機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)--糕點(diǎn)切片機(jī)

1、<p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p><p>　　設(shè)計(jì)題目 糕點(diǎn)切片機(jī) </p><p>　　XXXX學(xué)院 XXXXXX班 學(xué)號(hào)XXXXXXXXXX </p><p>　　設(shè)計(jì)者 XXX </p><p>　　指導(dǎo)教師 XXX </p><p>　　201

2、1 年7 月8 日</p><p>　　摘要：隨著人類(lèi)社會(huì)生產(chǎn)力的不斷提高和迅速發(fā)展，世界步入了一個(gè)越來(lái)越自動(dòng)化的時(shí)代，最為糕點(diǎn)行業(yè)的革命性工具之一的糕點(diǎn)切片機(jī)正日益成為糕點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè)的必需品。糕點(diǎn)切片機(jī)要求實(shí)現(xiàn)兩個(gè)動(dòng)作：糕點(diǎn)的直線(xiàn)間歇移動(dòng)和切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)兩者的動(dòng)作配合進(jìn)行切片。改變直線(xiàn)間歇移動(dòng)速度或每次間歇的輸送距離，以滿(mǎn)足糕點(diǎn)的不同切片厚度的需要。本文將就應(yīng)用連桿和棘輪作為主要機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)糕點(diǎn)切片進(jìn)行設(shè)計(jì)。&

3、lt;/p><p>　　關(guān)鍵詞 糕點(diǎn) 切片 設(shè)計(jì) 連桿 棘輪</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一．設(shè)計(jì)任務(wù)1</b></p><p>　　二．機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的構(gòu)思2</p><p>　　三. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)定5&

4、lt;/p><p>　　四. 根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖6</p><p>　　五．傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)7</p><p>　　六．執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)8</p><p>　　七．傳動(dòng)系統(tǒng)演示10</p><p><b>　　八．參考資料11</b></p><p>　　九

5、．創(chuàng)新設(shè)計(jì)心得11</p><p><b>　　一 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　?。ㄒ唬?設(shè)計(jì)題目：糕點(diǎn)切片機(jī)</p><p>　?。ǘ?工作原理及工藝的動(dòng)作過(guò)程</p><p>　　糕點(diǎn)先成型（如長(zhǎng)方體、圓柱體等）經(jīng)切片后再烘干。糕點(diǎn)切片機(jī)要求實(shí)現(xiàn)兩個(gè)動(dòng)作：糕點(diǎn)的直線(xiàn)間歇移動(dòng)和切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)兩者的

6、動(dòng)作配合進(jìn)行切片。改變直線(xiàn)間歇移動(dòng)速度或每次間歇的輸送距離，以滿(mǎn)足糕點(diǎn)的不同切片厚度的需要。</p><p>　　如結(jié)構(gòu)示意圖所示,電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速后，達(dá)到40轉(zhuǎn)/分。再用棘輪機(jī)構(gòu)連接一皮帶組成糕點(diǎn)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)，并滿(mǎn)足間歇運(yùn)動(dòng)的要求。同時(shí)通過(guò)另外一組皮帶輪帶動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)（滑塊上帶切刀），實(shí)現(xiàn)糕點(diǎn)的切片。間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與切刀運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作協(xié)調(diào)。由于每一次切的過(guò)程都一樣,從而使每一片糕點(diǎn)的大小都一樣。而通過(guò)改變進(jìn)給的距離

7、，可調(diào)整切片的厚度。</p><p>　　糕點(diǎn)切片機(jī)主要結(jié)構(gòu)組成如圖1 所示</p><p>　　（三）機(jī)構(gòu)的一些尺寸</p><p>　　1)糕點(diǎn)厚度：10-20mm。 </p><p>　　2)糕點(diǎn)切片長(zhǎng)度（亦即切片高）范圍：5-80mm 。</p><p>　　3)切刀切片時(shí)最大作用距離（亦即切片寬度方向）：30

8、0mm。 </p><p>　　4)切刀工作節(jié)拍：40次/min。 </p><p>　　5)工作阻力很小。要求選用的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便、運(yùn)動(dòng)靈可靠。 </p><p>　　6)電機(jī)可選用，功率0.55KW（或0.75KW）、1390r/min。</p><p><b>　　主要設(shè)計(jì)要求是：</b></p>&

9、lt;p>　?。?）通過(guò)調(diào)整進(jìn)給的距離，達(dá)到切出不同厚度糕點(diǎn)的需要。</p><p>　　（2）要確保進(jìn)給機(jī)構(gòu)與切片機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)工作，全部送進(jìn)運(yùn)動(dòng)應(yīng)在切刀返回過(guò)程中完成，輸送運(yùn)動(dòng)必須在切刀完全脫離切口后方能開(kāi)始進(jìn)行。</p><p>　　二：機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的構(gòu)思</p><p>　　糕點(diǎn)切片機(jī)主要結(jié)構(gòu)如圖1 所示</p><p>&l

10、t;b>　　圖1</b></p><p>　　切刀的往復(fù)直線(xiàn)移動(dòng)可采用連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪齒條、組合機(jī)構(gòu)等；</p><p>　　糕點(diǎn)的直線(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)可選擇連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)等。</p><p>　　實(shí)現(xiàn)切刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)</p><p><b>　　方案一：</b>&l

11、t;/p><p>　　如上圖所示，為一直動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，可利用桿3的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)切刀的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　如上圖所示，為一幾何封閉凸輪機(jī)構(gòu)。可利用構(gòu)件1繞A點(diǎn)做偏心轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　方案三：</b><

12、/p><p>　　如上圖所以，為一六桿機(jī)構(gòu)。</p><p><b>　　直線(xiàn)間歇移動(dòng) </b></p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　如上圖所示，為牛頭刨床，是可實(shí)現(xiàn)直線(xiàn)間隙移動(dòng)的機(jī)構(gòu)。</p><p><b>　　方案二：</b&g

13、t;</p><p>　　它將連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成單向步進(jìn)運(yùn)動(dòng)，作單向的間歇運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　三：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)定</p><p>　　1、實(shí)現(xiàn)切刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)</p><p>　　方案一：動(dòng)副均為低副，兩運(yùn)動(dòng)副元素為面連接，壓強(qiáng)較小，可承受較大的載荷，且?guī)缀涡螤詈?jiǎn)單，便于加工。而且連桿上各點(diǎn)的軌跡是各種不同形狀的曲線(xiàn)

14、，氣形狀隨著各構(gòu)件相對(duì)長(zhǎng)度的改變而改變，從而可以得到形式眾多的連桿曲線(xiàn)，可以這些曲線(xiàn)來(lái)滿(mǎn)足不同曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　此機(jī)構(gòu)雖有上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，但她并沒(méi)有急回運(yùn)動(dòng)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(shí)間，影響效率。</p><p>　　方案二：只要適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線(xiàn)，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，可承重較大，

15、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。</p><p>　　但是凸輪廓線(xiàn)與推桿之間為點(diǎn)、線(xiàn)接觸，易磨損。切沒(méi)有急回特性，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(shí)間，影響效率。</p><p>　　方案三：此機(jī)構(gòu)不僅具有連桿機(jī)構(gòu)的有點(diǎn)以及切刀的急回運(yùn)動(dòng)要求，且可使切刀在工作行程中得到近似等速的運(yùn)動(dòng)，以滿(mǎn)足切削質(zhì)量。</p><p>　　通過(guò)對(duì)比，方案三最優(yōu)。<

16、/p><p><b>　　直線(xiàn)間歇移動(dòng) </b></p><p>　　方案一：此機(jī)構(gòu)具有機(jī)會(huì)運(yùn)動(dòng)的特性。此機(jī)構(gòu)也是連桿機(jī)構(gòu)，具有連桿機(jī)構(gòu)的共同優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　此機(jī)構(gòu)沒(méi)有間歇特性，不能很好的完成直線(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　方案二：依靠棘齒傳動(dòng)，運(yùn)動(dòng)可靠，制造方便，棘輪轉(zhuǎn)角可有級(jí)調(diào)節(jié)。并且在棘輪外面罩上一個(gè)光

17、滑的外殼和曲柄搖桿配合既可以實(shí)現(xiàn)糕點(diǎn)機(jī)構(gòu)的往復(fù)間歇性運(yùn)動(dòng)，又可以調(diào)整糕點(diǎn)的進(jìn)給量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易設(shè)計(jì)。</p><p>　　根據(jù)要求，選擇方案二。</p><p>　　四、根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖</p><p><b>　　刀具往復(fù)運(yùn)動(dòng)</b></p><p>　　切刀每分鐘得完成切割40次的工作節(jié)拍。所以連

18、接曲柄的齒輪的轉(zhuǎn)速為40次/min，切刀做豎直面內(nèi)的往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其往下運(yùn)動(dòng)到與最低點(diǎn)相距約5mm至80mm（這是糕點(diǎn)的厚度）時(shí)開(kāi)始切割糕點(diǎn)，此時(shí)糕點(diǎn)靜止不動(dòng)，切割完畢切刀往上運(yùn)動(dòng)到距離最低點(diǎn)約80mm時(shí)糕點(diǎn)運(yùn)動(dòng)起來(lái)，把切好的糕點(diǎn)片帶走并把糕點(diǎn)送進(jìn)待切，切刀繼續(xù)往上運(yùn)動(dòng)，直到最高點(diǎn)，之后再往下運(yùn)動(dòng)，直到最低點(diǎn)相距約5mm至80mm（這是糕點(diǎn)的厚度）時(shí)又開(kāi)始切割糕點(diǎn)，此時(shí)糕點(diǎn)又靜止。如此往復(fù)循環(huán)。下圖是刀具的位移運(yùn)動(dòng)圖（兩個(gè)周期）：&l

19、t;/p><p><b>　　五： 減速系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　減速皮帶輪 減速齒輪 送料皮帶輪</p><p>　　本機(jī)構(gòu)原動(dòng)件為一高速電機(jī),其轉(zhuǎn)速為1390 r/min,但我們所需要的轉(zhuǎn)速是40r/min,所以要減速。對(duì)于減速裝置我們采用皮帶加齒輪的方法。第一級(jí)降速是用皮帶減

20、速,減為240r/min。第二級(jí)是用齒輪減為40r/min。兩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析如下:</p><p>　　(一)皮帶傳達(dá)設(shè)計(jì)：</p><p>　　皮帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)主要是采用兩個(gè)半徑不相同的皮帶輪實(shí)現(xiàn)。由于皮帶上線(xiàn)速度相等，由r×v=r×v，</p><p>　　1390×r=240×r；</p><p>

21、　　r /r=24/139.</p><p>　　由此可見(jiàn)算出電機(jī)上皮帶輪直徑大小r=36mm；另一端皮帶輪半徑大小r=220mm。傳動(dòng)比i=139/24.</p><p>　　(二)齒輪系的設(shè)計(jì):</p><p>　　經(jīng)皮帶減速后的轉(zhuǎn)速為240r/min,而我們所要的轉(zhuǎn)速40r/min。因此還需要的傳動(dòng)比為6/1,選用的齒輪為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。</p>&l

22、t;p><b>　　直齒輪參數(shù)表</b></p><p>　　六：執(zhí)行系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)分兩個(gè),第一個(gè)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu),第二個(gè)為棘輪機(jī)構(gòu),現(xiàn)分別介紹如下: </p><p><b>　　六桿機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　此機(jī)構(gòu)主要是執(zhí)行切刀的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)

23、。由于所切糕點(diǎn)的厚度最大為20mm,所以切刀在20mm之上運(yùn)動(dòng)時(shí),糕點(diǎn)才能運(yùn)動(dòng)。為了給糕點(diǎn)足夠的傳送時(shí)間,設(shè)計(jì)刀的行程為40mm，考慮到急回特性的要求，設(shè)計(jì)AB的距離為50mm，BC的水平距離為15.8mm。1為30mm，桿2長(zhǎng)50mm，桿3長(zhǎng)60mm，桿5長(zhǎng)47.3mm。由此可算的形成速度變化系數(shù)K=1.73，桿6的長(zhǎng)度根據(jù)切刀與傳送糕點(diǎn)的皮帶距離而確定。即切刀最高點(diǎn)距皮帶距離為40mm。切刀的寬度設(shè)計(jì)為300mm，高度設(shè)計(jì)為80mm

24、.</p><p><b>　　切刀的速度分析</b></p><p>　　如圖，對(duì)切刀進(jìn)行速度分析,運(yùn)用矢量方程圖解法可得：</p><p>　　v=rw </p><p><b>　　v=v+v</b></p><p><b&

25、gt;　　v=w×l</b></p><p><b>　　v= - v</b></p><p><b>　　v=v+v</b></p><p>　　其中r=30，EB=60=BF,n=40rad/min，w=2πf=2π/n</p><p>　　對(duì)切刀進(jìn)行加速度分析,運(yùn)用矢量方

26、程圖解法可得：</p><p>　　a+a= a+a+a+a</p><p>　　大小 √ ? √ √ √ √</p><p>　　方向 √ √ √ 0 √ ?</p><p>　　上式只有兩個(gè)未知數(shù)，所以可以求解。</p><p>　　a+a= a+a+a+a</p>

27、;<p>　　大小 √ √ √ √</p><p>　　方向 √ √ √ √ √ √</p><p>　　機(jī)構(gòu)傳動(dòng)和切刀運(yùn)動(dòng)示意圖：</p><p><b>　　棘輪機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　棘輪機(jī)構(gòu)主要是執(zhí)行糕點(diǎn)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng),每一次的運(yùn)動(dòng)距離就是所切糕點(diǎn)的長(zhǎng)度。為

28、了更好的控制和改變這個(gè)長(zhǎng)度,設(shè)棘輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度,糕點(diǎn)運(yùn)動(dòng)20mm,設(shè)棘輪共有24個(gè)齒,既每齒代表15度。于是一共有四檔,即20,40,60,80mm,也就是說(shuō)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)15,30,45,60度。對(duì)于棘輪的轉(zhuǎn)動(dòng),設(shè)計(jì)一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)棘輪旋轉(zhuǎn)。于是棘輪的旋轉(zhuǎn)角度就可以轉(zhuǎn)化為搖桿的擺角。然后再齒輪上設(shè)計(jì)一個(gè)槽。通過(guò)改變槽中A點(diǎn)的位置。即曲柄OA的長(zhǎng)度即可是你進(jìn)給長(zhǎng)度的改變。</p><p>　　選棘輪的模數(shù)m=5m

29、m：</p><p>　　da=mz=70mm</p><p>　　h=0.75m=3.75mm</p><p>　　df=da-2f=62.5mm</p><p><b>　　δ=20°</b></p><p>　　p=πm=15.7mm</p><p><

30、;b>　　A=m=5mm</b></p><p><b>　　B=2m=10mm</b></p><p><b>　　θ=60°</b></p><p>　　固聯(lián)在棘輪上的皮帶直徑為30mm。</p><p>　　齒輪3與棘輪的回轉(zhuǎn)中心的距離為180mm。</p&g

31、t;<p><b>　　七：傳動(dòng)系統(tǒng)演示</b></p><p><b>　　八：主要參考資料</b></p><p>　　[1]、《機(jī)械原理》 程友聯(lián)主編， 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社</p><p>　　[2]、《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》 鄒慧君主編，　高等教育出版社</p><p>　　[3

32、]、《機(jī)械原理》 曹龍化主編. 北京：高等教育出版社1986</p><p><b>　　九：創(chuàng)新設(shè)計(jì)心得</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)緊張的策劃、制作，十幾天的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)結(jié)束了。在這次實(shí)踐的過(guò)程中學(xué)到了一些除技能以外的其他東西,領(lǐng)略到了別人在處理專(zhuān)業(yè)技能問(wèn)題時(shí)顯示出的優(yōu)秀品質(zhì),更深切的體會(huì)到人與人之間的那種相互協(xié)調(diào)合作的機(jī)制,最重要的還是自己對(duì)一些問(wèn)題的

33、看法產(chǎn)生了良性的變化。 </p><p>　　這次的課程設(shè)計(jì)，對(duì)我來(lái)說(shuō)是一次全新的體驗(yàn)，不僅讓我學(xué)到了如何設(shè)計(jì)一件小機(jī)械，而且讓我在這個(gè)過(guò)程中學(xué)會(huì)了團(tuán)隊(duì)合作，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持不懈的努力，更從中學(xué)會(huì)了如何做人的道理，真是讓我受益頗多。</p><p>　　作為機(jī)械原理這門(mén)課的課程設(shè)計(jì)，這次的課程設(shè)計(jì)和機(jī)械原理息息相關(guān)。如果我們沒(méi)有學(xué)好或者用心學(xué)這門(mén)課的話(huà)會(huì)給課程設(shè)計(jì)帶來(lái)很大不便。因?yàn)闄C(jī)械原理這門(mén)