糕点切片机的方案设计.doc

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1、目录一、 课程设计题目简介31.工作原理及工艺动作过程32.原始数据及设计要求33.设计方案提示34.设计任务4二、 机构选用41.糕点的直线间歇运动42.切刀的直线往复运动5三、 运动循环图5四、 执行机构的选择和评价6五、机械传动系统设计计算81.传动比的计算82.V带传动的传动比83.减速器的传动比8六、 机械运动方案简图的绘制9七、 机械运动系统机构的计算10八、 机构运动仿真分析图片12九、 方案特点详解171.优点172.缺点17十、 设计感想17附图19参考资料20一、 课程设计题目简介1. 工作原理及工艺动作过程 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

2、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。 2. 原始数据及设计要求1) 糕点厚度：15mm。2) 糕点切片长度（亦即切片高）范围：25mm。3) 切刀切片时最大作用距离（亦即切片宽度方向）：200mm。4) 切刀工作节拍：60次/min。5) 工作阻力很小。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0.75KW、1300r/min。3. 设计方案提示7) 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、运动灵活和运动空间尺寸

3、紧凑等。8) 直线间歇运动机构如何满足切片长度尺寸的变化要求，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，还是采用调距离方案，或采用其它调速方案，均应对方案进行定性分析比较。9) 间歇机构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在时间上有一段重叠，以利提高生产率，在设计机器工作循环图时，应按照上述要求来选择间歇运动机构的设计参数。4. 设计任务1) 根据工艺动作顺序和协调要求拟订运动循环图；2) 进行输送间歇运动、切刀往

4、复直线运动的选型；3) 进行机械运动方案的评价和选择；4) 根据选定的电机和执行机构的运动参数拟订机械传动方案；5) 画出机械运动方案示意图；6) 对机械系统和执行机构进行尺寸设计；7) 用UG画出机构运动简图；8) 对间歇机构或往复运动机构进行运动仿真分析，绘制从动件的位移、速度、加速度曲线图； 9) 编写设计说明书。（用B5纸张，封面用标准格式）二、 机构选用1. 糕点的直线间歇运动机构名称机构运动简图原理评价棘轮机构通过连杆机构使摇杆往复摆动，再通过棘轮棘爪转换为间歇转动，最后转变为传送带间歇直线运动。1.结构简单，制造方便，运动可靠2.传动平稳，转角准确3.噪声、冲击、磨损较大4.适用

5、于速度较低、载荷不大的场合不完全齿轮机构通过不完全齿轮的转动，带动从动齿轮的间歇转动，再把转动转变成传送带的间歇直线运动。1.结构简单，设计灵活，制造容易，工作可靠2.从动齿轮在传动开始和终止时，速度有突变，会引起刚性冲击，只适用于低速轻载的工作场合。3.在无齿部分，锁止圆弧能使从动齿轮静止。槽轮机构通过主动轮上的圆柱销进入槽轮的径向槽，从而形成间歇转动，再把转动转变成传送带的间歇直线运动。1.结构简单，工作简单，在圆柱销进入啮合和退出啮合时，传动平稳。2.启动和停止时加速度变化大，有冲击，不适合用于高速场合。3.欲改变转角，则需要重新设计槽轮机构，因此槽轮机构多用于不要求经常调整转角的运动中

6、。4.槽轮的槽数不宜过多，故每次的转角较大。糕点的直线间歇运动可以选择连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、棘轮机构、槽轮机构等。为了使机构简单、易操作，而且考虑后面的建模与仿真，拟定用凸轮机构来完成糕点的直线间歇运动。凸轮选用的是形封闭式，形封闭试凸轮机构可以依靠凸轮或从动件特殊的几何形状来维持凸轮与从动件的高副接触，这里选用利用凸轮端面上的沟槽和放于槽中的从动件滚子使得凸轮与从动件保持接触。凸轮的大体形状如下：2. 切刀的直线往复运动机构名称机构运动简图原理评价导杆机构曲柄的整周转动通过连杆带动导杆上下往复运动，从而带动安装在导杆上的刀片切割糕点1.适当设计各杆的尺寸，可实现不同运动规律。2.运动

7、副为面接触，压强小，承载能力大，耐冲击。3几何形状多为平面或圆柱面，便于加工制造。4.运动积累误差较大，影响传动精度；惯性力不好平衡而不适于高速传动。凸轮机构凸轮的整周转动带动从动件导杆的往复运动，从而带动安装在导杆上的刀片切割糕点1.设计简单，可实现从动件的复杂运动规律要求。2.结构简单紧凑，控制准确有效。3.性能稳定，故障少，维护保养方便。4.凸轮与从动件为高副接触，易于磨损。5.凸轮的轮廓曲线通常比较复杂，因而加工比较困难。曲柄滑块机构曲柄的整周转动和滑块的直线往复运动带动安装在滑块上的刀片切割糕点1.由简单的构件和低副组成，故结构简单，易于制造，成本低廉。2.承载能力大。3.可以匀速，

8、也可以不匀速；可以具有急回特性。切刀的往复直线移动可以选择连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、组合机构等。为了使机构简单、易操作，而且考虑后面的建模与仿真，拟定用凸轮机构来完成糕点的直线间歇运动。三、 运动循环图由于切刀工作节拍为60次/min，则完成一次糕点输送和切片过程所需时间为1s（T=1s）。一个周期内，切刀向下运动时间为 (244-78）/360*1s=0.461s,向上运动时间为 1s-0.461s=0.539s,传送带运动时间为 T*k = 1s*0.3=0.36s,停止时间为 1s-0.36s=0.64s两个执行机构运动循环图如下图四、 执行机构的选择和评价 性能指标具体内容分数1.

9、 机构的功能1) 运动规律形式52) 传动精度高低4.52. 机构的工作性能1) 应用范围52) 可调式53) 运转速度54) 承载能力4.53. 机构的动力性能1) 加速度峰值52) 噪声53) 耐磨性54) 可靠性54. 经济性1) 制造难易4.52) 制造误差敏感度4.53) 调整方便性55. 机构紧凑1) 尺寸52) 重量53) 结构复杂性5五、机械传动系统设计计算 1. 传动比的计算电机的转数为1300r/min，切刀的工作节拍为60次/min。设电机转一转，切刀往复一次，则控制切刀的杆件转数为60r/min。综上，总传动比为i= = = 21.67。备注：如果要满足电机转一转，需要

10、切刀往复一次，则做往复运动的那个摇杆的两个极限位置需要差不多为一个为最高点和一个为最低点。这样才会满足以上转数和传动比的计算。2. V带传动的传动比选V带的传动比为i1=2，则减速器总传动比为if= = =10.83。由表查得V带工作情况系数，故。根据和选用Z型带。根据表，取小带轮的基准直径dd1=150mm。则大带轮的基准直径dd2=idd1=300mm，根据表圆整为dd2=315mm。3. 减速器的传动比考虑到两级齿轮润滑问题，两级大齿轮应有相近的浸油深度，两级齿轮减速器高速级传动比i2与低速级传动比i3的比值取为，即i2 = 1.3i3。则 i2 = =3.753Error! No bo

11、okmark name given.；i3 = = 2.886。设高速级齿轮，小齿轮齿数，大齿轮齿数z2=i2z1=3.753*24=90。设低速级齿轮，小齿轮齿数，大齿轮齿数z2=i3z1=2.886*24=69。备注：分度圆直径不具体计算，但是在仿真时，必须要满足以上算出的传动比。六、 机械运动方案简图的绘制 七、 机械运动系统机构的计算 已知摇杆的长度=120mm，摇杆摆角。假设极位夹角。设计步骤如下：1. 任选一固定铰链点，选取长度比例尺。并按摇杆长度和摆角作出摇杆的两个极限位置和。2. 连接、，并自做的垂线。3. 作，则直线与相交于点。直角三角形中，。4. 以为直径作直角三角形的外接

12、圆，在圆弧上任选一点作为曲柄的机架铰链点，并分别与、相连，则。5. 由图可知，摇杆在两极限位置时曲柄和连杆共线，故有和。解此两方程可得由极位夹角设计出的曲柄摇杆机构计算出AB=44mm、BC=164mm、固定铰链A、D的水平距离为104mm，竖直距离为60mm。八、 机构运动仿真分析图片u 开始运动u 糕点开始往回运动备注：这时凸轮和摇杆的最短杆转了，刀片抬起了30mm左右，高于糕点的厚度，这时的凸轮才有带着糕点往回运动的趋势。这样会保证刀片和糕点完全脱离，不会造成相互摩擦等不利因素。u 刀片上升到最高点，糕点运动到距刀片最远点备注：这时凸轮和摇杆的最短杆转了，刀片上升到最高点，糕点运动到距刀

13、片最远点。此时为摇杆的另一个极限位置。u 糕点已经刚回到刀片下备注：这时凸轮和摇杆的最短杆转了。这时的刀片离糕点30mm左右，还没有接触到糕点。凸轮机构开始进行间歇状态，糕点静止不动。这样保证了刀片完整的切割糕点。u 刀片落到最低点以上是机构由开始状态糕点开始往回运动刀片上升到最高点，糕点运动到距刀片最远点糕点已经刚回到刀片下刀片落到最低点整个的运动过程。九、 方案特点详解1. 优点l 机器可在任何时候启动或停止，完成实现功能目标良好。l 此方案设计的机器结构简单紧凑，有利于实际应用。l 此方案稳定性高，而且能确保机构的运转精度。l 由于机构传动方案的复杂程度低，符合经济性设计目的。2. 缺点

14、l 此方案由于计算时简化了很多运动约束条件，还只是理论上的产物，如果通不过试验验证只是废品。十、 设计感想 机械原理课程设计是机械课程当中一个重要环节通过了6周的课程设计使我从各个方面都受到了机械原理相关的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。在这段时间里我们每天的专注和辛劳，唤回了我对机械原理课程设计的重新的认识，对各个组合机构的深刻理解。在理论学习中我们只是简单是学到了关于齿轮、连杆和凸轮的简单知识，只能简单的对其进行单独设计，本次课程设计是对一些机构连接组合在一起进行设计的，不能单独只考虑一个或几个基本构件的情况，要综合考虑，对其传动比和传动关系进行认真考虑，进行

15、整体构思。而小组共同设计给我们提供了团体协作的的途径，让我们更能有利于进行思考和设计，一个人的力量是有限的，但是团体的力量是无穷的，在设计过程中要进行换位思考，综合大家的力量进行初步的理论设计，然后要独立的完成自己的设计思路。在学习理论知识的同时也要参加实践活动，同时，分组设计也有利于我们同学之间的团体协作。把课本上的知识运动到社会实践当中去，是我们学习专业理论知识的最终目的。在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。遇到不懂的地方要和同学共同攻克难关！由于本次设计是分组的，自己独立设计的东西不多，但在通过这次设计之后，我想会对

16、以后自己独立设计打下一个良好的基础。对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。让我知道了学无止境的道理。我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！附图图片为一般工厂加工的时的糕点切片机，对比来看，我设计的有很多的缺陷。例如，没有用带传动来传递糕点，而是用了凸轮机构。这样在效率上大大的降低，并且在糕点安装上也很费力。还有在刀片做往复运动是采用的摇杆机构，增大了占地空间，机构不够紧凑。以后在生产实践中，要多积累经验，设计出的机构更功能、效率、紧凑性等更完美。参考资料1. 机械原理课程设计指导书 裘建新主编 高等教育出版社。2. 机械原理课程设计手册 牛鸣岐等主编 重庆大学出版社。3. 机械基础综合课程设计 孔凌嘉等主编 北京理工大学出版社。4. 机械原理课本 张春林主编 高等教育出版社。5. 机械设计课本 谭庆昌 赵洪志主编 高等教育出版社。22