机械原理糕点切片机分析(共22页).doc

机械原理课程设计 题目名称糕点切片机专业班级15机制（专升本）学生姓名切克闹学 号666指导教师何华机械与车辆工程系二○一六年 六月 十五日目 录1 执行机构的选型与评价图1.1 运动循环图注：该机构采用两把切刀可提高工作效率 方案Ⅰ：切刀连续运动：凸轮—连杆机构糕点间歇运动：不完全齿轮机构 注：两者通过齿轮连接 图1.2 执行机构运动方案Ⅰ切刀的往复运动用凸轮—连杆机构实现，刀装在滑块上，利用杠杆定理，当推杆行程增大时，刀具切割糕点，当推杆到达最高点时刀具到达最低点，当推杆行程减小时刀具上升另外，采用图1.2的偏置曲柄滑块机构有急回运动特性，可使刀在向下运动即切糕点时速度加快，从而使切口光滑糕点的间歇运动采用不完全齿轮实现当滑块向上运动即刀向上运动时，不完全齿轮进入啮合区，带动糕点的移动，当滑块向下运动即刀向下运动时，不完全齿轮进入非啮合区即糕点静止，进行切割该方案Ⅰ结构简单，但对于不完全齿轮来说，啮合时会有较大冲击，易损坏， 同时该方案整体尺寸较大，工作效率较低，结构不紧凑，可调试性较低方案Ⅱ：切刀往复运动：齿轮机构糕点间歇运动：槽轮机构图1.3 执行机构运动方案Ⅱ 对于此结构选刀的运动为连续旋转，而且采用两把刀的情况，这样的话系统的效率将会得到很大的提高，并且由于无论糕点的高低，其放置位置总是与刀切入时刀刃所在的直线存在一定夹角，存在应力集中现象，便于切片过程的实现。

此机构采用多个齿轮连接，传动稳定，传动比可靠，同时整个系统机构设计简单，易于制造 采用槽轮机构完成糕点的间歇运动，在带动刀的锥齿轮旋转一周的过程中，拨盘旋转四周，完成糕点的切割动作对于糕点的厚度，因槽轮的运动确定，采用改变摩擦轮的直径来改变糕点的输送距离达到改变糕点切片的厚度槽轮机构的结构简单，外形尺寸较小，其机械效率高，并能较平稳地、间歇地进行转位 综合比较两个方案的优劣，方案Ⅱ为我们所选的最终方案2 机械传动系统的速比和变速机构通过原始数据：1）糕点厚度：10~20mm2）糕点切片长度（亦即切片高）范围：5~80mm3）切刀切片时最大作用距离（亦即切片宽度方向）：300mm4）切刀工作节拍：40次/min5）工作阻力很小要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠6）电机可选用，功率0.55KW（或0.75KW）、1390r/min可以得出： 机构总传动比为：i总=1390/20=69.5，周期：T=60/20=3s，故需采用三级减速，选带传动减速和齿轮减速 传动比的分配：带传动的传动比为i=n1/n2≤10；锥齿轮传动的传动比为1~15;直齿轮的传动比为1~10，故选择带传动的传动比为i1=6.95，第二级齿轮传动比i2=2.5则第三级中锥齿轮的传动比i3=i总/i1/i2 =4，直齿轮的传动比i4=i3=4。

3 系统流程分析 首先，电动机连续转动带动同步带转动，通过采用槽轮机构完成糕点的直线间歇运动，在带动刀的锥齿轮旋转一周的过程中，拨盘旋转四周，其次，切刀的旋转运动，完成糕点的切割动作，最后，糕点切割完毕，进入下一个循环故如下图所示切刀的旋转运动糕点的直线间歇运动糕点停止输送，切刀切割电动机连续旋转切割完毕，进入下一循环图3.1 系统流程循环图4 机构运动示意图图4.1 机构运动示意图序号名称1电动机2同步带3直齿轮4直齿轮5锥齿轮6锥齿轮7锥齿轮8锥齿轮9直齿轮10主动拨盘11直齿轮12从动槽轮13切刀14摩擦轮表4.15 对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算5.1 电动机的选型 题目已知电动机功率0.55KW、转速为1390r/min，查《机械设计手册——机械传动》可以得到电动机的型号为Y801-4电动机可放在机架的左侧或下侧选用Y系列异步电动机，该电动机一般用与全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，具有防止灰尘、铁屑或其他杂质物侵入电动机内部之特点，B级绝缘，工作环境温度不超过+40℃，相对湿度不超过95%，海拔高度不超过1000m，额定电压380v, 频率50Hz适用于无特殊要求的机械上。

表5.1 电动机型号参数电动机型号额定功率/kw满载转速（r/min）堵转转距最大转距质量/kg额定转距额定转距Y801-40.5513902.42.317 （a） （b）图5.1 Y801-4安装形式机座号级数ABCDEGHKABACADHDBBL8041251005019+0.0094015.59010165165150170130285 表5.2 表5.2 Y801-4尺寸参数5.2 同步带的选择 一级减速采用同步带传动其优点为缓冲减振，传动比精确，传动轻巧同步带传动具有带传动、链传动和齿轮传动的优点同步带传动由于带与带轮是靠啮合传递运动和动力，故带与带轮间无相对滑动，能保证准确的传动比传动时的线速度可达50m/s，传动比可达10，效率可达98％传动噪音比带传动、链传动和齿轮传动小，耐磨性好，不需油润滑，寿命比摩擦带长其主要缺点是制造和安装精度要求较高，中心距要求较严格所以同步带广泛应用于要求传动比准确的中、小功率传动中 所选电动机为Y系列三相异步电动机（普通转矩鼠笼式），功率为P=0.55KW。

1、由《机械设计手册——机械传动》表12-1-67得工况系数KA=1.5传动功率P=0.55KW，得同步带的设计功率Pd=KA*Pd=1.5x0.55KW=0.825KW 2、小带轮转速n1=1390r/min初选同步带为模数制，因带轮转速较高，故同步带模数应选较小值，初定模数m=1.5由《机械设计手册——机械传动》表12-1-51表5.3 同步带相关数据模数m/mm节距Pb/mm齿形角2β/°齿根厚s/mm齿高hf/mm齿根圆齿顶圆齿顶厚st/mm节顶距δ/mm带宽bs/mm角半径1.54.712402.160.90.151.50.37520 3、由《机械设计手册——机械传动》表12-1-68得小带轮最少齿数zmin=12，初定小带轮的齿数为z1=20 4、小带轮节圆直径d1=mz1=1.5x20=30mm 5、带速v=vmax，v=2.18m/s，由vmax=40~50m/s，得v满足条件 6、传动比i=n1/n2≤10，其中n2为大带轮转速，r/min，定传动比为6.95则大带轮齿数z2=iz1=139，其节圆直径d2=mz2=1.5x139=208.5mm。

7、初定中心距a0，0.7（d1+d2）

a、初选中心距：取初始标准安装中心距a=65mm b、模数、传动比及中心距确定：(数据和公式来源：《机械原理》第十章齿轮机构及其设计表10-1、10-2)由《机械设计手册——机械传动》第一章表13-1-3查得：在一般动力传动中，模数m不应小于2mm根据《机械原理》第十章表10-1中取第一系列模数m=2mm齿轮8、9的传动比i34=u1=z4/z3=2.5则由中心距公式a=(z4+z3)m/2，得齿数z8=18.57,z2=46.43取整后取z3=18,z4=45则实际标准安装中心距为a=(z3+z4)m/2=63mm则齿轮1、2的实际传动比 i12=u2= z4/z3=45/18=2.5可得标准支持圆柱齿轮3、4的参数结果如下：ha*=1 c*=0.25模数：m3=m4=2mm啮合角：α=20°齿顶高：ha3=ha4=ha*m=2mm齿根高：hf3=hf4=(ha*+c*)m=2.5mm齿顶圆直径：da3=(z3+2ha*)m=40mm，da4=94mm齿根圆直径：df3=(z3-2ha*-2c*)m=31mm ，df4=85mm基圆直径：db3=d3cosα=33.83mm db4=84.57mm齿距：p=πm=6.28mm基圆齿距：pb=pcosα=5.90mm齿厚：s=πm/2=3.14mm齿槽宽：e=πm/2=3.14mm标准中心距：a=m(z3+z4)/2=63mmr3=mz3/2=18mmr4=mz4/2=45mmra3=r3+ha*m=20mmra4=r4+ha*m=47mmαa3=arc cos(r3cosα/ra3)=arccos(18cos20°/20)=32.25°αa4=arc cos(r4cosα/ra4)=arccos(45cos20°/47)=25.88°故两齿轮的重合度：ξα=[z3(tanαa3-tanα)+ z4(tanαa4-tanα)]/2π=[18(tan32.25°-tan20°)+ 45(tan25.88°-tan20°)]/2π=1.63>1,故所选齿轮满足要求。

5.4 直齿锥齿轮5、6、7、8的设计 本设计采用直齿锥齿轮传动，一方面起到了换向的作用，另一方面，锥齿轮传动具有以下主要特点：1、齿形简单，制造容易，成本较低2、承载能力较低3、轴向力较小，且方向。