dòng)與糕點(diǎn)傳送運(yùn)動(dòng)之間的協(xié)調(diào) , 因此需要詳細(xì) 計(jì)算依據(jù)零件尺寸, 作圖計(jì)算得出： 推動(dòng)棘輪的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù) 為：k=1;又工作周期為1.5秒，則搖桿推程時(shí)間為：0.75秒，回程時(shí)間為：0.75 秒 因此,切刀在 0.75 秒的時(shí)間內(nèi)不能接觸糕點(diǎn)（最大厚度為

17、20mm）, 而在 0.75 秒的時(shí)間里切刀應(yīng)完成切糕點(diǎn)的動(dòng)作并離開糕點(diǎn)表面即切刀在糕點(diǎn)外運(yùn) 動(dòng)的時(shí)間應(yīng)大于 0.75 秒據(jù)此驗(yàn)證切刀的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算得切刀在 20mm以上的高度運(yùn)動(dòng)時(shí)間為1秒，滿足設(shè)計(jì)要求.7. 機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖8.三維視圖1112#機(jī)械原理機(jī)械原理9.參考資料葛文杰 2006 年朱理2004年#機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè) 鄒慧君1998年13#10 設(shè)計(jì)總結(jié)機(jī)械課程設(shè)計(jì)結(jié)束了， 作為一名機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化大二的學(xué)生， 我覺 得能做這樣的課程設(shè)計(jì)是十分有意義。 課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用 的實(shí)踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過程 ”千里 之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含 義我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)， 學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開這一步， 就是為明天能穩(wěn) 健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)說實(shí)話，課程設(shè)計(jì)真的有點(diǎn)累然而，當(dāng)我一著手清理自己的設(shè)計(jì)成果， 漫漫回味這 2 周的心路歷程， 一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消 雖然這是 我剛學(xué)會(huì)走完的第一步， 也是人生的一點(diǎn)小小的勝利， 然而它令我感到自己成 熟的許多，另我有了一中”