1、机械原理课程设计1机械原理课程设计说明书学 院：机械工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级：机自 13 班学生姓名：马双龙 武云龙 张博指导教师：陈革新2012 年 7 月 11 日燕山大学机械工程学院机械原理课程设计2机械原理课程设计任务书一、设计题目： 糕点切片机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执行动作：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隔的输送距离，以满足糕点不同切片厚度的需要。2、原始数据及设计要求1）糕点厚度。1020mm。2）糕点切片长度（亦即切片的高
2、）范围。580 mm。3）切刀切片时最大作用距离（亦即切片的宽度方向）300 mm。4）切刀工作节拍。40 次/min。5）生产阻力很小。要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠。6）电动机可选用 0.55kw（或 0.75kw） 、1390/min。3、设计方案提示1）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健，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。2）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，或者采用其它调整方案，均应对方案进行定性的分析比较。3）间歇运动机构必须
3、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运动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，就应按上述要求来选取间歇运动机构的设计参数。4、设计任务1）根据工艺运动作顺序和协调要求拟定运动循环图；2）进行间歇运动机构和切口机构的选型，实现上述动作要求；3）机械运动方案的评定和选择；4）根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案；5）画出机械运动方案简图（机械运动示意图） ；机械原理课程设计36）对机械传动系统和执行机构进行
4、尺度设计。二、设计工作量1、2 号或 3 号图纸二张（包括：运动循环图和机械运动方案简图） 。2、设计说明书一份。三、课程设计进度安排时间 内容第 1天布置题目，方案讨论第 2天分析工艺动作，拟定动作循环图第 3天运动方案的制定、评价、选择第 4天运动方案的制定、评价、选择第一周第 5天机构设计第 1天机构设计第 2天绘图第 3天绘图第 4天整理设计说明书第二周第 5天整理设计说明书机械原理课程设计4目 录一设计任务5二方案设计的构思6三减速系统设计7四执行系统设计8五参考资料13六创新设计心得14机械原理课程设计5一 设计任务（一） 设计题目：糕点切片机（二） 工作原理及工艺的动作过程如结构
5、示意图所示,电动机经皮带和齿轮系减速后，达到 40 转/分。再用棘轮机构连接一皮带组成糕点的进给机构，并满足间歇运动的要求。同时通过另外一组皮带轮带动转动导杆机构，实现糕点的切片。间歇运动机构与切刀运动机构工作协调。由于每一次切的过程都一样,从而使每一片糕点的大小都一样。而通过改变进给的距离，可调整切片的厚度。机械原理课程设计61.电动机 2.皮带 3.皮带轮 4.齿轮 1 5.齿轮 2 6.齿轮 3 7.棘轮 8.棘轮爪 9.止动爪10.传送带 11.传送轮 12.切刀图-1 糕点切片机结构示意图（三）机构的一些尺寸糕点规格：高 580mm宽 300mm厚 1020mm切刀工作节拍：40 次
6、/ 分电动机转速：1390r/min主要设计要求是：（1）通过调整进给的距离，达到切出不同厚度糕点的需要。（2）要确保进给机构与切片机构协调工作，全部送进运动应在切刀返回过程中完成，输送运动必须在切刀完全脱离切口后方能开始进行。二 方案设计的构思1.我们开始构思方案时,考虑到在以后的生活和生产中,自动化是必然的趋势，因此设计的机构要尽量满足自动化的要求。此机构的运作是切糕点与送糕点,切的时候糕点不能动,没有切的时候,糕点要运动并前进一定的距离到达指定位置.为了实现切的动作,我们采用摆动导杆结构，通过曲柄的回转带动切刀的上下切割运动，而且其机构简单，加工制造方便，能减少生产成本。2.对于蛋糕的传
7、送, 既要满足间歇运动的要求,又能通过改机械原理课程设计7变进给距离而切出不同厚度的糕点。经过查资料后，我们选择了棘轮机构。用棘轮机构可以方便的实现改变切片的厚度。且棘轮机构设计加工简单，改变切片的长度时操作方便。所以机构的总体方案就这么大概的定下来了.三 减速系统设计本机构原动件为一高速电机,其转速为 1390 r/min,但我们所需要的转速是 40r/min,所以要减速。对于减速装置我们采用皮带加齿轮的方法。第一级降速是用皮带减速,减为 278r/min。第二级是用齿轮减为 40r/min。两传动机构设计分析如下:(一 )皮带传动设计：皮带传动设计主要是采用两个半径不相同的皮带轮实现。由于
8、皮带上线速度相等，由 r1*v1=r2*v2，1390*r1=278*r2；r1 /r2=1/5.由此可见算出电机上皮带轮直径大小 r1=28mm；另一端皮带轮半径大小 r2=140mm。传动比 i=5/1. 机械原理课程设计8图-2 一级减速机构(二 )齿轮系的设计:经皮带减速后的转速为 278r/min,而我们所要的转速 40r/min。因此还需要的传动比为 139/20,选用的齿轮为标准齿轮。m=1mm; z1=20,z2=139。传动比 i=139/20。机械原理课程设计9图-3 二级减速机构四 执行系统机构设计执行机构分两个,第一个为转动导杆机构,第二个为棘轮机构,现分别介绍如下:
9、(一 ) 转动导杆机构此机构主要是执行切刀的上下往复运动。由于所切糕点的长度最大为 80mm,所以切刀在 80mm 之上运动时,糕点才能运动。为了给糕点足够的传送时间,设计刀的行程为 130mm,即曲柄长 35mm，导杆长 196.25mm；刀的高度设为100mm。又设计连接杆的长度为 45.29mm。又切刀应能刚好切断糕点,综合转动导杆和棘轮机构的尺寸,我们得出转动导杆机构和棘轮机构轴心垂直距离为 248.29mm。所以转动导杆机构的尺寸为:曲柄长 30mm;机械原理课程设计10连接杆长 45.29mm;刀片高 100mm;曲柄滑块机构和棘轮机构轴心距为 248.29mm。图-4 转动导杆机
10、构（带切刀）(二 ) 棘轮机构棘轮机构主要是执行糕点的进给运动,每一次的运动距离就是所切糕点的长度。为了更好的控制和改变这个长度,设棘轮每转动一定角度,糕点运动 20mm,设棘轮共有 24 个齿,既每齿代表 15 度。对于棘轮的转动,设计一个曲柄摇杆机构推动棘轮旋转。于是棘轮的旋转角度就可以转化为摇杆的摆角。即 15 度。在棘轮外加装一个棘轮罩，用以遮盖摇杆摆角范围机械原理课程设计11内棘轮上的一部分齿。这样，当摇杆顺时针摇动时，棘爪先在罩上滑动，然后才嵌入棘轮的齿槽中推动其转动。被罩遮住的齿越多，则棘轮每次转动的角度就越小。在摇杆上装一个棘爪, 棘爪推动棘轮旋转,棘轮上再固定一个皮带轮用以带
11、动皮带旋转。由运动距离可以得出皮带轮的直径为 76mm, 这样棘轮机构就设计完了。其尺寸为:曲柄摇杆机构:曲柄长 46.48mm;连杆长 110.94mm;摇杆长 200mm;棘轮半径 110mm;棘轮齿数 24 个;皮带轮直径 76mm;皮带长 1.04m.机械原理课程设计12图-5 曲柄摇杆棘轮机构图-6 棘轮机构示意图机械原理课程设计13图-7 传送带机构示意图整个机器的关键就在于切刀运动与糕点传送运动之间的协调,因此需要详细计算依据零件尺寸，作图计算得出：推动棘轮的曲柄摇杆机构的行程速比系数为：k=1.34；又工作周期为 1.5 秒，则摇杆推程时间为：0.62 秒，回程时间为：0.88
12、秒图-8 转动导杆机构（带切刀）运动分析示意图机械原理课程设计14图-9 曲柄摇杆棘轮机构运动分析示意图因此，切刀在 0.62 秒的时间内不能接触糕点（最大高度为80mm）,而在 0.86 秒的时间里切刀应完成切糕点的动作并离开糕点表面即切刀在糕点外运动的时间应大于 0.62 秒据此验证切刀的转动导杆机构的尺寸计算得切刀在 80mm 以上的高度运动时间为 0.64 秒，满足设计要求五：主要参考资料：机械原理-西北工业大学出版社-孙恒- 2006 年机械原理教程-机械工业出版社-安子军-2003 年机械原理课程设计15六：创新设计心得：经过几天的努力，机械原理课程设计就要结束了。回顾这些天的劳动
13、，我收获颇丰，所完成的不仅仅是一个课程设计，对课本知识的理解也加深了许多。刚开始，我认为这个课程设计题目很简单，根本没有把它当回事，可开头的传动轮选择就给我上了一课。我本来认为传动只负责把糕点从一端传到另一端就好了，可在我们讨论的时候才发现错了。这个不仅要考虑糕点的传动，还要考虑糕点的切的动作，我们 6 个人那天中午在教室里讨论了将近 1 小时也没有确定可行的方案，只好将讨论时的几种方案记下，回头再研究。回去我们经过再三的商量，最终才确立了这套方案。过程时辛苦的，但结果是甜蜜的，我们的课程设计终于做好了。通过这次课程设计，我们懂得了：1、对课本知识掌握的还不牢靠，还要更深一层的理解；2、在学习知识的同时，要注意知识和实际的结合，切记学死知识，那样就是学好了，将来也时无用；3、团队的精神，一个人的能力毕竟是有限的，只有团结更多的人，才能做出更出色的成绩来。
