1、機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計設(shè)計說明書設(shè)計題目糕點切片機(jī)目錄一、 設(shè)計任務(wù)書········································3二、 切刀往復(fù)運動方案的選擇和評價·

2、3;····················4三、 糕點直線間歇運動方案的選擇與評價··················6四、 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的簡圖及運動循環(huán)圖·····

3、83;··················8五、 執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計·····························

4、3;······10六、 減速器的設(shè)計······································14七、 參考文獻(xiàn)··&#

5、183;·······································41一、設(shè)計任務(wù)書1、設(shè)計題目：糕點切片機(jī)2、工作原理糕點切片機(jī)需要完成兩個執(zhí)行動作：糕點的直線間歇移動和切刀的往復(fù)直線運動

6、。通過兩者動作的配合進(jìn)行切片，通過改變直線間歇移動的距離，以滿足糕點的不同切片寬度的要求。3、原始數(shù)據(jù)已知條件方案12345678工作機(jī)輸入功（KW）2.52.32.22.12.01.91.81.7生產(chǎn)率（片/min）6058555250484542糕點尺寸：長度：200mm， 厚度：580mm， 寬度：10、20、30mm（可調(diào)）工作條件：載荷有輕微沖擊，一班制使用期限：十年，大修期為三年生產(chǎn)批量：小批量生產(chǎn)（少于十臺）動力來源：電力，三相交流（220V/380V）轉(zhuǎn)速允許誤差：±5%4、 設(shè)計任務(wù)執(zhí)行部分機(jī)構(gòu)設(shè)計（1） 分析切刀、輸送機(jī)構(gòu)的方案（2） 擬定執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案，畫出總體機(jī)

7、構(gòu)方案示意圖（3） 畫出執(zhí)行機(jī)構(gòu)運動循環(huán)圖（4） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計，畫出總體機(jī)構(gòu)方案圖，并標(biāo)明主要尺寸（5） 畫出執(zhí)行機(jī)構(gòu)運動簡圖（6） 對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動分析傳動裝置設(shè)計（7） 選擇電動機(jī)（8） 計算總傳動比，并分配傳動比（9） 計算各軸的運動和動力參數(shù)（10） 傳動件的設(shè)計計算（11） 選擇聯(lián)軸器（12） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（13） 繪制減速器裝配圖（14） 軸的強(qiáng)度校核（15） 滾動軸承的選擇、壽命計算和組合設(shè)計（16） 鍵的選擇和強(qiáng)度計算（17） 繪制軸、齒輪零件圖二、切刀往復(fù)運動方案的選擇與評價實現(xiàn)切刀往復(fù)運動的機(jī)構(gòu)：切刀的往復(fù)直線移動可采用連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪齒條、組合機(jī)構(gòu)等。方案一

8、：凸輪機(jī)構(gòu)工作原理：由凸輪的轉(zhuǎn)動帶動切刀的上下往復(fù)運動，最大行程為凸輪的相對于轉(zhuǎn)動點的最高點與最低點的差，通過增減凸輪的長度來增大或減小行程。優(yōu)點：只要設(shè)計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的的運動規(guī)律，而且機(jī)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，可承載較大的載荷，運動平穩(wěn)。缺點：凸輪輪廓與推桿之間為點、線接觸，易磨損。而且沒有急回特性，不能夠?qū)崿F(xiàn)切刀下切速度快使切口平滑，也不能很好的的縮短空程的時間，影響效率。所以該方案不能符合要求，故舍棄。方案二：連桿機(jī)構(gòu) 工作原理：通過輪盤的旋轉(zhuǎn)帶動連桿的轉(zhuǎn)動，從而帶動切刀的上下往復(fù)運動?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)連桿的長度來增減行程。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，且具有連桿的共同優(yōu)點

9、。有快慢行程之分，提高工作效率。其運動副均為低副，兩運動副連接為面接觸，壓強(qiáng)較小，可承載較大的載荷。切形狀簡單易于加工，而且連桿機(jī)構(gòu)的運功軌跡是各種不同的曲線，其形狀隨著各構(gòu)件相對長度的改變而改變，從而可以得到形式眾多的連桿曲線，可以用這些曲線滿足不同的曲線設(shè)計要求。 缺點：這種機(jī)構(gòu)所占據(jù)的空間位置較大，傳遞的路線長。而針對這部分的設(shè)計可通過桿長的選擇來解決。能符合我們設(shè)計的切刀往復(fù)運動的要求，故切刀的往復(fù)運動選擇該機(jī)構(gòu)。方案三：正弦機(jī)構(gòu)工作原理：當(dāng)曲柄以恒定角速度轉(zhuǎn)動時，通過滑塊使導(dǎo)桿上下移動，實現(xiàn)切刀的往復(fù)直線運動。其位移的行程即為曲柄的長度。優(yōu)點：能夠使切刀做正弦形式的往復(fù)運動，可承載較

10、大的載荷，只要適當(dāng)?shù)倪x取曲柄的長度就能設(shè)計出所需要的運動的距離，原理簡單易行。缺點：沒有急回特性，不能達(dá)到切刀的預(yù)運動要求。且曲柄的與運動角度是受到限制的，擺角必須嚴(yán)格控制，這會增加機(jī)構(gòu)設(shè)計的難度，故該方案舍棄。三、糕點直線間歇運動方案的選擇與評價糕點的直線間歇運動機(jī)構(gòu)： 糕點的直線間歇運動可選擇連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)等。方案一：利用棘輪的間歇傳動特點達(dá)到目的工作原理：曲柄轉(zhuǎn)動一定的角度范圍時帶動連桿的運動，與連桿相連的棘爪插入齒輪內(nèi)，帶動從動棘輪轉(zhuǎn)過一定的角度。當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)過另一個角度，另一側(cè)的棘爪阻止棘輪反向轉(zhuǎn)動，與連桿相連的棘爪在棘輪齒上滑過。從而實現(xiàn)曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動

11、帶動棘輪的單向間歇運動。優(yōu)缺點：齒式棘輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，制造方便；動與停的時間比可通過選擇合適的驅(qū)動機(jī)構(gòu)實現(xiàn)。該機(jī)構(gòu)的缺點是動程只能作有級調(diào)節(jié)；噪音、沖擊和磨損較大，故不宜用于高速。因為其噪聲大，并且大多數(shù)人的設(shè)計基本選擇該機(jī)構(gòu)，因此經(jīng)過討論我們決定舍棄該機(jī)構(gòu)。方案二：運用非完整齒輪與完整齒輪間歇嚙合傳動來達(dá)到目的。工作原理：主動齒輪作連續(xù)轉(zhuǎn)動，當(dāng)主動輪的吃齒進(jìn)入嚙合，從動輪轉(zhuǎn)動；主動輪退出嚙合時，由于兩齒輪的的凸凹鎖止弧的作用，從動輪保持可靠停歇，從而實現(xiàn)從動輪的間歇轉(zhuǎn)動。優(yōu)缺點：不完全齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計靈活、從動輪的運動角范圍大，很容易實現(xiàn)一個周期中的多次動、停時間不等的間歇運動。但加工復(fù)雜；在進(jìn)

12、入和退出嚙合時速度有突變，引起剛性沖擊，不宜用于高速轉(zhuǎn)動；主、從動輪不能互換。并且不好控制進(jìn)給的距離，所在此機(jī)構(gòu)中不宜采用此構(gòu)件。方案三：工作原理：摩擦輪實現(xiàn)單向間歇移動（凸輪主軸順時針轉(zhuǎn)動，輪上的突出圓弧廓線與工件接觸時，使皮帶滾筒與凸輪對滾，輪間的摩擦力使皮帶移動進(jìn)料。當(dāng)凸輪的凸出廓線與皮帶脫離接觸后，皮帶則靜止。凸輪轉(zhuǎn)動一周，工件完成一個周期的送進(jìn)和停歇動作）。優(yōu)缺點：摩擦輪機(jī)構(gòu)，這是步進(jìn)式的單向送進(jìn)機(jī)構(gòu)，適合與板條形狀工件輸送，且機(jī)構(gòu)設(shè)計簡單，成本低，但很難實現(xiàn)改變切片的長度。而且為了可靠的送料，還需要加軸向的預(yù)緊力。故該方案舍棄。方案四：連桿凸輪機(jī)構(gòu)工作原理：主動曲柄連續(xù)轉(zhuǎn)動，通過連

13、桿帶動行星輪往復(fù)運動，與曲柄固聯(lián)的凸輪，以其輪廓帶動兩齒輪弧往復(fù)運動，從而控制行星輪中的中心輪做間歇轉(zhuǎn)動，達(dá)到間歇傳動的要求。優(yōu)缺點：傳動平穩(wěn)、精確度好，通過改變曲柄的長度就可以改變中心輪的轉(zhuǎn)角。容易控制所需的進(jìn)給量，實物操作便捷。只是結(jié)構(gòu)稍顯復(fù)雜，不過綜合考慮各方面的因素，其做為糕點的間歇移動是比較理想的選擇。四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的簡圖及運動循環(huán)圖1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的簡圖：備注：這是我們設(shè)計的整體的機(jī)構(gòu)的簡圖，由連桿凸輪機(jī)構(gòu)帶動糕點的間歇移動，用連桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)切刀的往復(fù)運動。連桿的急回特性能使糕點的切口平滑、美觀，整體的設(shè)計思路符合任務(wù)書所給的要求。且經(jīng)過設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)糕點間歇和刀具往復(fù)運動的協(xié)調(diào)性能。2.運

14、動循環(huán)圖刀具往復(fù)運動切刀每分鐘得完成切割55次的工作節(jié)拍。所以連接曲柄的齒輪的轉(zhuǎn)速為55次/min，切刀做豎直面內(nèi)的往復(fù)直線運動，當(dāng)其往下運動到與最低點相距約5mm至80mm（這是糕點的厚度）時開始切割糕點，此時糕點靜止不動，切割完畢切刀往上運動到距離最低點約80mm時糕點運動起來，把切好的糕點片帶走并把糕點送進(jìn)待切，切刀繼續(xù)往上運動，直到最高點，之后再往下運動，直到最低點相距約5mm至80mm（這是糕點的厚度）時又開始切割糕點，此時糕點又靜止。如此往復(fù)循環(huán)。1） 糕點切片機(jī)運動循環(huán)圖（同心圓式）2） 糕點切片機(jī)運動循環(huán)圖（直角坐標(biāo)式）五、執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計1、連桿凸輪的設(shè)計計算1)擺角的計算 &

15、#183;·····················先跟據(jù)式設(shè)計擺角的大?。焊鶕?jù)實際情況送料帶輪半徑一般不小于60mm，得 9.55°，所以去第一個擺角 為10º，則第二個擺角為20°，第三個擺角為30°2）四連桿曲柄和連桿長度的確定 ·····1、根據(jù)使可求行程系數(shù)，取1 =15°，搖桿

16、 長400mm，則由作圖法求曲柄 及連桿 的長度 及 機(jī)架 的長度得 曲柄 連桿 機(jī)架 2、根據(jù)第一步所求得的搖桿及機(jī)架長求當(dāng)擺角20º時的曲柄和連桿長 有作圖法知 得曲柄 連桿 同時由作圖法得急回夾角為代入式知3)同理當(dāng)搖桿擺角為30º時由作圖法知 曲柄 連桿可調(diào)節(jié)長度的曲柄和連桿的設(shè)計 等軸視圖正視圖2、刀具往復(fù)運動的設(shè)計計算刀具的往復(fù)運動要求有急回特性，因此用連桿來設(shè)計刀具的往復(fù)運動。如圖為所設(shè)計的機(jī)構(gòu)：由圖可得 ， 其中e為偏距，a輪盤的半徑，b為連桿的長度。即為極位夾角。根據(jù)切割時糕點的高度的要求C1C2的長度要大于80mm。即：C1C2=C1D-C2D根據(jù)切刀與

17、皮帶間歇運動的協(xié)調(diào)性要求取極位夾角=60º，由此可初步?。篴=50mm ，b=150mm ，e=100mm六：減速器的設(shè)計第一部分：運動和動力參數(shù)計算計算說明結(jié)果一：電機(jī)的選擇型號額定功率KW滿載轉(zhuǎn)速r/min效率%功率因數(shù)Y100L-63144086.70.81二：分配傳動比 選 則 查參考文獻(xiàn)三圖12得三、各軸轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩軸名功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速I軸2.3431.07720II軸2.23121.08175.6III軸2.12402.8450.17該計算部分公式和有關(guān)數(shù)據(jù)皆引自參考文獻(xiàn)三第12頁到14頁 總傳動比 減速器高速級傳動比 減速器低速級傳動比該部分公式及數(shù)據(jù)引自參考文獻(xiàn)三第7

18、頁表一和第17頁圖12主要參數(shù)該部分公式引自參考文獻(xiàn)三第19頁到21頁選擇電動機(jī)型號：Y100L6同步轉(zhuǎn)速 二：傳動零件的設(shè)計計算計算說明結(jié)果一：帶輪傳動設(shè)計計算1、選擇V帶型號 選擇A型帶2、 確定帶輪直徑 圓整為3、驗算帶速在范圍內(nèi)帶速合適4、 確定和 得：初定為+ 圓整 圓整為5、 驗算小帶輪包角 包角合適6、 確定帶的根數(shù) 圓整取7、確定初拉力 2、 齒輪傳動的設(shè)計計算 高速級齒輪傳動設(shè)計計算1、 設(shè)計小齒輪直徑 接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計公式： 2、確定中心距 圓整為3、 選定模數(shù)、齒數(shù)和螺旋角 一般， 查表圓整為 圓整為 取， 與相比誤差為可用 4、計算分度圓直徑小齒輪 大齒輪 5、按齒根接

19、粗疲勞強(qiáng)度校核 代入得： 合適2、 齒輪寬度 圓整為 高速級齒輪齒數(shù)z2189中心距a(mm)140模數(shù)m(mm)2.5傳動比i4.1齒寬b(mm)4035螺旋角11.265分度圓直徑d(mm)53.454.226.546低速級齒輪傳動的設(shè)計2、 設(shè)計小齒輪直徑 接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計公式初步設(shè)計： 2、確定中心距 圓整為4、 選定模數(shù)、齒數(shù)和螺旋角一般， 查表圓整為 圓整為 取， 與相比誤差為可用 4、計算分度圓直徑小齒輪 大齒輪 5、按齒根接粗疲勞強(qiáng)度校核 代入得： 合適3、 齒輪寬度 圓整為 大齒輪寬度 小齒輪寬度 高速級齒輪齒數(shù)z21633中心距a(mm)170模數(shù)m(mm)4齒寬b(mm)

20、5550分度圓直徑d(mm)84.998255.002該部分公式和數(shù)據(jù)引自參考文獻(xiàn)二242頁到262頁計算功率工況系數(shù)，根據(jù)參考文獻(xiàn)二第254頁表11.3選擇得：帶型號的選擇：由查參考文獻(xiàn)二第253頁圖11.11得選擇A型帶根據(jù)參考文獻(xiàn)二第254頁選擇滑動率設(shè)為1%的圓整是根據(jù)參考文獻(xiàn)二第254頁表11.4選擇為帶輪中心距為帶輪基準(zhǔn)直徑的圓整根據(jù)參考文獻(xiàn)二第251頁圖11.10選取A型帶的標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)長度為因，查參考文獻(xiàn)二第256頁表11.6得由參考文獻(xiàn)第258頁表11.8得普通v帶時額定功率的增量，由參考文獻(xiàn)二第259頁表11.10查得包角修正系數(shù)，由參考文獻(xiàn)二第259頁表11.11查得帶長修正

21、系數(shù)該部分公式及數(shù)據(jù)引自參考文獻(xiàn)二186到212頁、參考文獻(xiàn)三32到35頁以及參考文獻(xiàn)四第97到98頁為齒面接觸許用應(yīng)力選擇齒輪為軟齒面材料為碳素調(diào)質(zhì)剛熱處理方式為調(diào)質(zhì)、正火，由參考文獻(xiàn)四第96頁表7.11查得齒面硬度，取 由參考文獻(xiàn)二第193頁表9.11查得， 由參考文獻(xiàn)二第193頁圖9.44查得，根據(jù)查參考文獻(xiàn)二第一95頁表9.13得再查參考文獻(xiàn)二第196頁圖9.46得到，由參考文獻(xiàn)二第194頁表9.12可以得到由參考文獻(xiàn)二第由參考文獻(xiàn)二第199頁表9.14得查參考文獻(xiàn)二第166頁表9.3的圓整查參考文獻(xiàn)二第195頁表9.13得查參考文獻(xiàn)二第204頁表9.15得 ，查參考文獻(xiàn)二第206頁圖

22、9.59、圖9.60得 圖9.58得查參考文獻(xiàn)二第200頁圖9.53得，第201頁圖9.56得選A型帶帶速合適包角合適帶輪根數(shù) 按齒面接觸強(qiáng)度計算得小齒輪直徑：中心距： 大小齒輪齒數(shù); 螺旋角： 大小齒輪分度圓直徑： 按齒根接觸應(yīng)力校核合適大小齒輪寬度 主要參數(shù)三、軸的設(shè)計計算計算及說明結(jié)果一：高速軸的計算1、 選擇軸的材料 45號調(diào)質(zhì)鋼、 由參考文獻(xiàn)二第398頁表19.1查取2、 初步計算軸徑 公式引自參考文獻(xiàn)二第403頁式 選取 考慮鍵槽的影響，軸徑增加并圓整3、 軸上零件的定位及軸的主要尺寸的確定 其中：軸承1寬度 安裝尺寸 齒輪1直徑 安裝尺寸4、 按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度 1）軸空間受

23、力簡圖 2）軸上受力分析 齒輪上的圓周力 齒輪上的徑向力 齒輪上的軸向力 3）計算作用于軸上的支反力 水平面內(nèi)的支反力 垂直面內(nèi)的支反力 4）計算軸的彎矩并畫彎矩圖 5）校核軸的強(qiáng)度 二：中間軸的設(shè)計計算1、 選擇軸的材料 45號調(diào)質(zhì)鋼、 由參考文獻(xiàn)二第398頁表19.1查取2、初步計算軸徑 選取 考慮鍵槽的影響，軸徑增加并圓整4、 按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度1） 軸空間受力簡圖 2）軸上受力分析a)高速級大齒輪 高速級大齒輪為高速級的從動輪，因此受力與高速級小齒輪剛 好大小相等、方向相反，即與第一根軸齒輪受力大小相等方 向相反所以： 1齒輪上的圓周力 1齒輪上的徑向力 1齒輪上的軸向力 B)低速

24、級小齒輪 齒輪上的圓周力 齒輪上的徑向力 齒輪上的軸向力 3） 軸上支反力計算 解得：解得： 解得： 解得：4） 計算軸的彎矩并畫彎矩圖 所以截面為危險截面故安全3、 低速軸的設(shè)計計算1、選擇軸的材料 45號調(diào)質(zhì)鋼、 由參考文獻(xiàn)二第398頁表19.1查取2、初步計算軸徑 公式引自參考文獻(xiàn)二第403頁式 選取 考慮鍵槽的影響，軸徑增加并圓整3、軸上零件的定位及軸的主要尺寸的確定 其中：軸承1寬度 安裝尺寸 齒輪1直徑 安裝尺寸4、 按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度1）軸受力簡圖2）軸上受力分析 低速速級大齒輪為低速級的從動輪，因此受力與低速級小齒輪剛 好大小相等、方向相反，即與第二根軸低速級小齒輪受力大小

25、相等、 向相反所以： 齒輪上的圓周力 齒輪上的徑向力 齒輪上的軸向力 3）軸上支反力： 水平面內(nèi)支反力 解得： 解得： 垂直面內(nèi)支反力 解得： 解得：4） 計算軸的彎矩并畫彎矩圖 5） 畫彎矩圖 6） 校核軸的強(qiáng)度 故 安全危險截面彎矩：合成彎矩最大值：單位安全 公式引自參考文獻(xiàn)二第403頁式 危險截面最大彎矩值： 合成彎矩最大值在D截面上：危險截面合成彎矩最大值： 四 鍵連接的選擇和計算計算及說明結(jié)果一：高速級軸上鍵的選擇及計算1）選擇 選擇圓頭普通平鍵： 其主要參數(shù)：2） 校核 按擠壓強(qiáng)度校核，軸傳遞扭矩 故安全二：中間軸上鍵的選擇及計算1） 選擇 選擇圓頭普通平鍵：鍵1 鍵2 其主要參數(shù)

26、 鍵1： 鍵2：2） 校核按擠壓強(qiáng)度校核，軸傳遞扭矩鍵1：鍵2：故安全三 低速級軸的校核1） 選擇 選擇圓頭普通平鍵：其主要參數(shù)：2） 校核 按擠壓強(qiáng)度校核，軸傳遞扭矩 故安全 數(shù)據(jù)引自參考文獻(xiàn)一第90頁引自參考文獻(xiàn)二第328頁表15.10校核公式引自參考文獻(xiàn)二第327頁五滾動軸承的選擇和校核計算及說明結(jié)果1、 高速軸上軸承的選擇和校核1） 選擇 因為斜齒輪傳動，所以選擇角接觸球軸承 選擇角接觸軸承型號為： 其基本尺寸 2） 校核 1、計算附加軸向力、 則可得軸承1、2的附加軸向力 2、簡圖 3、計算軸承所受軸向載荷 因為 所以軸承2被“壓緊”軸承1被“放松”由此可得 4、計算當(dāng)量動載荷 軸承1 利用插值法求得： 再次利用插值法可求得：、由此可得： 軸承2 利用插值法可求得： 再由用線性插值法可求得： 、 由此可得 5、軸承壽命校核 因，故按軸承2計算軸承壽命 故所選軸承合格二、中間軸上軸承的選擇和校核1）選擇 因為斜齒輪傳動，所以選擇角接觸球軸承 選擇角接觸軸承型號為： 其基本尺寸 2）校核 1、計算附加軸向力、 則可得軸承1、2的附加軸向力 2、簡圖 3、計算軸承所受軸向載荷 因為 所以軸承1被“壓緊”軸承2被“放松”由此可得 4、計算當(dāng)量動載荷 軸承1 利用插值法求得： 再次利用插