机械原理课程设计.doc

机械原理课程设计说明书机械工程学院机械设计制造及其自动化专业09级机自六班 设计者：陈振强 090101010178 孟凡超 090101010157 刘江龙 090101010169指导教师：宜亚丽2011年7月7日1. 原始数据工作要求为每分钟80粒，且圆盘上均匀分布8个凹槽，所以圆盘的转速确定为每分钟10转。推杆的周期应与工作周期一致，每分钟80转，这可以确保每次有且只有一粒蚕豆被推到切口处。曲柄滑块机构中的曲柄直接与马达的输入齿轮相联。由此，马达的输入转速为每分钟80转。落料机构中，大圆盘的转动由齿轮变速后得到。另外大圆盘上每两槽位的间隙选为每粒蚕豆宽的34倍。故定其直径为160mm。而推杆距大圆盘圆心的距离定为100mm，各齿轮的尺寸由此决定，如表1-1：表1-1 齿轮尺寸齿轮1M=1 Z=20齿轮2 M=2 Z=20齿轮3 M=1 Z=80齿轮4M=2 Z=40齿轮5M1 Z=50齿轮6M=1 Z=28齿轮7M=1 Z=56轧辊D=402.设计要求此次课程设计，我们小组设计的基本原则是创造性、工艺性、经济性。剥豆机要求体积小，重量轻，压紧力可调，工作可靠，外形美观。构思出3种运动方案，并在说明书中画出运动方案草图，经对所有运动方案进行分析比较后，选择其中比较好的方案进行详细设计。最后用相关软件进行模拟仿真。3.小组成员及分工刘江龙：绘制简图及计算数据孟凡超：提供设计方案及处理数据陈振强：方案评定及绘制草图。其他工作由全组成员共同完成。目录1 工作原理12 运动循环图23各部分传动机构选型3（1） 进料机构3（2） 送料机构3（3） 切皮机构4（4） 脱皮机构4（5） 清扫机构54提出多种传动方案并进行评定取舍6（1） 切皮机构第一方案6（2） 切皮机构第二方案75动力学分析96参考文献117心得体会12III1. 工作原理本机器主要分为四个机构，分别为进料机构、送料机构、切皮机构和脱皮机构。送料：将干蚕豆浸胖后放在料斗内，通过进料机构使蚕豆成竖直排列，并且能够实现间隙供给。切皮：通过切皮机构切开蚕豆的侧面或头部的皮。挤压脱皮：将切好皮的蚕豆，送到脱皮机构，利用轧辊挤压的方法将豆挤出。分离：要求将剥开的皮与剥好的豆分隔开。2. 运动循环图表2-1 运动循环图执行构件运动情况圆盘匀速圆周转动，使每粒蚕豆以相同的间隔进入工作区切皮进料匀速推进，转速为圆盘的转速的8倍轧辊挤压匀速圆周转动，转速为70-80转每分钟 图2-1立体示意图3. 各部分传动机构选型（1） 进料机构：此机构以漏斗为主体，结构极其简单，不再过多描述，参考图2-1。（2） 送料机构：首先通过进料机构，使浸泡好的蚕豆竖直进入圆盘的进料口。该大圆盘的使用可谓一大创新，圆盘以一定的转速转动，蚕豆从圆盘上方的口子进去，由于圆盘的转动以及重力的作用下，蚕豆在下方的口子出来，并经过传送机构送到下一机构。圆盘的进料口是经过计算之后，均匀分部在圆盘上的，该圆盘机构能让我们根据出料时所需的速度而调节圆盘的转速，从而满足了后面切皮和挤压的间歇要求。 图3-1 送料机构示意图（3） 切皮机构由进料口提供的蚕豆在曲柄滑块的推动下进入切皮机构。该机构的侧面设有锋利的刀刃，蚕豆在曲柄滑块的推动下，将往前运动，因此将在侧面产生一开口，为下一步骤做好准备。 图3-2 切皮进给机构示意图（4） 脱皮机构挤压机构的基本工作原理是，利用一对轧辊的旋转（旋转方向相反），轧辊表面添加有锯形的橡胶，一旦蚕豆接触了轧辊之后，将被轧辊吸住将蚕豆吸住。轧辊之间的距离比蚕豆的最小厚度略小，蚕豆受到轧辊的挤压，豆沿着切开的口子方向弹出，豆皮随轧辊沿相反方向卷入。 一般情况下，轧辊与传输带是垂直放置的，因此，蚕豆经过挤压之后，需要用清扫的机构来分离剥好的豆和豆皮。否则，由于进料和出料的运动方向相反，且位于同一直线上，会使剥好的豆和末剥好的豆混淆。图3-3 脱皮机构示意图（5） 清扫机构在轧辊上可以设置一个挡板，该挡板的功能等同于刮刀，防止豆皮粘在轧辊上，不利于下一个蚕豆的挤压。同时，不需要用到其它清扫机构，使该机构更为简洁。4. 提出多种传动方案并进行评定取舍（1）切皮机构第二方案 图4-1 挤压机构简图 图4-2切皮简图 为了使蚕豆在切皮时不移动，在切皮位置需要添加一个压紧机构。如左图所示，为凸轮连杆单侧停歇机构，它用于要求不高的单侧近似停歇机构。由于压豆时总体精度要求不高，用这个机构就能满足所需的要求。主动件1匀速转动，滑块在在行程内往复运动，并且当滑块运动到最下端时，会停留一段时间。在滑块上升期间，由传输带传送下一个需要加工的蚕豆到工作区。由于蚕豆的大小不一样，为保证施加在蚕豆上的压力适中，应该在压头处加一个刚度合适的弹簧来调节 。根据最终生产率的要求，该主动件的转速应该为每分钟80转。然而，此方案较为复杂，制作成本较高，且难以完成蚕豆的进给目的，所以舍弃该方案。（2）切皮机构第三方案图4-3 切皮机构3简图通过送料机构将蚕豆由送料机构送到开口较大的一端，因为是螺旋线型的槽，豆子在槽壁的纵向反作用力下纵向移动，下端梯形槽内设置一刀片，在初期纵向移动过程中完成切皮过程，后期，由于是锥度螺旋线，轧辊后半段与下端梯形槽的间隙越来越小，随即完成压与挤的近似的同步动作，之后豆由预想的出豆口弹出，豆皮则继续纵向运动，由轧辊另一端排出。这种方案的主要优势是能够集切皮和挤压于一个工作区域上，方案中执行机构更简洁紧凑，理论上甚至可以省去进给机构，只需要辅以整料机构，并且只需要单个轧辊。没有拘泥于一般的双轧辊的设计思路，设计方案具有一定的独创性。缺点是由于豆的大小不一，即轧辊与梯形槽之间的空隙很难做到自动调节，因此会造成蚕豆切皮程度不一，受压之后，豆不能精确定位在什么地方排出。因此，有可能会导致一些豆未能顺利弹射出去而被挤碎，或者导致一些豆不能顺利完成脱皮动作而从末端排除。故，亦排除此方案。5. 动力学分析齿轮机构各齿轮传动比的计算i12=Z3/Z1=4w2=w3i24=Z3/Z1=2i35=Z5/Z3=5/8i56=Z6/Z5=14/25i67=Z7/Z6=2 图5-1 齿轮机构简图图5-2 曲柄滑块速度分析图V3=w3*P13P14=w3*P14P23*tan参考机构简图各个数据，取曲柄的长度为15mm，连杆的长度为60mm.滑块往返移动的周期为60S/80=0.75S,蚕豆下落的周期也是6S/8=0.75S，满足设计要求。6. 参考文献 安子军.机械原理.北京:国防工业出版社,2009 成大先.机械设计手册 机械传动.北京:化学工业出版社,2004 贾春玉,郑长民.画法几何与机械制图.北京:中国标准出版社20097. 心得体会 孟凡超：说实话，这次课程设计对我们来说是个很大的挑战，时间短任务重，很多内容都是第一次接触，还好大家都比较投入，才得以完成。在选材上，我们浏览了很多相关内容，有借鉴也有自己的创新。在分工上，大家各司其职，配合默契，合作比较愉快。当然在过程中由于基础知识的不扎实我们遇到了一些阻力，在今后的学习中要尤其注意。剧本再好，没有扎实的演技，也是出不来戏的。 刘江龙：这是我们第一次完成设计类的任务。我们每个人既兴奋又紧张。好在通过大家的共同努力，终于完成了我们的首次课程设计。通过这将近一个星期的工作，我更加熟悉了一些绘图软件的使用，巩固了以前所学的知识，同时也发现自己还有很多很多不懂的地方，并且体会到了把所学知识应用于实际的巨大困难。革命尚