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1、 本科毕业设计（论文） 题 目: 糕点切片机机芯结构的设计 _ 英文题目：The design of cake slicing machine 学 院：_ 专 业：_ 姓 名：_ 学 号：_ 指导教师：_ 2016年5月13日 摘要 糕点切片机的研制，是为解决我国家用食品的加工行业全部由人工手工作业劳动强度大、切片效率低而国内又没有适用专用糕点切片机的难题。本文从食品机械设计的角度，阐述了该糕点切片机研究开发的目的、糕点切片机设计的依据、糕点切片机作业的工作原理、糕点切片机的总体结构设计和切片机构等关键零部件的设计和计算，并对该糕点切片机的进一步完善设计提出了改进方案。关键词：机械产品；糕点切
2、片机；机芯结构；方案 AbstractThe development of cake slicing machine is to solve the domestic food processing industry all by manual labor intensity big, and the efficiency is low and the problem is not applicable to the special cake slicing machine. From the perspective of food machinery design, this paper e
3、xpounds the purpose of the research and development of the cake, the basis of the design, the working principle, the structure design and calculation of the chip machine, and gives the improvement plan for the further perfection of the cake.Keywords：Machine product;Driving roller ;Design;craft全套设计，请
4、加12401814I 目 录摘要IAbstractII1引言1 1.1课题的来源与研究的目的和意义1 1.2糕点切片机的发展现状2 1.3本课题研究的内容32整体总体方案的确定5 2.1设计思想7 2.2主要结构设计8 2.3糕点切片机的工作原理103机械传动部分的设计计算11 3.1曲柄摇杆机构的设计计算11 3.2滚子链传动的设计计算12 3.3轴的设计计算14 3.4直线轴承的设计计算154糕点切片机中主要零件的三维建模17 4.1偏心轮的三维建模19 4.2机架的三维建模20 4.3传送滚筒的三维建模23 4.4糕点切片机的三维建模235三维软件设计总结24结论25致谢26参考文献27
5、1 绪论1.1 课题的来源与研究的目的和意义 蛋糕是我国重要的食品之一，特别是在人们过生日的时候或者是大型的娱乐场所，蛋糕更是必备之食品。近些年来，随着机械产业结构调整的深化，蛋糕加工行业在我国有了快速的发展。在新疆、辽宁、天津和北京等地，蛋糕的品种和规模都在逐年扩大。蛋糕的销量增大、产量的提高，极大地丰富了市场，也成为农民依靠制作蛋糕脱贫致富的一条有效途径。但长期以来，蛋糕的二次加工管理等生产环节中，大都以人工手工作业为主，劳动强度大、生产效率低、生产成本高，这严重制约了蛋糕产业化的发展进程，需要机械化来解决当前的问题，所以设计一款蛋糕自动切片机势在必行！我国生产的糕点切片机结构简陋，切片效
6、率始终不高，虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我国目前生产的糕点切片机的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距，糕点切片机的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的糕点切片机势在必行！相信此种糕点切片机的出现将会大大提高蛋糕的切片能力和质量，为企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显著的进步，同时也在某种程度上推进了机械工业的不断发展。随着国际标准化（SIO）的实施，世界糕点切片机以采用新材料、新技术、新工艺、新结构为基础,19世纪80年代，美国的HUGER公司将新开发的糕点切片机应用到该公司的子公司-一个生产蛋糕
7、的机械公司，经过几年的运行，为该公司创造了不菲的利润。继美国HUGER公司之后，德国的DESTO公司也看到了蛋糕切片机的利润所在，投入了相当大的人力和精力来开发研制蛋糕切片机，并且与二十世纪中期投入到了北美等市场。当前，全世界各大机械人厂商为了提高产品的竞争力，都大力进行糕点切片机的研发工作。现在国外等著名糕点切片机的品牌中，都有糕点切片机的销售，全世界糕点切片机的应用越来越广泛。有一点值得注意的是，糕点切片机的市场，由最初的日本，欧洲，已经渗透到北美市场，因此糕点切片机是当今蛋糕生产加工企业比配的设备已经成为主要趋势。西方资本主义国家有巨大的糕点切片机销售市场，机械人工业是西方资本主义国家的
8、机械工业之一。 目前国外特别是美国正在考虑发展糕点切片机的功率最大化，产能最优化的问题。自“九五”期间糕点切片机的开发和研制已经被列入美国的重大科技攻关计划，以跟踪世界技术的发展和开发适合美国机械工业发展的糕点切片机。我国从1953年开始生产糕点切片机，于1958年自行设计制造切片半径在50、70、90、120、500等蛋糕的糕点切片机之后，为了适应蛋糕生产厂家的需要，1959年又制造了500、1000、1200等大直径的糕点切片机。为了满足蛋糕生产工业发展需要，我国于1970年研制了大型糕点切片机。经运转实践证明效果很好。同年，福建的金明公司更是大量引入外来技术人才，全身心地投入到了蛋糕切片
9、机的研发中，利用丰富的人力资源和设备，研发出了多种可夹持不同直径蛋糕的切片机，与同年12也投入市场，获得了非常大的经济利润。近几年又研制出PX1400/170糕点切片机，其设计能力为1750t/h，实际达到2508t/h，是设计值的1.6倍。目前机械式糕点切片机将逐渐被全自动糕点切片机所代替。传统的机械式的糕点切片机已经不能完全满足当今市场的需要，迫切需要各种多功能的糕点切片机来满足市场需求，如是福建金明公司加大人力开发出了五个规格十四种类型的糕点切片机，然而我国机械人业所需的糕点切片机全部依赖进口，这使得国产机械人配备糕点切片机后，成本增加很大，而装备自行开发生产糕点切片机，其成本提高不大，
10、说明糕点切片机的市场前景令人乐观。传统的糕点切片机的产品图如下图1、图2所示：图1图21.2 糕点切片机的发展现状 窗体顶端 随着机械工业结构调整，各类糕点加工业发展迅速，其不仅丰富了市场，满足了人们的消费要求和工业原料要求，且人们的收入获得较大幅度的增加。但是目前糕点加工生产基本处于人工作业阶段，其劳动强度大、效率低、作业质量差，况且蛋糕是一项时效性强的作业，影响了各类糕点加工业的进一步发展。二十世纪初期，有美国公司将新开发的糕点切片机应用到西方资本主义国家的各个角落，经过几年的运行，为该公司创造了不菲的利润。随着技术的发展，能源危机引发全球性的节约能源和环境保护意识的提高，在总结第一代糕点
11、切片机的经验基础上，开发出了性能更佳，功能更强大的糕点切片机。当前，全世界各大蛋糕加工机械的厂商为了提高产品的竞争力，都大力进行糕点切片机的研发工作。现在国外等著名糕点切片机的品牌中，都有糕点切片机的销售，全世界糕点切片机的应用越来越广泛。有一点值得注意的是，糕点切片机的市场，由最初的美国，非洲，已经渗透到北美市场，因此糕点切片机是当今蛋糕生产加工企业的主要设备之一。目前国外特别是美国正在考虑发展糕点切片机的功率最大化，产能最优化的问题。自上世纪八十年代开始糕点切片机的开发和研制已经被列入德国的重大科技攻关计划，以跟踪世界技术的发展和开发适合美国机械工业发展的糕点切片机。我国从二十世纪初期就年
12、开始生产糕点切片机，2000年自行设计制造出了第一款糕点切片机之后，为了适应更加广阔的生产厂家的需要，2001年又制造了功能更加强大的糕点切片机。为了满足糕点加工工业发展需要，我国于2003年研制了大型糕点切片机。该机运转灵活，切片质量和效率很高，并且可以同时对不同直径规格的蛋糕进行切片。1.3 本课题研究的内容 本次设计主要针对糕点切片机进行设计，从糕点切片机的整体方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面：（1）查阅相关资料，搜集各类糕点切片机的原理及结构，挑选相关内容记录并学习。（2）分析糕点切片机的总体结构和布局（3）对各个总体方案进行分析和比较（4）确定
13、具体设计方案（5）糕点切片机的三维图的绘制、CAD装配图、零件图的绘制。（6）说明书的编制 2 整体总体方案的确定2.1 设计思想 本课题是以机器经济性好、人性化设计、环境友好性好、可靠性高、寿命长、结构简单、易于维修等为设计思想。2.2 主要结构确定考虑到糕点切片机应用的范围的不同，蛋糕的规格直径的区别，因此，本次设计选择传统的直线式输送方式来设计这个糕点切片机。整机结构简单、外型美观、制造容易、强度可靠、安全系数高；尽量选用国家标准件及通用零部件；机具使用、调节、维护方便，使用可靠，便于安装和挂接。整机采用焊接机架组成，由于焊接件强度和刚性都比较好，所以予以采用，其他部分例如蛋糕的输送部分
14、以及切片部分都是在这个焊接机架上面完成。主要组成部分见上图所示。2.3 糕点切片机的工作原理糕点切片机在作业时，由人工加待切片的蛋糕放在过渡滚筒上面，通过推送蛋糕到输送线上面，当系统检测到有蛋糕到输送线上面的切刀的下面的时候，通过中控系统控制糕点切片机的蛋糕开始动作，切刀在曲柄摇杆机构的作用下下降，对输送线上面的蛋糕机型切片，该机构执行灵活，高效，能够保证切出来的蛋糕片均匀，外观好看，然后蛋糕被切片后，就自动会随着输送线移动到出料斗的位置，随着出料斗的角度滑落到现成配备的装蛋糕切片的箱子里面，完成一个作业循环。3 机械传动部分的设计计算3.1曲柄摇杆机构的设计计算本次选用的切刀往复运动机构为曲
15、柄摇杆机构，如图1所示，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为20-100mm,所以切刀在20mm之上运动时,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60mm,刀的高度设为130mm。考虑到卫生问题,刀不能碰触到输送带表面,所以设计的摇杆长度为527mm，这样曲柄摇杆机构的高度比较高,所以采用皮带传动。 3.2 滚子链传动的设计计算 已知p=1.5KW，小链轮的转速n1=720r/min，传动比i=2.8，载荷平稳，两班工作制，两链轮中心距a=500600mm范围，中心距可调，两轮中心连线与水平面夹角近于35o，小链轮孔径 dk=40;计算：（1）小链轮齿数z1
16、 z1=29-2i=29-2*2.8=23.4 取整数z1=23 i 12 23 34 45 56 6 z1 3127 2725 2523 2321 2117 1715优先选用齿数：17，19，21，23，25，38，57，76，95，114z1、z2取奇数，则链条节数为偶数时，可使链条和链轮轮齿磨损均匀。在高速或有冲击载荷的情况下，小链轮齿最小应有25齿。（2）大链轮齿数z2 Z2=iz1=2.8*23=64.4 取整z2=65 （3）实际传动比i=（4）设计功率Z1=Z2工况系数，查表5.4-3 Ka=1，此处删减NNNNNNNN字需全套设计请联系12401814C点 Nmm （3.41）
17、合成弯矩图：C点Nmm （3.42） （5）作转矩T图： Nmm （6）校核轴的强度：按弯扭合成应力校核轴的强度校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。由文献1，15-5可知，取，轴的计算应力 MPa （3.43）选定轴的材料为45钢，调质处理，由文献1表可知，MPa。因此，故安全。（7）精确校核轴的疲劳强度判断危险截面从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面IV和V引起的应力集中最严重，而V受的弯矩较大；从受载的情况来看，截面C的应力最大，但应力集中不大，故C面不用校核。只需校核截面V。截面V左侧抗弯截面系数 mm （3.44）抗扭截面系数 mm （3.45）截面V左侧的弯矩
18、M为 Mpa （3.46）截面V上的扭矩T为 MPa 截面上的弯曲应 Mpa （3.47） 截面上的扭转切应力MPa （3.48）轴的材料为45钢，调质处理。MPa，MPa，MPa。用插入法求出 ，轴按精车加工，可知，表面质量系数为： 轴未经表面强化处理，固得综合系数为 （3.49） 可知，碳钢的特性系数 取 取所以轴在截面V左侧的安全系数为 （3.50） （3.51） （3.52）故该轴在截面V左侧的强度是足够的。截面V右侧抗弯截面系数 mm抗扭截面系数 mm截面V左侧的弯矩M为 MPa截面V上的扭矩T为 MPa 截面上的弯曲应力 MPa截面上的扭转切应力 MPa截面上由于轴肩而形成的理论应
19、力集中系数及取：因， ，轴的材料的敏感系数为 ，故有效应力集中系数按文献1，附为 （3.53） 轴的截面形状系数为轴的材料的敏感扭转剪切尺寸系数为综合系数为 所以轴在截面V左侧的安全系数为 故该轴在截面V左侧的强度是足够的。3.4 直线轴承的设计计算 通过切刀上下运行，为了要保证平稳，需要有导向装置，这里就需要设计导向光杆和直线轴承配合整个切片装置。1直线轴承的选择 用于测试的POM工程塑料支架；钢架适用于工作温度；不锈钢轴承适用于水，蒸汽，硝酸等腐蚀性介质和真空的工作场所，按下列公式确定型轴承的计算。硬度：硬度系数FH HRC58的硬度，hrc52-58，FH = 0.6-1.0 FH =
20、1。FT的温度系数：工作温度小于100C，FT = 1，温度100oc-125oc，FT = 1.0-0.95。接触系数FC：每根轴装一套轴承，FC=1.0每根轴装二套轴承，FC=0.81每根轴装三套轴承，FC=0.72每根轴装四套轴承，FC=0.66载荷系数FW：小于15米/分钟的速度，无冲击，无振动，FW = 1.0-1.5；小于60米/分钟的速度，超调量小或振荡，FW = 1.52.0；运行速度大于60米/分钟，或有更大的冲击，振动，FW = 2.05.0。时间是生命的LH =（100001）/ 2 * L（S * N1 * 60）（单位：小时小时）L：长度寿命 (万米)，LS：工作行程
21、 (米)，N1：每分钟往复次数 已知行程L=0.2米，工作温度60oC，每分钟往复次数n1=20，微小冲击，轴承工作载荷PC=200Kg，硬度大于HRC60，期望寿命Lh=5000小时，试选择轴承型号。按以上工作条件： 根据本次载荷重量为2000N，我们选用两个导向光杆加上丝杆螺母，这样滑动轴承的所受负载就平均分配，上下六个滑动轴承分别连接底板和连接上固定圆盘，两边轴承座为固定式的，中间六个为可以随着丝杆螺母上下滑动。六个导向光杆加上丝杆螺母，这样每个导向光杆的滑动轴承处的所受负载为166N。本次设计中所选择的滑动轴承为带法兰形状的。4 糕点切片机中主要零件的三维建模4.1偏心轮的三维建模 4
22、.2 机架的三维建模4.3传送滚筒的三维建模4.4糕点切片机的三维建模5 三维软件设计总结 通过本次设计，再次提出了利用三维软件的水平，并吸收了大量的经验，总结出以下几点。关于图纸的绘制方面，当零件的尺寸已经给出，不考虑图纸尺寸不合适的，基于三维零件图，装配时必须考虑的大小是合适的，因为AutoCAD绘图效果不好，也会引起的尺寸误差，和甚至出现欠定义大小，因此，必须通过在这个时候对零件进行测量，进行修改，直到符合要求。该工具是方便的输入数据映射，通过选择部分的类型，标准件，可以生成，但有时需要在工具集使用部分可能找不到，所以在这个时候随机应变，其他部分而不是通过修改或满足要求增加组件的使用。三
23、维地图应该是灵活的，解决问题的方法总比问题多，当一个方法不能正常映射，试试另一种方法，它不仅可以完成零件的生产，而且还可以开发映射一个更好的主意，并打破了新思想的规则。 学习使用一些可以节省时间的命令，如镜像，阵列，能省则省”。在装配过沉重，曾给了我一个很大的障碍，是要花很多时间去找出为什么。在一个活跃的子组件，虽然活动范围会产生干扰，可以设置该复合物的活动范围，如先进的范围内，和角度范围，即使在这个范围内不影响母配体，不能设置。因为一旦设定的范围内，在父组件将被视为完全定义的组件模型，它将冲突分总成，将无法完成装配。看地图是最重要的任务是理解零件图，图表工具，没有工具是没有法律的零件图，所以
24、不要急着写，想通过零件的结构，并认为通过线图，这是重中之重，映射。部分建模，一般应的特点进行深入分析，找出零件是由几个特点，摆脱所有的形状特点，它们之间的连接相对位置、表面，然后按主次特征造型的关系，按一定的顺序。一个复杂的部分，有许多简单的功能，通过切除或重叠相交。所以部分建模，序列特征是很重要的，虽然不同的建模过程可以构造出相同的实体部分，但其建模过程和实体结构的稳定性有直接的影响，实体模型可以修改应用程序，可理解性和实体模型。特别是在二维图纸，我们只能看到元器件的布局，并用虚线给说的内部特征，除了部分的相贯线，这条线各特征在路口出现。在选秀过程中零件，必须选择第一个草图平面，这是非常重要
25、的，决定了后续的模型飞机的命令，使用简单的说，一个圆柱形围成一个圈，然后绘制，也可以作为一个长方体旋转，虽然他们的结果都是一样的，但草图平面和命令的使用。如果我们想要一个轴，那么我们应该选择第二个方法以及。由于该零件的设计不规则零件，用于为拉伸和旋转命令，许多零部件都是对称的，所以为了节省时间，提高效率，通常用于指挥镜特性。一个完整的工程图纸应该包含以下4个方面。一组视图：一组视图（包括视图，剖面，断面，局部视图）是正确的，完整的，对各部分的结构和形状表达清楚。尺寸：尺寸的确定和零件的形状各部分的位置技术要求：表明部分的一些要求必须在制造和检验完成，如表面粗糙度，尺寸公差，形位公差，材料和热处
26、理的方法和指标。标题栏：注明产品名称，材料，数量，拉伸比和拉伸，等。单击新建图标以显示新的文件系统，SolidWorks文件”对话框中，单击“选项”对话框中的组件，你可以进入装配工作模式，进行以后的设计工作。结 论光阴似箭，一转眼几个月的毕业设计就接近尾声了，让我感到唏嘘不已，在做这次毕业设计的过程中，每当我遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度本文所设计的是糕点切片机机芯结构的设计，通过初期的定稿，查资料和开始正式做毕设，在大学研究的最后，感谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使我的论文得以通过。 在相关的实际问题的讨论中，我的导师总是孜孜不倦的引导着我，帮助着我。每
27、周一次的进度检查和问题讨论，促使我在正确的道路上大步前进，不仅工作的按时保质保量的完成得到了保证，我本人的研究能力，工作的态度也得到了充分的锻炼和提高。这些宝贵的品质影响着我，毫无疑问，它们对我以后的工作，学习，生活都会起到深远而长久的良好影响。也能为人生打下一个夯实地基础！ 在具体的研究设计过程中，同学们也在平日的学习与生活中提供了无私与周到的帮助，充分用他们的工作热情感染着我，鼓励着我，让我少走了很多弯路，再次一并致谢！另外也感谢我的父母，朋友和同学们的帮助。在做设计感觉受挫，枯燥与迷茫时，是他们在悉心的为我释放压力，鼓励我不要气馁，勇敢面对。每周一次和父母的通话，与朋友和同学的长谈后都使
28、我精神放松，斗志倍增，以饱满的热情重新投入到工作中去，感谢他们，正是他们的不懈支持和充分理解才能使我顺利完成毕业设计。致 谢在此论文完成之际，我的心里感到特别高兴和激动，在这里，我打心里向我的导师和同学们表示衷心的感谢！因为有了老师的谆谆教导，才让我学到了很多知识和做人的道理，由衷地感谢我亲爱的老师，您不仅在学术上对我精心指导，在生活上面也给予我无微不至的关怀支持和理解，在我的生命中给予的灵感，所以我才能顺利地完成大学阶段的学业，也学到了很多有用的知识，同时我的生活中的也有了一个明确的目标。知道想要什么，不再是过去的那个爱玩的我了。导师严谨的治学态度，创新的学术风格，认真负责，无私奉献，宽容豁
29、达的教学态度都是我们应该学习和提倡的。在我们正式进入毕业设计后，我自己遇到过很多问题和困难，但老师每周都能在百忙之中腾出时间为我们悉心讲解，并且给我提出过很多中肯的建议，而且老师每周都能及时了解我们的毕业设计的进展情况，并给我们提出具体的设计任务。老师的治学态度和为人的直率、诚恳都给我们树立了良好的榜样，有时间的时候也教我们做人的道理，使我们受益终生。在此，在实习当中跟我们讲解我们所碰到的问题，我对老师表示崇高的敬意。另外也感谢我的父母，朋友和同学们的帮助。在做设计感觉受挫，枯燥与迷茫时，是他们在悉心的为我释放压力，鼓励我不要气馁，勇敢面对。每周一次和父母的通话，与朋友和同学的长谈后都使我精神
30、放松，斗志倍增，以饱满的热情重新投入到工作中去，感谢他们，正是他们的不懈支持和充分理解才能使我顺利完成毕业设计。最后，感谢学校各位领导与老师给了我在大学学习生活三年以及参加这次毕业设计的宝贵的锻炼机会，它使我深刻认识到在知识的汪洋大海面前我是多么无知和微不足道。这是一个最好的时代，也是尊重知识，充分学习知识，掌握知识的时代。只有持续的不间断地学习，才不会在激烈的竞争中落后于别人，也才能用自己的真才实学为社会做出自己应有的贡献。知识是无止境的，无价的，我愿在求真的道路上下而求索！参考文献1 万全, 李力. 糕点切片机机芯结构的研制J. 食品与机械, 2002, 05: 27-38. 2 曹静,
31、梁明亮, 王强. 加工机的研制J. 青岛机械大学学报(自然科学版), 2008, 01: 61-63. 3 王荣满. 切刀使用寿命J. 聚酯工业, 2005, 01: 58-59. 4 张大可, 张冬化. 多功能食品加工机的选与用J. 河南科技, 2002, 18: 29. 5 刘小龙, 刘晨, 伊明买买提, 梁勤安, 穆晓路. 6LQT-550型离心式饲用甜菜切丝（片）机J. 新疆农机化, 2004, 04: 21-25. 6 刘小龙, 刘晨, 伊明买买提, 梁勤安, 穆晓路. 6LQT-550型离心式饲用甜菜切丝（片）机J. 新疆农机化, 2004, 04: 21-25. 7 鲍乐祥. 糕点切片机的电气智能化改进D. 山东建筑大学,2011, 04. 8 苟爱梅. 甜菜切顶机的研究与设计D. 新疆职业大学学报, 2012, 04: 75-77. 9 周峻雄. 新型切片机和电搅机J. 食品与机械, 1992, 01: 36. 10 王琛, 王进华, 陈佰杰, 郭静, 李建乐. 糕点切片机的应用和发展前景J. 农机化研究, 2013, 03: 157-159.11 M. Entacher, G. Winter, T. Bumberger, K. Decker, I. Godor, R. Galler Glancey.20
