剝豆機(jī) 湖南工業(yè)大學(xué).doc

湖南工業(yè)大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)資 料 袋機(jī)械工程 學(xué)院（系、部） 2011 2012 學(xué)年第 2 學(xué)期 課程名稱 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 邱顯焱 職稱 學(xué)生姓名 朱康盛 專業(yè)班級(jí) 機(jī)械1011班 學(xué) 號(hào) 10405701112 題 目 機(jī)器馬 成 績(jī) 起止日期 2012 年 5月 日 2012 年 6 月 日目 錄 清 單序號(hào)材 料 名 稱資料數(shù)量備 注1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書3課程設(shè)計(jì)圖紙張456湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2011 2012 學(xué)年第 2 學(xué)期 機(jī)械工程 學(xué)院（系、部） 機(jī)械 專業(yè) 1011 班級(jí)課程名稱： 機(jī)械原理 設(shè)計(jì)題目： 機(jī)器馬 完成期限：自 2012 年 5 月 日至 2012 年 6月 共 周內(nèi)容及任務(wù)一、設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)二、設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行機(jī)器馬的運(yùn)動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)確定機(jī)器馬的工作原理和運(yùn)動(dòng)形式，繪制工作循環(huán)圖； 設(shè)計(jì)幾種運(yùn)動(dòng)方案并進(jìn)行分析、比較和選擇； 對(duì)選定運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析與綜合，并繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖； 進(jìn)行機(jī)械動(dòng)力性能分析與綜合 ； 三、設(shè)計(jì)工作量編寫說(shuō)明書一份及機(jī)構(gòu)圖一張。進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容主要參考資料指導(dǎo)教師（簽字）： 2012 年 5 月 日系（教研室）主任（簽字）： 年 月 日 機(jī)械原理 課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書機(jī)器馬機(jī)器馬起止日期： 2012 年 5 月 日 至 2012 年 6 月 日學(xué)生姓名 朱康盛班級(jí) 機(jī)械1011班學(xué)號(hào)10405701112成績(jī)指導(dǎo)教師(簽字)機(jī)械工程學(xué)院（部） 2012年 6月 日運(yùn)動(dòng)仿真 視頻地址：/programs/view/0XC0c9oH9fo/目錄一、機(jī)器馬功能及設(shè)計(jì)要求4二、工作原理和工藝動(dòng)作分解4三、根據(jù)工藝動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖4四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型5五、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇與比較7六、運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)定8七、機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)8八、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖8九、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸9十、方案評(píng)價(jià)11機(jī)器馬一、機(jī)器馬功能及設(shè)計(jì)要求1. 功能設(shè)計(jì)一只機(jī)器馬，能模擬駿馬往前行走2. 設(shè)計(jì)要求及原始數(shù)據(jù) 要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)靈活，與馬外形及運(yùn)動(dòng)相似度高，一直電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。馬總高200mm 二、工作原理和工藝動(dòng)作分解根據(jù)上述分析，剝豆機(jī)要求完成的工藝動(dòng)作有以下四個(gè)動(dòng)作：1） 加料：可以手動(dòng)加料，并采用震動(dòng)料斗，使蠶豆頭尾排列進(jìn)入送料機(jī)構(gòu)。2） 送料：采用滾子推桿凸輪機(jī)構(gòu)，間歇運(yùn)動(dòng)送料。3） 壓豆切皮：壓緊、切皮機(jī)構(gòu)最好用聯(lián)動(dòng)組合機(jī)構(gòu)，為保證壓力不過(guò)大可在壓頭處加一個(gè)剛度合適的彈簧。4） 擠壓脫皮：利用兩軋輥加壓進(jìn)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(jī)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮送料、壓豆切皮、擠壓脫皮機(jī)構(gòu)這三個(gè)機(jī)構(gòu)的選型和設(shè)計(jì)問(wèn)題三、根據(jù)工藝動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖對(duì)于剝豆機(jī)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖主要是確定送料和壓緊切皮執(zhí)行機(jī)構(gòu)的先后順序、相位，以利對(duì)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)試。圖1表示剝豆機(jī)兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖圖一 剝豆機(jī)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型根據(jù)送料機(jī)構(gòu)、壓緊切皮機(jī)構(gòu)和擠壓皮脫機(jī)構(gòu)這三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以選擇表1的常用機(jī)構(gòu)，這一表格又稱為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形態(tài)學(xué)矩陣。表2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形態(tài)學(xué)矩陣送料機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)滾子推桿凸輪機(jī)構(gòu)壓緊切皮機(jī)構(gòu)凸輪加杠桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)擠壓脫皮機(jī)構(gòu)軋輥擠壓機(jī)構(gòu)兩種送料結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式的比較曲柄-滑塊機(jī)構(gòu)（a）凸輪-滑塊機(jī)構(gòu)(b)圖（a）所示的機(jī)構(gòu)是利用曲柄的周轉(zhuǎn)，使得滑塊左右移動(dòng)，達(dá)到送料的功能。但其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中具有較大的慣性，而且還有兩個(gè)死點(diǎn)。而圖（b）的凸輪滑塊機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，只要設(shè)計(jì)凸輪的曲線就可以達(dá)到預(yù)定的軌跡。所以送料選擇凸輪-滑塊機(jī)構(gòu)（b）.壓緊切皮機(jī)構(gòu)壓緊切片機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)采用聯(lián)動(dòng)組合機(jī)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(gè)合適的彈簧。此機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是先彈簧收縮，壓緊豌豆，然后切刀將豌豆皮切開(kāi)，當(dāng)壓緊切片機(jī)構(gòu)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，切刀離開(kāi)豌豆，最后壓頭離開(kāi)豌豆。成功的完成切片任務(wù)。五、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇與比較表2中是可供選擇的常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低、清潔（無(wú)需潤(rùn)滑）的特點(diǎn)，具有緩沖減振和過(guò)載保護(hù)作用，并且維修方便。與鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)相比，帶傳動(dòng)的強(qiáng)度較低以及疲勞壽命較短齒輪傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)比穩(wěn)定、工作可靠、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)緊湊、比帶、鏈傳動(dòng)所需的空間尺寸小渦輪蝸桿傳動(dòng)傳動(dòng)比大，體積小，單頭的有的能自鎖，不用另加制動(dòng)裝置就能停在任意位置，但是它的效率太低兩種傳動(dòng)方案的比較。傳動(dòng)方案（a）傳動(dòng)方案（b）兩個(gè)傳動(dòng)方案的比較中，方案（b）更加簡(jiǎn)單，效率更高。由于方案(a)中的渦輪，蝸桿機(jī)構(gòu)，錐齒輪機(jī)構(gòu)使得傳動(dòng)效率一級(jí)級(jí)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(jī)構(gòu)，振動(dòng)機(jī)構(gòu)，壓緊-切片機(jī)構(gòu)都可以通過(guò)凸輪來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣使得傳動(dòng)更加協(xié)調(diào)。六、運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)定根據(jù)表1所示的三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)形態(tài)學(xué)矩陣，可以求出剝豆機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案數(shù)為：N=221=4現(xiàn)在，我們可以按給定條件、各機(jī)構(gòu)的相容性和盡量使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單等等要求來(lái)選擇方案。由此可選定兩個(gè)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的方案。方案：送料機(jī)構(gòu)為滾子推桿凸輪機(jī)構(gòu)、壓緊切皮機(jī)構(gòu)為凸輪加杠桿機(jī)構(gòu)、擠壓脫皮機(jī)構(gòu)為軋輥擠壓機(jī)構(gòu)。方案：送料機(jī)構(gòu)為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、壓緊切皮機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)、擠壓脫皮機(jī)構(gòu)為軋輥擠壓機(jī)構(gòu)。方案中的壓緊切皮機(jī)構(gòu)選用的是凸輪機(jī)構(gòu)，要完成壓緊和切皮兩個(gè)動(dòng)作就需要兩個(gè)凸輪，而方案中所選用的凸輪加杠桿機(jī)構(gòu)只需要一個(gè)凸輪就可以完成壓緊和切皮兩個(gè)動(dòng)作，故方案較方案要簡(jiǎn)單，及選用方案。七、機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)根據(jù)題目要求和電動(dòng)機(jī)的型號(hào)，我們可采用Y90S6，其功率為N=750W，轉(zhuǎn)速n=910r/min。根據(jù)選定的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和剝豆機(jī)的生產(chǎn)能力。它們的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的總速比為：機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的第一級(jí)采用帶傳動(dòng)，其速比為1.517；第二級(jí)為直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其速比為2.5；第三級(jí)仍為直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其速比為3。八、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖按已選定的三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式及傳動(dòng)系統(tǒng)，畫出剝豆機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)示意圖（圖二）。 圖二 剝豆機(jī)運(yùn)動(dòng)方案示意圖（俯視圖）圖二表示滾子推桿凸輪機(jī)構(gòu)、壓緊切皮機(jī)構(gòu)、擠壓脫皮機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)的相互位置情況。實(shí)際上料斗及其壓緊切皮機(jī)構(gòu)都與上下移動(dòng)的推桿連在一起，當(dāng)凸輪將推桿上移時(shí)，起到震動(dòng)料斗，同時(shí)進(jìn)行壓緊切皮動(dòng)作。當(dāng)凸輪推動(dòng)左右運(yùn)動(dòng)的推桿時(shí)，將蠶豆送到壓緊切皮機(jī)構(gòu)下，同時(shí)將以切皮的蠶豆送到擠壓脫皮機(jī)構(gòu)進(jìn)行擠壓脫皮九、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸1、帶傳動(dòng)（1）由于V型帶適用于開(kāi)口傳動(dòng)，帶輪直徑較小或轉(zhuǎn)速較高場(chǎng)合，常用于電機(jī)后的第一級(jí)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(yīng)滿足140mm200mm，故取。2、齒輪傳動(dòng)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(jì)凸輪基圓直徑為120mm，推桿行程為27mm,且凸輪轉(zhuǎn)過(guò)弧度時(shí)水平推桿以余弦加速度運(yùn)動(dòng)，后弧度水平推桿位移不變。圖三 水平推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移曲線圖四 凸輪輪廓4、個(gè)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(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)精確性：由于齒輪設(shè)計(jì)和凸輪設(shè)計(jì)都是按照剝豆速度80粒/分來(lái)設(shè)計(jì)的，因此凸輪的轉(zhuǎn)