機械原理課設(shè)糕點切片機說明書

1、 機械原理課程設(shè)計說明書 糕 點 切 片 機 課題成員： 指導(dǎo)教師： 2014-07-18目錄第一章 設(shè)計題目與運動方案及項目分工2第二章 機構(gòu)的尺寸綜合7第三章 機構(gòu)的運動分析9 3.1 圖解法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運動仿真 24 3.3.1模型的建立24 3.3.2運動循環(huán)圖24 3.4結(jié)果分析與比較 25 3.4.1速度分析25 3.4.2加速度分析25 第四章 機構(gòu)的受力分析26第5章 心得體會27第六章 參考文獻30附錄：五連桿機構(gòu)的matlab源代碼 第一章 設(shè)計題目及傳動方案1.1設(shè)計題目目前糕點種類繁多，質(zhì)地不同，人

2、工切片有諸多不便且工作效率比較低，糕點美觀程度也不高,制作出經(jīng)濟而又實用的糕點切片機極為重要。糕點切片機使用結(jié)構(gòu)靈活，可充分運用課堂所學知識，有助于對基礎(chǔ)知識的鞏固和所學結(jié)構(gòu)的實踐應(yīng)用。具體要求： 1、糕點厚度：1020mm 2、糕點切片長度（切片的高）：580mm（要求刀的行程為20mm） 3、切刀工作節(jié)拍：40次/min 4、電機輸出轉(zhuǎn)速600r/min1.2傳動方案 方案一 圖1-1 特點：切片部分采用齒輪四連桿機構(gòu)。 傳動部分采用皮帶與齒輪傳動結(jié)合。 送料部分采用棘輪履帶間歇進給。 不足之處：棘輪傳動機構(gòu)傳動不平穩(wěn)，存在剛性沖擊。 輪系較為復(fù)雜，裝配精度要求較高。方案二 圖1-2 特點

3、：切片部分采用多連桿機構(gòu)。 傳動部分采用齒輪機構(gòu)。 間歇進給運動采用棘輪機構(gòu)。 缺點：整體為齒輪減速傳動，傳動精度高。但長距離不適合齒輪傳動。 齒輪裝配要求精度較高。 方案三 圖1-3糕點切片機的整體機構(gòu)簡圖 特點： 切片部分采用連桿機構(gòu)實現(xiàn)刀架往復(fù)運動。 傳動部分采用齒輪與皮帶傳動結(jié)合。 間歇進給運動采用槽輪機構(gòu)。 改進之處： 槽輪結(jié)構(gòu)傳動平穩(wěn)可靠。 皮帶長距離傳動與精確傳動比結(jié)合。 最終確定方案為方案三 圖1-3為糕點切片機的整體機構(gòu)簡圖，運動循環(huán)過程為：（1）傳動部分：1號齒輪經(jīng)變速箱變速后與電機相連，輸入600r/min的轉(zhuǎn)速，1號齒輪與2號齒輪以傳動比15:4嚙合進行一級減速，2號齒

4、輪與3號齒輪、4號皮帶輪同軸共速，3號齒輪與5號齒輪以傳動比4:1嚙合進行二級減速，輸出40r/min的轉(zhuǎn)速，之后通過連桿實現(xiàn)刀具的切割運動。4號皮帶輪與6號皮帶輪經(jīng)皮帶連接以傳動比20:9進行減速，通過撥桿與槽輪連接實現(xiàn)間歇運動。 （2）切刀運動部分：由機架7、曲柄8、連桿9、搖桿10、滑塊11組成五連桿機構(gòu)，擺桿做擺角為77度的往復(fù)運動。由5號輪輸入40r/min的轉(zhuǎn)速，使滑塊即切刀一分鐘往復(fù)運動40次，進行40次切片。（3） 送料運動部分：由皮帶輪6輸入40r/min的轉(zhuǎn)，通過槽輪的間歇運動帶每次前進的距離，可實現(xiàn)切片10mm、15mm、20mm的需求。 通過由以上三部分配合運動，以實現(xiàn)

5、糕點切片機的循環(huán)切片運動。 1.3 項目分工 王盼然：主要負責資料收集及數(shù)據(jù)處理 李 靜：主要負責說明書的撰寫 李浩杰：主要負責三維模型設(shè)計及程序編寫部分 劉 暢：主要負責畫圖部分及PPT制作 第二章 機構(gòu)的尺寸綜合2.1總體尺寸 圖2-1糕點切片機機架長度為 1000 mm，高度為 820 mm，寬度為 560 mm。2.2齒輪傳動及其運動參數(shù)：1、 齒輪型號齒輪編號模數(shù)/mm齒數(shù)/mm分度圓/mm14208024753003425100441004002、刀具部分 連桿機構(gòu)中，機架為162.8mm，連桿依次為50mm，150mm，80mm，140mm，切刀高度為25mm，寬度為200mm，

6、該機構(gòu)可保證刀具100mm的行程，并有急回運動。3、送料部分 槽輪為6齒，直徑為125mm； 第三章 機構(gòu)的運動分析3.1 圖解法 落刀部分五連桿機構(gòu) 3.1.1位置分析 圖示位置、分別為曲柄與連桿拉直共線、重疊共線的兩個極限位置，極位夾角=3°，行程速比系數(shù)，最大擺角=77°，圖三曲柄與機架重疊共線的位置，此時有最小傳動角，即=47°。對于傳遞較小外力的機構(gòu)，可允許傳動角小些。 3.1.2行程速度分析與加速度分析 圖3-1 連桿任意位置結(jié)構(gòu)簡圖1、速度分析 該曲柄搖桿機構(gòu)中，機構(gòu)位置、各構(gòu)件長度和曲柄AB的角速度均已知，位置如圖3-2所示。其中=50mm,=15

7、0mm,=80mm,=162.8mm,=4/3rad/s 圖 3-2 圖3-3 速度圖解 以連桿BC為研究對象，點C的速度矢量方程為 ： = + （3-1） 方向： CD AB BC 大小： ？ ?式（3-1）各項中只有V和V的大小兩個未知量，故可圖解該矢量方程求出。 如圖3-3所示，選取適當速度比例尺20/3（mm/s)/cm。任選作圖起點p。由點p作有向線段垂直于AB代表V，其長度=V/(cm);再過點b作垂直于BC的直線BC代表V的方向線，過點p作垂直于CD的直線pc代表V的方向線，此二方向線交于點c，則代表V,而代表V，其大小分別為 V=190.6mm/s V=58.6mm/s構(gòu)件2、

8、3的角速度則分別為=0.4rad/s =2.4rad/s = + 方向 CD CE大小 ？ 190.6mm/s ? =27.2mm/s =196.9mm/s 2、加速度分析 圖3-4 加速度圖解為常數(shù)，所以點B的法向加速度為=，其方向為B指向A。同樣以構(gòu)件2為研究對象，點C的加速度矢量方程為 = + = + + + 方向：CD CD BA AB CB BC 大小： ？ 0 ?圖 3-4該方程只有兩個未知量，故可求解該方程。=80/9(mm/cm)。任選作圖起點，由點作有向線段代表，其長度=/(cm)；由點b作有向線段代表，其長度 =/(cm);由點作垂直于BC的直線代表的方向線。再由點作有向線

9、段代表，其長度=/(cm);由點作垂直于CD的直線代表的方向線,兩直線交于點c，代表，代表，連接,代表，其大小分別為=；=；=構(gòu)件2、3的角加速度分別為 = =代入數(shù)據(jù)計算得=2.5rad/,=4.2rad/,、的方向由、確定，即將、分別平移至機構(gòu)圖上點C，它們的指向即、的轉(zhuǎn)向。 = + + 方向 ？ C EC CE大小 ？ =263.2 mm/3.2解析法 分析得到以下曲線： 圖3-5 刀具的速度圖 圖3-6刀具的加速度圖14 3.3 運動仿真3.3.1 模型的建立 下圖為三維建模 圖3-7 3.3.2 運動循環(huán)圖 圖3-83.4 結(jié)果分析與比較 3.4.1 速度分析由圖解法得出的結(jié)果=19

10、6.9mm/s，由解析法求出 =190mm/s與解析法、仿真法的結(jié)果近似相等。誤差來源于作圖不精確。3.4.2 加速度分析由解析法得五連機構(gòu)輸出桿的角加速度為,=3.9rad/，與圖解法、仿真法的結(jié)果近似相等。誤差主要來源作圖過程不精確。 第四章 機構(gòu)受力分析 圖4-1 圖4-2 圖4-3 第五章 心得體會王盼然：機械原理課程設(shè)計讓我充分認識到團隊合作的重要性,只有分工協(xié)作才能保證整個項目的有條不紊,另外在課程設(shè)計設(shè)計中,當我們碰到不明白的問題時,老師總是給我們耐心的講解.給我們的設(shè)計極大的幫助,使我們獲益匪淺,因此非常感謝老師的教導(dǎo)以及同學們的幫助,通過這次課程設(shè)計我懂得了學習的重要性,了解

11、到理論知識與實踐相結(jié)合的重要意義.學會了堅持,耐心,和努力.這將為我今后自己的學習好工作作出最好的榜樣,我覺得作為一個機械專業(yè)的學生,每個人都要有這么一次能將自己的知識與實踐相結(jié)合的機會。李靜： 經(jīng)過緊張而辛苦的一周的課程設(shè)計終于要結(jié)束了,當我快要完成任務(wù)時,我的心中頓時有一股自豪感,因為我終于不是一個只會紙上談兵的學生了,課程設(shè)計是我們專業(yè)知識綜合應(yīng)用的實踐訓練,通過這次課程設(shè)計,我們深深體會到了我們今天所學的知識只是邁進社會的第一步,我們要成為一個成功的機械行業(yè)的精英還有很多路要走.說實話,這次課程設(shè)計對我和我的同學來說都是一次考驗,而我認為我們合格的通過了考驗。李浩杰：在這次課程設(shè)計中,

12、我們對五連桿的知識及應(yīng)用,以及對間歇傳動的知識都有了進一步的提高,我們四個人分工合理,團結(jié)協(xié)作,有條不紊的進行我們的工作,在這種相互協(xié)調(diào)的過程中，口角的斗爭在所難免,關(guān)鍵是我們?nèi)绾翁幚碛龅降姆制?，而不是一味的計較和埋怨，這不僅僅是在類似于這樣的協(xié)調(diào)當中,面對分歧我們互相溝通從而統(tǒng)一意見,最后設(shè)計出了我們的最優(yōu)方案,最優(yōu)方案設(shè)計的成功離不開我們對知識的掌握度,但也離不開我們的團結(jié)協(xié)作和溝通.總之,這次課程設(shè)計帶給我的不僅僅是知識的提升,也告訴了我溝通的重要性,更重要的是我深刻體會到了理論與實踐相結(jié)合的重要性。 劉暢： 機械原理課程設(shè)計接近尾聲,經(jīng)過一周的奮戰(zhàn)我們的課程設(shè)計終于完成了.課程設(shè)計中我

13、們遇到了很多困難,例如:五連桿機構(gòu)中壓力角的計算,如何用三維立體圖正確的表示我們的機構(gòu),雖然它只是一個簡單的蛋糕切片機,但是當它的設(shè)計圖樣完成的時候我們的心中成就感油然而生,在這個過程中我們需要分析和概念設(shè)計,經(jīng)過多天的努力,我們終于完成了它的設(shè)計.機械原理課程設(shè)計給了我們一個很好的機會將所學知識系統(tǒng)應(yīng)用,同時加深了我們隊所學專業(yè)的興趣性,真的很珍惜這次付出并希望我們的成績能夠被老師認可。 第六章 參考文獻參考文獻：1安子軍.機械原理.北京.國防工業(yè)出版社.2011-12.22-37.72-80.2鄒慧君.機械原理課程設(shè)計手冊.北京.高等教育出版社.1998-6.3郭仁生.機械工程設(shè)計分析和M

14、ATLAB應(yīng)用.北京.機械工業(yè)出版社.2006-8.44-48.附錄：五連桿機構(gòu)的matlab源代碼function perfect (jiao1)jiao1=jiao1/180*pi;%預(yù)定數(shù)據(jù)g=10;sudu1=1;L1=50;L2=150;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*L2+L3*L3+L4*L4+2*L1*L4*cos(jiao1);M1=A*A+B*B-C*C;M1=sqrt(M1);M1=A-M1;M2=B-C;M1=M

15、1/M2;m=atan(M1);m=2*m;jiao3=m;jiao3du=jiao3/pi*180;%角度2F=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5M1=L3*sin(jiao3);M2=L5;M=M1/M2;jiao5=asin(M);jiao5du=

16、jiao5/pi*180;%速度2M1=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

17、*sudu2*sudu2*cos(jiao2+jiao3);M2=L2*sin(-jiao2-jiao3);jia2=M1/M2;%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=sudu3*sudu3*L3-sudu5*sudu5*L5*cos(jiao5-jiao3);M2=L5*sin(jiao5-jiao3);jia5=M1/M2;%速度v1=sudu3*L3*sin(jiao3)

18、/100;v2=sudu5*L5*sin(jiao5)/100;sudu=v1-v2;%滑塊加速度cxx=sudu3*sudu3*L3;cqx=jia3*L3;exx=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;%質(zhì)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)

19、;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;%計算力量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

20、;G3*jia/g;C=AB;M=C(4)*sin(jiao1+jiao2)*L1;M=M/100;%畫圖figure(1)x1=L1*cos(jiao1)+50;y1=L1*sin(jiao1);x=50;y=0;line(x,x1,y,y1);title('機構(gòu)瞬間位置圖像');hold on;x3=0;y3=0;x2=L3*cos(jiao3);y2=L3*sin(jiao3);line(x3,x2,y3,y2);line(x2,x1,y2,y1);x4=L5*cos(jiao5)-x2;x4=-x4;y4=0;line(x4,x2,y4,y2);e=-60:0.1:60

21、;plot(e,0);hold off;weiyi=-10-x4;ceshi1=L5*sin(jiao5);ceshi2=L3*sin(jiao3);%輸出結(jié)果fprintf('構(gòu)件2的角度=',num2str(jiao2du);fprintf('n');fprintf('構(gòu)件3的角度=',num2str(jiao3du);fprintf('n');fprintf('構(gòu)件5的角度=',num2str(jiao5du);fprintf('n');fprintf('構(gòu)件2的角速度=',n

22、um2str(sudu2);fprintf('n');fprintf('構(gòu)件3的角速度=',num2str(sudu3);fprintf('n');fprintf('構(gòu)件5的角速度=',num2str(sudu5);fprintf('n');fprintf('滑塊速度=',num2str(sudu);fprintf('n');fprintf('構(gòu)件2的角加速度=',num2str(jia2);fprintf('n');fprintf('構(gòu)件3的

23、角加速度=',num2str(jia3);fprintf('n');fprintf('構(gòu)件5的角加速度=',num2str(jia5);fprintf('n');fprintf('滑塊加速度=',num2str(jia);fprintf('n');fprintf('平衡力矩=',num2str(M);fprintf('n');fprintf('滑塊的1位移=',num2str(weiyi);fprintf('n');%做出速度變化曲線for i

24、=1:1:100; %角度變換 jiao1=i/100*2*pi;%角度3A=-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;M1=sqrt(M1);M1=A-M1;M2=B-C;M1=M1/M2;m=atan(M1);m=2*m;jiao3=m;%角度2F=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)+

25、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);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*su

26、du3;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);M2=L2*sin(-jiao2-jiao3);jia2=M1/M2;jia2z(i)=jia2;%加速度3M1=L1*sudu1*sudu1*cos(jiao1+jiao2)-L3*sudu3*sudu3*cos(

27、jiao2+jiao3)-L2*sudu2*sudu2;M2=L3*sin(jiao3+jiao2);jia3=M1/M2;jia3z(i)=jia3;%加速度5M1=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;%滑塊加速度cxx=sudu3*sudu3*L3;cqx=jia3*L3;ex

28、x=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;%質(zhì)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;%計算力量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