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??? ?(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(jī)械手完成復(fù)雜的動作。操作時，在由電腦控制的攝像機(jī)錄取信息和監(jiān)控下，機(jī)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(jī)機(jī)械以飲料、啤酒灌裝機(jī)械和塑料蛋糕切片機(jī)機(jī)械見長，具有高速、成套、自動化程度高和可靠性好等特點(diǎn)。其飲料灌裝速度高達(dá)12萬瓶/h，小袋蛋糕切片機(jī)機(jī)的包裝速度高達(dá)900袋／min。?(3)使產(chǎn)品機(jī)械和蛋糕切片機(jī)機(jī)械一體化。許多產(chǎn)品要求生產(chǎn)之后直接進(jìn)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(jī)機(jī)械具有良好的柔性和靈活性，使蛋糕切片機(jī)機(jī)械的壽命遠(yuǎn)大于產(chǎn)品的壽命周期，這樣才能符合經(jīng)濟(jì)性的要求。 ? (5)普遍使用計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)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(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)普遍采用了計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)技術(shù)，大大縮短了蛋糕切片機(jī)機(jī)械的開發(fā)設(shè)計(jì)周期. ??蛋糕切片機(jī)設(shè)計(jì)不僅要重視其能力和效率，還要注重其經(jīng)濟(jì)性。所謂經(jīng)濟(jì)性不完全是機(jī)械設(shè)備本身的成本，更重要的是運(yùn)轉(zhuǎn)成本，因?yàn)樵O(shè)備折舊費(fèi)只占成本的6％～8％，其他的就是運(yùn)轉(zhuǎn)成本。 我國蛋糕切片機(jī)行業(yè)起步于20世紀(jì)70年代，在80年代末和90年代中得到迅速發(fā)展。已成為機(jī)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(jī)工業(yè)生產(chǎn)和消費(fèi)大國之一。? ???? 蛋糕切片機(jī)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(jī)本身的具體形態(tài)和基本功能；隱形產(chǎn)品是指食品機(jī)給用戶提供的實(shí)際效用；延伸產(chǎn)品是指食品機(jī)的質(zhì)量保證、使用指導(dǎo)和售后服務(wù)等。所以食品機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)該包括：市場調(diào)研、原理圖設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、使用說明書編寫及售后服務(wù)預(yù)案等。? ??? ?蛋糕切片機(jī)設(shè)計(jì)的類別主要有：測繪仿制設(shè)計(jì)、開發(fā)性設(shè)計(jì)、改進(jìn)性設(shè)計(jì)、系列化設(shè)計(jì)。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(jī)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(jì)。? ?? ?高速運(yùn)行的食品機(jī)，特別是一些先進(jìn)機(jī)型，大多是測繪、仿制國外的同類機(jī)型，進(jìn)行國產(chǎn)化設(shè)計(jì)和系列化設(shè)計(jì)。其主要的原因是：(1)大多數(shù)設(shè)計(jì)人員還沒有真正掌握先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，如高速蛋糕切片機(jī)的動力學(xué)設(shè)計(jì)理論和方法等，對高速工況下機(jī)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(shí)際設(shè)計(jì)中運(yùn)用，設(shè)計(jì)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(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，絕大多數(shù)設(shè)計(jì)人員仍沿用以前的設(shè)計(jì)方法：(1)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書尋找同類機(jī)型作為樣機(jī)；(2)參考樣機(jī)制定各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)及使用范圍；(3)設(shè)計(jì)工作原理圖、傳動系統(tǒng)圖；(4)設(shè)計(jì)關(guān)鍵零件，部件；(5)設(shè)計(jì)總裝圖方案和動作循環(huán)圖；(6)設(shè)計(jì)部件圖、總裝圖和零件圖；(7)對主要部件中的關(guān)鍵零件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度校核；(8)設(shè)計(jì)控制原理圖、施工圖等。 而今，國內(nèi)一些大學(xué)的設(shè)計(jì)軟件，可以對食品機(jī)中常用機(jī)構(gòu)進(jìn)行有限元分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，其開發(fā)的凸輪連桿機(jī)構(gòu)CAD／CAM軟件已經(jīng)能夠滿足企業(yè)進(jìn)行凸輪連桿機(jī)構(gòu)自主設(shè)計(jì)的能力，但在實(shí)際蛋糕切片機(jī)的設(shè)計(jì)中應(yīng)用還不普遍。? ??新型蛋糕切片機(jī)往往是機(jī)、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(jī)構(gòu)、伺服電機(jī)驅(qū)動等分離傳動技術(shù)，可使整機(jī)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(jī)拖動的同步控制技術(shù)。其實(shí)掌握這種技術(shù)并不很難，只是一些設(shè)計(jì)人員不了解蛋糕切片機(jī)的這一發(fā)展趨勢。如果說以前我國蛋糕切片機(jī)設(shè)計(jì)是仿制、學(xué)習(xí)階段，那么現(xiàn)在我們應(yīng)該有創(chuàng)新設(shè)計(jì)的意識。 我國食品行業(yè)技術(shù)與機(jī)械近些年所取得的成績是顯著的，其起步于20世紀(jì)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(jì)80年代中期至20世紀(jì)年代中期十余年的時間里，才得到快速發(fā)展，年增長率達(dá)到20%—30% ，到1999年底塑料和蛋糕切片機(jī)達(dá)40 大類，品種達(dá)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(jī)如液體塑料灌裝機(jī)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(jī)設(shè)計(jì)理論及相關(guān)知識的資料和文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，綜合考慮蛋糕切片機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、具體作業(yè)任務(wù)特點(diǎn)以及蛋糕切片機(jī)的推廣應(yīng)用，分析確定使用蛋糕切片機(jī)配合生產(chǎn)工序，實(shí)現(xiàn)自動化的目的。 為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本文擬進(jìn)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(jī)本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定蛋糕切片機(jī)整體設(shè)計(jì)方案。 2 確定蛋糕切片機(jī)的性能參數(shù)，對初步模型進(jìn)行靜力學(xué)分析，根據(jù)實(shí)際情況選擇電機(jī)。 3 從所要功能的實(shí)現(xiàn)出發(fā)，完成蛋糕切片機(jī)各零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 4 完成主要零部件強(qiáng)度與剛度校核。 1.3.2 設(shè)計(jì)要求 1 根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的功能，提出蛋糕切片機(jī)的整體設(shè)計(jì)方案； 2 完成蛋糕切片機(jī)結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)； 3 通過相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算，完成電機(jī)選型； 4 完成蛋糕切片機(jī)結(jié)構(gòu)造型；繪制蛋糕切片機(jī)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(jī)的相關(guān)知識，確定本設(shè)計(jì)符合要求，滿足需要。具體設(shè)計(jì)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(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本思路； 2、查閱各類機(jī)械機(jī)構(gòu)手冊，確定合理的蛋糕切片機(jī)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(diǎn)對驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究； 5、通過研究國內(nèi)外情況，確定本設(shè)計(jì)課題的重點(diǎn)設(shè)計(jì)； 6、完成2D裝配圖的設(shè)計(jì)和繪制，并由此繪制零件圖； 7、編寫設(shè)計(jì)說明書； 8、檢查并完善本設(shè)計(jì)課題。 本設(shè)計(jì)采用的方法是理論設(shè)計(jì)與經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)相結(jié)合的方案，所運(yùn)用的資料來源廣泛，內(nèi)容充足。 26 2 蛋糕切片機(jī)機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì) 2.1 基本結(jié)構(gòu) 蛋糕切片機(jī)其功能部件由支承體、帶動力裝置的蛋糕切片機(jī)等組成。由功能部件(1)，電動機(jī)和機(jī)架等構(gòu)成的蛋糕切片機(jī)，下圖是該機(jī)器的工作原理圖。 圖2.1 蛋糕切片機(jī)總體圖 圖2.2 切刀圖 2.2 設(shè)計(jì)原則 蛋糕切片機(jī)其功能部件由支承體、帶動力裝置的蛋糕切片機(jī)切刀部件和包壓線或機(jī)筒等組成。由功能部件，電動機(jī)和機(jī)架(或機(jī)腳)等構(gòu)成蛋糕切片機(jī)。在功能部件中的蛋糕切片機(jī)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(jī)通過軸帶動輸送帶滾筒轉(zhuǎn)動難看出此蛋糕切片機(jī)包括2個電機(jī)，3根軸，滾筒，輸送帶，帶輪，帶輪等等。蛋糕切片機(jī)零件眾多，這無疑增加了蛋糕切片機(jī)的制造成本與維護(hù)運(yùn)行成本。對于廣大的蛋糕來說，這種臥式蛋糕切片機(jī)很顯然不是他們理想的選擇。因此，設(shè)計(jì)出一款小型且制造成本低廉，適用與蛋糕切片機(jī)非常必要。 蛋糕切片機(jī)其功能部件由支承體、帶動力裝置的蛋糕切片機(jī)切割部件和機(jī)筒等組成。由功能部件，電動機(jī)(和機(jī)架等構(gòu)成的蛋糕切片機(jī)，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(jī)的機(jī)械部分計(jì)算 3.1電機(jī)的選取 蛋糕切片機(jī)在工作時，在運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性較好（保障運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性的條件：有足夠的轉(zhuǎn)動慣量；發(fā)動機(jī)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(jì)算較為復(fù)雜，初步采用估算的方法，擬采用Y132M-4電動機(jī)。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)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(jī) 電動機(jī)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(jī)的安裝及外形尺寸示意圖 表3-2 電動機(jī)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(jì) 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(jī) 原動機(jī) 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(jī)；離心式水泵；通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（）；離心式壓縮機(jī)；輕型運(yùn)輸機(jī) 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 載荷 變動小 帶式運(yùn)輸機(jī)（運(yùn)送砂石、谷物），通風(fēng)機(jī)（）；發(fā)電機(jī)；旋轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機(jī)床；剪床；壓力機(jī)；印刷機(jī)；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(yùn)輸機(jī)；斗式上料機(jī)；往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)；鍛錘；磨粉機(jī)；鋸木機(jī)和木工機(jī)械；紡織機(jī)械 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 載荷 變動很大 破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）；球磨機(jī)；棒磨機(jī)；起重機(jī)；挖掘機(jī)；橡膠輥壓機(jī) 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(jī)械設(shè)計(jì)》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(jì)功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1按《機(jī)械設(shè)計(jì)》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(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P298表13－7查得，小帶輪基準(zhǔn)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(zhǔn)直徑 槽型 Y Z A B C D E 20 50 75 125 200 355 500 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P295表13-4查“V帶輪的基準(zhǔn)直徑”，得=250mm ① 誤差驗(yàn)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(jì)算壓軸力 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》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(jìn)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(xiàng)目 符號 槽型 Y Z A B C D E 基準(zhǔn)寬度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基準(zhǔn)線上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基準(zhǔn)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(zhǔn)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(shí)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(jì)結(jié)果，可以得出結(jié)論：小帶輪選擇實(shí)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(yàn)算傳動軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗(yàn)算傾角時，若支撐類型相同則只需驗(yàn)算支反力最大支撐處傾角；當(dāng)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(yàn)算。驗(yàn)算撓度時，要求驗(yàn)算受力最大的齒輪處，但通常可驗(yàn)算傳動軸中點(diǎn)處撓度（誤差<%3）. 當(dāng)軸的各段直徑相差不大，計(jì)算精度要求不高時，可看做等直徑，采用平均直徑進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算花鍵軸傳動軸一般只驗(yàn)算彎曲剛度，花鍵軸還應(yīng)進(jìn)行鍵側(cè)擠壓驗(yàn)算。彎曲剛度驗(yàn)算；的剛度時可采用平均直徑或當(dāng)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(jì)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(jìn)行代數(shù)疊加，不在同一平面上進(jìn)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(qiáng)度足夠了，鍵的標(biāo)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(fù)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(jì)要求，應(yīng)該對Ⅰ軸未端的滾子軸承進(jìn)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(yùn)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(jì)算:所以按軸承的受力大小計(jì)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(jì)算 切割裝置采用的是氣缸往下壓的方式進(jìn)行。 4.1氣缸的選擇 氣缸的選用要根據(jù)以下方面進(jìn)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(dá)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(fù)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(jī)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(yùn)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(fù)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(fù)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(fèi)能源。在夾具設(shè)計(jì)時，應(yīng)盡量采用擴(kuò)力機(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)等，應(yīng)按計(jì)算所需的行程增加10～20㎜的余量。 5、活塞的運(yùn)動速度 主要取決于氣缸輸入壓縮氣油流量、氣缸進(jìn)排氣口大小及導(dǎo)管內(nèi)徑的大小。要求高速運(yùn)動應(yīng)取大值。氣缸運(yùn)動速度一般為50～800㎜/s。對高速運(yùn)動氣缸，應(yīng)選擇大內(nèi)徑的進(jìn)氣管道；對于負(fù)載有變化的情況，為了得到緩慢而平穩(wěn)的運(yùn)動速度，可選用帶節(jié)流裝置或氣—液阻尼缸，則較易實(shí)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(fù)載時，推薦用排氣節(jié)流調(diào)速；垂直安裝的氣缸舉升負(fù)載時，推薦用進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速；要求行程末端運(yùn)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(shí)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(fù)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(shí)現(xiàn)一個方向運(yùn)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(diǎn)是： 1）僅一端進(jìn)（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(jìn)過程中是變化的。 由于以上特點(diǎn)，單作用活塞氣缸多用于短行程。其推力及運(yùn)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(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)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(jìn)入氣缸兩腔（一腔進(jìn)氣另一腔排氣），活塞桿帶動工作臺左右運(yùn)動，工作臺運(yùn)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(jìn)入氣缸兩腔，使缸體帶動工作臺向左或向左運(yùn)動，工作臺的運(yùn)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(jī)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(dāng)輸入壓力、流量相同時，其往返運(yùn)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(jī)件。為了使活塞在行程末端運(yùn)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(dāng)活塞在壓縮氣油推動下向右運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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—?dú)饪? 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(dá)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(qiáng)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(shí)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(jìn)排氣通口，有的還在端蓋內(nèi)設(shè)有緩沖機(jī)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(fù)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。滑動部分太短，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(yùn)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(jìn)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(fèi)。在夾具設(shè)計(jì)時，應(yīng)盡量采用增力機(jī)構(gòu)，以減少氣缸的尺寸。 氣缸 下面是氣缸理論出力的計(jì)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(diǎn)，得： F＝2800kgf；F′＝2300kgf 在工程設(shè)計(jì)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(yàn)表1－1中查出。 下壓機(jī)構(gòu)氣缸的計(jì)算 估算壓緊力的計(jì)算（50N），其中上壓板的重量為20N。當(dāng)氣缸下壓時，氣缸只需提供30N的壓力。所以實(shí)際氣缸負(fù)載的大小為30/0.6=50N。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定氣缸的行程為100mm。 設(shè)定其負(fù)荷率為0.7，使用壓力0.5MPa，與氣壓缸出力163N，查下表可知?dú)鈮簞們?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(yàn)算，可以達(dá)到使用要求。 總 結(jié) 本文設(shè)計(jì)了一種蛋糕切片機(jī)，詳細(xì)地設(shè)計(jì)了移動蛋糕切片機(jī)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(jìn)行了深入的研究。 蛋糕切片機(jī)是一種具有很大的研究價值和應(yīng)用前景的蛋糕切片機(jī)，在不方便操作的地方都扮演著很重要的角色，本次設(shè)計(jì)對蛋糕切片機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì) l 通過功能和設(shè)計(jì)任務(wù)的分析，初步制定了蛋糕切片機(jī)的總體方案。 l 接下來進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 l 重要零部件的受力分析與校核。 l 電機(jī)選型與計(jì)算。 l 主要零件工程圖繪制。 通過本次設(shè)計(jì)，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(jì)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(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，但是仍有進(jìn)一步研究的必要，需要進(jìn)一步改進(jìn)的工作是本文在設(shè)計(jì)時考慮到的蛋糕切片機(jī)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(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)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(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)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(xí)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(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)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(jì)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(jì)，還使我學(xué)到了很多有用的經(jīng)驗(yàn)。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(jì)已經(jīng)接近尾聲。由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的匱乏，本次設(shè)計(jì)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(jì)不會這么順利完成。自開題一來老師一直認(rèn)真指導(dǎo)設(shè)計(jì)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(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和淵博的專業(yè)知識更是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)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睦蠋煟∈悄銈冊?jīng)辛勤的付出才有了我今天知識的積累。 參考文獻(xiàn) [1] 成大先. 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2008． [2] 尚久浩. 《自動機(jī)械設(shè)計(jì)》[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(jī)械工業(yè)出版社,2008． [4] 盧秉恒.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M] ．北京：機(jī)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(jī)學(xué)[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,2001. 17-18 [7] 余達(dá)太,馬香峰.工業(yè)蛋糕切片機(jī)應(yīng)用工程[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2001. 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