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1、 揚州技師學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計報告論文 題 目:糕 點 切 片 機 所 屬 系:機 電 工 程 系 學(xué) 號: 0 4 3 042 姓 名: 吳 琪 葉佳 起 始 時 間:2012年3月~2012年6月 指 導(dǎo) 老 師:劉 勇 摘 要 機械的種類是五花八門十分繁多，常見的機械有動力機械、生產(chǎn)機械、起重運輸機械、建筑機械、礦山機械、林業(yè)機械、農(nóng)業(yè)機械等等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各類生產(chǎn)機械的速度和精度要求越來越高，同時要考慮環(huán)境保護、節(jié)省原材料、節(jié)約能源，而許多機械設(shè)計采用機、電

2、或機電一體化以滿足自動生產(chǎn)的新要求，一批有一批的新機械不斷涌現(xiàn)。 盡管各種機械的結(jié)構(gòu)和用途多種多樣，千差萬別，但大體上均有四部分組成:動力機、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)和操縱控制裝置。此外，為保證機械正常工作還設(shè)有一些輔助裝置，如潤滑、冷卻、安全保護、計數(shù)和照明裝置等。本次所設(shè)計的糕點切片機采用先進合理的機械結(jié)構(gòu)，所以切糕點薄厚自由可調(diào)節(jié)，如:切深度，只要調(diào)節(jié)螺桿即行，都能按各自要求進行調(diào)節(jié)，從食品接觸部位，全部采用進口不銹鋼材料，既清潔、又衛(wèi)生。 關(guān)鍵詞:PLC 糕點切片機 傳感器 傳動系統(tǒng)

3、 目錄 一 糕點切片機的簡述 4 1.1原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 4 1.2原始資料的分析 4 1.3糕點切片機的工作原理 4 1.4糕點切片機的結(jié)構(gòu) 4 二 糕點切片機的設(shè)

4、計方案 5 2.1設(shè)計方案的提示 5 2.2機械系統(tǒng)設(shè)計的一般原則 5 2.3糕點切片機運動方案設(shè)計 5 2.4實現(xiàn)糕點直線間歇移動機構(gòu)的方案比較 6 2.5實現(xiàn)切刀往復(fù)運動機構(gòu)的方案比較

5、8 三、機構(gòu)運動說明 17 3.1機構(gòu)運動說明 17 3.2畫糕點切片機的運動循環(huán)圖 18 四、傳送帶的間歇進給運動 18 4.1間歇傳動的來源 18 4.2帶輪傳動及其運動參數(shù)

6、 20 4.3減速機構(gòu) 21 4.4設(shè)計機構(gòu)裝配效果圖 23 4.5傳動系統(tǒng)演示 24 五、糕點切片機中所用的軟件 24 小結(jié)

7、 25 致謝 26 參考文獻 27 第一章 糕點切片機簡述 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 1)糕點厚度：10~20mm。 2)糕點切片長度（亦即切片高）范圍：5~80mm 3)切刀切片時最大作用距離（亦即切片寬度方向）：300mm。 4)切刀工作節(jié)拍：40次/min。

8、 5)電機可選用:功率0.55KW（或0.75KW）、1390r/min。 6)工作阻力很小。要求選用的機構(gòu)簡單、輕便、運動靈活可靠。 7)工作條件:載荷有輕微沖擊，一班制 8)使用期限:十年，保修期為三年 9)生產(chǎn)批量:小批量生產(chǎn)（少于十臺） 10)動力來源:電力，三相交流（220V/380V） 11)轉(zhuǎn)速允許誤差: 5％ 1.1 原始資料的分析 有原始資料可知:電動機的轉(zhuǎn)速為1390r/min ，功率為5.5KW，要使 的轉(zhuǎn)速變成切刀的每分鐘上下往復(fù)運動40次，中間必須有減速機構(gòu)，要實現(xiàn)切刀的往復(fù)運動，糕點的運動必須是間歇性的。 1.2 糕點切片機的工作原

9、理 糕點先成型（如長方體、圓柱體等）經(jīng)切片后再烘干。糕點切片機要求實現(xiàn)兩個執(zhí)行動作：糕點的直線間歇移動和切刀的往復(fù)運動。通過兩者的動作配合進行切片；改變直線間歇移動速度或每次間隔的輸送距離，以滿足糕點不同切片厚度的需要。 1.3 糕點切片機的結(jié)構(gòu) 原動機 傳動部分 切刀 送料機構(gòu) 傳動過程簡述: 電動機的輸出轉(zhuǎn)速為1390r/min，通過連軸器帶動齒輪降速機構(gòu)，齒輪降速機構(gòu)帶動曲柄滑塊機構(gòu)，刀裝在滑塊上，當(dāng)曲柄進行圓周運動時可以帶動刀的往復(fù)運動。另外，本糕點切片機的設(shè)計采用偏置曲柄滑塊機構(gòu)，而此機構(gòu)具有急回運動特性，可使刀在下運動即切糕點時速度加快，從而使切口光滑。兩一個

10、連軸器帶動槽輪機構(gòu)，當(dāng)滑塊向上運動即刀向上運動時，槽輪運動帶動糕點的移動，當(dāng)滑塊向下運動即刀向下運動時，槽輪靜止即糕點靜止，以便進行切片。 第二章 糕點切片機的設(shè)計方案 2.1設(shè)計方案提示 (1)當(dāng)切削速度較大時，切片刀口才會整齊平滑，因此切刀云動方案的選擇很關(guān)鍵。切口機構(gòu)應(yīng)力求簡單實用。運動靈活和運動空間緊湊等。 (2)直線間歇運動機構(gòu)應(yīng)滿足切片長度尺寸的變化要求，調(diào)整機構(gòu)必須簡單可靠、操作方便。可采用調(diào)整速度方案，或采用調(diào)整距離方案與其他調(diào)整方案。應(yīng)對個調(diào)整方案進行定性的分析比較。 (3)間歇運動機構(gòu)必須與切刀運動機構(gòu)工作協(xié)調(diào)，即全部送進運動應(yīng)在

11、切刀返回運動中完成。需要注意的是，切口有一定的長度(即高度)，輸送運動必須在切到完全脫離切口后方能開始進行，但輸送機構(gòu)的返回運動則可與切刀的工作行程運動在時間上有一段重疊，以利于提高生產(chǎn)率。在設(shè)計及其工作循環(huán)圖時，應(yīng)注意間歇運動機構(gòu)設(shè)計參數(shù)的選取。 2.2機械系統(tǒng)設(shè)計的一般原則 一臺較復(fù)雜的機械在運轉(zhuǎn)中常包括多個工藝動作，互相協(xié)調(diào)配合以完成預(yù)定的工藝目的。工藝目的及工藝動作確定之后，機械系統(tǒng)的設(shè)計還包括動力機的類型、功率和額定轉(zhuǎn)速的選擇，運動變換機構(gòu)的選擇以及協(xié)調(diào)個工藝動作的機械運動循環(huán)圖的擬定。這些工作在很大程度上決定了所設(shè)計機構(gòu)的性能、造價。因而是設(shè)計工作中關(guān)鍵的一環(huán)，機械系統(tǒng)設(shè)計

12、有事一項繁難的工作，他不但要求設(shè)計者有多方面的知識，還要有廣博的見識和豐富的經(jīng)驗。由于機構(gòu)種類的繁多、功用各異，因此機械系統(tǒng)的設(shè)計難以找出共同的模式，這里討論的僅是設(shè)計過程中的一般性原則。 2.3糕點切片機運動方案設(shè)計 在設(shè)計機械的過程中，當(dāng)工藝動作確定之后，就要選擇適宜的機構(gòu)型式來實現(xiàn)所要求的工藝動作。雖然，在這個過程中有可能根據(jù)特定的工藝要求，創(chuàng)造和研制出新的機構(gòu)，但多數(shù)情況下是可以利用已有的機構(gòu)。借助于資料和設(shè)計經(jīng)驗來完成。因此習(xí)慣上把這一步工作稱為機構(gòu)的選型。 機構(gòu)的選型需要考慮多方面的因素，如運動變換要求、尺寸限制、制造成本、運轉(zhuǎn)性能、效率高低、操作方便安全可靠等等。

13、其中首要的是運動變換要求，我們將側(cè)重于這方面來介紹機構(gòu)選型問題。 機構(gòu)是用來實現(xiàn)運動變換并傳遞運動和力，變換的一端是執(zhí)行構(gòu)建的工藝動作，這是設(shè)計之初給定的運動，變換的另一端是動力機的運動。動力機的選擇是機械設(shè)計的重要問題之一。為使我們設(shè)計的機構(gòu)能夠滿足產(chǎn)品的設(shè)計要求，設(shè)計方案擬訂如下: 1.降速機構(gòu): 從電機輸出的較高的轉(zhuǎn)速(1390r/min ),必須經(jīng)過一系列降速機構(gòu),才能達到刀的轉(zhuǎn)速要求(40次/min ). 可采用機構(gòu):渦輪-蝸桿機構(gòu);皮帶-齒輪機構(gòu). 2.切刀往復(fù)運動機構(gòu): 可采用機構(gòu):曲柄滑塊機構(gòu);凸輪機構(gòu);擺桿導(dǎo)桿-齒輪機構(gòu). 3.糕點的間歇運動機構(gòu):

14、 可采用機構(gòu):槽輪 ;不完全齒輪. 使用齒輪而不使用蝸輪-蝸桿的原因: 蝸輪蝸桿只能在一定距離內(nèi)產(chǎn)生較大的傳動比（蝸輪軸心固定，蝸桿向前送進），所以不適用于連續(xù)不停傳動的情況下，而且蝸輪從側(cè)面看與齒輪不同的是其中間位置有一定弧度的下凹，對加工而言會產(chǎn)生一定的難度。而且相對齒輪而言，蝸輪蝸桿嚙合輪齒間的相對滑動速度較大，使得摩擦損耗較大，因而傳動效率較低，易出現(xiàn)發(fā)熱和溫度過高的現(xiàn)象，磨損也較嚴(yán)重，會降低整體的使用壽命，而且成本較高，因此我們用多個齒輪傳動來替代蝸輪蝸桿的設(shè)計。 2.4實現(xiàn)糕點直線間歇移動機構(gòu)的方案比較 1、完成糕點間歇進給方案有兩種： （1）利用棘輪的間歇傳動特

15、點達到目的。 （2）運用非完整齒輪與完整齒輪間歇嚙合傳動來達到目的。 （3）連桿步進輸送機構(gòu)也可實現(xiàn)直線間歇移動機構(gòu) 因為，由于非完整齒輪較容易設(shè)計制造成本較低，且傳動平穩(wěn)可靠，故這里選用第二套方案。 2、完成切刀的循環(huán)往復(fù)運動的方案： (1)切刀作圓周運動的循環(huán)往復(fù),用回轉(zhuǎn)圓盤。 (2)切刀做豎直方向的循環(huán)往復(fù)，采用曲柄滑塊機構(gòu)。 應(yīng)為第一種方案難以實現(xiàn)切削糕點，而第二種方案結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)，且有快慢行程之分，提高加工效率。其運動副均為低副，兩運動副元素為面連接，壓強較小，可承受較大的載荷，且?guī)缀涡螤詈唵危阌诩庸?/p>

16、。而且連桿上各點的軌跡是各種不同形狀的曲線，其形狀隨著各構(gòu)件相對長度的改變而改變，從而可以得到形式眾多的連桿曲線，可以這些曲線來滿足不同曲線的設(shè)計要求。 2.5實現(xiàn)切刀往復(fù)運動機構(gòu)的方案比較 方案一 如圖所示，為一直動導(dǎo)桿機構(gòu)，可利用桿3的往復(fù)運動來實現(xiàn)切刀的上下往復(fù)移動。 此連桿構(gòu)件的優(yōu)點: ? 運動副均為低副，底副的兩運動副元素為面接觸，壓強較小，可承受較大的載荷，并且有利于潤滑，運動副元素的幾何形狀較簡單，便于加工制造。 ? 當(dāng)原動件的運動規(guī)律不變，可用改變各構(gòu)件的相對長度來使從動件得到不同的運動規(guī)律。 ? 連桿上各點的軌跡是各種不同形狀的曲線，其形狀還隨著各

17、構(gòu)件相對長度的改變而改變，從而可以得到形式眾多的連桿曲線，我們可以利用這些曲線來滿足不同曲線的設(shè)計要求。 方案二 如圖所示，為一幾何封閉凸輪機構(gòu)，可利用構(gòu)件1繞A點做偏心轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)切刀的往復(fù)運動。 此幾何封閉凸輪機構(gòu)的優(yōu)點: ? 只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運動規(guī)律，而且機構(gòu)簡單緊湊。 ? 機構(gòu)可承重較大，運動平穩(wěn)。 此機構(gòu)的缺點： ? 凸輪廓線與推桿之間為點、線接觸，易磨損。 ? 沒有急回運動特性，不能夠?qū)崿F(xiàn)切刀下切速度慢而收回速度快的特性。不能夠很好的縮短空程的時間，影響效率。故舍棄。 方案三 如左圖所示,為一偏執(zhí)曲

18、柄滑塊機構(gòu).可利用它實現(xiàn)切刀的往復(fù)運動. 此曲柄滑塊機構(gòu)的優(yōu)點： ? 機構(gòu)具有e = 40mm的偏心距，具有極回運動特性。 ? 機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，可根據(jù)已經(jīng)給定的尺寸要求設(shè)計出機構(gòu)中各連桿的長度。 ? 此機構(gòu)為連桿機構(gòu)，具有連桿機構(gòu)的共同優(yōu)點?？沙惺茌^大的載荷，并且有利于潤滑，運動副元素的幾何形狀較簡單，便于加工制造。改變各構(gòu)件的相對長度來使從動件得到預(yù)期的運動規(guī)律。 此曲柄滑塊機構(gòu)的缺點： ? 具有連桿機構(gòu)的共同的缺點，機械效率降低，這是連桿機構(gòu)所不能避免的。故采用此機構(gòu)。 ? 實現(xiàn)切刀往復(fù)運動的機構(gòu) 正視圖 側(cè)視圖

19、 如上圖所示，圓盤為主動件，帶動裝刀桿在導(dǎo)槽內(nèi)做上下的往復(fù)運動，達到切削的目的。下面詳細(xì)的介紹他們的設(shè)計過程。 每相鄰兩傳動桿件均用轉(zhuǎn)動副連接，這樣不僅連接簡單也是傳動靈活。此曲柄滑塊機構(gòu)有三個構(gòu)件：圓盤、中間連桿和切削用裝刀桿。 1）圓盤構(gòu)造及其動力源 左邊的長粗桿用于在框架上支撐整個曲柄滑塊機構(gòu)，且要通過它用皮帶與非完整齒輪聯(lián)系起來傳遞工作動力。右邊的短細(xì)桿用于與中間連桿的孔相配合傳遞運動。 2）中間連桿結(jié)構(gòu) 如圖所示，即為中間連桿。左邊突出的短細(xì)桿位于裝刀桿孔配合用，右端孔用于與旋轉(zhuǎn)盤相配合，為中間結(jié)構(gòu)。 3）裝刀桿及刀具的結(jié)構(gòu) 上圖

20、所示即為裝刀桿及其搭配刀具配合后的效果圖。裝刀架上端的孔用于與中間連桿的突桿相配合。下端用于裝刀具為導(dǎo)軌式（如下圖所示），刀具可以在導(dǎo)軌間左右移動，且且其刀柄上開有螺紋孔移到要求為之后可以用螺釘或螺桿將其擰緊定位。 導(dǎo)軌形狀: 下圖為刀片和刀柄的結(jié)構(gòu)圖： 刀片： 刀柄： 刀片從側(cè)面裝入刀柄中，由于刀片和刀柄中的裝刀槽為斜面配合，用螺釘（螺桿）將其從上端壓緊使刀具固定在刀柄內(nèi)。 下面介紹一下，它的動力輸入機構(gòu)（如下圖所示）： 如圖所示，非完整齒輪軸旋轉(zhuǎn)帶動皮帶轉(zhuǎn)動從而使上端的曲柄軸旋轉(zhuǎn)達到傳遞旋轉(zhuǎn)運動

21、的目的。這樣的傳遞方式能夠保證切刀往復(fù)一次，而傳送糕點的平帶運動和間歇各一次.通過調(diào)整左下端完整齒輪與非完整齒輪的初始嚙合狀態(tài)，可以保證刀具在上升過程中傳送帶將糕點送到切刀下端，而當(dāng)切刀下切時糕點（傳送帶）處于間歇階段。完成切片動作后，刀具上移，傳送帶繼續(xù)運動。 切刀每分鐘得完成切割40次的工作節(jié)拍。所以連接曲柄的齒輪的轉(zhuǎn)速為40次/min，切刀做豎直面內(nèi)的往復(fù)直線運動，當(dāng)其往下運動到與最低點相距約10mm至20mm（這是糕點的厚度）時開始切割糕點，此時糕點靜止不動，切割完畢切刀往上運動到距離最低點約20mm時糕點運動起來，把切好的糕點片帶走并把糕點送進待切，切刀繼續(xù)往上運動，直到最高點，之

22、后再往下運動，直到最低點相距約10mm至20mm（這是糕點的厚度）時又開始切割糕點，此時糕點又靜止。如此往復(fù)循環(huán)。 根據(jù)所選的糕點直線運動機構(gòu)方案三和切刀往復(fù)運動方案三最終制作出來的糕點切片機的模擬圖 第三章機構(gòu)運動說明 3.1機構(gòu)運動說明 1. 糕點成型后直接從生產(chǎn)線上被運送到皮帶輪的進端 2. 撥盤在傳動系統(tǒng)（齒輪系）的帶動下以240d/s的角速度撥動槽輪，槽輪又帶動同軸的皮帶輪，皮帶也在摩擦力的作用下隨著皮帶輪一起轉(zhuǎn)動，同時糕點就可在皮帶輪的帶動下，被切刀切成等厚的薄片 3. 切成型后的糕點也隨著皮帶輪的運動被移出皮帶輪， 3.2畫糕點切片機的運

23、動循環(huán)圖 第四章傳送帶的間歇進給運動 4.1 間歇傳動的來源: 從上圖可以容易看出，上邊的齒輪為非完整齒輪，其余前邊的減速箱相連接，然后與與帶輪相配合的齒輪軸相配合，傳遞旋轉(zhuǎn)運動。由于主動齒輪為非完整齒輪（下圖），所以它傳遞的運動也是間歇旋轉(zhuǎn)運動。及轉(zhuǎn)化成了帶輪的間歇旋轉(zhuǎn)運動。由于帶輪的間歇時間與運動時間恰好是非完整齒輪旋轉(zhuǎn)一周的時間，而非完整齒輪旋轉(zhuǎn)一周又帶動了滑塊兒往復(fù)運動一次。如前所述，通過調(diào)整曲柄的初始狀態(tài)和齒輪初始嚙合狀態(tài)可實現(xiàn)間歇切削的動作。 完整齒齒輪軸： 非完整齒輪齒輪軸: 4.2帶輪傳動及其運動參數(shù)： 1、間歇傳送

24、機構(gòu)： 如上圖所示，左邊的帶輪為主動輪。由于糕點的要求切削厚度為5~80毫米，因此這里設(shè)計帶輪一次進給的長度為80毫米。刀架上的刀具可以移動的范圍為85毫米，由于刀架可以裝多把刀，所以通過調(diào)整裝刀的數(shù)量和刀與刀之間的距離可以切出不同的厚度。本糕點切割機可以切割的糕點厚度為：5mm 、10mm、20mm、40mm、80mm。詳情如下： （1）5mm:裝16把刀，刀距（相鄰兩刀之間距離）為5mm； （2）10mm：裝7把刀，刀距10mm； （3）20mm：裝4把刀，刀距20mm； （4）40mm：裝2把刀，刀距40mm； （5）80mm: 裝1把刀。 下面計算帶輪

25、的大小: 由于帶輪的運動時半齒輪傳遞的，即為帶輪為半周半周的轉(zhuǎn)動。由于設(shè)計要求它每次進給80mm，即帶輪轉(zhuǎn)動半周帶動傳送帶前進80mm，有公式： s/2=3.14*r 可以求得帶輪的半徑，經(jīng)計算的r=23.5mm（皮帶厚假設(shè)為2mm）。 4.3減速機構(gòu) 由于給定電動機的轉(zhuǎn)速過高，因此需要有減速機構(gòu)，以使切削穩(wěn)定和安全。 減速皮帶輪 減速齒輪 本機構(gòu)原動件為一高速電機,其轉(zhuǎn)速為1390 r/min,但我們所需要的轉(zhuǎn)速是40r/min,所以要減速。對于減速裝置我們

26、采用皮帶加齒輪的方法。第一級降速是用皮帶減速,減為240r/min。第二級是用齒輪減為40r/min。兩傳動機構(gòu)設(shè)計分析如下: (一)皮帶傳達設(shè)計： 皮帶傳動設(shè)計主要是采用兩個半徑不相同的皮帶輪實現(xiàn)。由于皮帶上線速度相等，由r1*v1=r2*v2， 1390*r1=240*r2； r1 /r2=24/139. 由此可見算出電機上皮帶輪半徑大小r1=14mm；另一端皮帶輪半徑大小r2=81mm。傳動比i=139/24. 皮帶輪效果圖： (二)齒輪系的設(shè)計: 經(jīng)皮帶減速后的轉(zhuǎn)速為240r/min,而我們所要的轉(zhuǎn)速40r/min。因此還需要

27、的傳動比為6/1,選用的齒輪為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。 直齒輪參數(shù)表 名稱 齒數(shù) 模數(shù) 分度圓 齒輪z1 21 1mm 21mm 齒輪z2 42 1mm 42mm 齒輪z2 21 1mm 21mm 齒輪z3 63 1mm 63mm 減速裝置效果圖： 4.4 設(shè)計機構(gòu)裝配效果圖 4.5傳動系統(tǒng)演示 電 動 機 皮 帶 傳 動 齒 輪 減 速 傳 動 齒輪 傳 動 皮 帶 傳 動 傳 送 履 帶 刀 具 由圖可知：電動機的轉(zhuǎn)速=皮帶窗洞的轉(zhuǎn)速=第一個齒輪的轉(zhuǎn)速=1390 r/min.假設(shè)有四個齒輪。z1=20,z2=100,z3=20 則n1/n4=z2z4/z1z3=1390/40 則z4=139 第五章糕點切片機中所用的軟件 在此設(shè)計中我用到了Auto CAD,Word這些工具軟件，通過這次的設(shè)計我對Auto CAD,Word這些工具軟件有了更熟練的掌握。 - 25 -