自動喂料攪拌機課程設計說明書機械原理課程設計

1、 機械原理課程設計 說明書 設計題目 自動喂料攪拌機 基本系數(shù) 方案c 系機電院專業(yè)機械設計班14-2 設計者 張國忠 指導教師 蘭海鵬 2012年5月29日 目 錄一、機器的工作原理及外形圖12、 要求數(shù)據(jù)13、 設計要求24、 機器運動系統(tǒng)簡圖35、 過程循環(huán)方式46、 四桿機構尺寸設定47、 凸輪機構尺寸設定68、 機械傳動計算79、 齒輪設計810、 飛輪轉動慣量的確定10十一、心得體會10十二、參考文獻10 自動喂料攪拌機方案設計（方案c） 設計用于化學工業(yè)和食品工業(yè)的自動喂料攪拌機。無聊的攪拌動作：電動機通過減速裝置帶動容器繞垂直軸緩慢整周轉動；同時，固連在容器內半勺點e沿圖1虛線

2、所示軌跡運動，將容器中拌料均勻攪動。物料的喂料動作：物料呈粉狀或粒狀定時從漏斗中漏出，輸料持續(xù)一段時間后漏斗自動關閉。 圖11 數(shù)據(jù)：半勺e的攪拌軌跡數(shù)據(jù)(表1)方案cxi5204954673702607215150yi15031057075070546220082自動喂料攪拌機運動分析(表2) 方案號 固定鉸鏈a、d位置電動機轉速/(r/min)容器轉速 /(r/min)每次攪拌 時間 /s物料裝入容器時間 /sxa/mmya/mmxd/mmyd/mm c173041012000144060 90 50自動喂料攪拌機動態(tài)靜力分析及飛輪轉動慣量數(shù)據(jù)(表3)方案號fqmax/nfqmin/nm2

3、/kgm3/kgjs2/(kg.m2)js3/(kg.m2)c24006000.04位于連桿2中點位于從動連桿3中點130451.950.072. 設計要求(1)機器應包括齒輪（或蝸桿蝸輪）機構、連桿機構、凸輪機構三種以上機構。(2)設計機器的運動系統(tǒng)簡圖、運動循環(huán)圖。(3)設計實現(xiàn)攪料拌勺點e軌跡的機構，一般可采用鉸鏈四桿機構。該機構的兩個固定鉸鏈a、d的坐標值已在表2給出（在進行傳動比計算后確定機構的確切位置時，由于傳動比限制，d點的坐標允許略有變動）。(4)對平面連桿機構進行運動分析，求出機構從動件在點e的位移（軌跡）、速度、加速的；求機構的角位移，角速度，角加速度；繪制機構運動線圖。(

4、5)對連桿機構進行動態(tài)靜力分析.曲柄1的質量與轉動慣量略去不計,平面連桿機構從動件2、3的質量m2、m3及其轉動慣量js2js3以及阻力曲線fq參見表3。根據(jù)fqmin、fqmax和拌勺工作深度h繪制阻力線圖，拌勺所受阻力方向始終與點e速度方向相反。根據(jù)各構件重心的加速度以及各構件叫加速的確定各構件慣性力fi和慣性力偶矩mi，將其合力成為一力，求出該力至重心距離：lh=mi/fi(6)飛輪轉動慣量的確定。飛輪安裝在高速軸上，已知機器運轉不均勻系數(shù)以及阻力變化曲線。注意拌勺進人容器及離開容器時的兩個位置，其阻力值不同（其中一個為0），應分別計算。驅動力矩為常數(shù)。繪制（全循環(huán)等效阻力矩曲線）、（全

5、循環(huán)等效驅動力矩曲線）、（全循環(huán)動能增量曲線）等曲線。求飛輪轉動慣量。(7)設計實現(xiàn)喂料動作的凸輪機構。根據(jù)喂料動作要求，并考慮機器的基本廠寸與位置，設計控制喂料機開啟動作的擺動從動件盤形凸輪機構。確定其運動規(guī)律，選取基圓半徑與滾子半徑，求出凸輪實際廓線坐標值，校核最大壓力角與最小曲率半徑。繪制凸輪機構設計圖。(8)設計實現(xiàn)緩慢整周回轉的齒輪機構（或）(9)編寫設計計算說明書(10)學生進一步完成凸輪的數(shù)控加工、機器的計算機動態(tài)演示驗證等。三設計簡圖四整體傳動過程 發(fā)動機帶動高速軸承以1440r/min速度轉動，高速轉軸通過減速器減速，獲得兩個新的低速轉軸，一個轉軸帶動容器轉動，還一部分通過帶

6、傳送傳給一個軸上的蝸桿，蝸桿使齒輪減速，通過齒輪上的一個間歇齒輪來帶動四桿機構上與曲桿相連的齒輪實現(xiàn)間歇轉動；另一個轉軸通過蝸桿進一步將轉軸傳動給齒輪的轉速減小，使齒輪上的凸輪獲得一個更小的轉動速度，來實現(xiàn)喂料口的喂料和停止。五運動循環(huán)方式喂料口開啟50s關閉90s攪拌勺攪拌90s停止50s容器轉速60r/min1292316 四桿機構的尺寸設定（拌勺部分）1、實現(xiàn)攪料拌勺點e軌跡的機構的設計要實現(xiàn)此軌跡可采用鉸鏈四桿機構，由于該四桿機構的兩個固定鉸鏈以及所要實現(xiàn)軌跡上的八個點的坐標已知，故可以根據(jù)四桿機構設計方法中軌跡設計法的解析法對各個桿長進行設計，經(jīng)計算此算題方法過于復雜，未能解除最終的

7、答案，所以采用了近似的畫圖做法。首先，利用cad建立坐標，通過給定的八個點的位置來大致確定拌勺的運動軌跡，然后確定出a，d點的位置。因為勺子的運動y最高點大致在520mm，所以我設定擺桿的長度大約為500mm，而曲桿的長度則設為擺桿的一半250mm。此時圖形為 然后，設拌勺在最高點時，擺桿是豎直的，連接勺與擺桿，以勺和擺桿之間的距離為半徑，逆時針的下一個點為圓心畫圓，與擺桿所走出的園的交點即為拌勺在第二個點時擺桿的位置。以此類推，可將擺桿的擺動角度確定出來（還要林外的選取一個最遠點一個最近點以便確定擺桿的極限位置）。通過此方法做出來的圖形如下。 最后，確定連桿的運動，先確定擺桿在極限位置時候曲

8、桿的位置。當擺桿在左邊極限位置時，擺桿到曲桿的固定位置距離=曲桿+連桿。當擺桿在右邊極限位置時，擺桿到曲桿的固定位置距離=連桿-曲桿。通過曲桿的兩個位置可以確定出連桿的距離。分別使連桿的一端與擺桿的位置連接，一端與曲桿所畫出的軌跡圓相接。則得到圖形如下。 由此我們可以近似確定出連架桿1，連架桿3，連桿2，固定桿的長度，分別為500mm，250mm，626mm，677mm。連桿2與從連桿2伸出去的勺子之間的夾角約為164。七凸輪機構的尺寸設定（喂料口部分）因喂料動作的凸輪機構在運動中受輕載而且低速運轉，故只需采用等速變化規(guī)律的盤型直動從動凸輪機構即可達到要求。首先凸輪的推成應該與喂料口的大小相同

9、。設為100mm，又因為物料的喂料和關閉過程是一個很快的過程所以推成角與回程角應該為5?？梢詫⑽锪衔沽弦暈榻葜菇?，物料關閉視為遠休止角。所以遠休止角221近休止角為129，根據(jù)機構的整體來看，我將凸輪的基圓半徑設為200mm，為減小壓力角設偏心距為100mm。已知基圓半徑為r0=200mm,偏心距e=100mm，凸輪以等角速度沿逆時針方向回轉，推桿的行程h=100mm。運動規(guī)律為0到5 推桿等角速度伸出 5到221 推桿遠休止 221到226 推桿收回 226到360 推桿近休止此圖為凸輪結構。（外面一圈為近休止的軌道，為了讓推桿能從遠休止軌道回到近休止軌道上） 將凸輪參數(shù)輸入計算機凸輪設計

10、軟件中即可得凸輪機構的運動規(guī)律，并得到最大力壓力角與最小曲率半徑。 位移圖： 速度圖： 加速度圖： 最大壓力角 83.458。8 傳動計算（凸輪上的渦輪，與拌勺相連的齒輪，容器）選擇傳動比為24的二級減速器，此時輸出轉速為1440/24=60r/min需要的容器轉速即為60r/min。所以減速器輸出的一端直接通過軸傳送給容器，使得容器獲得60r/min的轉動速度。凸輪上的齒輪傳動： 為了使讓凸輪轉動的速度為3/7（r/min）則需要渦輪蝸桿將低速軸傳過來的轉速繼續(xù)降低，設通過減速器減速之后傳給帶傳送的轉速為60r/min。蝸桿與傳送帶的輸出相連接，轉速為30r/min，則傳送帶的傳送比為60/

11、30=2。而渦輪的的轉速為3/7(r/min)。所以渦輪蝸桿的傳動比為30/（3/7）=70。攪拌四桿機構曲柄轉速： 由于間歇齒輪和凸輪機構上的渦輪工作是相對的所以間歇齒輪的轉速也為3/7（r/min），設定這個傳送帶也將蝸桿的速度降到30r/min。則此傳送帶的傳送比為2，渦輪蝸桿的傳動比也為70，設曲柄的轉動速度為10r/min，則間歇輪與齒輪的傳動比為（3/7）/10=3/70。9 齒輪的設計（間歇齒輪，渦輪蝸桿傳動齒輪） 間歇齒輪傳動原理：在主動齒輪只做出一個或幾個齒，根據(jù)運動時間和停歇時間的要求在從動輪上作出與主動輪相嚙合的輪齒。其余部分為鎖止圓弧。當兩輪齒進入嚙合時，與齒輪傳動一樣

12、，無齒部分由鎖止圓弧定位使從動輪靜止。此設計中蝸桿與傳送帶輸出相連，轉速為30r/min，渦輪的傳送速度為3/7（r/min）渦輪蝸桿的傳送為70，蝸桿的齒數(shù)要在1到10之間，而且不需要較高的轉動效率所以蝸桿的齒數(shù)選擇2，根據(jù)傳動比可確定渦輪的齒數(shù)為140。與連架桿相連的齒輪用齒數(shù)為21齒輪，而連架桿的齒輪與間歇輪的傳動比為3/70。則間歇輪的齒數(shù)=21/（3/70）=490個齒，但是間歇齒輪有5/14的時候是空的，所以間歇輪的齒數(shù)應為315個齒。具體計算：選取齒輪標準模數(shù)為12，分度圓壓力角=20，齒頂高系數(shù)ha=1，頂隙系數(shù)標準值c=0.25。分度圓直徑： d1 = mz1 = 1221

13、= 252mm d2 = mz2 = 12315 = 3780mm 齒頂高：ha1 = ha2 = ham = 112 = 12mm齒根高：hf1 = hf2 = ( ha+c )m = 1.2512 = 15mm 齒全高：h1 = h2 = ( 2ha+c )m = 2.2512 = 27mm齒頂圓直徑：da1 = ( z1+2ha )m = 2312 = 276mm da2 = ( z2+2ha )m =31712 = 3804mm齒根圓直徑：df1 = ( z1-2ha-2c )m = 18.512 =222mm df2 = ( z2-2ha-2c )m = 312.512 = 3750

14、mm基圓直徑:db1 = d1cos = 2520.94 = 236.88mm db2 = d2cos = 37800.94 = 3553.2mm齒距：p = m = 3.1412 = 37.68mm基圓齒距：pb = pcos = 37.680.94 = 35.42mm齒厚：s = m/2 = 37.68/2 = 18.84mm齒槽寬：e = m/2 = 37.68/2 = 18.84mm頂隙：c = cm =0.2512= 3mm標準中心距：a = m( z1+z2 )/2 = 2016mm根據(jù)參數(shù)的齒輪圖如下： 十飛輪轉動慣量確定要確定飛輪的轉動慣量必須清楚機器在一個周期內運轉的驅動力矩

15、和阻力矩，從而計算出次周期的最大盈虧功，另外還須知道機器運轉時的速度不均勻系數(shù)和機器的額定轉速n即可根據(jù)公式wmax=（j + jf）*wm2 *算出飛輪的等效轉動慣量。 轉軸的轉速為1440（r/min），設飛輪的線速度為70（m/s）即4200（m/min），飛輪質量設為4kg。 則飛輪的直徑為=（飛輪的線速度/轉軸的轉速）/=（4200/1440）/=900mm。 j=1/2（mr2）=1.62kg/m211 心得體會 這次的課程設計也讓我看到了團隊的力量，我認為我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發(fā)揚團結協(xié)作的精神。 通過這次的設計，我發(fā)現(xiàn)雖然課本上的知識都能弄清楚，但是運用到實際的時候相當?shù)睦щy，尤其計算的時候，很多東西都不是向原來作圖