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：2014-07-18目录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………………93.1图解法…………93.1.1位置分析………………93.1.2速度和加速度分析……103.2解析法…………143.3运动仿真……………………243.3.1模型的建立……………243.3.2运动循环图……………243.4结果分析与比较……………253.4.1速度分析………………253.4.2加速度分析……………25第四章机构的受力分析………………26心得体会………27第六章参考文献………30附录：五连杆机构的matlab源代码第一章设计题目及传动方案1.1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/min1.2传动方案方案一图1-1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。方案二图1-2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。方案三图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40r/min的转速，使滑块即切刀一分钟往复运动40次，进行40次切片。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。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2.1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。2.2齿轮传动及其运动参数：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3.1图解法落刀部分——五连杆机构3.1.1位置分析图示位置Ⅰ、Ⅱ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θ=3°，行程速比系数，最大摆角ψ=77°，图三曲柄与机架重叠共线的位置，此时有最小传动角，即=47°。对于传递较小外力的机构，可允许传动角小些。3.1.2行程速度分析与加速度分析图3-1连杆任意位置结构简图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ω均已知，位置如图3-2所示。其中=50mm,=150mm,=80mm,=162.8mm,ω=4π/3rad/s图3-2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：=+（3-1）方向：⊥CD⊥AB⊥BC大小：？?式（3-1）各项中只有V和V的大小两个未知量，故可图解该矢量方程求出。如图3-3所示，选取适当速度比例尺20π/3（mm/s)/cm。任选作图起点p。由点p作有向线段垂直于AB代表V，其长度=V/μ(cm);再过点b作垂直于BC的直线BC代表V的方向线，过点p作垂直于CD的直线pc代表V的方向线，此二方向线交于点c，则代表V,而代表V，其大小分别为V=μ=190.6mm/sV=μ=58.6mm/s构件2、3的角速度则分别为ω==μ=0.4rad/sω==μ=2.4rad/s=+方向┴┴CD┴CE大小？190.6mm/s?==27.2mm/s==196.9mm/s2、加速度分析图3-4加速度图解ω为常数，所以点B的法向加速度为=，其方向为B指向A。同样以构件2为研究对象，点C的加速度矢量方程为=+=+++方向：C→D⊥CDB→A⊥ABC→B⊥BC大小：？0?图3-4该方程只有两个未知量，故可求解该方程。=80/9(mm//cm)。任选作图起点π，由点π作有向线段代表，其长度=/(cm)；由点b作有向线段代表，其长度=/(cm);由点作垂直于BC的直线代表的方向线。再由点π作有向线段代表，其长度=/(cm);由点作垂直于CD的直线代表的方向线,两直线交于点c，代表，代表，连接π,代表，其大小分别为图3-4=；=；=构件2、3的角加速度分别为====代入数据计算得=2.5rad/,=4.2rad/,、的方向由、确定，即将、分别平移至机构图上点C，它们的指向即、的转向。=++方向？π→CE→C┴CE大小？==263.2mm/3.2解析法分析得到以下曲线：图3-5刀具的速度图图3-6刀具的加速度图3.3运动仿真3.3.1模型的建立下图为三维建模图3-73.3.2运动循环图图3-83.4结果分析与比较3.4.1速度分析由图解法得出的结果==196.9mm/s，由解析法求出=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。3.4.2加速度分析由解析法得五连机构输出杆的角加速度为,=3.9rad/，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。第四章机构受力分析图4-1图4-2图4-3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。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;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=M1/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=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*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)/100;v2=sudu5*L5*sin(jiao5)/100;sudu=v1-v2;%滑块加速度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;%质心加速度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;%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;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,y1]);title('机构瞬间位置图像');holdon;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;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');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)]);fprintf('\n');%做出速度变化曲线fori=1:1:100;%角度变换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)+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*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);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(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;%滑块加速度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;jiaz(i)=jia;%质心加速度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