糕点切片机课程设计说明书2.pdf
课 程 设 计 说 明 书课程名称：课程名称：机械原理课程设计设计题目设计题目：糕点切片机目 录一、设计任务二、机械系统运动方案设计的构思三、机构运动方案的选择和评定四、根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图五、减速系统设计六、执行系统设计七、传动系统演示八、参考资料九、创新设计心得2一、设计任务设计题目：糕点切片机工作原理及工艺的动作过程如结构示意图所示,电动机经皮带轮和齿轮系减速后，达到 30 转/分。再通过棘轮机构连接一个皮带轮构成糕点的进给机构，使它满足间歇运动的要求。同时通过另外一组皮带轮带动凸轮机构，实现糕点的切片通过设计还可实现切刀的急回运动。由于每一次切刀的运动过程相同,故每一片糕点的大小也相同；通过改变进给的距离，可调整切片的厚度。间歇运动机构与切刀往复运动机构协调工作从而实现糕点的切片。机构的一些尺寸糕点厚度：25mm；糕点切片长度（即切片高）范围：45mm；切刀切片时最大作用距离（亦即切片宽度方向）：400mm；切刀工作节拍：60 次/分；生产阻力很小。要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠。电机功率（或）、1390r/min。主要设计要求是：1.3.1 通过调整进给的距离，达到切出不同厚度糕点的需要。1.3.2 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3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。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，为一偏心曲柄滑块机构，可利用它实现切刀的往复运动。方案三4如上图所示，为一对心凸轮机构，可利用它实现切刀的往复运动。糕点的直线间歇运动方案一糕点直线间歇运动之槽轮机构通过槽轮实现直线间歇运动方案二糕点直线间歇运动之棘轮机构5棘轮机构实现直线间歇运动三、机构运动方案的选择和评定刀具运动方案一：运动副均为低副，两运动副元素为面连接，压力较小，可承受较大的载荷，且几何形状简单，便于加工。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。方案二：此机构具有急回特性，结构简单，具有连杆机构的共同特点，可承受较大的载荷，运动副元素的几何形状简单。但是此机构具有连杆机构的共同缺点，即机械效率低下。且不符合本次课程设计的具体要求方案三：此机构可以具有急回特性，能实现切刀下切速度慢而收回速度快的特性。结构简单，可承受较大的载荷，且符合本次课程设计的实际要求，能够使从动件得到各种预期的运动规律。此机构具有凸轮机构的一些共同缺点，加工较为复杂，这是凸轮机构所不能避免的。综上所叙，我们选择了凸轮机构提供往复运动。直线间歇运动方案一槽轮机构此机构能够实现直线间歇运动的功能，但是不能实现不同糕点切片厚度的需要，而且槽轮加工难度大，不符合此次课程设计的具体要求。方案二棘轮机构此机构既能够实现直线间歇运动的功能，又能通过改变棘轮每次转过的角度来实现不同糕点切片厚度的需要，而且结构简单，制造容易。综上所述，我们选择了棘轮机构提供直线间歇运动。方案设计的创新改进措施：3.3.1 我们开始构思方案时,想使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,我们开始采用曲柄滑块机构,曲柄滑块机构可以实现刀的往复运动,可传递较大的力,能满足我们的需要，但是机械效率太低，本着提高效率等的原则，我们考虑用凸轮机构,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，又能符合本次课程设计等要求，于是我们确定用凸轮机构，并且凸轮机构还能实现急回运动，从而极大地提高了效率。63.3.1 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，但是用齿轮来改变速度很复杂且不太方便操作,且零件繁多，于是我们否定了这个方案。经过查资料后，我们最终选择了棘轮机构。棘轮机构可以方便地改变切片的长度，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是齿轮系降低转速、棘轮机构实现间歇运动和凸轮机构实现刀片的运动。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完成切割 40 次的工作节拍，故连接曲柄的齿轮的转速为 40 次/分，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 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 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（一个周期）：五、减速系统设计7减速皮带轮减速齿轮送料皮带轮本机构的原动件为一高速电机,其转速为 1390 r/min,但我们所需要的转速是 40r/min,所以需要减速。对于减速装置我们采用皮带轮和齿轮系的方法。第一级 降速是通过皮带轮减速,减速后转速为 200r/min。第二级是通过齿轮系减速，减速后转速为 40r/min。两传动机构设计分析如下:皮带轮传达设计：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*w1=r2*w2，1390*r1=200*r2；r1/r2=20/139。由此可见算出电机上皮带轮半径大小r1=20mm；另一端皮带轮半径大小r2=139mm，既有传动比 i=139/20。齿轮系的设计：经皮带轮减速后的转速为 200r/min,而我们所要的转速 40r/min。因此还需要的传动比为 5/1,选用的齿轮为标准齿轮。m=4mm;z1=25,z2=50,z2=25,z3=75。六、执行系统机构设计执行机构分两个,第一个为对心凸轮机构,第二个为棘轮机构,现分别介绍如下:8对心凸轮机构（带切刀）棘轮机构转角的调节对心凸轮机构这个机构主要是实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并考虑到卫生问题,设计刀的行程为 65mm，刀的高度设为 35mm，设计滑块的高度为95mm，采用皮带传动。切刀应能刚好切断糕点,综合曲柄滑块和棘轮机构的尺寸,我们得出凸轮机构和棘轮机构的轴心距为 269mm。所以对心凸轮机构的基本尺寸为：基圆半径大小为 20mm；刀具高度 35mm；滚子直径 10mm；滑块长度 110mm；;凸轮机构和棘轮机构轴心距为454mm。棘轮机构棘轮机构主要是实行糕点的进给运动,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115mm,设棘轮共有 48 个齿,既每个齿代表 度。于是一共有三档,即10,15,20mm,也就是说棘轮转动 15,30 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。即15,30 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。棘轮罩设置三个转角分别为 15,30 度。在摇杆上装一个棘爪,棘爪推动棘9轮旋转,棘轮上再固定一个皮带轮用以带动皮带旋转。曲柄长 50mm;连杆长 230mm；摇杆长 290mm；棘轮半径 86mm;棘轮齿数 48 个；皮带轮直径 76mm；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 2 秒，则摇杆推程时间为：1 秒，回程时间为：秒，休止时间为：秒。七、传动系统演示10八、参考资料1朱理,机械原理，第 2 版，北京，高等教育出版社，20102戴娟，机械原理课程设计指导书，北京，高等教育出版社，20113陆凤仪，机械原理课程设计，北京，机械工业出版社，1999九、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，我确实从中知道了很多，而且也要把 CAD 学好，我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，我就没有在之前做准备，到了后面，我发现要画的图也有点麻烦，而且还要给予尺寸的设计。不仅要考虑糕点的传动，还要考虑糕点的切的动作，我们寝室的 3 个人在寝室里讨论了将近几个小时也没有确定可行的方案，又是棘轮不知道画，不完全齿轮不好控制，槽轮设计达不到糕点的厚度，只好将讨论时的几种方案记下，再慢慢研究。回去我们经过再三的商量，最终才确立了一套好的方案。通过这次课程设计，我明白了很多：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，切记只学死知识，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，才能选出更好的方案。11
