机械原理糕点切片机分析

机械原理课程设计题目名称糕点切片机专业班级15机制（专升本）学生姓名切克闹学号66666666666666指导教师何华机械与车辆工程系二○一六年六月十五日目录1执行机构的选型与评价..............................................................................................12机械传动系统的速比和变速机构..............................................................................43系统流程分析..............................................................................................................54机构运动示意图..........................................................................................................65对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算..............................................................75.1电动机的选型...........................................................................................................75.2同步带的选择.........................................................................................................85.3对渐开线标准直齿圆柱齿轮3、4的设计.............................................................95.4直齿锥齿轮5、6、7、8的设计...........................................................................115.5对渐开线标准直齿圆柱齿轮8、9的设计...........................................................135.6对刀长的设计.........................................................................................................145.7对槽轮机构的设计和计算.....................................................................................15总结............................................................................................................................16参考文献........................................................................................................................18第一章执行机构的选型与评价11执行机构的选型与评价图1.1运动循环图注：该机构采用两把切刀可提高工作效率糕点切片机设计22方案Ⅰ：切刀连续运动：凸轮—连杆机构糕点间歇运动：不完全齿轮机构注：两者通过齿轮连接主动齿轮凸轮切刀不完全齿轮齿轮传送带图1.2执行机构运动方案Ⅰ切刀的往复运动用凸轮—连杆机构实现，刀装在滑块上，利用杠杆定理，当推杆行程增大时，刀具切割糕点，当推杆到达最高点时刀具到达最低点，当推杆行程减小时刀具上升。另外，采用图1.2的偏置曲柄滑块机构有急回运动特性，可使刀在向下运动即切糕点时速度加快，从而使切口光滑。糕点的间歇运动采用不完全齿轮实现。当滑块向上运动即刀向上运动时，不完全齿轮进入啮合区，带动糕点的移动，当滑块向下运动即刀向下运动时，不完全齿轮进入非啮合区即糕点静止，进行切割。该方案Ⅰ结构简单，但对于不完全齿轮来说，啮合时会有较大冲击，易损坏，同时该方案整体尺寸较大，工作效率较低，结构不紧凑，可调试性较低。第一章执行机构的选型与评价3方案Ⅱ：切刀往复运动：齿轮机构糕点间歇运动：槽轮机构图1.3执行机构运动方案Ⅱ对于此结构选刀的运动为连续旋转，而且采用两把刀的情况，这样的话系统的效率将会得到很大的提高，并且由于无论糕点的高低，其放置位置总是与刀切入时刀刃所在的直线存在一定夹角，存在应力集中现象，便于切片过程的实现。此机构采用多个齿轮连接，传动稳定，传动比可靠，同时整个系统机构设计简单，易于制造。采用槽轮机构完成糕点的间歇运动，在带动刀的锥齿轮旋转一周的过程中，拨盘旋转四周，完成糕点的切割动作。对于糕点的厚度，因槽轮的运动确定，采用改变摩擦轮的直径来改变糕点的输送距离达到改变糕点切片的厚度。槽轮机构的结构简单，外形尺寸较小，其机械效率高，并能较平稳地、间歇地进行转位。综合比较两个方案的优劣，方案Ⅱ为我们所选的最终方案。第二章机械传动系统的速比和变速机构42机械传动系统的速比和变速机构通过原始数据：1）糕点厚度：10~20mm。2）糕点切片长度（亦即切片高）范围：5~80mm。3）切刀切片时最大作用距离（亦即切片宽度方向）：300mm。4）切刀工作节拍：40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0.55KW（或0.75KW）、1390r/min。可以得出：机构总传动比为：i总=1390/20=69.5，周期：T=60/20=3s，故需采用三级减速，选带传动减速和齿轮减速。传动比的分配：带传动的传动比为i=n1/n2≤10；锥齿轮传动的传动比为1~15;直齿轮的传动比为1~10，故选择带传动的传动比为i1=6.95，第二级齿轮传动比i2=2.5则第三级中锥齿轮的传动比i3=i总/i1/i2=4，直齿轮的传动比i4=i3=4。第三章系统流程分析53系统流程分析首先，电动机连续转动带动同步带转动，通过采用槽轮机构完成糕点的直线间歇运动，在带动刀的锥齿轮旋转一周的过程中，拨盘旋转四周，其次，切刀的旋转运动，完成糕点的切割动作，最后，糕点切割完毕，进入下一个循环。故如下图所示图3.1系统流程循环图电动机连续旋转糕点的直线间歇运动切刀的旋转运动糕点停止输送，切刀切割切割完毕，进入下一循环第四章机构运动示意图64机构运动示意图图4.1机构运动示意图表4.1序号名称1电动机2同步带3直齿轮4直齿轮5锥齿轮6锥齿轮7锥齿轮8锥齿轮9直齿轮10主动拨盘11直齿轮12从动槽轮13切刀14摩擦轮第五章对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算75对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算5.1电动机的选型题目已知电动机功率0.55KW、转速为1390r/min，查《机械设计手册——机械传动》可以得到电动机的型号为Y801-4。电动机可放在机架的左侧或下侧。选用Y系列异步电动机，该电动机一般用与全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，具有防止灰尘、铁屑或其他杂质物侵入电动机内部之特点，B级绝缘，工作环境温度不超过+40℃，相对湿度不超过95%，海拔高度不超过1000m，额定电压380v,频率50Hz。适用于无特殊要求的机械上。表5.1电动机型号参数电动机型号额定功率/kw满载转速（r/min）堵转转距最大转距质量/kg额定转距额定转距Y801-40.5513902.42.317（a）（b）图5.1Y801-4安装形式表5.2表5.2Y801-4尺寸参数机座号级数ABCDEGHKABACADHDBBL8041251005019+0.0094015.59010165165150170130285糕点切片机设计85.2同步带的选择一级减速采用同步带传动。其优点为缓冲减振，传动比精确，传动轻巧。同步带传动具有带传动、链传动和齿轮传动的优点。同步带传动由于带与带轮是靠啮合传递运动和动力，故带与带轮间无相对滑动，能保证准确的传动比。传动时的线速度可达50m/s，传动比可达10，效率可达98％。传动噪音比带传动、链传动和齿轮传动小，耐磨性好，不需油润滑，寿命比摩擦带长。其主要缺点是制造和安装精度要求较高，中心距要求较严格。所以同步带广泛应用于要求传动比准确的中、小功率传动中。所选电动机为Y系列三相异步电动机（普通转矩鼠笼式），功率为P=0.55KW。1、由《机械设计手册——机械传动》表12-1-67得工况系数KA=1.5。传动功率P=0.55KW，得同步带的设计功率Pd=KA*Pd=1.5x0.55KW=0.825KW。2、小带轮转速n1=1390r/min。初选同步带为模数制，因带轮转速较高，故同步带模数应选较小值，初定模数m=1.5。由《机械设计手册——机械传动》表12-1-51表5.3同步带相关数据模数m/mm节距Pb/mm齿形角2β/°齿根厚s/mm齿高hf/mm齿根圆齿顶圆齿顶厚st/mm节顶距δ/mm带宽bs/mm角半径1.54.712402.160.90.151.50.375203、由《机械设计手册——机械传动》表12-1-68得小带轮最少齿数zmin=12，初定小带轮的齿数为z1=20。4、小带轮节圆直径d1=mz1=1.5x20=30mm。5、带速v=1000x60nd11πvmax，v=2.18m/s，由vmax=40~50m/s，得v满足条件。6、传动比i=n1/n2≤10，其中n2为大带轮转速，r/min，定传动比为6.95。则大带轮齿数z2=iz1=139，其节圆直径d2=mz2=1.5x139=208.5mm。7、初定中心距a0，0.7（d1+d2）a02(d1+d2),即166.95a0477,选定中心距为a0=300mm。8、初定带的节线长度L0p及其齿数zb，由Lop≈2a0+π/2（d1+d2）第五章对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算9+02124)(add=1001mm，选取较接近的值则节线长度Lp=980.18mm，则齿数zb=208。9、实际中心距a，中心距可调整a≈a0+2popLL=290mm。10、带宽bs≥10)(3vFFKPcazd=25.82，Fc=mbv2，其中小带轮啮合齿数系数Kz=1.00，由表12-1-67查得代为带宽的许用拉力Fa=5N/mm，带的单位宽度、单位长度的质量mb=1.810-3Kg.mm-1.m-1。11、作用在轴上的力Fr=Pd/v10-3=378.44N。根据上表5.3数据可以查得应该选用m×zb×bs(模数×齿数×带宽)=1.5×208×30（mm），其节线长Lp=980.18mm的同步带。图5.2同步带尺寸参数5.3对渐开线标准直齿圆柱齿轮3、4的设计用标准齿轮传动设计简单，使用方便，互换性好。参照《机械设计手册——机械传动》得渐开线圆柱齿轮传动的参数选择。根据其不发生根切的最小齿数zmin=2ha*/αsin2=17和传动比i34=i2=2.5要求，拟定直齿轮3、4的参数。a、初选中心距：取初始标准安装中心距a=65mm。b、模数、传动比及中心距确定：(数据和公式来源：《机械原理》第十章齿轮糕点切片机设计10机构及其设计表10-1、10-2)。由《机械设计手册——机械传动》第一章表13-1-3查得：在一般动力传动中，模数m不应小于2mm。根据《机械原理》第十章表10-1中取第一系列模数m=2mm。齿轮8、9的传动比i34=u1=z4/z3=