糕點(diǎn)切片機(jī)課程設(shè)計(jì)說明書

課程設(shè)計(jì)闡明書課程名稱：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：糕點(diǎn)切片機(jī)專業(yè)：熱能與動(dòng)力工程(動(dòng)力機(jī)械)班級(jí)：1103學(xué)生姓名:徐睿、徐波、高新宇、焦世彬、孫益柯、方鑫學(xué)號(hào):、67、68、69、72、73指導(dǎo)教師:朱云明6月22日

目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)二、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的構(gòu)思三、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)定四、根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)規(guī)定擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖五、減速系統(tǒng)設(shè)計(jì)六、執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)七、傳動(dòng)系統(tǒng)演示八、參考資料九、創(chuàng)新設(shè)計(jì)心得一、設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)題目：糕點(diǎn)切片機(jī)1.2工作原理及工藝的動(dòng)作過程如構(gòu)造示意圖所示,電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶輪和齒輪系減速后，達(dá)成30轉(zhuǎn)/分。再通過棘輪機(jī)構(gòu)連接一種皮帶輪構(gòu)成糕點(diǎn)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)，使它滿足間歇運(yùn)動(dòng)的規(guī)定。同時(shí)通過另外一組皮帶輪帶動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)糕點(diǎn)的切片通過設(shè)計(jì)還可實(shí)現(xiàn)切刀的急回運(yùn)動(dòng)。由于每一次切刀的運(yùn)動(dòng)過程相似,故每一片糕點(diǎn)的大小也相似；通過變化進(jìn)給的距離，可調(diào)節(jié)切片的厚度。間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與切刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)工作從而實(shí)現(xiàn)糕點(diǎn)的切片。1.3機(jī)構(gòu)的某些尺寸糕點(diǎn)厚度：25mm；糕點(diǎn)切片長(zhǎng)度（即切片高）范疇：45mm；切刀切片時(shí)最大作用距離（亦即切片寬度方向）：400mm；切刀工作節(jié)拍：60次/分；生產(chǎn)阻力很小。規(guī)定選用的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)樸、輕便、運(yùn)動(dòng)靈活可靠。電機(jī)功率0.55KW（或0.75KW）、1390r/min。重要設(shè)計(jì)規(guī)定是：1.3.1通過調(diào)節(jié)進(jìn)給的距離，達(dá)成切出不同厚度糕點(diǎn)的需要。1.3.2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)在切刀返回過程中完畢，輸送運(yùn)動(dòng)必須在切刀完全脫離切口后方能開始進(jìn)行。二、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的構(gòu)思切刀的往復(fù)直線移動(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；糕點(diǎn)的直線間歇運(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。2.1實(shí)現(xiàn)切刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)方案一如上圖所示，為始終動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，可運(yùn)用桿3的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)切刀的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。方案二如上圖所示，為一偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，可運(yùn)用它實(shí)現(xiàn)切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。方案三如上圖所示，為一對(duì)心凸輪機(jī)構(gòu)，可運(yùn)用它實(shí)現(xiàn)切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。2.2糕點(diǎn)的直線間歇運(yùn)動(dòng)方案一糕點(diǎn)直線間歇運(yùn)動(dòng)之槽輪機(jī)構(gòu)通過槽輪實(shí)現(xiàn)直線間歇運(yùn)動(dòng)方案二糕點(diǎn)直線間歇運(yùn)動(dòng)之棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)直線間歇運(yùn)動(dòng)三、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)定3.1刀具運(yùn)動(dòng)方案一：運(yùn)動(dòng)副均為低副，兩運(yùn)動(dòng)副元素為面連接，壓力較小，可承受較大的載荷，且?guī)缀涡螤詈?jiǎn)樸，便于加工。此機(jī)構(gòu)雖有上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，但它并沒有急回運(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，也不能夠較好的縮短空程的時(shí)間，影響效率。方案二：此機(jī)構(gòu)含有急回特性，構(gòu)造簡(jiǎn)樸，含有連桿機(jī)構(gòu)的共同特點(diǎn)，可承受較大的載荷，運(yùn)動(dòng)副元素的幾何形狀簡(jiǎn)樸。但是此機(jī)構(gòu)含有連桿機(jī)構(gòu)的共同缺點(diǎn)，即機(jī)械效率低下。且不符合本次課程設(shè)計(jì)的具體規(guī)定方案三：此機(jī)構(gòu)能夠含有急回特性，能實(shí)現(xiàn)切刀下切速度慢而收回速度快的特性。構(gòu)造簡(jiǎn)樸，可承受較大的載荷，且符合本次課程設(shè)計(jì)的實(shí)際規(guī)定，能夠使從動(dòng)件得到多個(gè)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。此機(jī)構(gòu)含有凸輪機(jī)構(gòu)的某些共同缺點(diǎn)，加工較為復(fù)雜，這是凸輪機(jī)構(gòu)所不能避免的。綜上所敘，我們選擇了凸輪機(jī)構(gòu)提供往復(fù)運(yùn)動(dòng)。3.2直線間歇運(yùn)動(dòng)方案一槽輪機(jī)構(gòu)此機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)直線間歇運(yùn)動(dòng)的功效，但是不能實(shí)現(xiàn)不同糕點(diǎn)切片厚度的需要，并且槽輪加工難度大，不符合本次課程設(shè)計(jì)的具體規(guī)定。方案二棘輪機(jī)構(gòu)此機(jī)構(gòu)既能夠?qū)崿F(xiàn)直線間歇運(yùn)動(dòng)的功效，又能通過變化棘輪每次轉(zhuǎn)過的角度來實(shí)現(xiàn)不同糕點(diǎn)切片厚度的需要，并且構(gòu)造簡(jiǎn)樸，制造容易?？偠灾?，我們選擇了棘輪機(jī)構(gòu)提供直線間歇運(yùn)動(dòng)。3.3方案設(shè)計(jì)的創(chuàng)新改善方法：3.3.1我們開始構(gòu)思方案時(shí),想使設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)要盡量滿足自動(dòng)化的規(guī)定。此機(jī)構(gòu)的運(yùn)作是切糕點(diǎn)與送糕點(diǎn),切的時(shí)候糕點(diǎn)不能動(dòng),沒有切的時(shí)候,糕點(diǎn)要運(yùn)動(dòng)并邁進(jìn)一定的距離達(dá)成指定位置.為了實(shí)現(xiàn)切的動(dòng)作,我們開始采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu),曲柄滑塊機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng),可傳遞較大的力,能滿足我們的需要，但是機(jī)械效率太低，本著提高效率等的原則，我們考慮用凸輪機(jī)構(gòu),來實(shí)現(xiàn)刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng),用凸輪能夠較好的控制刀的運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的運(yùn)動(dòng)軌跡，又能符合本次課程設(shè)計(jì)等規(guī)定，于是我們擬定用凸輪機(jī)構(gòu)，并且凸輪機(jī)構(gòu)還能實(shí)現(xiàn)急回運(yùn)動(dòng)，從而極大地提高了效率。3.3.1對(duì)于蛋糕的傳送,既要滿足間歇運(yùn)動(dòng)的規(guī)定,又能通過變化進(jìn)給距離而切出不同厚度的糕點(diǎn)。我們剛開始試用了槽輪機(jī)構(gòu),但我們的糕點(diǎn)切片機(jī)規(guī)定能夠變化所切糕點(diǎn)長(zhǎng)度的,如用槽輪機(jī)構(gòu)的話,很難實(shí)現(xiàn)變化切片的長(zhǎng)度,我們想到用齒輪組減速器變化速度來實(shí)現(xiàn)，但是用齒輪來變化速度很復(fù)雜且不太方便操作,且零件繁多，于是我們否認(rèn)了這個(gè)方案。通過查資料后，我們最后選擇了棘輪機(jī)構(gòu)。棘輪機(jī)構(gòu)能夠方便地變化切片的長(zhǎng)度，且棘輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)加工簡(jiǎn)樸，變化切片的長(zhǎng)度時(shí)操作方便。因此機(jī)構(gòu)的總體方案就是齒輪系減少轉(zhuǎn)速、棘輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)和凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)刀片的運(yùn)動(dòng)。四、根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)規(guī)定擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖刀具往復(fù)運(yùn)動(dòng)切刀每分鐘完畢切割40次的工作節(jié)拍，故連接曲柄的齒輪的轉(zhuǎn)速為40次/分，切刀做豎直面內(nèi)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其往下運(yùn)動(dòng)到與最低點(diǎn)相距約80mm（這是糕點(diǎn)的厚度）時(shí)開始切割糕點(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，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)相距約五、減速系統(tǒng)設(shè)計(jì)減速皮帶輪減速齒輪送料皮帶輪本機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件為一高速電機(jī),其轉(zhuǎn)速為1390r/min,但我們所需要的轉(zhuǎn)速是40r/min,因此需要減速。對(duì)于減速裝置我們采用皮帶輪和齒輪系的辦法。第一級(jí)降速是通過皮帶輪減速,減速后轉(zhuǎn)速為200r/min。第二級(jí)是通過齒輪系減速，減速后轉(zhuǎn)速為40r/min。兩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析以下:5.1皮帶輪傳達(dá)設(shè)計(jì)：皮帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)重要是采用兩個(gè)半徑不相似的皮帶輪實(shí)現(xiàn)。由于皮帶上線速度相等，由r1*w1=r2*w2，1390*r1=200*r2；r1/r2=20/139。由此可見算出電機(jī)上皮帶輪半徑大小r1=20mm；另一端皮帶輪半徑大小r2=139mm5.2齒輪系的設(shè)計(jì)：經(jīng)皮帶輪減速后的轉(zhuǎn)速為200r/min,而我們所要的轉(zhuǎn)速40r/min。因此還需要的傳動(dòng)比為5/1,選用的齒輪為原則齒輪。m=4mmz1=25,z2=50,z2'=25,z3=75。六、執(zhí)行系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分兩個(gè),第一種為對(duì)心凸輪機(jī)構(gòu),第二個(gè)為棘輪機(jī)構(gòu),現(xiàn)分別介紹以下:對(duì)心凸輪機(jī)構(gòu)（帶切刀）棘輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)6.1對(duì)心凸輪機(jī)構(gòu)這個(gè)機(jī)構(gòu)重要是實(shí)施切刀的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于所切糕點(diǎn)的厚度最大為20mm,因此切刀在20mm之上運(yùn)動(dòng)時(shí),糕點(diǎn)才干運(yùn)動(dòng)。為了給糕點(diǎn)足夠的傳送并考慮到衛(wèi)生問題,設(shè)計(jì)刀的行程為65mm，刀的高度設(shè)為35mm，設(shè)計(jì)滑塊的高度為95mm因此對(duì)心凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸為：基圓半徑大小為20mm刀具高度35mm滾子直徑10mm；滑塊長(zhǎng)度110mm凸輪機(jī)構(gòu)和棘輪機(jī)構(gòu)軸心距為454mm6.2棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)重要是實(shí)施糕點(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。為了更加好的控制和變化這個(gè)長(zhǎng)度,設(shè)棘輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度,糕點(diǎn)運(yùn)動(dòng)115mm,設(shè)棘輪共有48個(gè)齒,既每個(gè)齒代表7.5度。于是一共有三檔,即10,15,20mm,也就是說棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)15,22.5,30度。對(duì)于棘輪的轉(zhuǎn)動(dòng),設(shè)計(jì)一種曲柄搖桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)棘輪旋轉(zhuǎn)。于是棘輪的旋轉(zhuǎn)角度就能夠轉(zhuǎn)化為搖桿的擺角。即15,22.5,30度。在棘輪外加裝一種棘輪罩，用以遮蓋搖桿擺角范疇內(nèi)棘輪上的一部分齒。這樣，當(dāng)搖桿順時(shí)針搖動(dòng)時(shí)，棘爪先在罩上滑動(dòng)，然后才嵌入棘輪的齒槽中推動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)。被罩遮住的齒越多，則棘輪每次轉(zhuǎn)動(dòng)的角度就越小。棘輪罩設(shè)立三個(gè)轉(zhuǎn)角分別為15,22.5,30度。在搖桿上裝一種棘爪,棘爪推動(dòng)棘輪旋轉(zhuǎn),棘輪上再固定一種皮帶輪用以帶動(dòng)皮帶旋轉(zhuǎn)。曲柄長(zhǎng)50mm;連桿長(zhǎng)230mm；搖桿長(zhǎng)290mm；棘輪半徑86mm;棘輪齒數(shù)48個(gè)；皮帶輪直徑76mm；皮帶長(zhǎng)1.5m.整個(gè)機(jī)器的核心就在于切刀運(yùn)動(dòng)與糕點(diǎn)傳送運(yùn)動(dòng)之間的協(xié)調(diào),因此需要具體計(jì)算。根據(jù)零件尺寸，作圖計(jì)算得出：推動(dòng)棘輪的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)為：k=1；又工作周期為2秒，則搖桿推程時(shí)間為：1秒，回程時(shí)間為：0.5秒，休止時(shí)間為：0.5秒。七、傳動(dòng)系統(tǒng)演示八、參考資料[1]朱理,機(jī)械原理，第2版，北京，高等教育出版社，[2]戴娟，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，北京，高等教育出版社，[3]陸鳳儀，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，1999九、創(chuàng)新設(shè)計(jì)心得通過幾天的努力，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)就要結(jié)束了?；叵脒@些天的勞動(dòng)，我確實(shí)從中懂得了諸多，并且也要把CAD學(xué)好，我所完畢的不僅僅是一種課程設(shè)計(jì)，對(duì)課本知識(shí)的理解也加深了許多。剛開始，我認(rèn)為這個(gè)課程設(shè)計(jì)題目很簡(jiǎn)樸，我就沒有在之前做準(zhǔn)備，到了背面，我發(fā)現(xiàn)要畫的圖也有點(diǎn)麻煩，并且還要予以尺寸的設(shè)計(jì)。不僅要考慮糕點(diǎn)的傳動(dòng)，還要考慮糕點(diǎn)的切的動(dòng)作，我們寢室的3個(gè)人在寢室里討論了將近幾個(gè)小時(shí)也沒有擬定可行的方案，又是棘輪不