糕點切片機課程設計說明書

1、<p><b>　　機械原理課程設計</b></p><p><b>　　設計說明書</b></p><p>　　《機械原理》 </p><p>　　糕點切片機 </p><p>

2、;　　起止日期： 2009 年 月 日 至 2009年 月 日</p><p>　　學 生 姓 名 </p><p>　　班 級 </p><p>　　學 號 </p&g

3、t;<p>　　成 績 </p><p>　　指 導 教 師（簽 字） </p><p>　　機械工程學院（部） </p><p>　　09年 月 日</p>

4、<p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　2008 — 2009 學年第 2 學期</p><p>　　機械工程 學院（系、部）機械設計制造及其自動化 專業(yè) 071 班級</p><p>　　課程名稱： 機械原理

5、 </p><p>　　設計題目： 糕點切片機 </p><p>　　完成期限：自 2009 年 06 月 08 日至 2009 年 06 月 14 日共 1 周</p><p>　　指

6、導教師（簽字）： 2009 年 月 日</p><p>　　系（教研室）主任（簽字）： 年 月 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一．設計任務1&l

7、t;/b></p><p>　　二．機械系統(tǒng)運動方案設計的構思2</p><p>　　三. 機構運動方案的選擇和評定3</p><p>　　四. 根據工藝動作和協(xié)調要求擬定運動循環(huán)圖4</p><p>　　五．傳動系統(tǒng)設計5</p><p>　　六．執(zhí)行系統(tǒng)設計6</p><p>

8、;　　七．傳動系統(tǒng)演示9</p><p><b>　　八．三維視圖10</b></p><p><b>　　九．方案評價10</b></p><p><b>　　十．參考資料10</b></p><p>　　十一．創(chuàng)新設計心得10</p><p&g

9、t;<b>　　一 設計任務</b></p><p>　?。ㄒ唬?設計題目：糕點切片機</p><p>　?。ǘ?工作原理及工藝的動作過程</p><p>　　如結構示意圖所示,電動機經皮帶和齒輪系減速后，達到40轉/分。再用棘輪機構連接一皮帶組成糕點的進給機構，并滿足間歇運動的要求。同時通過另外一組皮帶輪帶動曲柄滑塊機構運動（滑塊上帶切

10、刀），實現(xiàn)糕點的切片。間歇運動機構與切刀運動機構工作協(xié)調。由于每一次切的過程都一樣,從而使每一片糕點的大小都一樣。而通過改變進給的距離，可調整切片的厚度。</p><p>　?。ㄈC構的一些尺寸</p><p>　　1)糕點厚度：10~20mm。 </p><p>　　2)糕點切片長度（亦即切片高）范圍：5~80mm 。</p><p>　

11、　3)切刀切片時最大作用距離（亦即切片寬度方向）：300mm。 </p><p>　　4)切刀工作節(jié)拍：40次/min。 </p><p>　　5)工作阻力很小。要求選用的機構簡單、輕便、運動靈可靠。 </p><p>　　6)電機可選用，功率0.55KW（或0.75KW）、1390r/min。</p><p><b>　　主要設計

12、要求是：</b></p><p>　?。?）通過調整進給的距離，達到切出不同厚度糕點的需要。</p><p>　?。?）要確保進給機構與切片機構協(xié)調工作，全部送進運動應在切刀返回過程中完成，輸送運動必須在切刀完全脫離切口后方能開始進行。</p><p>　　二：機械系統(tǒng)運動方案設計的構思</p><p>　　切刀的往復直線移動可采

13、用連桿機構、凸輪機構、齒輪齒條、組合機構等；</p><p>　　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。</p><p>　　1、實現(xiàn)切刀往復運動的機構</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　如上圖所示，為一直動導桿機構，可利用桿3的往復運動來實現(xiàn)切刀的上

14、下往復運動。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　如上圖所示，為一幾何封閉凸輪機構?？衫脴嫾?繞A點做偏心轉動來實現(xiàn)切刀的往復運動。</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　如上圖所示，為一偏執(zhí)曲柄滑塊機構，可利用它實現(xiàn)切刀的往復運動。<

15、;/p><p>　　三：機構運動方案的選擇和評定</p><p>　　方案一：動副均為低副，兩運動副元素為面連接，壓強較小，可承受較大的載荷，且?guī)缀涡螤詈唵危阌诩庸?。而且連桿上各點的軌跡是各種不同形狀的曲線，氣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。</p><p>　　此機構雖有上下往復運動，但她并沒

16、有機會運動特性。不能夠實現(xiàn)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。</p><p>　　方案二：只要適當?shù)脑O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(guī)律，而且機構簡單緊湊，可承重較大，運動平穩(wěn)。</p><p>　　但是凸輪廓線與推桿之間為點、線接觸，易磨損。切沒有急回特性，不能夠實現(xiàn)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

17、，影響效率。</p><p>　　方案三：此機構急回特性。結構簡單。具有連桿機構的共同優(yōu)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(guī)律。</p><p>　　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。</p><p>　　方案設計的創(chuàng)新改進措施:</p><p>

18、　　1.我們開始構思方案時,考慮到在以后的生活和生產中,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,糕點要運動并前進一定的距離到達指定位置.為了實現(xiàn)切的動作,我們開始采用凸輪機構,來實現(xiàn)刀的往復運動,用凸輪可以很好的控制刀的運動,實現(xiàn)最優(yōu)的運動軌跡,可是凸輪的設計和制造比較復雜，且不能傳遞較大的力,而且切糕點也不需要那么高的精度。于是我們考慮用曲柄滑塊機構,曲

19、柄滑塊機構一樣可以實現(xiàn)刀的往復運動,可傳遞較大的力,能足我們的需要, 而且其機構簡單，加工制造方便，能減少生產成本，于是我們確定用曲柄滑塊機構。</p><p>　　2.對于蛋糕的傳送, 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(xiàn)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(xiàn)。用許多齒

20、輪來改變速度很復雜且不太方便操作,于是我們否定了這個方案。經過查資料后，我們選擇了棘輪機構。用棘輪機構可以方便的實現(xiàn)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么大概的定下來了. </p><p>　　四、根據工藝動作和協(xié)調要求擬定運動循環(huán)圖</p><p><b>　　刀具往復運動</b></p><p

21、>　　切刀每分鐘得完成切割40次的工作節(jié)拍。所以連接曲柄的齒輪的轉速為40次/min，切刀做豎直面內的往復直線運動，當其往下運動到與最低點相距約5mm至80mm（這是糕點的厚度）時開始切割糕點，此時糕點靜止不動，切割完畢切刀往上運動到距離最低點約80mm時糕點運動起來，把切好的糕點片帶走并把糕點送進待切，切刀繼續(xù)往上運動，直到最高點，之后再往下運動，直到最低點相距約5mm至80mm（這是糕點的厚度）時又開始切割糕點，此時糕點又靜止

22、。如此往復循環(huán)。下圖是刀具的位移運動圖（兩個周期）：</p><p><b>　　五： 減速系統(tǒng)設計</b></p><p>　　減速皮帶輪 減速齒輪 送料皮帶輪</p><p>　　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

23、于減速裝置我們采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:</p><p>　　(一)皮帶傳達設計：</p><p>　　皮帶傳動設計主要是采用兩個半徑不相同的皮帶輪實現(xiàn)。由于皮帶上線速度相等，由r1*v1=r2*v2，</p><p>　　1390*r1=240*r2；</p&

24、gt;<p>　　r1 /r2=24/139.</p><p>　　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.</p><p>　　(二)齒輪系的設計:</p><p>　　經皮帶減速后的轉速為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

25、準齒輪。</p><p><b>　　直齒輪參數(shù)表</b></p><p>　　傳動比 i=6/1。</p><p>　　六：執(zhí)行系統(tǒng)機構設計</p><p>　　執(zhí)行機構分兩個,第一個為曲柄滑塊機構,第二個為棘輪機構,現(xiàn)分別介紹如下: </p><p>　　曲柄滑塊機構

26、 棘輪機構轉角的調節(jié)</p><p><b>　?。◣械叮?lt;/b></p><p>　　(一) 曲柄滑塊機構</p><p>　　此機構主要是執(zhí)行切刀的上下往復運動。由于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

27、的高度設為37mm。考慮到衛(wèi)生問題,刀不能縮到滑塊的軌道里去,所以設計滑塊的長度為65mm；又設計連接桿的長度為60mm。這樣曲柄滑塊機構的高度比較高,所以采用皮帶傳動。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269mm。</p><p>　　所以曲柄滑塊機構的尺寸為:</p><p><b>　　曲柄長30mm;</b&

28、gt;</p><p><b>　　連接桿長60mm;</b></p><p><b>　　滑塊長65mm;</b></p><p><b>　　刀片高37mm;</b></p><p><b>　　皮帶長1.63m</b></p><

29、p>　　曲柄滑塊機構和棘輪機構軸心距為269mm。</p><p><b>　　(二) 棘輪機構</b></p><p>　　棘輪機構主要是執(zhí)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。于是一共有四檔,即20,40,60,80mm,也就是說棘輪

30、轉動15,30,45,60度。對于棘輪的轉動,設計一個曲柄搖桿機構推動棘輪旋轉。于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。在棘輪外加裝一個棘輪罩，用以遮蓋搖桿擺角范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，然后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。棘輪罩設置四個轉角分別為15，30，45，60度。設有槽的圓盤直徑為150mm,棘輪半徑為100mm,

31、在搖桿上裝一個棘爪, 棘爪推動棘輪旋轉,棘輪上再固定一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。</p><p><b>　　其尺寸為:</b></p><p><b>　　曲柄搖桿機構:</b></p><p><b>　　曲柄長50mm;</b>

32、;</p><p><b>　　連桿長210mm;</b></p><p><b>　　搖桿長200mm;</b></p><p><b>　　棘輪半徑86mm;</b></p><p><b>　　棘輪齒數(shù)24個;</b></p><

33、p>　　皮帶輪直徑153mm;</p><p><b>　　皮帶長1.5m.</b></p><p>　　整個機器的關鍵就在于切刀運動與糕點傳送運動之間的協(xié)調,因此需要詳細計算．</p><p>　　依據零件尺寸，作圖計算得出：</p><p>　　推動棘輪的曲柄搖桿機構的行程速比系數(shù)為：k=1；又工作周期為1.5

34、秒，則搖桿推程時間為：0.75秒，回程時間為：0.75秒．</p><p>　　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秒的時間里切刀應完成切糕點的動作并離開糕點表面．即切刀在糕點外運動的時間應大于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．</p><p><b>　　七：傳動系

35、統(tǒng)演示</b></p><p><b>　　八：三維視圖</b></p><p><b>　　九：方案評價</b></p><p>　　運動精確性：由于齒輪設計和棘輪設計都是按照糕點長度5~80mm來設計的，因此改變棘輪的轉角就能得到相應的長度的糕點。而且達到40r/min。</p><p&

36、gt;<b>　　十：主要參考資料</b></p><p>　　《機械原理》 朱 理 2004年</p><p>　　《機械原理課程設計手冊》 鄒慧君 1998年</p><p><b>　　十一：創(chuàng)新設計心得</b></p><

37、p>　　經過幾天的努力，機械原理課程設計就要結束了?；仡欉@些天的勞動，我收獲頗豐，所完成的不僅僅是一個課程設計，對課本知識的理解也加深了許多。</p><p>　　剛開始，我認為這個課程設計題目很簡單，根本沒有把它當回事，可開頭的傳動輪選擇就給我上了一課。我本來認為傳動只負責把糕點從一端傳到另一端就好了，可在我們討論的時候才發(fā)現(xiàn)錯了。這個不僅要考慮糕點的傳動，還要考慮糕點的切的動作，我們6個人那天中午在教室

38、里討論了將近1小時也沒有確定可行的方案，只好將討論時的幾種方案記下，回頭再研究?；厝ノ覀兘涍^再三的商量，最終才確立了這套方案。</p><p>　　過程是辛苦的，但結果是甜蜜的，我們的課程設計終于做好了。通過這次課程設計，我懂的了：1、對課本知識掌握的還不牢靠，還要更深一層的理解；2、在學習知識的同時，要注意知識和實際的結合，切記學死知識，那樣就是學好了，將來也時無用；3、團隊的精神，一個人的能力畢竟是有限的，只