机械原理课程设计糕点切片机01.docx
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机械原理课程设计糕点切片机01
课程设计任务书
课程设计的内容和要求
一、工作原理及工艺动作简介
糕点先成型(如长方体、圆柱体等)经切片后再烘干。
糕点切片机要求实现两个执行动作:
糕点的直线间歇移动和切刀的往复移动。
通过两者的动作配合进行切片。
改变直线间歇移动速度或每次间隔的输送距离,以满足糕点不同切片厚度的需要。
二、原始数据及设计要求
(1)糕点厚度:
10~20mm。
(2)糕点切片长度(亦即切片的高)范围:
5~80mm。
(3)切刀切片时最大作用距离(亦即切片的的宽度方向):
300mm。
(4)切片工作节拍;30次/min。
(5)生产阻力很小,要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠。
(6)电动机可选用0.55kw(或0.75kw),1450r/min。
三、设计任务
任务:
对设计题目进行工作原理和工艺动作分解;根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图;进行执行机构选型;构思该机械运动方案;进行的选择和评定,确定机械运动的总体方案;根据任务书中的技术参数,确定该机械传动系统的速比和变速机构,作出机构运动简图;对相关执行机构的具体尺度进行分析与设计。
要求有设计说明书一份(>10页),相关图纸1~2张。
(有条件的要求用三维动画表述)。
进
度
安
排
起止日期
工作内容
2012.6.11~2012.6.11
工作原理分析、工艺动作分析、执行机构选型和拟定
2012.6.12~2012.6.12
运动规律和运动协调设计、绘制运动循环图
2012.6.13~2012.6.13
机构尺度设计
2012.6.14~2012.6.14
绘制机构运动方案简图
2012.6.15~2012.6.15
整理设计说明书、设计小结
参
考
资
料
《机械原理》(第二版),朱理主编,高等教育出版社
《机械原理课程设计指导书》,戴娟主编,,高等教育出版社
《AUTOCAD2010实用教程》,段绍娥/主编,中南大学出版社
指导教师(签字):
汤迎红2012年6月10日
1.设计题目:
糕点切片机的设计
1.1设计原理:
糕点先成型(如长方体、圆柱体等)经切片后再烘干。
糕点切片机要求实现两个执行动作:
糕点的直线间歇移动和切刀的往复移动。
通过两者的动作配合进行切片。
改变直线间歇移动速度或每次间隔的输送距离,以满足糕点不同切片厚度的需要。
1.2设计要求:
(1)糕点厚度:
10~20mm。
(2)糕点切片长度(亦即切片的高)范围:
5~80mm。
(3)切刀切片时最大作用距离(亦即切片的的宽度方向):
300mm。
(4)切片工作节拍;30r/min。
(5)生产阻力很小,要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠。
(6)电动机可选用0.55kw(或0.75kw),1450r/min。
2.工作原理和工艺动作分解
根据工艺过程,机构应具有一个电动机和两个执行构件(一个输送履带和一把切刀)。
两个执行构件的运动形式如下所示:
(1)送料:
要求输送履带沿着水平方向做间歇的直线移动,将待加工的糕点送至预定的位置进行加工。
(2)切片:
要求切刀是安装在铅垂方向运动的活动构件上,随着构件的往复运动而运动,将位于加工位置上的原料快速切削以使切片刀口整齐平滑。
因此,糕点切片机设计主要集中于间歇机构和往复运动机构的设计。
3.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图
糕点切片机要求实现两个执行动作:
糕点的直线间歇运动和切刀的往复运动。
工艺动作顺序:
电机启动后,进行糕点的送进运动,同时切片铅垂向下运动,当送进停止(糕点停止)后,切刀切割糕点,切割完成(切刀退出糕点)后,切割完毕后,完成一次循环。
表1.运动循环图
主轴转角
0º30º60º90º120º150º180º210º240º270º300º330º360º
90º270º
间歇运动机构
运动
60º
静止
180º
运动
300º
切口机构
切片静止
切片下降
切片上升
切片静止
4.糕点切片机的功能分析
实现糕点切片机运动的机构应有下面几种基本功能:
1在输送履带送料时,切刀不能接触到待加工的糕点
2进行切片时,输送履带必须是静止不动的
3输送履带的运动要具有间歇性
4切刀的运动要具有往复性
5输送履带与切刀要能够实现联合运动
5.机构的选型
表2.二执行机构形态学矩阵
间歇运动机构
棘轮机构
槽轮机构
不完全齿轮机构
凸轮机构
切口机构
连杆机构
凸轮机构
根据表2所示的两个执行机构形态学矩阵,可以求出糕点切片机的机械运动方案数为:
N=4*2=8
5.1间歇传送机构的选型:
方案一:
棘轮机构
优点:
结构简单、制造方便、运动可靠、转角可调。
缺点:
工作时有较大的冲击和噪音,运动精度较差。
适用于速度较低和载荷不大的场合。
方案二:
槽轮机构
优点:
结构简单、外形尺寸小、制造容易、工作可靠、机械效率高,能准确地控制转角,能平稳地、间歇地进行转位。
缺点:
主要是在槽轮的启动和停止时加速度变化大、具有柔性冲击,且随着转速的增加或槽轮槽数的减少而加剧,因此不适用于高速的场合。
方案三:
不完全齿轮机构
优点:
结构简单,制造容易,工作可靠,设计时从动轮运动时间和静止时间的比例可在较大范围内变化。
缺点:
在进入和退出啮合时,速度有突变,故一般只用于低速、轻载场合。
方案四:
凸轮机构
优点:
结构简单;从动件可以实现任意设定的运动规律;
缺点:
凸轮轮廓形状复杂,制造困难;由于点、线接触,压强大,易磨损。
间歇运动机构的选择:
槽轮机构可以满足间歇直线传动的要求,同时,制造成本也比较低廉,因此,我们选择它作为执行间歇传动的机构。
5.2切口机构的选型
表3.切口机构的比较
性能指标
具体项目
评价
连杆机构
凸轮机构
机构示意图
功能
运动规律形式
任意性较差,只能达到有限个精确位置
基本上能任意
传动精度
较高
较高
工作性能
应用范围
较广
较广
可调性
较好
较差
运转速度
高
较高
承载能力
较大
较小
性能指标
具体项目
评价
连杆机构
凸轮机构
动力性能
加速度峰值
较大
较小
嘈声
较小
较大
耐磨性
耐磨
差
可靠性
可靠
可靠
经济性
制造难易程度
易
难
制造误差敏感
不敏感
敏感
调整方便性
方便
较麻烦
能耗
一般
一般
结构紧凑
尺寸
较大
较小
重量
较轻
较重
结构复杂性
简单
复杂
切口运动机构的选择:
综合考虑以上二者的优势和缺点,我们选择凸轮机构连杆机构的综合作为切口机构。
5.3传动系统的选型
带传动和齿轮传动在糕点切片机的机构里都能够完成传动的作用,而在具体的选择上,我们考虑两者结合起来应用在糕点切片机的传动机构里。
6.机械传动系统的速比
i总=n电机/n执行主轴=1450/30=145/3
所以,机械传动系统的第一级采用带传动,减速为240r/min,起速比为145/24;第二级采用直齿圆柱齿轮传动,减速为30r/min,其传动比为8。
6.1减速带轮的尺度设计
图6.1减速带轮
表4减速带轮尺度设计
设计数据
电动机皮带轮
减速皮带轮
半径r/mm
24
145
6.2减速齿轮设计
图6.2减速轮系
表5.减速轮系的设计
几何
参数
模数
m
齿数
z
压力角
ɑ
齿顶高系数ha*
顶隙系数c*
齿轮1
4mm
16
20°
1
0.25
齿轮2
4mm
32
20°
1
0.25
齿轮3
4mm
20
20°
1
0.25
齿轮4
4mm
80
20°
1
0.25
齿轮5
4mm
50
20°
1
0.25
齿轮6
4mm
40
20°
1
0.25
齿轮7
4mm
50
20°
1
0.25
齿轮8
4mm
40
20°
1
0.25
7.送料机构的尺度设计
图7.1送料机构
表6.送料机构的设计
参数
几何尺寸
槽数Z
4
圆销数n
1
中心距L/mm
80
回转半径R/mm
56.56
圆销半径r/mm
9.43
槽顶半径s/mm
56.56
槽深h/mm
43
拨盘轴颈d1/mm
10
槽轮轴颈d2/mm
15
槽顶侧壁厚b/mmm
4
锁止弧半径r0/mm
43.13
8.切片凸轮机构设计
图8.1切片凸轮机构
表7.切片凸轮机构的设计
参数
几何尺寸
凸轮机构
基圆r0/mm
30
行程h/mm
60
推程角﹠0
120°
远休止角﹠01
60°
回程角﹠0’
120°
近休止角﹠01
60°
连杆机构
Lab/mm
70
Lao/mm
50
Lbc/mm
30
Lcd/mm
80
9.机构运动简图
10.参考资料
[1].《机械原理》(第二版),朱理主编,高等教育出版社
[2].《机械原理课程设计指导书》,戴娟主编,高等教育出版社
[3].《AUTOCAD2010实用教程》,段绍娥/主编,中南大学出版社
11.设计总结
为期一周的课程设计结束了,作为机械专业的学生,这是一次设计的尝试,在尝试这过程中,我们付出了,努力了,同时也收获了。
在刚开始的时候,我们这个组的几位成员都想做出一个自己认为比较好的设计方案来,但是随后发现要想设计一个好的方案并不是一件很容易的事。
它要求我们做到很多方面的事情,而且有很多事情必须努力去做。
虽然我们不怕吃苦,但是时间必定有限,也考虑到自身知识水平有限,所以我们就选择了“糕点切片机”这个相对简单一点的设计课题。
在这一周的课程设计过程中,我学到了许多新的知识和思路,也认识到了自己是多么的无知,在知识的汪洋大海面前,我们还有许多东西需要学习,需要给自己充电。
在软件方面的知识,我还很欠缺,比如说CAD、UG、Word等一些常用的软件,虽然基本的操作会了,但不精,以后在这方面多下功夫;还有就是对于理论知识的掌握太少,比如说对于常见的传动装置的掌握就太少,对于传动比的分配也不是很清楚,对于数据的计算与处理并不能做到游刃有余等,这都需要我能够打牢理论知识,为以后的设计做好准备。
当然,我从中也学到了不少东西,在设计过程中,我们要利用身边的资源查阅自己需要的信息,比如去图书馆翻阅资料,在网上查询资料;同时,我与同学多合作、多交流,也培养了我们分析问题和解决问题的能力。
理论上虽完成,但机器的许多结构尺寸还要进一步深入计算分析,远超出我们的知识范围。
因此这个机器到底能否投入生产还有待考虑。
不管怎样,经历本身就是财富。
这次课程设计增强了我们的合作精神,将我们所学的理论知识应用于具体的生产实践之中,也使我们看到了自己的不足之处,为以后的设计和学习打下了基础。