機械原理課程設(shè)計—剝豆機設(shè)計書

1、剝豆機課程設(shè)計安徽科技學院 機電與車輛工程學院機械自動化104班（中韓班）機械原理 安徽科技學院2012/5/19組長：焦流小組成員：焦流、付賓賓、江夏燦、趙然目錄一簡述21.1工作原理及工藝動作過程21.2設(shè)計要求：21.3 設(shè)計方案概述21.4設(shè)計任務2二工作原理和工藝動作分解32.1加料32.2送料32.3壓豆切皮32.4擠壓脫皮3三具體方案43.1送料機構(gòu)設(shè)計（采用間歇運動機構(gòu)）43.2壓緊、切皮機構(gòu)（聯(lián)動組合機構(gòu)）53.3擠壓脫皮機構(gòu)（兩軋輥加壓進行擠壓脫皮）8四數(shù)據(jù)尺寸設(shè)計104.1凸輪機構(gòu)（移動從動件盤形凸輪）104.2偏距式曲柄滑塊機構(gòu)114.3擠壓脫皮機構(gòu)（壓輥、輪系）12五

2、根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖及運動簡圖16六剝豆機三維圖設(shè)計17七設(shè)計總結(jié)17一簡述1.1工作原理及工藝動作過程   將干蠶豆浸胖后放在料斗內(nèi)，通過振動下料后將蠶豆平放排列成頭尾相接，送豆到切皮位置，將豆壓住并切開頭部的皮，然后用擠壓方法將豆擠出。 剝豆機的主要工藝動作是送料、壓豆切皮、擠壓脫皮。1.2設(shè)計要求：    1）蠶豆長度。2025mm     2）蠶豆寬度。1520mm     3）蠶豆厚度。68mm     4）生產(chǎn)率。每分鐘剝80粒。

3、60;   5）剝豆機要求體積小，重量輕，壓緊力可調(diào)，工作可靠，外形美觀。   1.3 設(shè)計方案概述    1）為了使蠶豆成橫臥頭尾排列，采用振動料斗上料方法。     2）送料機構(gòu)采用間歇運動機構(gòu)。     3）壓緊、切皮機構(gòu)用聯(lián)動組合機構(gòu)，為保證壓力不過大可在壓頭處加一個剛度合適的彈簧。     4）利用兩軋輥加壓進行擠壓脫皮，兩軋輥之間間隙一般比蠶豆最小厚度略小。  1.4設(shè)計任務a) 執(zhí)行機構(gòu)選型與設(shè)計：構(gòu)思出至少3種

4、運動方案，并在說明書中畫出運動方案草圖，經(jīng)對所有運動方案進行分析比較后，選擇其中你認為比較好的方案進行詳細設(shè)計。b)  對選擇的方案畫出機構(gòu)運動循環(huán)圖a)  機構(gòu)傳動系統(tǒng)的設(shè)計b)  對選擇的方案進行機構(gòu)尺寸設(shè)計c)  用ADAMS或SOLIDWORKS軟件對機構(gòu)進行運動仿真d)  用ADAMS或SOLIDWORKS軟件對機構(gòu)進行運動學分析，并畫出輸出機構(gòu)的位移、速度、和加速度線圖。e)  在2號圖紙上畫出最終方案的機構(gòu)運動簡圖。f ）編寫設(shè)計說明書。二工作原理和工藝動作分解根據(jù)上述分析，剝豆機要求完成的工藝動作有以下四個動作：2.1

5、加料加料：可以手動加料，并采用震動料斗，使蠶豆頭尾排列進入送料機構(gòu)。2.2送料送料：采用滾子推桿凸輪機構(gòu)，間歇運動送料。2.3壓豆切皮壓豆切皮：壓緊、切皮機構(gòu)最好用聯(lián)動組合機構(gòu)，為保證壓力不過大可在壓頭處加一個剛度合適的彈簧。2.4擠壓脫皮擠壓脫皮：利用兩軋輥加壓進行擠壓脫皮，兩軋輥之間間隙一般比蠶豆最小厚度略小。因此，剝豆機的運動方案設(shè)計重點考慮送料、壓豆切皮、擠壓脫皮機構(gòu)這三個機構(gòu)的選型和設(shè)計問題。三具體方案3.1送料機構(gòu)設(shè)計（采用間歇運動機構(gòu)）蠶豆是一種形狀不規(guī)則的食物。蠶豆的皮比較結(jié)實，給蠶豆加工帶來很多不便。因此，剝豆機用來將蠶豆去皮。這里是利用浸泡后的蠶豆皮很容易切開，而且與蠶豆肉

6、分離的特性來進行脫皮的。將浸胖后的蠶豆放在料斗里面，通過振動小料后使蠶豆成頭尾相接排列，故送料機構(gòu)需達到實現(xiàn)振動上料，間歇送料的目的。下圖為機構(gòu)設(shè)計方案：（1）料篩沿著槽面左右水平往返移動，是蠶豆能夠快速地按預定位置落入槽內(nèi)。因為蠶豆顆粒相對比較大，若沒有振動這一過程，蠶豆容易卡在料篩的出豆口，將不能達到預期目的。我們采用的是使蠶豆一粒一粒的落下，所以為了提高工作效率和降低能耗，料篩振動的幅度不宜過大。故其行程約為30mm其簡圖和位移線圖如下所示：（2）推桿沿著槽的內(nèi)部首先將蠶豆水平推進24mm，然后停止一段時間，等切皮結(jié)束后在往前推52mm，到達斜槽頂部是蠶豆下滑。若機構(gòu)完成一個運動循環(huán)則其

7、簡圖和位移線圖如圖2-2所示：注意由于浸泡后的蠶豆體積會有所增大，故送料口處通道應適當增大一點，整個機構(gòu)采用圓錐齒輪傳動，且用于振動的凸輪采用圓柱凸輪，切每次振動下來的蠶豆數(shù)目為兩個，因為整個裝置是左右對稱一起工作的，故每次壓緊切皮都是兩個蠶豆同時進行。3.2壓緊、切皮機構(gòu)（聯(lián)動組合機構(gòu)）蠶豆經(jīng)過送料機構(gòu)被送上傳送帶后，緊接著就需要進行壓緊切皮，現(xiàn)有以下三種機構(gòu)方案如圖所示方案一：方案說明：此方案運用了凸輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)、偏心式曲柄滑塊機構(gòu)組成，凸輪1與輪2為一整體，輪2與連桿3也為一整體，當給凸輪一個角速度w時，桿件5會隨著o1轉(zhuǎn)動，當運動到如圖位置時，桿件5的前端含有彈簧的壓緊裝置便將蠶豆

8、壓緊，此時又由于偏心式曲柄滑塊機構(gòu)同時運動，并且需要求滑塊也運動到壓緊蠶豆的位置，此時滑塊上的刀片便對蠶豆進行切皮，切皮結(jié)束后，隨著凸輪的轉(zhuǎn)動，滑塊離開切皮位置，桿件5也將將頂端壓緊裝置抬起，隨著傳送帶的運動，等下一個蠶豆到達指定位置時再進行上述操作。此裝置中皮帶可與輪2相連，就可以有動力來源。方案二：方案說明：此方案運用了對心滾子直動從動件盤形凸輪機構(gòu)、偏心式曲柄滑塊機構(gòu)組成，圓形輪1與凸輪2為一整體，當給定其一角速度轉(zhuǎn)動后桿件3會上下做往復運動，當下降至最低點時剛好壓緊傳送帶上的蠶豆，傳送帶連接1、7兩個圓形輪，當1轉(zhuǎn)動時7也隨之轉(zhuǎn)動，此時與7相連的曲柄6便運動起來，帶動5和4，使滑塊沿著

9、與機架相連的導路運動，當壓緊機構(gòu)壓緊蠶豆時，滑塊也剛好運動到蠶豆的邊側(cè)，就對蠶豆皮進行切割，隨著機構(gòu)的運行，等下一個蠶豆到達指定位置時，重復上述操作?？梢栽僬w機構(gòu)中設(shè)計左右相同的此裝置（對稱），可提高工作效率。方案三：(如右圖所示)方案說明：壓緊切片機構(gòu)，此機構(gòu)采用聯(lián)動組合機構(gòu)，為了保證壓力不夠大，防止被壓碎，所以在壓頭處加一個合適的彈簧。此機構(gòu)的運動過程是先彈簧收縮，壓緊豌豆，然后切刀將豌豆皮切開，當壓緊切片機構(gòu)向上運動時，切刀離開豌豆，最后壓頭離開豌豆。成功的完成切片任務。方案分析：上述三個方案中，方案二的設(shè)計更加合理可行，由于蠶豆在壓緊過程中需要讓壓豆片保持一定時間，好讓切皮裝置完成整

10、個切皮過程，如果設(shè)計對稱，可以提高加工效率，而且輪7可以作為后面的擠壓脫皮裝置的一個軋輪進行擠壓脫皮。經(jīng)小組討論，最終確定方案二為壓緊切皮機構(gòu)的最終方案。以下是當主動件一轉(zhuǎn)完成一個循環(huán)時，切壓機構(gòu)的位移圖線：3.3擠壓脫皮機構(gòu)（兩軋輥加壓進行擠壓脫皮）方案一：壓輥和輸送帶是垂直放置的，兩壓輥之間間隙一般比蠶豆最小厚度略小。壓輥的表面可以度一層鋸形的橡膠，一旦蠶豆接觸壓輥，就會被壓輥吸住并將其皮脫掉。兩壓輥之間用齒輪相連進行傳動，當然時間一長，肯定會有很多蠶豆皮被留在壓輥上，不利于后面剝豆的進行，因此我們要定期通過人工對壓輥進行清掃（詳見“其他裝置”）。方案二：如右圖所示，該機構(gòu)也是通過齒輪傳動

11、帶動輥輪進行擠壓脫皮，圖中輥輪上有一層矩形的橡膠，與輪連接的軸的右端為圓柱齒輪與直齒圓錐齒輪串聯(lián)機構(gòu)，直齒圓錐齒輪嚙合，實現(xiàn)垂直平面速度換向；圓柱齒輪嚙合，實現(xiàn)平行平面速度反向。兩種嚙合串聯(lián)從而使軋輥按要求運動。方案三：壓輥仍然如前兩個方案放置只是傳動裝置是借助皮帶輪和皮帶傳動，下面根據(jù)這些傳動方式的不同進行分析選擇方案。方案分析：方案一與方案二相比顯然方案二更優(yōu)越，由于壓輥在整個系統(tǒng)的最前方，故需要傳動裝置與后端相連，單純的如方案一的齒輪連接顯然無法滿足要求，方案二的錐齒輪上可通過軸來進行傳動，方案三的皮帶傳動相對于錐齒輪的傳動來說，齒輪的傳動更為平穩(wěn)可靠，且設(shè)計齒輪傳動也是學習機械原理這門

12、課程后有所應用的地方，綜合考慮最終擬定方案二為擠壓脫皮機構(gòu)的最終方案。四數(shù)據(jù)尺寸設(shè)計4.1凸輪機構(gòu)（移動從動件盤形凸輪）根據(jù)設(shè)計要求，滾子從動件盤形凸輪所承受的從動件為壓緊機構(gòu)，故載荷不大且要求速度為中速即可，因此選用簡諧運動規(guī)律即余弦加速度運動規(guī)律，按其運動規(guī)律要求有推程角為90°，遠休止角為30°，回程角為90°，近休止角為150°，推程h=50mm，基圓半徑r。=120mm,偏心距e=50mm。按照以上數(shù)據(jù)可設(shè)計出凸輪如下圖所示：其位移圖線、速度、加速度圖線如下圖所示：4.2偏距式曲柄滑塊機構(gòu)如下圖所示，偏距式曲柄滑塊機構(gòu)是用于對蠶豆的切皮被安裝于

13、前端傳動輪上，與傳動輪一起轉(zhuǎn)動從而使滑塊沿與機架相連的導路滑動至被壓緊的蠶豆處，此時滑塊上的刀片對壓緊的蠶豆進行切皮處理；具體設(shè)計及數(shù)據(jù)如下：曲柄長為300mm，連桿長為800mm，偏距為240mm。其運動圖線如下：4.3擠壓脫皮機構(gòu)（壓輥、輪系）由以上方案分析可知，擠壓脫皮機構(gòu)通過兩壓輥進行擠壓，傳動機構(gòu)是通過定軸齒輪輪系進行傳動：錐形齒輪采用標準齒輪參數(shù)設(shè)計齒數(shù)為17，具體零件參數(shù)如下圖所示：以下是壓輥上帶動傳動的兩直齒輪的數(shù)據(jù)：下表為常用傳動機構(gòu)的選擇與比較表2中是可供選擇的常用傳動機構(gòu)帶傳動具有傳動平穩(wěn)、噪聲低、清潔（無需潤滑）的特點，具有緩沖減振和過載保護作用，并且維修方便。與鏈傳動

14、和齒輪傳動相比，帶傳動的強度較低以及疲勞壽命較短齒輪傳動效率高、傳動比穩(wěn)定、工作可靠、壽命長、結(jié)構(gòu)緊湊、比帶、鏈傳動所需的空間尺寸小渦輪蝸桿傳動傳動比大，體積小，單頭的有的能自鎖，不用另加制動裝置就能停在任意位置，但是它的效率太低皮帶輪傳動及渦輪蝸桿的傳動的設(shè)計數(shù)據(jù)如下圖：我們可采用轉(zhuǎn)速n=910r/min的電機進行傳動。根據(jù)選定的驅(qū)動電動機的轉(zhuǎn)速和剝豆機的生產(chǎn)能力。它們的機械傳動系統(tǒng)的總速比為：機械傳動系統(tǒng)的第一級采用帶傳動；第二級為圓錐直齒齒輪傳動；第三級仍為圓錐直齒齒輪傳動。五根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖及運動簡圖擬定運動循環(huán)圖的目的是確定各機構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動作的先后順序、相位，以利

15、于設(shè)計、裝配和調(diào)試。以主動件的轉(zhuǎn)角作為橫坐標(0°、360°)，以各機構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標作出位移曲線畫出運動循環(huán)圖，并用用AutoCAD畫出剝豆機的運動簡圖如下：六剝豆機三維圖設(shè)計根據(jù)以上設(shè)計，把各零件用solidworks畫出，將各零件分配給小組各成員，畫好零件圖后匯總，再用solidworks進行裝配，總體裝配圖如下：七設(shè)計總結(jié)經(jīng)過一個星期的努力，我終于將機械設(shè)計課程設(shè)計做完了.在這次作業(yè)過程中我遇到了許多困難一遍又一遍的計算一次又一次的設(shè)計方案修改這都暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足. 盡管這次作業(yè)的時間是漫長的過程是曲折的但我的收獲還是很大的.不僅僅掌握了錐齒輪傳動、圓柱齒輪傳動和凸輪機構(gòu)以及曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計步驟與方