糕点切片机课案.docx
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糕点切片机课案
课程设计任务书
设计题目
糕点切片机
学生姓名
所在院系
机械工程学院
专业、年级、班
09机械设计一班
设计要求:
(1)糕点厚度:
10-20mm。
(2)切片长度:
15-70mm。
(3)切刀切片时最大作用距离(亦即切片宽度方向):
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)电机可选用功率0.55KW(或0.75KW)、1390r/min。
学生应完成的工作:
进行糕点切片机系统的运动方案和传动系统设计
确定糕点切片机工作原理和运动形式,绘制工作循环图
设计几种方案进行分析、比较和选择
对选定的运动方案进行运动分析与综合,并绘制机构运动简图
进行机械动力性能分析与综合
参考文献阅读:
工作计划:
2011.6.12设计方案分析,电动机的选择、运动和动力参数设计
2011.6.13机构的选用,运动循环的分析
2011.6.14机械简图的绘制,机构的详细设计
2011.6.15编写设计说明书
任务下达日期:
2011年06月12日
任务完成日期:
2011年06月15日
指导教师(签名):
学生(签名):
糕点切片机
摘要:
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运动。
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
关键词:
六连杆机构槽轮机构
目录
一.设计要求…………………………………………………02
二.设计背景…………………………………………………05
三.设计方案…………………………………………………06
1.各执行机构的可能方案………………………………06
2.最终执行结构与改进措施……………………………12
四.机构的尺度综合…………………………………………13
1.糕点切片机的运动系统原理简述……………………13
2.糕点切片机各机构尺寸设计…………………………14
五.结果与结论….……………………………………………18
六.收获与致谢…………………………………………………20
七.参考文献……………………………………………………21
设计方案
一、各执行机构的可能方案
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齿轮机构、凸轮机构、棘轮机构、槽轮机构等。
(1)实现切刀往复运动的机构:
方案一:
采用直动导杆机构
图2-1-1直动导杆机构
如图2-1-1所示,可利用杆3的往复运动来实现切刀的上下往复运动。
此连杆机构的优点:
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
此连杆机构的缺点:
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。
此机构虽有上下往复运动,但它并没有急回运动特性。
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。
故放弃。
方案二:
采用几何封闭凸轮机构
图2-1-2几何封闭凸轮机构
如图2-1-2所示,可利用构件1绕A点做偏心转动来实现切刀的往复运动。
此几何封闭凸轮机构的优点:
只要适当地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。
机构可承重较大,运动平稳。
此几何封闭凸轮机构的缺点:
凸轮廓线与推杆之间为点、线接触,易磨损。
没有急回运动特性,不能够实现切刀下切速度慢而收回速度快的特性。
不能够很好的缩短空程的时间,影响效率。
故舍弃。
方案三:
如上图所以,为一六杆机构。
(2)实现糕点直线间歇移动的机构
方案一:
采用棘轮机构
图2-2-1棘轮机构
如图2-2-1所示,该棘轮机构可实现直线间歇运动。
此棘轮机构的优点:
棘轮机构的结构简单,制造方便,外形尺寸小,其机械效率高,并能较平稳地,间歇地进行转位,能实现糕点厚度的调节。
运动角可在工作过程中、并可在较大范围内调整等特点而应用广泛。
此棘轮机构的缺点:
运动角的调节是有级的、传动精度较差,且棘爪在齿面亡滑行时引起噪音、冲击、齿尖易磨损而不宜用于高速。
并且由于知识能力所限,不能将该运用其中,故舍弃。
方案二:
采用连杆步进输送机构
图2-2-2连杆步进输送机构
如图2-2-2所示,为一连杆步进输送机构,也可实现直线间歇移动机构。
此连杆机构的传输优点:
就其理想的运动特性来说,此机构能完全实现直线间歇移动。
如果连杆ABCDE设计得当,此机构具有传递平稳,运动精确等优点。
此连杆机构的传输缺点:
连杆BDC的运动轨迹是一个完全不规则的曲线,在设计连杆机构ABCDE时,要想使连杆和挂钩接触的部分的运动曲线近似为直线,机构中的每个连杆的长度和定位都很难。
确定连杆的运动的方法有图解法,解析法和实验法。
解析法没有学过,也没接触过,超出我们的能力范围。
实验法又不够精确,不能够使其间歇直线运动和切刀的往复运动很好的配合起来。
所学过的图解法的知识也不能够得出最终尺寸和方位。
故舍弃。
方案四:
采用槽轮机构
图2-2-4槽轮机构
此槽轮机构的优点:
槽轮机构的结构简单,外形尺寸小,其机械效率高,并能较平稳地,间歇地进行转位。
此槽轮机构的缺点:
因传动时存在柔性冲击,故常用于速度不太高的场合,我们所要设计的糕点切片机所要求转速不高,此缺点可以忽略。
故比较合理,选用此机构。
二、最终执行机构与改进措施
(1)实现切刀往复运动机构
最初考虑采用直动导杆机构,由于该机构具有简单的构造和运动形式,所以成为了首选目标,但是该机构不能实现急回运动,达不到最优运动效果,所以转而考虑机构。
在凸轮机构中,选择了封闭凸轮机构,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,并且该机构对零件的磨损非常厉害,考虑到节能和个人能力的关系,舍弃的该方案。
总结了以上两种方案,得出了该机构需要具有急回运动,并要求拥有简单的构造,所以最终定位在了偏置曲柄滑块机构。
该机构构建简单,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。
改变各构件的相对长度来使从动件得到预期的运动规律。
所以实现切刀往复运动的机构选择了偏置曲柄滑块机构(图2-1-3)。
(2)实现糕点直线间歇移动机构
能够实现直线间歇移动的机构非常之多,考虑到体积轻便,简单易用的角度,最终将方案定格在棘轮机构和槽轮机构之间。
对于给定距离的直线间歇运动,棘轮机构和槽轮机构都能很完美的实现。
但是在不改变机械构造的条件下改变间歇运动的距离,槽轮机构就很难实现,棘轮机构则反之。
但是考虑到最终的机构整合,棘轮机构会涉及到大量复杂计算,这些知识都是目前我所不具备的。
考虑到以上几点所以最终选择了槽轮机构。
3.机构尺度综合
一、糕点切片机的运动系统原理简图
图3-1-1糕点切片机运动简图
(1)糕点成型后直接从生产线上被运送到皮带轮的进端
(2)拨盘在传动系统(齿轮系)的带动下以240d/s的角速度拨动槽轮,槽轮又带动同轴的皮带轮,皮带也在摩擦力的作用下随着皮带轮一起转动,同时糕点就可在皮带轮的带动下,被切刀切成等厚的薄片
(3)切成型后的糕点也随着皮带轮的运动被移出皮带轮。
二、糕点切片机各机构尺寸设计
(一)偏置曲柄滑块机构:
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60mm,即曲柄长30mm;刀的高度设为35mm。
考虑到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80mm。
这样曲柄滑块机构的高度比较高,所以采用皮带传动。
并且该偏置曲柄滑块机构具有的偏心距要大于曲柄长度,故设计偏心距离为40mm。
图3-1-1偏置曲柄滑块机构
(二)槽轮机构:
拨盘半径为25cm,槽轮半径为18cm。
设计完成尺寸如下图所示
图3-2-1槽轮机构
(三)皮带传动及齿轮设计
本机构由电动机提供的初始转动速度为1390r/min,而最终切片的速度为40次/分钟,所以要进行减速。
减速机构包括皮带轮及齿轮机构。
第一级降速是用皮带减速,减为480r/min。
第二级是用齿轮减为40r/min。
两传动机构设计分析如下:
(1)皮带轮传动设计:
图3-3-1皮带轮
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=480*r2;
r1/r2=48/139.
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=139mm。
传动比i=139/36.
(2)齿轮系设计
图3-3-2减速齿轮系
经皮带减速后的转速为360r/min,而需要的转速40r/min。
因此还需要的传动比为9/1,选用的齿轮为标准齿轮。
表3-3-1直齿轮参数表
名称
齿数
模数
分度圆直径
齿轮z1
25
6mm
150mm
齿轮z2
75
6mm
450mm
齿轮z2'
25
6mm
150mm
齿轮z3
75
6mm
450mm
(3)刀具运动传动与糕点直线移动传动
图3-3-3皮带轮传动
这两个运动分别由皮带轮实现。
由于两侧传动圆半径相等,所以传动比i=1,即只起到传递等速运动的效果。
4.结果与结论
糕点
移动50mm
静止
槽轮
转动90°
静止
切刀
未切入糕点
切入糕点
齿轮
持续转动