糕点切片机毕业设计.doc

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1、扬州技师学院毕业设计报告论文题 目:糕 点 切 片 机所 属 系:机 电 工 程 系学 号: 0 4 3 042姓 名: 吴 琪 叶佳 起 始 时 间:2012年3月2012年6月指 导 老 师:刘 勇摘 要机械的种类是五花八门十分繁多，常见的机械有动力机械、生产机械、起重运输机械、建筑机械、矿山机械、林业机械、农业机械等等。随着科学技术的发展，各类生产机械的速度和精度要求越来越高，同时要考虑环境保护、节省原材料、节约能源，而许多机械设计采用机、电或机电一体化以满足自动生产的新要求，一批有一批的新机械不断涌现。 尽管各种机械的结构和用途多种多样，千差万别，但大体上均有四部分组成:动力机、传动系

2、统、执行机构和操纵控制装置。此外，为保证机械正常工作还设有一些辅助装置，如润滑、冷却、安全保护、计数和照明装置等。本次所设计的糕点切片机采用先进合理的机械结构，所以切糕点薄厚自由可调节，如:切深度，只要调节螺杆即行，都能按各自要求进行调节，从食品接触部位，全部采用进口不锈钢材料，既清洁、又卫生。关键词:PLC 糕点切片机 传感器 传动系统目录一 糕点切片机的简述 41.1原始数据及设计要求 41.2原始资料的分析 41.3糕点切片机的工作原理 41.4糕点切片机的结构 4二 糕点切片机的设计方案 52.1设计方案的提示 52.2机械系统设计的一般原则 52.3糕点切片机运动方案设计 52.4实

3、现糕点直线间歇移动机构的方案比较 62.5实现切刀往复运动机构的方案比较 8三、机构运动说明 173.1机构运动说明 173.2画糕点切片机的运动循环图 18四、传送带的间歇进给运动 184.1间歇传动的来源 184.2带轮传动及其运动参数 204.3减速机构 214.4设计机构装配效果图 234.5传动系统演示 24五、糕点切片机中所用的软件 24小结 25致谢 26参考文献 27第一章糕点切片机简述原始数据及设计要求1)糕点厚度：1020mm。 2)糕点切片长度（亦即切片高）范围：580mm 3)切刀切片时最大作用距离（亦即切片宽度方向）：300mm。 4)切刀工作节拍：40次/min。

4、5)电机可选用:功率0.55KW（或0.75KW）、1390r/min。6)工作阻力很小。要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠。7)工作条件:载荷有轻微冲击，一班制8)使用期限:十年，保修期为三年9)生产批量:小批量生产（少于十台）10)动力来源:电力，三相交流（220V/380V）11)转速允许误差: 51.1 原始资料的分析 有原始资料可知:电动机的转速为1390r/min ，功率为5.5KW，要使 的转速变成切刀的每分钟上下往复运动40次，中间必须有减速机构，要实现切刀的往复运动，糕点的运动必须是间歇性的。1.2 糕点切片机的工作原理糕点先成型（如长方体、圆柱体等）经切片后再烘干。糕点

5、切片机要求实现两个执行动作：糕点的直线间歇移动和切刀的往复运动。通过两者的动作配合进行切片；改变直线间歇移动速度或每次间隔的输送距离，以满足糕点不同切片厚度的需要。 1.3 糕点切片机的结构原动机 传动部分 切刀 送料机构传动过程简述: 电动机的输出转速为1390r/min，通过连轴器带动齿轮降速机构，齿轮降速机构带动曲柄滑块机构，刀装在滑块上，当曲柄进行圆周运动时可以带动刀的往复运动。另外，本糕点切片机的设计采用偏置曲柄滑块机构，而此机构具有急回运动特性，可使刀在下运动即切糕点时速度加快，从而使切口光滑。两一个连轴器带动槽轮机构，当滑块向上运动即刀向上运动时，槽轮运动带动糕点的移动，当滑块向

6、下运动即刀向下运动时，槽轮静止即糕点静止，以便进行切片。第二章 糕点切片机的设计方案2.1设计方案提示 (1)当切削速度较大时，切片刀口才会整齐平滑，因此切刀云动方案的选择很关键。切口机构应力求简单实用。运动灵活和运动空间紧凑等。(2)直线间歇运动机构应满足切片长度尺寸的变化要求，调整机构必须简单可靠、操作方便。可采用调整速度方案，或采用调整距离方案与其他调整方案。应对个调整方案进行定性的分析比较。(3)间歇运动机构必须与切刀运动机构工作协调，即全部送进运动应在切刀返回运动中完成。需要注意的是，切口有一定的长度(即高度)，输送运动必须在切到完全脱离切口后方能开始进行，但输送机构的返回运动则可与

7、切刀的工作行程运动在时间上有一段重叠，以利于提高生产率。在设计及其工作循环图时，应注意间歇运动机构设计参数的选取。2.2机械系统设计的一般原则一台较复杂的机械在运转中常包括多个工艺动作，互相协调配合以完成预定的工艺目的。工艺目的及工艺动作确定之后，机械系统的设计还包括动力机的类型、功率和额定转速的选择，运动变换机构的选择以及协调个工艺动作的机械运动循环图的拟定。这些工作在很大程度上决定了所设计机构的性能、造价。因而是设计工作中关键的一环，机械系统设计有事一项繁难的工作，他不但要求设计者有多方面的知识，还要有广博的见识和丰富的经验。由于机构种类的繁多、功用各异，因此机械系统的设计难以找出共同的模

8、式，这里讨论的仅是设计过程中的一般性原则。2.3糕点切片机运动方案设计 在设计机械的过程中，当工艺动作确定之后，就要选择适宜的机构型式来实现所要求的工艺动作。虽然，在这个过程中有可能根据特定的工艺要求，创造和研制出新的机构，但多数情况下是可以利用已有的机构。借助于资料和设计经验来完成。因此习惯上把这一步工作称为机构的选型。机构的选型需要考虑多方面的因素，如运动变换要求、尺寸限制、制造成本、运转性能、效率高低、操作方便安全可靠等等。其中首要的是运动变换要求，我们将侧重于这方面来介绍机构选型问题。机构是用来实现运动变换并传递运动和力，变换的一端是执行构建的工艺动作，这是设计之初给定的运动，变换的另

9、一端是动力机的运动。动力机的选择是机械设计的重要问题之一。为使我们设计的机构能够满足产品的设计要求，设计方案拟订如下:1.降速机构: 从电机输出的较高的转速(1390r/min ),必须经过一系列降速机构,才能达到刀的转速要求(40次/min ). 可采用机构:涡轮-蜗杆机构;皮带-齿轮机构.2.切刀往复运动机构: 可采用机构:曲柄滑块机构;凸轮机构;摆杆导杆-齿轮机构.3.糕点的间歇运动机构: 可采用机构:槽轮 ;不完全齿轮.使用齿轮而不使用蜗轮-蜗杆的原因:蜗轮蜗杆只能在一定距离内产生较大的传动比（蜗轮轴心固定，蜗杆向前送进），所以不适用于连续不停传动的情况下，而且蜗轮从侧面看与齿轮不同的

10、是其中间位置有一定弧度的下凹，对加工而言会产生一定的难度。而且相对齿轮而言，蜗轮蜗杆啮合轮齿间的相对滑动速度较大，使得摩擦损耗较大，因而传动效率较低，易出现发热和温度过高的现象，磨损也较严重，会降低整体的使用寿命，而且成本较高，因此我们用多个齿轮传动来替代蜗轮蜗杆的设计。 2.4实现糕点直线间歇移动机构的方案比较1、完成糕点间歇进给方案有两种：（1）利用棘轮的间歇传动特点达到目的。（2）运用非完整齿轮与完整齿轮间歇啮合传动来达到目的。（3）连杆步进输送机构也可实现直线间歇移动机构因为，由于非完整齿轮较容易设计制造成本较低，且传动平稳可靠，故这里选用第二套方案。 2、完成切刀的循环往复运动的方案

11、： (1)切刀作圆周运动的循环往复,用回转圆盘。 (2)切刀做竖直方向的循环往复，采用曲柄滑块机构。应为第一种方案难以实现切削糕点，而第二种方案结构简单、容易实现，且有快慢行程之分，提高加工效率。其运动副均为低副，两运动副元素为面连接，压强较小，可承受较大的载荷，且几何形状简单，便于加工。而且连杆上各点的轨迹是各种不同形状的曲线，其形状随着各构件相对长度的改变而改变，从而可以得到形式众多的连杆曲线，可以这些曲线来满足不同曲线的设计要求。2.5实现切刀往复运动机构的方案比较方案一 如图所示，为一直动导杆机构，可利用杆3的往复运动来实现切刀的上下往复移动。此连杆构件的优点: 运动副均为低副，底副的

12、两运动副元素为面接触，压强较小，可承受较大的载荷，并且有利于润滑，运动副元素的几何形状较简单，便于加工制造。 当原动件的运动规律不变，可用改变各构件的相对长度来使从动件得到不同的运动规律。 连杆上各点的轨迹是各种不同形状的曲线，其形状还随着各构件相对长度的改变而改变，从而可以得到形式众多的连杆曲线，我们可以利用这些曲线来满足不同曲线的设计要求。方案二 如图所示，为一几何封闭凸轮机构，可利用构件1绕A点做偏心转动来实现切刀的往复运动。此几何封闭凸轮机构的优点: 只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且机构简单紧凑。 机构可承重较大，运动平稳。此机构的缺点： 凸轮廓

13、线与推杆之间为点、线接触，易磨损。 没有急回运动特性，不能够实现切刀下切速度慢而收回速度快的特性。不能够很好的缩短空程的时间，影响效率。故舍弃。方案三如左图所示,为一偏执曲柄滑块机构.可利用它实现切刀的往复运动.此曲柄滑块机构的优点： 机构具有e = 40mm的偏心距，具有极回运动特性。 机构结构简单，可根据已经给定的尺寸要求设计出机构中各连杆的长度。 此机构为连杆机构，具有连杆机构的共同优点。可承受较大的载荷，并且有利于润滑，运动副元素的几何形状较简单，便于加工制造。改变各构件的相对长度来使从动件得到预期的运动规律。 此曲柄滑块机构的缺点： 具有连杆机构的共同的缺点，机械效率降低，这是连杆机

14、构所不能避免的。故采用此机构。 实现切刀往复运动的机构正视图 侧视图如上图所示，圆盘为主动件，带动装刀杆在导槽内做上下的往复运动，达到切削的目的。下面详细的介绍他们的设计过程。每相邻两传动杆件均用转动副连接，这样不仅连接简单也是传动灵活。此曲柄滑块机构有三个构件：圆盘、中间连杆和切削用装刀杆。1）圆盘构造及其动力源左边的长粗杆用于在框架上支撑整个曲柄滑块机构，且要通过它用皮带与非完整齿轮联系起来传递工作动力。右边的短细杆用于与中间连杆的孔相配合传递运动。2）中间连杆结构如图所示，即为中间连杆。左边突出的短细杆位于装刀杆孔配合用，右端孔用于与旋转盘相配合，为中间结构。3）装刀杆及刀具的结构 上图

15、所示即为装刀杆及其搭配刀具配合后的效果图。装刀架上端的孔用于与中间连杆的突杆相配合。下端用于装刀具为导轨式（如下图所示），刀具可以在导轨间左右移动，且且其刀柄上开有螺纹孔移到要求为之后可以用螺钉或螺杆将其拧紧定位。导轨形状: 下图为刀片和刀柄的结构图：刀片：刀柄： 刀片从侧面装入刀柄中，由于刀片和刀柄中的装刀槽为斜面配合，用螺钉（螺杆）将其从上端压紧使刀具固定在刀柄内。下面介绍一下，它的动力输入机构（如下图所示）： 如图所示，非完整齿轮轴旋转带动皮带转动从而使上端的曲柄轴旋转达到传递旋转运动的目的。这样的传递方式能够保证切刀往复一次，而传送糕点的平带运动和间歇各一次.通过调整左下端完整齿轮与非

16、完整齿轮的初始啮合状态，可以保证刀具在上升过程中传送带将糕点送到切刀下端，而当切刀下切时糕点（传送带）处于间歇阶段。完成切片动作后，刀具上移，传送带继续运动。切刀每分钟得完成切割40次的工作节拍。所以连接曲柄的齿轮的转速为40次/min，切刀做竖直面内的往复直线运动，当其往下运动到与最低点相距约10mm至20mm（这是糕点的厚度）时开始切割糕点，此时糕点静止不动，切割完毕切刀往上运动到距离最低点约20mm时糕点运动起来，把切好的糕点片带走并把糕点送进待切，切刀继续往上运动，直到最高点，之后再往下运动，直到最低点相距约10mm至20mm（这是糕点的厚度）时又开始切割糕点，此时糕点又静止。如此往复

17、循环。根据所选的糕点直线运动机构方案三和切刀往复运动方案三最终制作出来的糕点切片机的模拟图第三章机构运动说明3.1机构运动说明1. 糕点成型后直接从生产线上被运送到皮带轮的进端2. 拨盘在传动系统（齿轮系）的带动下以240d/s的角速度拨动槽轮，槽轮又带动同轴的皮带轮，皮带也在摩擦力的作用下随着皮带轮一起转动，同时糕点就可在皮带轮的带动下，被切刀切成等厚的薄片3. 切成型后的糕点也随着皮带轮的运动被移出皮带轮，3.2画糕点切片机的运动循环图第四章传送带的间歇进给运动4.1 间歇传动的来源:从上图可以容易看出，上边的齿轮为非完整齿轮，其余前边的减速箱相连接，然后与与带轮相配合的齿轮轴相配合，传递

18、旋转运动。由于主动齿轮为非完整齿轮（下图），所以它传递的运动也是间歇旋转运动。及转化成了带轮的间歇旋转运动。由于带轮的间歇时间与运动时间恰好是非完整齿轮旋转一周的时间，而非完整齿轮旋转一周又带动了滑块儿往复运动一次。如前所述，通过调整曲柄的初始状态和齿轮初始啮合状态可实现间歇切削的动作。完整齿齿轮轴：非完整齿轮齿轮轴:4.2带轮传动及其运动参数： 1、间歇传送机构： 如上图所示，左边的带轮为主动轮。由于糕点的要求切削厚度为580毫米，因此这里设计带轮一次进给的长度为80毫米。刀架上的刀具可以移动的范围为85毫米，由于刀架可以装多把刀，所以通过调整装刀的数量和刀与刀之间的距离可以切出不同的厚度。

19、本糕点切割机可以切割的糕点厚度为：5mm 、10mm、20mm、40mm、80mm。详情如下：（1）5mm:装16把刀，刀距（相邻两刀之间距离）为5mm；（2）10mm：装7把刀，刀距10mm；（3）20mm：装4把刀，刀距20mm；（4）40mm：装2把刀，刀距40mm；（5）80mm: 装1把刀。下面计算带轮的大小:由于带轮的运动时半齿轮传递的，即为带轮为半周半周的转动。由于设计要求它每次进给80mm，即带轮转动半周带动传送带前进80mm，有公式：s/2=3.14*r可以求得带轮的半径，经计算的r=23.5mm（皮带厚假设为2mm）。4.3减速机构由于给定电动机的转速过高，因此需要有减速机

20、构，以使切削稳定和安全。 减速皮带轮 减速齿轮 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:(一)皮带传达设计：皮带传动设计主要是采用两个半径不相同的皮带轮实现。由于皮带上线速度相等，由r1*v1=r2*v2，1390*r1=240*r2；r1 /r2=24/139.由此可见算出电机上皮带轮半径大小r1=14mm；另一端皮带轮半径大小r2=81mm。传动比i=139/24.皮带轮效果图： (二)

21、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40r/min。因此还需要的传动比为6/1,选用的齿轮为标准齿轮。直齿轮参数表名称齿数模数分度圆齿轮z1211mm21mm齿轮z2421mm42mm齿轮z2211mm21mm齿轮z3631mm63mm减速装置效果图： 4.4 设计机构装配效果图4.5传动系统演示电动机皮带传动齿轮减速传动齿轮传动皮带传动传送履带刀具由图可知：电动机的转速=皮带窗洞的转速=第一个齿轮的转速=1390 r/min.假设有四个齿轮。z1=20,z2=100,z3=20则n1/n4=z2z4/z1z3=1390/40则z4=139第五章糕点切片机中所用的软件在此设计中我用到了Auto CAD,Word这些工具软件，通过这次的设计我对Auto CAD,Word这些工具软件有了更熟练的掌握。