剝豆機機械原理課程設(shè)計

1、 湖南工業(yè)大學課 程 設(shè) 計資 料 袋 機械 工程 學院（系、部） 2008 2009 學年第 1 學期 課程名稱 機械原理課程設(shè)計 指導教師 職稱 學生姓名 專業(yè)班級 學號 題 目 剝豆機 成 績 起止日期 2009 年 5月 日 2009 年 6 月 日目 錄 清 單序號材 料 名 稱資料數(shù)量備 注1課程設(shè)計任務書2課程設(shè)計說明書3課程設(shè)計圖紙張456湖南工業(yè)大學課程設(shè)計任務書20 20 學年第 學期 機械工程 學院（系、部） 專業(yè) 班級課程名稱： 設(shè)計題目： 完成期限：自 2009 年 5 月 日至 2009 年 6月 共 周內(nèi)容及任務一、設(shè)計的主要技術(shù)參數(shù)二、設(shè)計任務進行剝豆機統(tǒng)的運動

2、方案和傳動系統(tǒng)設(shè)計確定剝豆機作原理和運動形式，繪制工作循環(huán)圖； 設(shè)計幾種運動方案并進行分析、比較和選擇； 對選定運動方案進行運動分析與綜合，并繪制機構(gòu)運動簡圖； 進行機械動力性能分析與綜合 ； 三、設(shè)計工作量編寫說明書一份及機構(gòu)圖一張。進度安排起止日期工作內(nèi)容主要參考資料指導教師（簽字）： 2009 年 5 月 20 日系（教研室）主任（簽字）： 年 月 日 機 械 原 理 課程設(shè)計設(shè)計說明書剝豆機起止日期： 2009 年 5 月 日 至 2009 年 6 月 日學生姓名班級學號成績指導教師(簽字)機械工程學院（部） 2009年 6月14 日運動仿真 視頻地址：目錄一、剝豆機功能及設(shè)計要求4二

3、、工作原理和工藝動作分解4三、根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖4四、執(zhí)行機構(gòu)的選型5五、傳動機構(gòu)的選擇與比較7六、運動方案的選擇和評定8七、機械運動系統(tǒng)的速比和變速機構(gòu)8八、機械運動方案簡圖8九、機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)的尺寸9十、方案評價11剝豆機一、剝豆機功能及設(shè)計要求1. 功能1）剝豆機的功能是將浸胖后的蠶豆通過振動下料后平放排列成頭尾相接，送到切皮位置，將其壓住并切開頭部的皮，然后用擠壓的方法將豆擠出。2）剝豆機的主要工藝動作是送料、壓豆切皮、擠壓脫皮。2. 設(shè)計要求及原始數(shù)據(jù)1）蠶豆長度：2025mm2）蠶豆寬度：1520mm3）蠶豆厚度：68mm4）生產(chǎn)率：80粒/min5）

4、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。6）。機械運動方案應力求簡單。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：1） 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） 送料：采用滾子推桿凸輪機構(gòu)，間歇運動送料。3） 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。4） 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、根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖對

5、于剝豆機運動循環(huán)圖主要是確定送料和壓緊切皮執(zhí)行機構(gòu)的先后順序、相位，以利對各執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計、裝配和調(diào)試。圖1表示剝豆機兩個執(zhí)行機構(gòu)的運動循環(huán)圖圖一 剝豆機運動循環(huán)圖四、執(zhí)行機構(gòu)的選型根據(jù)送料機構(gòu)、壓緊切皮機構(gòu)和擠壓皮脫機構(gòu)這三個執(zhí)行機構(gòu)動作要求和結(jié)構(gòu)特點，可以選擇表1的常用機構(gòu)，這一表格又稱為執(zhí)行機構(gòu)的形態(tài)學矩陣。表2 執(zhí)行機構(gòu)的形態(tài)學矩陣送料機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)滾子推桿凸輪機構(gòu)壓緊切皮機構(gòu)凸輪加杠桿機構(gòu)凸輪機構(gòu)擠壓脫皮機構(gòu)軋輥擠壓機構(gòu)兩種送料結(jié)構(gòu)運動形式的比較曲柄-滑塊機構(gòu)（a）凸輪-滑塊機構(gòu)(b)圖（a）所示的機構(gòu)是利用曲柄的周轉(zhuǎn)，使得滑塊左右移動，達到送料的功能。但其運動過程中具有較大的

6、慣性，而且還有兩個死點。而圖（b）的凸輪滑塊機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)更加簡單，運動平穩(wěn)，只要設(shè)計凸輪的曲線就可以達到預定的軌跡。所以送料選擇凸輪-滑塊機構(gòu)（b）.壓緊切皮機構(gòu)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。五、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。與鏈傳動和齒輪傳動相比，帶傳動的強度較低以及疲勞壽

7、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，但是它的效率太低兩種傳動方案的比較。傳動方案（a）傳動方案（b）兩個傳動方案的比較中，方案（b）更加簡單，效率更高。由于方案(a)中的渦輪，蝸桿機構(gòu)，錐齒輪機構(gòu)使得傳動效率一級級降低，而且在生產(chǎn)成本上也比方案（b）高。方案（b）中的送料機構(gòu)，振動機構(gòu)，壓緊-切片機構(gòu)都可以通過凸輪來實現(xiàn)，這樣使得傳動更加協(xié)調(diào)。六、運動方案的選擇和評定根據(jù)表1所示的三個執(zhí)行機構(gòu)形態(tài)學矩陣，可以求出剝豆機的機械運動方案數(shù)為：n=221=4現(xiàn)在，我

8、們可以按給定條件、各機構(gòu)的相容性和盡量使機構(gòu)簡單等等要求來選擇方案。由此可選定兩個結(jié)構(gòu)比較簡單的方案。方案：送料機構(gòu)為滾子推桿凸輪機構(gòu)、壓緊切皮機構(gòu)為凸輪加杠桿機構(gòu)、擠壓脫皮機構(gòu)為軋輥擠壓機構(gòu)。方案：送料機構(gòu)為偏置曲柄滑塊機構(gòu)、壓緊切皮機構(gòu)為凸輪機構(gòu)、擠壓脫皮機構(gòu)為軋輥擠壓機構(gòu)。方案中的壓緊切皮機構(gòu)選用的是凸輪機構(gòu)，要完成壓緊和切皮兩個動作就需要兩個凸輪，而方案中所選用的凸輪加杠桿機構(gòu)只需要一個凸輪就可以完成壓緊和切皮兩個動作，故方案較方案要簡單，及選用方案。七、機械運動系統(tǒng)的速比和變速機構(gòu)根據(jù)題目要求和電動機的型號，我們可采用y90s6，其功率為n=750w，轉(zhuǎn)速n=910r/min。根據(jù)選

9、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，其速比為1.517；第二級為直齒圓柱齒輪傳動，其速比為2.5；第三級仍為直齒圓柱齒輪傳動，其速比為3。八、機械運動方案簡圖按已選定的三個執(zhí)行機構(gòu)的型式及傳動系統(tǒng)，畫出剝豆機的機械運動示意圖（圖二）。 圖二 剝豆機運動方案示意圖（俯視圖）圖二表示滾子推桿凸輪機構(gòu)、壓緊切皮機構(gòu)、擠壓脫皮機構(gòu)、電動機的相互位置情況。實際上料斗及其壓緊切皮機構(gòu)都與上下移動的推桿連在一起，當凸輪將推桿上移時，起到震動料斗，同時進行壓緊切皮動作。當凸輪推動左右運動的推桿時，將蠶豆送到壓緊切皮機構(gòu)下，同時將以切皮的蠶豆送到

10、擠壓脫皮機構(gòu)進行擠壓脫皮九、機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)的尺寸1、帶傳動（1）由于v型帶適用于開口傳動，帶輪直徑較小或轉(zhuǎn)速較高場合，常用于電機后的第一級減速，故選用v型帶且根數(shù)為1。（2）取，則，設(shè)帶輪1、2的中心距為，則，即，故取。（3）取則，設(shè)帶輪3、4的中心距為，則，即，故取。（4）取，則帶輪5和6的中心距應滿足140mm200mm，故取。2、齒輪傳動表3 直齒輪參數(shù)表名稱齒數(shù)模數(shù)分度圓齒輪1202.5mm50mm齒輪2502.5mm125mm齒輪3105mm50mm齒輪4305mm150mm齒輪5105mm50mm齒輪6105mm50mm3、凸輪設(shè)計凸輪基圓直徑為120mm，推桿行程為27mm,且凸輪轉(zhuǎn)過弧度時水平推桿以余弦加速度運動，后弧度水平推桿位移不變。圖三 水平推桿運動規(guī)律位移曲線圖四 凸輪輪廓4、個推桿以及切刀定位尺寸推桿、切刀的定位尺寸如圖五所示： 圖五 十、方案評價運動精確性：由于齒輪設(shè)計和凸輪設(shè)計都是按照剝豆速度80粒/分來設(shè)計的，因此凸輪