糕點切片機課程設(shè)計說明書

1、課程設(shè)計說明書 課程名稱： 機械原理課程設(shè)計 設(shè)計題目： 糕點切片機 專 業(yè)：熱能與動力工程(動力機械) 班級：1103 學(xué)生姓名:徐睿、徐波、高新宇、焦世彬、孫益柯、方鑫 學(xué) 號: 3110404066、67、68、69、72、73指導(dǎo)教師: 朱云明 2012年6月22日目 錄一、設(shè)計任務(wù)二、機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計的構(gòu)思三、機構(gòu)運動方案的選擇和評定四、根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖五、減速系統(tǒng)設(shè)計六、執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計七、傳動系統(tǒng)演示八、參考資料九、創(chuàng)新設(shè)計心得一、設(shè)計任務(wù)1.1 設(shè)計題目：糕點切片機 1.2 工作原理及工藝的動作過程 如結(jié)構(gòu)示意圖所示,電動機經(jīng)皮帶輪和齒輪系減速后，達(dá)到 30

2、 轉(zhuǎn)/分。再通過棘輪機構(gòu)連接一個皮帶輪構(gòu)成糕點的進(jìn)給機構(gòu)， 使它滿足間歇運動的要求。 同時通過另外一組皮帶輪帶動凸輪機構(gòu)，實現(xiàn)糕點的切片通過設(shè)計還可實現(xiàn)切刀的急回運動。由于每一次切刀的運動過程相同,故每一片糕點的大小也相同；通過改變進(jìn)給的距離，可調(diào)整切片的厚度。間歇運動機構(gòu)與切刀往復(fù)運動機構(gòu)協(xié)調(diào)工作從而實現(xiàn)糕點的切片。1.3 機構(gòu)的一些尺寸 糕點厚度：25mm； 糕點切片長度（即切片高）范圍：45mm； 切刀切片時最大作用距離（亦即切片寬度方向）：400mm； 切刀工作節(jié)拍：60次/分； 生產(chǎn)阻力很小。要求選用的機構(gòu)簡單、輕便、運動靈活可靠。 電機功率 0.55KW（或 0.75KW） 、13

3、90r/min。 主要設(shè)計要求是： 通過調(diào)整進(jìn)給的距離，達(dá)到切出不同厚度糕點的需要。 要確保進(jìn)給機構(gòu)與切片機構(gòu)協(xié)調(diào)工作，全部送進(jìn)運動應(yīng)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(jìn)行。二、機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計的構(gòu)思切刀的往復(fù)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； 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。2.1實現(xiàn)切刀往復(fù)運動的機構(gòu)方案一如上圖所示，為一直動導(dǎo)桿機構(gòu)，可利用桿 3 的往復(fù)運動來實現(xiàn)切刀的上下 往復(fù)運動。 方案二如上圖所示，為一偏心曲柄滑塊機構(gòu)，可利用它實現(xiàn)切刀的往復(fù)運動。 方案三 如上圖所示，為一對心凸輪機構(gòu)

4、，可利用它實現(xiàn)切刀的往復(fù)運動。 2.2糕點的直線間歇運動方案一 糕點直線間歇運動之槽輪機構(gòu) 通過槽輪實現(xiàn)直線間歇運動 方案二糕點直線間歇運動之棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)實現(xiàn)直線間歇運動 三、機構(gòu)運動方案的選擇和評定3.1刀具運動 方案一：運動副均為低副，兩運動副元素為面連接，壓力較小，可承受較大的載荷，且?guī)缀涡螤詈唵?，便于加工?此機構(gòu)雖有上下往復(fù)運動，但它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。 方案二：此機構(gòu)具有急回特性，結(jié)構(gòu)簡單，具有連桿機構(gòu)的共同特點，可承受較大的載荷，運動副元素的幾何形狀簡單。但是此機構(gòu)具有連桿機構(gòu)的共同缺 點，

5、即機械效率低下。且不符合本次課程設(shè)計的具體要求 方案三：此機構(gòu)可以具有急回特性，能實現(xiàn)切刀下切速度慢而收回速度快的特性。結(jié)構(gòu)簡單，可承受較大的載荷，且符合本次課程設(shè)計的實際要求，能夠使 從動件得到各種預(yù)期的運動規(guī)律。 此機構(gòu)具有凸輪機構(gòu)的一些共同缺點，加工較為復(fù)雜，這是凸輪機構(gòu)所不能避免的。綜上所敘，我們選擇了凸輪機構(gòu)提供往復(fù)運動。 3.2直線間歇運動 方案一 槽輪機構(gòu) 此機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)直線間歇運動的功能，但是不能實現(xiàn)不同糕點切片厚度的需要，而且槽輪加工難度大，不符合此次課程設(shè)計的具體要求。 方案二 棘輪機構(gòu) 此機構(gòu)既能夠?qū)崿F(xiàn)直線間歇運動的功能，又能通過改變棘輪每次轉(zhuǎn)過的角度來實現(xiàn)不同糕點切片厚

6、度的需要，而且結(jié)構(gòu)簡單，制造容易。 綜上所述，我們選擇了棘輪機構(gòu)提供直線間歇運動。 3.3方案設(shè)計的創(chuàng)新改進(jìn)措施： 我們開始構(gòu)思方案時,想使設(shè)計的機構(gòu)要盡量滿足自動化的要求。此機構(gòu)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(jìn)一定的距離到達(dá)指定位置.為了實現(xiàn)切的動作,我們開始采用曲柄滑塊機構(gòu),曲柄滑塊機構(gòu)可以實現(xiàn)刀的往復(fù)運動,可傳遞較大的力,能滿足我們的需要，但是機械效率太低，本著提高效率等的原則，我們考慮用凸輪機構(gòu),來實現(xiàn)刀的往復(fù)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，又能符合本次課程設(shè)計等要求，于是我們確定用凸輪機構(gòu)，并且凸輪機構(gòu)還能實現(xiàn)急回運動

7、，從而極大地提高了效率。 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(jìn)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(gòu),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(gòu)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)，但是用齒輪來改變速度很復(fù)雜且不太方便操作,且零件繁多，于是我們否定了這個方案。經(jīng)過查資料后，我們最終選擇了棘輪機構(gòu)。棘輪機構(gòu)可以方便地改變切片的長度，且棘輪機構(gòu)設(shè)計加工簡單，改變切片的長度時操作方便。所以機構(gòu)的總體方案就是齒輪系降低轉(zhuǎn)速、棘輪機構(gòu)實現(xiàn)間歇運動和凸輪機構(gòu)實現(xiàn)刀片的運動。 四、根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖刀具往復(fù)運動

8、 切刀每分鐘完成切割40次的工作節(jié)拍，故連接曲柄的齒輪的轉(zhuǎn)速為40次/ 分，切刀做豎直面內(nèi)的往復(fù)直線運動，當(dāng)其往下運動到與最低點相距約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(jìn)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(fù)循環(huán)。下圖是刀具的位移運動圖（一個周期）： 五、 減速系統(tǒng)設(shè)計 減速皮帶輪 減速齒輪 送料皮帶輪 本機構(gòu)的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

9、是40r/min,所以需要減速。對于減速裝置我們采用皮帶輪和齒輪系的方法。第一級 降速是通過皮帶輪減速,減速后轉(zhuǎn)速為 200r/min。第二級是通過齒輪系減速，減速后轉(zhuǎn)速為 40r/min。兩傳動機構(gòu)設(shè)計分析如下:5.1皮帶輪傳達(dá)設(shè)計： 皮帶傳動設(shè)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*w1=r2*w2，1390*r1=200*r2； r1 /r2=20/139。 由此可見算出電機上皮帶輪半徑大小 r1=20mm；另一端皮帶輪半徑大小 r2=139mm，既有傳動比 i=139/20。 5.2齒輪系的設(shè)計： 經(jīng)皮帶輪減速后的轉(zhuǎn)速為 200r/min,而我們所要的轉(zhuǎn)

10、速 40r/min。因此還需要的傳動比為5/1,選用的齒輪為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。m=4mm;z1=25,z2=50,z2'=25,z3=75。六、執(zhí)行系統(tǒng)機構(gòu)設(shè)計執(zhí)行機構(gòu)分兩個,第一個為對心凸輪機構(gòu),第二個為棘輪機構(gòu),現(xiàn)分別介紹如下:對心凸輪機構(gòu)（帶切刀） 棘輪機構(gòu)轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)6.1對心凸輪機構(gòu)這個機構(gòu)主要是實行切刀的上下往復(fù)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并考慮到衛(wèi)生問題,設(shè)計刀的行程為65mm，刀的高度設(shè)為35mm，設(shè)計滑塊的高度為95mm，采用皮帶傳動。切刀應(yīng)能剛好切斷糕點,綜合曲柄滑塊和棘輪機構(gòu)的尺寸,我們得出凸輪機構(gòu)

11、和棘輪機構(gòu)的軸心距為269mm。 所以對心凸輪機構(gòu)的基本尺寸為： 基圓半徑大小為 20mm； 刀具高度 35mm； 滾子直徑 10mm； 滑塊長度 110mm；; 凸輪機構(gòu)和棘輪機構(gòu)軸心距為454mm。 6.2棘輪機構(gòu) 棘輪機構(gòu)主要是實行糕點的進(jìn)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(shè)棘輪每轉(zhuǎn)動一定角度,糕點運動 115mm,設(shè)棘輪共有48 個齒,既每個齒代表7.5 度。于是一共有三檔,即 10,15,20mm, 也就是說棘輪轉(zhuǎn)動 15,22.5,30 度。對于棘輪的轉(zhuǎn)動,設(shè)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。即 15,

12、22.5,30 度。在棘輪外加裝一個棘輪罩，用以遮蓋搖桿擺角范圍內(nèi)棘輪上的一部分齒。這樣，當(dāng)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(zhuǎn)動。被罩遮住的齒越多，則棘輪每次轉(zhuǎn)動的角度就越小。棘輪罩設(shè)置三個轉(zhuǎn)角分別為 15,22.5,30 度。在搖桿上裝一個棘爪, 棘爪推動棘輪旋轉(zhuǎn), 棘輪上再固定一個皮帶輪用以帶動皮帶旋轉(zhuǎn)。 曲柄長 50mm; 連桿長 230mm； 搖桿長 290mm； 棘輪半徑 86mm; 棘輪齒數(shù) 48 個； 皮帶輪直徑 76mm； 皮帶長 1.5m. 整個機器的關(guān)鍵就在于切刀運動與糕點傳送運動之間的協(xié)調(diào),因此需要詳細(xì)計算。依據(jù)零件尺寸，作圖計算得出： 推

13、動棘輪的曲柄搖桿機構(gòu)的行程速比系數(shù)為：k=1；又工作周期為 2 秒，則搖桿推程時間為：1 秒，回程時間為：0.5 秒，休止時間為：0.5 秒。 七、傳動系統(tǒng)演示 八、參考資料1朱理,機械原理 ，第2版，北京，高等教育出版社，20102戴娟，機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書，北京，高等教育出版社，20113陸鳳儀，機械原理課程設(shè)計，北京，機械工業(yè)出版社，1999 九、創(chuàng)新設(shè)計心得經(jīng)過幾天的努力，機械原理課程設(shè)計就要結(jié)束了?；仡欉@些天的勞動，我確實從中知道了很多，而且也要把CAD學(xué)好，我所完成的不僅僅是一個課程設(shè)計，對課本知識的理解也加深了許多。剛開始，我認(rèn)為這個課程設(shè)計題目很簡單，我就沒有在之前做準(zhǔn)備，到了后面，我發(fā)現(xiàn)要畫的圖也有點麻煩，而且還要給予尺寸的設(shè)計。不僅要考慮糕點的傳動，還要考慮糕點的切的動作， 我們寢室的3個人在寢室里討論了將近幾個小時也沒有確定可行的方案，又是棘輪不知道