機(jī)械原理課程設(shè)計-切菜機(jī)

本科生課程設(shè)計任務(wù)書2007—2008學(xué)年夏季學(xué)期工學(xué)院專業(yè)姓名一學(xué)號課程設(shè)計名稱：機(jī)械原理課程設(shè)計設(shè)計題目：多功能切菜機(jī)切刀傳動系統(tǒng)完成期限：自2008年6月30日至2008年7月妄日共旦土周小組其他成員：一、設(shè)計參數(shù)設(shè)切刀工作阻力P=100N切片厚度約4mm，切絲厚度約3mm旋轉(zhuǎn)式切刀轉(zhuǎn)速300r/min或采用直動式切刀，工作頻率300次/分行程速比系數(shù)K=1.05機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)許用值［6］=0.05主傳動機(jī)構(gòu)許用壓力角［a主］=40，輔助傳動機(jī)構(gòu)許用壓力角［a輔］=70生產(chǎn)能力300—2000kg/h電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=1400r/m電動機(jī)功率儲備系數(shù)n=1.5二、設(shè)計任務(wù)1、繪制整機(jī)工作的運(yùn)動循環(huán)圖2、設(shè)計減速系統(tǒng)設(shè)計減速傳動系統(tǒng)。電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1400r/min，要減到工作頻率（切刀轉(zhuǎn)速），確定傳動方案，及各級減速傳動比的大小，繪制傳動簡圖。說明過載保護(hù)裝置。設(shè)計齒輪傳動。若采用了齒輪傳動，按等強(qiáng)度或等壽命條件設(shè)計齒輪傳動，繪制齒輪嚙合圖。編寫程序計算基本幾何尺寸，驗算重合度，小齒輪頂厚度，不根切條件及過渡曲線不干涉條件。3、設(shè)計執(zhí)行機(jī)構(gòu)（切刀傳動系統(tǒng)）設(shè)計運(yùn)動方案，繪制機(jī)構(gòu)示意圖。設(shè)計機(jī)構(gòu)尺寸，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析，打印結(jié)果數(shù)表，繪制輸出構(gòu)件的位移、速度、加速度圖。機(jī)構(gòu)受力分析，打印結(jié)果數(shù)表，繪制等效驅(qū)動力矩、阻力矩圖。設(shè)計飛輪轉(zhuǎn)動慣量，確定電動機(jī)功率。諾要改變切片厚度或生產(chǎn)效率，應(yīng)如何調(diào)節(jié)切刀速度和輸送帶、夾持帶速度？請?zhí)岢瞿愕脑O(shè)想。試就變化的參數(shù)對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析和受力分析，輸出必要的圖表，得出對比結(jié)論。三、要求1、設(shè)計報告正文中必須包含必要的圖示說明、解析式推導(dǎo)過程編制程序的流程框圖解析式與程序中的符號對照表源程序清單打印結(jié)果（含量綱的數(shù)表、圖形）2、設(shè)計報告格式要求word文檔打印設(shè)計報告（用語規(guī)范，標(biāo)點(diǎn)符號正確，無錯別字）C語言程序（或其它）進(jìn)行運(yùn)動分析與受力分析excel（或其它）打印數(shù)表與曲線cad、flash/PPT（或其它）繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖Inventor（或其它）表現(xiàn)三維效果選做3、課程設(shè)計報告裝訂順序統(tǒng)一格式封皮統(tǒng)一格式任務(wù)書統(tǒng)一格式目錄統(tǒng)一格式正文設(shè)計總結(jié)（心得體會、建議等一一言簡意賅）統(tǒng)一格式參考文獻(xiàn)四、參考文獻(xiàn)參閱《機(jī)械原理輔助教材》中所列參考文獻(xiàn)五、設(shè)計進(jìn)度建議第1周：周一：講課，布置設(shè)計題目，課程設(shè)計實習(xí)周五?周日：查閱資料，繪制運(yùn)動循環(huán)圖，擬定運(yùn)動方案，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖機(jī)構(gòu)設(shè)計和分析，推導(dǎo)解析式，編制程序第2周：周一?周三：編制程序，上機(jī)調(diào)試，設(shè)計報告定稿周四：交設(shè)計報告，答辯指導(dǎo)教師（簽字）：系主任（簽字）：批準(zhǔn)日期：2008年6月30日課程設(shè)計目錄內(nèi)容一、機(jī)器簡介1-1設(shè)計題目1-2設(shè)計條件1-3設(shè)計任務(wù)和要求二、繪制整機(jī)工作的運(yùn)動循環(huán)圖繪制機(jī)器所有動作的運(yùn)動循環(huán)圖三、設(shè)計減速系統(tǒng)3-1計算減速比3-2傳動方案論證構(gòu)思2-3種方案，繪制傳動簡圖3-3分配各級減速比分配各級減速比說明過載保護(hù)裝置4設(shè)計齒輪傳動對其中的齒輪機(jī)構(gòu)，編程計算主要幾何尺寸，校核嚙合性能四、設(shè)計執(zhí)行機(jī)構(gòu)1運(yùn)動方案論證至少構(gòu)思3個運(yùn)動方案，繪制機(jī)構(gòu)示意圖；選定運(yùn)動方案，設(shè)計機(jī)構(gòu)運(yùn)動尺寸，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖；4-2機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析計算輸出構(gòu)件的位移、速度、加速度繪制輸出構(gòu)件的位移、速度、加速度圖運(yùn)動分析后對運(yùn)動方案的修正與說明4-3機(jī)構(gòu)受力分析一一主傳動機(jī)構(gòu)有此項內(nèi)容計算等效驅(qū)動力矩、等效阻力矩繪制等效驅(qū)動力矩、等效阻力矩圖設(shè)計飛輪轉(zhuǎn)動慣量，確定電動機(jī)功率受力分析后對運(yùn)動方案的修正與說明設(shè)計總結(jié)參考文獻(xiàn)一、多功能蔬菜切絲機(jī)簡介多功能蔬菜切絲機(jī)廣泛用于各種軟硬根莖葉類蔬菜的加工，可切制片、絲、塊、丁、菱形曲線等各種花樣。如圖所示，電動機(jī)經(jīng)過減速系統(tǒng)減速后，傳動系統(tǒng)1切刀將物料切片，2驅(qū)動豎刀手上下運(yùn)動將物料切絲，3驅(qū)動輸送帶帶動待切物料間歇運(yùn)動，4驅(qū)動夾持帶運(yùn)動以便切菜時夾持夾緊物料，5驅(qū)動圓毛刷完成清帶工作。要求機(jī)器運(yùn)行平穩(wěn)，切菜均勻切菜大小及生產(chǎn)率可調(diào)，取決與輸送帶速度及切刀速度。1-1設(shè)計題目：多功能蔬菜切絲機(jī)（切刀傳動系統(tǒng)）1-2設(shè)計條件：通過課程設(shè)計實習(xí)，請全面分析實驗室現(xiàn)有設(shè)備：機(jī)器動力源、工作原理、主要技術(shù)參數(shù)（如生產(chǎn)率、電機(jī)型號、電機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)功率、適應(yīng)參數(shù)范圍等）；包含哪些執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)自由度是多少；從電機(jī)到執(zhí)行構(gòu)件的傳動比是多少，傳動方案是什么等。請指出實驗室設(shè)備的缺陷，且不必拘泥于“機(jī)械、機(jī)構(gòu)”的研究范疇，嘗試從功能角度出提出改進(jìn)創(chuàng)意。設(shè)計參數(shù)：設(shè)切刀工作阻力P=100N切片厚度約4mm，切絲厚度約3mm旋轉(zhuǎn)式切刀轉(zhuǎn)速300r/min或采用直動式切刀，工作頻率300次/分行程速比系數(shù)K=1.05機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)許用值[5]=0.05主傳動機(jī)構(gòu)許用壓力角[a]=40，輔助傳動機(jī)構(gòu)許用壓力角[a]=70生產(chǎn)能力300—2000kg/h電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=1400r/m電動機(jī)功率儲備系數(shù)n=1.51-3設(shè)計任務(wù)：1、繪制整機(jī)工作的運(yùn)動循環(huán)圖2、設(shè)計減速系統(tǒng)

設(shè)計減速傳動系統(tǒng)。電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1400r/min，要減到工作頻率（切刀轉(zhuǎn)速），確定傳動方案，及各級減速傳動比的大小，繪制傳動簡圖。說明過載保護(hù)裝置。設(shè)計齒輪傳動。若采用了齒輪傳動，按等強(qiáng)度或等壽命條件設(shè)計齒輪傳動，繪制齒輪嚙合圖。編寫程序計算基本幾何尺寸，驗算重合度，小齒輪頂厚度，不根切條件及過渡曲線不干涉條件。3、設(shè)計執(zhí)行機(jī)構(gòu)（豎刀傳動系統(tǒng)）設(shè)計運(yùn)動方案，繪制機(jī)構(gòu)示意圖。設(shè)計機(jī)構(gòu)尺寸，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析，打印結(jié)果數(shù)表，繪制輸出構(gòu)件的位移、速度、加速度圖。機(jī)構(gòu)受力分析，打印結(jié)果數(shù)表，繪制等效驅(qū)動力矩、阻力矩圖。設(shè)計飛輪轉(zhuǎn)動慣量，確定電動機(jī)功率。二、繪制整機(jī)工作的運(yùn)動循環(huán)圖切刀0°150°夾持

切刀0°150°夾持清帶減速系統(tǒng)設(shè)計3-1計算傳動比主電機(jī)轉(zhuǎn)速1400r/min,旋轉(zhuǎn)式切刀轉(zhuǎn)速300r/min1=1400/300=14/3;3-2傳動方案論證方案一：單級圓柱齒輪傳動。第一級為皮帶輪傳動，第二級采用圓柱齒輪傳動。齒輪可為直齒，斜齒和人字齒。箱體常用鑄鐵鑄造。支承多采用滾動軸承，只有重型減速器才采用滑動軸承，其傳動比范圍一般直齒蘭4、斜齒蘭6最大值為10。傳動簡圖：方案二：鏈條減速傳動系統(tǒng)利用鏈條之間的減速傳動，要求傳輸速度較小，不適合較高速的傳動，以免使鏈條承受不了大的動力而斷裂。鏈條傳動無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，因此具有準(zhǔn)確的平均傳動比，中心巨變化廣，相對承載能力高，相對傳動效率高，結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)。但在振動沖擊載荷下壽命較短，運(yùn)轉(zhuǎn)時也不能保持恒定的瞬時傳動比，磨損后易于發(fā)生“跳槽”現(xiàn)象，工作時有噪音。

方案三：兩級展開式圓柱齒輪減速器。展開式兩級圓柱齒輪減速器是兩級減速器中最簡單、應(yīng)用最廣泛的一種。結(jié)構(gòu)簡單、單齒輪相對于軸承的位置不對稱，因此要求軸有較大的剛度。高速級齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端，這樣軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形和軸在彎矩作用下產(chǎn)生的彎曲變形可部分的抵消，以減緩載荷沿輪齒寬度分布不均勻的現(xiàn)象，用于載荷比較平穩(wěn)的場合。高速級一般做成斜齒，低速級可做成直齒。傳動比范圍8-40、最大值60，一般用在中心距總和aW1700mm的情況下。傳動簡圖：結(jié)論綜上所述，因機(jī)器對主軸轉(zhuǎn)速精度要求不高。故可選用方案一，第一級用皮帶傳動，第二級用齒輪傳動。皮帶傳動有良好的撓性和彈性；能吸震和緩沖，傳動平穩(wěn)噪聲?。挥羞^載保護(hù)功能，當(dāng)過載時輪緣打滑，防止其它的機(jī)件損壞；且成本較低。齒輪傳動精確、傳動效率高，且減速比不是很大14/3考慮減速裝置的重量和體積則第二級減速采用單級圓柱齒輪減速比較適宜。3-3分配各級減速比取皮帶輪的傳動比i=2則齒輪的傳動比i=7/3，滿足帶輪傳動比小于齒輪傳動比的要求。其中皮帶輪傳動是過載保護(hù)裝置。Z13-4設(shè)計齒輪傳動皮帶傳動部分:i1=2齒輪傳動部分：齒輪傳動比i2=n1/n2=z2/z1=7/3采用變位齒輪傳動取z1=15，則z2=35；兩齒輪的模數(shù)m=5mm、ha*=1、c*=0.25漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪不根切的最小齒數(shù)Zmin=17(ha*=1、a=20°)采用變位齒輪則變位齒輪不根切的最小變位系數(shù)x=ha**(zmin-z)/zmin，x1min=1*(17-15)/17=0.1176,x2min=1*(17-35)/17=-1.0588,則取x1=0.2,x2=-0.2,所以x1+x2=0,則a'=a”,y=x1+x2=0,Ay=(x1+x2)-y=0,兩齒輪的嚙合角。=20°；嚙合如圖所示:

N2rbPn2N2Pn(K；：rO.1O-2wr'iw2K'齒輪1的分度圓半徑r1=mz1/2;齒輪2的分度圓半徑r2=mz2/2;齒輪1基圓半徑rb1=mz1/2*cosa;齒輪2基圓半徑rb2=mz2/2*cosa;齒輪1的齒頂圓半徑ra1=mz1/2+ha*m+c*m;齒輪2的齒頂圓半徑ra2=mz2/2+ha*m+c*m;齒輪1的齒根圓半徑rf1=mz1/2-ha*m-c*m+x1m;齒輪2的齒根圓半徑rf2=mz2/2-ha*m-c*m+x2m;齒輪1分度圓齒厚s1=nm/2+2mx1tana;齒輪2分度圓齒厚s2=nm/2+2mx2tana；齒輪1齒槽寬e1=nm/2-2mx1tana;齒輪2齒槽寬e2=nm/2-2mx2tana;zlcosa//[zl+2ha齒輪1齒頂圓壓力角N2rbPn2N2Pn(K；：rO.1O-2wr'iw2K'/(z2+2ha?)齒輪2齒頂圓壓力角a2=arcos()；兩齒輪重合度ea=1/2n[z1(tana1-tana)+z2(tana2-tana)]；源程序和結(jié)果#include〃math.h〃#definePI3.1415926main()(intz1,z2,m,ha,n=0;doublea,c,r1,r2,rb1,rb2,ra1,ra2,rf1,rf2,x1,x2,s1,s2,e1,e2,a1,a2,p;while(n==0){scanf(〃z1=%d,z2=%d,m=%d,ha=%d,a=%lf,c=%lf,x1=%lf,x2=%lf〃，&z1,&z2,&m,&ha,&a,&c,&x1,&x2);r1=1.0/2*m*z1;/*齒輪1的分度圓半徑*/r2=1.0/2*m*z2;/*齒輪2的分度圓半徑*/rb1=1.0/2*m*z1*cos(a);/*齒輪1基圓半徑*/rb2=1.0/2*m*z2*cos(a);/*齒輪2基圓半徑*/ra1=1.0/2*m*z1+ha*m+c*m;/*齒輪1的齒頂圓半徑*/ra2=1.0/2*m*z2+ha*m+c*m;/*齒輪2的齒頂圓半徑*/rf1=1.0/2*m*z1-ha*m-c*m+x1*m;/*齒輪1的齒根圓半徑*/rf2=1.0/2*m*z2-ha*m-c*m+x2*m;/*齒輪2的齒根圓半徑*/s1=1.0/2*PI*m+2*x1*m*tan(a);/*齒輪1分度圓齒厚*/s2=1.0/2*PI*m+2*x2*m*tan(a);/*齒輪2分度圓齒厚*/e1=1.0/2*PI*m-2*x1*m*tan(a);/*齒輪1齒槽寬*/e2=1.0/2*PI*m-2*x2*m*tan(a);/*齒輪2齒槽寬*/al二acos(z1*cos(a)/(z1+2*ha));/*齒輪1齒頂圓壓力角*/a2=acos(z2*cos(a)/(z2+2*ha));/*齒輪2齒頂圓壓力角*/p=1.0/(2*PI)*(z1*(tan(a1)-tan(a))+z2*((tan(a2)-tan(a))));/*兩齒輪重合度*/if(p>1.0)n=1;elsen=0;}/*對p進(jìn)行校核*/if(n==1)printf(〃r1=%lf,r2=%lf\n,rb1=%lf,rb2=%lf\n〃,r1,r2,rb1,rb2);printf(〃ra1=%lf,ra2=%lf\n,rf1=%lf,rf2=%lf\n〃,ra1,ra2,rf1,rf2);printf("s1=%lf,s2=%lf\n,e1=%lf,e2=%lf\n,p=%lf\n",s1,s2,e1,e2,p);}z1=15,z2=35,m=5,ha=1,a=0.34906585,c=0.25,x1=0.2,x2=-0.2r1=37.500000mm,r2=87.500000mm,rb1=35.238473mm,rb2=82.223104mmra1=43.750000mm,ra2=93.750000mm,rf1=32.250000mm,rf2=80.250000mms1=8.581922mm,s2=7.126041mm,e1=7.126041mm,e2=8.581922mm,p=1.584031四、設(shè)計執(zhí)行機(jī)構(gòu)一一切刀傳動系統(tǒng)4-1運(yùn)動方案設(shè)計方案一：物料放置在料斗中，切刀放置在料斗口下方，由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)驅(qū)動下來回運(yùn)動。切刀固定在滑槽中，切好的物料由皮帶送往下一道工序。通過控制物料下降速度和切刀速度來調(diào)整片的大小。缺點(diǎn)是加工不精確，刀承受沖擊載荷不均勻，影響到刀的壽命。方案一物料放入滾筒內(nèi)，內(nèi)部的導(dǎo)塊將物料帶動起來，經(jīng)過刀口時，由于物料被導(dǎo)塊與刀擠壓，被切成片狀從缺口處送出。片的薄厚可以通過調(diào)節(jié)開口大小來控制。但是一次加工的量不會太大，如果要求片層較薄，開口較小，可能引起阻塞。

方案三：物料放入料斗，從料斗口落到輸送帶上，輸送帶上方的盤形滾刀將物料切成片狀。調(diào)整輸送帶和滾刀之間的相對速度可改變片的薄厚。缺點(diǎn)是刀受到各個方向的力，容易引起刀的崩斷，危險性較大。結(jié)論