糕点切片机的方案设计

目录

一、课程设计题目简介 (2)

1.工作原理及工艺动作过程 (2)

2.原始数据及设计要求 (2)

3.设计方案提示 (2)

4.设计任务 (3)

二、机构选用 (3)

1.糕点的直线间歇运动 (3)

2.切刀的直线往复运动 (5)

三、运动循环图 (6)

四、执行机构的选择和评价 (8)

五、机械传动系统设计计算 (9)

1.传动比的计算 (9)

2.V带传动的传动比 (9)

3.减速器的传动比 (10)

六、机械运动方案简图的绘制 (11)

七、机械运动系统机构的计算 (11)

八、机构运动仿真分析图片 (14)

九、方案特点详解 (19)

1.优点 (19)

2.缺点 (19)

十、设计感想 (19)

附图 (21)

参考资料 (22)

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一、课程设计题目简介

1.工作原理及工艺动作过程

糕点先成型（如长方体、圆柱体等）经切片后再烘干。糕点切片机要求实现两个动作；糕点的直线间歇移动和切刀的往复运动。通过两者的动作配合进行切片。改变直线间歇移动速度或每次间歇的输送距离，以满足糕点的不同切片厚度的需要。

2.原始数据及设计要求

1)糕点厚度：15mm。

2)糕点切片长度（亦即切片高）范围：25mm。

3)切刀切片时最大作用距离（亦即切片宽度方向）：200mm。

4)切刀工作节拍：60次/min。

5)工作阻力很小。要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠。

6)电机可选用，功率0.75KW、1300r/min。

3.设计方案提示

7)切削速度较大时，切片刀口会整齐平滑，因此切刀运动方案的选择很关键，切

口机构应力求简单适用、运动灵活和运动空间尺寸紧凑等。

8)直线间歇运动机构如何满足切片长度尺寸的变化要求，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，还是采用调距离方案，或

采用其它调速方案，均应对方案进行定性分析比较。

9)间歇机构必须与切刀运动机构工作协调，即全部送进运动应在切刀返回过程中

完成。需要注意的是，切口有一定的长度（即高度），输送运动必须在切刀完全

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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行程在时

间上有一段重叠，以利提高生产率，在设计机器工作循环图时，应按照上述要

求来选择间歇运动机构的设计参数。

4.设计任务

1)根据工艺动作顺序和协调要求拟订运动循环图；

2)进行输送间歇运动、切刀往复直线运动的选型；

3)进行机械运动方案的评价和选择；

4)根据选定的电机和执行机构的运动参数拟订机械传动方案；

5)画出机械运动方案示意图；

6)对机械系统和执行机构进行尺寸设计；

7)用UG画出机构运动简图；

8)对间歇机构或往复运动机构进行运动仿真分析，绘制从动件的位移、速度、加

速度曲线图；

9)编写设计说明书。（用B5纸张，封面用标准格式）

二、机构选用

1.糕点的直线间歇运动

3

糕点的直线间歇运动可以选择连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、棘轮机构、槽轮机构等。为了使机构简单、易操作，而且考虑后面的建模与仿真，拟定用凸轮机构来完成糕点的直线间歇运动。

4

凸轮选用的是形封闭式，形封闭试凸轮机构可以依靠凸轮或从动件特殊的几何形状来维持凸轮与从动件的高副接触，这里选用利用凸轮端面上的沟槽和放于槽中的从动件滚子使得凸轮与从动件保持接触。凸轮的大体形状如下：

2.切刀的直线往复运动

5

切刀的往复直线移动可以选择连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、组合机构等。为了使机构简单、易操作，而且考虑后面的建模与仿真，拟定用凸轮机构来完成糕点的直线间歇运动。

三、运动循环图

由于切刀工作节拍为60次/min，则完成一次糕点输送和切片过程所需时间为1s （T=1s）。

一个周期内，切刀向下运动时间为

(244°-78°）/360°*1s=0.461s,

向上运动时间为 1s-0.461s=0.539s,

传送带运动时间为 T*k = 1s*0.3=0.36s,

停止时间为 1s-0.36s=0.64s

两个执行机构运动循环图如下图

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四、执行机构的选择和评价

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五、机械传动系统设计计算

1. 传动比的计算

电机的转数为1300r/min ，切刀的工作节拍为60次/min 。设电机转一转，切刀往复一次，则控制切刀的杆件转数为60r/min 。

综上，总传动比为i = n 1n 2 =

1300r/min 60r/min

= 21.67。 备注：如果要满足电机转一转，需要切刀往复一次，则做往复运动的那个摇杆的两个极限位置需要差不多为一个为最高点和一个为最低点。这样才会满足以上转数和传动比的计算。

2. V 带传动的传动比

选V 带的传动比为i 1=2，则减速器总传动比为i f = i

i 1 = 21.672

=10.83。 由表查得V 带工作情况系数 1.2A k =，故1

.20.750.9c a A P k P K W ==?=。根据ca P 和n 选用Z 型带。

根据表，取小带轮的基准直径d d1=150mm 。则大带轮的基准直径d d2=i d d1=300mm ，

10 根据表圆整为d d2=315mm 。

3. 减速器的传动比

考虑到两级齿轮润滑问题，两级大齿轮应有相近的浸油深度，两级齿轮减速器高速级传动比i 2与低速级传动比i 3的比值取为1.3，即i 2 = 1.3i 3。则

i 2 = 1.3i f =3.753错误！未指定书签。；i 3 = i f

i 2

= 2.886。 设高速级齿轮，小齿轮齿数124z =，大齿轮齿数z 2=i 2z 1=3.753*24=90。 设低速级齿轮，小齿轮齿数124z =，大齿轮齿数z 2=i 3z 1=2.886*24=69。 备注：分度圆直径不具体计算，但是在仿真时，必须要满足以上算出的传动比。

11 六、 机械运动方案简图的绘制

七、 机械运动系统机构的计算

已知摇杆的长度CD l =120mm ，摇杆摆角60ψ=?。假设极位夹角30θ=?。设计步骤如下：

1. 任选一固定铰链点D ，选取长度比例尺l μ。并按摇杆长度CD l 和摆角ψ作出摇杆的两个极限位置1C D 和2C D 。

2. 连接1C 、2C ，并自2C 做12C C 的垂线2C M 。

12 3. 作2190C C N θ∠=?-，则直线1C N 与2C M 相交于P 点。直角三角形12C PC 中，

12C PC θ∠=。

4. 以1C P 为直径作直角三角形12C PC 的外接圆，在圆弧12C PC 上任选一点A 作为曲柄

AB 的机架铰链点，并分别与1C 、2C 相连，则1212C AC C PC θ∠=∠=。

5. 由图可知，摇杆在两极限位置时曲柄和连杆共线，故有1A C B C

A B =+和2AC BC AB =-。解此两方程可得

212

AC AC AB -= 212AC AC BC +=

由极位夹角设计出的曲柄摇杆机构

计算出AB=44mm、BC=164mm、固定铰链A、D的水平距离为104mm，竖直距离为60mm。

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八、机构运动仿真分析图片

开始运动

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糕点开始往回运动

备注：

这时凸轮和摇杆的最短杆转了53 ，刀片抬起了30mm左右，高于糕点的厚度，这时的凸轮才有带着糕点往回运动的趋势。这样会保证刀片和糕点完全脱离，不会造成相互摩擦等不利因素。

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