机械设计课程设计糕点切片机讲解

机械设计课程设计

设计说明书

设计题目糕点切片机目录

一、 设计任务书 ............................................... 3

二、 切刀往复运动方案的选择和评价 ............................. 4

三、 糕点直线间歇运动方案的选择与评价 ......................... 6

四、 执行机构的简图及运动循环图 ............................... 8

五、 执行系统的设计 .......................................... 10

六、 减速器的设计 ............................................ 14

七、 参考文献 ................................................ 41一、设计任务书

1、 设计题目：糕点切片机

2、 工作原理

糕点切片机需要完成两个执行动作：糕点的直线间歇移 动和切刀的往复直线运动。通过两者动作的配合进行切片， 通过改变直线间歇移动的距离，以满足糕点的不同切片宽 度的要求。

3、 原始数据

已知条 件 万案

1 r 2 r 3 4 5 6 7 8

工作机 输入功

(Kvy 2.5 2.3 2.2 2.1 2.0 1.9 1.8 1.7

生产率

(片

/min) 60 58 55 52 50 48 45 42

糕点尺寸：长度：200mm, 厚度：5〜80mm, 宽度：10、20、30mm (可调) 工作条件：载荷有轻微冲击，一班制

使用期限：十年，大修期为三年

生产批量：小批量生产(少于十台)

动力来源：电力，三相交流(220V/380V)

转速允许误差：土 5%

4、设计任务

执行部分机构设计

(1) 分析切刀、输送机构的方案

(2) 拟定执行机构方案，画出总体机构方案示意图

(3) 画出执行机构运动循环图

(4) 执行机构尺寸设计，画出总体机构方案图，并标明主要尺寸

(5) 画出执行机构运动简图

(6) 对执行机构进行运动分析

传动装置设计

(7) 选择电动机

(8) 计算总传动比，并分配传动比

(9) 计算各轴的运动和动力参数

(10) 传动件的设计计算

(11) 选择联轴器

(12) 轴的结构设计

(13) 绘制减速器装配图

(14) 轴的强度校核

(15) 滚动轴承的选择、寿命计算和组合设计

(16) 键的选择和强度计算

(17) 绘制轴、齿轮零件图凸轮机构、齿 、切刀往复运动方案的选择与评价

实现切刀往复运动的机构：切刀的往复直线移动可米用连杆机构、

轮齿条、组合机构等。

方案一：凸轮机构

工作原理：由凸轮的转动带动切刀的上下往复运动， 最大行程为凸轮的相对于转 动点的最高点与最低点的差，通过增减凸轮的长度来增大或减小行程。

优点：只要设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的的运动规律， 而且机构简单，结构紧凑，可承载较大的载荷，运动平稳。

缺点：凸轮轮廓与推杆之间为点、线接触，易磨损。而且没有急回特性，不能够 实现切刀下切速度快使切口平滑，也不能很好的的缩短空程的时间，影响效率。 所以该方案不能符合要求，故舍弃。

方案二：连杆机构 工作原理：通过轮盘的旋转带动连杆的转动， 从而带动切刀的上下往复运动。 可 通过调节连杆的长度来增减行程。

优点：结构简单，容易实现，且具有连杆的共同优点。有快慢行程之分，提高工 作效率。其运动副均为低副，两运动副连接为面接触，压强较小，可承载较大的 载荷。切形状简单易于加工，而且连杆机构的运功轨迹是各种不同的曲线， 其形

状随着各构件相对长度的改变而改变，从而可以得到形式众多的连杆曲线，可以 用这些曲线满足不同的曲线设计要求。

缺点：这种机构所占据的空间位置较大， 传递的路线长。而针对这部分的设计可 通过杆长的选择来解决。能符合我们设计的切刀往复运动的要求，故切刀的往复 运动选择该机构。

方案三：正弦机构

工作原理：当曲柄以恒定角速度转动时，通过滑块使导杆上下移动，实现切刀的 往复直线运动。其位移的行程即为曲柄的长度。

优点：能够使切刀做正弦形式的往复运动， 可承载较大的载荷，只要适当的选取 曲柄的长度就能设计出所需要的运动的距离，原理简单易行。

缺点：没有急回特性，不能达到切刀的预运动要求。且曲柄的与运动角度是受到 限制的，摆角必须严格控制，这会增加机构设计的难度，故该方案舍弃。土动轮 三、糕点直线间歇运动方案的选择与评价

糕点的直线间歇运动机构：糕点的直线间歇运动可选择连杆机构、齿轮机构、 凸轮机构、棘轮机构、槽轮机构等。

方案一：利用棘轮的间歇传动特点达到目的

工作原理：曲柄转动一定的角度范围时带动连杆的运动， 与连杆相连的棘爪插入 齿轮内，带动从动棘轮转过一定的角度。当曲柄转过另一个角度，另一侧的棘爪 阻止棘轮反向转动，与连杆相连的棘爪在棘轮齿上滑过。 从而实现曲柄的连续转 动带动棘轮的单向间歇运动。

优缺点：齿式棘轮机构结构简单，制造方便；动与停的时间比可通过选择合适的 驱动机构实现。该机构的缺点是动程只能作有级调节；噪音、冲击和磨损较大， 故不宜用于高速。因为其噪声大，并且大多数人的设计基本选择该机构， 因此经 过讨论我们决定舍弃该机构。

方案二：运用非完整齿轮与完整齿轮间歇啮合传动来达到目的。 从动轮工作原理：主动齿轮作连续转动，当主动轮的吃齿进入啮合，从动轮转动；主动 轮退出啮合时，由于两齿轮的的凸凹锁止弧的作用， 从动轮保持可靠停歇，从而 实现从动轮的间歇转动。

优缺点：不完全齿轮机构设计灵活、从动轮的运动角范围大，很容易实现一个周 期中的多次动、停时间不等的间歇运动。但加工复杂；在进入和退出啮合时速度 有突变，引起刚性冲击，不宜用于高速转动；主、从动轮不能互换。并且不好控 制进给的距离，所在此机构中不宜采用此构件。

方案二:

工作原理：摩擦轮实现单向间歇移动（凸轮主轴顺时针转动，轮上的突出圆弧廓 线与工件接触时，使皮带滚筒与凸轮对滚，轮间的摩擦力使皮带移动进料。当凸 轮的凸出廓线与皮带脱离接触后，皮带则静止。凸轮转动一周，工件完成一个周 期的送进和停歇动作）。

优缺点：摩擦轮机构，这是步进式的单向送进机构，适合与板条形状工件输送， 且机构设计简单，成本低，但很难实现改变切片的长度。而且为了可靠的送料， 还需要加轴向的预紧力。故该方案舍弃。 方案四：连杆凸轮机构

工作原理：主动曲柄连续转动，通过连杆带动行星轮往复运动， 与曲柄固联的凸 轮，以其轮廓带动两齿轮弧往复运动，从而控制行星轮中的中心轮做间歇转动， 达到间歇传动的要求。

优缺点：传动平稳、精确度好，通过改变曲柄的长度就可以改变中心轮的转角。 容易控制所需的进给量，实物操作便捷。只是结构稍显复杂，不过综合考虑各方 面的因素，其做为糕点的间歇移动是比较理想的选择。

四、执行机构的简图及运动循环图

1、执行机构的简图：

备注：这是我们设计的整体的机构的简图，由连杆凸轮机构带动糕点的间歇移动, 用连杆机构实现切刀的往复运动。连杆的急回特性能使糕点的切口平滑、美观， 整体的设计思路符合任务书所给的要求。且经过设计能够实现糕点间歇和刀具往 复运动的协调性能。

2.运动循环图

刀具往复运动

切刀每分钟得完成切割55次的工作节拍。所以连接曲柄的齿轮的转速为 55次

/min，切刀做竖直面内的往复直线运动，当其往下运动到与最低点相距约 5mm

至80mm（这是糕点的厚度）时开始切割糕点，此时糕点静止不动，切割完毕切 刀往上运动到距离最低点约80mm时糕点运动起来，把切好的糕点片带走并把糕 点送进待切，切刀继续往上运动，直到最高点，之后再往下运动，直到最低点相 距约5mm至 80m（这是糕点的厚度）时又开始切割糕点，此时糕点又静止。女口 此往复循环。

1） 糕点切片机运动循环图（同心圆式）

2） 糕点切片机运动循环图（直角坐标式）

分配轴转角 kr 120

12 ；14 \ 品 210^ 240" 270fl 300" 330? 3 间歇送料机构

程墓切刀机构

讥孑60”

五、执行系统的设计

1、连杆凸轮的设计计算

1）摆角的计算 ........ ①

先跟据①式设计摆角的大小：根据实际情况送料带轮半径一般不小于 60mm得

9.55。，所以去第一个摆角 为10o,则第二个摆角为20°，第

三个摆角为30°

2）四连杆曲柄和连杆长度的确定

••…④

1、根据④使可求行程系数，取1=15°,摇杆 长400mm则由作图法求曲柄 及

连杆的长度及机架的长度

得曲柄 连杆机架

2、根据第一步所求得的摇杆及机架长求当摆角 20。时的曲柄和连杆长

有作图法知 得曲柄连杆同时由作图法得急回夹角

为代入④式知

3）同理当摇杆摆角为30。时由作图法知

曲柄连杆 可调节长度的曲柄和连杆的设计 rr

等轴视图正视图

2、刀具往复运动的设计计算

刀具的往复运动要求有急回特性，因此用连杆来设计刀具的往复运动。如图为所 设计的机构：

由图可得，其中e为

偏距，a轮盘的半径，b为连杆的长度。即为极位夹角。根据切割时糕点的高度 的要求C1C2的长度要大于80mm。即：

C1C2=C1D-C2D

根据切刀与皮带间歇运动的协调性要求取极位夹角 9 =60,由此可初步取： a=50mm ，b=150mm ，e=100mm i。=24

iv带二 2

h =4.1

i2 =2.86 六：减速器的设计

第一部分：运动和动力参数计算

:分配传动比

2%带岂4

8 3二级减速器乞40

i 0 = iv带 i二级减速器

i二级减速器二h i2

i0 0n

/ n工作

n工作=60r min

n0 =1440r min

i。J44%-24

选iv带=2

i0总传动比 h 减速器高速级

传动比

i2 减速器低速级

传动比

该部分公式及数据 引自参考文献三第 7页表一和第17页

图12计算 说明 结果

:电机的选择

1 =0.96 Pw工作机输入功率 Pd电动机输出功率 a传动的装置总效率 1带传动传动效率 2轴承传动效率 3齿轮传动效率 Pd = 2.86

选择电动机

型号：Y100L — 6

同 步 转 速

n =1500

2 二 0.98

3 =0.97

2 2 Pd =0.96 0.982 0.97 = 0.867 rmin

卩额=3kw

型号 额定

功率

KW 、卄 +［、， 满载

转速

r/mi n 效率% 功率 因数

Y100L

-6 3 1440 86.7 0.81

该计算部分公式和

有关数据皆引自参 考文献三第12页到

14页