課程設(shè)計封面課件

1、荊楚理工學(xué)院課程設(shè)計成果 學(xué)院： 機械工程學(xué)院 班 級： 機制三班 學(xué)生姓名： 韓俊杰 學(xué) 號： 2014ZSB030109 設(shè)計地點（單位）： 荊楚理工學(xué)院 設(shè)計題目： 糕點切片機 完成日期： 2015年 12 月 30 日 指導(dǎo)教師評語： _ 成績（五級記分制）： 教師簽名： 前 言 糕點做為中國民間傳統(tǒng)的小吃，有著將近兩千多年的文化歷史，傳承至今。因為其獨特的風(fēng)格流傳到現(xiàn)在。 在當(dāng)今這個社會和信息高速發(fā)展的全球化的時代！效率最為重要，大規(guī)模批量化的生產(chǎn)尤為重要，傳動的手工加工方式已經(jīng)不在適應(yīng)當(dāng)今這個社會，人類永遠都是進步的！用已有的理論知識，創(chuàng)造了一代又一代的糕點切片機！來滿足現(xiàn)代人的生

2、活需求。 隨著和外國的交流更加密切，西式糕點也流入中國，其造型新穎，風(fēng)格獨特，口味清新，顛覆了傳統(tǒng)糕點在我國人民中的印象。不僅僅在選材，制作方式，口感方面都給我們一種耳目一新的感覺。而今的糕點的發(fā)展更是融合了中西兩種風(fēng)格，成為新一代的流行美食，深受大眾的喜歡，市場占有率極高。糕點作為一種常見的食品，它可以作為早餐、中餐、晚餐，也可以作為主食。從而，在日常生活中扮演者重要的角色。而今，新世紀(jì)的糕點中添加了一些保健性的藥物，在不影響其自身美味的同時還大大提高了它的的營養(yǎng)價值和藥用效果。糕點切片機發(fā)展史已經(jīng)很多年了，對于家居型的糕點切片也是有市場供應(yīng)。早就已經(jīng)發(fā)展到了一定的階段。近幾年來，隨著經(jīng)濟的

3、飛速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高。糕點的制作慢慢有家庭小批量的生產(chǎn)趨勢，加上糕點龐大的需求量，價格適宜且功能強大的小作坊型糕點切片機變得非常必須，所以研究經(jīng)濟適用快速安全的糕點切片機是非常重要的。 目 錄1 設(shè)計任務(wù)-1 1.1設(shè)計要求數(shù)據(jù) 1.2工作原理及工藝動作過程 1.3 設(shè)計方案 2 設(shè)計方案的選擇.12.1 技術(shù)原理.1 2.2 裝置操作.2 2.3 核心部件的設(shè)計.2 2.4 設(shè)計方案的確定.5 2.5 運動循環(huán)圖及同步圖.73 機構(gòu)零件尺寸的設(shè)計.73.1 曲柄搖桿機構(gòu).83.2 棘輪機.10 3.3 曲柄滑塊機構(gòu).14 3.4 減速系統(tǒng).154機構(gòu)運動分析和動力分析.18 4.

4、1機構(gòu)運動分析.18 4.2機構(gòu)動力分析.225機構(gòu)建模.25 5.1 機構(gòu)運動簡圖.25 5.2 各部件的建模.255.3 機構(gòu)的裝配.27 總結(jié).28參考文獻.28一、設(shè)計任務(wù)1.1設(shè)計要求數(shù)據(jù)(1) 切點切片長度：10100mm(2) 糕點厚度：1025mm(3) 切刀切片時最大作用距離(亦即切片的寬度方向)：200 mm。(4) 切刀工作節(jié)拍：60次/min。(5) 選用的機構(gòu)簡單、輕便、運動靈活可靠，生產(chǎn)阻力要小。1.2工作原理及工藝動作過程 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)兩個執(zhí)行動作：糕點的直線間歇移動和切刀的往復(fù)運動。通過兩者的動作配合進行切片

5、。改變直線間歇移動速度或每次間隔的輸送距離，以滿足糕點不同切片厚度的需要。1.3 設(shè)計方案1）削速度較大時，切片刀口會整齊平滑，因此切刀運動方案的選擇很關(guān)鍵，切口機構(gòu)應(yīng)力求簡單適用、運動靈活和運動空間尺寸緊湊等。2）直線間歇運動機構(gòu)如何滿足切片長度尺寸的變化要求，是需要認(rèn)真考慮的。調(diào)整機構(gòu)必須簡單可靠，操作方便。是采用調(diào)速方案，還是采用調(diào)距離方案，或者采用其它調(diào)整方案，均應(yīng)對方案進行定性的分析比較。3）間歇運動機構(gòu)必須與切刀運動機構(gòu)工作協(xié)調(diào)，即全部送進運動應(yīng)在切刀返回過程中完成。需要注意的是，切口有一定的長度(即高度)，輸送運動必須在切刀完全脫離切口后方能開始進行，但輸送機構(gòu)的返回運動則可與切

6、刀的工作行程運動在時間上有一段重疊，以利提高生產(chǎn)率，在設(shè)計機器工作循環(huán)圖時，就應(yīng)按上述要求來選取間歇運動機構(gòu)的設(shè)計參。二、機械系統(tǒng)運動方案的擬定與選擇2.1方案的擬定 糕點的直線間歇運動可選擇連桿機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、棘輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)等。 切刀的往復(fù)直線運動可采用連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、組合機構(gòu)等。方案一：切刀的往復(fù)運動是用凸輪機構(gòu)， 糕點的間歇運動是用棘輪機構(gòu) 偏執(zhí)曲柄滑塊機構(gòu)，可以利用它實現(xiàn)切刀的往復(fù)運動。凸輪機構(gòu)工作原理：有凸輪的轉(zhuǎn)動帶動切刀的上下往復(fù)運動，最大行程為凸輪的相對轉(zhuǎn)動點的最高點與最低點的差，通過正價凸輪的長度來增大或減小行程。 優(yōu)點：具有急回運動特性。機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，可根據(jù)

7、已經(jīng)給定的尺寸設(shè)計出機構(gòu)中各連桿的長度。具有連桿機構(gòu)的共同優(yōu)點?？梢猿惺茌^大的載荷，并且有利于潤滑，運動副元素的幾何形狀較簡單，便于加工制造。改變各構(gòu)件的相對長度來使動件得到預(yù)期的運動規(guī)律。 缺點：機械效率較低。 直齒式棘輪棘爪機構(gòu)，利用棘爪的擺動推動棘輪的轉(zhuǎn)動，然后棘爪的回到初始位置過程中棘輪不動。如此棘爪往復(fù)擺動來實現(xiàn)糕點的直線間歇運動。 優(yōu)點：依靠棘輪傳動，運動可靠，制造方便，棘輪轉(zhuǎn)角能實現(xiàn)有級調(diào)節(jié)。并且在棘輪外面罩上一個外殼和曲柄搖桿配合可以實現(xiàn)糕點機構(gòu)的可調(diào)性往復(fù)間歇運動，且具有調(diào)節(jié)精度和結(jié)構(gòu)簡單，易設(shè)計的特點。 缺點：由于棘輪很少接觸，棘輪棘齒的厚度需要注意，如果太薄就會使強度減低

8、，所以棘輪棘齒的齒高和齒距的確定要綜合多方面考慮使其滿足。棘輪機構(gòu) 工作原理：曲柄轉(zhuǎn)動一定角度范圍是帶動連桿運動，與連桿項鏈的棘爪插入齒輪內(nèi)，帶動從動棘輪轉(zhuǎn)過一定角度。當(dāng)去曲柄轉(zhuǎn)過領(lǐng)一定角度，另一側(cè)的棘爪組織棘爪輪反向轉(zhuǎn)動，與連桿項鏈的棘爪在棘輪齒上滑過。從而實現(xiàn)曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動帶動棘輪的單向間歇運動。優(yōu)缺點：齒式棘輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，動與停的時間比可通過選擇合適的驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)。該機構(gòu)的的缺點是行程只能做有限調(diào)節(jié)，噪音、沖擊和磨損較大。方案二：切刀的往復(fù)運動是用連桿機構(gòu) 糕點的間歇運動是用非完整齒輪與完整齒輪間歇嚙合傳動 切刀的往復(fù)運動我們用凸輪連桿機構(gòu)實現(xiàn)，刀裝在滑塊上，利用杠桿定理，另

9、外，采用圖示的偏置曲柄滑塊機構(gòu)有急回運動特性，可使刀在向下運動即切糕點時速度加快，從而使切口光滑。 糕點的間歇運動我們采用不完全齒輪實現(xiàn)。 該方案結(jié)構(gòu)簡單，但對于不完全齒輪來說，嚙合時會有較大沖擊，易損壞， 同時該系統(tǒng)整體尺寸較大，工作效率較低，結(jié)構(gòu)不緊湊，調(diào)試性較低。連桿機構(gòu)工作原理：通過轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)帶動連桿的轉(zhuǎn)動，從而到動切刀上下往復(fù)運動，可通過調(diào)節(jié)連桿的長度來城建行程。優(yōu)缺點：結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，且具有連桿的共同優(yōu)點。優(yōu)快慢行程之風(fēng)，提高工作效率。起運動副均為低副，兩運動副鏈接為面接觸，加強較小，可承載較大的載荷。這種機構(gòu)占據(jù)的空間位置較大，傳遞的路線較長。 非完整齒輪與完整齒輪間歇嚙合傳

10、動工作原理：主動齒輪做連續(xù)轉(zhuǎn)動，當(dāng)主動輪的吃齒靜茹嚙合，從動輪轉(zhuǎn)動，主動輪退出嚙合，有與兩齒輪的凸凹鎖止弧的作用，從動輪保持可靠停歇，從而實現(xiàn)從動輪的間歇轉(zhuǎn)動。優(yōu)缺點；不完全齒輪機構(gòu)設(shè)計靈活，從動輪的運動角范圍大，很容易實現(xiàn)一個周期中的多次變動，廳施加不等的間歇運動。擔(dān)架工復(fù)雜；在進入嚙合是速度有突變，引起剛性沖擊，不宜用于高速轉(zhuǎn)動；主、從動輪不能互換，并且不好控制進給的距離。方案三：切刀的往復(fù)運動是用連桿-曲柄滑塊機構(gòu) 糕點的間歇運動是用棘輪機構(gòu) 直齒式棘輪棘爪機構(gòu)，利用棘爪的擺動推動棘輪的轉(zhuǎn)動，然后棘爪的回到初始位置過程中棘輪不動。如此棘爪往復(fù)擺動來實現(xiàn)糕點的直線間歇運動。整體結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點：

11、機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，可根據(jù)已經(jīng)給定的尺寸設(shè)計出機構(gòu)中各連桿的長度。具有連桿機構(gòu)的共同優(yōu)點。可以承受較大的載荷，并且有利于潤滑，運動副元素的幾何形狀較簡單，便于加工制造。改變各構(gòu)件的相對長度來使動件得到預(yù)期的運動規(guī)律,但機械效率較低。依靠棘輪傳動，運動可靠，制造方便，棘輪轉(zhuǎn)角能實現(xiàn)有級調(diào)節(jié)。并且具有調(diào)節(jié)精度和結(jié)構(gòu)簡單，易設(shè)計的特點。 缺點：由于棘輪很少接觸，棘輪棘齒的厚度需要注意，如果太薄就會使強度減低，所以棘輪棘齒的齒高和齒距的確定要綜合多方面考慮使其滿足。綜合上訴三種方案的有缺點 最終我選擇方案三。2.1選擇方案的工作原理及運動簡圖機構(gòu)運動簡圖電動機經(jīng)過皮帶和減速齒輪候達到切刀所需要到達的工作速率

12、，使用一組帶輪帶動曲柄滑塊機構(gòu)運動，可以對糕點進行切片；為實現(xiàn)糕點間歇運動，就使用棘輪連接皮帶輪實現(xiàn)了糕點進給運動，通過間歇運動機構(gòu)與切達往復(fù)運動機構(gòu)相互協(xié)作運動，即可完成每次切片過程的一致性，使得每塊糕點的大小保持一樣大。 三、根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖3.1刀具往復(fù)運動 切刀每分鐘的完成切割60次的工作節(jié)拍，切刀做豎直面內(nèi)的往復(fù)直線運動，當(dāng)其向下運動到與最低點相距約25mm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30mm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25mm是又開始切割

13、糕點，此時糕點又靜止。如此往復(fù)運動。根據(jù)糕點切片機工藝要求，切刀的推動循環(huán)由下面四段形成。分別是第一階段切刀由糕點表面位置到糕點底部位置所需時間為T1，第二階段是切刀由糕點的底部位置回到糕點表面位置所需時間為T2，第三階段是切刀由糕點表面位置到距離糕點表面位置的最高點所需時間為T3，第四階段是切刀由最高點回到糕點表面位置所需時間為T4完成整個過程需要的時間為：T總=T1+T2+T3+T4 T總=60/60s=1.0s每個階段所需時間為：T1=T2=T3=T4=1/4s=0.25s刀具往復(fù)運動機構(gòu)運動循環(huán)圖3.2間歇運動 實現(xiàn)間歇運動的是棘輪機構(gòu)，因此有棘輪轉(zhuǎn)位與停歇兩個階段。它們分別是棘輪轉(zhuǎn)位

14、時間Ta，棘輪停歇時間Tb棘輪轉(zhuǎn)為與停歇的總時間時間為1s棘輪轉(zhuǎn)為時間與棘輪停歇時間分別為Ta=Tb=0.5s間歇運動機構(gòu)運動循環(huán)圖四、傳動系統(tǒng)設(shè)計4.1 傳動系統(tǒng)設(shè)計電動機轉(zhuǎn)速為1450r/min,切刀的工作節(jié)拍是60次/min.假設(shè)電動機轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),切刀往復(fù)運動一次.由于我們所需要的轉(zhuǎn)速與工作節(jié)拍一樣都是60r/min，所以要設(shè)計減速裝置。對于減速裝置我們采用皮帶加齒輪的方式。第一級降速是用皮帶減速，減為250r/min。第二級是用齒輪減為50r/min。5.1皮帶傳動設(shè)計 皮帶傳動設(shè)計是采用兩個半徑不相同的皮帶實現(xiàn)。由于皮帶上線速度相等，由r1*n1=r2*n2 1000*r1=250*r2

15、 r1/r2=1/4 設(shè)電機上皮帶輪半徑徑大小為r1=30mm，另一端皮帶輪的半徑大小r2=120mm。傳動比i=4。5.1齒輪系的設(shè)計 經(jīng)皮帶減速后的轉(zhuǎn)速為250r/min，而我們所需要的轉(zhuǎn)速為50r/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。 直齒輪參數(shù)表名稱齒數(shù)模數(shù)分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑齒輪Z1204mm80mm88mm70mm齒輪Z2404mm160mm168mm150mm 齒輪Z2204mm80mm88mm70mm齒輪Z3504mm200mm208mm190mm傳動比 i=(Z2*Z3)/(Z1*Z2)=5/1 五、執(zhí)行系統(tǒng)機構(gòu)設(shè)計切刀往復(fù)運動機構(gòu)為的執(zhí)行機構(gòu)

16、為去柄滑塊機構(gòu)，簡諧運動機構(gòu)為棘輪機構(gòu)。5.1曲柄滑塊由于所切糕點的厚度最大為25mm所以切刀在25mm以上運動時，糕點才能運動。為了給糕點足夠的傳送時間，設(shè)計刀具的行程為H=80mm，行程速比系數(shù)為k=2，曲柄長度為a=25mm；刀的高度設(shè)為50mm?？紤]衛(wèi)生問題，刀具不能縮到滑塊的導(dǎo)軌里，所以設(shè)計滑塊的長度為80mm；計算連桿的長度b，偏心距e。在三角形ACC中 H2=(b-a)2+(b+a)2-2(b-a)(b+a)cos =180 b=67mm e=sin(b-a)2+2a2)/H e=33mm 曲柄滑塊機構(gòu)的尺寸為： 曲柄長：25mm 連接桿長：67mm 滑塊長：80mm 偏心距：3

17、3mm 刀片高：50mm 刀片長: 300mm 皮帶長: 800m.2棘輪機構(gòu) 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。為了更好的控制和改變這個長度，設(shè)棘輪每轉(zhuǎn)動一定的角度，糕點運動20mm，設(shè)棘輪共有24個齒，即每個齒代表15度。于是一共有五檔，即20、40、60、80、100mm，也就是說棘輪轉(zhuǎn)動15、30、45、60、75度。對于棘輪的轉(zhuǎn)動設(shè)計一個曲柄搖桿機構(gòu)推動棘輪轉(zhuǎn)動。于是棘輪的轉(zhuǎn)角就可以轉(zhuǎn)化為搖桿的擺角。即15,30,45,60,75度。在棘輪外加一個棘輪罩，用以遮蓋搖桿擺角范圍內(nèi)棘輪上的一部分齒。這樣當(dāng)搖桿順時針擺動時，棘爪在罩上先滑動，然后才嵌入棘

18、輪的齒槽中推動其轉(zhuǎn)動。被罩遮住的齒越多，每次推動的角度就越小。棘輪罩設(shè)置5個轉(zhuǎn)角分別為15,30,45,60,75度。設(shè)模數(shù)為m=4，棘輪的直徑為：da=mz=96mm。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轉(zhuǎn)動。皮帶移動的距離為x=d*n/360°（d為傳輸糕點的皮帶輪的直徑，n為棘爪推動的角度）。由運動距離可以得出皮帶輪的直徑為153mm。其尺寸為：設(shè)模數(shù)為m=4， 棘輪齒數(shù)：24個棘輪的直徑為：da=mz=96mm皮帶輪直徑：153mm; 皮帶長：1000mm；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)。推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1秒，則搖桿推程時間為：0.5秒，回程時