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本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 題 目 　　基于proe的蛋糕切片機的設(shè)計 專 業(yè) 學(xué)生姓名 班 級 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 二〇 年 月 日 摘要 本文主要介紹蛋糕切片機的發(fā)展狀況，蛋糕切片機結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，蛋糕切片機總體方案分析及確定，蛋糕切片機結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容所包含的機械圖紙的繪制，蛋糕切片機的計算，蛋糕切片機的結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)論與建議。 整機結(jié)構(gòu)主要由電動機減速器產(chǎn)生動力通過小帶輪將需要的動力傳遞到大帶輪上，帶輪帶動主軸，從而帶動整機裝置運動,此可以代替人手的繁重勞動，顯著減輕工人的勞動強度，改善勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率和生產(chǎn)自動化水平。 本論文研究內(nèi)容： (1) 蛋糕切片機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。 (2) 蛋糕切片機工作性能分析。 (3)電動機的選擇。 (4) 蛋糕切片機的傳動系統(tǒng)、執(zhí)行部件及機架設(shè)計。 (5)對設(shè)計零件進行設(shè)計計算分析和校核。 (6)運用計算機輔助設(shè)計，對設(shè)計的零件進行三維建模。 (7)繪制整機裝配圖及重要部件裝配圖和設(shè)計零件的零件圖。 關(guān)鍵詞：蛋糕切片機，結(jié)構(gòu)設(shè)計，三維建模；電機 Abstract Keywords: 目 錄 1 緒 論 1 1.1蛋糕切片機裝置(機械)的應(yīng)用及適用范圍 1 1.2蛋糕切片機(機械)的國內(nèi)外發(fā)展情況 1 1.3本課題研究的內(nèi)容及方法 4 1.3.1 主要的研究內(nèi)容 4 1.3.2 設(shè)計要求 4 1.4 本文研究主要內(nèi)容 4 2 蛋糕切片機機構(gòu)總體方案設(shè)計 5 2.1 基本結(jié)構(gòu) 5 2.2 設(shè)計原則 6 2.3 方案分析 6 3 蛋糕切片機的機械部分計算 7 3.1電機的選取 7 3.2 帶傳動設(shè)計 9 3.2.1 選擇帶型 9 3.2.2確定帶輪的基準直徑并驗證帶速 10 3.2.3 確定中心距離、帶的基準長度并驗算小輪包角 11 3.2.4確定帶的根數(shù)z 11 3.2.5確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 12 3.2.6確定帶的張緊裝置 12 3.3 計算壓軸力 12 3.3 軸的校核 14 3.4 鍵的校核 15 3.5 軸承的校核 15 4 切割裝置元件的計算 18 4.1氣缸的選擇 18 4.2 氣缸結(jié)構(gòu) 21 4.3 工作原理 23 總 結(jié) 24 致 謝 25 參考文獻 26 1 緒 論 1.1 本課題研究的目的、意義 蛋糕是一種面食，通常是甜的，典型的蛋糕是以烤的方式制作出來。蛋糕的 材料主要包括了面粉、甜味劑(通常是蔗糖)、黏合劑(一般是雞蛋，素食主義者可 用面筋和淀粉代替)、起酥油（一般是牛油或人造牛油，低脂肪含量的蛋糕會以 濃縮果汁代替），液體（牛奶，水或果汁），香精和發(fā)酵劑（例如酵母或者發(fā)酵 粉）。而且根據(jù)地域，口味更是千差萬別。 隨著和外國的交流增加，西式糕點也加入中國，其造型新穎，風格獨特，口味清新，更是顛覆了 傳統(tǒng)糕點在我國 人民中的印象。不僅僅在選材，制作方式，口感方面都給我仧一種耳目一新的感 而今的蛋糕的發(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，市場占有率極高蛋糕作為一種常見的食品，在日常生活中扮演者 重要的角色。它可以作為早餐、中餐、晚餐，也可以作為主食。而今，新世紀的 蛋糕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。 蛋糕切片機發(fā)展叱已經(jīng)很多年了， 對亍家居型的蛋糕 切片也是有市場供應(yīng)。 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，人民生活水平的不斷提高。蛋糕的制作慢慢有家庭小批量的生產(chǎn)趨勢，加上蛋糕龐大的需求量，價格適宜且功能強大的小作坊型蛋糕切片機變得非常必 2.國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勞隨著人民生活水平的提高，人仧開始追求生活，不僅僅滿足亍市場，商 店里買到的蛋糕。而且現(xiàn)在自家制作蛋糕也不再是難事。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， 做出軟硬適中的蛋糕， 而且還可以根據(jù)自己的想法去設(shè)計。面對如今眾多的大學(xué)生創(chuàng)業(yè)，下崗工人的再就業(yè)創(chuàng)業(yè)，如此大的蛋糕市場是個很好的機會。所以，一臺價格適宜， 容易上手，操作簡單的蛋糕切片機能給他仧在蛋糕制作的過程中帶來很大的 便捷。 不過現(xiàn)階段的蛋糕切片機在國內(nèi)主要存在亍中、大批量生產(chǎn)中。小作坊的蛋糕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，人仧不再停止純手工勞勱。而且針對蛋糕種類如此之多，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 的蛋糕美觀程度也不如機器切的。所以小作坊型蛋糕切片機變得被人仧和市場需要。 1.1蛋糕切片機裝置(機械)的應(yīng)用及適用范圍 長期以來，大部分地區(qū)蛋糕切片機還沿用傳統(tǒng)的手工勞作方式，勞動強度大，生產(chǎn)效率低。隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，蛋糕切片機開始以一種新型設(shè)備登入市場，蛋糕切片機以快捷方便供不應(yīng)求，傳統(tǒng)加工方式已經(jīng)不能滿足市場的需求，所以蛋糕切片機蛋糕切片機的設(shè)計，以加快蛋糕切片機的生產(chǎn)效率，對剛收獲的蛋糕切片機進行快速收貨，以便于收割,是供應(yīng)蛋糕切片機市場的有效方法。 本文就蛋糕切片機這一環(huán)節(jié)進行研究，目的在于研制出一種新型的蛋糕切片機蛋糕切片機，加快蛋糕切片機的加工過程，縮短蛋糕切片機的產(chǎn)品形成周期，提高效率，降低成本。 1.2蛋糕切片機(機械)的國內(nèi)外發(fā)展情況 蛋糕切片機，最初是由美國于上世紀五十年代開發(fā)出來的產(chǎn)品。后來日本得到發(fā)展，并于上世紀六七十年代隨日本經(jīng)濟高速發(fā)展，技術(shù)性能得到長足的進步。 上世紀八十年代初，我國大量引進蛋糕切片機并生產(chǎn)出自己的產(chǎn)品。以日清品牌為代表，主要針對方便面生產(chǎn)線配套使用。上世紀九十年代，這種機型開始大量用于糧食流通，同時派生出各種各樣的類似包裝機。隨著機電一體化的應(yīng)用，粉料自動包裝也向著高速全自動模塊化的方向發(fā)展及創(chuàng)新。 現(xiàn)今國外開發(fā)的蛋糕切片機已極其人性化:高速、節(jié)能、全自動、模塊化。 就國內(nèi)外蛋糕切片機的開發(fā)情況來看，主要從以下幾點進行: (l)不斷擴大其通用能力，以滿足多種屬性粉料的包裝。 (2)高速全自動，配備微機控制系統(tǒng)，借助預(yù)先儲存的程序控制多臺伺服電機，分別驅(qū)動有關(guān)執(zhí)行機構(gòu)。 (3)參數(shù)化調(diào)整和設(shè)置，對主要操作部件(供送、袋成型、牽引、封切等)作適當調(diào)整有關(guān)工作參數(shù)，便可在較寬的尺寸范圍內(nèi)，滿足不同品種不同尺寸的包裝。 (4)模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，對供送、牽引、封切等主要部件進行相對獨立并又能較為自由組合的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以滿足臥式組合和立式組合的包裝機。 德國與美國、日本、意大利均為世界蛋糕切片機機械大國。在蛋糕切片機機械設(shè)計、制造、技術(shù)性能等方面居于領(lǐng)先地位。德國蛋糕切片機機械的設(shè)計是依據(jù)市場調(diào)研及市場分析結(jié)果進行的，其，目標是努力為客戶，尤其是為大型企業(yè)服務(wù)。為滿足客戶要求，德國蛋糕切片機機械制造廠商和設(shè)計部門采取了諸多措施：? ??? ?(1)工藝流程自動化程度越來越高，以提高生產(chǎn)率和設(shè)備的柔性及靈活性。采用機械手完成復(fù)雜的動作。操作時，在由電腦控制的攝像機錄取信息和監(jiān)控下，機械手按電腦指令完成規(guī)定動作，確保包裝的質(zhì)量。? ?(2)提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，最大限度地滿足生產(chǎn)要求。德國蛋糕切片機機械以飲料、啤酒灌裝機械和塑料蛋糕切片機機械見長，具有高速、成套、自動化程度高和可靠性好等特點。其飲料灌裝速度高達12萬瓶/h，小袋蛋糕切片機機的包裝速度高達900袋／min。?(3)使產(chǎn)品機械和蛋糕切片機機械一體化。許多產(chǎn)品要求生產(chǎn)之后直接進行包裝，以提高生產(chǎn)效率。如德國生產(chǎn)的巧克力生產(chǎn)及包裝設(shè)備，就是由一個系統(tǒng)控制完成的。兩者一體化，關(guān)鍵是要解決好在生產(chǎn)能力上相互匹配的問題。? ????(4)適應(yīng)產(chǎn)制品變化，具有良好的柔性和靈活性。由于市場的激烈競爭，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短。如化妝品生產(chǎn)三年一變，甚至一個季度一變，生產(chǎn)量又都很大，因此要求蛋糕切片機機械具有良好的柔性和靈活性，使蛋糕切片機機械的壽命遠大于產(chǎn)品的壽命周期，這樣才能符合經(jīng)濟性的要求。 ? (5)普遍使用計算機仿真設(shè)計技術(shù)。隨著新產(chǎn)品開發(fā)速度不斷加快，德國蛋糕切片機機械設(shè)計普遍采用了計算機仿真設(shè)計技術(shù)，大大縮短了蛋糕切片機機械的開發(fā)設(shè)計周期. ??蛋糕切片機設(shè)計不僅要重視其能力和效率，還要注重其經(jīng)濟性。所謂經(jīng)濟性不完全是機械設(shè)備本身的成本，更重要的是運轉(zhuǎn)成本，因為設(shè)備折舊費只占成本的6％～8％，其他的就是運轉(zhuǎn)成本。 我國蛋糕切片機行業(yè)起步于20世紀70年代，在80年代末和90年代中得到迅速發(fā)展。已成為機械工業(yè)中的10大行業(yè)之一，無論是產(chǎn)量，還是品種上，都取得了令人矚目的成就，為我國包裝工業(yè)的快速發(fā)展提供了有力的保障。目前，我國已成為世界蛋糕切片機工業(yè)生產(chǎn)和消費大國之一。? ???? 蛋糕切片機作為一種產(chǎn)品，它的含義不僅僅是產(chǎn)品本身的物質(zhì)意義，而是包括形式產(chǎn)品、隱形產(chǎn)品及延伸產(chǎn)品3層含義。形式產(chǎn)品是指食品機本身的具體形態(tài)和基本功能；隱形產(chǎn)品是指食品機給用戶提供的實際效用；延伸產(chǎn)品是指食品機的質(zhì)量保證、使用指導(dǎo)和售后服務(wù)等。所以食品機的設(shè)計應(yīng)該包括：市場調(diào)研、原理圖設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工圖設(shè)計、使用說明書編寫及售后服務(wù)預(yù)案等。? ??? ?蛋糕切片機設(shè)計的類別主要有：測繪仿制設(shè)計、開發(fā)性設(shè)計、改進性設(shè)計、系列化設(shè)計。如啤酒灌裝生產(chǎn)線生產(chǎn)能力為1．6～4萬瓶/h，其中灌裝機的灌裝閥工位數(shù)從48個、60個、90個到120個就屬于系列化設(shè)計。? ?? ?高速運行的食品機，特別是一些先進機型，大多是測繪、仿制國外的同類機型，進行國產(chǎn)化設(shè)計和系列化設(shè)計。其主要的原因是：(1)大多數(shù)設(shè)計人員還沒有真正掌握先進的設(shè)計方法，如高速蛋糕切片機的動力學(xué)設(shè)計理論和方法等，對高速工況下機構(gòu)的動態(tài)精度分析等問題還不能模擬解決；(2)產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合不夠緊密，理論上的科研成果不能及時地在實際設(shè)計中運用，設(shè)計人員缺乏及時的技術(shù)培訓(xùn)；(3)整個行業(yè)缺乏宏觀調(diào)控的力度，優(yōu)勢資源不能得到合理的配置與調(diào)整。 在蛋糕切片機設(shè)計領(lǐng)域，絕大多數(shù)設(shè)計人員仍沿用以前的設(shè)計方法：(1)根據(jù)設(shè)計任務(wù)書尋找同類機型作為樣機；(2)參考樣機制定各項技術(shù)性能指標及使用范圍；(3)設(shè)計工作原理圖、傳動系統(tǒng)圖；(4)設(shè)計關(guān)鍵零件，部件；(5)設(shè)計總裝圖方案和動作循環(huán)圖；(6)設(shè)計部件圖、總裝圖和零件圖；(7)對主要部件中的關(guān)鍵零件進行強度、剛度校核；(8)設(shè)計控制原理圖、施工圖等。 而今，國內(nèi)一些大學(xué)的設(shè)計軟件，可以對食品機中常用機構(gòu)進行有限元分析和優(yōu)化設(shè)計，其開發(fā)的凸輪連桿機構(gòu)CAD／CAM軟件已經(jīng)能夠滿足企業(yè)進行凸輪連桿機構(gòu)自主設(shè)計的能力，但在實際蛋糕切片機的設(shè)計中應(yīng)用還不普遍。? ??新型蛋糕切片機往往是機、電、氣一體化的設(shè)備。充分利用信息產(chǎn)品的最新成果，采用氣動執(zhí)行機構(gòu)、伺服電機驅(qū)動等分離傳動技術(shù)，可使整機的傳動鏈大大縮短，結(jié)構(gòu)大為簡化，工作精度和速度大大提高。其中的關(guān)鍵技術(shù)之一是采用了多電機拖動的同步控制技術(shù)。其實掌握這種技術(shù)并不很難，只是一些設(shè)計人員不了解蛋糕切片機的這一發(fā)展趨勢。如果說以前我國蛋糕切片機設(shè)計是仿制、學(xué)習階段，那么現(xiàn)在我們應(yīng)該有創(chuàng)新設(shè)計的意識。 我國食品行業(yè)技術(shù)與機械近些年所取得的成績是顯著的，其起步于20世紀70年代末，剛起步時年產(chǎn)值僅七、八千萬元，產(chǎn)品品種僅100 余種，技術(shù)水平也較低。在20紀80年代中期至20世紀年代中期十余年的時間里，才得到快速發(fā)展，年增長率達到20%—30% ，到1999年底塑料和蛋糕切片機達40 大類，品種達1700種，到2000年產(chǎn)值增加到300億元，且技術(shù)水平也上了個臺階，開始出現(xiàn)了規(guī)?；?、自動化趨勢，傳動復(fù)雜、技術(shù)含量高的設(shè)備也開始出現(xiàn)，許多蛋糕切片機如液體塑料灌裝機等設(shè)備已開始成套出口。 1.3本課題研究的內(nèi)容及方法 1.3.1 主要的研究內(nèi)容 在查閱了國內(nèi)外大量的有關(guān)蛋糕切片機設(shè)計理論及相關(guān)知識的資料和文獻基礎(chǔ)上，綜合考慮蛋糕切片機結(jié)構(gòu)特點、具體作業(yè)任務(wù)特點以及蛋糕切片機的推廣應(yīng)用，分析確定使用蛋糕切片機配合生產(chǎn)工序，實現(xiàn)自動化的目的。 為了實現(xiàn)上述目標，本文擬進行的研究內(nèi)容如下: 1 根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)的環(huán)境要求和蛋糕切片機本身的結(jié)構(gòu)特點，確定蛋糕切片機整體設(shè)計方案。 2 確定蛋糕切片機的性能參數(shù)，對初步模型進行靜力學(xué)分析，根據(jù)實際情況選擇電機。 3 從所要功能的實現(xiàn)出發(fā)，完成蛋糕切片機各零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計； 4 完成主要零部件強度與剛度校核。 1.3.2 設(shè)計要求 1 根據(jù)所要實現(xiàn)的功能，提出蛋糕切片機的整體設(shè)計方案； 2 完成蛋糕切片機結(jié)構(gòu)的詳細設(shè)計； 3 通過相關(guān)設(shè)計計算，完成電機選型； 4 完成蛋糕切片機結(jié)構(gòu)造型；繪制蛋糕切片機結(jié)構(gòu)總裝配圖、主要零件圖。 1.4 本文研究主要內(nèi)容 通過利用網(wǎng)絡(luò)工具、圖書館的書籍和各類期刊、雜志查閱了解蛋糕切片機的相關(guān)知識，確定本設(shè)計符合要求，滿足需要。具體設(shè)計方法如下： 1、查閱資料、結(jié)合所學(xué)專業(yè)課程，產(chǎn)生蛋糕切片機結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本思路； 2、查閱各類機械機構(gòu)手冊，確定合理的蛋糕切片機結(jié)構(gòu)； 3、根據(jù)給定技術(shù)參數(shù)來選擇合適的部位； 4、重點對驅(qū)動機構(gòu)及控制機構(gòu)進行設(shè)計研究； 5、通過研究國內(nèi)外情況，確定本設(shè)計課題的重點設(shè)計； 6、完成2D裝配圖的設(shè)計和繪制，并由此繪制零件圖； 7、編寫設(shè)計說明書； 8、檢查并完善本設(shè)計課題。 本設(shè)計采用的方法是理論設(shè)計與經(jīng)驗設(shè)計相結(jié)合的方案，所運用的資料來源廣泛，內(nèi)容充足。 26 2 蛋糕切片機機構(gòu)總體方案設(shè)計 2.1 基本結(jié)構(gòu) 蛋糕切片機其功能部件由支承體、帶動力裝置的蛋糕切片機等組成。由功能部件(1)，電動機和機架等構(gòu)成的蛋糕切片機，下圖是該機器的工作原理圖。 圖2.1 蛋糕切片機總體圖 圖2.2 切刀圖 2.2 設(shè)計原則 蛋糕切片機其功能部件由支承體、帶動力裝置的蛋糕切片機切刀部件和包壓線或機筒等組成。由功能部件，電動機和機架(或機腳)等構(gòu)成蛋糕切片機。在功能部件中的蛋糕切片機轉(zhuǎn)子上裝有使切割 2.3 方案分析 采用平鋪帶式傳送裝置，將蛋糕手工放落在傳送帶上，由氣缸帶動切糕刀將蛋糕送到切割。此輸送裝置由于需要電機通過軸帶動輸送帶滾筒轉(zhuǎn)動難看出此蛋糕切片機包括2個電機，3根軸，滾筒，輸送帶，帶輪，帶輪等等。蛋糕切片機零件眾多，這無疑增加了蛋糕切片機的制造成本與維護運行成本。對于廣大的蛋糕來說，這種臥式蛋糕切片機很顯然不是他們理想的選擇。因此，設(shè)計出一款小型且制造成本低廉，適用與蛋糕切片機非常必要。 蛋糕切片機其功能部件由支承體、帶動力裝置的蛋糕切片機切割部件和機筒等組成。由功能部件，電動機(和機架等構(gòu)成的蛋糕切片機，其特征是轉(zhuǎn)子上裝有使刀刃切鍘平面垂直于主軸的切割功能部件下部內(nèi)有能使物料自動卸出，設(shè)有與刀片相對。 3 蛋糕切片機的機械部分計算 3.1電機的選取 蛋糕切片機在工作時，在運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性較好（保障運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性的條件：有足夠的轉(zhuǎn)動慣量；發(fā)動機有足夠的儲備功率和較靈敏的調(diào)速器）的條件下，其功率總耗用N 由兩部分組成：一部分用于克服空轉(zhuǎn)而消耗的功率（占總功率消耗的5%-7%），一部分用于克服脫粒阻力而消耗的功率（占總功率消耗的93%-95%），所以裝置的功率消耗為： N =+ （kW ） (4) 1)其中空轉(zhuǎn)功率消耗: =+ 式中：——系數(shù)，為克服軸承及傳動裝置的摩擦阻力的功率消耗， B——系數(shù)，為克服滾筒轉(zhuǎn)動時消耗的功率， . 由于計算較為復(fù)雜，初步采用估算的方法，擬采用Y132M-4電動機。 查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》得： 選擇，其銘牌如下表3-1： 表3-1 Y系列三相異步電動機 電動機型號 額定功率 KW 滿載轉(zhuǎn)速 r/min 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量 Kg 　Y132M-4 　 7.5 同步轉(zhuǎn)速1500 r/min,4級 1440 2.2 2.2 　81 （a） （b） 圖3-1 電動機的安裝及外形尺寸示意圖 表3-2 電動機的安裝技術(shù)參數(shù) 中心高/mm 外型尺寸/mm L×（AC/2+AD）×HD 底腳安裝 尺寸A×B 地腳螺栓 孔直徑K 軸伸尺 寸D×E 裝鍵部位 尺寸F×GD 132 515× 345× 315 216 ×178 12 38× 80 10 ×43 3.2 帶傳動設(shè)計 輸出功率P=7.5kW,轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,n2=500r/min 表3-1 工作情況系數(shù) 工作機 原動機 ⅰ類 ⅱ類 一天工作時間/h 10~16 10~16 載荷 平穩(wěn) 液體攪拌機；離心式水泵；通風機和鼓風機（）；離心式壓縮機；輕型運輸機 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 載荷 變動小 帶式運輸機（運送砂石、谷物），通風機（）；發(fā)電機；旋轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機床；剪床；壓力機；印刷機；振動篩 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 載荷 變動較大 螺旋式運輸機；斗式上料機；往復(fù)式水泵和壓縮機；鍛錘；磨粉機；鋸木機和木工機械；紡織機械 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 載荷 變動很大 破碎機（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）；球磨機；棒磨機；起重機；挖掘機；橡膠輥壓機 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 根據(jù)V帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制（16小時），查《機械設(shè)計》P296表4， 取KA＝1.1。即 3.2.1 選擇帶型 普通V帶的帶型根據(jù)傳動的設(shè)計功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1按《機械設(shè)計》P297圖13－11選取。 圖3-1 帶型圖 根據(jù)算出的Pd＝8.25kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n1＝1440r/min ，查圖得：dd=80～100可知應(yīng)選取A型V帶。 3.2.2確定帶輪的基準直徑并驗證帶速 由《機械設(shè)計》P298表13－7查得，小帶輪基準直徑為80～100mm 則取dd1=90mm> ddmin.=75 mm（dd1根據(jù)P295表13-4查得） 表3-2 V帶帶輪最小基準直徑 槽型 Y Z A B C D E 20 50 75 125 200 355 500 由《機械設(shè)計》P295表13-4查“V帶輪的基準直徑”，得=250mm ① 誤差驗算傳動比： （為彈性滑動率） 誤差 符合要求 ② 帶速 滿足5m/s300mm，所以宜選用E型輪輻式帶輪。 總之，小帶輪選H型孔板式結(jié)構(gòu)，大帶輪選擇E型輪輻式結(jié)構(gòu)。 帶輪的材料：選用灰鑄鐵，HT200。 3.2.6確定帶的張緊裝置 選用結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。 3.3 計算壓軸力 由《機械設(shè)計》P303表13－12查得，A型帶的初拉力F0＝133.46N，上面已得到=153.36o，z=8，則 對帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面加工精度要高，以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時要進行動平衡，對于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應(yīng)力要小, 帶輪由輪緣、腹板（輪輻）和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱為輪緣，輪緣是帶輪的工作部分，用以安裝傳動帶，制有梯形輪槽。由于普通V帶兩側(cè)面間的夾角是40°，為了適應(yīng)V帶在帶輪上彎曲時截面變形而使楔角減小，故規(guī)定普通V帶輪槽角 為32°、34°、36°、38°（按帶的型號及帶輪直徑確定），輪槽尺寸見表7-3。裝在軸上的筒形部分稱為輪轂，是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱為輪幅（腹板），用來聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。 表3-5 普通V帶輪的輪槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92） 項目 符號 槽型 Y Z A B C D E 基準寬度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基準線上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基準線下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 槽間距 e 8 ± 0.3 12 ± 0.3 15 ± 0.3 19 ± 0.4 25.5 ± 0.5 37 ± 0.6 44.5 ± 0.7 第一槽對稱面至端面的距離 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小輪緣厚 5 5.5 6 7.5 10 12 15 帶輪寬 B B =( z -1) e + 2 f ? z —輪槽數(shù) 外徑 d a 輪 槽 角 32° 對應(yīng)的基準直徑 d d ≤ 60 - - - - - - 34° - ≤ 80 ≤ 118 ≤ 190 ≤ 315 - - 36° 60 - - - - ≤ 475 ≤ 600 38° - ＞ 80 ＞ 118 ＞ 190 ＞ 315 ＞ 475 ＞ 600 極限偏差 ± 1 ± 0.5 V帶輪按腹板（輪輻）結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式： （1） 實心帶輪：用于尺寸較小的帶輪(dd≤(2.5～3)d時)，如圖3-2a。  （2） 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd≤ 300mm 時)，如圖3-2b。 （3） 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪((dd－d)＞ 100 mm 時)，如圖3-2c 。 （4） 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(dd＞ 500mm 時)，如圖3-2d。 （a） （b） （c） （d） 圖3-2 帶輪結(jié)構(gòu)類型 根據(jù)設(shè)計結(jié)果，可以得出結(jié)論：小帶輪選擇實心帶輪，如圖（a）,大帶輪選擇腹板帶輪如圖（b） 3.3 軸的校核 需要驗算傳動軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗算傾角時，若支撐類型相同則只需驗算支反力最大支撐處傾角；當此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時，則齒輪處傾角不必驗算。驗算撓度時，要求驗算受力最大的齒輪處，但通?？沈炈銈鲃虞S中點處撓度（誤差<%3）. 當軸的各段直徑相差不大，計算精度要求不高時，可看做等直徑，采用平均直徑進行計算，計算花鍵軸傳動軸一般只驗算彎曲剛度，花鍵軸還應(yīng)進行鍵側(cè)擠壓驗算。彎曲剛度驗算；的剛度時可采用平均直徑或當量直徑。一般將軸化為集中載荷下的簡支梁，其撓度和傾角計算公式見【5】表7-15.分別求出各載荷作用下所產(chǎn)生的撓度和傾角，然后疊加，注意方向符號，在同一平面上進行代數(shù)疊加，不在同一平面上進行向量疊加。：通過受力分析， 最大撓度： 查【1】表3-12許用撓度； 。 3.4 鍵的校核 鍵和軸的材料都是鋼，由【4】表6-2查的許用擠壓應(yīng)力,取其中間值，。鍵的工作長度，鍵與輪榖鍵槽的接觸高度。由【4】式（6-1）可得 可見連接的擠壓強度足夠了，鍵的標記為： 3.5 軸承的校核 ⑴、軸軸承的校核 Ⅰ軸選用的是深溝球軸承6206，其基本額定負荷為19.5KN, 由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值，所以齒輪越小越靠近軸承，對軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計要求，應(yīng)該對Ⅰ軸未端的滾子軸承進行校核。 ②軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 ∴ 受力 根據(jù)圖3.12受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為: 圖3.12受力分析和受力圖 在水平面： 在水平面： ∴ ④因軸承在運轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，【4】表13-6查得載荷系數(shù)，取，則有： ⑤軸承的壽命計算:所以按軸承的受力大小計算壽命 故該軸承6206能滿足要求。 ⑵、其他軸的軸承校核同上，均符合要求。 4 切割裝置元件的計算 切割裝置采用的是氣缸往下壓的方式進行。 4.1氣缸的選擇 氣缸的選用要根據(jù)以下方面進行分析： 1、類型的選擇 根據(jù)工作要求和條件，正確選擇氣缸的類型。要求氣缸到達行程終端無沖擊現(xiàn)象和撞擊噪聲應(yīng)選擇緩沖氣缸；要求重量輕，應(yīng)選輕型缸；要求安裝空間窄且行程短，可選薄型缸；有橫向負載，可選帶導(dǎo)桿氣缸；要求制動精度高，應(yīng)選鎖緊氣缸；不允許活塞桿旋轉(zhuǎn)，可選具有桿不回轉(zhuǎn)功能氣缸；高溫環(huán)境下需選用耐熱缸；在有腐蝕環(huán)境下，需選用耐腐蝕氣缸。在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需要活塞桿伸出端安裝防塵罩。要求無污染時需要選用無給油或無油潤滑氣缸等。 2、安裝形式 根據(jù)安裝位置、使用目的等因素決定。在一般情況下，采用固定式氣缸。在需要隨工作機構(gòu)連續(xù)回轉(zhuǎn)時（如車床、磨床等），應(yīng)選用回轉(zhuǎn)氣缸。在要求活塞桿除直線運動外，還需作圓弧擺動時，則選用軸銷式氣缸。有特殊要求時，應(yīng)選擇相應(yīng)的特殊氣缸。 3、作用力的大小 即缸徑的選擇。根據(jù)負載力的大小來確定氣缸輸出的推力和拉力。一般均按外載荷理論平衡條件所需氣缸作用力，根據(jù)不同速度選擇不同的負載率，使氣缸輸出力稍有余量。缸徑過小，輸出力不夠，但缸徑過大，使設(shè)備笨重，成本提高，又增加耗氣量，浪費能源。在夾具設(shè)計時，應(yīng)盡量采用擴力機構(gòu)，以減小氣缸的外形尺寸。 4、活塞行程 與使用的場合和機構(gòu)的行程有關(guān)，但一般不選滿行程，防止活塞和缸蓋相碰。如用于夾緊機構(gòu)等，應(yīng)按計算所需的行程增加10～20㎜的余量。 5、活塞的運動速度 主要取決于氣缸輸入壓縮氣油流量、氣缸進排氣口大小及導(dǎo)管內(nèi)徑的大小。要求高速運動應(yīng)取大值。氣缸運動速度一般為50～800㎜/s。對高速運動氣缸，應(yīng)選擇大內(nèi)徑的進氣管道；對于負載有變化的情況，為了得到緩慢而平穩(wěn)的運動速度，可選用帶節(jié)流裝置或氣—液阻尼缸，則較易實現(xiàn)速度控制。選用節(jié)流閥控制氣缸速度需注意：水平安裝的氣缸推動負載時，推薦用排氣節(jié)流調(diào)速；垂直安裝的氣缸舉升負載時，推薦用進氣節(jié)流調(diào)速；要求行程末端運動平穩(wěn)避免沖擊時，應(yīng)選用帶緩沖裝置的氣缸。 圖5.1 氣缸實物圖 6、氣缸的選型步驟及其類型介紹 程序1：根據(jù)操作形式選定氣缸類型： 氣缸操作方式有雙動，單動彈簧壓入及單動彈簧壓出等三種方式 程序2：選定其它參數(shù)： 1、選定氣缸缸徑大小? ?? ? 根據(jù)有關(guān)負載、使用氣油壓力及作用方向確定 2、選定氣缸行程? ?? ?? ??工件移動距離 3、選定氣缸系列 4、選定氣缸安裝型式? ?? ? 不同系列有不同安裝方式，主要有基本型、腳座型、法蘭型、U型鉤、軸耳型 5、選定緩沖器? ?? ?? ?? 無緩沖、橡膠緩沖、氣緩沖、油壓吸震器 6、選定磁感開關(guān)? ?? ?? ??主要是作位置檢測用，要求氣缸內(nèi)置磁環(huán) 7、選定氣缸配件? ?? ?? ??包括相關(guān)接頭 （一）單作用氣缸 ? ? 單作用氣缸只有一腔可輸入壓縮氣油，實現(xiàn)一個方向運動。其活塞桿只能借助外力將其推回；通常借助于彈簧力，膜片張力，重力等。其原理及結(jié)構(gòu)見下圖： 圖5.2單作用氣缸 1— 缸體；2—活塞；3—彈簧；4—活塞桿； 單作用氣缸的特點是： 1）僅一端進（排）氣，結(jié)構(gòu)簡單，耗氣量小。 2）用彈簧力或膜片力等復(fù)位，壓縮氣油能量的一部分用于克服彈簧力或膜片張力，因而減小了活塞桿的輸出力。 3）缸內(nèi)安裝彈簧、膜片等，一般行程較短；與相同體積的雙作用氣缸相比，有效行程小一些。 4）氣缸復(fù)位彈簧、膜片的張力均隨變形大小變化，因而活塞桿的輸出力在行進過程中是變化的。 由于以上特點，單作用活塞氣缸多用于短行程。其推力及運動速度均要求不高場合，如氣吊、定位和夾緊等裝置上。單作用柱塞缸則不然，可用在長行程、高載荷的場合。 （二） 雙作用氣缸 雙作用氣缸指兩腔可以分別輸入壓縮氣油，實現(xiàn)雙向運動的氣缸。其結(jié)構(gòu)可分為雙活塞桿式、單活塞桿式、雙活塞式、緩沖式和非緩沖式等。此類氣缸使用最為廣泛。 1） 雙活塞桿雙作用氣缸雙活塞桿氣缸有缸體固定和活塞桿固定兩種。 2） 缸體固定時，其所帶載荷（如工作臺）與氣缸兩活塞桿連成一體，壓縮氣油依次進入氣缸兩腔（一腔進氣另一腔排氣），活塞桿帶動工作臺左右運動，工作臺運動范圍等于其有效行程s的3倍。安裝所占空間大，一般用于小型設(shè)備上。 活塞桿固定時，為管路連接方便，活塞桿制成空心，缸體與載荷（工作臺）連成一體，壓縮氣油從空心活塞桿的左端或右端進入氣缸兩腔，使缸體帶動工作臺向左或向左運動，工作臺的運動范圍為其有效行程s的2倍。適用于中、大型設(shè)備。 圖3.3雙活塞桿雙作用氣缸 a）缸體固定；b）活塞桿固定 1—缸體；2—工作臺；3—活塞；4—活塞桿；5—機架 雙活塞桿氣缸因兩端活塞桿直徑相等，故活塞兩側(cè)受力面積相等。當輸入壓力、流量相同時，其往返運動力及速度均相等。 (三)?緩沖氣缸 緩沖氣缸對于接近行程末端時速度較高的氣缸，不采取必要措施，活塞就會以很大的力（能量）撞擊端蓋，引起振動和損壞機件。為了使活塞在行程末端運動平穩(wěn)，不產(chǎn)生沖擊現(xiàn)象。在氣缸兩端加設(shè)緩沖裝置，一般稱為緩沖氣缸。緩沖氣缸見下圖，主要由活塞桿1、活塞2、緩沖柱塞3、單向閥5、節(jié)流閥6、端蓋7等組成。其工作原理是：當活塞在壓縮氣油推動下向右運動時，缸右腔的氣體經(jīng)柱塞孔4及缸蓋上的氣孔8排出。在活塞運動接近行程末端時，活塞右側(cè)的緩沖柱塞3將柱塞孔4堵死、活塞繼續(xù)向右運動時，封在氣缸右腔內(nèi)的剩余氣體被壓縮，緩慢地通過節(jié)流閥6及氣孔8排出，被壓縮的氣體所產(chǎn)生的壓力能如果與活塞運動所具有的全部能量相平衡，即會取得緩沖效果，使活塞在行程末端運動平穩(wěn)，不產(chǎn)生沖擊。調(diào)節(jié)節(jié)流閥6閥口開度的大小，即可控制排氣量的多少，從而決定了被壓縮容積（稱緩沖室）內(nèi)壓力的大小，以調(diào)節(jié)緩沖效果。若令活塞反向運動時，從氣孔8輸入壓縮氣油，可直接頂開單向閥5，推動活塞向左運動。如節(jié)流閥6閥口開度固定，不可調(diào)節(jié)，即稱為不可調(diào)緩沖氣缸。 圖3.4緩沖氣缸 1—活塞桿；2—活塞；3—緩沖柱塞；4—柱塞孔；5—單向閥 6—節(jié)流閥；7—端蓋；8—氣孔 4.2 氣缸結(jié)構(gòu) 氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示： 1）缸筒 缸筒的內(nèi)徑大小代表了氣缸輸出力的大小?；钊诟淄矁?nèi)做平穩(wěn)的往復(fù)滑動，缸筒內(nèi)表面的表面粗糙度應(yīng)達到Ra0.8um。對鋼管缸筒，內(nèi)表面還應(yīng)鍍硬鉻，以減小摩擦阻力和磨損，并能防止銹蝕。缸筒材質(zhì)除使用高碳鋼管外，還是用高強度鋁合金和黃銅。小型氣缸有使用不銹鋼管的。帶磁性開關(guān)的氣缸或在耐腐蝕環(huán)境中使用的氣缸，缸筒應(yīng)使用不銹鋼、鋁合金或黃銅等材質(zhì)。 SMC CM2氣缸活塞上采用組合密封圈實現(xiàn)雙向密封，活塞與活塞桿用壓鉚鏈接，不用螺母。 2）端蓋 端蓋上設(shè)有進排氣通口，有的還在端蓋內(nèi)設(shè)有緩沖機構(gòu)。桿側(cè)端蓋上設(shè)有密封圈和防塵圈，以防止從活塞桿處向外漏氣和防止外部灰塵混入缸內(nèi)。桿側(cè)端蓋上設(shè)有導(dǎo)向套，以提高氣缸的導(dǎo)向精度，承受活塞桿上少量的橫向負載，減小活塞桿伸出時的下彎量，延長氣缸使用壽命。導(dǎo)向套通常使用燒結(jié)含油合金、前傾銅鑄件。端蓋過去常用可鍛鑄鐵，現(xiàn)在為減輕重量并防銹，常使用鋁合金壓鑄，微型缸有使用黃銅材料的。 3）活塞 活塞是氣缸中的受壓力零件。為防止活塞左右兩腔相互竄氣，設(shè)有活塞密封圈?；钊系哪湍キh(huán)可提高氣缸的導(dǎo)向性，減少活塞密封圈的磨耗，減少摩擦阻力。耐磨環(huán)長使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夾布合成樹脂等材料?；钊膶挾扔擅芊馊Τ叽绾捅匾幕瑒硬糠珠L度來決定?；瑒硬糠痔?，易引起早期磨損和卡死?；钊牟馁|(zhì)常用鋁合金和鑄鐵，小型缸的活塞有黃銅制成的。 4）活塞桿 活塞桿是氣缸中最重要的受力零件。通常使用高碳鋼，表面經(jīng)鍍硬鉻處理，或使用不銹鋼，以防腐蝕，并提高密封圈的耐磨性。 5）密封圈 回轉(zhuǎn)或往復(fù)運動處的部件密封稱為動密封，靜止件部分的密封稱為靜密封。 缸筒與端蓋的連接方法主要有以下幾種： 整體型、鉚接型、螺紋聯(lián)接型、法蘭型、拉桿型。 6）氣缸工作時要靠壓縮氣油中的油霧對活塞進行潤滑。也有小部分免潤滑氣缸。 4.3 工作原理 根據(jù)工作所需力的大小來確定活塞桿上的推力和拉力。由此來選擇氣缸時應(yīng)使氣缸的輸出力稍有余量。若缸徑選小了，輸出力不夠，氣缸不能正常工作；但缸徑過大，不僅使設(shè)備笨重、成本高，同時耗氣量增大，造成能源浪費。在夾具設(shè)計時，應(yīng)盡量采用增力機構(gòu)，以減少氣缸的尺寸。 氣缸 下面是氣缸理論出力的計算公式： F：氣缸理論輸出力(kgf) F′：效率為85％時的輸出力(kgf)－－(F′＝F×85％） D：氣缸缸徑(mm) P：工作壓力(kgf／cm2) 例：直徑340mm的氣缸，工作壓力為3kgf／cm2時，其理論輸出力為多少?芽輸出力是多少? 將P、D連接，找出F、F′上的點，得： F＝2800kgf；F′＝2300kgf 在工程設(shè)計時選擇氣缸缸徑，可根據(jù)其使用壓力和理論推力或拉力的大小，從經(jīng)驗表1－1中查出。 下壓機構(gòu)氣缸的計算 估算壓緊力的計算（50N），其中上壓板的重量為20N。當氣缸下壓時，氣缸只需提供30N的壓力。所以實際氣缸負載的大小為30/0.6=50N。 根據(jù)設(shè)計要求，確定氣缸的行程為100mm。 設(shè)定其負荷率為0.7，使用壓力0.5MPa，與氣壓缸出力163N，查下表可知氣壓剛內(nèi)徑為16mm，選型為CM2L16—100。 氣缸的校核 輸出力的大小為： 回收的時候 經(jīng)驗算，可以達到使用要求。 總 結(jié) 本文設(shè)計了一種蛋糕切片機，詳細地設(shè)計了移動蛋糕切片機的各個部分，在全面分析各個系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)研究過程中所遇到的一些問題也進行了深入的研究。 蛋糕切片機是一種具有很大的研究價值和應(yīng)用前景的蛋糕切片機，在不方便操作的地方都扮演著很重要的角色，本次設(shè)計對蛋糕切片機的結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計 l 通過功能和設(shè)計任務(wù)的分析，初步制定了蛋糕切片機的總體方案。 l 接下來進行了結(jié)構(gòu)的設(shè)計。 l 重要零部件的受力分析與校核。 l 電機選型與計算。 l 主要零件工程圖繪制。 通過本次設(shè)計，把大學(xué)期間所學(xué)的知識都綜合的利用起來，這再次加深了我對所學(xué)知識的印象，提高了我對知識的利用能力。但是，由于本人的水平和能力有限，本次設(shè)計一定存在一些不合理之處，希望老師給予批評和指正。 本文所完成的工作達到了預(yù)期的目標，但是仍有進一步研究的必要，需要進一步改進的工作是本文在設(shè)計時考慮到的蛋糕切片機的工作范圍仍然是有限的，在將來可以集成更多的傳感器在的車身上，以便移動平臺能夠更好的適應(yīng)室外的工作環(huán)境。 在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中的探索的艱難和成功的喜悅。雖然做得還不是很完善，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。 致 謝 本論文是在導(dǎo)師XX的悉心指導(dǎo)下完成的，在這次畢業(yè)設(shè)計中，老師給了我很大的幫助，不僅讓我在規(guī)定時間能完成了畢業(yè)設(shè)計，還使我學(xué)到了很多有用的經(jīng)驗。在這里我衷心的感謝高老師。我還要感謝這四年能教授我知識的老師們，還有曾經(jīng)幫過我的同學(xué)們。 經(jīng)過幾個月的努力，畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲。由于實踐經(jīng)驗的匱乏，本次設(shè)計難免有考慮不周的地方。如果沒有老師的悉心指導(dǎo)以及本組人員的支持，恐怕設(shè)計不會這么順利完成。自開題一來老師一直認真指導(dǎo)設(shè)計的每個環(huán)節(jié)，從資料的查閱到具體方案的修改，老師都提出了寶貴的建議，讓我受益匪淺。除此之外，老師科學(xué)嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和淵博的專業(yè)知識更是我永遠學(xué)習的榜樣。再次對老師及本組的同學(xué)表示衷心的感謝！ 最后還要感謝曾指導(dǎo)過和給我?guī)椭睦蠋?！是你們曾?jīng)辛勤的付出才有了我今天知識的積累。 參考文獻 [1] 成大先. 《機械設(shè)計手冊》 [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2008． [2] 尚久浩. 《自動機械設(shè)計》[M]. 北京：中國輕工業(yè)出版社,2006． [3] 顧曉勤.工程力學(xué)ⅠⅡ[M]. 北京：機械工業(yè)出版社,2008． [4] 盧秉恒.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M] ．北京：機械工業(yè)出版社,2008． [5] 單輝祖. 材料力學(xué)[M]．北京：高等教育出版社， 2010． [6] 張鐵,謝存禧.蛋糕切片機學(xué)[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,2001. 17-18 [7] 余達太,馬香峰.工業(yè)蛋糕切片機應(yīng)用工程[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2001. 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