糕點切片機畢業(yè)設計

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1、 揚州技師學院 畢業(yè)設計報告論文 題 目:糕 點 切 片 機 所 屬 系:機 電 工 程 系 學 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 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。隨著科學技術的發(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)。 盡管各種機械的結構和用途多種多樣，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)行機構和操縱控制裝置。此外，為保證機械正常工作還設有一些輔助裝置，如潤滑、冷卻、安全保護、計數(shù)和照明裝置等。本次所設計的糕點切片機采用先進合理的機械結構，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糕點切片機的結構 4 二 糕點切片機的設

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

5、8 三、機構運動說明 17 3.1機構運動說明 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 21 4.4設計機構裝配效果圖 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

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:電動機的轉速為1390r/min ，功率為5.5KW，要使 的轉速變成切刀的每分鐘上下往復運動40次，中間必須有減速機構，要實現(xiàn)切刀的往復運動，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 糕點切片機的結構 原動機 傳動部分 切刀 送料機構 傳動過程簡述: 電動機的輸出轉速為1390r/min，通過連軸器帶動齒輪降速機構，齒輪降速機構帶動曲柄滑塊機構，刀裝在滑塊上，當曲柄進行圓周運動時可以帶動刀的往復運動。另外，本糕點切片機的設計采用偏置曲柄滑塊機構，而此機構具有急回運動特性，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，當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 糕點切片機的設計方案 2.1設計方案提示 (1)當切削速度較大時，切片刀口才會整齊平滑，因此切刀云動方案的選擇很關鍵。切口機構應力求簡單實用。運動靈活和運動空間緊湊等。 (2)直線間歇運動機構應滿足切片長度尺寸的變化要求，調(diào)整機構必須簡單可靠、操作方便?？刹捎谜{(diào)整速度方案，或采用調(diào)整距離方案與其他調(diào)整方案。應對個調(diào)整方案進行定性的分析比較。 (3)間歇運動機構必須與切刀運動機構工作協(xié)調(diào)，即全部送進運動應在

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。在設計及其工作循環(huán)圖時，應注意間歇運動機構設計參數(shù)的選取。 2.2機械系統(tǒng)設計的一般原則 一臺較復雜的機械在運轉中常包括多個工藝動作，互相協(xié)調(diào)配合以完成預定的工藝目的。工藝目的及工藝動作確定之后，機械系統(tǒng)的設計還包括動力機的類型、功率和額定轉速的選擇，運動變換機構的選擇以及協(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計機構的性能、造價。因而是設計工作中關鍵的一環(huán)，機械系統(tǒng)設計

12、有事一項繁難的工作，他不但要求設計者有多方面的知識，還要有廣博的見識和豐富的經(jīng)驗。由于機構種類的繁多、功用各異，因此機械系統(tǒng)的設計難以找出共同的模式，這里討論的僅是設計過程中的一般性原則。 2.3糕點切片機運動方案設計 在設計機械的過程中，當工藝動作確定之后，就要選擇適宜的機構型式來實現(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，但多數(shù)情況下是可以利用已有的機構。借助于資料和設計經(jīng)驗來完成。因此習慣上把這一步工作稱為機構的選型。 機構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，我們將側重于這方面來介紹機構選型問題。 機構是用來實現(xiàn)運動變換并傳遞運動和力，變換的一端是執(zhí)行構建的工藝動作，這是設計之初給定的運動，變換的另一端是動力機的運動。動力機的選擇是機械設計的重要問題之一。為使我們設計的機構能夠滿足產(chǎn)品的設計要求，設計方案擬訂如下: 1.降速機構: 從電機輸出的較高的轉速(1390r/min ),必須經(jīng)過一系列降速機構,才能達到刀的轉速要求(40次/min ). 可采用機構:渦輪-蝸桿機構;皮帶-齒輪機構. 2.切刀往復運動機構: 可采用機構:曲柄滑塊機構;凸輪機構;擺桿導桿-齒輪機構. 3.糕點的間歇運動機構:

14、 可采用機構: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計。 2.4實現(xiàn)糕點直線間歇移動機構的方案比較 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）連桿步進輸送機構也可實現(xiàn)直線間歇移動機構 因為，由于非完整齒輪較容易設計制造成本較低，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)往復運動的方案： (1)切刀作圓周運動的循環(huán)往復,用回轉圓盤。 (2)切刀做豎直方向的循環(huán)往復，采用曲柄滑塊機構。 應為第一種方案難以實現(xiàn)切削糕點，而第二種方案結構簡單、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?，便于加?/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計要求。 2.5實現(xiàn)切刀往復運動機構的方案比較 方案一 如圖所示，為一直動導桿機構，可利用桿3的往復運動來實現(xiàn)切刀的上下往復移動。 此連桿構件的優(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。 ? 當原動件的運動規(guī)律不變，可用改變各構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計要求。 方案二 如圖所示，為一幾何封閉凸輪機構，可利用構件1繞A點做偏心轉動來實現(xiàn)切刀的往復運動。 此幾何封閉凸輪機構的優(yōu)點: ? 只要適當?shù)卦O計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預期的運動規(guī)律，而且機構簡單緊湊。 ? 機構可承重較大，運動平穩(wěn)。 此機構的缺點： ? 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，不能夠實現(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.可利用它實現(xiàn)切刀的往復運動. 此曲柄滑塊機構的優(yōu)點： ? 機構具有e = 40mm的偏心距，具有極回運動特性。 ? 機構結構簡單，可根據(jù)已經(jīng)給定的尺寸要求設計出機構中各連桿的長度。 ? 此機構為連桿機構，具有連桿機構的共同優(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。改變各構件的相對長度來使從動件得到預期的運動規(guī)律。 此曲柄滑塊機構的缺點： ? 具有連桿機構的共同的缺點，機械效率降低，這是連桿機構所不能避免的。故采用此機構。 ? 實現(xiàn)切刀往復運動的機構 正視圖 側視圖

19、 如上圖所示，圓盤為主動件，帶動裝刀桿在導槽內(nèi)做上下的往復運動，達到切削的目的。下面詳細的介紹他們的設計過程。 每相鄰兩傳動桿件均用轉動副連接，這樣不僅連接簡單也是傳動靈活。此曲柄滑塊機構有三個構件：圓盤、中間連桿和切削用裝刀桿。 1）圓盤構造及其動力源 左邊的長粗桿用于在框架上支撐整個曲柄滑塊機構，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。右邊的短細桿用于與中間連桿的孔相配合傳遞運動。 2）中間連桿結構 如圖所示，即為中間連桿。左邊突出的短細桿位于裝刀桿孔配合用，右端孔用于與旋轉盤相配合，為中間結構。 3）裝刀桿及刀具的結構 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軌式（如下圖所示），刀具可以在導軌間左右移動，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。 導軌形狀: 下圖為刀片和刀柄的結構圖： 刀片： 刀柄： 刀片從側面裝入刀柄中，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（如下圖所示）： 如圖所示，非完整齒輪軸旋轉帶動皮帶轉動從而使上端的曲柄軸旋轉達到傳遞旋轉運動

21、的目的。這樣的傳遞方式能夠保證切刀往復一次，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速為40次/min，切刀做豎直面內(nèi)的往復直線運動，當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。如此往復循環(huán)。 根據(jù)所選的糕點直線運動機構方案三和切刀往復運動方案三最終制作出來的糕點切片機的模擬圖 第三章機構運動說明 3.1機構運動說明 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運動。及轉化成了帶輪的間歇旋轉運動。由于帶輪的間歇時間與運動時間恰好是非完整齒輪旋轉一周的時間，而非完整齒輪旋轉一周又帶動了滑塊兒往復運動一次。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： 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動。由于設計要求它每次進給80mm，即帶輪轉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（皮帶厚假設為2mm）。 4.3減速機構 由于給定電動機的轉速過高，因此需要有減速機構，以使切削穩(wěn)定和安全。 減速皮帶輪 減速齒輪 本機構原動件為一高速電機,其轉速為1390 r/min,但我們所需要的轉速是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。兩傳動機構設計分析如下: (一)皮帶傳達設計： 皮帶傳動設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)齒輪系的設計: 經(jīng)皮帶減速后的轉速為240r/min,而我們所要的轉速40r/min。因此還需要

27、的傳動比為6/1,選用的齒輪為標準齒輪。 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 設計機構裝配效果圖 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：電動機的轉速=皮帶窗洞的轉速=第一個齒輪的轉速=1390 r/min.假設有四個齒輪。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 在此設計中我用到了Auto CAD,Word這些工具軟件，通過這次的設計我對Auto CAD,Word這些工具軟件有了更熟練的掌握。 - 25 -