糕點(diǎn)切片機(jī)-機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1、.機(jī)械創(chuàng)協(xié)設(shè)計(jì) 班級(jí)：機(jī)械121 姓名：吳亦凡（2012111064） 李威（2012111011）糕點(diǎn)切片機(jī)一.設(shè)計(jì)背景 我們班的同學(xué)過生日總喜歡買蛋糕回來大家一起慶祝，這個(gè)時(shí)候，切蛋糕的技術(shù)就顯得非常重要了，因?yàn)榧尤肭懊媲械么髩K了，后面的同學(xué)就吃不到了，然而前面切得太少的話，大家就吃得不夠盡興。 所以我們想到了這個(gè)生活中的課題。很多蛋糕屋或者面包店里的糕點(diǎn)總是用手工切得，這樣難免會(huì)出現(xiàn)切出來的大小不一致，在賣這些糕點(diǎn)的時(shí)候，大塊的總是被先買的客人搶了，剩下的小塊的客人看了又覺得物非所值，所以我們決定幫同學(xué)和商家們解決這個(gè)問題。讓同學(xué)們以后不再為切蛋糕的事而“煩惱”，同時(shí)也可以提高面包店的效

2、率，讓他們騰出人手來干別的，不要再為了切糕點(diǎn)而煩惱。二.設(shè)計(jì)任務(wù)（一） 設(shè)計(jì)題目：糕點(diǎn)切片機(jī)（二） 工作原理及工藝的動(dòng)作過程如結(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。.（三）機(jī)構(gòu)的一些尺寸：糕點(diǎn)規(guī)格: 長 2080mm; 寬 <300mm; 高 1020mm;切刀工作節(jié)拍：40次/分電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速: 13

3、90r/min;電動(dòng)機(jī)功率: N=0.55Kw; 主要設(shè)計(jì)要求是：（1）通過調(diào)整進(jìn)給的距離，達(dá)到切出不不同厚度糕點(diǎn)的需要。 （2）要確保進(jìn)給機(jī)構(gòu)與切片機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)工協(xié)調(diào)工作，全部送進(jìn)運(yùn)動(dòng)應(yīng)在切刀返回過程中完成，輸送運(yùn)動(dòng)必須在切刀完全脫離切口后方能開始進(jìn)行。三.原理方案設(shè)計(jì)(一) 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，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.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)

4、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,于是我們確定用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。2.對于蛋糕的傳送, 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)長度的,如用槽輪機(jī)構(gòu)的話,要改變切片的長度很難實(shí)現(xiàn),我們想到用飛輪（即許多齒輪）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

5、的長。所以機(jī)構(gòu)的總體方案就這么大概的定下來了。送料皮帶輪減速齒輪減速皮帶輪四.結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)（一）減速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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:(1) 皮帶傳動(dòng)設(shè)計(jì):皮帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)主要是采用兩個(gè)半徑不一的皮帶輪來實(shí)現(xiàn)。由于皮帶上的線速度相等,由r1*v1=r2*v2有 1390*r1=240*r2; 則r1/r2=24/139。由此可見算出電機(jī)上皮帶輪直徑大小r1=60mm;另一端皮帶輪

6、半徑大小r2=350mm.傳動(dòng)比i=139/24。(2) 齒輪系的設(shè)計(jì): 經(jīng)皮帶減速后的轉(zhuǎn)速為240r/min,而我們所要的轉(zhuǎn)速為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。 m=4mm; z1=25,z2=50,z2'=25,z3=75。 傳動(dòng)比 i=6/1。（二）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: 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（帶切刀）棘輪機(jī)構(gòu) (1) 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20mm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60m

7、m,即曲柄長30mm；刀的高度設(shè)為37mm?？紤]到衛(wèi)生問題,刀不能縮到滑塊的軌道里去,所以設(shè)計(jì)滑塊的長度為65mm；又設(shè)計(jì)連接桿的長度為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30mm;連接桿長60mm;滑塊長65mm;刀片高37mm;曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和棘輪機(jī)構(gòu)軸心距為269mm。(2) 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)的長度。為了更好的控制和改變這個(gè)長度,設(shè)棘輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度,糕點(diǎn)運(yùn)動(dòng)20mm,設(shè)棘輪共有2

8、4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。設(shè)擺角的一半為,曲柄長度為r,搖桿的長度為R,有sin= r/R,令R=125mm,有r1=16.3mm, r2=32.4mm,r3=47.8mm,r4=62.8mm;這就確定了搖桿的四個(gè)長度。將搖桿設(shè)計(jì)為一個(gè)圓盤的槽,槽上按尺寸分布四個(gè)小孔,再放一個(gè)滑塊到槽里面,滑塊上連連桿,連桿連搖桿,滑塊可用銷釘固定于四個(gè)不同位置，這就構(gòu)成了一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。設(shè)有槽的圓盤直

9、徑為150mm,棘輪半徑為100mm,在搖桿上裝一個(gè)棘爪, 棘爪推動(dòng)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:曲柄四檔:16.3,32.4,47.8,62.8mm;連桿長265mm;搖桿長125mm;機(jī)架長286mm;棘輪半徑100mm;棘輪齒數(shù)24個(gè);皮帶輪直徑153mm;皮帶長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)要求五總結(jié) 分好組后，我們兩個(gè)人就在一起討論做什么的時(shí)候非常糾結(jié)，拿不出一個(gè)好的方案。方案不是太過于復(fù)雜，以我們現(xiàn)有的水平做不出來就是太過于簡單，感覺很多人都做過。到此時(shí)，我們才發(fā)現(xiàn)。生活中一些我們看起來很簡單的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)起來都是那么的復(fù)雜與困難。要考慮產(chǎn)品使用時(shí)候的各