机械原理糕点切片机文库

1、瓣埠爭院机械原理课程设计题目名称 糕点切片机专业班级15机制（专升本）学生姓名切克闹学 号66666666666666指导教师何华机械与车辆工程系二o一六年六月十五日1执行机构的选型与评价12机械传动系统的速比和变速机构43 54机构运动示意图65对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算7 r电动机的选型5.2同步带的选择5.3对渐开线标准直齿圆柱齿轮3、4的设计5.4直齿锥齿轮5、6、7、8的设计 115.5对渐开线标准直齿岡柱齿轮8、9的设计135.6对刀长的设计145.7对槽轮机构的设计和计算结 1 518参考文献1执行机构的选型与评价图11运动循环图注：该机构采用两把切刀可提高工作效率方案

2、i:切刀连续运动：凸轮一连杆机构 糕点间歇运动：不完全齿轮机构 注：两者通过齿轮连接凸轮主动齿轮不完全齿轮齿轮图1.2执行机构运动方案i切刀的往复运动用凸轮一连杆机构实现，刀装在滑块上，利用杠杆定理，当 推杆行程增大时，刀具切割糕点，当推杆到达最高点时刀具到达最低点，当推杆 行程减小时刀具上升。另外，釆用图1.2的偏置曲柄滑块机构冇急回运动特性，可 使刀在向下运动即切糕点时速度加快，从而使切口光滑。糕点的间歇运动采用不 完全齿轮实现。当滑块向上运动即刀向上运动时，不完全齿轮进入啮合区，带动 糕点的移动，当滑块向下运动即刀向下运动时，不完全齿轮进入非啮合区即糕点 静止，进行切割。该方案i结构简单

3、，但对于不完全齿轮来说，啮合时会有较大冲击，易损坏, 同时该方案整体尺寸较大，工作效率较低，结构不紧凑，可调试性较低。方案ii:切刀往复运动：齿轮机构糕点间歇运动：槽轮机构图1.3执行机构运动方案1【对于此结构选刀的运动为连续旋转，而11采用两把刀的情况，这样的话系统 的效率将会得到很大的提高，并且由于无论糕点的高低，其放置位置总是与刀切 入时刀刃所在的直线存在一定夹角，存在应力集中现象，便于切片过程的实现。 此机构采用多个齿轮连接，传动稳定，传动比可靠，同时整个系统机构设计简单, 易于制造。采用槽轮机构完成糕点的间歇运动，在带动刀的锥齿轮旋转一周的过程中， 拨盘旋转四周，完成糕点的切割动作。

4、对于糕点的厚度，因槽轮的运动确定，采 用改变摩擦轮的直径来改变糕点的输送距离达到改变糕点切片的厚度。槽轮机构 的结构简单，外形尺寸较小，其机械效率高，并能较平稳地、间歇地进行转位。综合比较两个方案的优劣，方案ii为我们所选的最终方案。2机械传动系统的速比和变速机构通过原始数据：1）糕点厚度：1020mm。2）糕点切片长度（亦即切片高）范围：580mm。3）切刀切片时最人作用距离（亦即切片宽度方向）：300mm。4）切刀工作节拍：40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 0.55kw （或 0.75kw）、1390r/mino 可以得出：机构

5、总传动比为：5=1390/20=69.5,周期：t=60/20=3s,故需釆用三级减速, 选带传动减速和齿轮减速。传动比的分配：带传动的传动比为i=m/n2w10；锥齿轮传动的传动比为1-15; 直齿轮的传动比为110,故选择带传动的传动比为i】=6.95,第二级齿轮传动比 i2=2.5则第三级中锥齿轮的传动比i3=i mi =4,直齿轮的传动比i4=i3=4o3系统流程分析首先，电动机连续转动带动同步带转动，通过采用槽轮机构完成糕点的直线 间歇运动，在带动刀的锥齿轮旋转一周的过程中，拨盘旋转四周，其次，切刀的 旋转运动，完成糕点的切割动作，最后，糕点切割完毕，进入下一个循环。故如 下图所示切

6、刀的旋转运动糕点的直线间歇电动机连续旋运动切割完毕，进入下一循环糕点停止输送，切刀切割图3.1系统流程循环图4机构运动示意图2 3 45678图4. 1机构运动乔意图序号名称1电动机2同步带3直齿轮4有齿轮5锥齿轮6锥齿轮7锥齿轮8锥齿轮9直齿轮10主动拨盘11直齿轮12从动槽轮13切刀14摩擦轮表4.15对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算5.1电动机的选型题口已知电动机功率0.55kw、转速为1390r/min,查机械设计手册机械传动可以得到电动机的型号为y801-4o电动机可放在机架的左侧或下侧。选用y系列异步电动机，该电动机一般用与全封闭口扇冷式笼型三和界步电 动机，具有防止灰尘、铁屑

7、或其他杂质物侵入电动机内部之特点，b级绝缘，工作 环境温度不超过+40°c,相对湿度不超过95%,海拔高度不超过1000m,额定电压 380v,频率50hz。适用于无特殊要求的机械上。adaab表5.1电动机型号参数电动机型额定功率满载转速堵转转距最大转距质量号/kw(r/min)额定转距额定转距/kgy801-40.5513902.42.317lac(a)(b)图5.1 y801-4安装形式机座号级 数abcdeghkabacadhdbbl8041251005019+0.0094015.59010165165150170130285表5.2 y801-4尺寸参数5.2同步带的选择一

8、级减速采用同步带传动。具优点为缓冲减振，传动比精确，传动轻巧。同 步带传动具有带传动、链传动和齿轮传动的优点。同步带传动由于带与带轮是靠 啮合传递运动和动力，故带与带轮间无相对滑动，能保证准确的传动比。传动时 的线速度可达50m/s,传动比可达10,效率可达98%。传动噪音比带传动、链传 动和齿轮传动小，耐磨性好，不需油润滑，寿命比摩擦带氏。其主要缺点是制造 和安装精度要求较高，中心距要求较严格。所以同步带广泛应用于要求传动比准 确的中、小功率传动中。所选电动机为y系列三相异步电动机(普通转矩鼠笼式)，功率为p=0.55kwo1、由机械设计手册机械传动表12-1-67得工况系数ka=1.5o传

9、动功 率 p=0.55kw,得同步带的设计功率 pd=ka*pd=l.5x0.55kw=0.825kwo2、小带轮转速ni=1390r/mino初选同步带为模数制，因带轮转速较高，故同步带模数应选较小值，初定模数m=1.5。由机械设计手册机械传动表12-1-51表5. 3同步带相关数据模数m/mm节距pb/mm齿形角2 3/°齿根 厚s/mm齿咼hf/mm内根圆齿顶圆齿顶厚st/mm节顶距5 /mm带宽bs/mm角半径1. 54.712402. 160.90. 151.50. 375203、由机械设计手册机械传动表12-1-68得小带轮最少齿数zmin=12,初定小带轮的齿数为z!=

10、20o4、小带轮节圆直径d=mz=1.5x20=30mm。5、带速 v二兀比 <vmax, v=2. 18m/s,由 vmax=4050m/s,得 v 满足条件。60x10006传动比i=nl/n2w10,其中n2为大带轮转速,r/min,定传动比为6.95。则人带轮齿数 z2=izi=139,其节圆直径 d2=mz2= 1.5x139=208.5mm7、初定中心距 ao, 0.7 (di+d2) <a0<2(di+d2)?即 166.95va°v477,选定中心距为ao=300mmo8、初定带的节线长度lop及其齿数,由l。严2a°+n/2 (d.+d2

11、)+（2-r/1）- =1001ninb选取较接近的值则节线长度l尸980. 18mm,则齿数zb=208o一厶一厶9实际中心距ci,中心距口j调整ci-a0+ 二290mm。210'帑宽"初总肘心82, fcw,其中小带轮啮合齿数系数kz二1.00,由表12-1-67查得代为带宽的许用拉力fa=5n/mm,带的单位宽度、单位 长度的质量 mb=l. 8x 10 3kg*mm um 1。11、作用在轴上的力 fr=pd/vxlo_3=378. 44n。根据上表5. 3数据可以查得应该选用mxzhxbs（模数x齿数x带宽）=1. 5x208x30 （min）,其节线长lp=98

12、0. 18mm的同步带。pb图5. 2同步带尺寸参数5.3对渐开线标准直齿圆柱齿轮3、4的设计用标准齿轮传动设计简单，使用方便，互换性好。参照机械设计手册机械传动得渐开线岡柱齿轮传动的参数选择。根据其不发生根切的最小齿数zmin=2ha7sin2a=17和传动比i34=i2=2.5要求，拟定直 齿轮3、4的参数。a、初选中心距：取初始标准安装中心距a=65mm。b、模数、传动比及中心距确定：（数据和公式来源：机械原理第i章齿轮 机构及其设计表101、102)。由机械设计手册机械传动第一章表13-1-3查得：在一般动力传动中，模 数m不应小于2mm o根据机械原理第十章表10-1屮取第一系列模数

13、m=2mmo齿轮 8、9 的传动比 i34=ui=z4/z3=2.5则由中心距公式a=(z4+z3)m/2,得齿数z&=l&57,z2=46.43取整后取z3= 18,24=45则实际标准安装屮心距为a=(z34-z4)m/2=63mm则齿轮1、2的实际传动比ii2=u2= z4/z3=45/l8=2.5可得标准支持圆柱齿轮3、4的参数结果如下：ha*=l c*=0.25模数:m3=m4=2mm啮合角：a=20°齿顶高：ha3=ha4=ha*m=2itim齿根咼:hf3=hf4=(ha +c )m=2.5mm齿顶圆直径：da3=(z3+2ha*)m=40mm, da4

14、=94itim齿根圆直径：df3=(z3-2ha*-2c*)m=31 mm , df4=85mm基i员i直径：db3=d3cos a =33.83mmdb4=84.57mm齿住e： p=7rm=6.28mm基i员i齿距：pb=pcosa=5.90mm齿厚：s=7im/2=3.14mm齿槽宽：c=7im/2=34mm标准中心距：a=m(z3+z4)/2=63mmr3=mz3/2=18mmr4=mz4/2=45mm*mp+h" m=20mmra4=r4+ha*m=47mmaa3=arc cos(r3cosa/ra3)=arccos( 18cos20°/20)=32.25

15、6;aa4=arc cos(r4cosa/ra4)=arccos(45cos20747)=25.88°故两齿轮的重合度：a=z3(tanaa3-tana)+ z4(tanaa4-tana)/27c=18(tan32.25°-tan20°)+ 45(tan25.88°-tan20°)/27i =1.63>1?故所选齿轮满足要求。5.4直齿锥齿轮5、6、7、8的设计木设计采用直齿锥齿轮传动，一方面起到了换向的作用，另一方面，锥齿轮 传动具有以下主要特点：1、齿形简单，制造容易，成木较低。2、承载能力较低。3、轴向力较小，且方向离开锥顶。对于锥

16、齿轮5和6的传动，其传动比为i56=4,对于锥齿轮，其不发生根切的 最少齿数为zmin=2ha*xcos8/sin2a,通常小齿轮的齿数为z= 16-30,在此，根据结构 强度的耍求：初选锥齿轮5的分度|员|直径为36,按照模数第一系列标准选取m=2, 贝i可得 锥齿轮5的齿数z5=36/2=18,则锥齿轮6的齿数为z6= i56xz5=72o则其他 相关参数计算如2齿顶高系数：ha*=c*=0.25分锥角：85=arctan(z5/z6)= 14°86=90o-85=76o齿顶高：ha=ha*m=2mm齿根高：hf=(ha*+c*)m=2.5mm分度圆直径：d5=m5z5=36it

17、imd6=m6z6= 144mm齿顶圆直径：d“5=d5+2hacos§5=39.88mmda6=d6+2hacos§6= 144.97mm齿根圆直径：df5=d5-2hfcos85=31.15mmdf6=d6-2hfcos86=142.79mm锥距：r=di/2sin8i=74.22mm齿根脚：tan0f-h/r=o.o337顶锥角：5a5=55+0f=15.93o5a6=56+0f=77.93°根锥角：8a5=55-0f=12.o7°836=86-9(=74.07°顶隙：c=c*m=0.25分度圆齿厚：s=7im/2=3.14当量齿数：zv

18、5=z5/cos§5= 18.55zv6=z6/ co s §6=297.62齿宽：b<r/3=24z < cosa -1 cc。(xva5=arccos =31.98zv5 + 2h *z f cosa » 心ava6=arccos =21.03z°+2h*v6端面重合度:a=zv5(tanava5-tana)+ zv6(tanava6-tana)/27i=l .54>1故直齿锥齿轮5、6满足传动要求。对于锥齿轮7和8,我们以上面同样的方法可以得到其相关数据。初选直齿锥 齿轮7的分度圆直径为100mm, 7、8的传动比为i=l,按照第

19、一系列标准选择直 齿锥齿轮7和8的模数均为4, z7= 100/4=25, z8=z5xi=25o分锥角:87=arctan(z7/zs)=45°, 38=90-87=45°齿顶高：ha=ha*m=4mm齿根高：hf=(ha*+c*)m=5mm分度圆直径:d7=m7z7= 100mmd8=m8zg= 100mm齿顶圆直径：da7= da8=d7+2hacos87= 101.414mm齿根圆直径：da7= da8=d7-2hfcos87=98.23mm锥距：r=d2/2sin82=70.71mm齿根脚：tan0f=hf/r=o.o7o71 mm顶锥角：8a7=8a8=87+0

20、f=49.o45°根锥角：5a7=8a8=57-0f=4o.96°顶 隙:c=c*m= 1 mm分度圆齿厚：s=7im/2=6.28mm当量齿数：zv7= zv8=z7/cos87=35.36齿宽:b<r/3=23mm, ava7=ava8=arccos 殆®'。=25.08°zv7 + 2ha *端面重合度：a=zv7(tanava7-tana)+ zv8(tanava8-tana)/27c=l. 17> 1 故所选直齿锥齿轮5、6满足传动要求。表5. 4各锥齿轮模数和齿数序号模数m齿数z锥齿轮5218锥齿轮6272锥齿轮7425锥

21、齿轮84255.5对渐开线标准直齿圆柱齿轮& 9的设计用标准齿轮传动设计简单，使用方便，互换性好。1、参照机械设计手册机械传动得渐开线圆柱齿轮传动的参数选择。 根据其不发生根切的最小齿数zmin=2ha*/sin2a=17和传动比is9=i /ii=10要求，拟定 直齿轮8、9的参数。a初选中心距：取初始标准安装中心距a= 140mmb、模数、传动比及中心距确定：(数据和公式來源：机械原理第十章齿轮 机构及其设计表 10-1. 10-2)按经验公式,m=(0.0160.0315)a=(0.0160.0315)x 140=2.244.41根据机械原理第十章表10-1中取第一系列模数m=3

22、mm。齿轮9、11的传动比i=u1=z11/z9=4贝i由中心距公式a=(zii+z9)m/2,得齿数z9=18.67,zn=74.67经取整后取z9=l&zn=72则实际标准安装屮丿c?距为a=(zg+z n)m/2= 13 5mm可得标准直齿圆柱齿轮8、9的参数结果如下模数： m9=m i=3mm。啮合角：(1=20。齿顶高：ha9=haii=ha*m=3mm齿根咼：he=hfii=(ha +c )m=3.75mm齿顶圆直径：d“9=(z9+2ha*)m=60mm , daii=222itim齿根圆直径：df9=(z9-2ha*-2c*)m=46.5mm , dfn=208.5mm

23、基i员i直径：db9=d9cosa=50.74mm , *9=202.97mm齿: p=7rm=9.42mm基圆齿距：pb=pcosa=8.85mm齿厚：s=7rm/2=4.71mm齿槽宽：e=tun/2=4.71mm标准屮心距：a=m(zii +zq/2= 135mmr9=mz9/2=27mmn i=mz i/2=l 08mmra9=r9+ha*m=30mm*dii=m+h“ m=lllmmaa9=arc cos(r9cosa/ra9)=arccos(27cos200 /30)=32.25°aan=arc cos(riicosa/raii)=arccos( 108cos20

24、6; /111)=23.89°故两齿轮的重合度：a=z9(tanaa9-tana)+ z u (tanaa n-tana)/2 兀=18(tan32.25° -tan20° )4- 72(tan23.89° -tan20° )/2兀=1.67>1故所选齿轮满足要求。5.6对刀长的设计由已知条件糕点切片长度(亦即切片高)范虱580mm及切刀切片时最大作用距离（亦即切片宽度方向）：300mm得知：根据运动循环图作得刀切割的示意图, 得输送带与锥齿轮8 z间的距离为92mm>80mm,不至蛋糕与锥齿轮8发生干涉， 由于刀是做圆周运动，通过

25、cad作图可以得到：刀长156.77mm,糕点的最大 宽度为300mm,刀切割过的角度为135°。故拟定刀的长度l=160mm> 156.77mm,满足使用条件。5.7对槽轮机构的设计和计算一图5. 5切刀结构和尺寸由机械传动系统图4所示，我们根据前而的齿轮设计得到槽轮的相关数据: 槽数：z=4根据图4及各构件尺寸得槽轮屮心距，并将摩擦轮尺寸考虑进去得：l> 18+40+100+92-135=115mm取 l=130mm从动轮运动角：2p=3607z=90°主动轮运动角：2a=360°2卩=90°从动轮轴心到槽口长度：c)2a=lcos|3=

26、91.92mm主动曲柄长度：ri=oia=lsinp=91.92mm滚子半径：i*3=r1/6=91.92/6= 15.32mm,取 15mm锁止弧半径：rh<oia-r3-h=91.92-15(0.60.8)幻5=64.92mm67.92mm,取 65mm主动轮上锁止弧所占角度，以o)a为起始线两边各a角屮无锁止弧。槽轮上槽口至槽底深：ls=o2a-(l-oia)4-r3+a=91.92(13091.92) +15+a=(68.84+a) mm 式中是预留的间隙。周期：t=3s从动轮运动时间：td=axt/7r=(l/2-l/z)t=t/4=0.75s从动轮停歇时间：tj=ttd=2.25s在设计过程中，遇到了很多问题，比如传动机构、执行机构的知识，而我所 学也只不过是沧海一粟罢了，需要老师的指导和口己在图书馆或是网上查阅资料。 在设计过程中一些必要的公式和内容，更是无从下手，其中的一些内容不只是靠 书本的知识就可以掌握完成的，我在设计的时候往往只注意到局部的设计而没有 全面的考虑整体的设计。在本次机械设计过程之中，对于机构整体的设计花费了很多精力，让我修改 了很多遍。如在进行传动机构设计中，我查找了很多资料，每一步设计都是要进 行分析，而且都是相互联系的。在设计中，自知口己的专业知识不够硕，没能够 把切糕机的模型图完整的画出来，这是设计中最不足的地方。本次