机械原理课程设计糕点切片机.docx

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机械原理课程设计糕点切片机

机械原理课程设计说明书

设计题目糕点切片机

XXXX学院XXXXXX班学号XXXXXXXXXX

设计者XXX

指导教师XXX

2011年7月8日

摘要：

随着人类社会生产力的不断提高和迅速发展，世界步入了一个越来越自动化的时代，最为糕点行业的革命性工具之一的糕点切片机正日益成为糕点生产企业的必需品。

糕点切片机要求实现两个动作：

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歇的输送距离，以满足糕点的不同切片厚度的需要。

本文将就应用连杆和棘轮作为主要机构实现糕点切片进行设计。

关键词糕点切片设计连杆棘轮

一．设计任务1

二．机械系统运动方案设计的构思2

三.机构运动方案的选择和评定5

四.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图6

五．传动系统设计7

六．执行系统设计8

七．传动系统演示10

八．参考资料11

九．创新设计心得11

一设计任务

（一）设计题目：

糕点切片机

（二）工作原理及工艺的动作过程

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歇的输送距离，以满足糕点的不同切片厚度的需要。

如结构示意图所示,电动机经减速后，达到40转/分。

再用棘轮机构连接一皮带组成糕点的进给机构，并满足间歇运动的要求。

同时通过另外一组皮带轮带动曲柄滑块机构运动（滑块上带切刀），实现糕点的切片。

间歇运动机构与切刀运动机构工作协调。

由于每一次切的过程都一样,从而使每一片糕点的大小都一样。

而通过改变进给的距离，可调整切片的厚度。

糕点切片机主要结构组成如图1所示

（三）机构的一些尺寸

1）糕点厚度：

10-20mm。

2）糕点切片长度（亦即切片高）范围：

5-80mm。

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）工作阻力很小。

要求选用的机构简单、轻便、运动灵可靠。

6）电机可选用，功率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

糕点切片机主要结构如图1所示

图1

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。

1、实现切刀往复运动的机构

方案一：

如上图所示，为一直动导杆机构，可利用杆3的往复运动来实现切刀的上下往复运动。

方案二：

如上图所示，为一几何封闭凸轮机构。

可利用构件1绕A点做偏心转动来实现切刀的往复运动。

方案三：

如上图所以，为一六杆机构。

2、直线间歇移动

方案一：

如上图所示，为牛头刨床，是可实现直线间隙移动的机构。

方案二：

它将连续转动或往复运动转换成单向步进运动，作单向的间歇运动。

三：

机构运动方案的选择和评定

1、实现切刀往复运动的机构

方案一：

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。

方案二：

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。

方案三：

此机构不仅具有连杆机构的有点以及切刀的急回运动要求，且可使切刀在工作行程中得到近似等速的运动，以满足切削质量。

通过对比，方案三最优。

2、直线间歇移动

方案一：

此机构具有机会运动的特性。

此机构也是连杆机构，具有连杆机构的共同优点。

此机构没有间歇特性，不能很好的完成直线间歇运动。

方案二：

依靠棘齿传动，运动可靠，制造方便，棘轮转角可有级调节。

并且在棘轮外面罩上一个光滑的外壳和曲柄摇杆配合既可以实现糕点机构的往复间歇性运动，又可以调整糕点的进给量，结构简单，易设计。

根据要求，选择方案二。

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：

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r

×v

=r

×v

，

1390×r

=240×r

；

r

/r

=24/139.

由此可见算出电机上皮带轮直径大小r

=36mm；另一端皮带轮半径大小r

=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。

因此还需要的传动比为6/1,选用的齿轮为标准齿轮。

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

4mm

200mm

齿轮z2'

25

4mm

100mm

齿轮z3

75

4mm

300mm

六：

执行系统机构设计及其运动分析

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:

（一）六杆机构

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40mm，考虑到急回特性的要求，设计AB的距离为50mm，BC的水平距离为15.8mm。

1为30mm，杆2长50mm，杆3长60mm，杆5长47.3mm。

由此可算的形成速度变化系数K=1.73，杆6的长度根据切刀与传送糕点的皮带距离而确定。

即切刀最高点距皮带距离为40mm。

切刀的宽度设计为300mm，高度设计为80mm.

切刀的速度分析

如图，对切刀进行速度分析,运用矢量方程图解法可得：

v

=r

w

v

=v

+v

v

=w

×l

v

=-v

v

=v

+v

其中r

=30，EB=60=BF,n=40rad/min，w=2πf=2π/n

对切刀进行加速度分析,运用矢量方程图解法可得：

a

+a

=a

+a

+a

+a

大小√?

√√√√

方向√√√0√?

上式只有两个未知数，所以可以求解。

a

+a

=a

+a

+a

+a

大小√√√√

方向√√√√√√

机构传动和切刀运动示意图：

（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。

对于棘轮的转动,设计一个曲柄摇杆机构推动棘轮旋转。

于是棘轮的旋转角度就可以转化为摇杆的摆角。

然后再齿轮上设计一个槽。

通过改变槽中A点的位置。

即曲柄OA的长度即可是你进给长度的改变。

选棘轮的模数m=5mm：

da=mz=70mm

h=0.75m=3.75mm

df=da-2f=62.5mm

δ=20°

p=πm=15.7mm

A=m=5mm

B=2m=10mm

θ=60°

固联在棘轮上的皮带直径为30mm。

齿轮3与棘轮的回转中心的距离为180mm。

七：

传动系统演示

八：

主要参考资料

[1]、《机械原理》程友联主编，中国农业出版社

[2]、《机械原理课程设计手册》邹慧君主编，　高等教育出版社

[3]、《机械原理》曹龙化主编.北京：

高等教育出版社1986

九：

创新设计心得

经过紧张的策划、制作，十几天的机械原理课程设计结束了。

在这次实践的过程中学到了一些除技能以外的其他东西,领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质,更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制,最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化。

这次的课程设计，对我来说是一次全新的体验，不仅让我学到了如何设计一件小机械，而且让我在这个过程中学会了团队合作，学会了坚持不懈的努力，更从中学会了如何做人的道理，真是让我受益颇多。

作为机械原理这门课的课程设计，这次的课程设计和机械原理息息相关。

如果我们没有学好或者用心学这门课的话会给课程设计带来很大不便。

因为机械原理这门课并不容易，所以我们要在平时养成遇到问题知难而上，而不是放弃，这样我们才能更好完成工作。

尽管经过这次课程设计学到了不少的知识，但相对于知识的浩瀚海洋来说真的知识冰山一角，距离熟练应用专业知识创造社会财富还有很长的路要走，所以，在以后的专业知识及技能的学习中，我们要更加刻苦，更加认真，把知识学好，把技能掌握透，为早日应用专业知识为社会创造价值打下坚实的基础。