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1、機械原理課程設(shè)計
機械原理
課程設(shè)計說明書
學(xué) 院：機械工程學(xué)院
專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化
班 級：機自13班
學(xué)生姓名：馬雙龍 武云龍 張博
指導(dǎo)教師：陳革新
2012年 7月11日
燕山大學(xué)機械工程學(xué)院
《機械原理》課程設(shè)計任務(wù)書
一、設(shè)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(fù)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(shè)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(shè)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(guān)健，切口機構(gòu)應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(shè)計機器工作循環(huán)圖時，就應(yīng)按上述要求來選取間歇運動機構(gòu)的設(shè)計參數(shù)。
4、設(shè)計任務(wù)
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(shè)計。
二、設(shè)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(shè)計說明書一份。
三、課程設(shè)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(shè)計
第二周
第1天
機構(gòu)設(shè)計
第2天
繪圖
第3天
繪圖
第4天
整
5、理設(shè)計說明書
第5天
整理設(shè)計說明書
目 錄
一．設(shè)計任務(wù)…………………………………………………5
二．方案設(shè)計的構(gòu)思…………………………………………6
三．減速系統(tǒng)設(shè)計……………………………………………7
四．執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計……………………………………………8
五．參考資料…………………………………………………13
六．創(chuàng)新設(shè)計心得……………………………………………14
一 設(shè)計任務(wù)
（一） 設(shè)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(dǎo)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(shè)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(yīng)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(shè)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(shè)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(dǎo)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(shè)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(shè)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(shè)計分析如下:
(一)皮帶傳動設(shè)計：
皮帶傳動設(shè)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(shè)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(shè)計
執(zhí)行機構(gòu)分兩個,第一個為轉(zhuǎn)動導(dǎo)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(dǎo)桿機構(gòu)
此機構(gòu)主要是執(zhí)行切刀的上下往復(fù)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(shè)計刀的行程為130mm,即曲柄長35mm，導(dǎo)桿長196.25mm；刀的高度設(shè)為100mm。又設(shè)計連接桿的長度為45.29mm。又切刀應(yīng)能剛好切斷糕點,綜合轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿和棘輪機構(gòu)的尺寸,我們得出轉(zhuǎn)動導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(shè)棘輪每轉(zhuǎn)動一定角度,糕點運動20mm,設(shè)棘輪共有24個齒,既每齒代表15度。對于棘輪的轉(zhuǎn)動,設(shè)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(shè)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(guān)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)大于0.62秒．據(jù)此驗證切刀的轉(zhuǎn)動導(dǎo)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(shè)計要求．
五：主要參
14、考資料：
《機械原理》---西北工業(yè)大學(xué)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(shè)計心得：
經(jīng)過幾天的努力，機械原理課程設(shè)計就要結(jié)束了?；仡欉@些天的勞動，我收獲頗豐，所完成的不僅僅是一個課程設(shè)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(shè)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。回去我們經(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(shè)計終于做好了。通過這次課程設(shè)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(xué)習(xí)知識的同時，要注意知識和實際的結(jié)合，切記學(xué)死知識，那樣就是學(xué)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。
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糕點切片機課程設(shè)計說明書副本
