机械创新设计范例6

送料皮带轮 减速皮带轮 减速齿轮
• 三 减速系统设计 • 本机构原动件为一高速电机,其转速为1390 r/min,但我们所需要的转速是40r/min,所以要减速。 对于减速装置我们采用皮带加齿轮的方法。第一级降 速是用皮带减速,减为240r/min。第二级是用齿轮减 为40r/min。两传动机构设计分析如下:
• 二 机械系统运动方案设计的构思 • (一) 方案设计的创新改进措施: • 1.我们开始构思方案时,考虑到在以后的生活和 生产中,自动化是必然的趋势，因此设计的机构要尽 量满足自动化的要求。此机构的运作是切糕点与送 糕点,切的时候糕点不能动,没有切的时候,糕点要运 动并前进一定的距离.为了实现切的动作,我们开始 采用凸轮机构,来实现刀的往复运动,用凸轮可以很 好的控制刀的运动,实现最优的运动轨迹,可是凸轮 的设计和制造比较复杂，且不能传递较大的力,而且 切糕点也不需要那么高的精度。于是我们考虑用曲 柄滑块机构,曲柄滑块机构一样可以实现刀的往复运 动,可传递较大的力,能足我们的需要,于是我们确定 用曲柄滑块机构。
我则负责结构图和总图的绘制和说明书的修改、编辑、 powerpoint的制作。为了更有效的完成设计任务，我担起了组织 和协调大家工作的责任。短短的几天内，我们的设计出来了，这 是集体努力的结果。 （二）个人的能力 集体合作固然重要，个人的能力也不容忽视。个人能力不强 ，集体的力量终会有限。这一次设计中，我对个人发展有下面几 个体会：（1）综合能力要强。我们搞机械设计离不开AUTOCAD、 3DMAX等软件的应用。知识面太窄，出不了成果。（2）理论要与 实践互相结合 没有机械原理的理论知识，我们不可能设计出方 案。而在设计过程中，有意识的把所学的孤立的一个个机构，根 据其特点组合起来，使我大大加深了对这些机构的认识。知识实 现由“死”向“活”的转化。 （三）非智力因素 设计中方案的确定要精益求精，善于发现隐蔽的问题。用 软件制作过程中边学边用，这都需要毅力和耐心。非智力因素在 这里起的重要的作用。 机械设计结束了，这经历本身就是一笔财富。而且通过设计
（三）机构的一些尺寸： 糕点规格: 长 20~80mm; 宽 <300mm; 高 10~20mm; 切刀工作节拍：40 次/分 电动机转速: 1390r/min; 电动机功率: N=0.55Kw; 主要设计要求是： （1）通过调整进给的距离，达到切 出不不同厚度糕点的需要。 （2）要确保进给机构与 切片机构协调工协调工作，全部送进运动应在切刀返回 过程中完成，输送运动必须在切刀完全脱离切口后方能 开始进行。
我对机械原理、创新的方法加深了了解，对AUTOCAD 、3DMAX等软件有了不同程度的掌握。尽管这只是一 个很粗糙，略显幼稚的设计，但我相信经过这一次设 计的洗礼，下一次我会做的更好
课程设计体会
汪海平 短暂的九天课程设计已经结束了，仔细回想起来,经 验教训远远多于收获。 在这次设计过程中，我主要参与方案的设计及动画的制 作。在开始的选题阶段，我们就感到任务的艰巨。虽然 各种课题的原理都比较清晰，但具体实施起来却是很困 难的。经过一翻讨论，我们选择了这个较为简单的“糕 点切片机”。 接下来的方案设计便出现了很大的困难。由于机器要求 能切出不同厚度的糕点，这就需要一个无级变速的机构，如 棘轮、机电结合等方式。但这无疑加重了设计负担，而且这 些知识远超出我们的能力范围。我们不得不放弃。
• 目录
• 一．设计任务 • 二．方案设计的构思 • 三．传动系统设计 • 四．执行系统设计 • 五．参考资料 • 六．创新设计个人心得
• 一 设计任务 • （一） 设计题目：糕点切片机 • （二） 工作原理及工艺的动作过程 • 如结构示意图所示,电动机经皮带和齿 轮系减速后，达到40转/分。再用棘轮机 构连接一皮带组成糕点的进给机构，并 满足间歇运动的要求。同时通过另外一 组皮带轮带动曲柄滑块机构运动（滑块 上带切刀），实现糕点的切片。间歇运 动机构与切刀运动机构工作协调。由于 每一次切的过程都一样,从而使每一片糕 点的大小都一样。而通过改变进给的距 离，可调整切片的厚度。.
• 曲柄四档:16.3,32.4,47.8,62.8mm; • 连杆长265mm; • 摇杆长125mm; • 机架长286mm; • 棘轮半径100mm; • 棘轮齿数24个; • 皮带轮直径153mm; • 皮带长1.5m. •
整个机器的关键就在于切刀运动与糕点传送运动之间的协调,因此 需要详细计算． 依据零件尺寸，作图计算得出： 推动棘轮的曲柄摇杆机构的行程速比系数为：k=1；又工作周期为 1.5 秒，则摇杆推程时间为：0.75 秒，回程时间为：0.75 秒． 因此，切刀在 0.75 秒的时间内不能接触糕点（最大厚度为 20mm） 而在 0.75 秒的时间里切刀应完成切糕点的动作并离开糕点表面．即切 刀在糕点外运动的时间应大于 0.75 秒．据此验证切刀的曲柄滑块机构 的尺寸．计算得切刀在 20mm 以上的高度运动时间为 1 秒，满足设计要 求．
(一) 皮带传动设计: 皮带传动设计主要是采用 两个 半径不 一的皮 带轮来 实 现。由于皮带上的线速度相等,由 r1*v 1=r2*v2 有 1390*r1=240*r2; 则 r1/r2=24/139。 由此可见算出电机上皮带轮直径大小 r1=60mm;另一端皮带轮 半径大小 r2=350mm.传动比 i=139/24。
• 2.对于蛋糕的传送, 既要满足间歇运动的 要求,又能通过改变进给距离而切出不同 厚度的糕点。我们刚开始试用了槽轮机构, 但我们的糕点切片机要求可以改变所切糕 点长度的,如用槽轮机构的话,要改变切片 的长度很难实现,我们想到用飞轮（即许 多齿轮）改变速度来实现。用许多齿轮来 改变速度很复杂且不太方便操作,于是我 们否定了这个方案。经过查资料后，我们 选择了棘轮机构。用棘轮机构可以方便的 实现改变切片的长度.所以机构的总体方 案就这么大概的定下来了.
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在设计和计算尺寸时,我和同学进行了激烈的讨论,随着 讨论的深入,我们的设计也逐渐清晰.在计算尺寸时,我发现 有的机构不太理想,于是又找资料从新设计.得到组员的认 可之后,我门进一步完善了设计. 最难的还是对3DMAX,POWERPOINT等软件的不熟悉,一切 都要从头开始学.设计完了的时候.我负责的说明书草稿,最 伤心的是在打了一中午的字后,计算机发生故障.一切又从 头开始.这让我懊悔了好久,打字打得腰疼手酸,坐了一个下 午. 整个过程虽然比较累,但收获也不少.第一我有了设计的 经验,为以后的设计打下了良好的基础.第二我懂得了一些 管理思想,在设计过程中如何协调好各人的工作,提高效率, 节育时间.第三这次设计使我认识到自己的不足之处,比如 说对一些基本的软件不熟悉.也认识到基础知识的重要性. 感谢学校领导和老师给我这次机会,使我学到了这么多新知 识.
• (二) 齿轮系的设计: • 经皮带减速后的转速为240r/min,而我们所 要的转速为40r/min。因此还需要的传动比为6/1, 选用的齿轮为标准齿轮。 • m=4mm; z1=25,z2=50,z2'=25,z3=75。 • 传动比 i=6/1。 • 四 执行系统机构设计 • 执行机构分两个,第一个为曲柄滑块机构,第 二个为棘轮机构,现分别介绍如下:
• 滑块长65mm; • 刀片高37mm; • 曲柄滑块机构和棘轮机构轴心距为269mm。 • (二) 棘轮机构 • 棘轮机构主要是执行糕点的进给运动,每一次的 运动距离就是所切糕点的长度。为了更好的控制 和改变这个长度,设棘轮每转动一定角度,糕点运 动20mm,设棘轮共有24个齿,既每齿代表15度。 于是一共有四档,即20,40,60,80mm,也就是说棘 轮转动15,30,45,60度。对于棘轮的转动,设计一 个曲柄摇杆机构推动棘轮旋转。于是棘轮的旋转 角度就可以转化为摇杆的摆角。即15,30,45,60 度。设摆角的一半为α ,曲柄长度为r,摇杆的长度 为R,有sinα = r/R,
机械设计体会
王志超 为期几天的机械设计快要结束了,在这几天中我有喜 有悲,感慨万千. 从小我就对机器有兴趣,一直到现在才有机会自己实 践,刚开始分组后,我带着很大的兴趣和小组的同学合作, 我们想找一个比较复杂一点的机械来做,在找的过程中,我 们发现难的我们想出来了,但具体设计时,我们发现自己所 学的知识做这样的东西还比较困难,这一开始就给我敲了 一下警钟,做事不能光凭主观想象还要结合实际才行.在以 后的工作过程中,我克服了这个缺点,扎扎实实的结合所学 的知识来设计. 同学们推举我做小组长,我觉得自己肩上的担子更重了 ,不把工作做好对不起他们对我的信赖.在设计方案是我冥 思苦想,终于一起定下了方案.接着我根据大家的实际情况 分了工.我主要负责尺寸的计算,说明书的起稿和文字输入 .
棘轮机构
曲柄滑 块机构 （带切 刀）
• (一) 曲柄滑块机构 • 此机构主要是执行切刀的上下往复运动。由于所 切糕点的厚度最大为20mm,所以切刀在20mm之 上运动时,糕点才能运动。为了给糕点足够的传 送时间,设计刀的行程为60mm,即曲柄长30mm； 刀的高度设为37mm。考虑到卫生问题,刀不能 缩到滑块的轨道里去,所以设计滑块的长度为 65mm；又设计连接杆的长度为60mm。这样曲 柄滑块机构的高度比较高,所以采用皮带传动。 又切刀应能刚好切断糕点,综合曲柄滑块和棘轮 机构的尺寸,我们得出曲柄滑块机构和棘轮机构 轴心距为269mm。 • 所以曲柄滑块机构的尺寸为: • 曲柄长30mm; • 连接杆长60mm;
最后无奈之下，我们将机器的设计要求改为可切出四种不同 厚度的糕片。这实在是没有办法的了。由于时间紧迫，加上 同学们对powerpoint、3dmax、autocad等软件还不熟悉，尤 其是3dmax几乎没碰过，所以电脑的学习与操作就占了大部 分时间。虽然我们有20个机时，但机房没有软驱，使用不方 便，加上网络对大家的吸引力太大，上机时基本上没有去干 正事。各寝室的电脑成了抢手货。对于3dmax我是门外汉， 只能从零开始。由于个各寝室的电脑成了抢手货。人能力有 限，这个设计并不新颖，整个设计也就这样在一再迁就下完 成了。 理论上虽完成，但机器的许多结构尺寸还要进一步深入 计算分析，远超出我们的知识范围。因此这个机器到底能否 投入生产还有待考虑。不管怎样，经历本身就是财富。这次 课程设计增强了我们的合作精神，将我们所学的理论知识应 用于具体的生产实践之中，使我们看到了自己的不足之处， 为以后的设计和学习打下了基础。
五．主要参考资料 《机械系统创新设计》 杨家军 《机械原理》 傅祥志 杨家军 六.创新设计个人心得
2000 年 1999 年
一. 二. 三. 四.
我的一点体会 ━━━ 梁建超 课程设计心得 ━━━ 汪海平 机械设计体会 ━━━ 王志超 机械原理设计心得━━━丁保全
我的一点体
梁建超
一周半的机械原理课程设计就要结束了。这是我第一次把所学 的知识和应用联系起来。从选题到定方案，优化方案到结构图的 绘制，到3D的制做、说明书的编写，都由我们自导自演。其中有 过困难，有过挫折，但我们都克服过来了。创新和解决问题的能 力在这一次的课程设计中都得到了提高。无论我们的设计是怎样 一个水平，我想我们已得到了最宝贵的东西，迈出了可贵的第一 步。下面结合我们小组的整个设计过程谈一下我的体会. )集体的协作. 在科学技术发展到日新月异的今天,社会分工越来越细,没有集 体的协作,任何大的项目只能是纸上谈兵。在学校里搞设计如此, 在社会工作中也如此.我们这一次的设计虽然远谈不上复杂,却也 让我体会到了这一点.讨论方案时,大家各抒己见,集思广益,从切 口机构和进给机构的几种方案中,确定了我们认为最佳的方案.方 案定下来后我们进行了分工,王志超负责尺寸的计算和说明书的编 写.汪海平负责3D的制作。
•令 R=125mm, 有 r1=16.3mm, r2=32.4mm,r3=47.8mm,r4=62.8mm;这就确定了 摇杆的四个长度。将摇杆设计为一个圆盘的槽, 槽上按尺寸分布四个小孔,再放一个滑块到槽里 面,滑块上连连杆,连杆连摇杆,滑块可用销钉固 定于四个不同位置，这就构成了一个曲柄摇杆机 构 。 设 有 槽 的 圆 盘 直 径 为 150mm, 棘 轮半 径 为 100mm,在摇杆上装一个棘爪, 棘爪推动棘轮旋 转,棘轮上再固定一个皮带轮用以带动皮带旋转。 由运动距离可以得出皮带轮的直径为153mm, 这 样棘轮机构就设计完了。 • 其尺寸为: • 曲柄摇杆机构: