机械设计专业课程设计-工艺品山核桃切割机设计.doc
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1、辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 ( 计 算 )书 辽宁工业大学 专 业 课 程 设 计 说 明 书题目: 工艺品山核桃切割机设计 学院(系): 机械学院 专业班级: 机设081 学 号: 学生姓名: 指导教师: 起止时间: 2011-12-172012-1-7 辽宁工业大学专业课程设计任务书院(系): 机械工程与自动化学院 教研室: 机械设计教研室学 号080103009学生姓名专业(班级)机设081设计题目工艺品山核桃切割机设计技术参数与要求生 产 率:20片/分。规 格:核桃直径2630mm。适用范围:针对市场上用山核桃切片粘制工艺品,设计山核桃切片机,可切割厚度为810m
2、m的椭圆形核桃切片,切割断面光滑平整。能实现工艺品粘制工艺。电 源:220V,50 Hz工作量1. 总装配图一张,0#;2. 零件图两张,2#;3. 有限元分析、三维仿真或程序计算光盘一张;4. 设计计算说明书一份工作计划1. 方案拟订 3.5天2. 设计计算 2.5天3. 有限元分析、三维仿真或程序计算 3天4. 绘制总装图 11天5. 绘制零件图 2天6. 编写设计计算说明书 1天7. 答辩 1天成绩评定图面(40)说明书(20)答辩(20)平时(10)有限元分析、三维仿真或程序计算(10)总分 成绩: 指导教师签字: 年 月 日目录第一章 绪论41.1 研究内容的现状41.2 选题意义5
3、第二章 总体方案设计62.1研究给定设计任务62.2设计任务抽象化72.2.1总功能提炼72.2.2系统边界确定72.3 确定工艺原理方案72.4确定工艺路线,画出工艺路线图72.5功能分解,画出功能树72.6确定功能结构82.7功能单元求解82.8系统原理方案确定82.8.1系统原理方案求解82.8.2系统原理方案形成92.8.3方案确定102.9方案图和总体布局102.10主要参数确定11第三章 执行系统的设计计算113.1运动分析113.1.1核桃进给运动分析113.1.2锯片转动分析113.2动力分析123.2.1核桃进给力分析123.2.2锯片转动力分析12第四章 传动系统的设计计算
4、134.1 运动与动力参数的设计计算134.1.1 电机的选择134.1.2总传动比计算及传动比分配134.1.3各轴转速、功率及转矩的计算134.2 传动零件的设计计算144.2.1分配传动比144.2.2各轴功率、转速和转矩的计算144.3带的设计计算144.3.1确定设计功率PC144.3.2选取V带的型号154.3.3确定带轮基准直径、154.3.4确定中心距a和带的基准长度Ld154.3.5验算包角164.3.6确定带根数z164.3.7确定初拉力F0174.3.8计算轴压力Q184.4轴的设计计算184.5轴承的验算244.6键联接的选择和验算26第四章 结论27参考文献28第一章
5、 绪论1.1 研究内容的现状目前工艺师傅切割山核桃的方法是采用两个特制的木头卡具和木工锯床对核桃进行切割,先用其中一个木头卡具对核桃进行纵向切割,再利用另一个木头卡具对核桃进行横向切割。这种方法不但效率低,而且不安全。具体方式如下:图1.1纵向切割木头卡具 图1.2纵向切割图1.3横向切割木头卡具图1.4横向切割1.2 选题意义核桃乃吉祥之物,“核”字与 “和”“合” 谐音,是合家欢乐,幸福平安,和气生财,家和万事兴的象征。早在公元1778年, 乾隆皇帝就曾将核桃壳制品,作为“驱邪呈祥”、“保佑平安”之物,并将一些精品,摆放在帝王神龛之上。在1997年香港回归时,中央政府赠于香港特别行政区的纪
6、念品中,也有核桃壳制作的珍品相比于其他工艺品而言,山核桃壳工艺品,是最为年青的一种。但是现在针对山核桃的切削方法费时费力,而且不安全,随着人们对居室幽雅程度要求的日益增高,核桃壳工艺品必将成为一种时尚,进入寻常百姓家中,所以谁能设计出一种能更快更好切核桃的机器,降低山核桃工艺品的成本,谁将占领山核桃工艺品的市场。第二章 总体方案设计2.1研究给定设计任务表2.1设计任务书课题编号080103009课题名称核桃切片机设计者孙海川起止时间2010-11-26表2.2设计要求1功能主要功能:将直径为26mm-30mm的核桃切成边长为18mm-21mm、厚度为8mm的椭圆形核片2适应性作业对象:直径为
7、26mm-30mm的核桃(带核桃尖)工 况:变载荷环 境:常温,干净3性能动 力:380V运 动:无结构尺寸:无要求,但体积、重量尽量小4生产能力生产率:20个/分5可靠性可靠度要达到90%以上、最高一个星期维修一次、有效度达到90%以上6使用寿命多次性使用寿命八年(经过大修)7经济成本材料费用2000、设计费用500、制造加工费用1000、管理费用5008人机工程操作方便、省力9安全保证人身、设备安全10包装运输防腐、防锈2.2设计任务抽象化2.2.1总功能提炼将直径为26mm-30mm的核桃切成边长为18mm-21mm、厚度为8mm的椭圆形核片2.2.2系统边界确定由2.2.1总共能的提炼
8、得到核桃切片机总功能的黑箱描述,如图1。边长为18mm-21mm厚度为8mm的椭圆形核片能量核桃切片机直径为26mm-30mm的核桃废削图2.1核桃切片机总功能的黑箱描述2.3 确定工艺原理方案利用剪切力对核桃进行连续切削2.4确定工艺路线,画出工艺路线图加料 横切 纵切2.5功能分解,画出功能树加料横切 核桃定位(去头部和尾部) 核桃进给 切割功能树 加料 纵切 核桃定位(分成四片) 核桃进给切割 2.6确定功能结构由2.5的功能分解及功能树,确定功能结构图如图2.2边长为18mm-21mm厚度为8mm的椭圆形核片切割传动机构能量直径为26mm-30mm的核桃定位进给上料上料图2.2核桃切片
9、机功能结构图2.7功能单元求解1.、加料:人工供送、拨爪供送、机械手等2、核桃定位:横切 用核桃尖、核桃凹槽、核桃凸台等 纵切 用横切完的平面、核桃凸台、核桃凹槽等3、核桃进给:用杠杆(人操作)、曲柄滑块、曲柄滑块等4、切割:用圆形锯片、条形锯片,线切割等2.8系统原理方案确定2.8.1系统原理方案求解由2.6各功能单元解得核桃切片机形态学矩阵,如下表:表2.3核桃切片机形态学矩阵分功能123A加料人工供送拨爪供送机械手B核桃定位横切用核桃尖用核桃凸槽用核桃凹台纵切横切完的平面用核桃凸台用核桃凹槽C核桃进给杠杆(人操作)曲柄滑块凸轮推杆D切割圆形锯片条形锯片线切割2.8.2系统原理方案形成1、
10、方案初选 方案一:A1+B1+C1+D1 人工半自动核桃切片机 方案二:A2+B2+C2+D1 机械半自动核桃切片机2、方案评价(1).评价目标树山核桃切割机性能0.3成本0.3维修性0.1操作性0.2可靠性0.1各评价目标的加权系数根据经验给出,见图3和表2。图2.3 评价目标树(2)评分标准采用五分制评分标准。表2.4 评分标准五分制012345不能用勉强可用可用良好很好理想(3)评分方法采用集体评分法,由10位评分者以评价目标为序对各方案评分,取平均值。各均值见表2.6。(4)总分计算方法采用分值相加法和有效值法(加权计分法)计算,见表2.6。表2.5 总分计算方法方 法公 式特 点分值
11、相加法计算简单、直观有效值法(加权计分法)考虑了各评价目标的相对重要程度表中: 评价目标个数; 第个评价目标的得分;第个评价目标的加权系数; 方案总分值;有效值。表2.6 山核桃切片机评分表评价目标性能成本可靠性操作性维修性总分加权系数0.30.30.10.20.1分值相加加权分值相加方案一3.1 3.9 3.5 3.0 3.5 17.0 3.40 方案二3.5 2.2 3.0 3.8 3.0 15.5 3.07 2.8.3方案确定根据计算得出方案一的各种总分值(见表4)均最高,为最优方案,所以选择该方案:用人工加料,横切用核桃尖定位,纵切用横切完的平面定位,用杠杆对核桃进行进给,用圆形锯片转
12、动对核桃进行切割。2.9方案图和总体布局由系统原理方案确定方案简图如图2.4所示。1 圆柱推杆 2核桃 3圆形锯片图2.4核桃切片机机构简图人工将核桃放入卡具1中,然后人工按动杠杆2对核桃进行进给,通过锯片3对核桃进行切削。2.10主要参数确定核桃加料:20个/分圆形锯片:外径110mm 内径30mm 厚度2mm第三章 执行系统的设计计算3.1运动分析3.1.1核桃进给运动分析图2.5核桃进给机构运动分析A运动尺寸:根据核桃切片的工艺要求,确定核桃的进给位移3mm。为了安全L3=6mm 。L1,L2根据空间要求,人机工程,省力等方面的要求L1=100mm,L2=200mmB运动参数:推杆平均速
13、度V=0.06m/min3.1.2锯片转动分析A运动尺寸:外径110mm 内径30mmB运动参数:类比法,转速2000r/min3.2动力分析3.2.1核桃进给力分析图2.6核桃进给机构力分析F(L1+L2)COS=QL1COS因为L1=2L2所以=Q/F=33.2.2锯片转动力分析因为锯片外径为110mm,转速为2000r/min所以锯片角速度=2n60=209.33rad/s线速度V=r=209.330.055=11.5m/s用类比法:普通木工机械电机功率为4 KW所以F=P/V=4000/11.5=347.8N第四章 传动系统的设计计算4.1 运动与动力参数的设计计算4.1.1 电机的选
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