机械原理课程设计糕点切片机01).doc

课程设计任务书

课程设计的内容和要求

一、工作原理及工艺动作简介
糕点先成型（如长方体、圆柱体等）经切片后再烘干。糕点切片机要求实现两个执行动作：糕点的直线间歇移动和切刀的往复移动。通过两者的动作配合进行切片。改变直线间歇移动速度或每次间隔的输送距离，以满足糕点不同切片厚度的需要。
二、原始数据及设计要求
（1）糕点厚度：10~20mm。
（2）糕点切片长度（亦即切片的高）范围：5~80mm。
（3）切刀切片时最大作用距离（亦即切片的的宽度方向）：300mm。
（4）切片工作节拍；30次/min。
（5）生产阻力很小，要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠。
（6）电动机可选用0.55kw（或0.75kw），1450r/min。
三、设计任务
任务：对设计题目进行工作原理和工艺动作分解；根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图；进行执行机构选型；构思该机械运动方案；进行的选择和评定，确定机械运动的总体方案；根据任务书中的技术参数，确定该机械传动系统的速比和变速机构，作出机构运动简图；对相关执行机构的具体尺度进行分析与设计。
要求有设计说明书一份（＞10页），相关图纸1～2张。（有条件的要求用三维动画表述）。
进
度
安
排
起止日期
工作内容
2012.6.11~2012.6.11
工作原理分析、工艺动作分析、执行机构选型和拟定
2012.6.12~2012.6.12
运动规律和运动协调设计、绘制运动循环图
2012.6.13~2012.6.13
机构尺度设计
2012.6.14~2012.6.14
绘制机构运动方案简图
2012.6.15~2012.6.15
整理设计说明书、设计小结
参
考
资
料
《机械原理》(第二版)，朱理主编，高等教育出版社
《机械原理课程设计指导书》，戴娟主编，，高等教育出版社
《AUTO CAD2010实用教程》，段绍娥/主编，中南大学出版社

指导教师（签字）： 汤迎红 2012年 6月 10日

1.设计题目：糕点切片机的设计
1.1设计原理：糕点先成型（如长方体、圆柱体等）经切片后再烘干。糕点切片机要求实现两个执行动作：糕点的直线间歇移动和切刀的往复移动。通过两者的动作配合进行切片。改变直线间歇移动速度或每次间隔的输送距离，以满足糕点不同切片厚度的需要。
1.2设计要求：
（1）糕点厚度：10~20mm。
（2）糕点切片长度（亦即切片的高）范围：5~80mm。
（3）切刀切片时最大作用距离（亦即切片的的宽度方向）：300mm。
（4）切片工作节拍；30r/min。
（5）生产阻力很小，要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠。
（6）电动机可选用0.55kw（或0.75kw），1450r/min。

2. 工作原理和工艺动作分解
根据工艺过程，机构应具有一个电动机和两个执行构件（一个输送履带和一把切刀）。两个执行构件的运动形式如下所示：
（1）送料：要求输送履带沿着水平方向做间歇的直线移动，将待加工的糕点送至预定的位置进行加工。
（2）切片：要求切刀是安装在铅垂方向运动的活动构件上，随着构件的往复运动而运动，将位于加工位置上的原料快速切削以使切片刀口整齐平滑。
因此，糕点切片机设计主要集中于间歇机构和往复运动机构的设计。
3.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图
糕点切片机要求实现两个执行动作：糕点的直线间歇运动和切刀的往复运动。
工艺动作顺序：电机启动后，进行糕点的送进运动，同时切片铅垂向下运动，当送进停止（糕点停止）后，切刀切割糕点，切割完成（切刀退出糕点）后，切割完毕后，完成一次循环。
表1.运动循环图
主轴转角
0º 30º 60º 90º 120º 150º 180º 210º 240º 270º 300º 330º 360º
90º 270º
间歇运动机构
运动
60º
静止
180º
运动
300º
切口机构
切片静止
切片下降
切片上升
切片静止

4.糕点切片机的功能分析
实现糕点切片机运动的机构应有下面几种基本功能：
① 在输送履带送料时，切刀不能接触到待加工的糕点
② 进行切片时，输送履带必须是静止不动的
③ 输送履带的运动要具有间歇性
④ 切刀的运动要具有往复性
⑤ 输送履带与切刀要能够实现联合运动

5. 机构的选型
表2.二执行机构形态学矩阵
间歇运动机构
棘轮机构
槽轮机构
不完全齿轮机构
凸轮机构
切口机构
连杆机构
凸轮机构
根据表2所示的两个执行机构形态学矩阵，可以求出糕点切片机的机械运动方案数为： N=4*2=8
5.1间歇传送机构的选型：
方案一：棘轮机构

优点：结构简单、制造方便、运动可靠、转角可调。
缺点：工作时有较大的冲击和噪音，运动精度较差。适用于速度较低和载荷不大的场合。

方案二：槽轮机构

优点：结构简单、外形尺寸小、制造容易、工作可靠、机械效率高，能准确地控制转角，能平稳地、间歇地进行转位。
缺点：主要是在槽轮的启动和停止时加速度变化大、具有柔性冲击，且随着转速的增加或槽轮槽数的减少而加剧，因此不适用于高速的场合。

方案三：不完全齿轮机构

优点：结构简单，制造容易，工作可靠，设计时从动轮运动时间和静止时间的比例可在较大范围内变化。
缺点：在进入和退出啮合时，速度有突变，故一般只用于低速、轻载场合。

方案四：凸轮机构

优点：结构简单；从动件可以实现任意设定的运动规律；
缺点：凸轮轮廓形状复杂,制造困难；由于点、线接触，压强大，易磨损。
间歇运动机构的选择 ：槽轮机构可以满足间歇直线传动的要求，同时，制造成本也比较低廉，因此，我们选择它作为执行间歇传动的机构。

5.2切口机构的选型
表3.切口机构的比较
性能指标
具体项目
评价
连杆机构
凸轮机构
机构示意图

功能
运动规律形式
任意性较差，只能达到有限个精确位置
基本上能任意
传动精度
较高
较高
工作性能
应用范围
较广
较广
可调性
较好
较差
运转速度
高
较高
承载能力
较大
较小

性能指标
具体项目
评价
连杆机构
凸轮机构
动力性能
加速度峰值
较大
较小
嘈声
较小
较大
耐磨性
耐磨
差
可靠性
可靠
可靠
经济性
制造难易程度
易
难
制造误差敏感
不敏感
敏感
调整方便性
方便
较麻烦
能耗
一般
一般
结构紧凑
尺寸
较大
较小
重量
较轻
较重
结构复杂性
简单
复杂
切口运动机构的选择 ：综合考虑以上二者的优势和缺点，我们选择凸轮机构连杆机构的综合作为切口机构 。

5.3 传动系统的选型
带传动和齿轮传动在糕点切片机的机构里都能够完成传动的作用，而在具体的选择上，我们考虑两者结合起来应用在糕点切片机的传动机构里。
6.机械传动系统的速比
i总=n电机/n执行主轴=1450/30=145/3
所以，机械传动系统的第一级采用带传动，减速为240r/min，起速比为145/24；第二级采用直齿圆柱齿轮传动，减速为30r/min，其传动比为8。
6.1 减速带轮的尺度设计

图6.1 减速带轮

表4 减速带轮尺度设计
设计数据
电动机皮带轮
减速皮带轮
半径r/mm
24
145

6.2 减速齿轮设计

图6.2 减速轮系

表5. 减速轮系的设计
几何
参数
模数
m
齿数
z
压力角
ɑ
齿顶高系数ha*
顶隙系数c*
齿轮1
4mm
16
20°
1
0.25
齿轮2
4mm
32
20°
1
0.25
齿轮3
4mm
20
20°
1
0.25
齿轮4
4mm
80
20°
1
0.25
齿轮5
4mm
50
20°
1
0.25
齿轮6
4mm
40
20°
1
0.25
齿轮7
4mm
50
20°
1
0.25
齿轮8
4mm
40
20°
1
0.25

7.送料机构的尺度设计

图7.1 送料机构

表6.送料机构的设计
参数
几何尺寸
槽数Z
4
圆销数n
1
中心距L/mm
80
回转半径R/mm
56.56
圆销半径r/mm
9.43
槽顶半径s/mm
56.56
槽深h/mm
43
拨盘轴颈d1/mm
10
槽轮轴颈d2/mm
15
槽顶侧壁厚b/mmm
4
锁止弧半径r0/mm
43.13

8.切片凸轮机构设计

图8.1 切片凸轮机构

表7.切片凸轮机构的设计
参数
几何尺寸
凸轮机构
基圆r0/mm
30
行程h/mm
60
推程角﹠0
120°
远休止角﹠01
60°
回程角﹠0’
120°
近休止角﹠01
60°
连杆机构
Lab/mm
70
Lao/mm
50
Lbc/mm
30
Lcd/mm
80

9.机构运动简图

10.参考资料
[1].《机械原理》(第二版)，朱理主编，高等教育出版社
[2].《机械原理课程设计指导书》，戴娟主编，高等教育出版社
[3].《AUTO CAD2010实用教程》，段绍娥/主编，中南大学出版社

11.设计总结
为期一周的课程设计结束了，作为机械专业的学生，这是一次设计的尝试，在尝试这过程中，我们付出了，努力了，同时也收获了。
在刚开始的时候，我们这个组的几位成员都想做出一个自己认为比较好的设计方案来，但是随后发现要想设计一个好的方案并不是一件很容易的事。它要求我们做到很多方面的事情，而且有很多事情必须努力去做。虽然我们不怕吃苦，但是时间必定有限，也考虑到自身知识水平有限，所以我们就选择了 “糕点切片机”这个相对简单一点的设计课题。
在这一周的课程设计过程中，我学到了许多新的知识和思路，也认识到了自己是多么的无知，在知识的汪洋大海面前，我们还有许多东西需要学习，需要给自己充电。在软件方面的知识，我还很欠缺，比如说CAD、UG、Word等一些常用的软件，虽然基本的操作会了，但不精，以后在这方面多下功夫；还有就是对于理论知识的掌握太少，比如说对于常见的传动装置的掌握就太少，对于传动比的分配也不是很清楚，对于数据的计算与处理并不能做到游刃有余等，这都需要我能够打牢理论知识，为以后的设计做好准备。当然，我从中也学到了不少东西，在设计过程中，我们要利用身边的资源查阅自己需要的信息，比如去图书馆翻阅资料，在网上查询资料；同时，我与同学多合作、多交流，也培养了我们分析问题和解决问题的能力。
理论上虽完成，但机器的许多结构尺寸还要进一步深入计算分析，远超出我们的知识范围。因此这个机器到底能否投入生产还有待考虑。不管怎样，经历本身就是财富。这次课程设计增强了我们的合作精神，将我们所学的理论知识应用于具体的生产实践之中，也使我们看到了自己的不足之处，为以后的设计和学习打下了基础。