机械原理 课程设计
——糕点切割机
1 切片机构方案选型
1.1设计题目及目的
糕点切片机介绍：
设计糕点切片机，将一定量的糕点放在传送带上面，就可以将糕点自动切割到特定大小。糕点切片机的切刀运动机构由电机驱动，经过减速后实现切刀的所需的一种往复运动。糕点在传送带上，间歇的进行输送。通过改变机构的中的尺寸，就可以改变切刀运行的速度，进而可以切割不同尺寸的糕点。
设计目的：
1、进一步巩固和加深所学的理论知识，并将它们应用于实际机构的分析研究和设计中，培养学生分析问题、解决问题的能力；
2、使学生得到机械运动方案设计的完整训练，并具有机构选型、组合以及确定传动方案的初步能力，培养他们开发和创新机械产品的能力；
3、使学生对于机械的运动学分析和设计有一较完整和系统的概念；
4、进一步提高学生的设计计算、分析、绘图、表达和使用文献资料的能力。
1.2原始数据
糕点厚度：10~20mm
糕点切片长度：80mm
切刀切片时最大作用距离（亦即切片的宽度方向）：300mm。
切刀工作节拍：51/min
电动机可选用0.55kW（或0.75kW），1390r/min。
生产阻力很小，要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠。
1.3设计要求
切刀完成往复直线运动（铅垂上下），切刀在下移触碰到糕点之前，传送带处于运动状态，将糕点送到合适位置。之后，传送带保持静止状态，切刀向下运动对糕点进行切割。改变切刀直线间歇移动速度或传送带每次间隔的输送距离，以最终满足糕点不同切片厚度的需要。
间歇输送机构必须与切刀运动机构工作协调，即全部送料运动应在切刀返回过程中完成。而且切口有一定的厚度，输送运动必须等切刀完全脱离切口后才能开始进行， 但输送机构的返回运动则可与切刀的工作行程在时间上有一段重叠，以利提高生产率。
1.4机构方案选择
1.4.1曲柄滑块机构（切刀往复运动）
曲柄滑块机构广泛应用于往复活塞式发动机、压缩机、冲床等的主机构中，把往复移动转换为不整周或整周的回转运动；压缩机、冲床以曲柄为主动件，把整周转动转换为往复移动。偏置曲柄滑块机构的滑块具有急回特性，锯床就是利用这一特性来达到锯条的慢进和空程急回的目的。
优点：
(1)面接触低副，压强小，便于润滑，磨损轻，寿命长，传递动力大。
(2)具有急回特性，它可以使工作行程平均速度小，因而工作行程平稳，非工作行程速度加快，以缩短非工作时间，达到提高工作效率的目的。
(3)低副易于加工，可获得较高精度，成本低 
(4)杆可较长，可用作实现远距离的操纵控制
(5)利用连杆实现较复杂的运动规律和运动轨迹
缺点：
(1)低副中存在间隙，精度低
(2)不容易实现精确复杂的运动规律
1.4.2不完全齿轮机构（糕点的直线间歇运动）
特点：此机构的主动轮为一个不完全的渐开线齿轮，而从动轮则是由正常值、加厚值组成的特殊渐开线齿轮，可用于间歇传动。
1、可以将将连续传动转化为间歇传动。
2、不完全齿轮机构结构简单、工作可靠，但其加工艺较复杂。
3、在传递不连续负载时，能有效减轻载荷对齿轮的冲击，保护齿轮传动系统。
缺点：
1、由于从动轮在运动全过程中并非完全等速，每次转动开始和终止时，角速度有突变，存在刚性冲击，所以不完全齿轮机构一般用于低速、轻载的工作场合。
2、在齿轮啮合时，齿间间隙有一定量，导致在传递力矩时齿轮产生震荡和冲击声音，从而降低了传动系统的精度和可靠性。也会导致能量损失和工作噪声，同时也会降低齿轮的使用寿命。
1.5总体方案设计
1.5.1减速机构设计
电动机转速为 1390r/min ，而切刀工作节拍为 51次/min，需要设计减速机构。减速机构采用两级齿轮减速。
1.5.2曲柄滑块机构设计
对心曲柄滑块机构，没有急回特性，极位夹角为零。偏心曲柄滑块机构，没有急回特性，极位夹角为零，而且偏心曲滑块稳定柄稳定、节省空间、易于维护。因此，选择具有急回特性的偏心曲柄滑块机构，可以大大的提高工作效率。
1.5.3不完全齿轮机构设计
通过不完全齿轮的转动，带动从动齿轮的间歇转动，再把转动转变成传送带的间歇直线运动。
2 切片机构设计
2.1运动时间的确定
由于切刀工作节拍为51次/min ，则完成一次糕点输送和切片过程所需时间为1.17s( T=1.17s ).
一个周期内，切刀向下运动时间为 0.63s
向上运动时间为 0.54s
传送带运动时间为0.23s
停止时间为0.94s
2.2曲柄滑块机构的设计
设计曲柄滑块机构的尺寸如下图所示 (切刀安装在滑块上) 。转角ɑ=240°时，滑块运动到最低点 C1点，转角ɑ =46.5°时，滑块运动到 C2点。转角从 240°到 46.5°过程中滑块向下运动(切片) ，从 244°到 78°过程滑块向上运动回程曲柄滑块机构极位夹角θ=13.5°
行程速比系数K=(180°+θ)/(180°-θ)=1.162
曲柄长 AB=38.05mm连杆长 BC=105.13mm行程 H=80mm偏距 e=30mm当转角 =180时(曲柄为水平位置) ，最大压力角为 40°
(1.1)
(1.2)
K=(180°+θ)/(180°-θ)
(1.3)
2.3减速齿轮设计
采用两级齿轮减速，一级减速齿轮传动比为5.2二级减速齿轮传动比为5.2减速前转速为 1390r/min，功率为0.75KW。减速后转速为 51r/ min。减速齿轮相关尺寸数据见下表
表1.1 减速齿轮数据
名称
计算公式
一级减速齿轮主动轮
一级减速齿轮从动轮
二级减速齿轮主动轮
二级减速齿轮从动轮
模数
m=a*z
2
2
2
2
压力角
20°
20°
20°
20°
分度圆直径
m*z
40
208
40
208
齿顶圆直径
(z+2)*m
44
212
44
212
中心距
（z1+z2）*m/2
124
124
传动比
5.2
5.2
2.4不完全齿轮设计
安卓课程设计题目
已知数据:
主动轮转速为ω =17π/10rad/s，即 T=1.17s要求主动轮转一圈( 360°)
从动轮一个周期轮上一点走过80mm
计算可得：
主动轮的啮合角度70.77°
主动轮的半径12.74mm
(2.1)
(2.2)
4总结
经过一周的课程设计， 艰辛和欣慰并存， 欣慰是自己解决一个棘手的问题，艰辛是在炎炎夏日还要凑在一起讨论，为此付出了很大的努力。
我们在上学期经常有一个疑问，我们学这些东西干嘛，经历了大半个学期的设计课，我们都恍然大悟， 学到了课堂里永远都学不到的东西，比如把理论付诸实践、和同学们并肩合作，这些都是今后我们缺少不了的。
在两年大学生活里，如此充实快乐课程很少，在实践中学习，又在学习中实践。不仅解决我们学完就忘的毛病，更使我们感受到了机械的魅力，同时提升了我们的文化知识。这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，互相学习，共同提高。
在此还要感谢我们的指导老师老师对我们的悉心的指导，感谢老师给我们的帮助在设计过程中遇到困难时，是老师的指导帮助我们少走弯路，少犯错误。 老师身上有太多的经验值得我们学习，这是书与网络无法教给我们的。
在整个设计中我们懂得了许多东西，也培养了我们独立工作与协调合作的能力，树立了对自
己工作能力的信心， 相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力， 使我们充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。就算这个设计的结果不如人意，但是在设计过程中所学到的东西才是这次课程设计的最大收获和财富，将使我们终身受益。
参考文献
1.孙恒 机械原理（第九版），高等教育出版社，201907
2.师忠秀 机械原理课程设计（第三版），机械工业出版社，201710
3.陈明 机械原理课程设计，华中科技大学出版社，201406

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