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糕点切片机课程设计说明书

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糕点切片机课程设计 课程设计说明书 糕点切片机设计 糕点切片机设计说明书
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课程设计说明书 课程名称: 机械原理课程设计 设计题目: 糕点切片机 专 业:热能与动力工程(动力机械) 班级:1103 学生姓名:徐睿、徐波、高新宇、焦世彬、孙益柯、方鑫 学 号: 3110404066、67、68、69、72、73指导教师: 朱云明 2012年6月22日目 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:25mm; 糕点切片长度(即切片高)范围:45mm; 切刀切片时最大作用距离(亦即切片宽度方向):400mm; 切刀工作节拍:60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,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 15,22.5,30 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,2010[2]戴娟,机械原理课程设计指导书,北京,高等教育出版社,2011[3]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。
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