機械原理課程設計糕點切片機運動方案設計

1、一、機械原理課程設計任務書1. 設計題目糕點切片機運動方案設計2. 原始數(shù)據(jù)及設計要求1） 糕點厚度：1020mm。2） 糕點切片長度（亦即切片高）范圍：580mm。3） 切刀切片時最大作用距離（亦即切片寬度方向）：300mm。4） 切刀工作節(jié)拍：40次/min。5） 要求選用的機構(gòu)簡單、輕便、運動靈活可靠。6） 電機可選用，功率0.55kw（或0.75kw）、1390r/min。設計指導教師(簽字)： 二、設計說明書1. 機械系統(tǒng)運動原理及動作過程糕點先成型（如長方體、圓柱體）等的薄片后再烘干。糕點切片機要求實現(xiàn)兩個動作：（1）點的直線間歇移動（2）刀的往復運動通過兩者的動作配合進行切片，變

2、直線間歇移動速度或每次間歇的輸送距離，以滿足糕點的不同切片厚度的需要。2. 工藝動作順序因為糕點切片機要求實現(xiàn)兩個執(zhí)行動作：糕點的直線間歇運動和切刀的旋轉(zhuǎn)運動。所以電機啟動后，兩把切刀連續(xù)旋轉(zhuǎn)，同時進行糕點的送進運動，當送進停止（糕點停止）后，第一把切刀切割糕點，切割完成（切刀退出糕點）后，進行糕點的第二次送進運動，送進停止（糕點停止）后，第二把切刀切割糕點，切割完畢后，完成一次循環(huán)。3. 機械系統(tǒng)運動方案設計設計前的構(gòu)想（1）切刀的往復直線移動可采用連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪齒條、組合機構(gòu)等。（2）糕點的直線間歇運動可選擇連桿機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)等。方案一：采用機構(gòu):切

3、刀往復運動：曲柄滑塊切刀運動機構(gòu) 糕點間歇運動：槽輪糕點運動機構(gòu) 方案一的簡圖（1） 切刀的往復運動我們用曲柄滑塊機構(gòu)實現(xiàn)，刀裝在滑塊上當曲柄進行圓周運動可以帶動刀的往復運動，另外，采用圖示的偏置曲柄滑塊機構(gòu)有急回運動特性，可使刀在向下運動即切糕點時速度加快，從而使切口光滑。（2） 糕點的間歇運動我們采用槽輪實現(xiàn)。（3） 當滑塊向上運動即刀向上運動時，槽輪運動帶動糕點的移動，當滑塊向下運動即刀向下運動時，槽輪靜止即糕點靜止，進行切割。方案二：采用機構(gòu)切刀往復運動：凸輪切刀運動機構(gòu) 糕點間歇運動：槽輪糕點運動機構(gòu) 方案二的簡圖（1） 切刀的往復運動我們采用凸輪機構(gòu)，利用杠桿定理，當推桿行程增大時

4、，刀具切割糕點，當推桿到達最高點時刀具到達最低點，當推桿行程減小時刀具上升。（2） 糕點的間歇運動我們采用槽輪機構(gòu)實現(xiàn)。（3） 當兩鎖止弧接觸即槽輪靜止時推桿向上運動，當兩鎖止弧分開即槽輪運動時推桿向下運動，利用此規(guī)律可根據(jù)反轉(zhuǎn)法計算確定凸輪的形狀。方案三：采用機構(gòu):切刀往復運動：導桿齒輪切刀運動機構(gòu) 糕點間歇運動：不完全齒輪糕點運動機構(gòu) 方案三的簡圖（1） 切刀的往復運動我們采用擺動導桿機構(gòu)和齒輪機構(gòu)實現(xiàn)，利用導桿構(gòu)使搖桿d產(chǎn)生一定角度的擺動，控制曲柄和兩機架的長度可使擺角達到60，兩嚙合齒輪的齒數(shù)比為3：1，從而使輸出的擺角達到180，可以在此安裝刀具使其來回往復切割，另外此導桿機構(gòu)具有急

5、回運動特性，可以以糕點高度的不同安裝兩套傳輸帶，分為刀速較快的一邊和刀速較慢的一邊。并且由于無論糕點的高低，其放置位置總是與刀切入時刀刃所在的直線存在一定夾角，存在應力集中現(xiàn)象，便于切片過程的實現(xiàn)。（2）糕點的間歇運動采用不完全齒輪實現(xiàn)。（3）當?shù)稄膶ΨQ中心位置往右擺動時左邊的不完全齒輪進入嚙合，右邊的不完全齒輪退出嚙合，當?shù)稄挠疫吇氐街行奈恢脮r右邊的不完全齒輪進入嚙合，左邊的不完全齒輪退出嚙合，從而實現(xiàn)刀切割時糕點停止，刀不切割時里糕點前進。三、主要工作機構(gòu)的運動循環(huán)圖切刀的直線往復運動循環(huán)圖糕點的直線間歇運動循環(huán)圖四、機構(gòu)運動方案的選擇和評定綜合考慮方案三較好方案一：動副均為低副，兩運動副

6、元素為面連接，壓強較小，可承受較大的載荷，且?guī)缀涡螤詈唵?，便于加工。而且連桿上各點的軌跡是各種不同形狀的曲線，氣形狀隨著各構(gòu)件相對長度的改變而改變，從而可以得到形式眾多的連桿曲線，可以這些曲線來滿足不同曲線的設計要求。此機構(gòu)雖有上下往復運動，但它并沒有機會運動特性。不能夠?qū)崿F(xiàn)切刀下切速度慢而收回速度快的特性，也不能夠很好的縮短空程的時間，影響效率。方案二：切刀的往復運動我們采用擺動導桿機構(gòu)和齒輪機構(gòu)實現(xiàn)，利用導桿機構(gòu)使搖桿產(chǎn)生一定角度的擺動，控制導桿機構(gòu)的尺寸，可使刀的擺角達到一定角度，產(chǎn)生一定的齒輪嚙合比，可以在此安裝刀具使其來回往復切割。并且由于無論糕點的高低，其放置位置總是與刀切入時刀刃

7、所在的直線存在一定夾角，存在應力集中現(xiàn)象，便于切片過程的實現(xiàn)。糕點輸送的機構(gòu)我們采用不完全齒輪機構(gòu)，在非嚙合區(qū)，糕點靜止，切刀開始切割；進入嚙合區(qū)，輸送帶帶動糕點輸送，切刀停止切割。但此機構(gòu)中刀的運動具有急回運動特性，為了滿足糕點厚度的均勻，我們必須考慮到來改變機構(gòu)的自由度的數(shù)目，結(jié)構(gòu)過于復雜，較難制造和計算。方案三：這樣設計有三個好處：1.兩條傳輸帶交錯運動可以在避免切到皮帶的前提下，提高輸出工的利用率從而達到提高總體效率的效果。2.按照不同糕點不同切片長度的需求，可以調(diào)整不同的檔位來實現(xiàn)一機多用的效果。3.引入急回運動，使得左右兩邊可以分別切不同厚度、不同難易程度的糕點，給多元化生產(chǎn)帶來了

8、便捷。對于此結(jié)構(gòu)我們選刀的運動為連續(xù)旋轉(zhuǎn)，而且采用兩把刀的情況，這樣的話系統(tǒng)的效率將會得到很大的提高，并且由于無論糕點的高低，其放置位置總是與刀切入時刀刃所在的直線存在一定夾角，存在應力集中現(xiàn)象，便于切片過程的實現(xiàn)。此機構(gòu)采用多個齒輪連接，傳動穩(wěn)定，傳動比可靠，同時整個系統(tǒng)機構(gòu)設計簡單，易于制造。糕點的間歇運動我們采用不完全齒輪實現(xiàn)。當滑塊向上運動即刀向上運動時，不完全齒輪進入嚙合區(qū)，運動帶動糕點的移動，當滑塊向下運動即刀向下運動時，不完全齒輪進入非嚙合區(qū)即糕點靜止，進行切割。使用齒輪而不使用蝸桿、凸輪的原因：蝸桿、凸輪只能在一定距離內(nèi)產(chǎn)生較大的傳動比（蝸輪軸心固定，蝸桿向前送進），所以不適用

9、于連續(xù)不停傳動的情況下，而且蝸輪從側(cè)面看與齒輪不同的是其中間位置有一定弧度的下凹，對加工而言會產(chǎn)生一定的難度。而且相對齒輪而言，蝸輪、嚙合輪齒間的相對滑動速度較大，使得摩擦損耗較大，因而傳動效率較低，易出現(xiàn)發(fā)熱和溫度過高的現(xiàn)象，磨損也較嚴重，會降低整體的使用壽命，而且成本較高，因此我們用多個齒輪傳動來替代蝸輪蝸桿的設計。 五、機械系統(tǒng)設計計算（1）傳動比的計算電機的轉(zhuǎn)數(shù)為1309r/min，切刀的工作節(jié)拍為40次/min。設電機轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，切刀往復一次，則控制切刀的桿件轉(zhuǎn)數(shù)為40r/min。綜上，總傳動比為。備注：如果要滿足電機轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，需要切刀往復一次，則做往復運動的那個搖桿的兩個極限位置需要差不

10、多為一個為最高點和一個為最低點。這樣才會滿足以上轉(zhuǎn)數(shù)和傳動比的計算。（2）v帶傳動的傳動比選v帶的傳動比為，則減速器總傳動比為。由表查得v帶工作情況系數(shù)，故。根據(jù)和選用z型帶。根據(jù)表，取小帶輪的基準直徑。則大帶輪的基準直徑，根據(jù)表圓整為。（3）減速器的傳動比 減速皮帶輪 減速齒輪 送料皮帶輪考慮到兩級齒輪潤滑問題，兩級大齒輪應有相近的浸油深度，兩級齒輪減速器高速級傳動比與低速級傳動比的比值取為，即。則；。設高速級齒輪，小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。設低速級齒輪，小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。備注：分度圓直徑不具體計算，但是在仿真時，必須要滿足以上算出的傳動比。（4） 對刀長的設計 由已知條件糕點切片長度（

11、亦即切片高）范圍：580mm及切刀切片時最大作用距離（亦即切片寬度方向）：300mm得知：根據(jù)運動循環(huán)圖作得刀切割的示意圖，得輸送帶與錐齒輪8之間的距離為92mm80mm,不至蛋糕與錐齒輪8發(fā)生干涉，由于刀是做圓周運動，通過cad作圖可以得到：刀長l156.77mm，糕點的最大寬度為300mm，刀切割過的角度為135。（5） 對槽輪機構(gòu)的設計槽輪設計圖六、參考文獻1. 機械設計課本 孫桓 陳作模 葛文杰 主編 高等教育出版社。2. 機械原理課程設計指導書 裘建新主編 高等教育出版社。3. 機械原理課程設計手冊 牛鳴岐等主編 重慶大學出版社。4. 機械基礎綜合課程設計 孔凌嘉等主編 北京理工大學

12、出版社。5. 機械原理課本 張春林主編 高等教育出版社。七、設計心得機械原理課程設計是我們機械類專業(yè)學生第一次較全面的機械設計訓練，是機械原理和機械設計課程重要的綜合性與實踐性環(huán)節(jié)。(1) 通過這次機械原理課程的設計，綜合運用了機械原理課程和其他有關(guān)先修課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實際知識，培養(yǎng)分析和解決一般工程實際問題的能力，并使所學知識得到進一步鞏固、深化和擴展。(2) 學習機械設計的一般方法，掌握通用機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的設計原理和過程。(3) 進行機械設計基本技能的訓練，如計算、繪圖、熟悉和運用設計資料（手冊、圖冊、標準和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)，進行經(jīng)驗估算和數(shù)據(jù)處理等。（4）綜合運用了計算機中c語言、autocad繪圖等相關(guān)知識，同時也是自己意識到了我們所存在的不足與缺點，在以后的學習、生活和工作中，我們會積極改正。課程設計指導教師評審標準及成績評定序號評審項目評審指標評價比例實際得分1工作量、工作態(tài)度工作量完成情況，論文（設計）難易程度，有體現(xiàn)本專業(yè)基本訓練的內(nèi)容；工作紀律、作風是否嚴謹。20%2調(diào)查論證獨立查閱文獻、調(diào)研情況；開題報告完成情況；綜合歸納、收集和正確利用各種信息的能力。15%3實驗、設計方案與實驗技能實驗、設計方案合理、可行；獨立操作實驗，數(shù)據(jù)采集、計算、處理的能力；結(jié)構(gòu)設計、工藝、推導正確或程序運行是否可靠。20%4分