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摘 要 I 摘 要 糕 點 在 日 常 生 活 是 一 種 常 見 的 食 品 ， 營 養(yǎng) 豐 富 ， 種 類 繁 多 。 因 此 深 受 人 們 喜 歡 。 在 人 們 的 日 常 生 活 中 具 有 很 重 要 作 用 ， 所 以 人 們 開 始 自 己 制 作 個 性 化 糕 點 。 因 此 小 型 家 庭 式 糕 點 切 片 機 應 運 而 生 。 本 文 對 糕 點 切 片 機 的 研 究 的 最 新 狀 況 做 了 簡 要 介 紹 。 深 入 了 解 了 市 場 上 大 部 分 糕 點 切 片 機 的 優(yōu) 缺 點 ， 設 計 了 一 款 新 型 的 糕 點 切 片 機 。 該 切 片 機 用 了 槽 輪 機 構 作 為 間 歇 進 料 機 構 ， 結(jié) 構 簡 單 ， 旋 轉(zhuǎn) 角 度 準 確 ， 能 夠 平 穩(wěn) 安 全 運 行 。 切 片 往 復 裝 置 采 用 了 曲 柄 滑 塊 機 構 ， 易 于 制 造 ， 成 本 低 廉 ， 承 載 能 力 大 。 而 且 具 有 急 回 特 性 ， 效 率 高 。 傳 動 機 構 作 為 整 個 設 計 最 核 心 的 機 構 ， 采 用 了 皮 帶 傳 動 的 方 法 。 可 以 緩 沖 減 震 ， 傳 動 比 準 確 。 同 步 帶 傳 動 同 時 具 有 帶 傳 動 、 鏈 傳 動 和 齒 輪 傳 動 的 優(yōu) 點 。 帶 與 帶 輪 間 無 相 對 滑 動 ， 能 保 證 精 確 的 傳 動 比 。 耐 磨 性 好 ， 不 需 潤 滑 油 ， 壽 命 長 。 應 用 這 些 機 構 可 以 最 大 程 度 實 現(xiàn) 總 體 材 料 和 結(jié) 構 空 間 的 最 小 優(yōu) 化 。 并 且 設 計 的 切 片 機 構 成 相 對 簡 單 ， 這 就 保 證 了 操 作 的 簡 便 性 。 適 用 于 家 庭 式 的 小 作 坊 使 用 。 而 且 研 究 制 造 成 本 也 比 較 低 。 在 家 庭 ， 小 型 車 間 場 合 制 作 蛋 糕 中 被 廣 泛 應 用 。 關 鍵 詞 :糕 點 ； 切 片 機 ； 槽 輪 間 歇 推 料 ； 曲 柄 滑 塊 機 構 目 錄 II 目 錄 摘 要 ...........................................................................................................................I 第 1 章 緒 論 .............................................................................................................1 1.1 研究目的和意義 ............................................................................................1 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ............................................................................................1 第 2 章 糕點切片機的設計 .........................................................................................3 2.1 糕點切片機設計的要求 ................................................................................3 2.2 糕點間歇進料機構的確定和設計 ................................................................3 2.3 切片機往復切片裝置方案的確定 ................................................................6 第 3 章 傳動機構的確定和設計 .................................................................................8 3.1 電機的選型 ....................................................................................................8 3.2 減速系統(tǒng)的設計 ............................................................................................8 第 4 章 軸的設計與計算 ...........................................................................................18 4.1 計算傳動裝置各軸的運動和動力參數(shù) ......................................................18 4.2 切片軸的設計 ..............................................................................................19 4.3 推料軸的設計 ..............................................................................................21 第 5 章 糕點切片機推料裝置的設計 .......................................................................26 第 6 章 糕點切片機切片裝置的設計 .......................................................................27 6.1 曲柄滑塊機構的設計 ..................................................................................27 6.2 刀具的設計 ..................................................................................................27 第 7 章 機架的設計 ...................................................................................................29 第 8 章 結(jié) 論 ...........................................................................................................30 致 謝 .........................................................................................................................31 參考文獻 .....................................................................................................................32 第 1 章 緒 論 - 1 - 第 1 章 緒 論 1.1 研究目的和意義 糕點作為一種深受人們歡迎的美食,以面粉為主要原料，加入一定比例的 蛋，乳品等，結(jié)合人們口味加入各種輔料，調(diào)味品，然后經(jīng)過蒸，烤，炒，炒 等工序制作 1。在如今各種各樣的糕點被生產(chǎn)，大約有 3000 種花式。蛋糕， 月餅均屬于糕點。作為數(shù)千年歷史的傳統(tǒng)食物，它具有悠久的傳統(tǒng)。遍布全國 各地，任何人無論在何時何地都可以享受到。在古代無論皇宮還是普通百姓都 可以享受 2。是一種非常受歡迎的美味。由于形狀和品類繁多，有很多方法可 以實現(xiàn)。蛋糕在不同的地方有不同的口味。 改革開放以來，中外食品的在隨著經(jīng)濟和文化交流中也受到影響，其中就 有糕點食品的交流。外國風味和造型都是與國內(nèi)糕點非常不同。因此國內(nèi)外蛋 糕融合之后口味品種更多，尤其受到人們的喜愛 3，每有新品上市后都被追捧。 作為一種受歡迎的食物，有時被用作作為三餐來食用，特別是在一些高級蛋糕 中。即使少量對身體有益的藥添加到蛋糕中，也不會影響到蛋糕本身的味道 4。 在經(jīng)濟水平快速飛升的今天，人們更喜歡自己購買原料的方式來制作糕點 食品。糕點切片機已開發(fā)多年，而且已達到一定的發(fā)展階段。糕點切片機越來 越小，越來越以家庭為導向。從用戶的可操作性和價格方面出發(fā)。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在人民物質(zhì)水平急速提高的今天，人們對所購買蛋糕的品種及口味不滿意， 樂意根據(jù)自己的口味來做糕點，也就是所謂的 DIY。由于原材料和成分的購買 都非常方便，也可以依靠自己的喜好自己做蛋糕。隨著蛋糕類型的增加，蛋糕 味道越來越多樣化，人工生產(chǎn)越來越麻煩，切割的糕點外觀也不如用機器切割 出來的好看。因此小型家用糕點切片機變得非常受歡迎。因此，小家庭切片機 變得非常受歡迎。但是，在這個階段，國內(nèi)沒有一款簡單，使用方便，蛋糕切 片機便宜的蛋糕切片機。這個龐大的市場還沒有完全發(fā)展。 1.3 研究的主要內(nèi)容 - 2 - 研究在糕點制作過程中切片工作原理及結(jié)構形式，在自己 DIY 的糕點成型 后利用槽輪機功能實現(xiàn)分時輸送，糕點的切片與蛋糕分離動作由曲柄滑塊機構 實現(xiàn)，最大程度的實現(xiàn)了總體材料及結(jié)構空間的最小化。 由于所制作的糕點品種不一，我們通過優(yōu)化所需傳動與工作部件的結(jié)構， 使其設計參數(shù)最優(yōu)化，從而達到最優(yōu)效果。 1.4 研究的主要目標 本設計選取的研究對象為小型家用的糕點切片機，滿足家庭需求，適用于 小批量生產(chǎn)，本文通過對糕點制作過程中的相應流程分析，對切片裝置與糕點 的分離機理，切片來回運動中所受力的大小和方向及其來源，及其運動特點， 設計了最佳工作參數(shù)。對切片機構進行了最優(yōu)化啊設計，消耗得動力被降低， 制造成本被大幅度降低 。 第 2 章 糕點切片機的設計 - 3 - 第 2 章 糕點切片機的設計 2.1 糕點切片機設計的要求 根據(jù)糕點切片機的設計任務書上的設計要求可以知道，要求的糕點厚度為 1020mm。糕點的切片長度范圍，也就是切片高要求為 580mm。切片在制 作糕點師能夠作用的最大距離為，沿著切片的寬度方向 300mm。切刀正常工 作頻率為 40 次/min。由于本次設計要求機器工作強度不大，阻力小所以電機 功率為 0.55KW；轉(zhuǎn)速為 1390r/min。 2.2 糕點間歇進料機構的確定和設計 本次設計初步選擇了三個可以實現(xiàn)糕點直線間歇移動機構的方案。 方案一 如圖 1 是牛頭刨床，它可以用作往復式刨床，，因滑枕前端的刀架根據(jù)牛 頭設計而成，所以被稱作牛頭刨床?？梢詫崿F(xiàn)間歇移動。 - 4 - 刨床的優(yōu)點是快速返回運動特性?？梢栽O計每個桿尺寸的極限角度來設計 各個桿的長度 5。缺點是它不僅具有良好的間歇特性，只有急回特性所以不可 以很好的實現(xiàn)直線間歇移動，所以不能滿足設計要求。所以舍棄。 圖 2-1.牛頭刨床運動示意圖 方案二 如圖 2 所示，為為棘輪機構，本主要由搖臂，制動器和外部棘輪組成，當 搖桿連續(xù)擺動時，棘輪沿一個方向和間歇地旋轉(zhuǎn)。 圖 2-2.棘輪機構示意圖 第 2 章 糕點切片機的設計 - 5 - 棘輪機構的優(yōu)點是操作簡單，操作方便，可以順利實現(xiàn)間歇旋轉(zhuǎn)，而且還 可以調(diào)節(jié)切割厚度，缺點傳動精度相對較差，而噪聲大，在工作時，齒尖容易 磨損，因此不適合高速旋轉(zhuǎn)。提供蛋糕切割調(diào)節(jié)有級別。故舍棄。 方案三如圖 3 所示，是槽輪機構，它是一種單向間歇運動機構，由槽輪和 圓柱銷為其主要部件。經(jīng)常被用來將主動件的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成從動件的帶有停 歇的單向周期性轉(zhuǎn)動。故而可以很好的實現(xiàn)間歇移動。 圖 圖 2-3 槽輪機構 該裝置具有簡單的結(jié)構，旋轉(zhuǎn)角度準確，運行安全可靠程度較高，制作效 率高等優(yōu)點。實用新型強，具有的缺點為，槽輪在啟動和停止時加速度相對較 大，對工件有沖擊，所以不適合高速場合應用。但是設計要求的工作速度不高， 這個缺點可以忽略不計。綜合考慮以上三個機構的優(yōu)缺點之后決定采用槽輪機 構比較合理。 - 6 - 2.3 切片機往復切片裝置方案的確定 本次設計初步選用了三個方案來實現(xiàn)往復直線運動。 2.3.1 凸輪機構 將從動盤的運動速度等速轉(zhuǎn)化為相應部件的速度的部件，其來回運動的位 移,路程速度變化率與凸輪的外廓曲線有關。凸輪機構廣泛應用于傳動機構， 其他的裝置與其相比而言有一定缺陷 （1）簡單的設計過程，良好的適應過程。 （2）整體結(jié)構空間緊湊，控制效果準確，可操作性好。 （3）穩(wěn)定性能好，出現(xiàn)故障的機率大，保養(yǎng)比較方便。 缺點：凸輪和跟隨器接觸高，易磨損，調(diào)節(jié)性差。另外，由于凸輪輪廓曲 線通常很復雜，所以很難處理 6。 2.3.2 齒輪齒條機構 結(jié)構緊湊，沖擊小，驅(qū)動精確，結(jié)構復雜，制造困難，主動件往復運動的 優(yōu)點。 2.3.3 曲柄滑塊機構 一般情況下，使用曲柄以恒定速度旋轉(zhuǎn)，滑塊用于往復直線運動，其往復 運動可均勻，或不均勻。作為直動從動件盤形凸輪機構的等速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為從動 件的往復直線運動，其移動的位移,速度，加速度與凸輪的輪廓曲線有關。具 有回速快，效率高的特點，其結(jié)構特點： （1）其結(jié)構主體部件與其先對應的輔助機構組成，構成部件較少，制造 難度低，成本低廉的特點。 （2）部件的力傳遞是通過對影得輔助機構實現(xiàn)的，在較小的單位面積承 載能力大。 （3）通過合理設計每根桿的大小，聯(lián)動機制可以實現(xiàn)運動規(guī)律的多樣化。 （4）當連桿和機架較長時，實現(xiàn)了動力的傳遞與轉(zhuǎn)化。 缺點是該連桿機構的機械效率較低，是連桿機構不能避免的，但該考慮到 成本及使用的場合，還是采用該機構。槽輪在啟動和停止時加速度相對較大， 第 2 章 糕點切片機的設計 - 7 - 對工件有沖擊，所以不適合高速場合應用。但是設計要求的工作速度不高，這 個缺點可以忽略不計。綜合考慮以上三個機構的優(yōu)缺點之后決定采用槽輪機構 比較合理。 圖 2-4 偏置曲柄滑塊機構 通過上述比較，考慮到下一階段的發(fā)展，最終必然發(fā)展到自動化程度，因 此設自動化所要求的指標必須被考慮。此機構的運作是把糕點切開和把切開的 糕點送完傳輸裝置，不剪切糕點時，蛋糕前進一定距離達到規(guī)定的位置。為了 實現(xiàn)切片操作，開始采用凸輪機構，切刀的來回運動被控制，運動控制特性好， 最優(yōu)化了軌跡參數(shù)，但由于其設計制造過程復雜，較大的力不能夠被傳遞，而 切糕點所需的精度相對較低。所以我們考慮使用滑塊曲柄機構，滑塊曲柄機構 可以實現(xiàn)往復運動刀，傳遞較大力，結(jié)構簡單，制造方便，可以降低生產(chǎn)成本， 滿足小型投資的需要，所以用這種設計由曲柄滑塊機構構成的切片機器是最好 的選擇 7。 - 8 - 第 3 章 傳動機構的確定和設計 圖 3-1.傳動系統(tǒng)示意圖 3.1 電機的選型 根據(jù)要求，切片的頻率為 30 次/min。選擇型號為 Y801-4 的 Y 系列異步 電動機。電動機功率 0.55KW、轉(zhuǎn)速為 1390r/min。切刀切片時最大作用距離， 切片的寬度方向是 300mm。切刀的工作節(jié)拍要求每分鐘 40 次：40 次/min。由 于本次設計要求機器工作強度不大，阻力小所以電機功率為 0.55KW；轉(zhuǎn)速為 1390r/min。 3.2 減速系統(tǒng)的設計 本機構為一高速電機,其轉(zhuǎn)速為 1390 r/min,但傳動所需要的轉(zhuǎn)速是 30r/min,所 以要減速。對于減速裝置采用帶傳動加齒輪的方法 8。第一級降速是用皮帶減 速,減為 240r/min。齒輪在第二級中減為每分鐘 30 轉(zhuǎn)。 3.2.1 皮帶傳動的設計： 皮帶驅(qū)動具有增大沖量，阻尼，傳動比準確，便于控制的優(yōu)點。同步皮帶 傳動的優(yōu)點是帶驅(qū)動，鏈傳動和齒輪傳動。同步帶傳動由于帶與帶輪是靠嚙合 傳遞運動和動力，所以皮帶與皮帶輪之間沒有相對的滑動，從而確保傳動線路 第 3 章 傳動機構的確定和設計 - 9 - 的傳動比準確。傳動速度可達 50 米每秒，傳輸速率可達滿級，高達百分之九 十八。鏈條傳動和齒輪傳動，耐磨性好，無潤滑，使用壽命長于摩擦。主要缺 點是制造和安裝要求較高，中心距離要求嚴格。 因此，同步帶廣泛應用于中 小傳動，傳動比準確 9。 (1) 皮帶傳動設計主要是兩個大小不同的皮帶輪來完成。由于皮帶上線速 度相等，由 (3-1)24/139= /r，r0 v 由此可見算出在電機上用于皮帶傳動的皮帶輪直徑大小 r1=36mm；另一 端皮帶輪 r2=220mm。傳動比 i=139/24. (2)工況系數(shù) KA=1.510。傳動功率 P=0.55KW，得同步帶的設計功率 Pd=KaxPd=0.55x1.5KW=0.825KW11。小帶輪轉(zhuǎn)速 n1=1390r/min。初選同步帶 為模數(shù)制，因帶輪轉(zhuǎn)速較高，故同步帶模數(shù)應選較小值，初定模數(shù) m=1.5。 (3)帶速 v= vmax， v=2.62m/s，由 vmax=4050m/s，得 v 滿足條件。10 x6 nd (4)初定中心距 a0，0.7（ d1+d2）
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