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1、全日制普通本科生毕业设计糕点切片机的设计DESIGN OF CAKE SLICE MACHINE 由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD图纸等，联系153893706 学生姓名： 学 号：年级专业及班级：2008级机械设计制造及其自动指导老师及职称：学 部：理工学部提交日期：2012年5月全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计）是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并
2、表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业论文（设计）作者签名： 年 月 日目 录摘要1关键词11 前言11.1 研究的目的和意义 1 1.2 国内外糕点生产现状 21.3研究的主要内容21.4研究的主要目标32 糕点切片机的设计32.1 糕点切片机设计要求 32.2 间歇进料机构的方案选定32.3往复切片机构的方案选定63 传动装置的设计73.1糕点切片机的电机选择 83.2减速系统的设计 94 轴的设计与计算 165 糕点切片机推料装置的设计225.1输送带的设计236 糕点切片机切片装置的设计236.1切刀的设计247 机架的设计 258 结论25参考文献 26致谢27
3、糕点切片机装置的设计摘 要：本设计介绍了糕点在生活中的地位和作用，简要提到了国内外糕点切片机的发展现状。设计了一款以电机为原动力，通过带和齿轮传动，曲柄滑块机构为切片装置，槽轮为间歇推料装置的糕点切片机。该切片机结构简单，成本低廉。主要用于家用，小作坊场合。关键词：糕点，切片机，槽轮间歇推料，曲柄滑块机构Design Of Cake Slice Machine (Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract:This design the cakes
4、position and role in the life, briefly mentioned the cake slicer development at home and abroad. Design a motor as driving force, through belts and gears, crank-slider mechanism for slicing equipment, cake slice of Geneva for intermittent feeding device. The slicing machine is simple in structure, a
5、nd low cost. Mainly used for household and small occasions.Key words：cake,slice machine, geneva, crank-slider mechanism1 前言1.1 研究目的和意义糕点是我国古老的传统食品，源远流长，历史悠久。相传有三四年的历史。糕点制品无论是民间喜婚相贺，逢年过节，旅游观光，古代宫廷皇室中享受的精品。作为生活中非常受欢迎的食品。其种类繁多，制作的方式也是五花八门。而且根据地域，口味更是千差万别。随着和外国的交流增加，西式糕点也流入中国，其造型新颖，风格独特，口味清新，更是颠覆了传统糕点在我
6、国人民眼中的印象。不仅仅在选材，制作方式，口感方面都给我们一种耳目一新的感觉。而今的糕点的发展更是融合了中西两种风格，成为新一代的流行美食。深受大众的喜欢。市场占有率极高。糕点作为一种常见的食品，在日常生活中扮演着重要的角色。它可以作为早餐、中餐、晚餐，也可以作为主食。而今，新世纪的糕点中添加了一些保健性的药物，在不影响其自身美味的同时还大大提高了它的营养价值和药用效果。糕点切片机发展史已经很多年了，对于家居型的糕点切片机也是有市场供应。早就已经发展到了一定阶段。近几年来，随着经济的飞速发展，人民生活水平的不断提高。糕点的制作慢慢有家庭小批量生产的趋势，加上糕点庞大的需求量。价格适宜且功能强大
7、的小作坊型糕点切片机变得非常必需。1.2 国内外研究现状随着人民生活水平的提高，人们开始追求生活，不仅仅满足于在市场，商店里买到的糕点。而且现在自家制作糕点也不再是难事。制作工具，原料和配料都容易买到。甚至可以根据自己喜爱的口味，做出软硬适中的糕点。而且还可以根据自己的想象去设计。面对如今众多的大学生创业，下岗工人的再就业创业。如此庞大的糕点市场是个很好的机会。所以，一台价格适宜，容易上手，操作简单的糕点切片机能给他们在糕点制作的过程带来很大的便捷。不过现阶段的糕点切片机在国内主要存在于中大批量生产中。小作坊型的糕点切片机在小批量生产的商店，家用有广大的市场。随着家电机械化程度越来越高，人们不
8、再停止纯手工劳动。而且针对糕点种类如此之多，质地有硬有软，人工切片有诸多的不便。而且工作效率比较低，手工切出来的糕点美观程度也不如机器切的。所以小作坊型糕点切片机变得被人们和市场所需要。小型家庭作坊型糕点切片机变得被人们和市场所需要。如：兴化市中远食品机械厂生产的ZY-Q400切片机，该机功率：0.75KW，产量：600-100KG，切片厚度1-7mm，能适用于中等工作量的切片。还有纳赛食品设备有限公司生产的YS-6000W型切片机，该机器尺寸为高1390X宽815X长1405（mm) ，切断能力150-800kg/时，切断尺寸在0-50mm可调节方式，入料口尺寸为宽130X高100（mm)，
9、电动机采用3相/380v/800w。适用于各种切片和切段。FOODTOOLS生产的ACCUSONIC-100FS蛋糕切片机功率为208V-240V, 60A（kw），该机型非常适合用于流水线切割片状和圆形食品，它带有伺服驱动的传送带，多轴驱动切割头和自动装卸载装置，性能强劲，可以把圆形蛋糕切割成4-24等份或者把整盘的片状产品切割成方形、三角形、菱形、平行四边形等其它指定的多边形，该机型传送带精确定位，产品并列排放，同时切割，可使效率加倍；使用超声波技术，钛合金刀片防止了食品粘在刀片上；友好的触摸屏界面，可储存170多种甚至更多的切割方案，切割方案自主选择，并且可装多个刀片提高生产效率；切面干
10、净、整洁且美观，分块大小精确一致。1.3 研究的主要内容研究糕点输送与切片分离的新的工作原理及结构形式，利用槽轮机构实现成型后糕点的间歇输送，采用曲柄滑块机构实现糕点的切片与分离动作，以最大程度地减少动力功耗和总体结构尺寸；针对不同糕点品种，优化传动与工作部件的结构，使其结构参数和运动参数达到最优。1.4 研究的主要目标本设计以配用小型作坊式的糕点切片机装置为研究对象，适应小批量生产的需求，通过分析糕点切片装置的输送及切片分离原理、刀片装置往复运动的特点和所受阻力及对糕点的施力方式等，研究糕点切片装置及其输送部件的运动机理及最佳工作参数，对间歇进料机构和往复切片机构进行结构优化设计，达到简化结
11、构，降低功耗，减少成本，提高作业质量为目标。2 糕点切片机的设计2.1 糕点切片机设计的要求通过对糕点生产现状、切片方式的调查，研究糕点切片机的间歇进料机构、切刀往复切片机构、机架、传动装置、动力装置等结构，研制适用小型生产的糕点切片机，糕点切片厚度约为1020mm,切片长度约为580mm，切刀工作节拍为30次min。具体内容有：2.1.1 该糕点切片机设计包括：（1）间歇进料机构：采用棘轮或槽轮机构实现成型后的糕点进行间歇进料。（2）往复切片机构：采用曲柄滑块机构的形式使切刀做竖直平面上的往复运动。（3）机架：合理安置各个部分。（4）传动机构：根据生产需求选用动力，设计减速系统，对相关部件的
12、结构参数计算和校核。2.2 糕点间歇进料机构的确定和设计实现糕点直线间歇移动机构的方案比较方案一如图1所示，为牛头刨床，是可以实现直线间歇移动的机构。 图1.牛头刨床运动示意图 Fag1 .Shaper diagram此摆动导杆机构的优点：此机构具有急回运动特性，可以根据所需的行程比系数K来设计，先利用式求出极位夹角，然后再设计各杆的尺寸。此摆动导杆机构的缺点：此机构没有间歇特性，只有急回特性，不能够很好的完成直线间歇移动。故舍弃。方案二 如图2所示，为一连杆步进输送机构，也可以实现直线间歇移动机构。图2步进输送机示意图Fag2.Stepping conveyor此连杆机构的传输优点：就其理想
13、的运动特性来讲，此机构能完全实现直线间歇移动。如果连杆设计得当，此机构具有传递平稳，运动精确等优点。此机构的缺点：其中连杆CDC的运动轨迹是一个完全不规则的曲线，在设计连杆机构时，要想使连杆和挂钩接触的部分的运动曲线近似为一直线，机构中的每个连杆的长度和定位都很难。确定连杆的运动的方法包括图解法，解析法和实验法。其中解析法超出了我们没有学习，超出了我们的能力范围。实验法不够精确，不能是其间歇直线运动和切刀的往复运动很好配合起来，所学过的图解法的知识也不能最终确定尺寸和方位。 故舍弃。方案三如图3所示，为一槽轮机构，可实现直线间歇移动。图3 槽轮机构Fag3.Geneva mechanism糕点
14、的间歇移动我们采取槽轮实现： 当槽轮静止时推杆向上运动，当槽轮运动时推杆向下运动，利用这个规律可以根据反转法计算确定不完全圆盘的形状。当滑块向上运动时，槽轮运动带动糕点的移动，当滑块向下运动即刀向下运动时，槽轮静止即糕点静止，进行切割。该槽轮机构的优点：槽轮机构的机构简单，工作可靠、外形尺寸小，其机械效率高，并能较平稳地、间歇地进行转位。此槽轮机构的缺点：因圆柱销开始进入与脱离径向槽，存在刚性冲击，故常用于速度不太高的场合，本论文所要设计的糕点切片机中所要求的转速为30r/min。转速不高，此缺点可以忽略。比较合理，故选用该机构。2.3 切片机往复切片装置方案的确定此处已删除 （30）由上式可
15、知：因运动系数必须大于零（为零时表示槽轮始终保持不动），故径向槽数z应大于或等于3.本设计槽轮机构的槽数选4.槽轮的零件图如下图11 槽轮零件示意图Fag11 Geneva mechanism切片机的送料用输送带传送，输送带轮直径为100mm。输送带型号为1000 300 EP 5 1000N/mm 4+2 L6糕点切片机切片装置的设计6.1曲柄滑块机构的设计切刀的往复运动可以用曲柄滑块机构实现，刀具装在滑块上，当曲柄做圆周运动可以带动刀的往复运动，另外，考虑到刀具的急回运动特性，采取偏置的曲柄滑块机构。可以使刀具向上切糕点的速度加快，从而使切口光滑平整。根据要求给定的糕点切片的厚度为10-2
16、0mm，设计出来的曲柄滑块机构如图杆长分别为80mm和30mm。机构的偏心距e=40mm，有急回的特性。而且该机构为连杆机构，具有连杆机构可以承受较大载荷，并且有利于润滑，运动副元素的集合形状较简单，便于加工制造。改变各构件的相对长度来使动件得到预期的运动规律等特点。6.2刀具的设计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,所以切刀在糕点之下运动时,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70mm,即曲柄长30mm。由已知条件糕点切片长度（亦即切片高）范围：5-80mm及切刀切片时最大作用距离（亦即切片宽度方向）：260mm，即糕点的最大宽度为260m
17、m。 图12 偏置曲柄滑块示意图Fag12 Slider crank mechanism根据要求，切刀的可切宽度为260mm，而由于是曲柄滑块机构驱动切刀自下向上运动，考虑到切刀的平稳移动，在设计切刀的时候将宽度增至266mm，在机架上安装刀片的机架壁上设置两个平行槽，使得刀片的两端嵌入机架壁，并能在平行槽内移动，并使切刀运动平稳。出于节省材料，节约成本，但是又能保证切刀的切片质量，将切刀下半部分设计成梯形。刀具采用45号钢制作，由于切刀专用于切质地较软的糕点，热处理采取调质，然后对刀口进行淬火，使硬度达到HRC 55-58.刀片下方由于要连接曲柄滑块机构，故设计一个的连接块，并用M8的螺栓连
18、接26。刀具成型图如下图13 切刀示意图Fag13 Cutting knife切片装置与间歇进料装置的配合切片为30次/min，其过程包括刀片向上运动、切糕点、切片动作完成，急回。利用槽轮控制的间歇机构，有一根圆柱销，槽轮旋转一周的时间为2s，在旋转一圈的过程中，停顿时间为1.5s,而进给时间为0.5s。所以切片机切片开始到完成的时间在1.5s内，而刀片从最低点开始运动到糕点位置的时间为0.5s，切片时间为1.5s，所以在一个周期开始的前0.5s，槽轮机构带动输送带传动，刀片从最低点运动到糕点位置，周期的后1.5s，输送带停顿，刀具完成切片过程，并回到最低点。至此完成一次完整的切片过程。7机架
19、的设计所有的零件和装置都已经确定，根据各个部件的配合。通过cad的草图绘制，得出各个部件的空间位置，并得出机架的形状以及外型尺寸。如下图所示。机架用10mm的45号钢钢板焊接。为方便维修和检测。机架两边的钢板用螺栓固定。机架壁上要安装薄壁轴承。所有尺寸详见机架图图14 机架图Fag.14 Frame diagram 5 结论 设计之初，在图书馆找了很多关于切片机的资料，然后在邹老师的讲解下了解了关于切片机的各个构件的运作。接下来开始了一段时间的设计。切片机里面的一些零件机构的计算和校核虽说繁琐，但是还是坚持下来，逐步零件设计到机架到最后总装图的完成。花了许多时间，但是到最后完成设计的时候还是很
20、开心。不过同时也看到了自己专业知识的不足。以后还要多多学习，提高自己本专业的知识。最后，在毕业前最后的一次设计里，我相信，付出就有收获。参考文献1 薛效贤.蛋糕加工技术及工艺配方M. 北京市：科学技术文献出版社，2000(10):13-15.2 （苏）艾特林（.）. 糕饼生产工人技术指南J. 轻工业出版社，1958:1-20.3 李湘庭，陈明里.蛋糕大全配方/制作/装饰J.汕头市：汕头大学出版社,2006(1)：1-8.4 （英）E.B.Bennion,（英）G.S.T.Bamford著,金茂国，金屹译. 蛋糕加工工艺J. 北京市：中国轻工业出版社，2004（5）:5-8.5 杨定安,家庭巧做
21、西菜系列-西式香酥糕点 2 J. 南昌市：江西科学技术出版社,2001,(2)：12.6 黎国雄蛋糕制作精选J广州市：广东经济出版社，2004，(12)：23-307 朱念琳.中国焙烤食品市场分析报告J. 中国食品工业,2004,(05):56-62.8 陈玲.加入WTO对我国糕点食品业的影响及对策J. 商业研究,2002,(07):42-65.9 牛志新,孙成正.提高我国传统糕点营养质量的设想J. 食品科学,1989,(11):20-40.10 胡嘉鹏.糕点消费五问J. 中国食品,1987,(08):15-20.11 尹传红.糕点的起源J. 中国食品,1990,(01)：65-70.12 赵
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23、学,1989,(11).:84-95.19 胡嘉鹏.糕点消费五问J. 中国食品,1987,(08). :12-32.20 钱阿炳,龚太生,徐森.苏州特产 苏式糕点J. 食品工业科技,1980,(04).135-154 .21尹传红.糕点的起源J. 中国食品,1990,(01):52-61.22王文富,杜久信.勇于创新的糕点技师刘世奎J. 中国食品,1985,(01):12-32 .23洪光住.我国糕点起源初探J. 中国食品,1980,(09). 11-15.24郑建勋.京华糕点 香飘四方J. 中国食品,1986,(01).:55-56.25机械原理M 西北工业大学 孙恒 2006.26机械原理
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25、永红, 贾焕如 编著.机械设计课程设计M,西安交通大学出版社.35清华大学 吴宗泽 北京科技大学 罗圣国 主编.机械设计课程设计手册（第二版）M 高等教育出版社.36龚淅义 罗圣国 李平林 张立乃 黄少颜 编 龚淅义 主编. 机械设计课程设计指导书（第二版）M 高等教育出版社.37郑文纬,吴克坚.机械原理(第七版) M, 高等教育出版社.38上海科学技术出版社,中国纺织大学工程制图学教研室. 画法几何及工程制图（第四版）J机械类专业用.39吴宗泽.机械零件设计手册J.机械工业出版社.40杨树华,王春艳,黄栩.标准坚固件质量大全M 中国标准出版社.41齿轮国家标准汇编J 北京 中国标准出版社，1
26、992.42齿轮手册编委会 齿轮手册J 北京 机械工业出版社 1990.43花家寿.新型联轴器与离合器J 上海 上海科学技术出版社 1989.44章日晋.机械零件的结构设计J 北京 机械工业出版社.45吴宗泽.机械结构设计J 北京 机械工业出版社.46周开勤.机械设计手册（第四版）M 北京 国防工业出版社.47朱孝录.机械设计大典（第四卷）M 南昌 江西科学技术出版社. 致 谢本次设计得到了邹运梅老师的悉心指导，在设计的过程中对方案的分析、确定以及向本人提供选择参考方面提供了很大的帮助，在此表示深深的感谢！设计的过程中本人也得到了学校图书馆提供的资料查询帮助。同时也得到了同学的良好的建议，在此也表示衷心的感谢。由于本人设计经验不足及能力有限，错误之处在所难免，恳请各位老师和同学多多帮助，以便我在今后的学习和工作中不断完善自我。
