机械原理课程设计糕点切片机

机械原理课程设计第一章 设计题目一 设计题目 糕点切片机二 设计条件和原始数据 糕点厚度：30mm 糕点宽度：15mm 糕点长度：200mm 工作机输入功率：2.3kw三 设计功能和设计要求1功能为了实现糕点切片成型。糕点切片机需要完成两个执行动作：1） 糕点的直线间歇移动2） 切刀的直线往复运动。通过两者动作的配合进行切片，通过改变直线间歇移动的距离，以满足糕点的不同切片宽度的要求2.要求切刀回程时，糕点向前进给。部分机构应具有急回特性。生产率：58片/min四 技术要求 动力来源：电力，三相交流（220v/380v） 转速允许误差：2% 第二章 原动机的选择一 原动机的选择 首先，由设计条件及设计要求可知，所选动力源的功率及转速有求较低，且动力源仅作一般性驱动，整套设备对驱动性能及调速性能均为特殊要求，其次，工作场所为食品加工车间，环境条件较好。此外，根据设计条件要求，考虑转速的稳定性，因此选用如下电动机作为动力源。 小型三相异步电动机（封闭式） 具体型号为：Y132S-1功率：3kw转速：750r/min第三章 总功能的定义及功能分解一 总功能的定义 通过所设计机构的不间断运作，完成对糕点的间歇进给并按一定厚度对糕点进行切片。二 总功能的分析 为完成预设功能，即使糕点能在传送带上间歇进给，且当糕点间歇传动停止的同时，切刀恰好可以同时向下运动完成按预定厚度对糕点的切片工作。进给机构与切刀的往复运动必须充分协调，为保证切片厚度的稳定，还应采取措施控制切刀及进给机构的运动稳定性。三 功能分解总共能可以分解为如下几个工艺动作：1） 放置糕点的传送带可以向前做间歇直线运动2） 切片刀可沿导杆做往复运动，同时按指定厚度对糕点进行切片加工四 功能元及功能元解在所设计的机械产品中，所要完成的主要机械动作为：糕点的向前直线转动，切刀的直线往复运动，此外，为完成对糕点的按一定厚度切片，糕点的直线传动必须为间歇性质的，因此，机构中还包括间歇运动。综上，列出所设计机械产品的功能元及功能元解表，如下表所示：表1 功能分解的形态学矩阵功能元 功能元解 直线传动 链传动，带传动 直线往复运动 曲柄滑块中的滑块，凸轮机构的从动件间歇运动 棘轮机构，槽轮机构，连杆机构，凸轮机构 第四章 工作原理及工艺动作分解一 工作原理由三相异步电动机提供的原动力经过减速装置后，二 工艺动作分解总功能子功能2子功能1传送带水平运动切刀往复运动糕点进给糕点切片槽轮机构齿轮间歇转动滑块往复运动齿轮间歇转动曲柄滑块机构图1 糕点切片机树状功能图第五章 运动循环图一 运动循环图图2 刀具运动循环图第六章 执行机构的选型与评价一 执行机构的选型1）由所设计机械产品的功能分解可知，执行机构所需完成的主要工艺动作为直线间隙进给与直线往复运动。2) 由生产工艺要求可知，对执行机构的稳定性及动作的准确性要求较高3）由所生产产品的规格及设备的工作产所可知，整套设备的体积不应过大，因此，所选执行机构应结构简单，尺寸适当，整体占用空间较小，布局紧凑。4）所选机构的组成零件应加工简单，成本低廉。5）为提高整套设备的生产率，选用机构应有较好的动力特性及传动特性。综上所述，结合上面功能分解，进一步确定产品的执行机构：表2 糕点切片机形态学矩阵功能元 功能元解（匹配机构） 糕点直线传动 链传动 带传动 往复直线运动 曲柄滑块机构 凸轮机构 糕点间歇进给 棘轮机构 槽轮机构 连杆机构分析各匹配机构的特点如下：链传动：1） 优点与摩擦性带传动相比，链传动无弹性滑动和整体打滑现象，因而能保证准确的瞬时传动比，传动效率较高;又因链条不需要像带那样张得很紧，所以作用在轴上的径向压力较小；链条采用金属材料制造，在同样的使用条件下，链传动的整体尺寸较小，结构较为紧凑；同时，链传动能在高温和潮湿的环境中工作。与齿轮传动相比，链传动的制造安装要求较低，成本也底。在远距离传动时，其结构比齿轮机构轻便的多。2) 缺点只能实现平行轴间链轮的同向传动；运转时不能保证恒定的瞬时传动比；磨损后容易发生跳齿；工作时有噪声；不宜用在载荷变化很大，高速和急速反向的传动中。带传动；1） 优点带传动具有结构简单，传动平稳，价格低廉和缓冲吸震等特点。且传动效率高，带轮也容易制造。2） 缺点带传动在受到拉力时会发生弹性变形，当拉力增大到一定程度时，会发生弹性滑动甚至打滑失效。曲柄滑块机构：根据曲柄回转中心与滑块导路相对位置分为对心曲柄滑块机构与偏置曲柄滑块机构，其偏距为e。当曲柄1整周回转时，滑块3往复移动。对心曲柄滑块的最大行程s为曲柄长度a的两倍，若增加曲柄长度，可以增大行程。偏置曲柄滑块机构具有急回运动特性，当曲柄长度a获偏距e加大时，急回特性显著，而连杆长度b减小时，急回特性减缓。图3 曲柄滑块机构凸轮机构：一般凸轮为主动件，可做连续的回转运动或平移运动，其轮廓曲线的形状取决于运动规律。凸轮机构结构简单、紧凑、设计方便，但由于主、从动件之间为点、线接触，易磨损，适用于运动规律复杂传力不大的场合。棘轮机构：棘轮机构具有结构简单、制造方便、运动角可在工作过程中、并可在较大范围内调整等特点而应用广泛，但运动角的天界是有级的、传动精度较差，且棘爪子齿轮上滑行时引起噪声、冲击、齿尖易磨损而不宜用于高速。槽轮机构：槽轮机构结构简单制造容易，工作可靠，机械效率高，但凑论的运动角大小不能调节，且在槽轮转动的始、末位置有冲击，不宜用于高速。图4 槽轮机构示意图结合上表及前述分析，执行机构的可选方案如下：方案一：链传动+曲柄滑块+槽轮机构方案二：带传动+凸轮机构+棘轮机构方案三：带传动+曲柄滑块+槽轮机构图5 执行机构示意图二 执行机构的评价评价对象 评价原则 连传动 带传动 槽轮机构 棘轮机构经济型 较好 较好 较好 较好制造难易度 较简单 简单 容易 较容易传动稳定性 好 好 好 较好应用范围 较广 广 较广 较广表3执行机构评价表第七章 传动机构的选型及评价一 传动机构的选型按设计方案要求，原动力所提供的转速较高，必须经过减速后方可与传动件相连。设计方案中主要有两处需要设计传动机构，分别为减速箱与切刀运动机构及减速箱与糕点进给机构，因这两处传动较为简单，两机构相聚距离较近，另外考虑制造成本及传动机构的工作可靠性与工作环境的影响，结合上一章分析，可将减速箱与切刀运动机构采用v带传动机构连接，而减速箱与控制糕点间隙进给的传动机构之间同样采用v带传动。两者都采用v带传动，主要是因为v带允许的传动比大，结构紧凑，而且大多数v带已标准化，设计选择简单易行。 图6 传动机构示意图第八章 机械运动方案的选择与评价一 运动方案的选择综合第六及第七章的分析，最终确定该机械的运动方案如下：执行机构为：平带传动+曲柄滑块+槽轮机构传动机构均为v带传动二 机械运动方案的评价切刀机构选用曲柄滑块机构，利用其急回特性，使之与带传动的间歇运动相配合，保证对糕点按一定厚度切片。槽轮机构因工作可靠，机械效率高，可以准确完成带轮的传动工作。具体评价见下表：序号 性能指标 具体内容 评价1 机构功能 1）运动规律的形式 简单 2）传动精度高低 较好2 机构的工作性能 1）应用范围 2）可调性 整体水平较好3）运转速度4）承载能力3 机构的动力性 1）噪声 较低2）耐磨性 较高3）可靠性 好4 经济型 1）制造难易 容易2）制造误差敏感度 低3）制造方便性 高4）能耗大小 较小5 机构紧凑 1）尺寸 紧凑 2）重量 较轻3）机构复杂性 简单表4机械运动方案综合评价表 第九章 机械运动方案简图一 运动方案简图 二 其他根据生产技术要求，生产率须达到58片/min，即传送带的进给速度为58次/min，因此槽轮机构中的主动拨盘转速应为58转/min，而电动机的转速为750r/min，因此须经减速箱1将速度降为58转/min后与槽轮机构相连接。对应的曲柄滑块在速度上应稍滞后于槽轮机构，转速亦为58r/转。参考文献【1】 濮良贵，纪名刚 机械设计 8版 高等教育出版社【2】 邹慧君，傅祥志 机械原理 1版 高等教育出版社【3】 邹慧君 机械原理课程设计 1版 高等教育出版社【4】 蔡春园 机械零件设计手册 3版 冶金工业出版社第17页