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1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)
機(jī)械原理
課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書
學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)：機(jī)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(jī)械工程學(xué)院
《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
一、設(shè)計(jì)題目： 糕點(diǎn)切片機(jī)
1、工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程
糕點(diǎn)先成型（如長(zhǎng)方體、圓柱體等）經(jīng)切片后再烘干。糕點(diǎn)切片機(jī)要求實(shí)現(xiàn)兩個(gè)執(zhí)行動(dòng)作：糕點(diǎn)的直線間歇移動(dòng)和切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)兩者的動(dòng)作配合進(jìn)行切片。改變直線間歇移動(dòng)速度或每次
2、間隔的輸送距離，以滿足糕點(diǎn)不同切片厚度的需要。
2、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求
1）糕點(diǎn)厚度。10~20mm。
2）糕點(diǎn)切片長(zhǎng)度（亦即切片的高）范圍。5~80 mm。
3）切刀切片時(shí)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(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便、運(yùn)動(dòng)靈活可靠。
6）電動(dòng)機(jī)可選用0.55kw（或0.75kw）、1390/min。
3、設(shè)計(jì)方案提示
1）切削速度較大時(shí)，切片刀口會(huì)整齊平滑，因此切刀運(yùn)動(dòng)方案的選擇很關(guān)健，切口機(jī)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單適用、運(yùn)動(dòng)靈活和運(yùn)動(dòng)空間尺寸緊湊等。
2）直線間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)如何滿足切片長(zhǎng)度尺寸的變化要
3、求，是需要認(rèn)真考慮的。調(diào)整機(jī)構(gòu)必須簡(jiǎn)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(duì)方案進(jìn)行定性的分析比較。
3）間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)必須與切刀運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作協(xié)調(diào)，即全部送進(jìn)運(yùn)動(dòng)應(yīng)在切刀返回過(guò)程中完成。需要注意的是，切口有一定的長(zhǎng)度（即高度），輸送運(yùn)動(dòng)必須在切刀完全脫離切口后方能開(kāi)始進(jìn)行，但輸送機(jī)構(gòu)的返回運(yùn)動(dòng)則可與切刀的工作行程運(yùn)動(dòng)在時(shí)間上有一段重疊，以利提高生產(chǎn)率，在設(shè)計(jì)機(jī)器工作循環(huán)圖時(shí)，就應(yīng)按上述要求來(lái)選取間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)。
4、設(shè)計(jì)任務(wù)
1）根據(jù)工藝運(yùn)動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；
2）進(jìn)行間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和切口機(jī)構(gòu)的選型，實(shí)現(xiàn)上述動(dòng)作要求；
3）
4、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和選擇；
4）根據(jù)選定的原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案；
5）畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖（機(jī)械運(yùn)動(dòng)示意圖）；
6）對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺度設(shè)計(jì)。
二、設(shè)計(jì)工作量
1、2號(hào)或3號(hào)圖紙二張（包括：運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖和機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖）。
2、設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份。
三、課程設(shè)計(jì)進(jìn)度安排
時(shí)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(dòng)作，擬定動(dòng)作循環(huán)圖
第3天
運(yùn)動(dòng)方案的制定、評(píng)價(jià)、選擇
第4天
運(yùn)動(dòng)方案的制定、評(píng)價(jià)、選擇
第5天
機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
第二周
第1天
機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
第2天
繪圖
第3天
繪圖
第4天
整
5、理設(shè)計(jì)說(shuō)明書
第5天
整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書
目 錄
一．設(shè)計(jì)任務(wù)…………………………………………………5
二．方案設(shè)計(jì)的構(gòu)思…………………………………………6
三．減速系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………7
四．執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………8
五．參考資料…………………………………………………13
六．創(chuàng)新設(shè)計(jì)心得……………………………………………14
一 設(shè)計(jì)任務(wù)
（一） 設(shè)計(jì)題目：糕點(diǎn)切片機(jī)
（二） 工作原理及工藝的動(dòng)作過(guò)程
6、 如結(jié)構(gòu)示意圖所示,電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪系減速后，達(dá)到40轉(zhuǎn)/分。再用棘輪機(jī)構(gòu)連接一皮帶組成糕點(diǎn)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)，并滿足間歇運(yùn)動(dòng)的要求。同時(shí)通過(guò)另外一組皮帶輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)糕點(diǎn)的切片。間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與切刀運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作協(xié)調(diào)。由于每一次切的過(guò)程都一樣,從而使每一片糕點(diǎn)的大小都一樣。而通過(guò)改變進(jìn)給的距離，可調(diào)整切片的厚度。
1.電動(dòng)機(jī) 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(dòng)爪
10.傳送帶 11.傳送輪 12.切刀
圖-1 糕點(diǎn)切片機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
（三）機(jī)構(gòu)的一些尺寸
糕點(diǎn)規(guī)格：高 5~80mm
7、 寬 <300mm
厚 10~20mm
切刀工作節(jié)拍：40次/分
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：1390r/min
主要設(shè)計(jì)要求是：
（1）通過(guò)調(diào)整進(jìn)給的距離，達(dá)到切出不同厚度糕點(diǎn)的需要。
（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(guò)程中完成，輸送運(yùn)動(dòng)必須在切刀完全脫離切口后方能開(kāi)始進(jìn)行。
二 方案設(shè)計(jì)的構(gòu)思
1.我們開(kāi)始構(gòu)思方案時(shí),考慮到在以后的生活和生產(chǎn)中,自動(dòng)化是必然的趨勢(shì)，因此設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)要盡量滿足自動(dòng)化的要求。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(méi)有切的時(shí)候,糕點(diǎn)要運(yùn)動(dòng)并前進(jìn)一定的距離到達(dá)指定位置.為了實(shí)現(xiàn)切的動(dòng)
8、作,我們采用擺動(dòng)導(dǎo)桿結(jié)構(gòu)，通過(guò)曲柄的回轉(zhuǎn)帶動(dòng)切刀的上下切割運(yùn)動(dòng)，而且其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制造方便，能減少生產(chǎn)成本。
2.對(duì)于蛋糕的傳送, 既要滿足間歇運(yùn)動(dòng)的要求,又能通過(guò)改變進(jìn)給距離而切出不同厚度的糕點(diǎn)。經(jīng)過(guò)查資料后，我們選擇了棘輪機(jī)構(gòu)。用棘輪機(jī)構(gòu)可以方便的實(shí)現(xiàn)改變切片的厚度。且棘輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)加工簡(jiǎn)單，改變切片的長(zhǎng)度時(shí)操作方便。所以機(jī)構(gòu)的總體方案就這么大概的定下來(lái)了.
三 減速系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本機(jī)構(gòu)原動(dòng)件為一高速電機(jī),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(duì)于減速裝置我們采用皮帶加齒輪的方法。第一級(jí)降速是用皮帶減速,減為278r/min。第二級(jí)是用齒輪減為40
9、r/min。兩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析如下:
(一)皮帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)：
皮帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)主要是采用兩個(gè)半徑不相同的皮帶輪實(shí)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(jiàn)算出電機(jī)上皮帶輪直徑大小r1=28mm；另一端皮帶輪半徑大小r2=140mm。傳動(dòng)比i=5/1.
圖-2 一級(jí)減速機(jī)構(gòu)
(二)齒輪系的設(shè)計(jì):
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(dòng)比為139/20,選用的齒輪為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。
m=1mm;
z1=20,z2=139。
10、 傳動(dòng)比 i=139/20。
圖-3 二級(jí)減速機(jī)構(gòu)
四 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),第一個(gè)為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),第二個(gè)為棘輪機(jī)構(gòu),現(xiàn)分別介紹如下:
(一) 轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)
此機(jī)構(gòu)主要是執(zhí)行切刀的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于所切糕點(diǎn)的長(zhǎng)度最大為80mm,所以切刀在80mm之上運(yùn)動(dòng)時(shí),糕點(diǎn)才能運(yùn)動(dòng)。為了給糕點(diǎn)足夠的傳送時(shí)間,設(shè)計(jì)刀的行程為130mm,即曲柄長(zhǎng)35mm，導(dǎo)桿長(zhǎng)196.25mm；刀的高度設(shè)為100mm。又設(shè)計(jì)連接桿的長(zhǎng)度為45.29mm。又切刀應(yīng)能剛好切斷糕點(diǎn),綜合轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿和棘輪機(jī)構(gòu)的尺寸,我們得出轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和棘輪機(jī)構(gòu)軸心垂直距離為248.29mm。
所以轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿
11、機(jī)構(gòu)的尺寸為:
曲柄長(zhǎng)30mm;
連接桿長(zhǎng)45.29mm;
刀片高100mm;
曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和棘輪機(jī)構(gòu)軸心距為248.29mm。
圖-4 轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（帶切刀）
(二) 棘輪機(jī)構(gòu)
棘輪機(jī)構(gòu)主要是執(zhí)行糕點(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。為了更好的控制和改變這個(gè)長(zhǎng)度,設(shè)棘輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度,糕點(diǎn)運(yùn)動(dòng)20mm,設(shè)棘輪共有24個(gè)齒,既每齒代表15度。對(duì)于棘輪的轉(zhuǎn)動(dòng),設(shè)計(jì)一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)棘輪旋轉(zhuǎn)。于是棘輪的旋轉(zhuǎn)角度就可以轉(zhuǎn)化為搖桿的擺角。即15度。在棘輪外加裝一個(gè)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(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。在搖桿上裝一個(gè)棘爪, 棘爪推動(dòng)棘輪旋轉(zhuǎn),棘輪上再固定一個(gè)皮帶輪用以帶動(dòng)皮帶旋轉(zhuǎn)。由運(yùn)動(dòng)距離可以得出皮帶輪的直徑為76mm, 這樣棘輪機(jī)構(gòu)就設(shè)計(jì)完了。
其尺寸為:
曲柄搖桿機(jī)構(gòu):
曲柄長(zhǎng)46.48mm;
連桿長(zhǎng)110.94mm;
搖桿長(zhǎng)200mm;
棘輪半徑110mm;
棘輪齒數(shù)24個(gè);
皮帶輪直徑76mm;
皮帶長(zhǎng)1.04m.
圖-5 曲柄搖桿棘輪機(jī)構(gòu)
圖-6棘輪機(jī)構(gòu)示意圖
圖-7 傳送帶機(jī)構(gòu)示意圖
整個(gè)機(jī)器的關(guān)鍵就在于切刀
13、運(yùn)動(dòng)與糕點(diǎn)傳送運(yùn)動(dòng)之間的協(xié)調(diào),因此需要詳細(xì)計(jì)算．
依據(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=1.34；又工作周期為1.5秒，則搖桿推程時(shí)間為：0.62秒，回程時(shí)間為：0.88秒．
圖-8 轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（帶切刀）運(yùn)動(dòng)分析示意圖
圖-9曲柄搖桿棘輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析示意圖
因此，切刀在0.62秒的時(shí)間內(nèi)不能接觸糕點(diǎn)（最大高度為80mm）,而在0.86秒的時(shí)間里切刀應(yīng)完成切糕點(diǎn)的動(dòng)作并離開(kāi)糕點(diǎn)表面．即切刀在糕點(diǎn)外運(yùn)動(dòng)的時(shí)間應(yīng)大于0.62秒．據(jù)此驗(yàn)證切刀的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的尺寸．計(jì)算得切刀在80mm以上的高度運(yùn)動(dòng)時(shí)間為0.64秒，滿足設(shè)計(jì)要求．
五：主要參
14、考資料：
《機(jī)械原理》---西北工業(yè)大學(xué)出版社---孫恒--- 2006年
《機(jī)械原理教程》---機(jī)械工業(yè)出版社---安子軍---2003年
六：創(chuàng)新設(shè)計(jì)心得：
經(jīng)過(guò)幾天的努力，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)就要結(jié)束了。回顧這些天的勞動(dòng)，我收獲頗豐，所完成的不僅僅是一個(gè)課程設(shè)計(jì)，對(duì)課本知識(shí)的理解也加深了許多。
剛開(kāi)始，我認(rèn)為這個(gè)課程設(shè)計(jì)題目很簡(jiǎn)單，根本沒(méi)有把它當(dāng)回事，可開(kāi)頭的傳動(dòng)輪選擇就給我上了一課。我本來(lái)認(rèn)為傳動(dòng)只負(fù)責(zé)把糕點(diǎn)從一端傳到另一端就好了，可在我們討論的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)錯(cuò)了。這個(gè)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6個(gè)人那天中午在教室里討論了將近1小時(shí)也沒(méi)有確定可行的方案，只好將討論時(shí)的幾種方案記下，回頭再研究?；厝ノ覀兘?jīng)過(guò)再三的商量，最終才確立了這套方案。
過(guò)程時(shí)辛苦的，但結(jié)果是甜蜜的，我們的課程設(shè)計(jì)終于做好了。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我們懂得了：1、對(duì)課本知識(shí)掌握的還不牢靠，還要更深一層的理解；2、在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)，要注意知識(shí)和實(shí)際的結(jié)合，切記學(xué)死知識(shí)，那樣就是學(xué)好了，將來(lái)也時(shí)無(wú)用；3、團(tuán)隊(duì)的精神，一個(gè)人的能力畢竟是有限的，只有團(tuán)結(jié)更多的人，才能做出更出色的成績(jī)來(lái)。
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糕點(diǎn)切片機(jī)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書副本
