赵强(103731627)比萨饼成型机

-1-机械设计学课程设计设计题目：比萨饼成型机学院：机械交通学院班级：机械工程及自动化106班学号：103731627号设计者：赵强指导老师：张学军2013年5月26日-2-目录1.设计题目……………………………12.工作原理及工艺动作过程…………33.设计原始数据及设计要求…………44.功能分解及机构选用…………………55.设计方案图拟………………………106.设计方案的评比和选择………………147.心得体会………………………………158.参考书目………………………………15-3-1.设计题目比萨饼成形机开发比萨饼成型机原理。这台机器应该制作成如D-7所示的比萨饼，尺寸为：（1）“小比萨饼”：直径25cm，厚4mm（生面团约230g)。(2)“双料比萨饼”：直径35cm，厚4mm（生面团约460g）。生面团事先做成近似立方体的形状，撒上干粉，输入机器，以免粘结。生面团用手通过漏斗状的装置送入机器，这个漏斗可以放置在机器的任意位置。成型的比萨饼可以通过一个连续运转的输送带输出，漏斗和输送带应放置在不同侧面。在成型过程中不应该有生面团撒落。作为驱动单元，这台机器还应有一台带有联轴器的电动机，电动机有一定的转速和力矩联轴器的两个输入端都为标准轴伸。2.工作原理及工艺动作过程比萨成型机的功能是将不加粘结剂的生面团定量送入压形置压制成φ×h圆型片坯，经压制成形后脱离该位置。机器的整个工作过程（送料、压形脱离）均自动完成。该机器可以压制小比萨饼，双料比萨饼等。其工艺动作的分解如图1-4-图1工艺动作分解1）生面团均匀筛入圆筒形型腔（图1.1）。2）下冲头下沉，预防上冲头进入型腔时面团扑出（图1.3）。3）上、下冲头同时加压，并保持一段时间（图1.4）。4）上冲头退出，下冲头随后顶出压好的饼子（图1.5）。5）料筛推出比萨饼（图1.6）。3.设计原始数据及设计要求上冲头、下冲头、送料筛的设计要求是：1).上冲头完成往复直移运动（铅锤上下），下移至终点后有短时间的停歇，起保压作用，保压时间为0.4秒左右。因冲头上升后要留有料筛进入的空间，故冲头行程为90～100mm。因冲头压力较大，因而加压机构应有增力功能（如图1.2a）。2).下冲头先下沉3mm，然后上升8mm，加压后停歇保压，继而上升16mm，将成型饼顶到与台面平齐后停歇，待料筛将饼子推离冲头后，再下移21mm，到待料位置（如图1.2b）。-5-3).料筛在模具型腔上方往复振动筛料，然后向左退回。待批料成型并被推出型腔后，料筛在台面上右移约45～50mm，推卸片坯（如图1.2c）。S上S下S料(a)(b)(c)图1.24．功能分解及机构选用该比萨饼成型机通过一定的机械能把原料（生面团）压制成成品，其功能分解如下图-6-设计比萨饼成型机，其总功能可以分解成以下几个工艺动作：(1)送料机构：为间歇直线运动,这一动作可以通过凸轮完成(2)筛料：要求筛子往复震动，这一动作可以通过凸轮完成(3)推出比萨饼：下冲头上升推出成型的比萨饼(4)送成品：通过凸轮推动筛子来将成型的比萨饼挤到滑道(5)上冲头往复直线运动，最好实行快速返回等特性。(6)下冲头间歇直线运动，这一动作可以通过凸轮完成。五．上冲头机构方案选用：方案一：-7-方案二：方案三：六．方案评估方案一：方案一为一凸轮机构，能很好的实现所需要的运动变化，机构由一个凸轮为原动件带动从动件做上下移动，应用范围较广可调性高运转精度大，可完成工作需要。自由度：S=3n-2PL-PH=3*2-2*2-1=1由于上冲头总行程为100cm，使用凸轮机构会使凸轮的曲率半径变-8-大，滚子与凸轮的压力角变大，容易磨损构件，基圆大小很难确定，设计难度高，也不容易生产加工，冲头下压力不足，导致产品不合格，所以方案一虽可行但不适用于上冲头的设计使用，暂不选。方案二：方案二为一曲柄摇杆机构，由曲柄为主动件带动摇杆摇动以及滑块上下运动，应用范围广可调性高运转精度较高计算自由度：S=3n-2PL-PH=3*3-2*4=1可实现运动需要。具有很好的传动性，结构简单经济性好工业制造较为简单，维修跟换方便，可大批量制造生产，暂为最佳选择。方案三：方案三为半齿轮齿条机构，由一半齿轮带动齿条做上下运动实现运动需要，承载能力一般传动平稳噪音小但下压力不足，经济性一般，运动不易控制，传动性不佳，机械生产要求高，不如方案二。综上所述，在三个方案中，方案二为最佳方案。七．运用循环图设计（详见附录一）从机构运动上来看，整个机构分为送料、成饼、推出比萨饼、送成品，四个环节，正确处理这四个环节是设计循环图的关键，其中送-9-料机构可以通过凸轮完成，成饼由上下冲头共同作用完成，推出比萨饼由下冲头上升完成，送成品通过凸轮推动筛子来将成型的片坯挤到滑道。为了保证上冲头、凸轮、送料机构这三个运动机构之间不冲突，在分析三者关系之后发现上下冲头的运动是整个机构的关键部分，所以在设计运动循环图时，率先设计的是上下冲头部分。由于下冲头与上冲头之间关系最密切，又要保证互相之间不冲突，在通过计算后得出以下初步结论：1．0°~60°上冲头匀速下降，下冲头保持不动，送料机构向右送料。2.60°~90°下冲头下降3mm，上冲头继续下降，筛料。3.90°~120°下冲头不动，上冲头继续下降。送料机构向左缩回。4.120°~163°下冲头上升8mm，上冲头下降至最低点，完成成饼。5.163°~211°上下冲头保压。6.211°~270°上冲头快速回归，下冲头上升送出比萨饼。7.270°~300°上冲头继续上升，下冲头不动，送料机构向右运动将成型的比萨饼挤到滑道8.300°~360°上下冲头及送料机构回到起始位。八．上冲头设计（详见附录二）1.设计要求A．上冲头行程为90~100（mm）。-10-B．上冲头完成往复直移运动，下移至终点后有短时间的停歇，起保压作用，保压时间为0.4秒左右。C．因冲头压力较大，因而加压机构应有增力功能2.设计过程A．确定设计方案经过分析，选用（如右图）方案为最佳方案。B．设计采用CAD软件设计，只需确定各杆件长度即可完成设计。C．由于上冲头要求行程为90~100mm，本设计采用100mm，其中杆A比杆D设计要求大于等于1：2小于等于1：1。且杆A杆D不宜太长，暂定A=150mm，D=250mm，D．设计要求中上下冲头需要有保压时间为0.4s，推算杆A左极限位置到垂直位置角度为2°。由CAD制图得出右极限位置到垂直位置角度为56°，满足不易超过60°的要求。计算形成速比系数K=180+6/180-6=1.08具有急回特性。E．为确定杆B杆C的长度需先确定右侧机架的位置暂定右侧机架至AD杆垂直距离为700mm。由CAD软件计算距离，列式：B+C=706.06B-C=579.20-11-得出B=642.63mmC=63.43mm至此，四杆ABCD都已确定，可用AutoCAD2010软件做出图形。（制图过程及成图见附录二）下凸轮机构运动简介：下冲头机构作往复上下直线运动，当料筛将粉料均匀筛入圆筒形型腔，下冲头先下沉3mm待上冲头进入圆筒形型腔后，再上升8mm并保压，压面团成型后，再上升16mm推出成品，并远休等待振动筛推出成品，最后一再下降21mm等待筛料。下凸轮的设计：设计凸轮参数：已知的基圆半径r。=10mm,偏距e=0,推杆行程h=21mm其运动规律为：序号凸轮转动角度推杆运动规律10～33°等加速下降3mm233°～60.5°近休360.5°～99°等加速上升8mm-12-499°～143°静止不动5143°～176°等加速上升16mm6176°～231°远休7231°～258.5°等加速下降21mm8258.5°～360°静止等待筛料下凸轮示意图6．设计方案的评比和选择方案评比方案评价方案一方案二方案三-13-性能工作性能应用范围较广可调性高运转精度大应用范围广可调性高运转精度一般应用范围广可调性一般运转精度一般传动性能传动性强速度范围大噪声小传动比号承载能力一般传动平稳噪音小经济性经济性一般结构简单经济性好经济性一般结构紧凑性较好一般好综述以上评比，方案一各个方面较好，最后确定方案一为最终方案。七．心得体会通过学习《机械设计学》以及《机械原理课程设计指导书》使我更加了解机械的基本工作原理和性能，知道设计机械并不很容易，在设计过程中我们遇到了不少的困难，但我们还是在知道老师的帮助和自己的努力下克服困难，知难而上，按时完成了交给我们的任务。在-14-我参考其他的设计时，我觉得我跟他们的思路稍有不同，有些是我还真的从没想到过，但是在通过自己的仔细分析后，取长补短，得出了很多完美的结论，但部分地方还有很多的缺点和不足，即使如此，却依然给了我创造和设计的信心。我们感谢腾兵老师的指导和教育，在学校学习多数是原理，原理是基础，创新是核心，我会通过努力更加的加强我个人的创新意识，在未来的学习生活中取得更好的成绩，并通过自身的不断努力争取做一个合格的设计者！！8．参考书目《机械设计学》机械工业出版社2006《机械原理》高等教育出版社2006《机械原理课程设计指导书》高等教育出版社2005《机械原理教程》清华大学出版社2010《工程制图》中国水利水电出版社2009