糕點(diǎn)切片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告說(shuō)明書(shū)

1、-. z.課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程名稱(chēng)：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目：糕點(diǎn)切片機(jī)專(zhuān) 業(yè)：熱能與動(dòng)力工程(動(dòng)力機(jī)械)班級(jí)：1103學(xué)生:徐睿、徐波、高新宇、焦世彬、益柯、方鑫學(xué) 號(hào):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(jì)任務(wù)二、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的構(gòu)思三、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)定四、根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖五、減速系統(tǒng)設(shè)計(jì)六、執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)七、傳動(dòng)系統(tǒng)演示八、參考資料九、創(chuàng)新設(shè)計(jì)心得一、設(shè)計(jì)任務(wù)1.1 設(shè)計(jì)題目：糕點(diǎn)切片機(jī) 1.2 工作原理及工藝的動(dòng)作過(guò)程 如構(gòu)造示意圖所示,電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶輪和齒輪系減速后，到達(dá) 30 轉(zhuǎn)/分。再通

2、過(guò)棘輪機(jī)構(gòu)連接一個(gè)皮帶輪構(gòu)成糕點(diǎn)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)， 使它滿足間歇運(yùn)動(dòng)的要求。 同時(shí)通過(guò)另外一組皮帶輪帶動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)糕點(diǎn)的切片通過(guò)設(shè)計(jì)還可實(shí)現(xiàn)切刀的急回運(yùn)動(dòng)。由于每一次切刀的運(yùn)動(dòng)過(guò)程一樣,故每一片糕點(diǎn)的大小也一樣；通過(guò)改變進(jìn)給的距離，可調(diào)整切片的厚度。間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與切刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)工作從而實(shí)現(xiàn)糕點(diǎn)的切片。1.3 機(jī)構(gòu)的一些尺寸 糕點(diǎn)厚度：25mm； 糕點(diǎn)切片長(zhǎng)度即切片高圍：45mm； 切刀切片時(shí)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(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便、運(yùn)動(dòng)靈活可靠。 電機(jī)功率 0.55KW或 0.75KW 、1390r/min。 主要設(shè)計(jì)要

3、： 通過(guò)調(diào)整進(jìn)給的距離，到達(dá)切出不同厚度糕點(diǎn)的需要。 要確保進(jìn)給機(jī)構(gòu)與切片機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)工作，全部送進(jìn)運(yùn)動(dòng)應(yīng)在切刀返回過(guò)程中完成，輸送運(yùn)動(dòng)必須在切刀完全脫離切口前方能開(kāi)場(chǎng)進(jìn)展。二、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的構(gòu)思切刀的往復(fù)直線移動(dòng)可采用連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪齒條、組合機(jī)構(gòu)等； 糕點(diǎn)的直線間歇運(yùn)動(dòng)可選擇連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)等。2.1實(shí)現(xiàn)切刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)方案一如上圖所示，為一直動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，可利用桿 3 的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)切刀的上下 往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 方案二如上圖所示，為一偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，可利用它實(shí)現(xiàn)切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 方案三 如上圖所示，為一對(duì)心凸輪機(jī)構(gòu)，可利用它實(shí)現(xiàn)切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

4、2.2糕點(diǎn)的直線間歇運(yùn)動(dòng)方案一 糕點(diǎn)直線間歇運(yùn)動(dòng)之槽輪機(jī)構(gòu) 通過(guò)槽輪實(shí)現(xiàn)直線間歇運(yùn)動(dòng) 方案二糕點(diǎn)直線間歇運(yùn)動(dòng)之棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)直線間歇運(yùn)動(dòng) 三、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)定3.1刀具運(yùn)動(dòng) 方案一：運(yùn)動(dòng)副均為低副，兩運(yùn)動(dòng)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?jiǎn)單，便于加工。 此機(jī)構(gòu)雖有上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，但它并沒(méi)有急回運(yùn)動(dòng)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(shí)間，影響效率。 方案二：此機(jī)構(gòu)具有急回特性，構(gòu)造簡(jiǎn)單，具有連桿機(jī)構(gòu)的共同特點(diǎn)，可承受較大的載荷，運(yùn)動(dòng)副元素的幾何形狀簡(jiǎn)單。但是此機(jī)構(gòu)具有連桿機(jī)構(gòu)的共同缺 點(diǎn)，即機(jī)械效率低下。且不符合本次課程

5、設(shè)計(jì)的具體要求 方案三：此機(jī)構(gòu)可以具有急回特性，能實(shí)現(xiàn)切刀下切速度慢而收回速度快的特性。構(gòu)造簡(jiǎn)單，可承受較大的載荷，且符合本次課程設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，能夠使 從動(dòng)件得到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 此機(jī)構(gòu)具有凸輪機(jī)構(gòu)的一些共同缺點(diǎn)，加工較為復(fù)雜，這是凸輪機(jī)構(gòu)所不能防止的。綜上所敘，我們選擇了凸輪機(jī)構(gòu)提供往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 3.2直線間歇運(yùn)動(dòng) 方案一 槽輪機(jī)構(gòu) 此機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)直線間歇運(yùn)動(dòng)的功能，但是不能實(shí)現(xiàn)不同糕點(diǎn)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(jì)的具體要求。 方案二 棘輪機(jī)構(gòu) 此機(jī)構(gòu)既能夠?qū)崿F(xiàn)直線間歇運(yùn)動(dòng)的功能，又能通過(guò)改變棘輪每次轉(zhuǎn)過(guò)的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)不同糕點(diǎn)切片厚度的需要，而且構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造容易

6、。 綜上所述，我們選擇了棘輪機(jī)構(gòu)提供直線間歇運(yùn)動(dòng)。3.3方案設(shè)計(jì)的創(chuàng)新改良措施： 我們開(kāi)場(chǎng)構(gòu)思方案時(shí),想使設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)要盡量滿足自動(dòng)化的要求。此機(jī)構(gòu)的運(yùn)作是切糕點(diǎn)與送糕點(diǎn),切的時(shí)候糕點(diǎn)不能動(dòng),沒(méi)有切的時(shí)候,糕點(diǎn)要運(yùn)動(dòng)并前進(jìn)一定的距離到達(dá)指定位置.為了實(shí)現(xiàn)切的動(dòng)作,我們開(kāi)場(chǎng)采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu),曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng),可傳遞較大的力,能滿足我們的需要，但是機(jī)械效率太低，本著提高效率等的原則，我們考慮用凸輪機(jī)構(gòu),來(lái)實(shí)現(xiàn)刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng),用凸輪可以很好的控制刀的運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的運(yùn)動(dòng)軌跡，又能符合本次課程設(shè)計(jì)等要求，于是我們確定用凸輪機(jī)構(gòu)，并且凸輪機(jī)構(gòu)還能實(shí)現(xiàn)急回運(yùn)動(dòng)，從而極提高了效率。 對(duì)于蛋糕的傳

7、送, 既要滿足間歇運(yùn)動(dòng)的要求,又能通過(guò)改變進(jìn)給距離而切出不同厚度的糕點(diǎn)。我們剛開(kāi)場(chǎng)試用了槽輪機(jī)構(gòu),但我們的糕點(diǎn)切片機(jī)要求可以改變所切糕點(diǎn)長(zhǎng)度的,如用槽輪機(jī)構(gòu)的話,很難實(shí)現(xiàn)改變切片的長(zhǎng)度,我們想到用齒輪組減速器改變速度來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是用齒輪來(lái)改變速度很復(fù)雜且不太方便操作,且零件繁多，于是我們否認(rèn)了這個(gè)方案。經(jīng)過(guò)查資料后，我們最終選擇了棘輪機(jī)構(gòu)。棘輪機(jī)構(gòu)可以方便地改變切片的長(zhǎng)度，且棘輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)加工簡(jiǎn)單，改變切片的長(zhǎng)度時(shí)操作方便。所以機(jī)構(gòu)的總體方案就是齒輪系降低轉(zhuǎn)速、棘輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)和凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)刀片的運(yùn)動(dòng)。 四、根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖刀具往復(fù)運(yùn)動(dòng) 切刀每分鐘完成切割40次的工作節(jié)拍，

8、故連接曲柄的齒輪的轉(zhuǎn)速為40次/ 分，切刀做豎直面的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其往下運(yùn)動(dòng)到與最低點(diǎn)相距約80mm 這是糕點(diǎn)的厚度時(shí)開(kāi)場(chǎng)切割糕點(diǎn)，此時(shí)糕點(diǎn)靜止不動(dòng)，切割完畢切刀往上運(yùn)動(dòng)到 距離最低點(diǎn)約 80mm 時(shí)糕點(diǎn)運(yùn)動(dòng)起來(lái)，把切好的糕點(diǎn)片帶走并把糕點(diǎn)送進(jìn)待切，切刀繼續(xù)往上運(yùn)動(dòng)，直到最高點(diǎn)，之后再往下運(yùn)動(dòng)，直到最低點(diǎn)相距約80mm這是糕點(diǎn)的厚度時(shí)又開(kāi)場(chǎng)切割糕點(diǎn)此時(shí)糕點(diǎn)又靜止。如此往復(fù)循環(huán)。下列圖是刀具的位移運(yùn)動(dòng)圖一個(gè)周期：五、 減速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 減速皮帶輪 減速齒輪 送料皮帶輪 本機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件為一高速電機(jī),其轉(zhuǎn)速為 1390 r/min,但我們所需要的轉(zhuǎn)速是40r/min,所以需要減速。對(duì)于減速裝置我們采用

9、皮帶輪和齒輪系的方法。第一級(jí) 降速是通過(guò)皮帶輪減速,減速后轉(zhuǎn)速為200r/min。第二級(jí)是通過(guò)齒輪系減速，減速后轉(zhuǎn)速為 40r/min。兩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析如下:5.1皮帶輪傳達(dá)設(shè)計(jì)： 皮帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)主要是采用兩個(gè)半徑不一樣的皮帶輪實(shí)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(jiàn)算出電機(jī)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(dòng)比 i=139/20。 5.2齒輪系的設(shè)計(jì)： 經(jīng)皮帶輪減速后的轉(zhuǎn)速為200r/min,而我們所要的轉(zhuǎn)速40r/min。因此還需要的傳動(dòng)比為5/1,選用的齒輪

10、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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分兩個(gè),第一個(gè)為對(duì)心凸輪機(jī)構(gòu),第二個(gè)為棘輪機(jī)構(gòu),現(xiàn)分別介紹如下:對(duì)心凸輪機(jī)構(gòu)帶切刀 棘輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)6.1對(duì)心凸輪機(jī)構(gòu)這個(gè)機(jī)構(gòu)主要是實(shí)行切刀的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于所切糕點(diǎn)的厚度最大為20mm,所以切刀在20mm之上運(yùn)動(dòng)時(shí),糕點(diǎn)才能運(yùn)動(dòng)。為了給糕點(diǎn)足夠的傳送并考慮到衛(wèi)生問(wèn)題,設(shè)計(jì)刀的行程為65mm，刀的高度設(shè)為35mm，設(shè)計(jì)滑塊的高度為95mm，采用皮帶傳動(dòng)。切刀應(yīng)能剛好切斷糕點(diǎn),綜合曲柄滑塊和棘輪機(jī)構(gòu)的尺寸,我們得出凸輪機(jī)構(gòu)和棘輪機(jī)構(gòu)的軸心距為269mm。 所以對(duì)心凸輪機(jī)構(gòu)的根本尺寸為： 基圓半

11、徑大小為20mm； 刀具高度35mm； 滾子直徑 10mm； 滑塊長(zhǎng)度 110mm；; 凸輪機(jī)構(gòu)和棘輪機(jī)構(gòu)軸心距為454mm。 6.2棘輪機(jī)構(gòu) 棘輪機(jī)構(gòu)主要是實(shí)行糕點(diǎn)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng),每一次的運(yùn)動(dòng)距離就是所切糕點(diǎn)的長(zhǎng)度。為了更好的控制和改變這個(gè)長(zhǎng)度,設(shè)棘輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度,糕點(diǎn)運(yùn)動(dòng)115mm,設(shè)棘輪共有48 個(gè)齒,既每個(gè)齒代表7.5 度。于是一共有三檔,即 10,15,20mm, 也就是說(shuō)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng) 15,22.5,30 度。對(duì)于棘輪的轉(zhuǎn)動(dòng),設(shè)計(jì)一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)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 15,22.5,30 度。在棘輪外加裝一個(gè)棘輪罩，用以遮蓋搖桿擺角圍棘輪上的一局部齒

12、。這樣，當(dāng)搖桿順時(shí)針搖動(dòng)時(shí)，棘爪先在罩上滑動(dòng)，然后才嵌入棘輪的齒槽中推動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)。被罩遮住的齒越多，則棘輪每次轉(zhuǎn)動(dòng)的角度就越小。棘輪罩設(shè)置三個(gè)轉(zhuǎn)角分別為 15,22.5,30 度。在搖桿上裝一個(gè)棘爪, 棘爪推動(dòng)棘輪旋轉(zhuǎn), 棘輪上再固定一個(gè)皮帶輪用以帶動(dòng)皮帶旋轉(zhuǎn)。 曲柄長(zhǎng) 50mm; 連桿長(zhǎng)230mm；搖桿長(zhǎng)290mm；棘輪半徑 86mm; 棘輪齒數(shù) 48 個(gè)；皮帶輪直徑 76mm；皮帶長(zhǎng) 1.5m.整個(gè)機(jī)器的關(guān)鍵就在于切刀運(yùn)動(dòng)與糕點(diǎn)傳送運(yùn)動(dòng)之間的協(xié)調(diào),因此需要詳細(xì)計(jì)算。依據(jù)零件尺寸，作圖計(jì)算得出： 推動(dòng)棘輪的曲柄搖桿機(jī)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(shí)間為：1 秒，回

13、程時(shí)間為：0.5 秒，休止時(shí)間為：0.5 秒。 七、傳動(dòng)系統(tǒng)演示八、參考資料1朱理,機(jī)械原理，第2版，高等教育，20102戴娟，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，高等教育，20113陸鳳儀，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)，1999九、創(chuàng)新設(shè)計(jì)心得經(jīng)過(guò)幾天的努力，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)就要完畢了?；貞涍@些天的勞動(dòng)，我確實(shí)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(gè)課程設(shè)計(jì)，對(duì)課本知識(shí)的理解也加深了許多。剛開(kāi)場(chǎng)，我認(rèn)為這個(gè)課程設(shè)計(jì)題目很簡(jiǎn)單，我就沒(méi)有在之前做準(zhǔn)備，到了后面，我發(fā)現(xiàn)要畫(huà)的圖也有點(diǎn)麻煩，而且還要給予尺寸的設(shè)計(jì)。不僅要考慮糕點(diǎn)的傳動(dòng)，還要考慮糕點(diǎn)的切的動(dòng)作， 我們寢室的3個(gè)人在寢室里討論了將近幾個(gè)小時(shí)也沒(méi)有確定可行的方案，又是棘輪不知道畫(huà)，不完