機械原理課程設計--糕點切片機

1、<p>　　機械原理課程設計說明書</p><p>　　設計題目 糕點切片機 </p><p>　　XXXX學院 XXXXXX班 學號XXXXXXXXXX </p><p>　　設計者 XXX </p><p>　　指導教師 XXX </p><p>　　201

2、1 年7 月8 日</p><p>　　摘要：隨著人類社會生產(chǎn)力的不斷提高和迅速發(fā)展，世界步入了一個越來越自動化的時代，最為糕點行業(yè)的革命性工具之一的糕點切片機正日益成為糕點生產(chǎn)企業(yè)的必需品。糕點切片機要求實現(xiàn)兩個動作：糕點的直線間歇移動和切刀的往復運動。通過兩者的動作配合進行切片。改變直線間歇移動速度或每次間歇的輸送距離，以滿足糕點的不同切片厚度的需要。本文將就應用連桿和棘輪作為主要機構(gòu)實現(xiàn)糕點切片進行設計。&

3、lt;/p><p>　　關鍵詞 糕點 切片 設計 連桿 棘輪</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一．設計任務1</b></p><p>　　二．機械系統(tǒng)運動方案設計的構(gòu)思2</p><p>　　三. 機構(gòu)運動方案的選擇和評定5&

4、lt;/p><p>　　四. 根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖6</p><p>　　五．傳動系統(tǒng)設計7</p><p>　　六．執(zhí)行系統(tǒng)設計8</p><p>　　七．傳動系統(tǒng)演示10</p><p><b>　　八．參考資料11</b></p><p>　　九

5、．創(chuàng)新設計心得11</p><p><b>　　一 設計任務</b></p><p>　?。ㄒ唬?設計題目：糕點切片機</p><p>　　（二） 工作原理及工藝的動作過程</p><p>　　糕點先成型（如長方體、圓柱體等）經(jīng)切片后再烘干。糕點切片機要求實現(xiàn)兩個動作：糕點的直線間歇移動和切刀的往復運動。通過兩者的

6、動作配合進行切片。改變直線間歇移動速度或每次間歇的輸送距離，以滿足糕點的不同切片厚度的需要。</p><p>　　如結(jié)構(gòu)示意圖所示,電動機經(jīng)減速后，達到40轉(zhuǎn)/分。再用棘輪機構(gòu)連接一皮帶組成糕點的進給機構(gòu)，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(gòu)運動（滑塊上帶切刀），實現(xiàn)糕點的切片。間歇運動機構(gòu)與切刀運動機構(gòu)工作協(xié)調(diào)。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

7、，可調(diào)整切片的厚度。</p><p>　　糕點切片機主要結(jié)構(gòu)組成如圖1 所示</p><p>　　（三）機構(gòu)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>　　3)切刀切片時最大作用距離（亦即切片寬度方向）：30

8、0mm。 </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(gòu)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>　　主要設計要求是：</b></p>&

9、lt;p>　?。?）通過調(diào)整進給的距離，達到切出不同厚度糕點的需要。</p><p>　　（2）要確保進給機構(gòu)與切片機構(gòu)協(xié)調(diào)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(gòu)思</p><p>　　糕點切片機主要結(jié)構(gòu)如圖1 所示</p><p>&l

10、t;b>　　圖1</b></p><p>　　切刀的往復直線移動可采用連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪齒條、組合機構(gòu)等；</p><p>　　糕點的直線間歇運動可選擇連桿機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)等。</p><p>　　實現(xiàn)切刀往復運動的機構(gòu)</p><p><b>　　方案一：</b>&l

11、t;/p><p>　　如上圖所示，為一直動導桿機構(gòu)，可利用桿3的往復運動來實現(xiàn)切刀的上下往復運動。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　如上圖所示，為一幾何封閉凸輪機構(gòu)?？衫脴?gòu)件1繞A點做偏心轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)切刀的往復運動。</p><p><b>　　方案三：</b><

12、/p><p>　　如上圖所以，為一六桿機構(gòu)。</p><p><b>　　直線間歇移動 </b></p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　如上圖所示，為牛頭刨床，是可實現(xiàn)直線間隙移動的機構(gòu)。</p><p><b>　　方案二：</b&g

13、t;</p><p>　　它將連續(xù)轉(zhuǎn)動或往復運動轉(zhuǎn)換成單向步進運動，作單向的間歇運動。</p><p>　　三：機構(gòu)運動方案的選擇和評定</p><p>　　1、實現(xiàn)切刀往復運動的機構(gòu)</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?，便于加工。而且連桿上各點的軌跡是各種不同形狀的曲線

14、，氣形狀隨著各構(gòu)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(gòu)雖有上下往復運動，但她并沒有急回運動特性。不能夠?qū)崿F(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(gòu)簡單緊湊，可承重較大，

15、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?qū)崿F(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>　　方案三：此機構(gòu)不僅具有連桿機構(gòu)的有點以及切刀的急回運動要求，且可使切刀在工作行程中得到近似等速的運動，以滿足切削質(zhì)量。</p><p>　　通過對比，方案三最優(yōu)。<

16、/p><p><b>　　直線間歇移動 </b></p><p>　　方案一：此機構(gòu)具有機會運動的特性。此機構(gòu)也是連桿機構(gòu)，具有連桿機構(gòu)的共同優(yōu)點。</p><p>　　此機構(gòu)沒有間歇特性，不能很好的完成直線間歇運動。</p><p>　　方案二：依靠棘齒傳動，運動可靠，制造方便，棘輪轉(zhuǎn)角可有級調(diào)節(jié)。并且在棘輪外面罩上一個光

17、滑的外殼和曲柄搖桿配合既可以實現(xiàn)糕點機構(gòu)的往復間歇性運動，又可以調(diào)整糕點的進給量，結(jié)構(gòu)簡單，易設計。</p><p>　　根據(jù)要求，選擇方案二。</p><p>　　四、根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖</p><p><b>　　刀具往復運動</b></p><p>　　切刀每分鐘得完成切割40次的工作節(jié)拍。所以連

18、接曲柄的齒輪的轉(zhuǎn)速為40次/min，切刀做豎直面內(nèi)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。如此往復循環(huán)。下圖是刀具的位移運動圖（兩個周期）：&l

19、t;/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(gòu)原動件為一高速電機,其轉(zhuǎn)速為1390 r/min,但我們所需要的轉(zhuǎn)速是40r/min,所以要減速。對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

20、速,減為240r/min。第二級是用齒輪減為40r/min。兩傳動機構(gòu)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r×v=r×v，</p><p>　　1390×r=240×r；</p><p>

21、　　r /r=24/139.</p><p>　　由此可見算出電機上皮帶輪直徑大小r=36mm；另一端皮帶輪半徑大小r=220mm。傳動比i=139/24.</p><p>　　(二)齒輪系的設計:</p><p>　　經(jīng)皮帶減速后的轉(zhuǎn)速為240r/min,而我們所要的轉(zhuǎn)速40r/min。因此還需要的傳動比為6/1,選用的齒輪為標準齒輪。</p>&l

22、t;p><b>　　直齒輪參數(shù)表</b></p><p>　　六：執(zhí)行系統(tǒng)機構(gòu)設計及其運動分析</p><p>　　執(zhí)行機構(gòu)分兩個,第一個為曲柄滑塊機構(gòu),第二個為棘輪機構(gòu),現(xiàn)分別介紹如下: </p><p><b>　　六桿機構(gòu)</b></p><p>　　此機構(gòu)主要是執(zhí)行切刀的上下往復運動

23、。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40mm，考慮到急回特性的要求，設計AB的距離為50mm，BC的水平距離為15.8mm。1為30mm，桿2長50mm，桿3長60mm，桿5長47.3mm。由此可算的形成速度變化系數(shù)K=1.73，桿6的長度根據(jù)切刀與傳送糕點的皮帶距離而確定。即切刀最高點距皮帶距離為40mm。切刀的寬度設計為300mm，高度設計為80mm

24、.</p><p><b>　　切刀的速度分析</b></p><p>　　如圖，對切刀進行速度分析,運用矢量方程圖解法可得：</p><p>　　v=rw </p><p><b>　　v=v+v</b></p><p><b&

25、gt;　　v=w×l</b></p><p><b>　　v= - v</b></p><p><b>　　v=v+v</b></p><p>　　其中r=30，EB=60=BF,n=40rad/min，w=2πf=2π/n</p><p>　　對切刀進行加速度分析,運用矢量方

26、程圖解法可得：</p><p>　　a+a= a+a+a+a</p><p>　　大小 √ ? √ √ √ √</p><p>　　方向 √ √ √ 0 √ ?</p><p>　　上式只有兩個未知數(shù)，所以可以求解。</p><p>　　a+a= a+a+a+a</p>

27、;<p>　　大小 √ √ √ √</p><p>　　方向 √ √ √ √ √ √</p><p>　　機構(gòu)傳動和切刀運動示意圖：</p><p><b>　　棘輪機構(gòu)</b></p><p>　　棘輪機構(gòu)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

28、了更好的控制和改變這個長度,設棘輪每轉(zhuǎn)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,也就是說棘輪轉(zhuǎn)動15,30,45,60度。對于棘輪的轉(zhuǎn)動,設計一個曲柄搖桿機構(gòu)推動棘輪旋轉(zhuǎn)。于是棘輪的旋轉(zhuǎn)角度就可以轉(zhuǎn)化為搖桿的擺角。然后再齒輪上設計一個槽。通過改變槽中A點的位置。即曲柄OA的長度即可是你進給長度的改變。</p><p>　　選棘輪的模數(shù)m=5m

29、m：</p><p>　　da=mz=70mm</p><p>　　h=0.75m=3.75mm</p><p>　　df=da-2f=62.5mm</p><p><b>　　δ=20°</b></p><p>　　p=πm=15.7mm</p><p><

30、;b>　　A=m=5mm</b></p><p><b>　　B=2m=10mm</b></p><p><b>　　θ=60°</b></p><p>　　固聯(lián)在棘輪上的皮帶直徑為30mm。</p><p>　　齒輪3與棘輪的回轉(zhuǎn)中心的距離為180mm。</p&g

31、t;<p><b>　　七：傳動系統(tǒng)演示</b></p><p><b>　　八：主要參考資料</b></p><p>　　[1]、《機械原理》 程友聯(lián)主編， 中國農(nóng)業(yè)出版社</p><p>　　[2]、《機械原理課程設計手冊》 鄒慧君主編，　高等教育出版社</p><p>　　[3

32、]、《機械原理》 曹龍化主編. 北京：高等教育出版社1986</p><p><b>　　九：創(chuàng)新設計心得</b></p><p>　　經(jīng)過緊張的策劃、制作，十幾天的機械原理課程設計結(jié)束了。在這次實踐的過程中學到了一些除技能以外的其他東西,領略到了別人在處理專業(yè)技能問題時顯示出的優(yōu)秀品質(zhì),更深切的體會到人與人之間的那種相互協(xié)調(diào)合作的機制,最重要的還是自己對一些問題的

33、看法產(chǎn)生了良性的變化。 </p><p>　　這次的課程設計，對我來說是一次全新的體驗，不僅讓我學到了如何設計一件小機械，而且讓我在這個過程中學會了團隊合作，學會了堅持不懈的努力，更從中學會了如何做人的道理，真是讓我受益頗多。</p><p>　　作為機械原理這門課的課程設計，這次的課程設計和機械原理息息相關。如果我們沒有學好或者用心學這門課的話會給課程設計帶來很大不便。因為機械原理這門