糕点切片机设计

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1、一一 设计任务设计任务 1工作原理及工艺过程 糕点先成型（如长方体、圆柱体等）经切片后烘干。糕点切片机要求实现两个执行 动作：糕点的直线间歇运动和切刀的往复运动。通过两者的运动配合进行切片。改变直 线间歇移动速度或每次间隔的输送距离，以获得不同厚度的糕点切片。 2原始数据及设计要求 （1） 、糕点厚度 10-20mm； （2） 、糕点切片厚度范围 5-80mm； （3） 、切刀切片时最大位移量 30mm； （4） 、切刀工作节拍 40 次/min； （5） 、生产阻力很小。要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠； （6） 、电动机可选用 0.55kW(0.75kW)、1390r/min。 3设

2、计方案提示 （1） 、切削速度较大时刀口会整齐平滑，因此切刀的运动方案选择很关键，切口机构应力 求简单适用、运动灵活和空间尺寸紧凑等； （2） 、直线间歇运动机构如何满足切片厚度的变化要求，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，还是采用调距方案，均应对方案进行定性 分析比较； （3） 、间歇机构必须与切刀运动机构协调工作，即糕点送进运动与切刀运动不发生干涉。 需要注意的是，切口有一定的深度，输送运动必须在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进程有一级重叠，以利提高生产率，在 设计机器工作循环图时，就应该按上述要求来选取间歇运动机构

3、的设计参数。 4设计任务 （1） 、根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图； （2） 、进行间歇运动机构和切刀机构的选型，实现上述动作要求； （3） 、机械运动方案的评定和选择； （4） 、根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案； （5） 、画出机械运动简图； （6） 、对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算。 二二 最初方案（附图最初方案（附图 2） 方案一方案一该方案以不完全齿轮 1 和与其固连的凸轮 3 为原动件，不完全齿轮 1 与完全齿轮 2 的 啮合传动通过杆机构实现切刀的间歇式上下往复运动；通过凸轮 3 和弹簧 5 实现导杆的往 复运动，通过有弹簧 6 作用的棘爪与棘

4、条机构 4 实现糕点的间歇式送进运动。该方案的运 动过程为：凸轮推程时（即糕点送进时）切刀停止在最顶端，凸轮回程时（即糕点停止送 进时）切刀进行一次切削运动并返回。 该方案的缺点是 a.机械效率较低，首先表现在凸轮的使用上，其次在糕点进送过程 中切刀静止不动，降低了效率。b.能量损失和材料磨损较大，特别是在齿轮啮合处、棘爪棘条接触处、 棘条与机架接触处，而且 1、2 的啮合处由于刚性冲击也容易产生噪 音。方案二方案二该方案通过槽轮机构的间歇运动带动皮带轮实现糕点的间歇式送进运动，通过圆柱 凸轮和导杆机构实现切刀的上下往复运动，通过锥齿轮实现槽轮与凸轮的传动。该方案 的运动过程为在槽轮带动皮带轮

5、运动时过程中，导杆接触于凸轮的近休止点，当皮带轮 不运动时，凸轮完成一次推程和一次回程，切刀往复运动一次。 该方案的缺点同样是效率低，因为切刀有一段时间的静止不动；同时槽轮机构又容 易产生冲击，发出噪音；槽轮、锥齿轮和圆柱凸轮又加大了制造和维护的成本；调速装 置也比较复杂，较难实现。方案三（下页图）方案三（下页图） 该方案有两个完全相同的导槽，齿条用两个滚子安置在导槽中，通过主动杆与滚子 使齿条沿导槽曲线运动，从而与齿轮的间歇性啮合，带动皮带轮间歇性送进糕点；通过 凸轮与摆杆和弹簧实现切刀的上下往复运动；通过双摇杆机构协调凸轮与主动杆的相对 运动，从而实现切刀运动和糕点送进运动的协调工作。 该

6、方案的缺点是机架机构过于复杂，体积大，耗材多，齿轮齿条的间歇性传动容易 产生冲击，发出噪音，机构易磨损；齿轮啮合调速装置较复杂；而且由于主动杆受力较 大，对它的要求比较高。三三 最优方案（附图最优方案（附图 1）经过讨论和实际观察，一致认为利用棘轮机构比较容易实现间歇性送进运动同时又 比较容易实现送进量的调节，类似于牛头刨床的进给调节机构，在棘齿上面置一盖板， 通过调节每次推程时棘爪推过的齿数来调节糕点的送进量；具体的糕点送进用皮带轮和 皮带实现，皮带轮与棘轮固连；利用曲柄滑块机构实现切刀的上下往复运动，机构简单， 相关参数计算方便，而且能够实现急回特性传动（1）曲柄滑块机构设计题目要求切刀最

7、大位移量为 30mm，给定滑块轨道偏距 e=15mm、滑块行程速比系数 k=1.24。由 k 值得曲柄滑块的极位夹角为=(1.24-1)/(1.24+1)*180=19通过做下图可得出曲柄长度 L1=13.7 mm 连杆长度 L2=39.6mm。如图，A 为固定在机架上的铰链，AB 为曲柄，C 端为滑块。AB1B2C（2）曲柄摇杆机构的设计题目要求糕点的厚度为 1020mm，为了最大限度提高效率，将切刀的往复运动与糕 点的间歇送进运动之间的协调关系设计为：当切刀向上运动到距离最低点 20mm 时，摇 杆开始推动棘轮转动，皮带轮开始送进糕点；当切刀运动过了最高点又向下运动到距离 最低点 20mm

8、 时，皮带轮停止送进，棘轮停止转动，摇杆开始回摆。利用上图所示，当 曲柄转到 AB1 的位置时，滑块 C 距离最低点 20mm，棘轮开始转动，当曲柄由 AB1 逆时 针转到 AB2 位置时，滑块 C 又距离最低点 20mm，棘轮停止转动，切刀开始工作。因此， 当曲柄分别位于 AB1、AB2 时，摇杆处于两个极限位置处，从而由图可知曲柄摇杆的极 位夹角为 =53给定摇杆的摆角 =40，摇杆长度为 115mm，作图如下可得曲柄摇杆其余尺寸。（3）棘轮的设计题目要求糕点切片的厚度要在 580mm 之间可调，已经给定摇杆摆角 40，现在 将糕点送进的每次最小调节量定为 5mm，由于 80/5=16，则

9、在棘轮摆角 40的范围内， 必须有 16 个齿才能满足要求，这样才能实现棘轮转过一齿的角度，蛋糕送进 5mm，棘轮 最大转过 16 齿，此时糕点最大送进 80mm。由此计算得棘轮齿数 n=144，棘轮半径给定 为 91.2mm。 （4）皮带轮参数的确定由于棘轮转过 40时，糕点通过皮带送进 80mm，则皮带轮半径 R=80*(360/40)/2=114.6mm四运动分析四运动分析此方案由于对糕点送进运动的要求比较低，而对切刀的运动要求相对较高，运动分 析只要分析曲柄滑块机构的曲柄运动到不同位置时滑块的位移，速度，加速度即可。在曲柄运动一个周期内，自滑块运动到最低点开始，选取 9 个等分点，其中

10、第 5 点 是滑块位置几乎于最高点重合，因此选取最高点作为第 5 点，如图ABC123 87465912345678 9我分析前 3 点B 点作匀速圆周运动，所以 B 点加速度只有aBn V=0.001(m/s)/mm a=0.01(m/s2)/mm对于第 1 点VC= VB+ VCB aC= aBn+ aCBn+ aCBt大小 ？ LAB ？ ？ 2LAB VCB2/LBC ？ 方向 铅垂 AB CB 铅垂 BA CB BC由图解法得VC =0 m/s aC =0.194m/s2对于第 2 点VC= VB+ VCB aC= aBn+ aCBn+ aCBt大小 ？ LAB ？ ？ 2LAB VCB2/LBC ？ 方向 铅垂 AB CB 铅垂 BA CB BC由图解法得VC =0.0407 m/s aC =0.2811m/s2 对于第 3 点VC= VB+ VCB aC= aBn+ aCBn+ aCBt大小 ？ LAB ？ ？ 2LAB VCB2/LBC ？ 方向 铅垂 AB CB 铅垂 BA CB BC由图解法得VC =0.0752 m/s aC =0.0630m/s2 三点的速度加速度多变形因为要按 1：1 的尺寸，所以用 CAD 制图后放在下一页 五五.总结总结