二、機械系統運動方案設計的構思
1三、機構設計
2、糕點直線間歇運動結構設計…………. 9
3、減速機構計10
四．傳動系統演示與三維圖………………11
一、設計任務
1. 工作原理及工藝動作過程
糕點先成形（如長方體、圓柱體），經切片後再烘乾。糕點切片機要求實現兩個執行動作：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歇運動的距離，以滿足糕點不同切片厚度的需要。
2. 原始資料及設計要求
（1） 糕點厚度：[20mm', 'altimg': '', 'w': '98', 'h': '20'}]；
（2） 糕點切片長度（即切片的高）：[80mm', 'altimg': '', 'w': '87', 'h': '20'}]；
（3） 切刀切片時的最大作用距離（即切片的寬度）：300mm；
（4） 切片的工作節拍：40次/min；
（5） 電動機的功率：n=0.55km（或0.75km），轉速；
（6） 要求機械系統的機構簡單、輕便、運動靈活、可靠。
3.設計任務
（1） 根據工藝動作順序和協調要求擬定動作迴圈圖；
（2） 根據構思實現上述動作要求的間歇運動機構和切口機構；
（3） 機械運動方案的評定與選擇；
（4） 根據選定的原動機和執行機構的運動引數擬定機械傳動方案；
（5） 畫出機械運動方案簡圖；
（6） 對傳動機構和執行機構進行運動學尺寸計算。
二、機械系統運動方案設計的構思
方案結構設計
切刀的往復直線移動可採用連桿機構、凸輪機構、齒輪齒條、組合機構等；
糕點的直線間歇運動可選擇連桿機構、齒輪機構、凸輪機構、棘輪機構、槽輪機構等。
切刀的往復直線移動可採用連桿機構、凸輪機構、齒輪齒條、組合機構等；
如上圖所示，為一直動導桿機構，可利用杆3的往復運動來實現切刀的上下往復運動。
如上圖所示，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切刀的往復運動。
如上圖所示，為一偏執曲柄滑塊機構，可利用它實現切刀的往復運動。
方案一：動副均為低副，兩運動副元素為面連線，壓強較小，可承受較大的載荷，並且有利於潤滑，且幾何形狀簡單，便於加工。當原動件的運動規律不變，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律。
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。
此機構雖有上下往復運動，但她並沒有急回運動特性。不能夠實現切刀下切速度慢而收回速度快的特性，也不能夠很好的縮短空程的時間，影響效率。
方案二：只要適當的設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律，而且機構簡單緊湊，可承重較大，運動平穩。
但是凸輪廓線與推桿之間為點、線接觸，易磨損。而且沒有急回特性，不能夠實現切刀下切速度慢而收回速度快的特性，也不能夠很好的縮短空程的時間，影響效率。
方案三：此機構急回特性。結構簡單。具有連桿機構的共同優點，可承受較大的載荷，運動副元素的幾何形狀簡單。改變個機構件的相對長度來使從動件得到預期的運動規律。
此機構具有連桿機構的共同缺點，機械效率降低，這是連桿機構所不能避免的。
我們開始構思方案時,考慮到在以後的生活和生產中,自動化是必然的趨勢，因此設計的機構要盡量滿足自動化的要求。此機構的運作是切糕點與送糕點,切的時候糕點不能動,沒有切的時候,糕點要運動並前進一定的距離到達指定位置.為了實現切的動作,我們首先想到的是用直動導桿機構來實現刀的往復運動，但考慮到此機構不能夠實現切刀下切速度慢而收回速度快的特性，也不能夠很好的縮短空程的時間，效率較低。
因而我們又採用凸輪機構, ,用凸輪可以很好的控制刀的運動,實現最優的運動軌跡,可是凸輪的設計和製造比較複雜，且不能傳遞較大的力,而且切糕點也不需要那麼高的精切刀的往復運動，於是我們考慮用曲柄滑塊機構,曲柄滑塊機構一樣可以實現刀的往復到運動,可傳遞較大的力,能夠滿足我們的需要, 而且其機構簡單，加工製造方便，能減少生產成本，所以我們確定用曲柄滑塊機構。
糕點的直線間歇運動可選擇齒輪機構、凸輪機構、棘輪機構、槽輪機構等。
如上圖所示，為一齒式棘輪機構，利用它來實現糕點的直線間歇運動。
如上圖所示，為摩擦輪機構，利用它來實現糕點的直線間歇運動。
如上圖所示，為槽輪機構，可利用它加皮帶輪來實現糕點的直線間歇運動。
齒式棘輪機構結構簡單，製造方便；動與停的時間比可通過選擇合適的驅動機構實現。該機構的缺點是動程只能作有級調節；噪音、衝擊和磨損較大，故不宜用於高速。
糕點的直線間歇運動是在較低的速度下運動的，所以該機構適合於本系統。
方案二 ：摩擦輪機構是步進式的單向送進機構，適合與板條形狀工件輸送，且機構設計簡單，成本低，
此機構很難實現改變切片的長度。
槽輪機構可將主動撥盤的連續轉動變換為槽輪的間歇轉動。並具有結構簡單、尺寸小、機械效率高、能較平穩地間歇轉位等特點。
但是每次間歇的時間長度一定，很難滿足本系統中改變所切糕片長度的功能。
對於蛋糕的傳送, 既要滿足間歇運動的要求,又能通過改變進給距離而切出不同厚度的糕點。我們剛開始試用了槽輪機構,但我們的糕點切片機要求可以改變所切糕點長度的,如用槽輪機構的話, 很難實現改變切片的長度,我們想到用齒輪組減速器改變速度來實現。用許多齒輪來改變速度很複雜且不太方便操作,於是我們否定了這個方案。
經過查資料後，我們選擇了棘輪機構。用棘輪機構可以方便的實現改變切片的長度。且棘輪機構設計加工簡單，改變切片的長度時操作方便。
所以機構的總體方案就這麼大概的定下來了。
由於本系統所需要的動力不大，要求轉速也不是很高，綜合考慮下採用了功率0.55kw（或0.75kw）、1390r/min的電機。
減速機構要將電機的1390r/min降為40r/min。可採用的機構為渦輪蝸桿機構以及皮帶—齒輪機構。
渦輪蝸桿機構只能在一定的距離裡面產生較大的傳動比（蝸輪軸心確定，蝸桿向前送進），所以不適宜用於連續不停轉動，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，對加工而言會產生一定的難度。而且相對齒輪而言，渦輪蝸桿嚙合輪齒間的相對滑動速度過大，使得摩擦損耗較大，因而傳動效率過低，易出現發熱和溫度過高的現象，磨損也叫嚴重，會降低整體的使用壽命，而且成本較高，因此我們採用多個齒輪傳動來替代蝸輪蝸桿的設計。
糕點切片機主要有兩方面的要求，切刀的往復運動以切糕點，糕點還要有乙個直線的間歇運動用來控制所切糕點的長度。
此機構主要是執行切刀的上下往復運動。由於所切糕點的厚度最大為20mm,所以切刀在20mm之上運動時,糕點才能運動。為了給糕點足夠的傳送時間,設計刀的行程為60mm,即曲柄長30mm；刀的高度設為37mm。
考慮到衛生問題,刀不能縮到滑塊的軌道裡去,所以設計滑塊的長度為65mm；又設計連線杆的長度為60mm。這樣曲柄滑塊機構的高度比較高,所以採用皮帶傳動。又切刀應能剛好切斷糕點,綜合曲柄滑塊和棘輪機構的尺寸,我們得出曲柄滑塊機構和棘輪機構軸心距為400mm。
所以曲柄滑塊機構的尺寸為:
曲柄長30mm;
連線桿長60mm;
滑塊長65mm;
刀片高37mm;
曲柄滑塊機構和棘輪機構軸心距為400mm。
棘輪機構主要是執行糕點的進給運動,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度,設棘輪每轉動一定角度,糕點運動20mm,設棘輪共有24個齒,既每齒代表15度。於是一共有四檔,即20,40,60,80mm,也就是說棘輪轉動15,30,45,60度。
對於棘輪的轉動,設計乙個曲柄搖桿機構推動棘輪旋轉。於是棘輪的旋轉角度就可以轉化為搖桿的擺角。即15,30,45,60度。
在棘輪外加裝乙個棘輪罩，用以遮蓋搖桿擺角範圍內棘輪上的一部分齒。這樣，當搖桿順時針搖動時，棘爪先在罩上滑動，然後才嵌入棘輪的齒槽中推動其轉動。被罩遮住的齒越多，則棘輪每次轉動的角度就越小。
棘輪罩設定四個轉角分別為15，30，45，60度。設有槽的圓盤直徑為150mm,棘輪半徑為100mm,在搖桿上裝乙個棘爪, 棘爪推動棘輪旋轉,棘輪上再固定乙個皮帶輪用以帶動皮帶旋轉。由運動距離可以得出皮帶輪的直徑為153mm, 這樣棘輪機構就設計完了。
其尺寸為:
曲柄搖桿機構:
曲柄長50mm;
連桿長210mm;
搖桿長200mm;
棘輪半徑86mm;
棘輪齒數24個;
皮帶輪直徑153mm;
整個機器的關鍵就在於切刀運動與糕點傳送運動之間的協調,因此需要詳細計算．
依據零件尺寸，作圖計算得出：
推動棘輪的曲柄搖桿機構的行程速比係數為：k=1；又工作週期為1.5秒，則搖桿推程時間為：0.75秒，回程時間為：0.75秒．
因此，切刀在0.75秒的時間內不能接觸糕點（最大厚度為20mm）,而在0.75秒的時間裡切刀應完成切糕點的動作並離開糕點表面．即切刀在糕點外運動的時間應大於0.
75秒．據此驗證切刀的曲柄滑塊機構的尺寸．計算得切刀在20mm以上的高度運動時間為1秒，滿足設計要求．
減速皮帶輪減速齒輪送料皮帶輪
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。對於減速裝置我們採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:
皮帶傳動設計主要是採用兩個半徑不相同的皮帶輪實現。由於皮帶上線速度相等，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直徑大小r1=36mm；另一端皮帶輪半徑大小r2=220mm。傳動比i=139/24.
經皮帶減速後的轉速為240r/min,而我們所要的轉速40r/min。因此還需要的傳動比為6/1,選用的齒輪為標準齒輪。
直齒輪參數列
傳動比 i=6/1。
蛋糕切片機設計說明書
第2章設計方案的選擇1 2.4.1糕點的間歇直線運動2 2.4.3 減速系統6 2.5.1 糕點的直線間歇運動機構的確定72.5.2 切刀往復運動機構的確定7 2.5.3 減速機構的確定8 第3章機構尺寸設計8 3.1.1曲柄搖桿的引入8 3.1.2曲柄搖桿的幾何尺寸設計9 3.3曲柄滑塊機構14 ...
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