机械原理课设糕点切片机说明书

机械原理课程设计说明书糕点切片机课题成员:指导教师：2014-07-18I/40

目录TOC\o"1-5"\h\z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\o"CurrentDocument"图解法 9位置分析 9速度和加速度分析 10\o"CurrentDocument"解析法 14\o"CurrentDocument"运动仿真 24模型的建立 24运动循环图 24\o"CurrentDocument"结果分析与比较 25速度分析 25加速度分析 25\o"CurrentDocument"第四章机构的受力分析 26\o"CurrentDocument"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I/40II/40

第一章设计题目及传动方案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—20mm2、糕点切片长度（切片的高）：5—80mm（要求刀的行程为20mm）3、切刀工作节拍：40次/min4、电机输出转速600r/min传动方案1/40

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，装配精度要求较高。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。2/40

方案二图1-3糕点切片机的整体机构简图特点：•切片部分采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三3/40

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40「小皿的转速，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距离，可实现切片10mm、15mm、20mm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。4/40

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5/40

总体尺寸图2-1糕点切片机机架长度为1000mm,高度为820mm,宽度为560mm。齿轮传动及其运动参数:6/40

1、齿轮型号齿轮编号模数/mm齿数/mm分度圆/mm14208024753003425100441004002、刀具部分连杆机构中，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100mm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7/40

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1、11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，「3。,行程速比系数K=骷=1.03，最大摆角力=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°o对于传递较小外力的机构，可允许传动角小些。8/40

1、速度分析该曲柄摇杆机构中，机构位置、各构件长度和曲柄AB的角速度31均已知，位置如图3-2所示。其中1AB=50mm,lBC=150mm,lCD=80mm,lAD=162.8mm,31=4n/3rad/s图3-3速度图解以连杆BC为研究对象点C的速度矢量方程为：图3-3速度图解以连杆BC为研究对象点C的速度矢量方程为：vCB(3-1)方向:±CD±AB±BC式（3-1）大小:各项中只有VC和VCB的大小两个未知量，故可图解该式（3-1）P=P=20n如图3-3所示，选取适当速度比例尺n=1ABxw!9/40

/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V小其长度Ipbl=V"uy(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bc代表VCB，其大小分别为PC=190.6mm/sPC=190.6mm/sbc=58.6mm/s构件2、3的角速度则分别为_V-3 ==2LBC\pc\=2.4rad/sViCD1 I_V-3 ==2LBC\pc\=2.4rad/sViCD1 Ibdvi

BC=0.4rad/s_V_= =[11CD方向

大小VCE,CE190.6mm/s *■VCEicel=27.2mm/s=196.9mm/s2、加速度分析10/40图3-4加速度图解31为常数，所以点B的法向加速度为an=iw2，其方向BAB1为8指向A。同样以构件2为研究对象，点C的加速度矢量方程、 、a=an、 、a=anC C C方向：C-D±CD一anBB-A+a^B±AB+anCBC-B+aTCB±BC大小：l大小：l 32CD3l32 0l32该方程只有两个未知量，故可求解该方程。厂80一/9(mm/s2/cm)。任选作图起点n,由点n作有向线段兀b代表an，B代表an，Ban表CB，其长度其长度 1>兀bbc"=an/N(cm)；由点b作有向线段代Ba"I=an/N(cm);由点c"作垂直于BC的直cba 图3-4线代表aC的方向线。再由点n作有向线段"c彳代表aC，其长11/40

can/R(cm);由点作垂直于CD的直线代表a：的方Caccc向线,两直线交于点cccc向线,两直线交于点c，代表atCB，cc代表a:,连接五cJc代表〈，其大小分别为a「M；a「M；at_CB构件2、3的角加速度分别为aT£=aT£=廿=R2 1 aBCC"c厂BC3二%RaCDcc厂CD代入数据计算得£2=2.5rad/s2,£3=4.2rad/S2,£2、£3的方向由8c8cB、a:确定，即将分别平移至机构图上点C,它们的指向即3的指向即3的转向。atEC方向E—方向E—C,CE大小大小l①2CE2R=263.2mm/s2a3.2解析法12/40分析得到以下曲线:林.用一一「"■1-第G.OQC-.5G1,OG1,5G 2.00 2.5G 3,GO林.用一一「"■1-第G.OQC-.5G1,OG1,5G 2.00 2.5G 3,GO3.504.UG4.5G 5,Q0时间—一｝图3-5刀具的速度图图艇5 目-251时间(sac)-251时间(sac)图3-6刀具的加速度图13/403.3运动仿真模型的建立下图为三维建模图3-73.3.2运动循环图图3-814/403.4结果分析与比较速度分析由图解法得出的结果"!=" |=196.9mm/s,由解析v1 1v法求出 E=190mm/s与解析法、仿真法的结果近似相等。误差来源于作图不精确。加速度分析由解析法得五连机构输出杆的角加速度为,e3=3.9rad/s2，与图解法、仿真法的结果近似相等。误差主要来源作图过程不精确。15/40第四章机构受力分析卜一工 三"/1/C G：图4-2Rai1ABJK图4-3图16/40第五章心得体会王盼然：机械原理课程设计让我充分认识到团队合作的重要性,只有分工协作才能保证整个项目的有条不紊,另外在课程设计设计中,当我们碰到不明白的问题时，老师总是给我们耐心的讲解.给我们的设计极大的帮助，使我们获益匪浅，因此非常感谢老师的教导以及同学们的帮助,通过这次课程设计我懂得了学习的重要性,了解到理论知识与实践相结合的重要意义.学会了坚持,耐心，和努力.这将为我今后自己的学习好工作作出最好的榜样，我觉得作为一个机械专业的学生,每个人都要有这么一次能将自己的知识与实践相结合的机会。李静：经过紧张而辛苦的一周的课程设计终于要结束了，当我快要完成任务时，我的心中顿时有一股自豪感，因为我终于不是一个只会纸上谈兵的学生了，课程设计是我们专业知识综合应用的实践训练，通过这次课程设计，我们深深体会到了我们今天所学的知识只是迈进社会的第一步，我们要成为一个成功的机械行业的精英还有很多路要走.说实话，这次课程设计对我和我的同学来说都17/40

是一次考验,而我认为我们合格的通过了考验。李浩杰：在这次课程设计中,我们对五连杆的知识及应用，以及对间歇传动的知识都有了进一步的提高,我们四个人分工合理，团结协作,有条不紊的进行我们的工作，在这种相互协调的过程中，口角的斗争在所难免，关键是我们如何处理遇到的分歧，而不是一味的计较和埋怨，这不仅仅是在类似于这样的协调当中，面对分歧我们互相沟通从而统一意见，最后设计出了我们的最优方案,最优方案设计的成功离不开我们对知识的掌握度，但也离不开我们的团结协作和沟通.总之，这次课程设计带给我的不仅仅是知识的提升,也告诉了我沟通的重要性，更重要的是我深刻体会到了理论与实践相结合的重要性。刘畅：机械原理课程设计接近尾声，经过一周的奋战我们的课程设计终于完成了.课程设计中我们遇到了很多困难，例如:五连杆机构中压力角的计算，如何用三维立体图正确的表示我们的机构,虽然它只是一个简单的蛋糕切片机，但是当它的设计图样完成的18/40

时候我们的心中成就感油然而生，在这个过程中我们需要分析和概念设计，经过多天的努力，我们终于完成了它的设计.机械原理课程设计给了我们一个很好的机会将所学知识系统应用，同时加深了我们队所学专业的兴趣性，真的很珍惜这次付出并希望我们的成绩能够被老师认可。19/40

第六章参考文献参考文献：[1]安子军.机械原理.北京.国防工业出版社.2011-12.22-37.72-80.[2]邹慧君.机械原理课程设计手册.北京.高等教育出版社.1998-6.[3]郭仁生.机械工程设计分析和MATLAB应用.北京.机械工业出版社.2006-8.44-48.附录：五连杆机构的matlab源代码functionperfect(jiao1)jiao1=jiao1/180*pi;%预定数据g=10;sudu1=1;L1=50;L2=150;20/40

L3=80;L4=162.7;L5=140;G1=5;G3=5;%角度3A=-2*L1*L3*sin(jiao1);B=-2*L3*(L1*cos(jiao1)+L4);C=L1*L1-L2札2+L3札3+L4札4+2*L1*L4Mos(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;jiao3du=jiao3/pi*180;21/40

%角度2F=L4札4+L1*L1+L2札2-L3札3+2札4*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5M1=L3*sin(jiao3);M2=L5;M=M1/M2;jiao5=asin(M);jiao5du=jiao5/pi*180;%速度222/40

M1=L1*sin(jiao1-jiao3);M2=L2*sin(-jiao2-jiao3);sudu2=M1/M2;sudu2=sudu2*sudu1;%速度3M1=L1*sin(jiao1+jiao2);M2=L3*sin(jiao2+jiao3);sudu3=M1/M2;sudu3=sudu1*sudu3;%速度5M1=L3*cos(jiao3);M2=L5*cos(jiao5);sudu5=M1/M2;sudu5=sudu5*sudu3;%加速度2M1=-L1*sudu1*sudu1*cos(jiao1-jiao3)+L3*sudu3*sudu3+L2*sudu2*sudu2*cos(jiao2+jiao3);M2=L2*sin(-jiao2-jiao3);jia2=M1/M2;23/40

%加速度3M1=L1*sudu1*sudu1*cos(jiao1+jiao2)-L3*sudu3*sudu3*cos(jiao2+jiao3)-L2*sudu2*sudu2;M2=L3*sin(jiao3+jiao2);jia3=M1/M2;%加速度5M1二sudu3*sudu3*L3-sudu5*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二sudu3*sudu3*L3;cqx=jia3*L3;exx二sudu5*sudu5*L5;eqx=jia5*L5;jia=cxx*cos(jiao3)+cqx*sin(jiao3)-eqx*sin(jiao5)-exx*co24/40

s(jiao5);jia=jia/100;p=jia*G3/g;%质心加速度zxx二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;25/40

1,0,0,0]；B=[-jia6*G1*cos(jiao)/g;jia6*G1*sin(jiao)-G1;0;G3*jia/g]；C=A\B;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,y11);title('机构瞬间位置图像')；holdon;x3=0;y3=0;x2=L3*cos(jiao3);y2=L3*sin(jiao3);26/40

Iine([x3,x2],[y3,y2]);Iine([x2,x1],[y2,y11);x4=L5*cos(jiao5)-x2;x4=-x4;y4=0;Iine([x4,x2],[y4,y2]);e=-60:0.1:60;plot(e,0);holdoff;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，);27/40

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)]);28/40

fprintf(，\n，);%做出速度变化曲线fori=1:1:100;%角度变换jiaol=i/100*2*pi;%角度3A=-2*L1*L3*sin(jiao1);B=-2*L3*(L1*cos(jiao1)+L4);C=L1*L1-L2札2+L3札3+L4札4+2*L1*L4Mos(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229/40

F=L4札4+L1*L1+L2札2-L3札3+2札4*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5M1=L3*sin(jiao3);M2=L5;M=M1/M2;jiao5=asin(M);%速度2M1=L1*sin(jiao1-jiao3);30/40

M2=L2*sin(-jiao2-jiao3);sudu2=M1/M2;sudu2=sudu2*sudu1;sudu2z(i)=sudu2;%速度3M1=L1*sin(jiao1+jiao2);M2=L3*sin(jiao2+jiao3);sudu3=M1/M2;sudu3=sudu1*sudu3;sudu3z(i)=sudu3;%速度5M1=L3*cos(jiao3);M2=L5*cos(jiao5);sudu5=M1/M2;sudu5=sudu5*sudu3;sudu5z(i)=sudu5;%加速度2M1=-L1*sudu1*sudu1*cos(jiao1-jiao3)+L3*sudu3*sudu3+L2*sudu2*sudu2*cos(jiao2+jiao3);31/40

M2=L2*sin(-jiao2-jiao3);jia2=M1/M2;jia2z(i)=jia2;%加速度3Ml=L1*sudu1*sudu1*cos(jiao1+jiao2)-L3*sudu3*sudu3*cos(jiao2+jiao3)-L2*sudu2*sudu2;M2=L3*sin(jiao3+jiao2);jia3=M1/M2;jia3z(i)=jia3;%加速度5M1二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;32/40

%滑块加速度cxx二sudu3*sudu3*L3;cqx=jia3*L3;exx二sudu5*sudu5*L5;eqx=jia5*L5;jia=cxx*cos(jiao3)+cqx*sin(jiao3)-eqx*sin(jiao5)-exx*cos(jiao5);jia=jia/100;p=jia*G3/g;jiaz(i)=jia;%质心加速度zxx二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;33/40

jia6=jia6/100;%计算力量A=[1,0,cos(jiao3),-cos(jiao2