机械原理课程设计糕点切片机.doc

1、目 录一、设计任务二、机械系统运动方案设计的构思三、机构运动方案的选择和评定四、根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图五、减速系统设计六、执行系统设计七、传动系统演示八、参考资料九、创新设计心得一、设计任务1.1 设计题目：糕点切片机 1.2 工作原理及工艺的动作过程 如结构示意图所示,电动机经皮带轮和齿轮系减速后，达到 30 转/分。再通过棘轮机构连接一个皮带轮构成糕点的进给机构， 使它满足间歇运动的要求。 同时通过另外一组皮带轮带动凸轮机构，实现糕点的切片通过设计还可实现切刀的急回运动。由于每一次切刀的运动过程相同,故每一片糕点的大小也相同；通过改变进给的距离，可调整切片的厚度。间歇运动机构

2、与切刀往复运动机构协调工作从而实现糕点的切片。1.3 机构的一些尺寸 糕点厚度：1020mm； 糕点切片长度（即切片高）范围：580mm； 切刀切片时最大作用距离（亦即切片宽度方向）：300mm； 切刀工作节拍：40 次/分； 生产阻力很小。要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠。 电机功率 0.55KW（或 0.75KW） 、1390r/min。 主要设计要求是： 1.3.1通过调整进给的距离，达到切出不同厚度糕点的需要。 1.3.2要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。二、机械系统运动方案设计的构思切刀的往复直线

3、移动可采用连杆机构、凸轮机构、齿轮齿条、组合机构等； 糕点的直线间歇运动可选择连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、棘轮机构、槽轮机构等。2.1实现切刀往复运动的机构方案一如上图所示，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。 方案二如上图所示，为一偏心曲柄滑块机构，可利用它实现切刀的往复运动。 方案三 如上图所示，为一对心凸轮机构，可利用它实现切刀的往复运动。 2.2糕点的直线间歇运动方案一 糕点直线间歇运动之槽轮机构 通过槽轮实现直线间歇运动 方案二糕点直线间歇运动之棘轮机构棘轮机构实现直线间歇运动 三、机构运动方案的选择和评定3.1刀具运动 方案一：运动副均为低副，两

4、运动副元素为面连接，压力较小，可承受较大的载荷，且几何形状简单，便于加工。 此机构虽有上下往复运动，但它并没有急回运动特性。不能够实现切刀下切 速度慢而收回速度快的特性，也不能够很好的缩短空程的时间，影响效率。 方案二：此机构具有急回特性，结构简单，具有连杆机构的共同特点，可承受较大的载荷，运动副元素的几何形状简单。但是此机构具有连杆机构的共同缺 点，即机械效率低下。且不符合本次课程设计的具体要求 方案三：此机构可以具有急回特性，能实现切刀下切速度慢而收回速度快的特性。结构简单，可承受较大的载荷，且符合本次课程设计的实际要求，能够使 从动件得到各种预期的运动规律。 此机构具有凸轮机构的一些共同

5、缺点，加工较为复杂，这是凸轮机构所不能避免的。综上所叙，我们选择了凸轮机构提供往复运动。 3.2直线间歇运动 方案一 槽轮机构 此机构能够实现直线间歇运动的功能，但是不能实现不同糕点切片厚度的需要，而且槽轮加工难度大，不符合此次课程设计的具体要求。 方案二 棘轮机构 此机构既能够实现直线间歇运动的功能，又能通过改变棘轮每次转过的角度来实现不同糕点切片厚度的需要，而且结构简单，制造容易。 综上所述，我们选择了棘轮机构提供直线间歇运动。 3.3方案设计的创新改进措施： 3.3.1我们开始构思方案时,想使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

6、,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,我们开始采用曲柄滑块机构,曲柄滑块机构可以实现刀的往复运动,可传递较大的力,能满足我们的需要，但是机械效率太低，本着提高效率等的原则，我们考虑用凸轮机构,来实现刀的往复运动,用凸轮可以很好的控制刀的运动,实现最优的运动轨迹，又能符合本次课程设计等要求，于是我们确定用凸轮机构，并且凸轮机构还能实现急回运动，从而极大地提高了效率。 3.3.1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。我们刚开始试用了槽轮机构,但我们的糕点切片机要求可以改变所切糕点长度的,如用槽轮机构的话,很难实现改变切片的长度,我

7、们想到用齿轮组减速器改变速度来实现，但是用齿轮来改变速度很复杂且不太方便操作,且零件繁多，于是我们否定了这个方案。经过查资料后，我们最终选择了棘轮机构。棘轮机构可以方便地改变切片的长度，且棘轮机构设计加工简单，改变切片的长度时操作方便。所以机构的总体方案就是齿轮系降低转速、棘轮机构实现间歇运动和凸轮机构实现刀片的运动。 四、根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图刀具往复运动 切刀每分钟完成切割40次的工作节拍，故连接曲柄的齿轮的转速为40次/ 分，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

8、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，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80mm（这是糕点的厚度）时又开始切割糕点此时糕点又静止。如此往复循环。下图是刀具的位移运动图（一个周期）： 五、 减速系统设计 减速皮带轮 减速齿轮 送料皮带轮 本机构的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,所以需要减速。对于减速装置我们采用皮带轮和齿轮系的方法。第一级 降速是通过皮带轮减速,减速后转速为 200r/min。第二级是通过齿轮系减速，减速后转速为 40r/min。两传动机构设计分析如下:5.1皮带轮

9、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*w1=r2*w2，1390*r1=200*r2； r1 /r2=20/139。 由此可见算出电机上皮带轮半径大小 r1=20mm；另一端皮带轮半径大小 r2=139mm，既有传动比 i=139/20。 5.2齿轮系的设计： 经皮带轮减速后的转速为 200r/min,而我们所要的转速 40r/min。因此还需要的传动比为5/1,选用的齿轮为标准齿轮。m=4mm;z1=25,z2=50,z2=25,z3=75。六、执行系统机构设计执行机构分两个,第一个为对心凸轮机构,第二个为棘轮机构,现分别介绍如下:对心

10、凸轮机构（带切刀） 棘轮机构转角的调节6.1对心凸轮机构这个机构主要是实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,糕点才能运动。为了给糕点足够的传送并考虑到卫生问题,设计刀的行程为65mm，刀的高度设为35mm，设计滑块的高度为95mm，采用皮带传动。切刀应能刚好切断糕点,综合曲柄滑块和棘轮机构的尺寸,我们得出凸轮机构和棘轮机构的轴心距为269mm。 所以对心凸轮机构的基本尺寸为： 基圆半径大小为 20mm； 刀具高度 35mm； 滚子直径 10mm； 滑块长度 110mm；; 凸轮机构和棘轮机构轴心距为454mm。 6.2棘轮机构 棘轮机构主要是实

11、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。为了更好的控制和改变这个长度,设棘轮每转动一定角度,糕点运动 115mm,设棘轮共有48 个齿,既每个齿代表7.5 度。于是一共有三档,即 10,15,20mm, 也就是说棘轮转动 15,22.5,30 度。对于棘轮的转动,设计一个曲柄摇杆机构推动棘轮旋转。于是棘轮的旋转角度就可以转化为摇杆的摆角。即 15,22.5,30 度。在棘轮外加装一个棘轮罩，用以遮盖摇杆摆角范围内棘轮上的一部分齿。这样，当摇杆顺时针摇动时，棘爪先在罩上滑动，然后才嵌入棘轮的齿槽中推动其转动。被罩遮住的齿越多，则棘轮每次转动的角度就越小。棘轮罩设置三个转角分别为 1

12、5,22.5,30 度。在摇杆上装一个棘爪, 棘爪推动棘轮旋转, 棘轮上再固定一个皮带轮用以带动皮带旋转。 曲柄长 50mm; 连杆长 230mm； 摇杆长 290mm； 棘轮半径 86mm; 棘轮齿数 48 个； 皮带轮直径 76mm； 皮带长 1.5m. 整个机器的关键就在于切刀运动与糕点传送运动之间的协调,因此需要详细计算。依据零件尺寸，作图计算得出： 推动棘轮的曲柄摇杆机构的行程速比系数为：k=1；又工作周期为 2 秒，则摇杆推程时间为：1 秒，回程时间为：0.5 秒，休止时间为：0.5 秒。 七、传动系统演示 八、参考资料1朱理,机械原理 ，第2版，北京，高等教育出版社，20102戴

13、娟，机械原理课程设计指导书，北京，高等教育出版社，20113陆凤仪，机械原理课程设计，北京，机械工业出版社，1999 九、创新设计心得经过几天的努力，机械原理课程设计就要结束了。回顾这些天的劳动，我确实从中知道了很多，而且也要把CAD学好，我所完成的不仅仅是一个课程设计，对课本知识的理解也加深了许多。刚开始，我认为这个课程设计题目很简单，我就没有在之前做准备，到了后面，我发现要画的图也有点麻烦，而且还要给予尺寸的设计。不仅要考虑糕点的传动，还要考虑糕点的切的动作， 我们寝室的3个人在寝室里讨论了将近几个小时也没有确定可行的方案，又是棘轮不知道画，不完全齿轮不好控制，槽轮设计达不到糕点的厚度，只好将讨论时的几种方案记下，再慢慢研究。回去我们经过再三的商量，最终才确立了一套好的方案。通过这次课程设计，我明白了很多：1、对课本知识掌握的还不牢靠，还要更深一层的理解；2、 在学习知识的同时，要注意知识和实际的结合，切记只学死知识，那样就是学好了，将来也时无用；3、团队的精神，一个人的能力毕竟是有限的，只有团结更多的人，才能做出更出色的成绩来，才能选出更好的方案。