趙強(qiáng)(103731627)比薩餅成型機(jī)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目：比薩餅成型機(jī)學(xué)院：機(jī)械交通學(xué)院 班級(jí)：機(jī)械工程及自動(dòng)化 106班 學(xué)號(hào)：103731627號(hào) 設(shè)計(jì)者：趙強(qiáng) 指導(dǎo)老師：張學(xué)軍 2013年5月26日目錄1.設(shè)計(jì)題目 12.工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程 33.設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 44.功能分解及機(jī)構(gòu)選用 55.設(shè)計(jì)方案圖擬 106.設(shè)計(jì)方案的評(píng)比和選擇147.心得體會(huì) 158.參考書目15 1.設(shè)計(jì)題目 比薩餅成形機(jī) 開發(fā)比薩餅成型機(jī)原理。這臺(tái)機(jī)器應(yīng)該制作成如D-7所示的比薩餅，尺寸為： （1）“小比薩餅”：直徑25cm，厚4mm（生面團(tuán)約230g)。 (2)“雙料比薩餅”：直徑35cm，厚4mm（生面團(tuán)約460g）。

2、生面團(tuán)事先做成近似立方體的形狀，撒上干粉，輸入機(jī)器，以免粘結(jié)。生面團(tuán)用手通過(guò)漏斗狀的裝置送入機(jī)器，這個(gè)漏斗可以放置在機(jī)器的任意位置。成型的比薩餅可以通過(guò)一個(gè)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的輸送帶輸出，漏斗和輸送帶應(yīng)放置在不同側(cè)面。在成型過(guò)程中不應(yīng)該有生面團(tuán)撒落。作為驅(qū)動(dòng)單元，這臺(tái)機(jī)器還應(yīng)有一臺(tái)帶有聯(lián)軸器的電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)有一定的轉(zhuǎn)速和力矩聯(lián)軸器的兩個(gè)輸入端都為標(biāo)準(zhǔn)軸伸。2. 工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程比薩成型機(jī)的功能是將不加粘結(jié)劑的生面團(tuán)定量送入壓形置壓制成 × h 圓型片坯， 經(jīng)壓制成形后脫離該位置。機(jī)器的整個(gè)工作過(guò)程（送料、壓 形脫離）均自動(dòng)完成。該機(jī)器可以壓制小比薩餅，雙料比薩餅等。其工藝動(dòng)作的分解如圖1

3、圖1 工藝動(dòng)作分解1）生面團(tuán)均勻篩入圓筒形型腔（圖1.1）。2）下沖頭下沉，預(yù)防上沖頭進(jìn)入型腔時(shí)面團(tuán)撲出（圖1.3）。3）上、下沖頭同時(shí)加壓，并保持一段時(shí)間（圖1.4）。4）上沖頭退出，下沖頭隨后頂出壓好的餅子（圖1.5）。5）料篩推出比薩餅（圖1.6）。3 .設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求上沖頭、下沖頭、送料篩的設(shè)計(jì)要求是：1).上沖頭完成往復(fù)直移運(yùn)動(dòng)（鉛錘上下），下移至終點(diǎn)后有短時(shí)間的停歇，起保壓作用，保壓時(shí)間為 0.4 秒左右。因沖頭上升后要留有料篩進(jìn)入的空間，故沖頭行程為 90 100mm 。因沖頭壓力較大，因而加壓機(jī)構(gòu)應(yīng)有增力功能（如圖 1.2a ）。2).下沖頭先下沉 3mm ，然后上升

4、8mm ，加壓后停歇保壓，繼而上升 16mm ，將成型餅頂?shù)脚c臺(tái)面平齊后停歇，待料篩將餅子推離沖頭后，再下移 21mm ，到待料位置（如圖 1.2b ）。3).料篩在模具型腔上方往復(fù)振動(dòng)篩料，然后向左退回。待批料成型并被推出型腔后，料篩在臺(tái)面上右移約 45 50mm ，推卸片坯（ 如圖1.2c ）。 圖1.24功能分解及機(jī)構(gòu)選用該比薩餅成型機(jī)通過(guò)一定的機(jī)械能把原料（生面團(tuán)）壓制成成品，其功能分解如下圖設(shè)計(jì)比薩餅成型機(jī)，其總功能可以分解成以下幾個(gè)工藝動(dòng)作：(1) 送料機(jī)構(gòu)：為間歇直線運(yùn)動(dòng) , 這一動(dòng)作可以通過(guò)凸輪完成(2) 篩料：要求篩子往復(fù)震動(dòng)，這一動(dòng)作可以通過(guò)凸輪完成(3) 推出比薩餅：下沖

5、頭上升推出成型的比薩餅(4) 送成品：通過(guò)凸輪推動(dòng)篩子來(lái)將成型的比薩餅擠到滑道(5) 上沖頭往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，最好實(shí)行快速返回等特性。(6) 下沖頭間歇直線運(yùn)動(dòng)，這一動(dòng)作可以通過(guò)凸輪完成。五上沖頭機(jī)構(gòu)方案選用：方案一：方案二：方案三：六方案評(píng)估方案一：方案一為一凸輪機(jī)構(gòu)，能很好的實(shí)現(xiàn)所需要的運(yùn)動(dòng)變化，機(jī)構(gòu)由一個(gè)凸輪為原動(dòng)件帶動(dòng)從動(dòng)件做上下移動(dòng)，應(yīng)用范圍較廣可調(diào)性高運(yùn)轉(zhuǎn)精度大，可完成工作需要。自由度：S=3n-2PL-PH=3*2-2*2-1=1由于上沖頭總行程為100cm，使用凸輪機(jī)構(gòu)會(huì)使凸輪的曲率半徑變大，滾子與凸輪的壓力角變大，容易磨損構(gòu)件，基圓大小很難確定，設(shè)計(jì)難度高，也不容易生產(chǎn)加工，沖頭

6、下壓力不足，導(dǎo)致產(chǎn)品不合格，所以方案一雖可行但不適用于上沖頭的設(shè)計(jì)使用，暫不選。方案二：方案二為一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，由曲柄為主動(dòng)件帶動(dòng)搖桿搖動(dòng)以及滑塊上下運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用范圍廣可調(diào)性高運(yùn)轉(zhuǎn)精度較高計(jì)算自由度：S=3n-2PL-PH=3*3-2*4=1可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)需要。具有很好的傳動(dòng)性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)性好工業(yè)制造較為簡(jiǎn)單，維修跟換方便，可大批量制造生產(chǎn)，暫為最佳選擇。方案三：方案三為半齒輪齒條機(jī)構(gòu)，由一半齒輪帶動(dòng)齒條做上下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)需要，承載能力一般傳動(dòng)平穩(wěn)噪音小但下壓力不足，經(jīng)濟(jì)性一般，運(yùn)動(dòng)不易控制，傳動(dòng)性不佳，機(jī)械生產(chǎn)要求高，不如方案二。綜上所述，在三個(gè)方案中，方案二為最佳方案。七運(yùn)用循環(huán)圖設(shè)計(jì)（詳見(jiàn)附

7、錄一）從機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)上來(lái)看，整個(gè)機(jī)構(gòu)分為送料、成餅、推出比薩餅、送成品，四個(gè)環(huán)節(jié)，正確處理這四個(gè)環(huán)節(jié)是設(shè)計(jì)循環(huán)圖的關(guān)鍵，其中送料機(jī)構(gòu)可以通過(guò)凸輪完成，成餅由上下沖頭共同作用完成，推出比薩餅由下沖頭上升完成，送成品通過(guò)凸輪推動(dòng)篩子來(lái)將成型的片坯擠到滑道。為了保證上沖頭、凸輪、送料機(jī)構(gòu)這三個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間不沖突，在分析三者關(guān)系之后發(fā)現(xiàn)上下沖頭的運(yùn)動(dòng)是整個(gè)機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部分，所以在設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖時(shí)，率先設(shè)計(jì)的是上下沖頭部分。由于下沖頭與上沖頭之間關(guān)系最密切，又要保證互相之間不沖突，在通過(guò)計(jì)算后得出以下初步結(jié)論：1 0° 60° 上沖頭勻速下降，下沖頭保持不動(dòng)，送料機(jī)構(gòu)向右送料。2. 60&

8、#176; 90° 下沖頭下降3mm，上沖頭繼續(xù)下降，篩料。3. 90° 120°下沖頭不動(dòng)，上沖頭繼續(xù)下降。送料機(jī)構(gòu)向左縮回。4. 120°163°下沖頭上升8mm，上沖頭下降至最低點(diǎn)，完成成餅。5. 163°211°上下沖頭保壓。6. 211°270°上沖頭快速回歸，下沖頭上升送出比薩餅。7. 270°300°上沖頭繼續(xù)上升，下沖頭不動(dòng)，送料機(jī)構(gòu)向右運(yùn)動(dòng)將成型的比薩餅擠到滑道8. 300°360°上下沖頭及送料機(jī)構(gòu)回到起始位。八上沖頭設(shè)計(jì)（詳見(jiàn)附錄二）1. 設(shè)計(jì)

9、要求A 上沖頭行程為90100（mm）。B 上沖頭完成往復(fù)直移運(yùn)動(dòng)，下移至終點(diǎn)后有短時(shí)間的停歇，起保壓作用，保壓時(shí)間為 0.4 秒左右。C 因沖頭壓力較大，因而加壓機(jī)構(gòu)應(yīng)有增力功能2. 設(shè)計(jì)過(guò)程A確定設(shè)計(jì)方案經(jīng)過(guò)分析，選用（如右圖）方案為最佳方案。B設(shè)計(jì)采用CAD軟件設(shè)計(jì)，只需確定各桿件長(zhǎng)度即可完成設(shè)計(jì)。C由于上沖頭要求行程為90100mm，本設(shè)計(jì)采用100mm，其中桿A比桿D設(shè)計(jì)要求大于等于1：2小于等于1：1。且桿A桿D不宜太長(zhǎng)，暫定A=150mm，D=250mm，D設(shè)計(jì)要求中上下沖頭需要有保壓時(shí)間為0.4s，推算桿A左極限位置到垂直位置角度為2°。由CAD制圖得出右極限位置到垂

10、直位置角度為56°，滿足不易超過(guò)60°的要求。計(jì)算形成速比系數(shù)K=180+6/180-6=1.08具有急回特性。E為確定桿B桿C的長(zhǎng)度需先確定右側(cè)機(jī)架的位置暫定右側(cè)機(jī)架至AD桿垂直距離為700mm。由CAD軟件計(jì)算距離，列式： B+C=706.06 B-C=579.20得出 B=642.63mm C=63.43mm至此，四桿ABCD都已確定，可用AutoCAD2010軟件做出圖形。（制圖過(guò)程及成圖見(jiàn)附錄二）下凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)介：下沖頭機(jī)構(gòu)作往復(fù)上下直線運(yùn)動(dòng)， 當(dāng)料篩將粉料均勻篩入圓筒形型腔，下沖頭先下沉3mm待上沖頭進(jìn)入圓筒形型腔后，再上升8mm并保壓，壓面團(tuán)成型后，再上升1

11、6mm推出成品，并遠(yuǎn)休等待振動(dòng)篩推出成品，最后一再下降21mm等待篩料。下凸輪的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)凸輪參數(shù)：已知的基圓半徑r。=10mm, 偏距e=0 , 推桿行程h=21mm其運(yùn)動(dòng)規(guī)律為： 序號(hào)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律1033°等加速下降3mm233°60.5°近休360.5°99°等加速上升8mm499°143°靜止不動(dòng)5143°176°等加速上升16mm6176°231°遠(yuǎn)休7231°258.5°等加速下降21mm8258.5°360°靜止等待篩料

12、下凸輪示意圖6設(shè)計(jì)方案的評(píng)比和選擇方 案 評(píng) 比方案評(píng)價(jià) 性能 方案一方案二方案三工作性能應(yīng)用范圍較廣可調(diào)性高運(yùn)轉(zhuǎn)精度大應(yīng)用范圍廣可調(diào)性高運(yùn)轉(zhuǎn)精度一般應(yīng)用范圍廣可調(diào)性一般運(yùn)轉(zhuǎn)精度一般傳動(dòng)性能傳動(dòng)性強(qiáng)速度范圍大噪聲小傳動(dòng)比號(hào)承載能力一般傳動(dòng)平穩(wěn)噪音小經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性一般結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)性好經(jīng)濟(jì)性一般結(jié)構(gòu)緊湊性較好一般好綜述以上評(píng)比，方案一各個(gè)方面較好，最后確定方案一為最終方案。七心得體會(huì) 通過(guò)學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)以及機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書使我更加了解機(jī)械的基本工作原理和性能，知道設(shè)計(jì)機(jī)械并不很容易，在設(shè)計(jì)過(guò)程中我們遇到了不少的困難，但我們還是在知道老師的幫助和自己的努力下克服困難，知難而上，按時(shí)完成了交給我們的任務(wù)。在我參考其他的設(shè)計(jì)時(shí)，我覺(jué)得我跟他們的思路稍有不同，有些是我還真的從沒(méi)想到過(guò)，但是在通過(guò)自己的仔細(xì)分析后，取長(zhǎng)補(bǔ)短，得出了很多完美的結(jié)論，但部分地方還有很多的缺點(diǎn)和不足，即使如此，卻依然給了我創(chuàng)造和設(shè)計(jì)的信心。