糕點(diǎn)切片機(jī)課程設(shè)計(jì)

15-貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)糕點(diǎn)切片機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)說明書學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師（簽字）起止日期：2012年12月日2013年1月日貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題號(hào)04糕點(diǎn)切片機(jī)設(shè)計(jì)一、工作原理及工藝動(dòng)作過程糕點(diǎn)先成型（如長方形、圓柱形等）經(jīng)切片后再烘干。糕點(diǎn)切片機(jī)要求實(shí)現(xiàn)兩個(gè)工藝動(dòng)作：糕點(diǎn)的直線間歇移動(dòng)和切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過兩者的動(dòng)作配合進(jìn)行切片。改變直線間歇移動(dòng)速度或每次間隔的輸送距離，以滿足糕點(diǎn)的不同切片厚度的需要。二、原始數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求糕點(diǎn)厚度：10~20mm；糕點(diǎn)切片長度（亦即切片的高）范圍：5~80mm；切刀切片時(shí)最大作用距離（亦即切片的寬度方向）：300mm；切刀工作節(jié)拍：40次/min；生產(chǎn)阻力很小，要求選用的機(jī)構(gòu)簡單、輕便、運(yùn)動(dòng)靈活可靠；電動(dòng)機(jī)可以選用0.55kW（或0.75kW）、1390r/min。三、設(shè)計(jì)方案提示切削速度較大時(shí)，切片刀口會(huì)整齊平滑，因此切刀運(yùn)動(dòng)方案的選擇很關(guān)鍵，切口機(jī)構(gòu)應(yīng)力求簡單適用、運(yùn)動(dòng)靈活和空間尺寸緊湊等。直線間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)如何滿足切片長度變化的要求，是需要認(rèn)真考慮的。調(diào)整機(jī)構(gòu)必須簡單可靠，操作方便。是采用調(diào)速方案還是采用調(diào)距方案，或者采用其它調(diào)整方案，均應(yīng)對(duì)方案進(jìn)行定性的分析比較。間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)必須與切刀運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作協(xié)調(diào)，即全部送進(jìn)運(yùn)動(dòng)應(yīng)在切刀返回過程中完成。需要注意的是，切口有一定的長度（即高度），輸送運(yùn)動(dòng)必須在切刀完全脫離切口后方能開始進(jìn)行，但輸送機(jī)構(gòu)的返回運(yùn)動(dòng)則可與切刀的工作行程運(yùn)動(dòng)在時(shí)間上有一段重疊，以利提高生產(chǎn)率，在設(shè)計(jì)機(jī)器運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖時(shí)，就應(yīng)按上述要求來選取間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)。四、設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)工藝動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)要求擬定并繪制運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；進(jìn)行間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和切口機(jī)構(gòu)的選型，實(shí)現(xiàn)上述動(dòng)作要求；機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和選擇；根據(jù)選定的原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案，分配傳動(dòng)比，并在圖紙上畫出傳動(dòng)方案圖；對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算；畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡圖；對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，畫出運(yùn)動(dòng)線圖，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬；編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。目錄TOC\o"1-2"\h\u一、設(shè)計(jì)任務(wù) -4-設(shè)計(jì)題目：糕點(diǎn)切片機(jī) -4-工作原理及工藝的動(dòng)作過程 -4-主要設(shè)計(jì)要求： -4-二、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的構(gòu)思 -5-1、實(shí)現(xiàn)切刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu) -5-三、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)定 -6-實(shí)現(xiàn)糕點(diǎn)間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu) -7-四、間歇運(yùn)動(dòng)方案選擇和評(píng)定 -9-五、方案設(shè)計(jì)的創(chuàng)新改進(jìn)措施 -9-六、根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 -10-1、刀具往復(fù)運(yùn)動(dòng) -11-七、減速系統(tǒng)設(shè)計(jì) -12-(一)皮帶傳達(dá)設(shè)計(jì)： -12-(二)齒輪系的設(shè)計(jì): -13-八、執(zhí)行系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) -13-偏心輪機(jī)構(gòu) -14-棘輪機(jī)構(gòu) -14-九、傳動(dòng)系統(tǒng)演示 -16-十、方案對(duì)照 -17-四桿機(jī)構(gòu)相關(guān)尺寸計(jì)算 -19-十一、總結(jié) -21-十二、心得體會(huì) -22-十三、參考文獻(xiàn) -24-一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)題目：糕點(diǎn)切片機(jī)工作原理及工藝的動(dòng)作過程如結(jié)構(gòu)示意圖所示,電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪系減速后，達(dá)到40轉(zhuǎn)/分。再用棘輪機(jī)構(gòu)連接一皮帶組成糕點(diǎn)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)，并滿足間歇運(yùn)動(dòng)的要求。同時(shí)通過另外一組凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)糕點(diǎn)的切片。間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與切刀運(yùn)動(dòng)機(jī)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(diǎn)的大小都一樣。而通過改變棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，可調(diào)整切片的厚度。機(jī)構(gòu)給定的原始尺寸糕點(diǎn)厚度：10~20mm；糕點(diǎn)切片長度（亦即切片的高）范圍：5~80mm；切刀切片時(shí)最大作用距離（亦即切片的寬度方向）：300mm；切刀工作節(jié)拍：40次/min；生產(chǎn)阻力很小，要求選用的機(jī)構(gòu)簡單、輕便、運(yùn)動(dòng)靈活可靠；電動(dòng)機(jī)可以選用0.55kW（或0.75kW）、1390r/min。主要設(shè)計(jì)要求：確保進(jìn)給機(jī)構(gòu)與切片機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)工作，全部送進(jìn)運(yùn)動(dòng)應(yīng)在切刀返回過程中完成，輸送運(yùn)動(dòng)必須在切刀完全脫離切口后方能開始進(jìn)行，即在切的過程中糕點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài)。通過調(diào)整棘輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度（即進(jìn)給的距離），達(dá)到切出不同厚度糕點(diǎn)的需要。二、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的構(gòu)思1、實(shí)現(xiàn)切刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)方案一方案二上圖所示，為一偏執(zhí)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，可利用它實(shí)現(xiàn)切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。上圖所示，為一直動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，可利用桿3的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)切刀的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)方案三左圖所示，為一偏心輪機(jī)構(gòu)，用以實(shí)現(xiàn)切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。三、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)定方案一：此機(jī)構(gòu)急回特性。結(jié)構(gòu)簡單。具有連桿機(jī)構(gòu)的共同優(yōu)點(diǎn)，可承受較大的載荷，運(yùn)動(dòng)副元素的幾何形狀簡單。改變個(gè)機(jī)構(gòu)件的相對(duì)長度來使從動(dòng)件得到預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。此機(jī)構(gòu)具有連桿機(jī)構(gòu)的共同缺點(diǎn)，機(jī)械效率較低及位置的選定要經(jīng)過認(rèn)真的計(jì)算，才能保證連桿機(jī)構(gòu)的壓力角在一個(gè)小角度范圍內(nèi)，這是連桿機(jī)構(gòu)所不能避免的。方案二：運(yùn)動(dòng)副均為低副，兩運(yùn)動(dòng)副元素為面連接，壓強(qiáng)較小，可承受較大的載荷，且?guī)缀涡螤詈唵?，便于加工。而且連桿上各點(diǎn)的軌跡是各種不同形狀的曲線，且形狀隨著各構(gòu)件相對(duì)長度的改變而改變，從而可以得到形式眾多的連桿曲線，而且可以用這些曲線來滿足不同曲線的設(shè)計(jì)要求。此機(jī)構(gòu)雖有上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，但它并沒有急回運(yùn)動(dòng)特性。盡管能夠?qū)崿F(xiàn)切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)特性，但也不能夠很好的保證機(jī)械運(yùn)動(dòng)效率。因?yàn)榉桨付廊挥蟹桨敢坏那瑝K機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)就是機(jī)械運(yùn)動(dòng)的效率較低。方案三：是常見的凸輪機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而且可以通過添加彈簧的方式實(shí)現(xiàn)切刀的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，只要適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且機(jī)構(gòu)簡單緊湊，可承重較大，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。但是凸輪廓線與推桿之間為點(diǎn)、線接觸，易磨損。切刀的急回特性，可通過是否偏心以及凸輪形狀來實(shí)現(xiàn)，可是這樣的確定增加計(jì)算的難度，且在畫圖制造等時(shí)會(huì)增加凸輪輪廓的制造難度，加工效率低，增加了加工與設(shè)計(jì)的時(shí)間。實(shí)現(xiàn)糕點(diǎn)間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)方案一：如上圖所示，為一牛頭刨床機(jī)構(gòu)，桿件1繞著B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)滑塊2勻速圓周運(yùn)動(dòng)，滑塊2又帶動(dòng)導(dǎo)桿3作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)桿3的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過滑塊6帶動(dòng)滑枕4的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)直線間隙移動(dòng)的機(jī)構(gòu)。方案二：如上圖所示，為一直齒式棘輪棘爪機(jī)構(gòu)，利用棘爪的擺動(dòng)推動(dòng)棘輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，然后棘爪的回來初始位置過程中棘輪的不動(dòng)，如此的棘爪往復(fù)擺動(dòng)來實(shí)現(xiàn)糕點(diǎn)的直線間歇運(yùn)動(dòng)。方案三：上圖是一個(gè)槽輪機(jī)構(gòu)，它是通過將主動(dòng)件轉(zhuǎn)臀的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成從動(dòng)件的帶有停歇的單向周期性轉(zhuǎn)動(dòng)，借此可以通過實(shí)現(xiàn)糕點(diǎn)的間歇送料過程。四、間歇運(yùn)動(dòng)方案選擇和評(píng)定方案一：優(yōu)點(diǎn)：此機(jī)構(gòu)具有急回運(yùn)動(dòng)的特性。且機(jī)構(gòu)也是連桿機(jī)構(gòu)，具有連桿機(jī)構(gòu)的共同優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：此機(jī)構(gòu)沒有間歇特性，而且糕點(diǎn)的送料最好的還是采用皮帶的傳動(dòng)，而且此機(jī)構(gòu)同樣具有連桿機(jī)構(gòu)的效率低的特點(diǎn)，不能很好的完成直線間歇運(yùn)動(dòng)且糕點(diǎn)的送料。方案二：優(yōu)點(diǎn)：依靠棘齒傳動(dòng)，運(yùn)動(dòng)可靠，制造方便，棘輪轉(zhuǎn)角可實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)節(jié)。并且在棘輪外面罩上一個(gè)光滑的外殼和曲柄搖桿配合既可以實(shí)現(xiàn)糕點(diǎn)機(jī)構(gòu)的可調(diào)性往復(fù)間歇性運(yùn)動(dòng)，且具有調(diào)節(jié)精確和結(jié)構(gòu)簡單，易設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。缺點(diǎn)：由于棘輪很少接觸，對(duì)于他的人是很少，棘輪棘齒的厚度是需要注意的，如果太薄就會(huì)使強(qiáng)度降低，所以棘輪棘齒的齒高和齒矩的確定要綜合多反面考慮使其滿足要求。方案三：槽輪機(jī)構(gòu)可將主動(dòng)撥盤的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)變換為槽輪的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。并具有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、機(jī)械效率高、能較平穩(wěn)地間歇轉(zhuǎn)位等特點(diǎn)。但是每次間歇的時(shí)間長度一定，很難滿足本系統(tǒng)中改變所切糕片長度的功能，且槽間的厚度要合理的設(shè)計(jì)，才能保證機(jī)構(gòu)的順利進(jìn)行。五、方案設(shè)計(jì)的創(chuàng)新改進(jìn)措施1.我們開始構(gòu)思方案時(shí),考慮到在以后的生活和生產(chǎn)中,自動(dòng)化是必然的趨勢(shì)，因此設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)要盡量滿足自動(dòng)化的要求。此機(jī)構(gòu)的運(yùn)作是切糕點(diǎn)與送糕點(diǎn),切的時(shí)候糕點(diǎn)不能動(dòng),沒有切的時(shí)候,糕點(diǎn)要運(yùn)動(dòng)并前進(jìn)一定的距離到達(dá)指定位置。為了實(shí)現(xiàn)切的動(dòng)作，我們開始用凸輪機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，用凸輪可以很好的控制切刀的運(yùn)動(dòng)，但是凸輪的形狀不易設(shè)計(jì)，制造困難，于是我們想到用偏心圓代替凸輪實(shí)現(xiàn)切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。2.對(duì)于蛋糕的傳送,既要滿足間歇運(yùn)動(dòng)的要求,又能通過改變進(jìn)給距離而切出不同厚度的糕點(diǎn)。我們剛開始試用了凸輪機(jī)構(gòu),但我們的糕點(diǎn)切片機(jī)要求可以改變所切糕點(diǎn)長度的,如用凸輪機(jī)構(gòu)的話,很難實(shí)現(xiàn)改變切片的厚度，我們想到用齒輪組減速器改變速度來實(shí)現(xiàn)。用許多齒輪來改變速度很復(fù)雜且不太方便操作,于是我們否定了這個(gè)方案。經(jīng)過查資料后，我們選擇了棘輪機(jī)構(gòu)。用棘輪機(jī)構(gòu)可以方便的實(shí)現(xiàn)改變切片的長度。且棘輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)加工簡單，改變切片的厚度時(shí)操作方便，所以機(jī)構(gòu)的總體方案就這么大概的定下來了。六、根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖上圖是糕點(diǎn)切片機(jī)的實(shí)現(xiàn)的糕點(diǎn)切片過程的兩個(gè)配合過程，一是糕點(diǎn)的送料過程，而是切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)切的過程。1、刀具往復(fù)運(yùn)動(dòng)根據(jù)設(shè)計(jì)說明書的要求，切刀每分鐘得完成切割40次的工作節(jié)。所以連接曲柄的齒輪的轉(zhuǎn)速為40r/min，切刀做豎直面內(nèi)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其往下運(yùn)動(dòng)到與最低點(diǎn)相距約5mm至80mm（這是糕點(diǎn)的厚度）時(shí)開始切割糕點(diǎn)，此時(shí)糕點(diǎn)靜止不動(dòng)，切割完畢切刀往上運(yùn)動(dòng)到距離最低點(diǎn)約80mm時(shí)糕點(diǎn)運(yùn)動(dòng)起來，把切好的糕點(diǎn)片帶走并把糕點(diǎn)送進(jìn)待切糕點(diǎn)，切刀繼續(xù)往上運(yùn)動(dòng)，直到最高點(diǎn)，之后再往下運(yùn)動(dòng)，直到最低點(diǎn)相距約5mm至80mm（這是糕點(diǎn)的厚度）時(shí)又開始切割糕點(diǎn)，此時(shí)糕點(diǎn)又靜止。如此往復(fù)循環(huán)。下圖是刀具的位移運(yùn)動(dòng)圖（一個(gè)周期）：七、減速系統(tǒng)設(shè)計(jì)本機(jī)構(gòu)原動(dòng)件為一高速電機(jī),其轉(zhuǎn)速為1390r/min,但我們所需要的轉(zhuǎn)速是40r/min,所以要設(shè)置減速機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)降速，而且通過要求我們選擇了三級(jí)減速。對(duì)于減速裝置我們采用皮帶加齒輪的方法。第一級(jí)降速是用皮帶減速,減為240r/min。第二級(jí)是用齒輪減為120r/min，第三極就減為要求的40r/min。每個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析如下:(一)皮帶傳達(dá)設(shè)計(jì)：皮帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)主要是采用兩個(gè)半徑不相同的皮帶輪實(shí)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(jī)上皮帶輪直徑大小r1=36mm；另一端皮帶輪半徑大小r2=220mm。傳動(dòng)比i=139/24.(二)齒輪系的設(shè)計(jì):經(jīng)皮帶減速后的轉(zhuǎn)速為240r/min,而我們所要的轉(zhuǎn)速40r/min。因此還需要的傳動(dòng)比為6/1,選用的齒輪為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。直齒輪參數(shù)表名稱齒數(shù)模數(shù)分度圓齒輪z1254mm100mm齒輪z2504mm200mm齒輪z2'254mm100mm齒輪z3754mm300mm傳動(dòng)比i=6/1。八、執(zhí)行系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分兩個(gè),第一個(gè)為偏心輪機(jī)構(gòu),第二個(gè)為棘輪機(jī)構(gòu),現(xiàn)分別介紹如下:偏心輪機(jī)構(gòu)此機(jī)構(gòu)主要是執(zhí)行切刀的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于所切糕點(diǎn)的厚度最大為20mm,所以切刀在20mm之上運(yùn)動(dòng)時(shí),糕點(diǎn)才能運(yùn)動(dòng)。為了給糕點(diǎn)足夠的傳送時(shí)間,設(shè)計(jì)刀的行程為80mm，高80mm，寬300mm，偏心圓半徑為55mm，作為局部自由度的滾子半徑20mm，彈簧長100mm。所以偏心輪機(jī)構(gòu)的尺寸為:偏心輪半徑55mm滾子半徑20mm刀片高80mm彈簧長100mm棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)主要是執(zhí)行糕點(diǎn)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng),每一次的運(yùn)動(dòng)距離就是所切糕點(diǎn)的長度。由設(shè)計(jì)要求糕點(diǎn)的厚度范圍為：10-20mm，由于加工兩塊厚度只差1mm的糕點(diǎn)無現(xiàn)實(shí)意義，故我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)取糕點(diǎn)間距為2mm，即加工厚度為：10mm、12mm、14mm、16mm、18mm和20mm的糕點(diǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)，我們?nèi)〖営?0個(gè)齒，模數(shù)為2，所以當(dāng)棘爪撥動(dòng)一個(gè)齒所占據(jù)的角度使棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度。此時(shí)傳輸糕點(diǎn)的皮帶輪轉(zhuǎn)過同樣的角度，皮帶移動(dòng)距離為（r為傳輸糕點(diǎn)的皮帶輪的半徑）。為了使設(shè)計(jì)簡單，取r=19。這時(shí)，棘爪一次每多轉(zhuǎn)一個(gè)角度，糕點(diǎn)間歇移動(dòng)的距離增加2mm（）。設(shè)計(jì)棘輪時(shí)應(yīng)考慮到齒面傾斜角的要求如下：由于糕點(diǎn)的最大厚度為20mm，所以棘爪與齒接觸時(shí)轉(zhuǎn)過的最大角度為60度，即棘輪外罩要去除60的弧。糕點(diǎn)厚度與棘輪外罩位置的關(guān)系如表5——1所示：外罩對(duì)應(yīng)的刻度012345棘爪與齒接觸時(shí)轉(zhuǎn)過的角度303642485460糕點(diǎn)厚度/mm101214161820表5——1糕點(diǎn)厚度與棘輪外罩對(duì)應(yīng)位置的關(guān)系這樣棘輪機(jī)構(gòu)就設(shè)計(jì)完了。其尺寸為:曲柄搖桿機(jī)構(gòu):棘輪半徑60mm;棘輪齒數(shù)60個(gè);皮帶輪直徑19mm;皮帶長1.25m.整個(gè)機(jī)器的關(guān)鍵就在于切刀運(yùn)動(dòng)與糕點(diǎn)傳送運(yùn)動(dòng)之間的協(xié)調(diào)。推動(dòng)棘輪的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)為：k=1；又工作周期為秒，則搖桿推程時(shí)間為：秒，回程時(shí)間為：秒。因此，切刀在秒的時(shí)間內(nèi)不能接觸糕點(diǎn)（最大厚度為20mm）,而在秒的時(shí)間里切刀應(yīng)完成切糕點(diǎn)的動(dòng)作并離開糕點(diǎn)表面。棘輪傳動(dòng)九、傳動(dòng)系統(tǒng)演示棘輪傳動(dòng)齒輪減速傳動(dòng)皮帶輪刀具傳送履帶偏心輪傳動(dòng)齒輪減速傳動(dòng)皮帶輪刀具傳送履帶偏心輪傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)十、方案對(duì)照以下的圖形是我們最初的設(shè)想，是通過我們?cè)倏紤]到各個(gè)方面后得出的，我們考慮了機(jī)構(gòu)的位置，彼此之間的相互配合等，得出這種關(guān)系。其中最初的位置等都是我們所不知道的，所以這個(gè)圖是我們拿來做最初的方案分析，一邊可以得出最優(yōu)的機(jī)構(gòu)模型，我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候最初考慮到六連桿機(jī)構(gòu)來與棘輪的配合，可是由于六桿機(jī)構(gòu)的確定以及我們的需要，所以改成了四桿機(jī)構(gòu)來與棘輪配合，實(shí)現(xiàn)棘輪的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，這就是在滿足運(yùn)動(dòng)需求的情況下我們使機(jī)構(gòu)趨于簡化，也更方便我們的計(jì)算；除此之外我們?cè)诳紤]減速器時(shí)也查閱了資料使用了三級(jí)減速，在各機(jī)構(gòu)間的相對(duì)位置時(shí)考慮到了占據(jù)空間等，我們得出了以下的這個(gè)三維視圖：該方案為初步確定的方案，但是不是最優(yōu)方案還有待我們?nèi)ニ伎?，在考慮實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，大家還考慮了是否便于安裝，計(jì)算等，然后就開始對(duì)每個(gè)機(jī)構(gòu)的位置等開始最優(yōu)化的討論：首先，從四桿機(jī)構(gòu)入手，這個(gè)四桿機(jī)構(gòu)看上去是沒有問題，而且對(duì)于運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)與沒有問題。但由于四桿機(jī)構(gòu)中存在一定的極位夾角，而且如果我們?cè)谠O(shè)計(jì)桿長時(shí)稍有偏差將導(dǎo)致切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)和棘輪的間歇運(yùn)動(dòng)不能更好地配合，于是經(jīng)過設(shè)計(jì)優(yōu)化考慮到了極為夾角，壓力角，傳動(dòng)角等，我們就想著將這四桿機(jī)構(gòu)的擺桿的擺角的連線放置在同一水平面上，這樣不僅有利于我們的計(jì)算，而且合理計(jì)算桿長，就可以使極為夾角滿足要求，壓力角的小，傳動(dòng)角可以在大于45度范圍內(nèi)變動(dòng)，于是選擇了我們最優(yōu)的四桿機(jī)構(gòu)的位置是使連桿的運(yùn)動(dòng)是平動(dòng)且平行于水平面的。其次，就是棘輪與棘罩的配合角度，這里選了60度，在合適的范圍內(nèi)，所以對(duì)于棘輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)化我們就以最初的為準(zhǔn)，還由于糕點(diǎn)的硬度低，對(duì)棘齒的齒厚的要求就不那么高了，所以我們選用方案這里沒有改動(dòng)。接下來就是實(shí)現(xiàn)切刀往復(fù)的凸輪了，考慮到了糕點(diǎn)的高度和切刀的高度，我們一致選擇最大的尺寸來考慮，而且對(duì)于凸輪的安裝位置及形狀等的考慮，上圖的凸輪機(jī)構(gòu)我們也進(jìn)行了改進(jìn)，當(dāng)然考慮到要有急回特性是可行的，但是糕點(diǎn)的硬度很低，所以我們忽略了凸輪的急回特性，又加入了凸輪形狀的考慮，所以我們就選定了對(duì)心的偏心圓來實(shí)現(xiàn)與凸輪相同的切刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這樣一來不僅方便我們的計(jì)算，還減少數(shù)據(jù)的不精確性，所以這得到我們覺得最優(yōu)的切刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。最后就是減速器，查資料可知，減速器最多是三級(jí)，由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速很大，而我們需要的最終轉(zhuǎn)速是40r/min，最先我們想到的是用齒輪來實(shí)現(xiàn)減速，但是考慮到實(shí)際生產(chǎn)尺寸的問題要用齒輪來實(shí)現(xiàn)減速的話齒輪半徑就會(huì)很大，這就不滿足要求生產(chǎn)成本低條件，經(jīng)過我們隊(duì)的幾次討論后選擇了第一級(jí)用皮帶來實(shí)現(xiàn)減速。第二級(jí)減速與第三級(jí)減速所需要的空間不是很大，又滿足齒輪的一般設(shè)計(jì)要求，于是我們就選擇用齒輪來實(shí)現(xiàn)其減速的目的，即是我們的最終方案。修正方案：經(jīng)過優(yōu)化后的方案當(dāng)棘輪擺桿在左右極位時(shí)連桿與水平面相平行，這樣解決了上述方案的缺點(diǎn)，同時(shí)也簡化了機(jī)構(gòu)。如下圖所示：四桿機(jī)構(gòu)相關(guān)尺寸計(jì)算如下圖所示四桿機(jī)構(gòu)：由于我們確定糕點(diǎn)高為80mm，切刀上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)距離最少也是80mm，又偏心輪是推動(dòng)切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)件，其偏心距不能小于40mm在滿足尺寸條件下我們?cè)O(shè)定偏心輪半徑是55mm。進(jìn)一步得到作為局部自由度的滾子半徑，在不會(huì)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象條件下取其半徑小于偏心輪，我們?cè)O(shè)定的滾子半徑為11mm。由以上尺寸及考慮到安裝時(shí)有一定間歇，我們就假定了偏心輪旋轉(zhuǎn)中心道上傳送帶距離是255mm。又知道我們方案中選定的帶動(dòng)皮帶輪的圓半徑是19mm得出EA垂直距離為274mm。我們選用皮帶輪長為1.25m，我們又假定了EA水平距離為320mm，于是EA即是刀架距離就可以算出即：EA=（mm）又由于搖桿AB的擺角是60度知AB=274/cos=316(mm)又因?yàn)槲覀冊(cè)O(shè)連桿BC長是300mm，由四桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿存在條知EC只需滿足最長+最短≦其余兩桿之和即EC+EA≦BC+ABEC≦(BC+AB-AE)=195mm因?yàn)镋C是一根桿，不可能小于零，所以EC可在0~195mm內(nèi)取合適值。十一、總結(jié)經(jīng)過學(xué)習(xí)，以及對(duì)課程設(shè)計(jì)過程的考慮之后，雖然這個(gè)方案的確定之后，究竟是不是最優(yōu)方案，還是個(gè)未知數(shù)，也許在我們的能力范圍內(nèi)這是個(gè)最優(yōu)化的了，總結(jié)這十天左右的課程設(shè)計(jì)過程，有收獲也有些許的感慨，從上培訓(xùn)課的時(shí)候的一無所知，無所適從到各種資料的查找與到機(jī)構(gòu)的一步步完善，這兩個(gè)星期見證了我們隊(duì)的汗水與成長。最初當(dāng)我們拿到任務(wù)書開始，一頭的霧水，后來大家在經(jīng)過一番的功夫和辛苦的討論過后，當(dāng)我們打開各自的最初的想法之后，相互之間討論著不足，討論著怎樣最好，通過我們大家相互之間任務(wù)的分配過后。任務(wù)安排下來，大家議論紛紛，一開始大家都拿不出一個(gè)好的方案。方案不是太過于復(fù)雜，或是以我們現(xiàn)有的水平做出來就是太過于簡單，不能很好的滿足給定的條件。到此時(shí)，我們才發(fā)現(xiàn)，生活中一些我們看起來很簡單的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)起來都是那么的復(fù)雜與困難。要考慮產(chǎn)品使用時(shí)候的各種參數(shù)，產(chǎn)品的實(shí)用性，產(chǎn)品的便攜性，產(chǎn)品的美觀，產(chǎn)品的穩(wěn)定性等。我們經(jīng)過查閱各種資料以及綜合考慮了各種因素，最后從幾個(gè)方案中選定了我們的最終方案，它是以偏心輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)刀具的往復(fù)運(yùn)動(dòng)和以棘輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)糕點(diǎn)間歇運(yùn)動(dòng)的并且滿足給定條件的一個(gè)糕點(diǎn)切片機(jī)。糕點(diǎn)切片機(jī)是兩個(gè)機(jī)構(gòu)（往復(fù)運(yùn)動(dòng)與間歇運(yùn)動(dòng)）的配合，增加了我們實(shí)際開發(fā)中對(duì)于既定方案如何選擇機(jī)構(gòu)，以及機(jī)構(gòu)間的配合的能力。接到課題后，我們規(guī)定好時(shí)間，分配好各個(gè)階段的任務(wù)，一步一步的確定產(chǎn)品中各個(gè)機(jī)構(gòu)的各種實(shí)際參數(shù)，由給定電機(jī)的功率，得出轉(zhuǎn)速的確定，及減速機(jī)構(gòu)的選擇，齒輪的參數(shù)的確定，兩種主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案的篩選與他們運(yùn)動(dòng)特性的參數(shù)的計(jì)算，這都是我們隊(duì)一起討論得出的也是我們五人成長的過程。最后，三維零件的建模，零件的裝配到動(dòng)畫，看著自己的想法躍然出現(xiàn)在自己眼前，一種欣慰感油然而生。在得到這個(gè)最后的方案后，自己真的很滿足了，可是我不會(huì)很開心，因?yàn)橥ㄟ^老師的講解以及一些增加的實(shí)際考慮，我們還是存在很多沒有改變的不足之處，齒輪的過大，且皮帶輪的傳遞兩皮帶輪的半徑差距有些大，這些是我們的知識(shí)沒有意識(shí)到的，當(dāng)然這驗(yàn)證了我們方案還沒有最優(yōu)化，只是個(gè)自己認(rèn)為最好的方案，由于時(shí)間問題，和大家的知識(shí)局限，還是有很多的問題需要改進(jìn)，畢竟只是剛起步吧。后來在的學(xué)習(xí)過程中有很多值得我們?nèi)タ紤]，多方面的問題需要我們?nèi)ニ妓?，再后來還有有很多的改進(jìn)，對(duì)于材料的選擇，問題等，都是我們需要加強(qiáng)的，和需要去多考慮考慮的。真的是很值得我們?nèi)フJ(rèn)識(shí)的。雖然沒有達(dá)到最優(yōu)，但是這次課程設(shè)計(jì)，我們主要收獲了：增加了查閱資料的能力。上網(wǎng)，圖書館，課本，甚至一些學(xué)長還有指導(dǎo)教師都是我們獲得信息的源泉，通過這次課程設(shè)計(jì)，我們查閱資料的能力大大增加了，遇到了問題的時(shí)候，我們懂得了從哪兒獲得的相關(guān)的解決方案。增加對(duì)課本的理解。這次課程設(shè)計(jì)，從方案的選擇到確定與計(jì)算過程中，我們翻了很多遍書，將其運(yùn)用到了實(shí)際開發(fā)中，加深了課本知識(shí)的理解。增加了對(duì)本專業(yè)的興趣。看到自己能親自動(dòng)手解決自己身邊的一些小問題的時(shí)候，對(duì)本專業(yè)的知識(shí)的應(yīng)用也有了實(shí)際體會(huì)，大大培養(yǎng)了對(duì)機(jī)械專業(yè)的興趣。興趣是最好的老師，也為我們學(xué)好專業(yè)知識(shí)加大了動(dòng)力。我們體會(huì)到了我們有太多太多的不懂，有很多的東西要學(xué)，大學(xué)時(shí)間很是寶貴，時(shí)間不等人，一晃就快過去三年啦，想想自己什么都沒學(xué)到。通過這次課程設(shè)計(jì)讓我們重新認(rèn)識(shí)了自己，認(rèn)識(shí)到自己的不足，我們相信在今后的學(xué)習(xí)中這次課程設(shè)計(jì)對(duì)我們有很大的幫助。十二、心得體會(huì)眼看著兩周的課程設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，回顧兩周之內(nèi)我們的努力，各自所付出的勞動(dòng)，有晚上加班加點(diǎn)，課堂的激烈討論，各抒己見，力圖能將自己知道的相關(guān)知識(shí)都可以用到，甚至可以用來改變還未成形的糕點(diǎn)切片機(jī)，這樣的過程真的使我們獲益匪淺。第一天，也就是課程設(shè)計(jì)開始的第一天，我們先是對(duì)所要用到的兩個(gè)主要過程展開了激烈的討論，大家拿出自己認(rèn)為是最好的且可以實(shí)現(xiàn)要求運(yùn)動(dòng)的方案，而后就是匯總，通過對(duì)相互之間方案的認(rèn)同及否定過程中，不但豐富自己的知識(shí)面，還很好的進(jìn)行了知識(shí)的交流，正所謂三人行必有我?guī)煟@句話通過我們對(duì)相互之間方案的討論過程體現(xiàn)得淋漓盡致，真是八仙過海各顯神通，在大家通過了這樣的討論過后，最初確定了我們小組的方案，這只是最初的，不是最優(yōu)的，我們還要經(jīng)過接下來幾天的研究，以及最優(yōu)化處理，這樣才會(huì)有更好的方案出來，在初步確定了過后，大家就開始進(jìn)行了確定了我們的進(jìn)度，制定出方案計(jì)劃，以及我們的工作過程，所以務(wù)必使我們可以按照這個(gè)方案進(jìn)行下去，畫出了運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖和功能轉(zhuǎn)換圖后，在確定了這一系列的配合之后就開始了數(shù)據(jù)