購買設計請充值后下載，，資源目錄下的文件所見即所得，都可以點開預覽，，資料完整，充值下載可得到資源目錄里的所有文件。。?！咀ⅰ浚篸wg后綴為CAD圖紙，doc,docx為WORD文檔，原稿無水印，可編輯。。。帶三維備注的都有三維源文件，由于部分三維子文件較多，店主做了壓縮打包，都可以保證打開的，三維預覽圖都是店主用電腦打開后截圖的，具體請見文件預覽，有不明白之處，可咨詢QQ:1304139763===========題目最后備注XX系列，只是店主整理分類，與內容無關，請忽視

世界最新機械設計理念 來源:中國科技期刊 摘要:根據目前國內外設計學者進行機械產品設計時的主要思維特點，將產品方案的設計方法概括為系統化、結構模塊化、基于產品特征知識和智能。這幾種方法的特點及其相互間的有機聯系，提出產品方案設計計算機實現的努力方向。 關鍵詞：機械產品方案設計方法發(fā)展趨勢 設計文件是將語義設計網作為設計工具，在其開發(fā)的活性語義設計網ASK中，采用結點和線條組成的網絡描述設計，結點表示元件化的單元(如設計任務、功能、構件或加工設備等)，線條用以調整和定義結點間不同的語義關系，由此為設計過程中的所有活動和結果預先建立模型，使早期設計要求的定義到每一個結構的具體描述均可由關系間的定義表達，實現了計算機輔助設計過程由抽象到具體的飛躍。 系統化設計方法 系統化設計方法的主要特點是：將設計看成由若干個設計要素組成的一個系統，每個設計要素具有獨立性，各個要素間存在著有機的聯系，并具有層次性，所有的設計要素結合后，即可實現設計系統所需完成的任務。 系統化設計思想于70年代由德國學者Pahl和Beitz教授提出，他們以系統理論為基礎，制訂了設計的一般模式，倡導設計工作應具備條理性。德國工程師協會在這一設計思想的基礎上，制訂出標準VDI2221技術系統和產品的開發(fā)設計方法。 1. 將用戶需求作為產品功能特征構思、結構設計和零件設計、工藝規(guī)劃、作業(yè)控制等的基礎，從產品開發(fā)的宏觀過程出發(fā)，利用質量功能布置方法，系統地將用戶需求信息合理而有效地轉換為產品開發(fā)各階段的技術目標和作業(yè)控制規(guī)程的方法。 2. 將產品看作有機體層次上的生命系統，并借助于生命系統理論，把產品的設計過程劃分成功能需求層次、實現功能要求的概念層次和產品的具體設計層次。同時采用了生命系統圖符抽象地表達產品的功能要求，形成產品功能系統結構。 3. 將機械設計中系統科學的應用歸納為兩個基本問題：一是把要設計的產品作為一個系統處理，最佳地確定其組成部分（單元）及其相互關系；二是將產品設計過程看成一個系統，根據設計目標，正確、合理地確定設計中各個方面的工作和各個不同的設計階段。 由于每個設計者研究問題的角度以及考慮問題的側重點不同，進行方案設計時采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統化設計方法。 4. 設計元素法 用五個設計元素（功能、效應、效應載體、形狀元素和表面參數）描述“產品解”，認為一個產品的五個設計元素值確定之后，產品的所有特征和特征值即已確定。我國亦有設計學者采用了類似方法描述產品的原理解。 5. 圖形建模法 研制的“設計分析和引導系統”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產品的功能結構及其相關的抽象信息，實現了系統結構、功能關系的圖形化建模，以及功能層之間的聯接。 將設計劃分成輔助方法和信息交換兩個方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用圖形符號、具有內容豐富的語義模型結構、可以描述集成條件、可以劃分約束類型、可以實現關系間的任意結合等特點，將設計方法解與信息技術進行集成，實現了設計過程中不同抽象層間信息關系的圖形化建模。 6. “構思”—“設計”法 將產品的方案設計分成“構思”和“設計”兩個階段?！皹嬎肌彪A段的任務是尋求、選擇和組合滿足設計任務要求的原理解?！霸O計”階段的工作則是具體實現構思階段的原理解。 將方案的“構思”具體描述為：根據合適的功能結構，尋求滿足設計任務要求的原理解。即功能結構中的分功能由“結構元素”實現，并將“結構元素”間的物理聯接定義為“功能載體”，“功能載體”和“結構元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機械運動簡圖)。方案的“設計”是根據功能示意圖，先定性地描述所有的“功能載體”和“結構元素”，再定量地描述所有“結構元素”和聯接件(“功能載體”)的形狀及位置，得到結構示意圖。Roper，H.利用圖論理論，借助于由他定義的“總設計單元(GE)”、“結構元素(KE)”、“功能結構元素(FKE)”、“聯接結構元素(VKE)”、“結構零件(KT)”、“結構元素零件(KET)”等概念，以及描述結構元素尺寸、位置和傳動參數間相互關系的若干種簡圖，把設計專家憑直覺設計的方法做了形式化的描述，形成了有效地應用現有知識的方法，并將其應用于“構思”和“設計”階段。 7. 鍵合圖法 將組成系統元件的功能分成產生能量、消耗能量、轉變能量形式、傳遞能量等各種類型，并借用鍵合圖表達元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結合，實現功能結構的自動生成和功能結構與鍵合圖之間的自動轉換，尋求由鍵合圖產生多個設計方案的方法。 提倡在產品功能分析的基礎上，將產品分解成具有某種功能的一個或幾個模塊化的基本結構，通過選擇和組合這些模塊化基本結構組建成不同的產品。這些基本結構可以是零件、部件，甚至是一個系統。 本結構應該具有標準化的接口(聯接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經濟化，具有互換性、相容性和相關性。我國結合軟件構件技術和CAD技術，將變形設計與組合設計相結合，根據分級模塊化原理，將加工中心機床由大到小分為產品級、部件級、組件級和元件級，并利用專家知識和CAD技術將它們組合成不同品種、不同規(guī)格的功能模塊，再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。 以設計為目錄作為選擇變異機械結構的工具，提出將設計的解元素進行完整的、結構化的編排，形成解集設計目錄。并在解集設計目錄中列出評論每一個解的附加信息，非常有利于設計工程師選擇解元素。 網絡技術的蓬勃發(fā)展，異地協同設計與制造，以及從用戶對產品的功能需求→設計→加工→裝配→成品這一并行工程的實現成為可能。但是，達到這些目標的重要前提條件之一，就是實現產品方案設計效果的三維可視化。為此，不僅三維圖形軟件、智能化設計軟件愈來愈多地應用于產品的方案設計中，虛擬現實技術以及多媒體、超媒體工具也在產品的方案設計中初露鋒芒。目前，德國等發(fā)達國家正著力于研究超媒體技術、產品數據交換標準STEP，以及標準虛擬現實造型語言上基于虛擬環(huán)境的標準交換格式)在產品設計中的應用。 機械產品的方案設計正朝著計算機輔助實現、智能化設計和滿足異地協同設計制造需求的方向邁進，由于產品方案設計計算機實現方法的研究起步較晚，目前還沒有成熟的、能夠達到上述目標的方案設計工具軟件。作者認為，綜合運用文中四種類型設計方法是達到這一目標有效途徑。雖然這些方法的綜合運用涉及的領域較多，不僅與機械設計的領域知識有關，而且還涉及到系統工程理論、人工智能理論、計算機軟硬件工程、網絡技術等各方面的領域知識，但仍然是產品方案設計必須努力的方向。國外在這方面的研究已初見成效，我國設計學者也已意識到CAD技術與國際交流合作的重要性，及其應當采取的措施。 基于產品特征知識設計方法的主要特點是：用計算機能夠識別的語言描述產品的特征及其設計領域專家的知識和經驗，建立相應的知識庫及推理機，再利用已存儲的領域知識和建立的推理機制實現計算機輔助產品的方案設計。 機械系統的方案設計主要是依據產品所具有的特征，以及設計領域專家的知識和經驗進行推量和決策，完成機構的型、數綜合。欲實現這一階段的計算機輔助設計，必須研究知識的自動獲取、表達、集成、協調、管理和使用。為此，國內外設計學者針對機械系統方案設計知識的自動化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為下述幾種。 摘 要 I 摘 要 糕 點 在 日 常 生 活 是 一 種 常 見 的 食 品 ， 營 養(yǎng) 豐 富 ， 種 類 繁 多 。 因 此 深 受 人 們 喜 歡 。 在 人 們 的 日 常 生 活 中 具 有 很 重 要 作 用 ， 所 以 人 們 開 始 自 己 制 作 個 性 化 糕 點 。 因 此 小 型 家 庭 式 糕 點 切 片 機 應 運 而 生 。 本 文 對 糕 點 切 片 機 的 研 究 的 最 新 狀 況 做 了 簡 要 介 紹 。 深 入 了 解 了 市 場 上 大 部 分 糕 點 切 片 機 的 優(yōu) 缺 點 ， 設 計 了 一 款 新 型 的 糕 點 切 片 機 。 該 切 片 機 用 了 槽 輪 機 構 作 為 間 歇 進 料 機 構 ， 結 構 簡 單 ， 旋 轉 角 度 準 確 ， 能 夠 平 穩(wěn) 安 全 運 行 。 切 片 往 復 裝 置 采 用 了 曲 柄 滑 塊 機 構 ， 易 于 制 造 ， 成 本 低 廉 ， 承 載 能 力 大 。 而 且 具 有 急 回 特 性 ， 效 率 高 。 傳 動 機 構 作 為 整 個 設 計 最 核 心 的 機 構 ， 采 用 了 皮 帶 傳 動 的 方 法 。 可 以 緩 沖 減 震 ， 傳 動 比 準 確 。 同 步 帶 傳 動 同 時 具 有 帶 傳 動 、 鏈 傳 動 和 齒 輪 傳 動 的 優(yōu) 點 。 帶 與 帶 輪 間 無 相 對 滑 動 ， 能 保 證 精 確 的 傳 動 比 。 耐 磨 性 好 ， 不 需 潤 滑 油 ， 壽 命 長 。 應 用 這 些 機 構 可 以 最 大 程 度 實 現 總 體 材 料 和 結 構 空 間 的 最 小 優(yōu) 化 。 并 且 設 計 的 切 片 機 構 成 相 對 簡 單 ， 這 就 保 證 了 操 作 的 簡 便 性 。 適 用 于 家 庭 式 的 小 作 坊 使 用 。 而 且 研 究 制 造 成 本 也 比 較 低 。 在 家 庭 ， 小 型 車 間 場 合 制 作 蛋 糕 中 被 廣 泛 應 用 。 關 鍵 詞 :糕 點 ； 切 片 機 ； 槽 輪 間 歇 推 料 ； 曲 柄 滑 塊 機 構 目 錄 II 目 錄 摘 要 ...........................................................................................................................I 第 1 章 緒 論 .............................................................................................................1 1.1 研究目的和意義 ............................................................................................1 1.2 國內外研究現狀 ............................................................................................1 第 2 章 糕點切片機的設計 .........................................................................................3 2.1 糕點切片機設計的要求 ................................................................................3 2.2 糕點間歇進料機構的確定和設計 ................................................................3 2.3 切片機往復切片裝置方案的確定 ................................................................6 第 3 章 傳動機構的確定和設計 .................................................................................8 3.1 電機的選型 ....................................................................................................8 3.2 減速系統的設計 ............................................................................................8 第 4 章 軸的設計與計算 ...........................................................................................18 4.1 計算傳動裝置各軸的運動和動力參數 ......................................................18 4.2 切片軸的設計 ..............................................................................................19 4.3 推料軸的設計 ..............................................................................................21 第 5 章 糕點切片機推料裝置的設計 .......................................................................26 第 6 章 糕點切片機切片裝置的設計 .......................................................................27 6.1 曲柄滑塊機構的設計 ..................................................................................27 6.2 刀具的設計 ..................................................................................................27 第 7 章 機架的設計 ...................................................................................................29 第 8 章 結 論 ...........................................................................................................30 致 謝 .........................................................................................................................31 參考文獻 .....................................................................................................................32 第 1 章 緒 論 - 1 - 第 1 章 緒 論 1.1 研究目的和意義 糕點作為一種深受人們歡迎的美食,以面粉為主要原料，加入一定比例的 蛋，乳品等，結合人們口味加入各種輔料，調味品，然后經過蒸，烤，炒，炒 等工序制作 [1]。在如今各種各樣的糕點被生產，大約有 3000 種花式。蛋糕， 月餅均屬于糕點。作為數千年歷史的傳統食物，它具有悠久的傳統。遍布全國 各地，任何人無論在何時何地都可以享受到。在古代無論皇宮還是普通百姓都 可以享受 [2]。是一種非常受歡迎的美味。由于形狀和品類繁多，有很多方法可 以實現。蛋糕在不同的地方有不同的口味。 改革開放以來，中外食品的在隨著經濟和文化交流中也受到影響，其中就 有糕點食品的交流。外國風味和造型都是與國內糕點非常不同。因此國內外蛋 糕融合之后口味品種更多，尤其受到人們的喜愛 [3]，每有新品上市后都被追捧。 作為一種受歡迎的食物，有時被用作作為三餐來食用，特別是在一些高級蛋糕 中。即使少量對身體有益的藥添加到蛋糕中，也不會影響到蛋糕本身的味道 [4]。 在經濟水平快速飛升的今天，人們更喜歡自己購買原料的方式來制作糕點 食品。糕點切片機已開發(fā)多年，而且已達到一定的發(fā)展階段。糕點切片機越來 越小，越來越以家庭為導向。從用戶的可操作性和價格方面出發(fā)。 1.2 國內外研究現狀 在人民物質水平急速提高的今天，人們對所購買蛋糕的品種及口味不滿意， 樂意根據自己的口味來做糕點，也就是所謂的 DIY。由于原材料和成分的購買 都非常方便，也可以依靠自己的喜好自己做蛋糕。隨著蛋糕類型的增加，蛋糕 味道越來越多樣化，人工生產越來越麻煩，切割的糕點外觀也不如用機器切割 出來的好看。因此小型家用糕點切片機變得非常受歡迎。因此，小家庭切片機 變得非常受歡迎。但是，在這個階段，國內沒有一款簡單，使用方便，蛋糕切 片機便宜的蛋糕切片機。這個龐大的市場還沒有完全發(fā)展。 1.3 研究的主要內容 - 2 - 研究在糕點制作過程中切片工作原理及結構形式，在自己 DIY 的糕點成型 后利用槽輪機功能實現分時輸送，糕點的切片與蛋糕分離動作由曲柄滑塊機構 實現，最大程度的實現了總體材料及結構空間的最小化。 由于所制作的糕點品種不一，我們通過優(yōu)化所需傳動與工作部件的結構， 使其設計參數最優(yōu)化，從而達到最優(yōu)效果。 1.4 研究的主要目標 本設計選取的研究對象為小型家用的糕點切片機，滿足家庭需求，適用于 小批量生產，本文通過對糕點制作過程中的相應流程分析，對切片裝置與糕點 的分離機理，切片來回運動中所受力的大小和方向及其來源，及其運動特點， 設計了最佳工作參數。對切片機構進行了最優(yōu)化啊設計，消耗得動力被降低， 制造成本被大幅度降低 。 第 2 章 糕點切片機的設計 - 3 - 第 2 章 糕點切片機的設計 2.1 糕點切片機設計的要求 根據糕點切片機的設計任務書上的設計要求可以知道，要求的糕點厚度為 10～20mm。糕點的切片長度范圍，也就是切片高要求為 5～80mm。切片在制 作糕點師能夠作用的最大距離為，沿著切片的寬度方向 300mm。切刀正常工 作頻率為 40 次/min。由于本次設計要求機器工作強度不大，阻力小所以電機 功率為 0.55KW；轉速為 1390r/min。 2.2 糕點間歇進料機構的確定和設計 本次設計初步選擇了三個可以實現糕點直線間歇移動機構的方案。 方案一 如圖 1 是牛頭刨床，它可以用作往復式刨床，，因滑枕前端的刀架根據牛 頭設計而成，所以被稱作牛頭刨床?？梢詫崿F間歇移動。 - 4 - 刨床的優(yōu)點是快速返回運動特性?？梢栽O計每個桿尺寸的極限角度來設計 各個桿的長度 [5]。缺點是它不僅具有良好的間歇特性，只有急回特性所以不可 以很好的實現直線間歇移動，所以不能滿足設計要求。所以舍棄。 圖 2-1.牛頭刨床運動示意圖 方案二 如圖 2 所示，為為棘輪機構，本主要由搖臂，制動器和外部棘輪組成，當 搖桿連續(xù)擺動時，棘輪沿一個方向和間歇地旋轉。 圖 2-2.棘輪機構示意圖 第 2 章 糕點切片機的設計 - 5 - 棘輪機構的優(yōu)點是操作簡單，操作方便，可以順利實現間歇旋轉，而且還 可以調節(jié)切割厚度，缺點傳動精度相對較差，而噪聲大，在工作時，齒尖容易 磨損，因此不適合高速旋轉。提供蛋糕切割調節(jié)有級別。故舍棄。 方案三如圖 3 所示，是槽輪機構，它是一種單向間歇運動機構，由槽輪和 圓柱銷為其主要部件。經常被用來將主動件的連續(xù)轉動轉換成從動件的帶有停 歇的單向周期性轉動。故而可以很好的實現間歇移動。 圖 圖 2-3 槽輪機構 該裝置具有簡單的結構，旋轉角度準確，運行安全可靠程度較高，制作效 率高等優(yōu)點。實用新型強，具有的缺點為，槽輪在啟動和停止時加速度相對較 大，對工件有沖擊，所以不適合高速場合應用。但是設計要求的工作速度不高， 這個缺點可以忽略不計。綜合考慮以上三個機構的優(yōu)缺點之后決定采用槽輪機 構比較合理。 - 6 - 2.3 切片機往復切片裝置方案的確定 本次設計初步選用了三個方案來實現往復直線運動。 2.3.1 凸輪機構 將從動盤的運動速度等速轉化為相應部件的速度的部件，其來回運動的位 移,路程速度變化率與凸輪的外廓曲線有關。凸輪機構廣泛應用于傳動機構， 其他的裝置與其相比而言有一定缺陷 （1）簡單的設計過程，良好的適應過程。 （2）整體結構空間緊湊，控制效果準確，可操作性好。 （3）穩(wěn)定性能好，出現故障的機率大，保養(yǎng)比較方便。 缺點：凸輪和跟隨器接觸高，易磨損，調節(jié)性差。另外，由于凸輪輪廓曲 線通常很復雜，所以很難處理 [6]。 2.3.2 齒輪齒條機構 結構緊湊，沖擊小，驅動精確，結構復雜，制造困難，主動件往復運動的 優(yōu)點。 2.3.3 曲柄滑塊機構 一般情況下，使用曲柄以恒定速度旋轉，滑塊用于往復直線運動，其往復 運動可均勻，或不均勻。作為直動從動件盤形凸輪機構的等速轉動轉化為從動 件的往復直線運動，其移動的位移,速度，加速度與凸輪的輪廓曲線有關。具 有回速快，效率高的特點，其結構特點： （1）其結構主體部件與其先對應的輔助機構組成，構成部件較少，制造 難度低，成本低廉的特點。 （2）部件的力傳遞是通過對影得輔助機構實現的，在較小的單位面積承 載能力大。 （3）通過合理設計每根桿的大小，聯動機制可以實現運動規(guī)律的多樣化。 （4）當連桿和機架較長時，實現了動力的傳遞與轉化。 缺點是該連桿機構的機械效率較低，是連桿機構不能避免的，但該考慮到 成本及使用的場合，還是采用該機構。槽輪在啟動和停止時加速度相對較大， 第 2 章 糕點切片機的設計 - 7 - 對工件有沖擊，所以不適合高速場合應用。但是設計要求的工作速度不高，這 個缺點可以忽略不計。綜合考慮以上三個機構的優(yōu)缺點之后決定采用槽輪機構 比較合理。 圖 2-4 偏置曲柄滑塊機構 通過上述比較，考慮到下一階段的發(fā)展，最終必然發(fā)展到自動化程度，因 此設自動化所要求的指標必須被考慮。此機構的運作是把糕點切開和把切開的 糕點送完傳輸裝置，不剪切糕點時，蛋糕前進一定距離達到規(guī)定的位置。為了 實現切片操作，開始采用凸輪機構，切刀的來回運動被控制，運動控制特性好， 最優(yōu)化了軌跡參數，但由于其設計制造過程復雜，較大的力不能夠被傳遞，而 切糕點所需的精度相對較低。所以我們考慮使用滑塊曲柄機構，滑塊曲柄機構 可以實現往復運動刀，傳遞較大力，結構簡單，制造方便，可以降低生產成本， 滿足小型投資的需要，所以用這種設計由曲柄滑塊機構構成的切片機器是最好 的選擇 [7]。 - 8 - 第 3 章 傳動機構的確定和設計 圖 3-1.傳動系統示意圖 3.1 電機的選型 根據要求，切片的頻率為 30 次/min。選擇型號為 Y801-4 的 Y 系列異步 電動機。電動機功率 0.55KW、轉速為 1390r/min。切刀切片時最大作用距離， 切片的寬度方向是 300mm。切刀的工作節(jié)拍要求每分鐘 40 次：40 次/min。由 于本次設計要求機器工作強度不大，阻力小所以電機功率為 0.55KW；轉速為 1390r/min。 3.2 減速系統的設計 本機構為一高速電機,其轉速為 1390 r/min,但傳動所需要的轉速是 30r/min,所 以要減速。對于減速裝置采用帶傳動加齒輪的方法 [8]。第一級降速是用皮帶減 速,減為 240r/min。齒輪在第二級中減為每分鐘 30 轉。 3.2.1 皮帶傳動的設計： 皮帶驅動具有增大沖量，阻尼，傳動比準確，便于控制的優(yōu)點。同步皮帶 傳動的優(yōu)點是帶驅動，鏈傳動和齒輪傳動。同步帶傳動由于帶與帶輪是靠嚙合 傳遞運動和動力，所以皮帶與皮帶輪之間沒有相對的滑動，從而確保傳動線路 第 3 章 傳動機構的確定和設計 - 9 - 的傳動比準確。傳動速度可達 50 米每秒，傳輸速率可達滿級，高達百分之九 十八。鏈條傳動和齒輪傳動，耐磨性好，無潤滑，使用壽命長于摩擦。主要缺 點是制造和安裝要求較高，中心距離要求嚴格。 因此，同步帶廣泛應用于中 小傳動，傳動比準確 [9]。 (1) 皮帶傳動設計主要是兩個大小不同的皮帶輪來完成。由于皮帶上線速 度相等，由 (3-1)24/139= /r，r×0 v 由此可見算出在電機上用于皮帶傳動的皮帶輪直徑大小 r1=36mm；另一 端皮帶輪 r2=220mm。傳動比 i=139/24. (2)工況系數 KA=1.5[10]。傳動功率 P=0.55KW，得同步帶的設計功率 Pd=KaxPd=0.55x1.5KW=0.825KW[11]。小帶輪轉速 n1=1390r/min。初選同步帶 為模數制，因帶輪轉速較高，故同步帶模數應選較小值，初定模數 m=1.5。 (3)帶速 v= vmax， v=2.62m/s，由 vmax=40~50m/s，得 v 滿足條件。?10 x6 ndπ (4)初定中心距 a0，0.7（ d1+d2）1, 故所選齒輪滿足要求。 推料軸和切片軸間用傳動比為 1：1 的齒輪傳動。 第 4 章 軸的設計與計算 - 19 - 第 4 章 軸的設計與計算 4.1 計算傳動裝置各軸的運動和動力參數 本設計重點設計切片軸以及推料軸，高速軸和中間軸用示意圖表示。 （1）各軸轉速 在傳動件的設計計算過程中，速度最高的為高速軸， 依此為中間軸，切 片軸，推料軸。 高速軸 （4-1） min/2401390rinmⅠ??? 中間軸 i/51i 切片軸 in/3022rinⅠ??? 推料軸 mi/30r （2）各輸入軸功率 高速軸 （4-2）kWPddⅠ 528.096.5101 ?????? 中間軸 kⅠ0.7322 切片軸 Ⅰ 49..3?? 推料軸 kPPⅠ 63.804224 ????? 各輸出功率為： 高速軸 kW517.9.58.09.? 中間軸 PⅠ4202??? 切片軸 k6..47.. 推料軸 Ⅰ59863098 （3）各軸輸入轉矩 - 20 - 電動機軸輸出轉矩 （4-3） mNnPTmdd ????78.31905.950 各輸入轉矩為： 高速軸 （4-4）iiddⅠ ??????? 01.26.87.31001? 中間軸 mNiTiTⅠ ??? 4.397..23112? 輸出軸 iiⅠ ???????? 8.1.0841.93223? 各軸輸出轉矩為： 高速軸 mNTⅠ??56.2.08. 中間軸 ???3891439 輸出軸 Ⅰ?... 各軸的輸出功率 高速軸 (4-5)kWPdd 528.096.50101 ?????? 中間軸 kⅠⅠ 0.7322 切片軸 49..3?? 推料軸 kPPⅠⅠ 63.804224 ????? 本設計重點設計其切片軸和推料軸。 4.2 切片軸的設計 已知：輸出軸上的功率 ，轉速 ，轉矩kWPⅠ47.0?min/30rnⅠ? ，該軸上的齒輪分度圓直徑 d=200mm 和 d=160mm。mNTⅠ??85.14 則作用在軸上的力為： 第 4 章 軸的設計與計算 - 21 - (4-6) NdTPⅠ5.1482085.12??? 初步確定軸的最小直徑 經過初步估算，軸的最小半徑被確定。選取軸的材料為 45 鋼 [15]。 取 ，于是得120?A (4-7) mnPdⅠ16.283047.1230min ??? 位于聯軸器軸位置處的直徑顯然是輸出軸的最小直徑。 為了使所選軸的 直徑適應聯軸器的孔徑，必須同時選擇聯軸器的類型 聯軸器的計算轉矩 ，查表，考慮到轉矩變化很小，故?、馎caTK? ，則： 3.1?AK (4-8)mNTⅠAca ????1896051085.43.1 按照計算轉矩 應小于聯軸器公稱轉矩的條件，查用戶說明指導書 [16]，ca 選用 HL1 型彈性柱銷聯軸器，其公稱轉矩為 160000N·mm。半聯軸器的孔徑 ，故取 ；半聯軸器總長 L=52mm 半聯軸器與軸配合md201?mdⅠ2?? 的轂孔長度 L1=38mm。 軸的結構設計 根據定位軸向的相關條件確定軸的直徑 （1）為了滿足半聯軸器與孔徑的對位要求，左端需制出一軸肩右端用軸 端擋圈定位。 保持環(huán)的半聯接直徑 D = 30mm。 并且 L1 = 38mm 的芯軸孔長 度和長度應略低于 L1，以確保軸端環(huán)在半軸上受壓，最后壓軸。 （2）滾動軸承的初步選擇。因為軸承只承受徑向力，所以常用的滾動軸 承 6005。齒輪節(jié)圓的最小直徑和參考軸為 ，B = 25mm×47mm * 12。它的大小 左端軸承采用軸肩進行軸向定位。由手冊上查得 6005 型軸承的定位軸肩 高度 h=2.5mm，因此取 （3）在安裝齒輪軸直徑為 46mm 時，并將齒輪套筒安裝于右端和右側的軸 承寬度之間。 齒輪轂稱為 38mm。 為了使其可靠結束，擰緊齒輪軸應略小于 車輪的寬度，因此長度為 33mm。 左肩定位齒輪， H> 0.07d 肩高。 H = 6mm，直徑 60mm 大于 1.4h。環(huán)寬，長 12mm。 - 22 - （4）軸承端蓋的總寬度為 20mm。根據軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添 加潤滑脂，取端蓋的外端面與半聯軸器左端面間的距離 l=30mm。 （5）軸的右端為連接切片裝置，根據切片切刀位置，確定軸右端的長度 為 92mm。并在軸端設計兩個直徑為 4 的孔。與偏心輪連接。 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。 軸的示意圖如下 圖 4-1 切片軸示意圖 4.3 推料軸的設計 已知：推料軸上的功率為 0.463kw，轉速 ，轉矩min/30rnⅠ? ，該軸上的齒輪分度圓直徑 d=160mm。mNTⅠ??85.14 則作用在軸上的力為： (4-9) 初步確定軸的最小直徑 先按式 15-2 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼，調質處理。 根據表 15-3， 取 ，于是得120?A (4-10) 第 4 章 軸的設計與計算 - 23 - 推料軸最小直徑為安裝軸承處，取最小直徑為 30mm。軸上安裝一個分度 圓直徑為 160mm 的齒輪，取安裝齒輪處的軸的直徑為 40mm；齒輪的右端與 右軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為 38mm，為了使套筒端面可 靠地壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度，故取其長度 33mm。齒輪的左端采 用軸肩定位，軸肩高度 h>0.07d，取 h=6mm，則軸環(huán)處的直徑 60mm。軸環(huán)寬 度 b≥1.4h，取長度為 12mm。 推料軸右端與槽輪機構連接，在軸右端面設計一個直徑為 5mm 的孔。 推料軸的成型圖如下圖所示 因小齒輪分度圓較小，固此將齒輪和軸做成一體， 則軸的材料和齒輪一 樣，也為 鋼，調質處理。經過計算，高速軸和中間軸的各段長度和直徑，rC40 畫出兩軸的示意圖分別如下： 圖 4-2 推料軸示意圖 計算軸的彎矩并畫出彎矩圖 水平面彎矩 MHB-Ft2L2+FH2(L2+L3)=0 (4-11) MHB=9482╳＋8321╳ (70+42)=-356260n·mm MHC+ FHL3=0 MHC=-8321╳47.4=-441013N·mm - 24 - 圖 4-3 高速軸示意圖 圖 4-4 中間軸示意圖 垂直面彎矩 -MVB-Fr2L2-Fv2(L2+L3)=0 MVB=3451╳74.2+2035(74.2+47.4)=4487n·mm MVC-FV2L3=0 MVC=-2035╳47.4=-107855n·mm 合成彎矩 = = =356288N·mm (4-12) = = =454010 N·mm E.畫扭矩圖，計算并畫當量彎矩圖，轉矩按靜載荷計算，取 α=0.3 第 4 章 軸的設計與計算 - 25 - αT2=0.3╳474.09╳103=142227N·mm = = =383627 N·mm (4-13) = =454010 N·mm 根據計算得出的數據畫出彎矩圖 圖 4-5 彎矩示意圖 軸的強度校核 按彎扭合成應力校核軸的強度 - 26 - 軸的彎扭合成強度條件為 （4-14） ????12???????WTMca 已知 ，T=0mND?9354 由表 15-4 可知 （4-15） ??dtb23??? 式中，d=30mm ，b=8mm，t=4mm 將數據代入公式得： (4-16) 由以上數據可得： (4-17) ??53.67.142922 ????WMTca?? 查表 15-1 可知 ??701? 則有， ， 符合強度要求??ca 第 4 章 軸的設計與計算 - 27 - 圖 4-6 機架圖 - 28 - 第 5 章 糕點切片機推料裝置的設計 圓槽的槽的數量 Z 和撥針編號 K 是槽的輪式機構的幾個重要的參數。根 據設計的要求，設計了單圓柱形缸針輪。如圖 3 所示，為了使這個輪開始和停 止的瞬時轉動角速度為零，以避免剛性沖擊氣缸銷進入徑向槽從徑向槽中脫出， 垂直于表盤中心的圓柱銷連接中心線槽的中心線。讓 Z 的徑向槽數均勻分布， 如圖 2.3 所示，A1 輪轉動兩個槽的角度 a 時，表盤 1 的角度為 a2 為： a2 = π-a1 =π-2π/z （5-1） 有公式得：z=4.所以槽輪的槽數為 4. 在一次運行期間里，槽輪 2 的移動時間 t 和撥盤的移動時間 t 撥號運動系 數的比值表示為比率稱為移動系數。當 1 個撥盤用恒速運行時，也可以用來表 示旋轉角度。 對于只有一個針槽輪機構，tm 和 t 是旋轉撥盤 1 的所用的時間 為 a2 和 a1。因此，槽輪設備的是移動系數 ： (2)kz??? （5-2） 由上式可知： 因運動系數 必須大于零（ 為零時表示槽輪始終保持不動），故徑向槽 數 z 應大于或等于 3. 本設計槽輪機構的槽數選 4. 切片機的送料用輸送帶傳送，輸送帶輪直徑為 100mm。 輸送帶型號為 1000 300 EP 5 1000N/mm 4+2 L 槽輪的零件圖如下 圖 5-1 槽輪零件示意圖 第 6 章 糕點切片機切片裝置的設計 - 29 - 第 6 章 糕點切片機切片裝置的設計 6.1 曲柄滑塊機構的設計 我們使用安裝在切片機滑塊曲柄機構實現切刀來回運動，滑塊上固定有刀 具，當曲柄往復運動時，圓周運動，放刀，考慮到刀具的快速返回特性，把滑 塊曲柄機構偏移。該工具可以讓刀運動加速，平滑切口。可以設計每個桿尺寸 的極限角度來設計各個桿的長度。缺點是它不僅具有良好的間歇特性，只有急 回特性所以不可以很好的實現直線間歇移動，所以不能滿足設計要求。所以舍 棄。 根據蛋糕切片厚度 10 到 20 毫米的要求，滑塊曲柄機構分別設計為桿長 80 毫米，30 毫米。 偏心距 E = 40mm，具有快速返回功能。另外，聯動機構被裝 在該機構上，具有較大的承受能力，潤滑有利，裝配形狀配對元件進行加工。 預計運動部件的運動規(guī)律的各個部件的長度變化。 6.2 刀具的設計 該機構執(zhí)行工具的往復運動。因為用戶自己需求的糕點厚度為 20 毫米， 所以蛋糕切割機在運動中切割。為了給足夠的時間來切割蛋糕，該刀的設計路 徑長度 70mm 設計，即曲柄長度 30mm。從已知條件，糕點切片的長度（即高 度）：最大距離 5-80mm，工具（即寬度方向）部分：260mm，即糕點的最大 寬度為 260mm。 圖 6-1 偏置曲柄滑塊示意圖 - 30 - 根據工具的要求可以減小到 260mm 的寬度，這是由于滑塊曲柄機構驅動 移動刀有自己向下的運動方向，考慮到刀寬設計工具，平滑增加 266mm，在 框架上有兩個平行的凹槽 的葉片在墻壁上，墻壁進入葉片的端部可以平行移 動切割器，并平穩(wěn)移動。材料使用率大大提升，成本被極大降低，但可保證切 片機的質量，下半部分設計成梯形切割刀。 切割 45 號鋼切割工具質地柔軟的 蛋糕，再進行淬火回火熱處理，淬火硬度達到 HRC 低于 55-58 葉片邊緣。 因 為連接曲柄滑塊機構，所以設計了一個連接塊，并且連接螺栓 M8 連接。刀具 成型圖如下 圖 6-2 切刀示意圖 切片裝置與間歇進料裝置的配合 第三十分鐘，包括葉片向上運動，并完成糕點的切割，快速回歸。槽輪車 削時間為槽輪間歇控制機構，滑塊曲柄機構分別設計為桿長 80mm，30mm。 偏心距 E = 40mm 的機構，具有快速返回特性。另外，聯動機構聯動機構，能 承受更大的負荷，潤滑有利，裝配形狀配對元件進行加工。預計運動部件的運 動規(guī)律的各個部件的長度變化。圓柱銷為 2S，在圓周旋轉過程中停止時間為 1.5s，進給時間為 0.5s，起始時間片為 1.5s，位置為 的刀片從最低點的時間餅 0.5s，切片時間為 1.5s，所以在開始循環(huán)之前的 0.5 秒內，槽輪驅動輸送帶， 從最低點到 1.5s 葉的位置 蛋糕，圓形皮帶切割機完成切割過程，暫停后返回 最低點。此時完成切片過程。 第 7 章 機架的設計 - 31 - 第 7 章 機架的設計 通過組裝協調，已經確定了所有部件和部件。通過 CAD 的草圖，獲取每 個部分和框架的形狀的大小空間位置。框架如下圖所示 ，為了方便維護和檢 查，框架由 10mm 45 號鋼板焊接。在框架的兩側是薄的軸承螺栓，安裝在框 架墻上，設計的尺寸如下圖所示： 圖 7-1 機架圖 - 32 - 第 8 章 結 論 該程序的設計是一個完整的整體。不能僅僅考慮一個或幾個的基本部分， 應該考慮總體的概念。在課程設計中，結合了我以前三年所學過的知識，包括 機械制圖、機械設計、工程力學、以及 CAD 繪圖等等課程的學習。不同的設 計方案之間來回選擇也是很困難的。最后確定方案之后復雜的計算，到最終 CAD 繪圖。雖然完成了所有的設計內容，但是也暴露了很多問題，很多知識 不能靈活應用，對很多的知識也沒有很好的掌握，不能熟練的運用一些知識。 通過這次的設計，可以讓我們再次把我們的知識結合在一起，掌握那些不熟練 的知識。實現學以致用的目的。還有助于我們進一步深化對機械設計的了解， 有助于讓我們認清設計的基本步驟，了解熟悉設計的具體過程，提升我們的綜 合設計能力。 致 謝 - 33 - 致 謝 本次設計之所以能夠圓滿完成，離不開耿曙光老師的指導。本次設計從選 題到方案設計的選擇以及最后的設計都是在耿老師的悉心指導下完成的。值此 成文之際，謹向耿老師表達我深深的敬意和衷心的感謝！三年的學習和生活期 間始終得到學院各個老師和同學的無私幫助，在此深表感謝！最后衷心感謝所 有關心和幫助過我的人！謝謝你們！ - 34 - 參考文獻 [1]高岳.糕點食品存在的問題及對策初探.食品安全導刊.2014，（21）：77- 78 [2]薛效賢.蛋糕加工技術及工藝配方[M].北京：科學技術出版社， 2000（10）：13-15 [3]陳玲.加入 WTO 對我國糕點食品業(yè)的影響及對策[J].商業(yè)研究， 2002（07）：42-65 [4]牛志新，孫成正.提高我國傳統糕點營養(yǎng)質量的設想[J]. 食品科學， 1989（11）：20-40 [5]陳立德. 機械設計基礎[M].北京：高等教育出版社， 2000 [6]濮良貴. 機械零件[M].北京：高等教育出版社， 1982 [7]鄒慧君.機械系統設計原理.北京：科學出版社，2002 [8]吳宗澤 羅圣國. 機械設計課程設計手冊[M ].北京：高等教育出版社， 1999 [9]王定國 周全光. 機械原理與機械零件[M].北京：高等教育出版社， 1993 [10]孟憲源. 現代機構設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 1994 [11]孫桓，陳作模. 機械原理[M]. 北京：高等教育出版社， 2001 [12]成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社， 2016 [13]黃平，朱文堅.機械設計基礎.北京：科學出版社，2008 [14]張云杰，尚蕾.零件設計.北京：清華大學出版社，2008 [15]申永勝. 機械原理教程[M]. 北京：清華大學出版社， 1999 [16]周全光 欒學鋼. 機械設計基礎[M].北京：高等教育出版社， 1999