糕點切片機機械原理課程設計說明書

1、機械原理課程設計 題目名稱專用鉆床液壓系統(tǒng)專業(yè)班級機制（升本）學生姓名劉備學 號XXXXXXXX指導教師諸葛亮機械與電子工程系二一四年 6 月 16 日機械原理課程設計任務書1 設計題目：糕點切片機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(xiàn)兩個動作：1糕點的直線間歇移動； 2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歇的輸送距離，以滿足糕點的不同切片厚度的需要。3 原始數(shù)據及設計要求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）：30

2、0mm。4. 切刀工作節(jié)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。4. 設計任務1.按工藝動作順序和協(xié)調要求擬定機構運動循環(huán)圖。2.進行間歇運動機構和切口機構的選型，實現(xiàn)上述動作要求。3.機械運動方案的評定和選擇。4.根據選定的原動機和執(zhí)行機構的運動參數(shù)撰寫機械傳動方案。5.畫出機械運動方案簡圖（機械運動示意圖）。6.畫出運動循環(huán)圖。7.按蚌埠學院格式要求編寫設計說明。23 一 執(zhí)行機構的選型與評價運動循環(huán)圖 方案：切刀連續(xù)運動：凸輪連桿機構糕點間歇運動：不完全齒輪機構 切刀的往復運

3、動我們用凸輪連桿機構實現(xiàn)，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，采用圖示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。糕點的間歇運動我們采用不完全齒輪實現(xiàn)。當滑塊向上運動即刀向上運動時，不完全齒輪進入嚙合區(qū)，運動帶動糕點的移動，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(qū)即糕點靜止，進行切割。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(tǒng)整體尺寸較大，工作效率較低，結構不緊湊，調試性較低。方案：切刀往復運動：齒輪曲柄導桿機構糕點

4、間歇運動：不完全齒輪機構切刀的往復運動我們采用擺動導桿機構和齒輪機構實現(xiàn)，利用導桿機構使搖桿產生一定角度的擺動，控制導桿機構的尺寸，可使刀的擺角達到一定角度，產生一定的齒輪嚙合比，可以在此安裝刀具使其來回往復切割。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(xiàn)象，便于切片過程的實現(xiàn)。糕點輸送的機構我們采用不完全齒輪機構，在非嚙合區(qū)，糕點靜止，切刀開始切割；進入嚙合區(qū)，輸送帶帶動糕點輸送，切刀停止切割。但此機構中刀的運動具有急回運動特性，為了滿足糕點厚度的均勻，我們必須考慮到來改變機構的自由度的數(shù)目，結構過于復雜，較難制造和計算。方案：切刀往復運動：齒

5、輪機構糕點間歇運動：槽輪機構對于此結構我們選刀的運動為連續(xù)旋轉，而且采用兩把刀的情況，這樣的話系統(tǒng)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(xiàn)象，便于切片過程的實現(xiàn)。此機構采用多個齒輪連接，傳動穩(wěn)定，傳動比可靠，同時整個系統(tǒng)機構設計簡單，易于制造。我們采用槽輪機構來完成糕點的間歇運動，在帶動刀的齒輪旋轉一周的過程中，撥盤旋轉四周，來完成糕點的切割動作。對于糕點的厚度，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(wěn)地、間歇地進行轉位

6、。 綜合比較三個方案的優(yōu)劣，方案三為我們所選的最終方案。二 機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構通過原始數(shù)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(jié)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?？梢缘贸觯簷C構總傳動比為：i總=1390/20=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1

7、15;直齒輪的傳動比為110；故我們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。三 系統(tǒng)流程分析切刀的旋轉運動糕點的直線間歇運動糕點停止輸送，切刀切割電動機連續(xù)旋轉切割完畢，進入下一循環(huán)四 機構結構簡圖序號名稱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摩擦輪五 對機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)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，查機械設計手冊可以得到電動機的型號為Y801

8、-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，它具有國際互換性。該電動機一般用途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之特點，B級絕緣，工作環(huán)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。同步轉速 1500 r/min,4極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Y801-40.5513902.42.317Y801-4的尺寸極其安裝：（單位mm）機座號級數(shù)ABCDEFGHKABACADHDBBL8041251005

9、019+0.00940615.59010165165150170130285一級減速采用同步帶傳動 其優(yōu)點為緩沖減振，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(yōu)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。5.2 同步帶的選擇所選電動機為Y系列三相異步電動機（普通轉矩鼠籠式），功率為P

10、=0.55KW1、由機械設計手冊（單行本-機械傳動）表12-1-67得工況系數(shù)KA=1.5。傳動功率P=0.55KW，得同步帶的設計功率Pd=KaxPd=0.55x1.5KW=0.825KW。 2、小帶輪轉速n1=1390r/min。初選同步帶為模數(shù)制，因帶輪轉速較高，故同步帶模數(shù)應選較小值，初定模數(shù)m=1.5，則同步帶相關數(shù)據，由機械設計手冊表12-1-51可得：模數(shù)m/mm節(jié)距Pb/mm齒形角2/°齒根厚s/mm齒高hf/mm齒根圓齒頂圓帶高hs/mm齒頂厚st/mm節(jié)頂距/mm帶寬bs/mm角半徑r r1.54.712402.160.90.151.651.50.375203、由

11、機械設計手冊表12-1-68得小帶輪最少齒數(shù)zmin=12，初定小帶輪的齒數(shù)為z1=20.4、小帶輪節(jié)圓直徑d1=mz1=1.5x20=30mm。5、帶速v=vmax，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(shù)z2=iz1=139，其節(jié)圓直徑d2=mz2=1.5x139=208.5mm。7、初定中心距a0，0.7（d1+d2）<a0<2(d1+d2),即166.95<a0<477,選定中心距為a0=300mm。8、初定帶的節(jié)線長度L0p及其齒數(shù)zb，由Lo

12、p2a0+/2（d1+d2）+=1001mm，選取較接近的值則節(jié)線長度Lp=980.18mm，則齒數(shù)zb=208.9、實際中心距a，中心距可調整aa0+=290mm。10、帶寬bs=25.82，F(xiàn)c=mbv 2，其中小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)Kz=1.00，由表12-1-67查得代為帶寬的許用拉力Fa=5N/mm，帶的單位寬度、單位長度的質量mb=1.8Kg.mm-1.m-111、作用在軸上的力Fr=Pd/v=378.44N。根據上表數(shù)據可以查得應該選用m×zb×bs(模數(shù)×齒數(shù)×帶寬)=1.5×208×30（mm），其節(jié)線長Lp=980.1

13、8mm的同步帶。5.3 對漸開線標準直齒圓柱齒輪3、4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 單行本 機械傳動成大先主編得漸開線圓柱齒輪傳動的參數(shù)選擇。根據其不發(fā)生根切的最小齒數(shù)zmin=2ha*/=17和傳動比i34=i2=2.5要求，擬定直齒輪3、4的參數(shù)。a、初選中心距：取初始標準安裝中心距a=65mm b、模數(shù)、傳動比及中心距確定：(數(shù)據和公式來源：機械原理孫桓、陳作模、葛文杰主編 第七版 高等教育出版社 第十章 齒輪機構及其設計 P180 表10-1、10-2) 由機械設計手冊（單行本 機械傳動）成大先 主編第一章13-12 表13-1-3查得：在一般

14、動力傳動中，模數(shù)m不應小于2mm。根據機械原理第十章表10-1中取第一系列模數(shù)m=2mm。齒輪8、9的傳動比i34=u1=z4/z3=2.5則由中心距公式a=(z4+z3)m/2，得齒數(shù)z8=18.57,z2=46.43取整后取z3=18,z4=45則實際標準安裝中心距為a=(z3+z4)m/2=63mm則齒輪1、2的實際傳動比 i12=u2= z4/z3=45/18=2.5可得標準支持圓柱齒輪3、4的參數(shù)結果如下： ha*=1，c*=0.25模數(shù)：m3=m4=2mm。嚙合角：=20°齒頂高：ha3=ha4=ha*m=2mm齒根高：hf3=hf4=(ha*+c*)m=2.5mm 齒頂

15、圓直徑：da3=(z3+2ha*)m=40mm da4=94mm 齒根圓直徑：df3=(z3-2ha*-2c*)m=31mm df4=85mm 基圓直徑：db3=d3cos=33.83mm db4=84.57mm 齒距：p=m=6.28mm 基圓齒距：pb=pcos=5.90mm 齒厚：s=m/2=3.14mm 齒槽寬：e=m/2=3.14mm 標準中心距：a=m(z3+z4)/2=63mm r3=mz3/2=18mmr4=mz4/2=45mmra3=r3+ha*m=20mmra4=r4+ha*m=47mma3=arc cos(r3cos/ra3)=arccos(18cos20°/2

16、0)=32.25°a4=arc cos(r4cos/ra4)=arccos(45cos20°/47)=25.88°故兩齒輪的重合度：=z3(tana3-tan)+ z4(tana4-tan)/2=18(tan32.25°-tan20°)+ 45(tan25.88°-tan20°)/2=1.63>1, 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

17、開錐頂。（摘自機械設計手冊 單行本 機械傳動成大先 主編 第三章 錐齒輪傳動）對于錐齒輪5和6的傳動，其傳動比為i56=4，對于錐齒輪，其不發(fā)生根切的最少齒數(shù)為zmin=2ha*×cos/sin2a，通常小齒輪的齒數(shù)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(shù)第一系列標準選取m=2，則可得 錐齒輪5的齒數(shù)z5=36/2=18，則錐齒輪6的齒數(shù)為z6= i56×z5=72。則其他相關參數(shù)計算如下：ha*=1，c*=0.25，分錐角：5=arctan(z5/z6)=14° 6=90°-5=76°齒頂高：ha=h

18、a*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=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=m(z52+z62)1/2/2=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=

19、c*m=0.25 分度圓齒厚：s=m/2=3.14當量齒數(shù)：zv5=z5/cos5=18.55 zv6=z6/cos6=297.62齒寬：BR/3=24.74=24 va5=arccos=31.98° va6=arccos=21.03°端面重合度：=zv5(tanva5-tan)+ zv6(tanva6-tan)/2=1.54>1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(shù)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(shù)均為4，z7=100/4=25，z8=z5&

20、#215;i=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+2hacos7=101.414mm 齒根圓直徑：da7= da8=d7-2hfcos7=98.23mm錐距：R=m(z72+z82)1/2/2=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°

21、 頂隙：c=c*m=1 mm分度圓齒厚：s=m/2=6.28mm當量齒數(shù)：zv7= zv8=z7/cos7=35.36 齒寬：BR/3=23.57=23mm va7=va8=arccos=25.08°端面重合度：=zv7(tanva7-tan)+ zv8(tanva8-tan)/2=1.17>1故所選直齒錐齒輪5、6滿足傳動要求。序號模數(shù)m齒數(shù)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 單行本 機械傳動成大先主編得漸開線圓柱齒輪傳動的參數(shù)選擇。根據其不發(fā)生

22、根切的最小齒數(shù)zmin=2ha*/=17和傳動比i89=i總/i1=10要求，擬定直齒輪8、9的參數(shù)。a、初選中心距：取初始標準安裝中心距a=140mm b、模數(shù)、傳動比及中心距確定：(數(shù)據和公式來源：機械原理孫桓、陳作模、葛文杰主編 第七版 高等教育出版社 第十章 齒輪機構及其設計 P180 表10-1、10-2)按經驗公式，m=(0.0160.0315)a=(0.0160.0315)×140=2.244.41根據機械原理第十章表10-1中取第一系列模數(shù)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(shù)z9=18.67,z11

23、=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(shù)結果如下：模數(shù)：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 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=8.8

24、5mm 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=135mm r9=mz9/2=27mmr11=mz11/2=108mmra9=r9+ha*m=30mmra11=r11+ha*m=111mma9=arc cos(r9cos/ra9)=arccos(27cos20°/30)=32.25°a11=arc cos(r11cos/ra11)=arccos(108cos20°/111)=23.89°故兩齒輪的重合度：=z9(tana9-tan)+ z11(tana11-tan)/2=18(tan32.

25、25°-tan20°)+ 72(tan23.89°-tan20°)/2=1.67>1, 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(huán)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92mm>80mm,不至蛋糕與錐齒輪8發(fā)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=160mm156.77mm,滿足使用條件。5

26、.7 對槽輪機構的設計和計算 由機械系統(tǒng)圖，我們根據前面的齒輪設計得到槽輪的相關數(shù)據： 槽數(shù)：Z=4根據結構簡圖及各構件尺寸得槽輪中心距，并將摩擦輪尺寸考慮進去得：L>18+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=360°2=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=91.92-15-（0.60.8）×15=64.92mm67.92mm，取6