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1、機械原理課程設計
機械原理
課程設計說明書
學 院：機械工程學院
專 業(yè)：機械設計制造及其自動化
班 級：機自13班
學生姓名：馬雙龍 武云龍 張博
指導教師：陳革新
2012年 7月11日
燕山大學機械工程學院
《機械原理》課程設計任務書
一、設計題目： 糕點切片機
1、工作原理及工藝動作過程
糕點先成型（如長方體、圓柱體等）經(jīng)切片后再烘干。糕點切片機要求實現(xiàn)兩個執(zhí)行動作：糕點的直線間歇移動和切刀的往復運動。通過兩者的動作配合進行切片。改變直線間歇移動速度或每次
2、間隔的輸送距離，以滿足糕點不同切片厚度的需要。
2、原始數(shù)據(jù)及設計要求
1）糕點厚度。10~20mm。
2）糕點切片長度（亦即切片的高）范圍。5~80 mm。
3）切刀切片時最大作用距離（亦即切片的寬度方向）300 mm。
4）切刀工作節(jié)拍。40次/min。
5）生產(chǎn)阻力很小。要求選用的機構(gòu)簡單、輕便、運動靈活可靠。
6）電動機可選用0.55kw（或0.75kw）、1390/min。
3、設計方案提示
1）切削速度較大時，切片刀口會整齊平滑，因此切刀運動方案的選擇很關健，切口機構(gòu)應力求簡單適用、運動靈活和運動空間尺寸緊湊等。
2）直線間歇運動機構(gòu)如何滿足切片長度尺寸的變化要
3、求，是需要認真考慮的。調(diào)整機構(gòu)必須簡單可靠，操作方便。是采用調(diào)速方案，還是采用調(diào)距離方案，或者采用其它調(diào)整方案，均應對方案進行定性的分析比較。
3）間歇運動機構(gòu)必須與切刀運動機構(gòu)工作協(xié)調(diào)，即全部送進運動應在切刀返回過程中完成。需要注意的是，切口有一定的長度（即高度），輸送運動必須在切刀完全脫離切口后方能開始進行，但輸送機構(gòu)的返回運動則可與切刀的工作行程運動在時間上有一段重疊，以利提高生產(chǎn)率，在設計機器工作循環(huán)圖時，就應按上述要求來選取間歇運動機構(gòu)的設計參數(shù)。
4、設計任務
1）根據(jù)工藝運動作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖；
2）進行間歇運動機構(gòu)和切口機構(gòu)的選型，實現(xiàn)上述動作要求；
3）
4、機械運動方案的評定和選擇；
4）根據(jù)選定的原動機和執(zhí)行機構(gòu)的運動參數(shù)擬定機械傳動方案；
5）畫出機械運動方案簡圖（機械運動示意圖）；
6）對機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)進行尺度設計。
二、設計工作量
1、2號或3號圖紙二張（包括：運動循環(huán)圖和機械運動方案簡圖）。
2、設計說明書一份。
三、課程設計進度安排
時間
內(nèi)容
第一周
第1天
布置題目，方案討論
第2天
分析工藝動作，擬定動作循環(huán)圖
第3天
運動方案的制定、評價、選擇
第4天
運動方案的制定、評價、選擇
第5天
機構(gòu)設計
第二周
第1天
機構(gòu)設計
第2天
繪圖
第3天
繪圖
第4天
整
5、理設計說明書
第5天
整理設計說明書
目 錄
一．設計任務…………………………………………………5
二．方案設計的構(gòu)思…………………………………………6
三．減速系統(tǒng)設計……………………………………………7
四．執(zhí)行系統(tǒng)設計……………………………………………8
五．參考資料…………………………………………………13
六．創(chuàng)新設計心得……………………………………………14
一 設計任務
（一） 設計題目：糕點切片機
（二） 工作原理及工藝的動作過程
6、 如結(jié)構(gòu)示意圖所示,電動機經(jīng)皮帶和齒輪系減速后，達到40轉(zhuǎn)/分。再用棘輪機構(gòu)連接一皮帶組成糕點的進給機構(gòu)，并滿足間歇運動的要求。同時通過另外一組皮帶輪帶動轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)，實現(xiàn)糕點的切片。間歇運動機構(gòu)與切刀運動機構(gòu)工作協(xié)調(diào)。由于每一次切的過程都一樣,從而使每一片糕點的大小都一樣。而通過改變進給的距離，可調(diào)整切片的厚度。
1.電動機 2.皮帶 3.皮帶輪 4.齒輪1 5.齒輪2 6.齒輪3 7.棘輪 8.棘輪爪 9.止動爪
10.傳送帶 11.傳送輪 12.切刀
圖-1 糕點切片機結(jié)構(gòu)示意圖
（三）機構(gòu)的一些尺寸
糕點規(guī)格：高 5~80mm
7、 寬 <300mm
厚 10~20mm
切刀工作節(jié)拍：40次/分
電動機轉(zhuǎn)速：1390r/min
主要設計要求是：
（1）通過調(diào)整進給的距離，達到切出不同厚度糕點的需要。
（2）要確保進給機構(gòu)與切片機構(gòu)協(xié)調(diào)工作，全部送進運動應在切刀返回過程中完成，輸送運動必須在切刀完全脫離切口后方能開始進行。
二 方案設計的構(gòu)思
1.我們開始構(gòu)思方案時,考慮到在以后的生活和生產(chǎn)中,自動化是必然的趨勢，因此設計的機構(gòu)要盡量滿足自動化的要求。此機構(gòu)的運作是切糕點與送糕點,切的時候糕點不能動,沒有切的時候,糕點要運動并前進一定的距離到達指定位置.為了實現(xiàn)切的動
8、作,我們采用擺動導桿結(jié)構(gòu)，通過曲柄的回轉(zhuǎn)帶動切刀的上下切割運動，而且其機構(gòu)簡單，加工制造方便，能減少生產(chǎn)成本。
2.對于蛋糕的傳送, 既要滿足間歇運動的要求,又能通過改變進給距離而切出不同厚度的糕點。經(jīng)過查資料后，我們選擇了棘輪機構(gòu)。用棘輪機構(gòu)可以方便的實現(xiàn)改變切片的厚度。且棘輪機構(gòu)設計加工簡單，改變切片的長度時操作方便。所以機構(gòu)的總體方案就這么大概的定下來了.
三 減速系統(tǒng)設計
本機構(gòu)原動件為一高速電機,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。對于減速裝置我們采用皮帶加齒輪的方法。第一級降速是用皮帶減速,減為278r/min。第二級是用齒輪減為40
9、r/min。兩傳動機構(gòu)設計分析如下:
(一)皮帶傳動設計：
皮帶傳動設計主要是采用兩個半徑不相同的皮帶輪實現(xiàn)。由于皮帶上線速度相等，由r1*v1=r2*v2，
1390*r1=278*r2；
r1 /r2=1/5.
由此可見算出電機上皮帶輪直徑大小r1=28mm；另一端皮帶輪半徑大小r2=140mm。傳動比i=5/1.
圖-2 一級減速機構(gòu)
(二)齒輪系的設計:
經(jīng)皮帶減速后的轉(zhuǎn)速為278r/min,而我們所要的轉(zhuǎn)速 40r/min。因此還需要的傳動比為139/20,選用的齒輪為標準齒輪。
m=1mm;
z1=20,z2=139。
10、 傳動比 i=139/20。
圖-3 二級減速機構(gòu)
四 執(zhí)行系統(tǒng)機構(gòu)設計
執(zhí)行機構(gòu)分兩個,第一個為轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu),第二個為棘輪機構(gòu),現(xiàn)分別介紹如下:
(一) 轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)
此機構(gòu)主要是執(zhí)行切刀的上下往復運動。由于所切糕點的長度最大為80mm,所以切刀在80mm之上運動時,糕點才能運動。為了給糕點足夠的傳送時間,設計刀的行程為130mm,即曲柄長35mm，導桿長196.25mm；刀的高度設為100mm。又設計連接桿的長度為45.29mm。又切刀應能剛好切斷糕點,綜合轉(zhuǎn)動導桿和棘輪機構(gòu)的尺寸,我們得出轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)和棘輪機構(gòu)軸心垂直距離為248.29mm。
所以轉(zhuǎn)動導桿
11、機構(gòu)的尺寸為:
曲柄長30mm;
連接桿長45.29mm;
刀片高100mm;
曲柄滑塊機構(gòu)和棘輪機構(gòu)軸心距為248.29mm。
圖-4 轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)（帶切刀）
(二) 棘輪機構(gòu)
棘輪機構(gòu)主要是執(zhí)行糕點的進給運動,每一次的運動距離就是所切糕點的長度。為了更好的控制和改變這個長度,設棘輪每轉(zhuǎn)動一定角度,糕點運動20mm,設棘輪共有24個齒,既每齒代表15度。對于棘輪的轉(zhuǎn)動,設計一個曲柄搖桿機構(gòu)推動棘輪旋轉(zhuǎn)。于是棘輪的旋轉(zhuǎn)角度就可以轉(zhuǎn)化為搖桿的擺角。即15度。在棘輪外加裝一個棘輪罩，用以遮蓋搖桿擺角范圍內(nèi)棘輪上的一
12、部分齒。這樣，當搖桿順時針搖動時，棘爪先在罩上滑動，然后才嵌入棘輪的齒槽中推動其轉(zhuǎn)動。被罩遮住的齒越多，則棘輪每次轉(zhuǎn)動的角度就越小。在搖桿上裝一個棘爪, 棘爪推動棘輪旋轉(zhuǎn),棘輪上再固定一個皮帶輪用以帶動皮帶旋轉(zhuǎn)。由運動距離可以得出皮帶輪的直徑為76mm, 這樣棘輪機構(gòu)就設計完了。
其尺寸為:
曲柄搖桿機構(gòu):
曲柄長46.48mm;
連桿長110.94mm;
搖桿長200mm;
棘輪半徑110mm;
棘輪齒數(shù)24個;
皮帶輪直徑76mm;
皮帶長1.04m.
圖-5 曲柄搖桿棘輪機構(gòu)
圖-6棘輪機構(gòu)示意圖
圖-7 傳送帶機構(gòu)示意圖
整個機器的關鍵就在于切刀
13、運動與糕點傳送運動之間的協(xié)調(diào),因此需要詳細計算．
依據(jù)零件尺寸，作圖計算得出：
推動棘輪的曲柄搖桿機構(gòu)的行程速比系數(shù)為：k=1.34；又工作周期為1.5秒，則搖桿推程時間為：0.62秒，回程時間為：0.88秒．
圖-8 轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)（帶切刀）運動分析示意圖
圖-9曲柄搖桿棘輪機構(gòu)運動分析示意圖
因此，切刀在0.62秒的時間內(nèi)不能接觸糕點（最大高度為80mm）,而在0.86秒的時間里切刀應完成切糕點的動作并離開糕點表面．即切刀在糕點外運動的時間應大于0.62秒．據(jù)此驗證切刀的轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)的尺寸．計算得切刀在80mm以上的高度運動時間為0.64秒，滿足設計要求．
五：主要參
14、考資料：
《機械原理》---西北工業(yè)大學出版社---孫恒--- 2006年
《機械原理教程》---機械工業(yè)出版社---安子軍---2003年
六：創(chuàng)新設計心得：
經(jīng)過幾天的努力，機械原理課程設計就要結(jié)束了。回顧這些天的勞動，我收獲頗豐，所完成的不僅僅是一個課程設計，對課本知識的理解也加深了許多。
剛開始，我認為這個課程設計題目很簡單，根本沒有把它當回事，可開頭的傳動輪選擇就給我上了一課。我本來認為傳動只負責把糕點從一端傳到另一端就好了，可在我們討論的時候才發(fā)現(xiàn)錯了。這個不僅要考慮糕點的傳動，還要考慮糕點的切的動作，我們6個人那天中午在教室里討論了將近1小時也沒有確定可行的方案，只好將討論時的幾種方案記下，回頭再研究?；厝ノ覀兘?jīng)過再三的商量，最終才確立了這套方案。
過程時辛苦的，但結(jié)果是甜蜜的，我們的課程設計終于做好了。通過這次課程設計，我們懂得了：1、對課本知識掌握的還不牢靠，還要更深一層的理解；2、在學習知識的同時，要注意知識和實際的結(jié)合，切記學死知識，那樣就是學好了，將來也時無用；3、團隊的精神，一個人的能力畢竟是有限的，只有團結(jié)更多的人，才能做出更出色的成績來。
15
糕點切片機課程設計說明書副本
