机原课设糕点切片机课程设计说明书文档格式.docx
《机原课设糕点切片机课程设计说明书文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机原课设糕点切片机课程设计说明书文档格式.docx（18页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
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。
2．设计任务
1）根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图；
2）进行间歇运动机构和切口机构的选型，实现上述动作要求；
3）机械运动方案的评定和选择；
4）根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案；
5）画出机械运动方案简图（机械运动示意图）；
6）对机械传动系统和执行机构进行尺度设计。
3．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（亦即切片的宽度方向）300mm。
4）切刀工作节拍。
40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）、1390r／min。
主要设计要求是：
（1）通过调整进给的距离，达到切出不同厚度糕点的需要。
（2）要确保进给机构与切片机构协调工作，全部送进运动应在切刀返回过程中完成，输送运动必须在切刀完全脱离切口后方能开始进行。
二：
机械系统运动方案设计的构思
切刀的往复直线移动可采用连杆机构、凸轮机构、齿轮齿条、组合机构等；
糕点的直线间歇运动可选择连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、棘轮机构、槽轮机构等。
方案一：
凸轮连杆机构:
从动件在某一侧极限位置停歇的间歇移动机构；
一，机构组成：
图一所示机构由凸轮机构和连杆机构所组成。
固定在凸轮4在a角的范围内沟槽是一段凹圆弧，以圆弧的半径r为连杆5的杆长，圆心为滑块1与连杆5的铰链中心。
二，工作原理
主动导杆3匀速转动，带动同时也在凸轮沟槽中运动的滚子2，通过连杆5使滑块1作往复移动。
当导杆3在a角范围内转动时，滑块一在左极限位置停歇。
从而实现单侧停歇的间歇移动。
三，此机构的优点：
•连杆部分运动副均为低副，底副的两运动副元素为面接触，压强较小，可承受较大的载荷，并且有利于润滑，运动副元素的几何形状较简单，便于加工制造。
当原动件的运动规律不变，可用改变各构件的相对长度来使从动件得到不同的运动规律。
•连杆上各点的轨迹是各种不同形状的曲线，其形状还随着各构件相对长度的改变而改变，从而可以得到形式众多的连杆曲线，我们可以利用这些曲线来满足不同曲线的设计要求。
四，此机构的缺点：
•连杆机构的运动必须经过中间构件进行传递，传递路线较长，易产生较大的误差累计，使机械效率降低。
•不能够实现切刀下切速度慢而收回速度快的特性，也不能够很好的缩短空程的时间，影响效率。
故放弃。
各执行机构的设计：
曲柄滑块机构
此机构主要是执行切刀的上下往复运动。
由于所切糕点的厚度最大为20mm,所以切刀在20mm之上运动时,糕点才能运动。
为了给糕点足够的传送时间,设计刀的行程为90mm,即曲柄长45mm；
棘轮机构，曲柄摇杆机构
已知棘轮机构的半径R=
曲柄长：
64mm
连杆长：
112.46mm
连架杆：
76mm
机架长：
108.49mm
设计过程：
根据曲柄滑块的摇杆摆角范围14度——229度，所设计的曲柄摇杆机构范围为14度——229度即能满足设计要求，我们利用杆与机构的运动关系及借助计算机VB程序辅助计算得到曲柄长64mm,连杆长112.46mm，连架杆76mm,机架长108.49mm。
齿轮系的设计:
经皮带减速后的转速为240r/min,而我们所要的转速为40r/min。
因此还需要的传动比为6/1,选用的齿轮为标准齿轮。
m=4mm;
z1=25,z2=50,z2'
=25,z3=75。
传动比i=6/1。
方案二：
皮带齿轮减速机构，曲柄滑块切片机构，摩擦轮送料机构。
二，工作原理：
1通过皮带齿轮减速机构将1390r/min的电动机减速到40r/min.2通过曲柄滑块机构实现刀具的往复运动（曲柄转动一周通过连杆带动滑块实现一个行程为80的来回运动）。
3通过摩擦轮实现单向间歇移动（凸轮主轴顺时针转动，轮上的突出圆弧廓线与工件接触时，2,3轮对滚，轮间的摩擦力使工件1左移送进。
当轮2的廓线与工件脱离接触后，工件则静止。
轮2转动一周，工件完成一个周期的送进和停歇动作）。
三，该机构优缺点：
皮带齿轮减速机构可以实现较长距离的运动传送，切刀的往复移动所采用的曲柄滑块机构杆机构具有急回特性，可使刀在向下运动及切糕时速度加快，从而使切口光滑。
同时该机构可承受较大载荷，运动副元素的几何形状简单。
改变个机构件的相对长度来使从动件得到预期的运动规律。
此机构具有连杆机构的共同缺点，机械效率降低，这是连杆机构所不能避免的。
糕点的直线间歇移动采用了摩擦轮机构，这是步进式的单向送进机构，适合与板条形状工件输送，且机构设计简单，成本低，但很难实现改变切片的长度。
方案三：
机构组成：
皮带齿轮机构，曲柄滑块机构，棘轮机构，曲柄摇杆机构。
工作原理：
1通过皮带齿轮减速机构将1390r/min的电动机减速到40r/min
2通过偏置的曲柄滑块机构实现刀具的往复运动，从而实现糕点的切割。
3通过皮带轮的旋转带动曲柄的摆动，进而是摇杆往复摆动一定角度，随而推动棘轮摆动，由于皮带轮和棘轮以共同角速度转动，继而使传送带向前移动10mm~20mm.
该机构优缺点:
该机构能实现间歇直线运动，并能通过调节遮板来调节传送带的前进距离。
缺点是该机构的磨损较大，应采用铸铁铸造完成。
三：
机构运动方案的选择和评定
动副均为低副，两运动副元素为面连接，压强较小，可承受较大的载荷，且几何形状简单，便于加工。
而且连杆上各点的轨迹是各种不同形状的曲线，气形状随着各构件相对长度的改变而改变，从而可以得到形式众多的连杆曲线，可以这些曲线来满足不同曲线的设计要求。
此机构虽有上下往复运动，但她并没有机会运动特性。
不能够实现切刀下切速度慢而收回速度快的特性，也不能够很好的缩短空程的时间，影响效率。
只要适当的设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且机构简单紧凑，可承重较大，运动平稳。
但是凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损。
切没有急回特性，不能够实现切刀下切速度慢而收回速度快的特性，也不能够很好的缩短空程的时间，影响效率。
此机构急回特性。
结构简单。
具有连杆机构的共同优点，同时
方案设计的创新改进措施:
1.我们开始构思方案时,考虑到在以后的生活和生产中,自动化是必然的趋势，因此设计的机构要尽量满足自动化的要求。
此机构的运作是切糕点与送糕点,切的时候糕点不能动,没有切的时候,糕点要运动并前进一定的距离到达指定位置.为了实现切的动作,我们开始采用凸轮机构,来实现刀的往复运动,用凸轮可以很好的控制刀的运动,实现最优的运动轨迹,可是凸轮的设计和制造比较复杂，且不能传递较大的力,而且切糕点也不需要那么高的精度。
于是我们考虑用曲柄滑块机构,曲柄滑块机构一样可以实现刀的往复运动,可传递较大的力,能足我们的需要,而且其机构简单，加工制造方便，能减少生产成本，于是我们确定用曲柄滑块机构。
2.对于蛋糕的传送,既要满足间歇运动的要求,又能通过改变进给距离而切出不同厚度的糕点。
我们刚开始试用了槽轮机构,但我们的糕点切片机要求可以改变所切糕点长度的,如用槽轮机构的话,很难实现改变切片的长度,我们想到用齿轮组减速器改变速度来实现。
用许多齿轮来改变速度很复杂且不太方便操作,于是我们否定了这个方案。
经过查资料后，我们选择了棘轮机构。
用棘轮机构可以方便的实现改变切片的长度。
且棘轮机构设计加工简单，改变切片的长度时操作方便。
所以机构的总体方案就这么大概的定下来了.
四、根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图
刀具往复运动
切刀每分钟得完成切割40次的工作节拍。
所以连接曲柄的齿轮的转速为40次/min，切刀做竖直面内的往复直线运动，当其往下运动到与最低点相距约5mm至80mm（这是糕点的厚度）时开始切割糕点，此时糕点静止不动，切割完毕切刀往上运动到距离最低点约80mm时糕点运动起来，把切好的糕点片带走并把糕点送进待切，切刀继续往上运动，直到最高点，之后再往下运动，直到最低点相距约5mm至80mm（这是糕点的厚度）时又开始切割糕点，此时糕点又静止。
如此往复循环。
下图是刀具的位移运动图（两个周期）：
五：
棘轮的设计
棘轮机构主要是执行糕点的进给运动,每一次的运动距离就是所切糕点的长度。
为了更好的控制和改变这个长度,设棘轮每转动30度,糕点运动10mm,设棘轮共有12个齿,既每齿代表30度。
棘轮外设有遮板，转动遮板的位置可控制棘轮所摆动的角度。
于是一共有两个档,即10mm,20mm。
即棘轮每转动30度,60度。
传送带向前移动10mm,20mm。
对于棘轮的转动,设计一个曲柄摇杆机构推动棘轮旋转。
摇杆上装一个棘爪,棘爪推动棘轮旋转,棘轮上再固定一个皮带轮,用以带动皮带旋转。
棘轮的尺寸确定：
m=5,Z=12,齿顶圆d=60mm,齿根圆d=60-0.75x5=56.25mm
皮带轮的尺寸确定：
皮带轮直径D=60mm
曲柄摇杆机构的设计：
曲柄滑块机构（刀具）的设计：
齿轮皮带减速系统设计
减速皮带轮减速齿轮送料皮带轮
本机构原动件为一高速电机,其转速为1390r/min,但我们所需要的转速是40r/min,所以要减速。
对于减速装置我们采用皮带加齿轮的方法。
第一级降速是用皮带减速,减为240r/min。
第二级是用齿轮减为40r/min。
两传动机构设计分析如下:
（一）皮带传达设计：
皮带传动设计主要是采用两个半径不相同的皮带轮实现。
由于皮带上线速度相等，由r1*v1=r2*v2，
1390*r1=240*r2；
r1/r2=24/139.
由此可见算出电机上皮带轮直径大小r1=36mm；
另一端皮带轮半径大小r2=220mm。
传动比i=139/24.
（二）齿轮系的设计:
经皮带减速后的转速为240r/min,而我们所要的转速40r/min。
直齿轮参数表
名称
齿数
模数
分度圆
齿轮z1
25
4mm
100mm
齿轮z2
50
200mm
齿轮z2'
齿轮z3
75
300mm
传动比i=6/1。
六：
执行系统机构设计
执行机构分两个,第一个为曲柄滑块机构,第二个为棘轮机构,现分别介绍如下:
（带切刀）
（一）曲柄滑块机构
为了给糕点足够的传送时间,设计刀的行程为60mm,即曲柄长30mm；
刀的高度设为37mm。
考虑到卫生问题,刀不能缩到滑块的轨道里去,所以设计滑块的长度为65mm；
又设计连接杆的长度为60mm。
这样曲柄滑块机构的高度比较高,所以采用皮带传动。
又切刀应能刚好切断糕点,综合曲柄滑块和棘轮机构的尺寸,我们得出曲柄滑块机构和棘轮机构轴心距为269mm。
所以曲柄滑块机构的尺寸为:
曲柄长30mm;
连接杆长60mm;
滑块长65mm;
刀片高37mm;
皮带长1.63m
曲柄滑块机构和棘轮机构轴心距为269mm。
（二）棘轮机构
棘轮机构主要是执行糕点的进给运动,每一次的运动距离就是所切糕点的长度。
为了更好的控制和改变这个长度,设棘轮每转动一定角度,糕点运动20mm,设棘轮共有24个齿,既每齿代表15度。
于是一共有四档,即20,40,60,80mm,也就是说棘轮转动15,30,45,60度。
于是棘轮的旋转角度就可以转化为摇杆的摆角。
即15,30,45,60度。
在棘轮外加装一个棘轮罩，用以遮盖摇杆摆角范围内棘轮上的一部分齿。
这样，当摇杆顺时针摇动时，棘爪先在罩上滑动，然后才嵌入棘轮的齿槽中推动其转动。
被罩遮住的齿越多，则棘轮每次转动的角度就越小。
棘轮罩设置四个转角分别为15，30，45，60度。
设有槽的圆盘直径为150mm,棘轮半径为100mm,在摇杆上装一个棘爪,棘爪推动棘轮旋转,棘轮上再固定一个皮带轮用以带动皮带旋转。
由运动距离可以得出皮带轮的直径为153mm,这样棘轮机构就设计完了。
其尺寸为:
曲柄摇杆机构:
曲柄长50mm;
连杆长210mm;
摇杆长200mm;
棘轮半径86mm;
棘轮齿数24个;
皮带轮直径153mm;
皮带长1.5m.
整个机器的关键就在于切刀运动与糕点传送运动之间的协调,因此需要详细计算．
依据零件尺寸，作图计算得出：
推动棘轮的曲柄摇杆机构的行程速比系数为：
k=1；
又工作周期为1.5秒，则摇杆推程时间为：
0.75秒，回程时间为：
0.75秒．
因此，切刀在0.75秒的时间内不能接触糕点（最大厚度为20mm）,而在0.75秒的时间里切刀应完成切糕点的动作并离开糕点表面．即切刀在糕点外运动的时间应大于0.75秒．据此验证切刀的曲柄滑块机构的尺寸．计算得切刀在20mm以上的高度运动时间为1秒，满足设计要求．
七：
传动系统演示
九：
方案评价
运动精确性：
由于齿轮设计和棘轮设计都是按照糕点长度5~80mm来设计的，因此改变棘轮的转角就能得到相应的长度的糕点。
而且达到40r/min。
十：
主要参考文献
《机械设计课程设计手册》吴宗泽主编高等教育出版社
《机械设计手册——机械传动》成大先主编化学工业出版社
《机械原理》（第七版）孙桓葛文杰主编高等教育出版社
《C语言程序设计》郭继展编著机械工业出版社
十一：
创新设计心得
经过几天的努力，机械原理课程设计就要结束了。
回顾这些天的劳动，我收获颇丰，所完成的不仅仅是一个课程设计，对课本知识的理解也加深了许多。
刚开始，我认为这个课程设计题目很简单，根本没有把它当回事，可开头的传动轮选择就给我上了一课。
我本来认为传动只负责把糕点从一端传到另一端就好了，可在我们讨论的时候才发现错了。
这个不仅要考虑糕点的传动，还要考虑糕点的切的动作，我们6个人那天中午在教室里讨论了将近1小时也没有确定可行的方案，只好将讨论时的几种方案记下，回头再研究。
回去我们经过再三的商量，最终才确立了这套方案。
过程是辛苦的，但结果是甜蜜的，我们的课程设计终于做好了。
通过这次课程设计，我懂的了：
1、对课本知识掌握的还不牢靠，还要更深一层的理解；
2、在学习知识的同时，要注意知识和实际的结合，切记学死知识，那样就是学好了，将来也时无用；
3、团队的精神，一个人的能力毕竟是有限的，只有团结更多的人，才能做出更出色的成绩来。
升级会员 