机械原理课程设计切菜机.docx

1、机械原理课程设计切菜机本科生课程设计任务书2007 2008 学年 夏 季学期 工 学院 模具与塑性成形 专业 姓名 学号课程设计名称： 机械原理课程设计 设计题目： 多功能切菜机 切刀传动系统 完成期限：自 2008 年 6 月 30 日至 2008 年 7 月 10 日 共 1.5 周小组其他成员：一、设计参数设切刀工作阻力P=100N切片厚度约4mm，切丝厚度约3mm旋转式切刀转速300r/min或采用直动式切刀，工作频率300次/分行程速比系数K=1.05机器运转速度不均匀系数许用值=0.05主传动机构许用压力角 主 =40 ，辅助传动机构许用压力角辅=70生产能力3002000kg/

2、h电动机转速n=1400r/m电动机功率储备系数 =1.5二、设计任务1、绘制整机工作的运动循环图2、设计减速系统设计减速传动系统。电机转速n=1400r/min,要减到工作频率（切刀转速），确定传动方案，及各级减速传动比的大小，绘制传动简图。说明过载保护装置。设计齿轮传动。若采用了齿轮传动，按等强度或等寿命条件设计齿轮传动，绘制齿轮啮合图。编写程序计算基本几何尺寸，验算重合度，小齿轮顶厚度，不根切条件及过渡曲线不干涉条件。3、设计执行机构(切刀传动系统)设计运动方案，绘制机构示意图。设计机构尺寸，绘制机构运动简图。机构运动分析，打印结果数表，绘制输出构件的位移、速度、加速度图。机构受力分析，

3、打印结果数表，绘制等效驱动力矩、阻力矩图。设计飞轮转动惯量，确定电动机功率。诺要改变切片厚度或生产效率，应如何调节切刀速度和输送带、夹持带速度？请提出你的设想。试就变化的参数对机构进行运动分析和受力分析，输出必要的图表，得出对比结论。三、要求1、设计报告正文中必须包含必要的图示说明、解析式推导过程编制程序的流程框图解析式与程序中的符号对照表源程序清单打印结果（含量纲的数表、图形）2、设计报告格式要求word文档打印设计报告（用语规范，标点符号正确，无错别字）C语言程序（或其它）进行运动分析与受力分析excel（或其它）打印数表与曲线cad、flash/PPT（或其它）绘制机构运动简图Inven

4、tor（或其它）表现三维效果选做3、课程设计报告装订顺序统一格式封皮 统一格式任务书统一格式目录统一格式正文设计总结（心得体会、建议等言简意赅）统一格式参考文献四、参考文献参阅机械原理辅助教材中所列参考文献五、设计进度建议第1周：周一：讲课，布置设计题目，课程设计实习周五周日：查阅资料，绘制运动循环图，拟定运动方案，绘制机构运动简图机构设计和分析，推导解析式，编制程序第2周：周一周三：编制程序，上机调试，设计报告定稿周四：交设计报告，答辩指导教师（签字）： 系主任（签字）： 批准日期： 2008 年 6 月 30 日课程设计目录内容一、机器简介1-1 设计题目1-2 设计条件1-3 设计任务和

5、要求二、绘制整机工作的运动循环图绘制机器所有动作的运动循环图三、设计减速系统3-1 计算减速比3-2 传动方案论证构思2-3种方案，绘制传动简图3-3 分配各级减速比分配各级减速比说明过载保护装置3-4 设计齿轮传动对其中的齿轮机构，编程计算主要几何尺寸，校核啮合性能四、设计执行机构4-1 运动方案论证至少构思3个运动方案，绘制机构示意图；选定运动方案，设计机构运动尺寸，绘制机构运动简图；4-2 机构运动分析计算输出构件的位移、速度、加速度绘制输出构件的位移、速度、加速度图运动分析后对运动方案的修正与说明4-3 机构受力分析主传动机构有此项内容计算等效驱动力矩、等效阻力矩绘制等效驱动力矩、等效

6、阻力矩图设计飞轮转动惯量，确定电动机功率受力分析后对运动方案的修正与说明设计总结参考文献一、多功能蔬菜切丝机简介多功能蔬菜切丝机广泛用于各种软硬根茎叶类蔬菜的加工，可切制片、丝、块、丁、菱形曲线等各种花样。如图所示，电动机经过减速系统减速后，传动系统1切刀将物料切片，2驱动竖刀手上下运动将物料切丝，3驱动输送带带动待切物料间歇运动，4驱动夹持带运动以便切菜时夹持夹紧物料，5驱动圆毛刷完成清带工作。要求机器运行平稳，切菜均匀切菜大小及生产率可调，取决与输送带速度及切刀速度。 1-1设计题目：多功能蔬菜切丝机（切刀传动系统）1-2设计条件： 通过课程设计实习，请全面分析实验室现有设备：机器动力源、

7、工作原理、主要技术参数（如生产率、电机型号、电机转速、电机功率、适应参数范围等）；包含哪些执行机构，执行机构自由度是多少；从电机到执行构件的传动比是多少，传动方案是什么等。请指出实验室设备的缺陷，且不必拘泥于“机械、机构”的研究范畴，尝试从功能角度出提出改进创意。设计参数：设切刀工作阻力P=100N切片厚度约4mm，切丝厚度约3mm旋转式切刀转速300r/min或采用直动式切刀，工作频率300次/分行程速比系数K=1.05机器运转速度不均匀系数许用值=0.05主传动机构许用压力角=40 ，辅助传动机构许用压力角=70生产能力3002000kg/h电动机转速n=1400r/m电动机功率储备系数

8、=1.51-3设计任务：1、绘制整机工作的运动循环图2、设计减速系统设计减速传动系统。电机转速n=1400r/min,要减到工作频率（切刀转速），确定传动方案，及各级减速传动比的大小，绘制传动简图。说明过载保护装置。设计齿轮传动。若采用了齿轮传动，按等强度或等寿命条件设计齿轮传动，绘制齿轮啮合图。编写程序计算基本几何尺寸，验算重合度，小齿轮顶厚度，不根切条件及过渡曲线不干涉条件。3、设计执行机构(竖刀传动系统)设计运动方案，绘制机构示意图。设计机构尺寸，绘制机构运动简图。机构运动分析，打印结果数表，绘制输出构件的位移、速度、加速度图。机构受力分析，打印结果数表，绘制等效驱动力矩、阻力矩图。设计

9、飞轮转动惯量，确定电动机功率。二、绘制整机工作的运动循环图S S 0 360 0 150 360 切刀 竖刀 S S 0 150 360 0 150 360角度 输送 夹持 S 0 150 360角度 清带三减速系统设计3-1计算传动比主电机转速1400r/min, 旋转式切刀转速300r/mini=1400300=14/3;四3-2传动方案论证方案一：单级圆柱齿轮传动。第一级为皮带轮传动，第二级采用圆柱齿轮传动。齿轮可为直齿，斜齿和人字齿。箱体常用铸铁铸造。支承多采用滚动轴承 ，只有重型减速器才采用滑动轴承，其传动比范围一般直齿4、斜齿6 最大值为10 。传动简图： 方案二：链条减速传动系统

10、 利用链条之间的减速传动，要求传输速度较小，不适合较高速的传动，以免使链条承受不了大的动力而断裂。链条传动无弹性滑动和打滑现象，因此具有准确的平均传动比，中心巨变化广，相对承载能力高，相对传动效率高，结构紧凑的优点。但在振动冲击载荷下寿命较短，运转时也不能保持恒定的瞬时传动比，磨损后易于发生“跳槽”现象，工作时有噪音。 方案三：两级展开式圆柱齿轮减速器。展开式两级圆柱齿轮减速器是两级减速器中最简单、应用最广泛的一种。结构简单、单齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大的刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分的抵消，以减缓载

11、荷沿轮齿宽度分布不均匀的现象，用于载荷比较平稳的场合。高速级一般做成斜齿，低速级可做成直齿。传动比范围8-40、最大值60，一般用在中心距总和a1700mm 的情况下。 传动简图：结论 综上所述，因机器对主轴转速精度要求不高。故可选用方案一，第一级用皮带传动，第二级用齿轮传动。皮带传动有良好的挠性和弹性；能吸震和缓冲，传动平稳噪声小；有过载保护功能，当过载时轮缘打滑，防止其它的机件损坏；且成本较低。齿轮传动精确、传动效率高,且减速比不是很大14/3考虑减速装置的重量和体积则第二级减速采用单级圆柱齿轮减速比较适宜。3-3分配各级减速比取皮带轮的传动比i=2则齿轮的传动比i=7/3，满足带轮传动比

12、小于齿轮传动比的要求。其中皮带轮传动是过载保护装置。3-4设计齿轮传动皮带传动部分:i1=2齿轮传动部分: 齿轮传动比i2=n1/n2=z2/z1=7/3采用变位齿轮传动 取z1=15，则z2=35；两齿轮的模数m=5mm、ha=1、c=0.25渐开线标准齿轮不根切的最小齿数Zmin=17(ha=1、=20)采用变位齿轮则变位齿轮不根切的最小变位系数x= ha*(zmin-z)/zmin，x1min=1*(17-15)/17=0.1176,x2min=1*(17-35)/17=-1.0588，则取x1=0.2,x2=-0.2,所以x1+x2=0,则a=a,y=x1+x2=0,y=(x1+x2)

13、-y=0,两齿轮的啮合角=20；啮合如图所示： 齿轮1的分度圆半径r1=mz1/2;齿轮2的分度圆半径r2=mz2/2;齿轮1基圆半径rb1=mz1/2*cos;齿轮2基圆半径rb2= mz2/2*cos;齿轮1的齿顶圆半径ra1=mz1/2+ ham+ cm;齿轮2的齿顶圆半径ra2= mz2/2+ham+ cm;齿轮1的齿根圆半径rf1=mz1/2 -ham-cm+ x1m;齿轮2的齿根圆半径rf2=mz2/2-ham-cm+ x2m;齿轮1分度圆齿厚s1=m/2 +2mx1tan;齿轮2分度圆齿厚s2=m/2+2mx2tan;齿轮1齿槽宽e1=m/2-2mx1tan;齿轮2齿槽宽e2=m

14、/2 -2mx2tan;齿轮1齿顶圆压力角1=arcos ();齿轮2齿顶圆压力角2= arcos ();两齿轮重合度=1/2z1(tan1-tan)+z2(tan2-tan);源程序和结果#includemath.h#define PI 3.1415926main() int z1,z2,m,ha,n=0; double a,c,r1,r2,rb1,rb2,ra1,ra2,rf1,rf2,x1,x2,s1,s2,e1,e2,a1,a2,p;while (n=0)scanf(z1=%d,z2=%d,m=%d,ha=%d,a=%lf,c=%lf,x1=%lf,x2=%lf,&z1,&z2,&m,

15、&ha,&a,&c,&x1,&x2); r1=1.0/2*m*z1; /*齿轮1的分度圆半径*/ r2=1.0/2*m*z2; / *齿轮2的分度圆半径*/ rb1=1.0/2*m*z1*cos(a); /*齿轮1基圆半径*/ rb2=1.0/2*m*z2*cos(a); /*齿轮2基圆半径*/ ra1=1.0/2*m*z1+ha*m+c*m; /*齿轮1的齿顶圆半径*/ ra2=1.0/2*m*z2+ha*m+c*m; /*齿轮2的齿顶圆半径*/ rf1=1.0/2*m*z1-ha*m-c*m+x1*m;/*齿轮1的齿根圆半径*/ rf2=1.0/2*m*z2-ha*m-c*m+x2*m;

16、/*齿轮2的齿根圆半径*/ s1=1.0/2*PI*m+2*x1*m*tan(a); /*齿轮1分度圆齿厚*/ s2=1.0/2*PI*m+2*x2*m*tan(a); /*齿轮2分度圆齿厚*/ e1=1.0/2*PI*m-2*x1*m*tan(a); /*齿轮1齿槽宽*/ e2=1.0/2*PI*m-2*x2*m*tan(a); /*齿轮2齿槽宽*/ a1=acos(z1*cos(a)/(z1+2*ha); /*齿轮1齿顶圆压力角*/ a2=acos(z2*cos(a)/(z2+2*ha); /*齿轮2齿顶圆压力角*/p=1.0/(2*PI)*(z1*(tan(a1)-tan(a)+z2*(

17、tan(a2)-tan(a); /*两齿轮重合度*/if(p1.0) n=1;else n=0; /*对p进行校核*/if(n=1)printf(r1=%lf,r2=%lfn,rb1=%lf,rb2=%lfn,r1,r2,rb1,rb2); printf(ra1=%lf,ra2=%lfn,rf1=%lf,rf2=%lfn,ra1,ra2,rf1,rf2); printf(s1=%lf,s2=%lfn,e1=%lf,e2=%lfn,p=%lfn,s1,s2,e1,e2,p);z1=15,z2=35,m=5,ha=1,a=0.34906585,c=0.25,x1=0.2,x2=-0.2r1=37.

18、500000mm,r2=87.500000mm,rb1=35.238473mm,rb2=82.223104mmra1=43.750000mm,ra2=93.750000mm,rf1=32.250000mm,rf2=80.250000mms1=8.581922mm,s2=7.126041mm,e1=7.126041mm,e2=8.581922mm,p=1.584031四、设计执行机构切刀传动系统4-1运动方案设计方案一：物料放置在料斗中，切刀放置在料斗口下方，由曲柄滑块机构驱动下来回运动。切刀固定在滑槽中，切好的物料由皮带送往下一道工序。通过控制物料下降速度和切刀速度来调整片的大小。缺点是加工不

19、精确，刀承受冲击载荷不均匀，影响到刀的寿命。方案二物料放入滚筒内，内部的导块将物料带动起来，经过刀口时，由于物料被导块与刀挤压，被切成片状从缺口处送出。片的薄厚可以通过调节开口大小来控制。但是一次加工的量不会太大，如果要求片层较薄，开口较小，可能引起阻塞。方案三：物料放入料斗，从料斗口落到输送带上，输送带上方的盘形滚刀将物料切成片状。调整输送带和滚刀之间的相对速度可改变片的薄厚。缺点是刀受到各个方向的力，容易引起刀的崩断，危险性较大。结论：使用方案二更加合理。应为它占用的整体体积最小。工作部分在其内部，也比较安全。另外由于是匀速运动，运动分析与受力分析都比较简单。将滚筒半径设定为15cm。4-2、机构运动分析：机构运动尺寸如下：滚筒做匀速运动，无加速度。4-3、机构受力分析：设切刀阻力为p=100N，近似为一个恒定值。图示应该为一条直线。确定电动机功率PP= * Md * 小轮=1.5*3214.287*146.60766=706858.6435(N.mm) =706.9(w)则选取Y90S-4型号的电动机（功率1.1KW,转速1400r/min）