机械原理课设糕点切片机说明书讲解

1、机械原理课程设计说明书 占 八、 切 片 机 课题成员： 指导教师： 2014-07-18 目录 第一章设计题目与运动方案及项目分工 2 第二章机构的尺寸综合 7 第三章机构的运动分析 9 3.1 图解法 9 3.1.1 位置分析9 3.1.2 速度和加速度分析 10 3.2 解析法 14 3.3 运动仿真 24 3.3.1 模型的建立24 3.3.2 运动循环图24 3.4 结果分析与比较 25 3.4.1 速度分析25 3.4.2 加速度分析25 第四章机构的受力分析26 第五章心得体会27 第六章参考文献 30 附录：五连杆机构的 matlab 源代码 第一章 设计题目及传动方案 1.1

2、设计题目 目前糕点种类繁多，质地不同，人工切片有诸多不便且工作 效率比较低，糕点美观程度也不高，制作出经济而又实用的糕点 切片机极为重要。糕点切片机使用结构灵活，可充分运用课堂所 学知识，有助于对基础知识的巩固和所学结构的实践应用。 具体要求： 1、糕点厚度：10 20mm 2、糕点切片长度（切片的高）：580mm要求刀的行程为20mm 3、切刀工作节拍：40次/min 4、电机输出转速600r/min 1.2传动方案 特点：切片部分采用齿轮四连杆机构 传动部分采用皮带与齿轮传动结合。 送料部分采用棘轮履带间歇进给。 不足之处：棘轮传动机构传动不平稳，存在刚性冲击。 轮系较为复杂，装配精度要求

3、较高。 方案二 图1-2 特点：切片部分采用多连杆机构。 传动部分采用齿轮机构。 间歇进给运动采用棘轮机构。 缺点：整体为齿轮减速传动，传动精度高。但长距离不适 合齿轮传动。 齿轮装配要求精度较高 方案三 图1-3糕点切片机的整体机构简图 特点： 切片部分米用连杆机构实现刀架往复运动。 传动部分采用齿轮与皮带传动结合。 间歇进给运动采用槽轮机构。 改进之处： 槽轮结构传动平稳可靠。 皮带长距离传动与精确传动比结合。 最终确定方案为方案三 图1-3 为糕点切片机的整体机构简图，运动循环过程为： （ 1）传动部分： 1号齿轮经变速箱变速后与电机相连，输入 600r/min 的转速，1号齿轮与 2号

4、齿轮以传动比 15:4 啮合进行一级 减速， 2号齿 轮与3号齿轮、4号皮带轮同轴共速， 3号齿轮与 5号齿轮以传动比 4:1啮合进行二级减速，输出40r/min的转速，之后通过连杆实现 刀具的切割运动。 4号皮带轮与 6号皮带轮经皮带连接以传动比 20:9 进行减速，通过拨杆与槽轮连接实现间歇运动。 （2）切刀运动部分：由机架 7、曲柄8、连杆9、摇杆10、滑块 11组成五连杆机构，摆杆做摆角为 77度的往复运动。由 5号轮输 入40r/min的转速，使滑块即切刀一分钟往复运动 40次，进行40 次切片。 （3）送料运动部分：由皮带轮6输入40r/min的转，通过槽轮的 间歇运动带每次前进的

5、距离， 可实现切片10mm 15mm20mri的需 求。 通过由以上三部分配合运动， 以实现糕点切片机的循环切片 运动。 1.3 项目分工 王盼然：主要负责资料收集及数据处理 李 静：主要负责说明书的撰写 李浩杰：主要负责三维模型设计及程序编写部分 刘 畅：主要负责画图部分及PPT制作 第二章 机构的尺寸综合 2.1总体尺寸 图2-1 糕点切片机机架长度为1000 mm,高度为820 mm,宽度为560 mm 2.2齿轮传动及其运动参数: 1、齿轮型号 齿轮编号 模数/mm 齿数/mm 分度圆/mm 1 4 20 80 2 4 75 300 3 4 25 100 4 4 100 400 2、刀

6、具部分 连杆机构中，机架为162.8mm连杆依次为50mm 150mm 80mm 140mm切刀高度为25mm宽度为200mm该机构可保证刀 具100m的行程，并有急回运动。 3、送料部分 槽轮为6齿，直径为125mm 第三章机构的运动分析 3.1图解法 落刀部分一一五连杆机构 3.1.1位置分析 图示位置I、H分别为曲柄与连杆拉直共线、重叠共线的两 个极限位置，极位夹角0 =3,行程速比系数 1801.03 , 180 -0 最大摆角 =77，图三曲柄与机架重叠共线的位置，此时有最 小传动角，即min=47。对于传递较小外力的机构，可允许传动 角小些。 1、速度分析 该曲柄摇杆机构中，机构位

7、置、各构件长度和曲柄AB的角 速度3 1均已知，位置如图3-2所示。 其中 lAB=50mm,BC =150mm,CD =80mm,AD =162.8mm, 1 = 4 n /3rad/s 图3-2 以连杆BC为研究对象，点C的速度矢量方程为： W = Vb+Vcb （3-1 ） 方向：丄CD 丄AB 丄BC 大小：？| AB， 1? 式（3-1 ）各项中只有VC和VCB的大小两个未知量，故可图解该 矢量方程求出。 如图3-3所示，选取适当速度比例尺 “AB W1 /pb =20 n/3 (mm/s)/cm。任选作图起点p。由点p作有向线段pb垂直于 AB代表VB，其长度lpb|=VB/匕V

8、(cm);再过点b作垂直于BC的 直线BC代表Vcb的方向线，过点p作垂直于CD的直线pc代表 VC的方向线，此二方向线交于点c，则pc代表VC ,而be代表VCB , 其大小分别为 PC VC=a V =190.6mm/s CB= L 11 bc =58.6mm/s 构件2、3的角速度则分别为 32=L l BC lr v 竺=2.4rad/s l CD v 竺=0.4rad/s l BC =Vc CD L VCE V Ve =Vc +VcE 方向丄丄CD丄CE 大小？190.6mm/s? ce =27.2mm/s e 2、加速度分析 图3-4加速度图解 3 1为常数，所以点B的法向加速度为

9、an =iab w2，其方向 为B指向A。同样以构件2为研究对象，点C的加速度矢量方程 为 ac n =aC + aC = n + =aB + -T a b + n aCB +aCB 方向： C D 丄CD B A 丄AB C - -B 丄BC 大小： 2 | CD J 3? 2 | AB J 1 0 l 2 BC J 2 ? 该方程只有两个未知量，故可求解该方程。 J =80二2/9(mm/ s2/ cm)。任选作图起点n,由点n作有向线段二b I! 代表aB，其长度卜b|=a；/4a(cm)；由点b作有向线段bC代 n n 表aCB，其长度be =aCB/ a(cm)；由点C作垂直于BC的

10、直 n 线代表aCB的方向线。再由点n作有向线段7 C代表ac，其长 度兀c =a；/卩a（cm）；由点c作垂直于CD的直线代表aC的方 向线,两直线交于点C, CC代表aCB , CC代表ac，连接n a |cc ； ac= l c, c代表aC，其大小分别为 a = cc ； a _卩 ac= a ； acB = 构件2、3的角加速度分别为 T =acB = ,i. l bc l BC =ac = 3 lcD a lcD 2 13 2 代入数据计算得2=2.5rad/ S ,3=4.2rad/ S , ； 2、； 3的方向由 L L acB、ac确定，即将cc、cc分别平移至机构图上点c,

11、它们 的指向即 方向 大小 aE ac 冗c aE = =263.2 mm/ n aEc + 2 1CE 2 T aEc 3.2解析法 0.000.S01.001502.D02.S03. DO3.504.004. %预定数据 g=10; sudu1=1; L1=50; L2=150; L3=80; L4=162.7; L5=140; G1=5; G3=5; %角度 3 A=-2*L1*L3*sin(jiao1); B=-2*L3*(L1*cos(jiao1)+L4); C=L1*L1-L2*L2+L3*L3+L4*L4+2*L1*L4*cos(jiao1); M1=A*A+B*B-C*C; M

12、1=sqrt(M1); M1=A-M1; M2=B-C; M1=M1/M2; m=atan(M1); m=2*m; jiao3=m; jiao3du=jiao3/pi*180; %角度 2 F=L4*L4+L1*L1+L2*L2-L3*L3+2*L4*L1*cos(jiao1); D=2*L1*L2*sin(jiao1); E=-2*L2*(L1*cos(jiao1)+L4); M=D*D+E*E-F*F; M=sqrt(M); M1=D-M; M2=E-F; M=M1/M2; jiao2=atan(M); jiao2=jiao2*2; jiao2du=jiao2/pi*180; %角度 5

13、M1=L3*sin(jiao3); M2=L5; M=M1/M2; jiao5=asin(M); jiao5du=jiao5/pi*180; %速度 2 M1=L1*sin(jiao1-jiao3); M2=L2*sin(-jiao2-jiao3); sudu2=M1/M2; sudu2=sudu2*sudu1; %速度 3 M1=L1*sin(jiao1+jiao2); M2=L3*sin(jiao2+jiao3); sudu3=M1/M2; sudu3=sudu1*sudu3; %速度 5 M1=L3*cos(jiao3); M2=L5*cos(jiao5); sudu5=M1/M2; s

14、udu5=sudu5*sudu3; %加速度 2 M1=-L1*sudu1*sudu1*cos(jiao1-jiao3)+L3*sudu3*sudu3+L2*s udu2*sudu2*cos(jiao2+jiao3); M2=L2*sin(-jiao2-jiao3); jia2=M1/M2; %加速度 3 M1=L1*sudu1*sudu1*cos(jiao1+jiao2)-L3*sudu3*sudu3*cos(j iao2+jiao3)-L2*sudu2*sudu2; M2=L3*sin(jiao3+jiao2); jia3=M1/M2; %加速度 5 M1=sudu3*sudu3*L3-s

15、udu5*sudu5*L5*cos(jiao5-jiao3); M2=L5*sin(jiao5-jiao3); jia5=M1/M2; %速度 v1=sudu3*L3*sin(jiao3)/100; v2=sudu5*L5*sin(jiao5)/100; sudu=v1-v2; %滑块加速度 cxx=sudu3*sudu3*L3; cqx=jia3*L3; exx=sudu5*sudu5*L5; eqx=jia5*L5; s(jiao5); jia=jia/100; p=jia*G3/g; %质心加速度 zxx=sudu5*sudu5*L5/2; zqx=jia5*L5/2; a=cqx*co

16、s(jiao3)-cxx*sin(jiao3)+zxx*sin(jiao5)-zqx*cos( jiao5); b=cqx*sin(jiao3)+cxx*cos(jiao3)-zxx*cos(jiao5)-zqx*sin( jiao5); jiao=atan(a/b); jia6=a*a+b*b; jia6=jia6/100; %计算力量 A=1,0,cos(jiao3),-cos(jiao2); 0,1,sin(jiao3),sin(jiao2); -L5*sin(jiao5)/2,cos(jiao5)*L5/2,-sin(jiao3-jiao5)*L5/2 ,-L5*sin(jiao2+j

17、iao5)/2; 27 1,0,0,0; B=-jia6*G1*cos(jiao)/g;jia6*G1*sin(jiao)-G1;0;G3*jia/g ; C=AB; M=C(4)*sin(jiao1+jiao2)*L1; M=M/100; %画图 figure(1) x1=L1*cos(jiao1)+50; y1=L1*sin(jiao1); x=50; y=0; line(x,x1,y,y1); title( 机构瞬间位置图像 ); hold on; x3=0; y3=0; x2=L3*cos(jiao3); line(x3,x2,y3,y2); line(x2,x1,y2,y1); x4

18、=L5*cos(jiao5)-x2; x4=-x4; y4=0; line(x4,x2,y4,y2); e=-60:0.1:60; plot(e,0); hold off; weiyi=-10-x4; ceshi1=L5*sin(jiao5); ceshi2=L3*sin(jiao3); %输出结果 fprintf( 构件 2 的角度 =,num2str(jiao2du); fprintf(n); fprintf( 构件 3 的角度 =,num2str(jiao3du); fprintf(n); fprintf( 构件 5 的角度 =,num2str(jiao5du); fprintf(n);

19、 fprintf(构件 2 的角速度 =,num2str(sudu2); fprintf(n); fprintf(构件 3 的角速度 =,num2str(sudu3); fprintf(n); fprintf(构件 5 的角速度 =,num2str(sudu5); fprintf(n); fprintf( 滑块速度 =,num2str(sudu); fprintf(n); fprintf(构件 2 的角加速度 =,num2str(jia2); fprintf(n); fprintf(构件 3 的角加速度 =,num2str(jia3); fprintf(n); fprintf(构件 5 的角加

20、速度 =,num2str(jia5); fprintf(n); fprintf( 滑块加速度 =,num2str(jia); fprintf(n); fprintf( 平衡力矩 =,num2str(M); fprintf(n); fprintf(滑块的 1 位移 =,num2str(weiyi); fprintf(n); %做出速度变化曲线 for i=1:1:100; % 角度变换 jiao1=i/100*2*pi; %角度 3 A=-2*L1*L3*sin(jiao1); B=-2*L3*(L1*cos(jiao1)+L4); C=L1*L1-L2*L2+L3*L3+L4*L4+2*L1*

21、L4*cos(jiao1); M1=A*A+B*B-C*C; M1=sqrt(M1); M1=A-M1; M2=B-C; M1=M1/M2; m=atan(M1); m=2*m; jiao3=m; %角度 2 31 F=L4*L4+L1*L1+L2*L2-L3*L3+2*L4*L1*cos(jiao1); D=2*L1*L2*sin(jiao1); E=-2*L2*(L1*cos(jiao1)+L4); M=D*D+E*E-F*F; M=sqrt(M); M1=D-M; M2=E-F; M=M1/M2; jiao2=atan(M); jiao2=jiao2*2; %角度 5 M1=L3*sin

22、(jiao3); M2=L5; M=M1/M2; jiao5=asin(M); %速度 2 M2=L2*sin(-jiao2-jiao3); sudu2=M1/M2; sudu2=sudu2*sudu1; sudu2z(i)=sudu2; %速度 3 M1=L1*sin(jiao1+jiao2); M2=L3*sin(jiao2+jiao3); sudu3=M1/M2; sudu3=sudu1*sudu3; sudu3z(i)=sudu3; %速度 5 M1=L3*cos(jiao3); M2=L5*cos(jiao5); sudu5=M1/M2; sudu5=sudu5*sudu3; sud

23、u5z(i)=sudu5; %加速度 2 M1=-L1*sudu1*sudu1*cos(jiao1-jiao3)+L3*sudu3*sudu3+L2*s udu2*sudu2*cos(jiao2+jiao3); M2=L2*sin(-jiao2-jiao3); jia2=M1/M2; jia2z(i)=jia2; %加速度 3 M1=L1*sudu1*sudu1*cos(jiao1+jiao2)-L3*sudu3*sudu3*cos(j iao2+jiao3)-L2*sudu2*sudu2; M2=L3*sin(jiao3+jiao2); jia3=M1/M2; jia3z(i)=jia3;

24、%加速度 5 M1=sudu3*sudu3*L3-sudu5*sudu5*L5*cos(jiao5-jiao3); M2=L5*sin(jiao5-jiao3); jia5=M1/M2; jia5z(i)=jia5; %速度 v1=sudu3*L3*sin(jiao3)/100; v2=sudu5*L5*sin(jiao5)/100; sudu=v1-v2; suduz(i)=sudu; %滑块加速度 cxx=sudu3*sudu3*L3; cqx=jia3*L3; exx=sudu5*sudu5*L5; eqx=jia5*L5; jia=cxx*cos(jiao3)+cqx*sin(jiao

25、3)-eqx*sin(jiao5)-exx*co s(jiao5); jia=jia/100; p=jia*G3/g; jiaz(i)=jia; %质心加速度 zxx=sudu5*sudu5*L5/2; zqx=jia5*L5/2; a=cqx*cos(jiao3)-cxx*sin(jiao3)+zxx*sin(jiao5)-zqx*cos( jiao5); b=cqx*sin(jiao3)+cxx*cos(jiao3)-zxx*cos(jiao5)-zqx*sin( jiao5); jiao=atan(a/b); jia6=a*a+b*b; jia6=jia6/100; %计算力量 A=1,0,cos(jiao3),-cos(jiao2); 0,1,sin(jiao3),sin(jiao2); -L5*sin(jiao5)/2,cos(jiao5)*L5/2,-sin(jiao3-jiao5)*L5/2 ,-L5*sin(jiao2+jiao5)/2; 1,0,0,0; B=-jia6*G1*cos(jiao)/g;jia6*G1*sin(jiao)-G1;0;G3*jia/g +p; C=AB; M=C(4)*sin(jiao1+jiao2)*L1; Mz(i