趙強(103731627)比薩餅成型機

1、機械設(shè)計學課程設(shè)計 設(shè)計題目：比薩餅成型機學院：機械交通學院 班級：機械工程及自動化 106班 學號：103731627號 設(shè)計者：趙強 指導老師：張學軍 2013年5月26日目錄1.設(shè)計題目 12.工作原理及工藝動作過程 33.設(shè)計原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 44.功能分解及機構(gòu)選用 55.設(shè)計方案圖擬 106.設(shè)計方案的評比和選擇147.心得體會 158.參考書目15 1.設(shè)計題目 比薩餅成形機 開發(fā)比薩餅成型機原理。這臺機器應(yīng)該制作成如D-7所示的比薩餅，尺寸為： （1）“小比薩餅”：直徑25cm，厚4mm（生面團約230g)。 (2)“雙料比薩餅”：直徑35cm，厚4mm（生面團約460g）。

2、生面團事先做成近似立方體的形狀，撒上干粉，輸入機器，以免粘結(jié)。生面團用手通過漏斗狀的裝置送入機器，這個漏斗可以放置在機器的任意位置。成型的比薩餅可以通過一個連續(xù)運轉(zhuǎn)的輸送帶輸出，漏斗和輸送帶應(yīng)放置在不同側(cè)面。在成型過程中不應(yīng)該有生面團撒落。作為驅(qū)動單元，這臺機器還應(yīng)有一臺帶有聯(lián)軸器的電動機，電動機有一定的轉(zhuǎn)速和力矩聯(lián)軸器的兩個輸入端都為標準軸伸。2. 工作原理及工藝動作過程比薩成型機的功能是將不加粘結(jié)劑的生面團定量送入壓形置壓制成 h 圓型片坯， 經(jīng)壓制成形后脫離該位置。機器的整個工作過程（送料、壓 形脫離）均自動完成。該機器可以壓制小比薩餅，雙料比薩餅等。其工藝動作的分解如圖1圖1 工藝動作

3、分解1）生面團均勻篩入圓筒形型腔（圖1.1）。2）下沖頭下沉，預防上沖頭進入型腔時面團撲出（圖1.3）。3）上、下沖頭同時加壓，并保持一段時間（圖1.4）。4）上沖頭退出，下沖頭隨后頂出壓好的餅子（圖1.5）。5）料篩推出比薩餅（圖1.6）。3 .設(shè)計原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求上沖頭、下沖頭、送料篩的設(shè)計要求是：1).上沖頭完成往復直移運動（鉛錘上下），下移至終點后有短時間的停歇，起保壓作用，保壓時間為 0.4 秒左右。因沖頭上升后要留有料篩進入的空間，故沖頭行程為 90 100mm 。因沖頭壓力較大，因而加壓機構(gòu)應(yīng)有增力功能（如圖 1.2a ）。2).下沖頭先下沉 3mm ，然后上升 8mm ，加壓

4、后停歇保壓，繼而上升 16mm ，將成型餅頂?shù)脚c臺面平齊后停歇，待料篩將餅子推離沖頭后，再下移 21mm ，到待料位置（如圖 1.2b ）。3).料篩在模具型腔上方往復振動篩料，然后向左退回。待批料成型并被推出型腔后，料篩在臺面上右移約 45 50mm ，推卸片坯（ 如圖1.2c ）。 圖1.24功能分解及機構(gòu)選用該比薩餅成型機通過一定的機械能把原料（生面團）壓制成成品，其功能分解如下圖設(shè)計比薩餅成型機，其總功能可以分解成以下幾個工藝動作：(1) 送料機構(gòu)：為間歇直線運動 , 這一動作可以通過凸輪完成(2) 篩料：要求篩子往復震動，這一動作可以通過凸輪完成(3) 推出比薩餅：下沖頭上升推出成型

5、的比薩餅(4) 送成品：通過凸輪推動篩子來將成型的比薩餅擠到滑道(5) 上沖頭往復直線運動，最好實行快速返回等特性。(6) 下沖頭間歇直線運動，這一動作可以通過凸輪完成。五上沖頭機構(gòu)方案選用：方案一：方案二：方案三：六方案評估方案一：方案一為一凸輪機構(gòu)，能很好的實現(xiàn)所需要的運動變化，機構(gòu)由一個凸輪為原動件帶動從動件做上下移動，應(yīng)用范圍較廣可調(diào)性高運轉(zhuǎn)精度大，可完成工作需要。自由度：S=3n-2PL-PH=3*2-2*2-1=1由于上沖頭總行程為100cm，使用凸輪機構(gòu)會使凸輪的曲率半徑變大，滾子與凸輪的壓力角變大，容易磨損構(gòu)件，基圓大小很難確定，設(shè)計難度高，也不容易生產(chǎn)加工，沖頭下壓力不足，導

6、致產(chǎn)品不合格，所以方案一雖可行但不適用于上沖頭的設(shè)計使用，暫不選。方案二：方案二為一曲柄搖桿機構(gòu)，由曲柄為主動件帶動搖桿搖動以及滑塊上下運動，應(yīng)用范圍廣可調(diào)性高運轉(zhuǎn)精度較高計算自由度：S=3n-2PL-PH=3*3-2*4=1可實現(xiàn)運動需要。具有很好的傳動性，結(jié)構(gòu)簡單經(jīng)濟性好工業(yè)制造較為簡單，維修跟換方便，可大批量制造生產(chǎn)，暫為最佳選擇。方案三：方案三為半齒輪齒條機構(gòu)，由一半齒輪帶動齒條做上下運動實現(xiàn)運動需要，承載能力一般傳動平穩(wěn)噪音小但下壓力不足，經(jīng)濟性一般，運動不易控制，傳動性不佳，機械生產(chǎn)要求高，不如方案二。綜上所述，在三個方案中，方案二為最佳方案。七運用循環(huán)圖設(shè)計（詳見附錄一）從機構(gòu)運

7、動上來看，整個機構(gòu)分為送料、成餅、推出比薩餅、送成品，四個環(huán)節(jié)，正確處理這四個環(huán)節(jié)是設(shè)計循環(huán)圖的關(guān)鍵，其中送料機構(gòu)可以通過凸輪完成，成餅由上下沖頭共同作用完成，推出比薩餅由下沖頭上升完成，送成品通過凸輪推動篩子來將成型的片坯擠到滑道。為了保證上沖頭、凸輪、送料機構(gòu)這三個運動機構(gòu)之間不沖突，在分析三者關(guān)系之后發(fā)現(xiàn)上下沖頭的運動是整個機構(gòu)的關(guān)鍵部分，所以在設(shè)計運動循環(huán)圖時，率先設(shè)計的是上下沖頭部分。由于下沖頭與上沖頭之間關(guān)系最密切，又要保證互相之間不沖突，在通過計算后得出以下初步結(jié)論：1 0 60 上沖頭勻速下降，下沖頭保持不動，送料機構(gòu)向右送料。2. 60 90 下沖頭下降3mm，上沖頭繼續(xù)下降

8、，篩料。3. 90 120下沖頭不動，上沖頭繼續(xù)下降。送料機構(gòu)向左縮回。4. 120163下沖頭上升8mm，上沖頭下降至最低點，完成成餅。5. 163211上下沖頭保壓。6. 211270上沖頭快速回歸，下沖頭上升送出比薩餅。7. 270300上沖頭繼續(xù)上升，下沖頭不動，送料機構(gòu)向右運動將成型的比薩餅擠到滑道8. 300360上下沖頭及送料機構(gòu)回到起始位。八上沖頭設(shè)計（詳見附錄二）1. 設(shè)計要求A 上沖頭行程為90100（mm）。B 上沖頭完成往復直移運動，下移至終點后有短時間的停歇，起保壓作用，保壓時間為 0.4 秒左右。C 因沖頭壓力較大，因而加壓機構(gòu)應(yīng)有增力功能2. 設(shè)計過程A確定設(shè)計方

9、案經(jīng)過分析，選用（如右圖）方案為最佳方案。B設(shè)計采用CAD軟件設(shè)計，只需確定各桿件長度即可完成設(shè)計。C由于上沖頭要求行程為90100mm，本設(shè)計采用100mm，其中桿A比桿D設(shè)計要求大于等于1：2小于等于1：1。且桿A桿D不宜太長，暫定A=150mm，D=250mm，D設(shè)計要求中上下沖頭需要有保壓時間為0.4s，推算桿A左極限位置到垂直位置角度為2。由CAD制圖得出右極限位置到垂直位置角度為56，滿足不易超過60的要求。計算形成速比系數(shù)K=180+6/180-6=1.08具有急回特性。E為確定桿B桿C的長度需先確定右側(cè)機架的位置暫定右側(cè)機架至AD桿垂直距離為700mm。由CAD軟件計算距離，列

10、式： B+C=706.06 B-C=579.20得出 B=642.63mm C=63.43mm至此，四桿ABCD都已確定，可用AutoCAD2010軟件做出圖形。（制圖過程及成圖見附錄二）下凸輪機構(gòu)運動簡介：下沖頭機構(gòu)作往復上下直線運動， 當料篩將粉料均勻篩入圓筒形型腔，下沖頭先下沉3mm待上沖頭進入圓筒形型腔后，再上升8mm并保壓，壓面團成型后，再上升16mm推出成品，并遠休等待振動篩推出成品，最后一再下降21mm等待篩料。下凸輪的設(shè)計：設(shè)計凸輪參數(shù)：已知的基圓半徑r。=10mm, 偏距e=0 , 推桿行程h=21mm其運動規(guī)律為： 序號凸輪轉(zhuǎn)動角度推桿運動規(guī)律1033等加速下降3mm233

11、60.5近休360.599等加速上升8mm499143靜止不動5143176等加速上升16mm6176231遠休7231258.5等加速下降21mm8258.5360靜止等待篩料下凸輪示意圖6設(shè)計方案的評比和選擇方 案 評 比方案評價 性能 方案一方案二方案三工作性能應(yīng)用范圍較廣可調(diào)性高運轉(zhuǎn)精度大應(yīng)用范圍廣可調(diào)性高運轉(zhuǎn)精度一般應(yīng)用范圍廣可調(diào)性一般運轉(zhuǎn)精度一般傳動性能傳動性強速度范圍大噪聲小傳動比號承載能力一般傳動平穩(wěn)噪音小經(jīng)濟性經(jīng)濟性一般結(jié)構(gòu)簡單經(jīng)濟性好經(jīng)濟性一般結(jié)構(gòu)緊湊性較好一般好綜述以上評比，方案一各個方面較好，最后確定方案一為最終方案。七心得體會 通過學習機械設(shè)計學以及機械原理課程設(shè)計指導書使我更加了解機械的基本工作原理和性能，知道設(shè)計機械并不很容易，在設(shè)計過程中我們遇到了不少的困難，但我們還是在知道老師的幫助和自己的努力下克服困難，知難而上，按時完成了交給我們的任務(wù)。在我參考其他的設(shè)計時，我覺得我跟他們的思路稍有不同，有些是我還真的從沒想到過，但是在通過自己的仔細分析后，取長補短，得出了很多完美的結(jié)論，但部分地方還有很多的缺點和不足，即使如此，卻依然給了我創(chuàng)造和設(shè)計的信心。我們感謝騰兵老師的指導