糕点切片机课程设计(共25页).docx
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1、精选优质文档-倾情为你奉上贵州大学机械工程学院机械原理课程设计糕点切片机设计任务说明书学 生 姓 名 班 级 学 号 指导教师(签字) 起止日期:2012年12月 日2013年1月 日贵州大学机械工程学院机械原理课程设计任务书题号04糕点切片机设计一、工作原理及工艺动作过程糕点先成型(如长方形、圆柱形等)经切片后再烘干。糕点切片机要求实现两个工艺动作: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,以满足糕点的不同切片厚度的需要。二、原始数据和设计要求(1) 糕点厚度:1020 mm;(2) 糕点切片长度(亦即切片的高)范围:580 m
2、m;(3) 切刀切片时最大作用距离(亦即切片的宽度方向):300 mm;(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) 电动机可以选用0.55 kW(或0.75 kW)、1390 r/min。三、设计方案提示(1) 切削速度较大时,切片刀口会整齐平滑,因此切刀运动方案的选择很关键,切口机构应力求简单适用、运动灵活和空间尺寸紧凑等。(2) 直线间歇运动机构如何满足切片长度变化的要求,是需要认真考虑的。调整机构必须简单可靠,操作方便。是采用调速方案还是采用调距方案,或者采用其它调整方案,均应对方案进行定性的分析比较。(3) 间歇运动机构
3、必须与切刀运动机构工作协调,即全部送进运动应在切刀返回过程中完成。需要注意的是,切口有一定的长度(即高度),输送运动必须在切刀完全脱离切口后方能开始进行,但输送机构的返回运动则可与切刀的工作行程运动在时间上有一段重叠,以利提高生产率,在设计机器运动循环图时,就应按上述要求来选取间歇运动机构的设计参数。四、设计任务(1) 根据工艺动作顺序和协调要求拟定并绘制运动循环图;(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,分配传动比,并在图纸上画出传动方案图;(5) 对机械传动系统和执行机构进行
4、运动尺寸计算;(6) 画出机械运动简图;(7) 对执行机构进行运动分析,画出运动线图,进行运动模拟;(8) 编写设计计算说明书。目 录一 、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,电动机经皮带和齿轮系减速后,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。同时通过另外一组凸轮机构实现糕点的切片。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。而通过改变棘轮转动的角度,可调整切片的厚度。机构给定的原始尺寸(1) 糕点厚度:1020 mm;(2) 糕点切片长度(亦即切片的高)范围:580 mm
5、;(3) 切刀切片时最大作用距离(亦即切片的宽度方向):300 mm;(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) 电动机可以选用0.55 kW(或0.75 kW)、1390 r/min。主要设计要求:(1) 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,即在切的过程中糕点处于静止状态。(2) 通过调整棘轮的转动角度(即进给的距离),达到切出不同厚度糕点的需要。二、机械系统运动方案设计的构思1、实现切刀往复运动的机构方案一方案二上图所示,为一偏执曲柄滑块机构,可利
6、用它实现切刀的往复运动。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三左图所示,为一偏心轮机构,用以实现切刀的往复运动。三、 机构运动方案的选择和评定方案一:此机构急回特性。结构简单。具有连杆机构的共同优点,可承受较大的载荷,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,机械效率较低及位置的选定要经过认真的计算,才能保证连杆机构的压力角在一个小角度范围内,这是连杆机构所不能避免的。方案二:运动副均为低副,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
7、各种不同形状的曲线,且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,而且可以用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,但它并没有急回运动特性。尽管能够实现切刀的往复运动特性,但也不能够很好的保证机械运动效率。因为方案二依然有方案一的曲柄滑块机构的缺点就是机械运动的效率较低。方案三:是常见的凸轮机构,可以实现切刀的往复运动,而且可以通过添加弹簧的方式实现切刀的上下往复运动,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。切刀的急回特性,可通过是否偏心以及
8、凸轮形状来实现,可是这样的确定增加计算的难度,且在画图制造等时会增加凸轮轮廓的制造难度,加工效率低,增加了加工与设计的时间。实现糕点间歇运动的机构方案一:如上图所示,为一牛头刨床机构,杆件1绕着B点运动,带动滑块2匀速圆周运动,滑块2又带动导杆3作往复运动,导杆3的往复运动通过滑块6带动滑枕4的往复运动。从而实现直线间隙移动的机构。方案二: 如上图所示,为一直齿式棘轮棘爪机构,利用棘爪的摆动推动棘轮的转动,然后棘爪的回来初始位置过程中棘轮的不动,如此的棘爪往复摆动来实现糕点的直线间歇运动。方案三: 上图是一个槽轮机构,它是通过将主动件转臀的连续转动转换成从动件的带有停歇的单向周期性转动,借此可
9、以通过实现糕点的间歇送料过程。四、间歇运动方案选择和评定 方案一: 优点:此机构具有急回运动的特性。且机构也是连杆机构,具有连杆机构的共同优点。缺点:此机构没有间歇特性,而且糕点的送料最好的还是采用皮带的传动,而且此机构同样具有连杆机构的效率低的特点,不能很好的完成直线间歇运动且糕点的送料。方案二:优点:依靠棘齿传动,运动可靠,制造方便,棘轮转角可实现有级调节。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可调性往复间歇性运动,且具有调节精确和结构简单,易设计的特点。缺点:由于棘轮很少接触,对于他的人是很少,棘轮棘齿的厚度是需要注意的,如果太薄就会使强度降低,所以棘轮棘齿的
10、齿高和齿矩的确定要综合多反面考虑使其满足要求。方案三:槽轮机构可将主动拨盘的连续转动变换为槽轮的间歇转动。并具有结构简单、尺寸小、机械效率高、能较平稳地间歇转位等特点。但是每次间歇的时间长度一定,很难满足本系统中改变所切糕片长度的功能,且槽间的厚度要合理的设计,才能保证机构的顺利进行。五、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,我们开始用凸轮机构,实现切刀的往复运动,用凸轮可以很好的
11、控制切刀的运动,但是凸轮的形状不易设计,制造困难,于是我们想到用偏心圆代替凸轮实现切刀的往复运动。 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。我们刚开始试用了凸轮机构,但我们的糕点切片机要求可以改变所切糕点长度的,如用凸轮机构的话, 很难实现改变切片的厚度,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,改变切片的厚度时操作方便,所以机构的总体方案就这么大概的定下来了。六、根据工艺动作和协调要求拟
12、定运动循环图运动循环图上图是糕点切片机的实现的糕点切片过程的两个配合过程,一是糕点的送料过程,而是切刀的往复运动实现切的过程。1、刀具往复运动根据设计说明书的要求,切刀每分钟得完成切割40次的工作节。所以连接曲柄的齿轮的转速为40 r/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糕点,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
13、此往复循环。下图是刀具的位移运动图(一个周期):七、减速系统设计本机构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,所以要设置减速机构来实现降速,而且通过要求我们选择了三级减速。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240 r/min。第二级是用齿轮减为120 r/min,第三极就减为要求的40 r/min。每个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
14、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。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z1254mm100mm齿轮z2504mm200mm齿轮z2254mm100mm齿轮z3754mm300mm 传动比 i=6/1。八、执行系统机构设计 执行机构分两个,第一个为偏心轮机构,第二个为棘轮机构,现分别介绍如下: 偏心轮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
15、点才能运动。为了给糕点足够的传送时间,设计刀的行程为80mm,高80mm,宽300mm,偏心圆半径为55mm,作为局部自由度的滚子半径20mm,弹簧长100mm。所以偏心轮机构的尺寸为:偏心轮半径55mm滚子半径20mm刀片高80mm弹簧长100mm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。由设计要求糕点的厚度范围为:10-20mm,由于加工两块厚度只差1mm的糕点无现实意义,故我们设计时取糕点间距为2mm,即加工厚度为:10mm、12mm、14mm、16mm、18mm和20mm的糕点。设计时,我们取棘轮有60个齿,模数为2,所以当棘爪拨动一个齿所占据的角度
16、使棘轮转动时,棘轮转动的幅度。此时传输糕点的皮带轮转过同样的角度,皮带移动距离为(r为传输糕点的皮带轮的半径)。为了使设计简单,取r=19。这时,棘爪一次每多转一个角度,糕点间歇移动的距离增加2mm()。设计棘轮时应考虑到齿面倾斜角的要求如下:由于糕点的最大厚度为20mm,所以棘爪与齿接触时转过的最大角度为60度,即棘轮外罩要去除60的弧。糕点厚度与棘轮外罩位置的关系如表51所示:外罩对应的刻度012345棘爪与齿接触时转过的角度303642485460糕点厚度/mm101214161820表51糕点厚度与棘轮外罩对应位置的关系这样棘轮机构就设计完了。其尺寸为:曲柄摇杆机构:棘轮半径60mm;
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