糕点切片机的方案设计

目录一、课程设计题目简介...............................................................21.工作原理及工艺动作过程........................................................22.原始数据及设计要求................................................................23.设计方案提示............................................................................24.设计任务....................................................................................3二、机构选用...............................................................................31.糕点的直线间歇运动................................................................32.切刀的直线往复运动................................................................5三、运动循环图...........................................................................6四、执行机构的选择和评价.......................................................8五、机械传动系统设计计算.........................................................91.传动比的计算............................................................................92.V带传动的传动比.....................................................................93.减速器的传动比......................................................................10六、机械运动方案简图的绘制.................................................11七、机械运动系统机构的计算.................................................111八、机构运动仿真分析图片.....................................................14九、方案特点详解.....................................................................191.优点..........................................................................................192.缺点..........................................................................................19十、设计感想.............................................................................19附图...............................................................................................21参考资料.......................................................................................222一、课程设计题目简介1.工作原理及工艺动作过程糕点先成型（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动作；糕点的直线间歇移动和切刀的往复运动。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歇的输送距离，以满足糕点的不同切片厚度的需要。2.原始数据及设计要求1)糕点厚度：15mm。2)糕点切片长度（亦即切片高）范围：25mm。3)切刀切片时最大作用距离（亦即切片宽度方向）：200mm。4)切刀工作节拍：60次/min。5)工作阻力很小。要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠。6)电机可选用，功率0.75KW、1300r/min。3.设计方案提示7)切削速度较大时，切片刀口会整齐平滑，因此切刀运动方案的选择很关键，切口机构应力求简单适用、运动灵活和运动空间尺寸紧凑等。8)直线间歇运动机构如何满足切片长度尺寸的变化要求，是需要认真考虑的。调整机构必须简单可靠，操作方便。是采用调速方案，还是采用调距离方案，或采用其它调速方案，均应对方案进行定性分析比较。9)间歇机构必须与切刀运动机构工作协调，即全部送进运动应在切刀返回过程中完成。需要注意的是，切口有一定的长度（即高度），输送运动必须在切刀完全3脱离切口后方能开始进行，但输送机构的返回运动则可与切刀的工作行程在时间上有一段重叠，以利提高生产率，在设计机器工作循环图时，应按照上述要求来选择间歇运动机构的设计参数。4.设计任务1)根据工艺动作顺序和协调要求拟订运动循环图；2)进行输送间歇运动、切刀往复直线运动的选型；3)进行机械运动方案的评价和选择；4)根据选定的电机和执行机构的运动参数拟订机械传动方案；5)画出机械运动方案示意图；6)对机械系统和执行机构进行尺寸设计；7)用UG画出机构运动简图；8)对间歇机构或往复运动机构进行运动仿真分析，绘制从动件的位移、速度、加速度曲线图；9)编写设计说明书。（用B5纸张，封面用标准格式）二、机构选用1.糕点的直线间歇运动机构名称机构运动简图原理评价4棘轮机构通过连杆机构使摇杆往复摆动，再通过棘轮棘爪转换为间歇转动，最后转变为传送带间歇直线运动。1.结构简单，制造方便，运动可靠2.传动平稳，转角准确3.噪声、冲击、磨损较大4.适用于速度较低、载荷不大的场合不完全齿轮机构通过不完全齿轮的转动，带动从动齿轮的间歇转动，再把转动转变成传送带的间歇直线运动。1.结构简单，设计灵活，制造容易，工作可靠2.从动齿轮在传动开始和终止时，速度有突变，会引起刚性冲击，只适用于低速轻载的工作场合。3.在无齿部分，锁止圆弧能使从动齿轮静止。槽轮机构通过主动轮上的圆柱销进入槽轮的径向槽，从而形成间歇转动，再把转动转变成传送带的间歇直线运动。1.结构简单，工作简单，在圆柱销进入啮合和退出啮合时，传动平稳。2.启动和停止时加速度变化大，有冲击，不适合用于高速场合。3.欲改变转角，则需要重新设计槽轮机构，因此槽轮机构多用于不要求经常调整转角的运动中。4.槽轮的槽数不宜过多，故每次的转角较大。糕点的直线间歇运动可以选择连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、棘轮机构、槽轮机构等。为了使机构简单、易操作，而且考虑后面的建模与仿真，拟定用凸轮机构来完成糕点的直线间歇运动。5凸轮选用的是形封闭式，形封闭试凸轮机构可以依靠凸轮或从动件特殊的几何形状来维持凸轮与从动件的高副接触，这里选用利用凸轮端面上的沟槽和放于槽中的从动件滚子使得凸轮与从动件保持接触。凸轮的大体形状如下：2.切刀的直线往复运动机构名称机构运动简图原理评价导杆机构曲柄的整周转动通过连杆带动导杆上下往复运动，从而带动安装在导杆上的刀片切割糕点1.适当设计各杆的尺寸，可实现不同运动规律。2.运动副为面接触，压强小，承载能力大，耐冲击。3．几何形状多为平面或圆柱面，便于加工制造。4.运动积累误差较大，影响传动精度；惯性力不好平衡而不适于高速传动。6凸轮机构凸轮的整周转动带动从动件导杆的往复运动，从而带动安装在导杆上的刀片切割糕点1.设计简单，可实现从动件的复杂运动规律要求。2.结构简单紧凑，控制准确有效。3.性能稳定，故障少，维护保养方便。4.凸轮与从动件为高副接触，易于磨损。5.凸轮的轮廓曲线通常比较复杂，因而加工比较困难。曲柄滑块机构曲柄的整周转动和滑块的直线往复运动带动安装在滑块上的刀片切割糕点1.由简单的构件和低副组成，故结构简单，易于制造，成本低廉。2.承载能力大。3.可以匀速，也可以不匀速；可以具有急回特性。切刀的往复直线移动可以选择连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、组合机构等。为了使机构简单、易操作，而且考虑后面的建模与仿真，拟定用凸轮机构来完成糕点的直线间歇运动。三、运动循环图由于切刀工作节拍为60次/min，则完成一次糕点输送和切片过程所需时间为1s（T=1s）。一个周期内，切刀向下运动时间为(244°-78°）/360°*1s=0.461s,向上运动时间为1s-0.461s=0.539s,传送带运动时间为T*k=1s*0.3=0.36s,停止时间为1s-0.36s=0.64s两个执行机构运动循环图如下图78四、执行机构的选择和评价性能指标具体内容分数1.机构的功能1)运动规律形式52)传动精度高低4.52.机构的工作性能1)应用范围52)可调式53)运转速度54)承载能力4.53.机构的动力性能1)加速度峰值52)噪声53)耐磨性54)可靠性54.经济性1)制造难易4.52)制造误差敏感度4.53)调整方便性595.机构紧凑1)尺寸52)重量53)结构复杂性5五、机械传动系统设计计算1.传动比的计算电机的转数为1300r/min，切刀的工作节拍为60次/min。设电机转一转，切刀往复一次，则控制切刀的杆件转数为60r/min。综上，总传动比为i=n1n2=1300r/min60r/min=21.67。备注：如果要满足电机转一转，需要切刀往复一次，则做往复运动的那个摇杆的两个极限位置需要差不多为一个为最高点和一个为最低点。这样才会满足以上转数和传动比的计算。2.V带传动的传动比选V带的传动比为i1=2，则减速器总传动比为if=ii1=21.672=10.83。由表查得V带工作情况系数1.2Ak，故1.20.750.9caAPkPKW。根据caP和n选用Z型带。根据表，取小带轮的基准直径dd1=150mm。则大带轮的基准直径dd2=idd1=300mm，10根据表圆整为dd2=315mm。3.减速器的传动比考虑到两级齿轮润滑问题，两级大齿轮应有相近的浸油深度，两级齿轮减速器高速级传动比i2与低速级传动比i3的比值取为1.3，即i2=1.3i3。则i2=1.3if=3.753错误!未指定书签。；i3=ifi2=2.886。设高速级齿轮，小齿轮齿数124z，大齿轮齿数z2=i2z1=3.753*24=90。设低速级齿轮，小齿轮齿数124z，大齿轮齿数z2=i3z1=2.886*24=69。备注：分度圆直径不具体计算，但是在仿真时，必须要满足以上算出的传动比。11六、机械运动方案简图的绘制七、机械运动系统机构的计算已知摇杆的长度CDl=120mm，摇杆摆角60。假设极位夹角30。设计步骤如下：1.任选一固定铰链点D，选取长度比例尺l。并按摇杆长度CDl和摆角作出摇杆的两个极限位置1CD和2CD。2.连接1C、2C，并自2C做12CC的垂线2CM。123.作2190CCN，则直线1CN与2CM相交于P点。直角三角形12CPC中，12CPC。4.以1CP为直径作直角三角形12CPC的外接圆，在圆弧12CPC上任选一点A作为曲柄