糕点切片机-机械创新设计.doc

机械创协设计 班级：机械121 姓名：吴亦凡（2012111064） 李威（2012111011）糕点切片机一.设计背景 我们班的同学过生日总喜欢买蛋糕回来大家一起庆祝，这个时候，切蛋糕的技术就显得非常重要了，因为加入前面切得大块了，后面的同学就吃不到了，然而前面切得太少的话，大家就吃得不够尽兴。 所以我们想到了这个生活中的课题。很多蛋糕屋或者面包店里的糕点总是用手工切得，这样难免会出现切出来的大小不一致，在卖这些糕点的时候，大块的总是被先买的客人抢了，剩下的小块的客人看了又觉得物非所值，所以我们决定帮同学和商家们解决这个问题。让同学们以后不再为切蛋糕的事而“烦恼”，同时也可以提高面包店的效率，让他们腾出人手来干别的，不要再为了切糕点而烦恼。二.设计任务（一） 设计题目：糕点切片机（二） 工作原理及工艺的动作过程如结构示意图所示,电动机经皮带和齿轮系减速后，达到40转/分。再用棘轮机构连接一皮带组成糕点的进给机构，并满足间歇运动的要求。同时通过另外一组皮带轮带动曲柄滑块机构运动（滑块上带切刀），实现糕点的切片。间歇运动机构与切刀运动机构工作协调。由于每一次切的过程都一样,从而使每一片糕点的大小都一样。而通过改变进给的距离，可调整切片的厚度。.（三）机构的一些尺寸：糕点规格: 长 2080mm; 宽 300mm; 高 1020mm;切刀工作节拍：40次/分电动机转速: 1390r/min;电动机功率: N=0.55Kw; 主要设计要求是：（1）通过调整进给的距离，达到切出不不同厚度糕点的需要。 （2）要确保进给机构与切片机构协调工协调工作，全部送进运动应在切刀返回过程中完成，输送运动必须在切刀完全脱离切口后方能开始进行。三.原理方案设计(一) 方案设计的创新改进措施:1.我们开始构思方案时,考虑到在以后的生活和生产中,自动化是必然的趋势，因此设计的机构要尽量满足自动化的要求。此机构的运作是切糕点与送糕点,切的时候糕点不能动,没有切的时候,糕点要运动并前进一定的距离.为了实现切的动作,我们开始采用凸轮机构,来实现刀的往复运动,用凸轮可以很好的控制刀的运动,实现最优的运动轨迹,可是凸轮的设计和制造比较复杂，且不能传递较大的力,而且切糕点也不需要那么高的精度。于是我们考虑用曲柄滑块机构,曲柄滑块机构一样可以实现刀的往复运动,可传递较大的力,能足我们的需要,于是我们确定用曲柄滑块机构。2.对于蛋糕的传送, 既要满足间歇运动的要求,又能通过改变进给距离而切出不同厚度的糕点。我们刚开始试用了槽轮机构,但我们的糕点切片机要求可以改变所切糕点长度的,如用槽轮机构的话,要改变切片的长度很难实现,我们想到用飞轮（即许多齿轮）改变速度来实现。用许多齿轮来改变速度很复杂且不太方便操作,于是我们否定了这个方案。经过查资料后，我们选择了棘轮机构。用棘轮机构可以方便的实现改变切片的长。所以机构的总体方案就这么大概的定下来了。送料皮带轮减速齿轮减速皮带轮四.结构方案设计（一）减速系统设计 本机构原动件为一高速电机,其转速为1390 r/min,但我们所需要的转速是40r/min,所以要减速。对于减速装置我们采用皮带加齿轮的方法。第一级降速是用皮带减速,减为240r/min。第二级是用齿轮减为40r/min。两传动机构设计分析如下:(1) 皮带传动设计:皮带传动设计主要是采用两个半径不一的皮带轮来实现。由于皮带上的线速度相等,由r1*v1=r2*v2有 1390*r1=240*r2; 则r1/r2=24/139。由此可见算出电机上皮带轮直径大小r1=60mm;另一端皮带轮半径大小r2=350mm.传动比i=139/24。(2) 齿轮系的设计: 经皮带减速后的转速为240r/min,而我们所要的转速为40r/min。因此还需要的传动比为6/1,选用的齿轮为标准齿轮。 m=4mm; z1=25,z2=50,z2=25,z3=75。 传动比 i=6/1。（二）执行系统机构设计执行机构分两个,第一个为曲柄滑块机构,第二个为棘轮机构,现分别介绍如下: 曲柄滑块机构（带切刀）棘轮机构 (1) 曲柄滑块机构此机构主要是执行切刀的上下往复运动。由于所切糕点的厚度最大为20mm,所以切刀在20mm之上运动时,糕点才能运动。为了给糕点足够的传送时间,设计刀的行程为60mm,即曲柄长30mm；刀的高度设为37mm。考虑到卫生问题,刀不能缩到滑块的轨道里去,所以设计滑块的长度为65mm；又设计连接杆的长度为60mm。这样曲柄滑块机构的高度比较高,所以采用皮带传动。又切刀应能刚好切断糕点,综合曲柄滑块和棘轮机构的尺寸,我们得出曲柄滑块机构和棘轮机构轴心距为269mm。所以曲柄滑块机构的尺寸为:曲柄长30mm;连接杆长60mm;滑块长65mm;刀片高37mm;曲柄滑块机构和棘轮机构轴心距为269mm。(2) 棘轮机构棘轮机构主要是执行糕点的进给运动,每一次的运动距离就是所切糕点的长度。为了更好的控制和改变这个长度,设棘轮每转动一定角度,糕点运动20mm,设棘轮共有24个齿,既每齿代表15度。于是一共有四档,即20,40,60,80mm,也就是说棘轮转动15,30,45,60度。对于棘轮的转动,设计一个曲柄摇杆机构推动棘轮旋转。于是棘轮的旋转角度就可以转化为摇杆的摆角。即15,30,45,60度。设摆角的一半为,曲柄长度为r,摇杆的长度为R,有sin= r/R,令R=125mm,有r1=16.3mm, r2=32.4mm,r3=47.8mm,r4=62.8mm;这就确定了摇杆的四个长度。将摇杆设计为一个圆盘的槽,槽上按尺寸分布四个小孔,再放一个滑块到槽里面,滑块上连连杆,连杆连摇杆,滑块可用销钉固定于四个不同位置，这就构成了一个曲柄摇杆机构。设有槽的圆盘直径为150mm,棘轮半径为100mm,在摇杆上装一个棘爪, 棘爪推动棘轮旋转,棘轮上再固定一个皮带轮用以带动皮带旋转。由运动距离可以得出皮带轮的直径为153mm, 这样棘轮机构就设计完了。其尺寸为:曲柄四档:16.3,32.4,47.8,62.8mm;连杆长265mm;摇杆长125mm;机架长286mm;棘轮半径100mm;棘轮齿数24个;皮带轮直径153mm;皮带长1.5m. 整个机器的关键就在于切刀运动与糕点传送运动之间的协调,因此需要详细计算。依据零件尺寸，作图计算得出： 推动棘轮的曲柄摇杆机构的行程速比系数为：k=1；又工作周期为1.5秒，则摇杆推程时间为：0.75秒，回程时间为：0.75秒因此，切刀在0.75秒的时间内不能接触糕点（最大厚度为20mm）,而在0.75秒的时间里切刀应完成切糕点的动作并离开糕点表面即切刀在糕点外运动的时间应大于0.75秒据此验证切刀的曲柄滑块机构的尺寸计算得切刀在20mm以上的高度运动时间为1秒，满足设计要求五总结 分好组后，我们两个人就在一起讨论做什么的时候非常纠结，拿不出一个好的方案。方案不是太过于复杂，以我们现有的水平做不出来就是太过于简单，感觉很多人都做过。到此时，我们才发现。生活中一些我们看起来很简单的产品，设计起来都是那么的复杂与困难。要考虑产品使用时候