糕點切片機的設計畢業(yè)論文

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1、糕點切片機的設計 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(shù)的發(fā)展，各類生產(chǎn)機械的數(shù)獨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、電或機、電、液的一體化以滿足自動化生產(chǎn)的新要求。一批又一批的新機械不斷涌現(xiàn)。 盡管各種機械的結(jié)構(gòu)和用途多種多樣，千差萬別，但大體上均由四部分組成：動力機、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)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，級數(shù)及照明裝置等。由此本次所設計的糕點切片機采用先進合理的機械結(jié)構(gòu)，所切

2、糕點厚薄自由可調(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(guān)鍵詞 ：機械，糕點切片機，糕點，傳動系統(tǒng) - IV - Abstract Machinery is multifarious very wide range of common mechanical machinery, production machinery, lifting transportation machinery, construction machinery, mining machinery, forestry ma

3、chinery, agricultural machinery and so on. With the development of science and technology, all kinds of production machinery sudoku and precision demand is higher and higher, at the same time to consider environmental protection, save raw materials, energy saving, and many mechanical design USES of

4、machine, electricity or machine, electricity, liquid integration so as to meet the requirements of automated production. A string of new machinery. In spite of all kinds of mechanical structure and USES a variety of differ in thousands ways, but in general all is made up of four parts: engine, tran

5、smission system, actuators and control devices. In addition, to guarantee the normal work of the machine also has some auxiliary devices, such as lubrication, cooling, security protection, series, lighting, etc. Thus the pastry slice machine design by the use of advanced and reasonable mechanical st

6、ructure, the thickness of QieGao point can be adjusted freely, such as cutting depth, is, as long as the adjusting screw can be adjusted according to the requirements of their respective, from food contact parts, all adopt import stainless steel, clean and sanitary. Keywords:Machinery,pastry slic

7、er, pastries,the transmission system 目錄 摘要 I Abstract II 目錄 III 前言 1 1 糕點切片機設計概述 2 1.1 糕點切片機的研究現(xiàn)狀 2 1.2 糕點切片機的設計要求 2 1.3 糕點切片機設計的重點 3 2 設計方案的選擇 4 2.1 技術(shù)原理......................................................................................4 2.2 裝置操作..................

8、...................................................................4 2.3 核心部件的設計.........................................................................4 2.3.1 糕點的間歇直線運動..............................................................4 2.3.2 切刀的直線往復運動...........................

9、..................................6 2.3.3 減速系統(tǒng)..........................................................................8 2.4 設計方案的確定.........................................................................9 2.4.1 糕點的直線間歇運動機構(gòu)的確定....................................9

10、 2.4.2 切刀往復運動機構(gòu)的確定...............................................10 2.4.3 減速機構(gòu)的確定...............................................................10 3 機構(gòu)零件尺寸的設計...........................................................................12 3.1 曲柄搖桿機構(gòu)...........................................

11、..................................12 3.1.1 曲柄搖桿的引入...............................................................12 3.1.2 曲柄搖桿的幾何尺寸設計..............................................13 3.2棘輪機 15 3.2.1 棘輪的引入.....................................................................

12、.15 3.2.2 棘輪機構(gòu)的幾何尺寸設計..............................................16 3.2.2 皮帶輪的幾何尺寸設計..................................................18 3.3 曲柄滑塊機構(gòu)..........................................................................................19 3.3.1 曲柄搖桿的引入.....................

13、..........................................19 3.3.2 曲柄搖桿的幾何尺寸設計...............................................19 3.4 減速系統(tǒng).....................................................................................20 3.4.1 減速系統(tǒng)的引入...............................................................

14、20 3.4.2 減速系統(tǒng)的幾何尺寸設計................................................21 4 機構(gòu)強度校核........................................................................................23 4.1曲柄搖桿強度校核.......................................................................23 4.1.1 彎應力核.............

15、...............................................................24 4.1.2切應力校核.........................................................................24 4.2曲柄滑塊強度校核........................................................................25 5 機構(gòu)運動分析與動力分析....................................

16、..........................................27 5.1機構(gòu)運動分析...............................................................................27 5.1.1曲柄搖桿機構(gòu)運動分析.....................................................27 5.1.2 曲柄滑塊機構(gòu)運動分析....................................................29

17、 5.2機構(gòu)動力分析................................................................................30機構(gòu)建模....................................................................................................36 6.1 各部件的建模.............................................................................36

18、 6.2 機構(gòu)的裝配.............................................................................. 37 總結(jié)............................................................................................................38致謝.........................................................................

19、...................................39參考文獻....................................................................................................40 前言 糕點是我國古老的傳統(tǒng)食品，歷史悠久、制作考究、花樣繁多、造型精美、營養(yǎng)豐富、質(zhì)地優(yōu)良、食用方便，至今仍是人們生活中的調(diào)理食品，由于富有傳統(tǒng)文化特色而聞名于世。 隨著和外國

20、的交流更加密切，西式糕點也流入中國，其造型新穎，風格獨特，口味清新，顛覆了傳統(tǒng)糕點在我國人民中的印象。不僅僅在選材，制作方式，口感方面都給我們一種耳目一新的感覺。而今的糕點的發(fā)展更是融合了中西兩種風格，成為新一代的流行美食，深受大眾的喜歡，市場占有率極高。 糕點作為一種常見的食品，它可以作為早餐、中餐、晚餐，也可以作為主食。從而，在日常生活中扮演者重要的角色。而今，新世紀的糕點中添加了一些保健性的藥物，在不影響其自身美味的同時還大大提高了它的的營養(yǎng)價值和藥用效果。 糕點切片機發(fā)展史已經(jīng)很多年了，對于家居型的糕點切片也是有市場供應。早就已經(jīng)發(fā)展到了一定的階段。近幾年來，隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人

21、民生活水平的不斷提高。糕點的制作慢慢有家庭小批量的生產(chǎn)趨勢，加上糕點龐大的需求量，價格適宜且功能強大的小作坊型糕點切片機變得非常必須，所以研究經(jīng)濟適用快速安全的糕點切片機是非常重要的。  1 糕點切片機設計概述 1.1 糕點切片機的研究現(xiàn)狀 隨著人民生活水平的提高，人們開始追求生活，不僅僅滿足于市場，商店里買到的糕點。而且現(xiàn)在自家制作糕點也不再是難事。制作工具，原料和配料都容易買到。甚至可以根據(jù)自己喜愛的口味，做出軟硬適中的糕點，而且還可以根據(jù)自己的想法去設計。面對如今眾多的大學生創(chuàng)業(yè)，下崗工人的再就業(yè)創(chuàng)業(yè)，如此大的糕點市場是個很好的機會。所以，一臺價格適宜，容易上手，操作簡單

22、的糕點切片機能給他們在糕點制作的過程中帶來很大的便捷。不過現(xiàn)階段的糕點切片機在國內(nèi)主要存在于中大批量生產(chǎn)中。小作坊的糕點切片機在小批量生產(chǎn)的商店，家用有廣大的市場。隨著家電機械化程度越來越高，人們不再停止純手工勞動。而且針對糕點種類如此之多，質(zhì)地又軟又硬，人工切片有諸多的不便。而且工作效率比較低，手工切出來的糕點美觀程度也不如機器切的。所以小作坊型糕點切片機變得被人們和市場需要。 1.2 糕點切片的設計要求 原始數(shù)據(jù) ： 1）糕點厚度：5~20mm； 2）糕點切片長度（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)

23、拍：40 次/分； 5）生產(chǎn)阻力很小。要求選用的機構(gòu)簡單、輕便、運動靈活可靠。 6）電機功率 0.55KW（或 0.75KW） 、1390r/min。 主要設計要求是： 1. 通過調(diào)整進給的距離，達到切出不同厚度糕點的需要。 2. 要確保進給機構(gòu)與切片機構(gòu)協(xié)調(diào)工作，全部送進運動應在切刀返回過程中完成，輸送運動必須在切刀完全脫離切口后方能開始進行。 1.3 糕點切片機設計的重點 研究糕點輸送與切片分離的新的工作原理及結(jié)構(gòu)形式，利用槽輪機構(gòu)實現(xiàn)成型后糕點的間歇輸送，采用曲柄滑塊機構(gòu)實現(xiàn)糕點的切片與分離動作，以最大程度地減少動力功耗和總體結(jié)構(gòu)尺寸： 針對不同糕點品種，優(yōu)化傳

24、動與工作部件的結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)參數(shù)達到最優(yōu)。 本設計以配用小型作坊式的糕點切片機裝置的輸送及切片分離原理，刀片裝置往復運動的特點和所受阻力及糕點的施力方式等，研究糕點切片裝置及其輸送部件的運動機理及最佳工作參數(shù)，對間歇進料機構(gòu)和往復切片機構(gòu)進行優(yōu)化設計，達到簡化結(jié)構(gòu)，降低功耗，減少成本，提高作業(yè)質(zhì)量為目標。  2 設計方案的選擇 2.1 技術(shù)原理 糕點成型（如長方體、圓柱體等）后，須經(jīng)過切片后才能烘干。 電動機經(jīng)皮帶和齒輪系減速，再用棘輪機構(gòu)連接一皮帶組成糕點的進給機構(gòu)，并滿足間歇運動的要求。同時通過另外一組皮帶輪帶動偏置曲柄滑塊機構(gòu)運動（滑塊上帶切刀），實現(xiàn)糕點的

25、切片。 間歇運動機構(gòu)與切刀運動機構(gòu)工作協(xié)調(diào)，由于每一次切的過程都一樣,從而使每一片糕點的大小都一樣。而通過改變間歇運動的速度或間歇的輸送距離，可調(diào)整切片的厚度。. 裝置結(jié)構(gòu)簡捷，操作方便，功能可靠，節(jié)能環(huán)保。 2.2 裝置操作 將待切的糕點放在傳送帶要求的位置，接通電源，根據(jù)自己需要調(diào)節(jié)檔位（共四個檔位），啟動電機，裝置便運作起來，待糕點切完之后，繼續(xù)安放待切糕點進行批量切割。 2.3 核心部件的設計 切刀的往復直線移動可采用偏置曲柄滑塊機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪齒條、組合機構(gòu)等； 糕點的直線間歇運動可選擇槽輪+飛輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)、棘輪機構(gòu)等。 2.3.1 糕點的間歇直線運動

26、 方案一 槽輪+飛輪機構(gòu) 槽輪用來實現(xiàn)糕點的直線間歇運動，當主動撥盤上的圓銷進入槽輪的槽中時，撥盤撥動槽輪轉(zhuǎn)動，從而帶動傳送帶直線運動，此時切刀懸置；當圓銷沒有進入槽輪的槽中時，槽輪靜止，此間歇切刀進行切割。 飛輪通過改變不同齒輪組合的傳動比來改變間歇運動的速度，進而改變蛋糕的進給量，調(diào)整切片的厚度。 圖2.1 槽輪+飛輪機構(gòu) 方案二 不完全齒輪機構(gòu) 當不完全齒輪上的輪齒與從動輪上輪齒相嚙合時，從動輪轉(zhuǎn)動，從而帶動傳送帶直線運動，此時切刀懸置；

27、當兩輪上鎖止弧起定位作用時，從動輪靜止，此間歇切刀進行切割。 圖2.2不完全齒輪機構(gòu) 方案三 棘輪機構(gòu) 棘輪機構(gòu)是執(zhí)行糕點的進給運動,每一次的運動距離就是所切糕點的長度。為了控制和改變這個長度,設棘輪每轉(zhuǎn)動一定角度,糕點就運動一定距離。 圖2.3 棘輪 2.3.2 切刀的直線往復運動 方案一 凸輪機構(gòu) 可以利用一個型封閉或封閉的凸輪的轉(zhuǎn)動帶動從動件導桿的往復運動來滿足刀片切割高點的要求。當推桿行程增大時，刀具切割糕 點，當推

28、桿達到最高時刀具達到最低點；當推桿行程減小時，刀具上升。 圖2.4 凸輪機構(gòu) 方案二 偏置曲柄滑塊機構(gòu) 利用曲柄的整周轉(zhuǎn)動和固定在導軌上的滑塊的直線往復運動帶動刀片切割糕點。 曲柄作等速轉(zhuǎn)動，滑塊作往復直線運動，其往復運動可以是勻速，也可以不勻速。它還具有急回特性，提高效率。 圖2.5偏置曲柄滑塊機構(gòu) 2.3.3 減速系統(tǒng) 蝸桿蝸輪:可以得到很大的傳動比，比交錯軸齒輪機構(gòu)緊湊；兩輪嚙合齒面間為線接觸，其承載能力大大高于交錯軸斜齒輪機構(gòu)；蝸桿傳動相當于螺旋傳動，為多齒嚙合

29、傳動，故傳動平穩(wěn)、噪音很小；具有自鎖性。當蝸桿的導程角小于嚙合輪齒間的當量摩擦角時，機構(gòu)具有自鎖性，可實現(xiàn)反向自鎖，即只能由蝸桿帶動蝸輪，而不能由蝸輪帶動蝸桿。如在其重機械中使用的自鎖蝸桿機構(gòu)，其反向自鎖性可起安全保護作用；傳動效率較低，磨損較嚴重。 蝸輪蝸桿嚙合傳動時，嚙合輪齒間的相對滑動速度大，故摩擦損耗大、效率低。另一方面，相對滑動速度大使齒面磨損嚴重、發(fā)熱嚴重，為了散熱和減小磨損，常采用價格較為昂貴的減摩性與抗磨性較好的材料及良好的潤滑裝置，因而成本較高；蝸桿軸向力較大。 齒輪機構(gòu)：是傳統(tǒng)和現(xiàn)代機械中應用最為廣泛的一種傳動機構(gòu)。 優(yōu)點：工作可靠，使用壽命長；瞬時傳動比為常數(shù)；傳動

30、效率高；結(jié)構(gòu)緊湊；功率和速度適用范圍很廣。 缺點：齒輪制造需要專用機床和設備，成本較高；精度低時，振動和噪聲較大；不宜用于軸間距離大的傳動。 皮帶機構(gòu)：帶傳動是兩個或多個帶輪之間用帶作為撓性拉曳零件的傳動，工作時借助零件之間的摩擦（或嚙合）來傳遞運動或動力。 優(yōu)點：能緩和載荷沖擊；運行平穩(wěn)無噪聲；制造和安裝精度不像嚙合傳動那樣嚴格；過載時將引起帶在帶輪上打滑，因而可防止其他零件的損壞；可增加帶長以適應中心距較大的工作條件。 缺點：有彈性滑動和打滑，使效率降低和不能保持準確的傳動比（同步帶傳動是靠嚙合傳動的，所以可保證傳動同步）；傳遞同樣大的圓周力時，輪廓尺寸和軸上的壓力都比嚙合傳動大；

31、帶的壽命較短。 2.4 設計方案的確定 2.4.1 糕點的直線間歇移動機構(gòu)的確定 槽輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，工作簡單，在圓銷進入嚙合和退出嚙合時，傳動平穩(wěn)。能準確控制傳動角度。由于槽輪在啟動和停止時加速度變化大，有沖擊，且隨槽數(shù)減少，轉(zhuǎn)速增高而加劇，因此不適合用于高速場合。 此外，槽輪每次轉(zhuǎn)過的角度與槽輪的槽數(shù)有關(guān)，欲改變轉(zhuǎn)角，則需要改變槽輪槽數(shù)，重新設計槽輪機構(gòu)，因此槽輪機構(gòu)多用于不要求經(jīng)常調(diào)整轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)位運動中。由于制造工藝，機構(gòu)尺寸等條件的限制，槽輪的槽數(shù)不宜過多，故每次的轉(zhuǎn)角較大。飛輪機構(gòu)的許多齒輪來改變速度很復雜，而且不方便實際操作。 故舍棄。 不完全齒輪做間歇轉(zhuǎn)動的沖擊很小

32、。與其他間歇機構(gòu)相比，不完全齒輪機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，設計靈活的特點。主動輪每轉(zhuǎn)一周，從動輪運動的角度，從動輪停歇的次數(shù)及每次停歇的時間，相比棘輪機構(gòu)和槽輪+飛輪機構(gòu)有更寬的范圍。但不完全齒輪機構(gòu)中的從動齒輪在傳動開始和終止時速度有突變，會引起剛性沖擊，只適用于低速輕載的工作場合。 故舍棄。 棘輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸小，其機械效率高，并能較平穩(wěn)地，間歇地進行轉(zhuǎn)位，能實現(xiàn)糕點厚度的調(diào)節(jié)，故采用此機構(gòu)。 故采用。 2.4.2 切刀往復運動機構(gòu)的確定 作為直動從動件盤形凸輪機構(gòu)的等速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)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(guān)。凸輪機構(gòu)廣泛應用于傳動機構(gòu)，

33、他有其他機構(gòu)無可比擬的優(yōu)點： 1）設計簡單，適應性強，可實現(xiàn)從動件的復雜運動規(guī)律要求。 2）結(jié)構(gòu)簡單緊湊，控制準確有效，運動特性好，使用方便。 3）性能穩(wěn)定，故障少，維護保養(yǎng)方便。 缺點：凸輪與從動件為高副接觸，易于磨損，可調(diào)性差。而且，由于凸輪的輪廓曲線通常比較復雜，因而加工比較困難。 故舍棄。 曲柄滑塊機構(gòu)有如下結(jié)構(gòu)特點： 1）其結(jié)構(gòu)由簡單的構(gòu)件和低副組成，具有結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，成本低廉的特點。 2）構(gòu)件只建力的傳遞是通過低副實現(xiàn)的，面接觸的低副具有較小的單位面積承載力，故其機構(gòu)的承載能力大。 3）通過適當?shù)脑O計各桿的尺寸，連桿機構(gòu)可實現(xiàn)運動規(guī)律的多樣化。 4）當連桿

34、和機架較長時，可實現(xiàn)遠距離的運動和動力的傳遞。 故采用。 2.4.3 減速機構(gòu)的確定 渦輪蝸桿機構(gòu)只能在一定的距離里面產(chǎn)生較大的傳動比，所以不適宜用于連續(xù)不停轉(zhuǎn)動，而且機構(gòu)效率較低，成本較高。皮帶能緩和載荷沖擊，運行時平穩(wěn)、低噪聲，制造和安裝精度較低，有較強的過載保護作用。所以采用高速級用皮帶傳動，低速級用齒輪來作為減速系統(tǒng)。 綜上所述，選用棘輪機構(gòu)可以方便的實現(xiàn)改變切片的長度，且棘輪機構(gòu)設計加工簡單，改變切片的長度時操作方便。 選用曲柄滑塊機構(gòu)可以實現(xiàn)刀的往復運動,可傳遞較大的力,能足我們的需要, 而且其機構(gòu)簡單，加工制造方便，能減少生產(chǎn)成本。

35、  3 機構(gòu)零件尺寸的設計 3.1曲柄搖桿機構(gòu) 3.1.1 曲柄搖桿機構(gòu)的引入 設計要求糕點厚度：5~20mm，現(xiàn)取5,10,15，20mm這四個長度來計算,也就是說棘輪轉(zhuǎn)動15,30,45,60度。對于棘輪的轉(zhuǎn)動,設計一個曲柄搖桿機構(gòu)推動棘輪旋轉(zhuǎn)，在搖桿上裝一個棘爪, 棘爪推動棘輪旋轉(zhuǎn),棘輪上再固定一個皮帶輪用以帶動皮帶旋轉(zhuǎn)。曲柄搖桿機構(gòu)簡圖如3-1 圖3.1 曲柄搖桿機構(gòu)簡圖 3.1.2曲柄搖桿機構(gòu)的幾何尺寸設計 設計方法：圖解法 設計過程如

36、下： 機構(gòu)的類型選擇：從安全方面考慮，棘輪的驅(qū)動機構(gòu)必須為單自由度機構(gòu)，另一方面，各構(gòu)件之間為面接觸，單位面積所受壓力小，易于潤滑，磨損較小，而且制造簡單，精度高，能滿足不同運動和速度變化的要求，所以確定要設計一個曲柄搖桿機構(gòu)。 機構(gòu)各桿件的運動尺寸設計方法選擇：我們所設計的曲柄搖桿是一個平面四桿機構(gòu)屬于平面連桿機構(gòu)。平面連桿機構(gòu)的常用設計方法有圖解法和解析法兩種。 解析法是通過建立數(shù)學模型用數(shù)學解析求解，在求解過程中還需要用到數(shù)值分析、計算機編程等知識。但是，解析法計算復雜，且已知數(shù)據(jù)太少，故轉(zhuǎn)而考慮圖解法。 圖解法是運用幾何學原理求解，比較直觀，而且本來機構(gòu)較為簡單，需要合理地給定

37、幾個未知量，進而可以得到所有的數(shù)據(jù)，因此我們最終采用圖解法。 圖解法的基本思想是：根據(jù)根據(jù)給定機構(gòu)的運動設計要求，建立各個桿件之間的幾何模型，計算出未知桿件長度和未知角度。 利用圖解法進行曲柄搖桿機構(gòu)設計的具體步驟如下： 令該曲柄搖桿機構(gòu)的行程速比系數(shù)K=1，可以求出機構(gòu)的極位夾角 則A，B，C三點在同一直線上，如圖3—2所示。 圖3.2的曲柄搖桿機構(gòu)簡圖 令CD=140mm ，AD=180mm ,BC=160mm ,AB=r , , 則，， 得, 故； 當時，r=18.3mm； 當時，r=36.2mm；

38、 當時，r=53.6mm； 當時，r=70.0mm。 曲柄、不定點存在性的驗證： 因為，且連架桿為最短桿，所以存在曲柄AB，且此非不定點機構(gòu)。 r的調(diào)節(jié): 實際中，桿件AB用一圓盤替代，盤上有滑槽和滑塊，B點為滑塊上的移動副，這樣滑塊可以在滑槽內(nèi)移動到相應位置1,2,3,4處來改變A點與B點的距離，即r的大小，如圖3-3所示。 圖3.3變化的曲柄桿長 至此，曲柄搖桿機構(gòu)的幾何尺寸就設計完畢。 3.2 棘輪機構(gòu) 3.2.1 棘輪的引入 棘輪機構(gòu)主要是執(zhí)行糕點的進給運動,每一次的運動距離就是所切糕點的長度。為了更好的控制和改變這個長

39、度,設棘輪每轉(zhuǎn)動一定角度,糕點運動5mm,設棘輪共有24個齒,既每齒代表15度。設計要求有四檔,即5,10,15,20mm,也就是說棘輪轉(zhuǎn)動15,30,45,60度。對于棘輪的轉(zhuǎn)動,設計一個曲柄搖桿機構(gòu)推動棘輪旋轉(zhuǎn)，在搖桿上裝一個棘爪, 棘爪推動棘輪旋轉(zhuǎn),棘輪上再固定一個皮帶輪用以帶動皮帶旋轉(zhuǎn)。 圖3.4外嚙合齒式棘輪 3.2.2棘輪機構(gòu)的幾何尺寸設計 設計方法：圖解法 設計過程如下： 考慮到棘爪在運動時，要自動滑入棘輪齒槽，從而有效推動棘輪轉(zhuǎn)動一定角度，首先要考慮齒偏角的設計，其次設計棘輪上的其他尺寸。 棘輪機構(gòu)運動設計內(nèi)容包括以下幾個方

40、面： 機構(gòu)的類型選擇：要求棘輪動與停的時間比可通過選擇合適的驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)，低速輕載，再考慮到結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，故采用外嚙合齒式棘輪機構(gòu)。 機構(gòu)各桿件的運動尺寸設計方法選擇：我們所設計的死點式托爪是一個平面四桿機構(gòu)屬于平面連桿機構(gòu)。平面連桿機構(gòu)的常用設計方法有圖解法和解析法兩種。 解析法是通過建立數(shù)學模型用數(shù)學解析求解，在求解過程中還需要用到數(shù)值分析、計算機編程等知識，對于復雜的棘輪尺寸設計不適用。 圖解法是運用幾何學原理求解，比較直觀，能夠很直接地提供所需參數(shù)的數(shù)值，故在此處選用圖解法。 圖解法的基本思想是：根據(jù)給定機構(gòu)的運動設計要求，建立機構(gòu)設計的幾何模型，即幾何圖的比例關(guān)系，再

41、用計算機進行求解。 利用圖解法進行棘輪機構(gòu)設計的具體步驟如下： 棘爪與棘齒嚙合時的受力分析，如圖3-5所示： 圖3.5 棘爪受力分析圖 ——正壓力，F(xiàn)——摩擦力； 要求在工作時，棘爪在和F作用下，能自動滑入棘輪齒槽。 條件是兩者對的力矩要滿足： > 將力分解為徑向和切向分量， sinL>FcosL 因F=f， 代入得： tan>f=tan 故> 當f=0.2時，，取。 圖3.6 棘輪部分幾何尺寸 棘輪的其它相關(guān)尺寸： 齒 數(shù) ， 頂圓直徑 ， 模 數(shù) ， 齒 間

42、 距 ， 齒 高 ， 齒頂弦長 ， 齒 偏 角 ， 棘爪長度 。 3.2.3 皮帶輪的幾何尺寸設計 搖桿轉(zhuǎn)動，糕點即皮帶向前移動，則由 解得 即皮帶輪半徑。 至此，外嚙合齒式棘輪的幾何尺寸就設計完畢。 3.3 曲柄滑塊機構(gòu) 3.3.1 曲柄滑塊機構(gòu)的引入 切削速度較大時，切片刀口會整齊平滑，因此切刀運動方案的選擇很關(guān)鍵，切刀機構(gòu)應力求簡單適用、運動靈活和運動空間尺寸緊湊，在此引入曲柄滑塊機構(gòu)來實現(xiàn)。 3.3.2曲柄滑塊機構(gòu)的幾何尺寸設計 該機構(gòu)采用試湊法獲得機構(gòu)的尺寸，在這里可以假定機構(gòu)中幾個位置的關(guān)系，通過直角坐標法分析出桿長。

43、由實驗原理可知，為已知量。設最長桿為，最短桿為，如圖3-7所示。 聯(lián)立上面的式子解得： 在這個機構(gòu)中可以根據(jù)角度算的各個邊長 刀片高37mm，曲柄滑塊機構(gòu)和棘輪機構(gòu)軸心距為267mm。 圖3.7 偏置曲柄滑塊機構(gòu) 3.4 減速系統(tǒng) 3.4.1 減速系統(tǒng)的引入 本機構(gòu)原動件為一高速電機,其轉(zhuǎn)速為1390,但我們所需要的轉(zhuǎn)速是40,所以要減速。 3.4.2 減速系統(tǒng)的幾何尺寸設計 由皮帶輪進行第

44、一級減速，由多級齒輪進行第二級減速。皮帶輪將電機由1390降到240。齒輪機構(gòu)將由240降到40。 圖3.8 皮帶傳動圖 皮帶傳動設計主要是采用兩個半徑不同的皮帶實現(xiàn)。由于皮帶上線速度相等即： 由此可以算出電機上皮帶輪直徑大小，另一端皮帶輪半徑大小，傳動比。 表3.1 齒輪參數(shù) 名稱 齒數(shù) 模數(shù) 分度圓半徑 齒輪 25 4mm 100mm 齒輪

45、 50 4mm 200mm 齒輪 25 4mm 100mm 齒輪 75 4mm 300mm 由上表可計算出齒輪的傳動比為： 圖3.9 齒輪傳動圖  4 機構(gòu)強度校核 4.1 曲柄搖桿機構(gòu)強度校核 曲柄搖桿機構(gòu)中原動件曲柄為主要受力桿件，由于曲柄搖桿桿件所用材料及樣式相同，所以主要分析原動件的強度。 在這個機構(gòu)中可以知道：

46、 電動機，減速后， 由此可以計算出轉(zhuǎn)矩： 曲柄在兩個極限位置時，B點受力為0，或者過程中，B點所受力均是先變大后變小，經(jīng)分析，當AB垂直于BC時，B點受力最大。如圖4-1所示， 圖4.1 曲柄受力分析 由平衡方程 , 解得 4.1.1 彎應力校核 曲柄材料采用Q235普通碳鋼，其屈服極限為235MPa，取安全系數(shù)，則許用彎應力235/1.5=157MPa 。 ∴曲柄抗彎模量， 取截面尺寸為高，寬之矩形鋼件， 其抗彎模量 ∵ ∴ 所設計套管抗彎能力足夠，可用，尺寸為高，寬。 4.1.2 切

47、應力校核 取曲柄的材料為Q235鋼，接合處為圓形截面，取安全系數(shù)為， 則，則圓形截面的最小面積，，取，從而切應力遠小于許用切應力，所以桿件抗剪強度足夠，不存在強度問題。 4.2 曲柄滑塊機構(gòu)強度校核 曲柄滑塊中原動件為主要受力桿件，由于曲柄滑塊桿件所用材料及樣式相同，所以主要分析原動件的強度。 在這個機構(gòu)中可以知道： 電動機， 由此可以計算出轉(zhuǎn)矩： 通過減速機構(gòu)等可以獲得 圖4.2 AB桿件受力分析 如上圖所示，在曲柄滑塊機構(gòu)中，當BC垂直AB時有最大剪力。 ： 求得： 材料為Q235,由于銷軸受剪，取安全系數(shù)，銷軸的許用切應力為： 由以上計算

48、可知桿件切應力遠小于許用切應力，所以桿件抗剪強度足夠，不存在強度問題。 5 機構(gòu)運動分析與動力分析 5.1 機構(gòu)運動分析 機構(gòu)運動分析就是根據(jù)在機構(gòu)各構(gòu)件運動尺寸已確定、且原動件的運動規(guī)律（通常原動件做勻速轉(zhuǎn)動）已知來確定其他構(gòu)件上某些點的軌跡、位移、速度和加速度（或某些構(gòu)件的位置、角位移、角速度、角加速度）等運動參數(shù)。 為了確定機構(gòu)工作過程的運動和動力性能，往往要知道機構(gòu)構(gòu)件上某些點的速度、加速度及其變化規(guī)律。對于高速和重載機械，其運動構(gòu)件的慣性力往往很大，因此，在進行強度計算、動力特性分

49、析和機構(gòu)動力學設計（如機構(gòu)平衡）時常需要計算構(gòu)件慣性力。因而，也就要求首先對機構(gòu)的速度和加速度進行分析。 平面上一個點的位置可以用該點的兩個坐標表示，運用解析法的關(guān)鍵是建立構(gòu)件上一些特殊點的位置方程，從而得到它們速度與加速度的變化規(guī)律，來分析構(gòu)件的運動。 5.1.1 曲柄搖桿機構(gòu)運動分析 分析過程如 圖5.1 曲柄搖桿坐標圖 如圖5-1中坐標所示，以A點為原點（0，0），，，。AB為原動件，已知原動件的運動，就是已知AB桿繞A點轉(zhuǎn)動的角位置為、角速度和角加速度，由于3個桿的尺寸約束， 、、距離不變，所以可寫出B的位置方程為：

50、 （5-1） 其中，，AB桿的角位置為，可立即計算出來，從而得到鉸接點B的位置。 速度和加速度方程如下：將式（5-1）對時間t分別作一次、二次求導，可得到鉸接點B的 （5-2） 其中。 （5-3） 其中，根據(jù)已知的和，由式（5-2）和（5-3）就可以求出鉸接點B的速度和加速度。 確定從動件BC上點B的運動之后，必須再確定構(gòu)件BC上另一點

51、C，才能確定構(gòu)件BC桿的運動，由于運動尺寸的約束，、、的尺寸不變， D，則有C點的位置方程如下： （5-4） 其中由式（5-1）中，可求得，又因為，所以，所以由式（5-4）可求得。 將式（5-4）進行整理： (5-5) 對式（5-5）進行對時間t的一階和二階導數(shù)，可以得到C點的速度方程： (5-6) 其中，已經(jīng)由式（1-2）求出，只有，兩個未知數(shù)，可求出C點的速度。 C點的

52、加速度方程為： (5-7) 其中只有，兩個未知數(shù)，即可求出C點的加速度。 至此，B、C鉸接點的運動參數(shù)都得到確定，BC桿的運動得以確定。 5.1.2 曲柄滑塊機構(gòu)運動分析 圖5.2 曲柄滑塊坐標圖 如圖5-2所示，以A為原點（0,0），由尺寸分析可以得到，。在該機構(gòu)中桿AB和齒輪（減速系統(tǒng)）連接，所以桿AB為原動件，已知原動件的運動，就是已知AB桿繞A點轉(zhuǎn)動的角位置為、角速度和角加速度，由于兩個桿的尺寸約束， 、距離不變，所以可寫出B的位置方程為：

53、 (1) 其中，，AB桿的角位置，、可立即計算出來，從而可以獲得B點的位置。 將式（5-1）對時間t分別作一次、二次求導，可得到鉸接點B的速度和加速度方程如下： (2) 其中。 (3) 其中，根據(jù)已知的和，由式（5-2）和（5-3）就可以求出鉸接點B的速度和加速度。 確

54、定從動件BC上點B的運動之后，必須再確定構(gòu)件BC上另一點C，即滑塊的運動，由于運動尺寸的約束，的尺寸不變。 (4) 其中由式（1）中，可求得，又因為已知，所以可以求出，這樣就可以求得。 將（4）式進行整理得： （5） 對（5）式進行對時間的一階導數(shù)，即可求得C點的速度方程： （6） 其中和已

55、知，滑塊在y軸方向速度為0，只有一個未知數(shù)，所以可以求出C點的速度。 對（5）式進行對時間的二階導數(shù)或者對（6）式進行對時間的一階導就可以求得C點的速度方程： 其中，，為已知量，并且滑塊在y軸方向沒有運動即，通過上式即可求得。 至此，B，C點的位移，速度，加速度都可以求得，曲柄、連桿，滑塊的運動就可以確定出來。 5.2 機構(gòu)動力分析 機構(gòu)動力學分析主要研究機構(gòu)中的受力與機構(gòu)運動之間的關(guān)系。我們所遇到的問題是已知機構(gòu)的運動求作用于機構(gòu)上的力，屬于機構(gòu)

56、動力學的逆問題，這里我們將采用動態(tài)靜力分析的研究方法。 確定機構(gòu)的平衡力（平衡力矩）在工程上具有重要的意義：當平衡力作用在機構(gòu)中的原動件上時，平衡力的大小是確定機構(gòu)驅(qū)動裝置的主要依據(jù)；當平衡力作用在機構(gòu)中的工作構(gòu)件上時，則平衡力的大小是確定機構(gòu)工作能力的主要依據(jù)。 由于棘輪機構(gòu)過于復雜，仿真存在困難，所以我們只對曲柄搖桿機構(gòu)和曲柄滑塊機構(gòu)進行仿真，在ADAMS中建模并仿真，并輸出仿真曲線，進行運動分析，分析過程如下： 圖5.1 搖桿角速度、角加速度 圖5.2搖桿運動特性 在這里我們主要目的是

57、確定平衡力和構(gòu)件之間的運動副反力。我們將切刀簡化成曲柄滑塊機構(gòu)，在ADAMS中建模并仿真，并輸出仿真曲線，進行運動分析，分析過程如下： 圖5.3滑塊運動特性 對曲柄滑塊機構(gòu)進行動態(tài)靜力分析如下： 圖5.4曲柄滑塊機構(gòu)動態(tài)靜力分析 從整體上分析，機構(gòu)中總共有3個活動構(gòu)件，則可以寫出9個平衡方程，共有4個運動副，共有8個運動副反力未知數(shù)，再加平衡力矩，共計9個。所以機構(gòu)的動態(tài)靜力分析是可解并有唯一一個解。 設定原動件1的運動為勻速轉(zhuǎn)動，角速度為，我

58、們知道所選構(gòu)件為同一種均勻材料，所質(zhì)心位置就是基本桿的中心位置，通過ADAMS分析可以求得各個構(gòu)件的速度、加速度，計算出各個構(gòu)件的角位置、角速度和角加速度；根據(jù)構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量等參數(shù)確定出慣性力和慣性力矩。將慣性力、重力和作用在機構(gòu)上的所有已知外力等施加到各個相應的構(gòu)件上，為方便求解，應將各個構(gòu)件上所受到的所有集中外力平移到構(gòu)件的質(zhì)心。 分析機構(gòu)的動態(tài)靜力的順序為：因為機構(gòu)3上的作用力是已知外力，所以機構(gòu)的動態(tài)靜力分析應該從構(gòu)件3開始，即先對構(gòu)件2、3組成的II級桿組進行分析。利用構(gòu)件2和構(gòu)件3的六個平衡方程，求出轉(zhuǎn)動副C的反力、、移動副C的反力、和轉(zhuǎn)動副B的反力、；最后利用構(gòu)件1的三個

59、平衡方程，求出轉(zhuǎn)動副A的運動副反力、和平衡力矩。 在這個曲柄滑塊機構(gòu)中，為平衡力矩，并且作用在主動件1上，所以根據(jù)確定出來的最大值可以確定出驅(qū)動裝置應當能夠提供驅(qū)動力矩。同時根據(jù)求出的副反力的最大值與已知力的比值，可以對機構(gòu)的傳力性能進行評價。在這里由于篇幅問題就不再一一敘述探討。 綜上分析：曲線變化基本與理論分析吻合，所以機構(gòu)符合設計要求。 6 機構(gòu)建模 6.1 各部件的建模 圖6.1 曲柄搖桿機構(gòu)建模圖 圖6.2 棘輪建模圖

60、 圖6.3 曲柄滑塊機構(gòu)建模圖 6.2 機構(gòu)的裝配 在完成了蛋糕切片機各個機構(gòu)、零件的建模之后，接下來我們對各個機構(gòu)進行裝配，裝配之后的蛋糕切片機如6-4所示。 圖6.4 總體裝配圖 裝配后的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示， 1.皮帶輪 2.糕點 3.切 刀 4.桿件 5.曲 柄 6.皮帶 7.搖 桿 8

61、.棘爪 9.連架桿 10.曲柄 11.皮帶輪 12.棘輪  總結(jié) 經(jīng)過將近一個學期的努力，到切刀機構(gòu)和送給機構(gòu)等設計、校核，再到可控式救撈裝置的運動分析、動力分析以及仿真，經(jīng)過一次又一次的討論研究和分析比較，糕點切片機的設計已基本完成，這凝聚了我和彭宗峰指導老師很多心血和汗水。 通過對已學知識的整合，包括對構(gòu)件的尺寸設計、運動、受力等，運用了《機械原理》、《機械設計》等大學已學課程知識來完成糕點切片機的畢業(yè)設計。，最后通過軟件SolidWorks繪制了“蛋糕切片機”重要組成部

62、件，運用了ADAMS進行了分析。通過這些運用讓我回顧了大學所學到的知識，并能夠運用。 在這個設計中，在彭宗峰講師的幫助下最終確定了糕點切片機的設計方案，并且教會我用ADAMS和SolidWorks建模，讓我受益頗多。然后在送給運動（曲柄搖桿機構(gòu)、棘輪機構(gòu)）分析和切刀運動（曲柄滑塊機構(gòu)）分析和減速機構(gòu)的設計等反面給了我很多指導和建議??！ 在糕點切片機的設計過程中，我遇到了很多問題，比如說對以前所學知識的遺忘，但是后對遺忘知識的復習。讓我又收獲了很多，也提高了很多。明白復習的重要性和只有在不斷的提出問題之后才能解決問題。也讓我對大學所學課程有了一個宏觀的把握，能夠把所學的知識對號入座；通過對以

63、往課程的復習以及資料的查詢，逐漸能夠把所學到的東西與應用聯(lián)系到一起來；在糕點切片機設計過程中，學會了SolidWorks、ADAMS等軟件；通過對糕點切片機的講解，讓我在工作匯報及語言表達上有了一定的提高。 順利完成這次設計，我深刻體會到像這樣的實踐是相當必要的，一方面能夠提高自對專業(yè)知識的掌握，另一方面可以促進我們的學習積極性，激發(fā)對新事物了解和認識，在一定程度上開闊了我們在今后學習以及在工作視野，鍛煉了自己設計能力和團隊合作方面的能力 致謝 本次設計得到了彭宗峰老師的悉心指導，在設計的過程中對方案的分析、確定以及向本人提供選擇參考方面提供了很大的幫助，老師嚴格要求，

64、耐心的指導，極大地曾加了我們解決問題的信心。在此表示深深的感謝！設計的過程中本人也得到了學校提供的各種軟硬件的設備的幫助。同時也得到了同學的良好的建議，在此也表示衷心的感謝。由于本人設計經(jīng)驗不足及能力有限，錯誤之處在所難免，懇請各位老師和同學加以斧正，以便我在今后的學習和工作中不斷完善自我。  參考文獻 [1] 謝進 杜立杰.機械原理.第二版.北京：高等教育出版社，2004.； [2] 邱宣懷.機械設計.第四版.北京：高等教育出版社，1997.； [3] 李慶華.材料力學.第二版.成都：西南交大出版社，1994.； [4] 朱張笑.工程材料.第三版.北京：清華大學出版社，2001.； [5] 大衛(wèi) G烏爾曼.機械設計過程.北京：機械工業(yè)出版社，2006.； [6] 機械原理課程設計指導書.成都：西南交大出版社，2007年.； [8] 鄒慧君 殷鴻梁.間歇運動機構(gòu)設計與應用創(chuàng)新.第二版.北京：機械工業(yè)出版社，2002 -37-