畢業(yè)論文-智能糖畫機的設計

畢業(yè)設計智能糖畫機的設計學生姓名：學號：1系部：機械工程系專業(yè)：機械設計制造及其自動化指導教師：二零一五年六月誠信聲明本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導教師的指導下獨立完成的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。本人簽名：年月日畢業(yè)設計任務書設計題目：智能糖畫機設計系部：機械工程系專業(yè)：機械設計制造及其自動化學號：學生：指導教師（含職稱）：1．課題意義及目標本課題擬利用數控自動化控制系統和編寫好的圖案數控程序來進行糖畫制作。糖畫機通過機器的電磁系統把糖經過高溫熔化為糖稀，由機器的電腦芯片系統讀取機器中存儲的各種糖畫圖形，繪制出各種各樣的人物、動物、風景的造型；然后通過機器的溫度控制系統冷卻糖畫使得糖稀完全凝固。2．主要內容該課題要求控制線條的位置和粗細；快速、一次成型；快速冷卻后能夠迅速順利剝離。糖畫制作步驟為：用融糖器熬糖?。辉诋嫲澹捎娩X板）上制作圖案（可考慮用電磁閥控制出糖量）；快速冷卻；剝離畫板。1）畢業(yè)設計論文一份；2）結構裝配圖；3）零件圖若干張；4）糖畫機外形尺寸圖3．主要參考資料[1]濮良貴，紀名剛.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2006.5[2]郁漢琪.電氣控制與可編程序控制器應用技術（第二版）.東南大學出版社.2009[3]鄭堤,唐可洪.機電一體化設計基礎[M].北京：機械工業(yè)出版社，20074．進度安排設計各階段名稱起止日期1擬定并論證總體方案3月3日~3月23日2進行傳動設計及控制系統選型3月24日~4月13日3結構設計及校核計算4月14日~5月4日4繪制結構裝配圖及零件圖5月5日~6月1日5完成畢業(yè)論文及答辯工作6月2日~6月22日審核人：年月日②出糖嘴內孔直徑d的確定確定孔徑的原則是，為減輕出糖嘴重量，在滿足對出糖嘴孔頸要求和最小壁厚要求以及不削弱出糖嘴剛度的要求下，應取較大值。對于智能糖畫機，，本課題中出糖嘴上端需要安裝皮帶輪，軸徑較小，故取[16]，即。出糖嘴懸伸量的確定出糖嘴懸伸量是指出糖嘴的上端面到支承徑向反力作用中點的距離，它對出糖嘴部件的剛度和抗振性影響很大。因此在滿足結構要求的前提下盡可能取小值。減小的常見措施有：盡量采用短錐法蘭式出糖嘴端部結構。推力軸承配置在前支承時，應安裝在徑向軸承的內側而不是外側。合理設計前支承的調整結構和密封裝置形式。盡量采用出糖嘴端部的法蘭盤和軸肩等構成密封裝置。采用向心推力軸承來代替向心軸承。成對安裝的圓錐滾子軸承，應采取滾錐小端相對的形式；成對安裝的向心推力軸承應采取背對背或面朝外的同方向排列形式。本課題中主軸前端的一對向心推力軸承正是采用這種安裝形式。改變軸端工夾具的結構形式來減小a值。（2）支承跨距的確定支承跨距是指相鄰兩支承的支承反力作用點之間的距離。合理確定是獲得主軸部件最大靜剛度的重要條件之一。當時，出糖嘴部件具有最大剛度，即為出糖嘴部件的最佳跨距。在具體設計時，往往由于結構上的限制而使，這就造成出糖嘴部件的剛度損失。合理跨距,通常取。因為D、a一定時，越大，軸承的徑向跳動對主軸前端的徑向跳動影響越小，且加大可較小振動。當需要遠大于時，可采用三支承結構。（3）出糖嘴頭的選用如前文所述，采用短錐法蘭式出糖嘴端部結構有利于減小出糖嘴懸伸量。本課題選用B型法蘭式出糖嘴端部，代號為6。（4）軸承型號的選擇選擇軸承型號及其尺寸如表2.7所示：表2.6出糖嘴軸承尺寸參數軸承軸承參數參數型號內徑外徑軸承寬安裝尺寸安裝尺寸安裝尺寸安裝尺寸前軸承362189016030103147－－后軸承3182114701103080－1031023智能糖畫機結構設計3.1出糖嘴的設計3.1.1出糖嘴結構設計(1)分液漏斗分液漏斗分液漏斗的頸部有一個活塞，這是它區(qū)別于普通漏斗及長頸漏斗的重要原因，因為普通漏斗和長頸漏斗的頸部沒有活塞，不能靈活控制液體。因為分液漏斗的這一特質我想將出糖嘴也設計成分液漏斗的形狀，但是因為糖稀溫度高，所以該形狀似分液漏斗的出糖嘴的材料選擇鋁制材料，又輕便又經濟。（2）電熱式水龍頭電熱式水龍頭又稱電熱水龍頭，即熱水龍頭或快熱水龍頭，該產品具有很多優(yōu)點：第一，快速加熱，只要3-5秒鐘就出熱水；第二，方便，即不需要專人安裝、即開即熱、冷熱兩用、溫度流量可調；第三，安全，具有無水自動斷電、水電分離設置；第四，節(jié)能環(huán)保，即省水省電、無污）；而且美觀小巧功能多。3.1.2出糖嘴我所設計的出糖嘴正是分液漏斗與電熱式水龍頭的結合體，分液漏斗的活塞不用普通活塞，而是改用電熱式水龍頭作為活塞，將兩者的優(yōu)點結合，完全可以解決普通智能糖畫機出糖不利的缺點。3.1.3出糖嘴組件的性能要求出糖嘴組件是智能糖畫機的主要部件之一，它的性能對整機性能由很大的影響。出糖嘴直接承受切削力，轉速范圍又很大，所以對出糖嘴組件的主要性能特提出如下要求：（1）回轉精度出糖嘴組件的旋轉精度,它是指出糖嘴旋轉精度。當出糖嘴做旋轉運動,線速度零點的附件被稱為出糖嘴回轉中心線?；剞D中心的空間位置,理想情況下應該是固定的。事實上,由于各種因素的影響在出糖嘴組件,回轉中心每時每刻線的空間位置變化,平均空間位置的瞬時轉動中心行成為理想回轉中心線。瞬時旋轉中心線相對于理想回轉中心線的位置在空間距離、出糖嘴回轉誤差,回轉誤差的范圍是出糖嘴旋轉精度。（2）剛度通常通過一個出糖嘴前單元位移、位移方向施加的力的大小。出糖嘴組件的剛度越大,出糖嘴軸承的變形越小。出糖嘴組件的剛度不足,切削力等力的作用下,出糖嘴會產生較大的彈性變形,不僅影響工件的加工質量,會擾亂正常的工作條件,齒輪、軸承和使它加速磨損,精度較低。出糖嘴部件和出糖嘴結構的剛度大小與出糖嘴結構尺寸,軸承型號和配置類型,軸承間隙的調整,出糖嘴上元件的位置等等有關。（3）抗振性出糖嘴組件的抗振性是指作畫加工時，出糖嘴保持平穩(wěn)地運行沒有振動的能力。（4）溫升出糖嘴組件操作,溫度過高會導致兩個后果:一是主要的組件和套管變形由于熱彭上升,智能糖畫機出糖嘴回轉中心線和其他部件的相對位置變化,直接影響到加工精度;二是軸承組件由于高溫而改變調制好的間隙和破壞正常潤滑條件,影響軸承的正常工作。（5）耐磨性出糖嘴組件必須有足夠的耐磨性，以能長期保持精度。出糖嘴上易磨損的地方是出糖口或糖嘴的安裝部位以及移動式出糖嘴的工作部位。以上這些要求，基本是不矛盾的。例如高剛度和低速，低速與低溫升，低速與低精度等。這就要具體問題具體分析。3.2出糖嘴組件設計出糖嘴愛組件是糖畫機的重要部件之一，它是智能糖畫機的執(zhí)行件。它的功用是支撐并帶動出糖嘴作畫。出糖嘴組件由出糖嘴及其支撐和安裝在出糖嘴上的出糖口、密封件等組成，并與熔糖器連接在一起。(1)出糖嘴的材料和熱處理主軸的材料應根據載荷特點、耐磨性要求、熱處理方法和熱處理后變形情況選擇。(2)滾珠絲杠副的選用及其支承形式滾珠絲杠副有如下特點：①系統剛性好；②傳動效率高；③傳動精度高；④運動具有可逆性；⑤可進行預緊和調隙；⑥不會自鎖；⑦使用壽命長。齒差調隙式（該形式調整精度很高，工作可靠，但是結構復雜，加工和裝配工藝性能差），其調整時，先取下兩端的內齒圈，使兩螺母產生相對角位移，相對地產生軸向的相對位移，從而兩螺母中的滾道中的滾珠分別貼在螺旋滾道的兩個相反側面上，然后將內齒圈復位固定，故而達到消除間隙，產生算緊的目的。調整間隙：=(3)聯軸器的選著聯軸器的使用可以大大簡化出糖嘴的結構，縮短傳動鏈，提高了傳動精度。同時有效地提高了出糖嘴部件的剛度。（4）軸承的選著在滿載設計機構傳動裝配時，通常提出低摩擦、低慣量、高剛度、無間隙、高諧振以及有適宜阻尼的要求，所以設計時要遵守縮短傳動鏈的選擇原則，這樣可以提高系統傳動的傳動剛度，減少傳動鏈誤差，同時可以通過預緊方式提高傳動精度。3.3糖畫臺條件的確定根據糖畫機的機身大小700×600×900mm，該糖畫機能夠加工的最大面積為200×210，最大容納糖稀量為500g，所以留出裝夾的尺寸后糖畫臺應該設計為280×290，并且考慮到糖畫最重100g左右，所以我選糖畫臺厚度為4mm，材料選鋁塑板。因為鋁塑板是由經過表面處理并用涂層烤漆的3003鋁錳合金、5005鋁鎂合金板材作為表面，PE塑料作為芯層，高分子粘結膜經過一系列工藝加工復合而成的新型材料。它既保留了原組成材料（鋁合金板、非金屬聚乙烯塑料）的主要特性，又克服了原組成材料的不足，進而獲得了眾多優(yōu)異的材料性質。選用7039鋁板作為糖畫機作畫的糖畫板，因為7039的化學組成有硅（Si）0.30，鐵（Fe）0.40，銅（Cu）0.1，錳（Mn）0.10-0.4，鎂(Mg)0.23-0.33，鉻（Cr）0.15-0.25，鋅（Zn）3.5-4.5，鈦（Ti）0.10等，所以7039的制冷效果非常好，這正好解決了普通智能糖畫機夏天糖畫不能及時凝固的問題。4智能糖畫機控制系統的選擇該智能糖畫機的控制系統選用單片機+PC聯合作用的控制系統。因為單片機的成本低、輕便，也更能靈活的嵌入硬件切割機內。但單片機的最大缺點是處理能力不夠強大,所以很多很復雜的控制程序必須要單片機結合PC來共同完成,所以我們選用單片機+PC的控制系統，不但解決了單片機處理能力不夠強大的缺陷，還還汲取了單片機低成本等優(yōu)點，也就是說該控制系統的選擇很適合該智能糖畫機。5總結經過三個月的奮戰(zhàn)，我的畢業(yè)設計終于完成了。在指導老師的指導下，對此課題進行了思考和探究，這次的畢業(yè)設計相對于以前的課程設計，不但多了很多時間當然也多了很多思考，使我受益良多。畢業(yè)設計不僅是對以前所學知識的一種檢測，更是對自己實踐能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計，使我看清楚自己原來還有很多需要學習的東西。

這次畢業(yè)設計要求設計智能糖畫機，自行設計對于我們來說是非常困難的，只能借助目前現有作品，并且在此基礎上作一些改造，這對我來說是也是一種很大的挑戰(zhàn)，同樣是一種考驗。

而我正好喜歡挑戰(zhàn)自我，所以我查閱了各種關于智能糖畫機的期刊、資料，也上網搜看了一些視頻，還專門去糖畫機吧瀏覽查看了目前市場上糖畫機所存在的問題，專門針對這些問題做一些改造。付出就會有收獲，我不但發(fā)現了目前糖畫機存在的一些問題，還找到了一些改進方法。當然這個過程還有老師的指導，同學的幫助。最后，設計過程中也使我深深體會到實踐經驗同樣至關重要。理論是實踐的基礎，同時動手實踐可以豐富理論，兩者相輔相成。參考文獻[1]濮良貴，紀名剛.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2006.5[2]郁漢琪.電氣控制與可編程序控制器應用技術（第二版）[M].東南大學出版社.2009[3]鄭堤,唐可洪.機電一體化設計基礎[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007[4]中央十套我愛發(fā)明節(jié)目對糖畫機有長達52分鐘的報道[N].2013.12.27[5]林成.智能糖畫機省時省力易經營[J].大眾投資指南(第七期)[J]2013.[6]時光.智能糖畫機投資9800元輕松創(chuàng)業(yè)[J].現代營銷(創(chuàng)富信息版),（第二期)[J].2014.[7]孫敬華.機械設計基礎[M].上海交通大學出版社,2013.7[8](波蘭)帕拉克|譯者:許良軍機電系統中的傳感器與驅動器設計與應用[M].機械工業(yè)出版社，2012.1[9]王愛玲，武文革等，現代數控機床.第二版.北京：國防工業(yè)出版社，2009.[10]李善術.數控機床及其應用.北京：機械工業(yè)出版社，2002.[11]沙占友.智能化集成溫度傳感器原理與應用[M].北京：機械工業(yè)出版社,2002.[12]卞之.溫差電制冷及其應用技術[M].海口：海南出版社,2007.07.[13]龔仲華.現代數控機床設計典例[M].北京：機械工業(yè)出版社，2014.2[14]國家電網公司.

建設統一堅強智能電網［R］.

天津，2009.9[15]AKIHIKO

MTOSHIHIRO

M.

Condition-based

maintenancetechnologyfelectromagnetically

actuatedvacuum

circuit

breaker［J］.三菱電機報，2006.[16]魏思亮.機床數控技術.大連：大連理工大學出版社，2006.[17］周孝信.電網和電網技術的代際傳承和發(fā)展［R］.北京，2010.1致