机械原理课设报告

1、机械原理课程设计机械原理课程设计 课题：蛋糕切片机课题：蛋糕切片机 指导教师：郑丽娟 学院：机械工程学院 班级：09 级机自 1 班 小组成员及学号：090101010018 苏晓 冬 090101010019 付勇 090101010020 汪海 龙 . ;. 日期：2011 年 07 月 07 日 目录目录 一、设计任务说明一、设计任务说明 .2 二、设计要求二、设计要求 .3 三、设计方案的拟定和比较三、设计方案的拟定和比较 .3 四、工作原理四、工作原理 .4 五、速度及加速度分析五、速度及加速度分析 .5 六、参考文献六、参考文献 .7 七、设计心得体会七、设计心得体会 .7 . ;

2、. 一、设计任务说明一、设计任务说明 设计一蛋糕切片机械，要求完成工艺动作：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，可通过改变直线间歇移动 速度或每次间隔的输送距离，以满足糕点的不同切片厚度的需要。 二、设计要求二、设计要求 1、糕点厚度：1020mm； 2、糕点切片长度（亦即切片的高）范围：580mm； 3、切片工作节拍：40 次/min； 4、其它参数可自选，要求选用； 5、电动机转数 1200 转/min。 三、设计方案的拟定和比较三、设计方案的拟定和比较 设计之初，本小组成员提出了三种 不同的方案。以下是这三种不同设计方 案的具体说明。 方案一： 方案一由齿轮

3、及传送带对发动机的 高速转动进行减速；由软绳和弹簧以及 一个滑动副使刀具完成往复运动；间歇 运动由不完全齿轮带动的传送带实现。 本方案的优点在于组成简单，易于 实现。缺点在于软绳稳定性不佳，强度低，容易 断裂和产生形变。此外由弹簧和软绳组成的机构 精度很低，而且易于损坏，不适用于实际生产。 方案二： 方案二的灵感来源于缝纫机，主要由铰链四 杆机构构成。首先由齿轮和带轮组成的降速系统 方案二设计 图 方案一设计图 . ;. 为为发动机的高速转动减速，然后带动曲柄转动。 本方案的创意集中在间歇传动机构。本方案的间歇传动机构模仿缝纫 机的送料系统，由具有锯齿的工作面和工作面上可动的滑块的往复运动，

4、完成对放置在工作面上的蛋糕的间歇前进。 本方案的优点在于结构简单实际，创意比较新颖。缺点在于第一处齿 轮减速不适合于高速运转，而从动轮又过大。由铰链四杆机构组成的整个 系统并不适用于由电动机带动的高速运动，本设计更适合用人力作为直接 动力。 方案三： 如结构示意图所示，电 动机通过齿轮和带轮系减速。 棘轮机构连接一皮带组成高 点的进给机构，并满足间歇 运动的要求。同时通过另一 组皮带轮带动曲柄滑块机构 运动，实现糕点的切片，通 过改变进给距离，可调节切片的厚度。 本方案的优点在于可以方便的调节糕点的进给距离，改变切片厚度。 缺点在于减速系统过于复杂，刀具往复运动不如前两个方案简明。 最终方案：

5、 经过小组讨论，以及可 行性分析，我们对减速机构 进行了改进，使传动更加稳 定，也使传动精度有所增强。 采用了方案三中的棘轮机构 实现间歇传动，方便改变间 歇传动的进给量。切刀采用 了方案二的想法，减少了平 面机构中平面四杆的数量， 更加简洁。 四、工作原理四、工作原理 最终方案 方案三设计图 . ;. 本设计由三部分构成，分别为：减速机构、切刀往复运动机构、间歇 传动机构。以下，将分部说明。 减速机构： 减速机构的作用在于将告诉运转的电动机转速转化成为可利用的低速 转动。本设计中减速机构主要由齿轮减速和带轮减速两种机构构成，由齿 轮齿数比和带轮的直径比实现对发动机的高速运转到要求转速的转化。

6、 切刀往复运动机构： 切刀往复运动机构的作用在于使切刀不断抬起、落下，完成对产品的 切割任务。在本设计中由铰链四杆机构组成，是典型的曲柄滑块机构，由 匀速转动的曲柄带动，实现滑块（切刀）在竖直面内的往复运动。 间歇传动机构： 间歇传动机构的作用在于每次当切刀抬起的时候，按照要求的进给量 完成一次传送。本设计中由棘轮和传送带构成。在摇杆的带动下，棘爪推 动棘轮转动一定角度，从而带动传送带主动轮实现间歇转动，从而实现间 歇传动的要求。 此外，本设计中传送带的进给量是可调节的。通过调节棘轮摇杆所在 的曲柄摇杆机构中的曲柄长度改变摇杆在两极限位置之间的夹角，从而改 变每次棘爪推动棘轮的齿数，实现进给量

7、的改变。 五、速度及加速度分析五、速度及加速度分析 速度及加速度分析这一板块，我们将主要对减速系统、切刀往复运动 机构中的曲柄滑块机构和间歇传动机构中的曲柄摇杆机构进行速度和加速 度方面的分析。 以下是对减速系统的转速分析： . ;. 由课题要求，电动机转速为 1200r/min 如图 1， 带轮 1 和带轮 2： 2 100 200 1 2 2 1 R R n n min/600 2 rn 带轮 2 和齿轮 1： min/600 21 rnn 齿轮 1 和齿轮 2： 5 50 250 1 2 1 2 2 1 R R z z n n min/120 2 rn 齿轮 2 和齿轮 3： min/1

8、20 23 rnn 齿轮 3 和齿轮 4： 3 50 150 3 4 3 4 4 3 R R z z n n min/40 4 rn 齿轮 4 和带轮 3： min/40 43 rnn 以下是对切刀往复运动的速度及加速度分析： 图 2 图 1 . ;. 如图,2，AB 为逆时针转动，当 B 位于最高点 时，C 的速度为 0，相对于此时的 C 位置，当杆 AB 转动 角时，根据图示，可得出 C 的位移方程 为： cos5050cos850 2 s 对 s 求一阶导数即得 C 点速度方程为： 2 cos82 2sin sin50v 对 s 求二阶导数即得 C 点加速度方程为： 2 3 2 22 c

9、os84 2sin2cos82cos4 cos50 a 当 AB 杆处于水平位置时传动角最小，此时有： 150 50 cos min 得 5 . 70 min 以下是对间歇传动机构间歇运动的速度及加速度分析： 如图 3，假设在四杆机构的两 个极限位置与和与HG1EHHG2 夹角分别为和，切在EH 30 60 极限位置时四杆构成等边HGEF 22 三角形， ，假设 GH 杆长为 X，则有： 图 3 图 2 . ;. 2 222 2 )80( 30cos 解得：X=165.867 EG 杆长为 165.86740=125.867 棘轮每转过，传送带就向前位移是 S，则有： 30 S=13mm （可

10、通过改变 EF 杆长来改变 S 大小） 2 360 30 50 六、参考文献六、参考文献 1、机械原理教程（安子军 著 机械工业出版社 2004 年 6 月第 1 版） ； 2、机械原理（安子军 著 国防工业出版社 2009 年 8 月第 1 版） ； 3、机械设计手册（机械工业出版社 2008 年 1 月第 3 版） 。 七、设计心得体会七、设计心得体会 在本次机械原理课程设计过程中，本小组成员积极参与设计，都得到 了很大的锻炼，并取得很多收获。下面是本小组成员的个人心得体会： 苏晓冬： 做项目之前，对这个方面的知识仅仅限于课本上的了解。但是，经过 机械原理课程设计三级项目，我们小组将知识很

11、艰难但成功的应用于实际， 虽然很简单，但是收获很大。我们收获的不仅是成绩，也有快乐和成就感。 更重要的是一种能力，一种在面对困难可以或独立思考，或集思广益解决 问题的能力。 做完这个项目，我发现自己对课程设计的兴趣较之以前提高很多，不 再像之前的兴趣缺缺。很感谢拥有这次机会。 付勇： 通过本次长达 7 天的机械原理课程设计，使得我对机械原理这门课程 有了一个更深的理解，也略微了解到这门课程的深奥所在，发觉了我的许 多不足。但与此同时，通过我们小组三人激烈的讨论，上网、去图书馆查 阅各种资料，也使得我学到了许多课本上有的与课本上没有的知识，提升 . ;. 了我的综合能力。 总之，机械原理课程设计三级项目是一个很好的项目，7 天固然短暂， 但我们学到很多很多，使得我感受到：人生之短暂，知识之无限啊！ 汪海龙：