機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)—剝豆機(jī)設(shè)計(jì)書(shū)

1、剝豆機(jī)課程設(shè)計(jì)安徽科技學(xué)院機(jī)電與車(chē)輛工程學(xué)院機(jī)械自動(dòng)化104班（中韓班）組長(zhǎng)：焦流小組成員：焦流、付賓賓、江夏燦、趙然安徽科技學(xué)院2012/5/19剝豆機(jī)課程設(shè)計(jì)目錄一. 簡(jiǎn)述 21.1工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程 21.2設(shè)計(jì)要求： 21.3設(shè)計(jì)方案概述 21.4設(shè)計(jì)任務(wù) 2二. 工作原理和工藝動(dòng)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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（采用間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)） 43.2壓緊、切皮機(jī)構(gòu)（聯(lián)動(dòng)組合機(jī)構(gòu)） 53.3擠壓脫皮機(jī)構(gòu)（兩軋輻加壓進(jìn)行擠壓脫皮） 8四. 數(shù)據(jù)尺寸設(shè)計(jì) 104.1凸輪機(jī)構(gòu)（移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪） 104.2偏距式曲柄滑

2、塊機(jī)構(gòu) 114.3擠壓脫皮機(jī)構(gòu)（壓輻、輪系） 12五. 根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 16六. 剝豆機(jī)三維圖設(shè)計(jì) 17七. 設(shè)計(jì)總結(jié)18一. 簡(jiǎn)述1.1工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程將干蠶豆浸胖后放在料斗內(nèi)，通過(guò)振動(dòng)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(kāi)頭部的皮，然后用擠壓方法將豆擠出。剝豆機(jī)的主要工藝動(dòng)作是送料、壓豆切皮、擠壓脫皮。1.2設(shè)計(jì)要求：1）蠶豆長(zhǎng)度。2025mm2）蠶豆寬度。1520mm3）蠶豆厚度。68mm4 ）生產(chǎn)率。每分鐘剝80粒。5）剝豆機(jī)要求體積小，重量輕，壓緊力可調(diào)，工作可靠，外形美觀(guān)。1.3設(shè)計(jì)方案概述1）為了使蠶豆成橫臥頭尾排列

3、，采用振動(dòng)料斗上料方法。2 ）送料機(jī)構(gòu)采用間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。3）壓緊、切皮機(jī)構(gòu)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）利用兩軋輾加壓進(jìn)行擠壓脫皮，兩軋輾之間間隙一般比蠶豆最小厚度略 小。1.4設(shè)計(jì)任務(wù)a）執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)：構(gòu)思出至少 3種運(yùn)動(dòng)方案，并在說(shuō)明書(shū)中畫(huà)出運(yùn)動(dòng)方案草圖，經(jīng)對(duì)所有運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行分析比較后，選擇其中你認(rèn)為比較 好的方案進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。b）對(duì)選擇的方案畫(huà)出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖a）機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)b）對(duì)選擇的方案進(jìn)行機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)c）用ADAMS或SOLIDWORKS軟件對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真d）用ADAMS或SOLIDWORKS軟件對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，并畫(huà)出輸

4、出 機(jī)構(gòu)的位移、速度、和加速度線(xiàn)圖。e）在2號(hào)圖紙上畫(huà)出最終方案的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。f ）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。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：2.1加料加料：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)。2.2送料送料：采用滾子推桿凸輪機(jī)構(gòu)，間歇運(yùn)動(dòng)送料。2.3壓豆切皮壓豆切皮：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。2.4擠壓脫皮擠壓脫皮：利用兩軋輻加壓進(jìn)行擠壓脫皮，兩軋輻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.

5、 具體方案3.1送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)(采用間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)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(shí)，給蠶豆加工帶來(lái)很多不便。因此，剝豆機(jī)用來(lái)將蠶豆去皮。這里是利用浸泡后的蠶豆皮很容易切開(kāi)，而且與蠶豆 肉分離的特性來(lái)進(jìn)行脫皮的。將浸胖后的蠶豆放在料斗里面，通過(guò)振動(dòng)小料后使蠶豆 成頭尾相接排列，故送料機(jī)構(gòu)需達(dá)到實(shí)現(xiàn)振動(dòng)上料，間歇送料的目的。下圖為機(jī)構(gòu)設(shè)、rTT In tk :(1)料篩沿著槽面左右水平往返移動(dòng)，是蠶豆能夠快速地按預(yù)定位置落入槽內(nèi)。因 為蠶豆顆粒相對(duì)比較大，若沒(méi)有振動(dòng)這一過(guò)程，蠶豆容易卡在料篩的出豆口，將不能 達(dá)到預(yù)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

6、，料篩振動(dòng)的幅度不宜過(guò)大。故其行程約為30mm其簡(jiǎn)圖和位移線(xiàn)圖如下所示:(2)推桿沿著槽的內(nèi)部首先將蠶豆水平推進(jìn)24mm ,然后停止一段時(shí)間，等切皮結(jié)束后在往前推52mm ,到達(dá)斜槽頂部是蠶豆下滑。若機(jī)構(gòu)完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)則其簡(jiǎn)圖和位移線(xiàn)圖如圖2-2所示：注意由于浸泡后的蠶豆體積會(huì)有所增大，故送料口處通道應(yīng)適當(dāng)增大一點(diǎn)，整個(gè)機(jī)構(gòu) 采用圓錐齒輪傳動(dòng)，且用于振動(dòng)的凸輪采用圓柱凸輪，切每次振動(dòng)下來(lái)的蠶豆數(shù)目為 兩個(gè)，因?yàn)檎麄€(gè)裝置是左右對(duì)稱(chēng)一起工作的，故每次壓緊切皮都是兩個(gè)蠶豆同時(shí)進(jìn)行。3.2壓緊、切皮機(jī)構(gòu)（聯(lián)動(dòng)組合機(jī)構(gòu)）蠶豆經(jīng)過(guò)送料機(jī)構(gòu)被送上傳送帶后，緊接著就需要進(jìn)行壓緊切皮，現(xiàn)有以下三種機(jī)構(gòu)方案如圖

7、所示萬(wàn)案一：方案說(shuō)明:此方案運(yùn)用了凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、偏心式曲柄滑塊機(jī)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(dāng)給凸輪一個(gè)角速度 w時(shí)，桿件5會(huì)隨著o1轉(zhuǎn)動(dòng)， 當(dāng)運(yùn)動(dòng)到如圖位置時(shí)，桿件 5的前端含有彈簧的壓緊裝置便將蠶豆壓緊，此時(shí)又由于 偏心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)同時(shí)運(yùn)動(dòng)，并且需要求滑塊也運(yùn)動(dòng)到壓緊蠶豆的位置，此時(shí)滑塊上的刀片便對(duì)蠶豆進(jìn)行切皮，切皮結(jié)束后，隨著凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊離開(kāi)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(yùn)動(dòng)，等下一個(gè)蠶豆到達(dá)指定位置時(shí)再 進(jìn)行上述操作。此裝置中皮帶可與輪 2相連，就可以有動(dòng)力來(lái)源。紅色為刀片彈簧方案說(shuō)明: 此方案運(yùn)用了對(duì)心滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)

8、形凸輪機(jī)構(gòu)、偏心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組成，圓形輪1與凸輪2為一整體，當(dāng)給定其一角速度轉(zhuǎn)動(dòng)后桿件3會(huì)上下做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)下降至最低點(diǎn)時(shí)剛好壓緊傳送帶上的蠶豆，傳送帶連接1、7兩個(gè)圓形輪，當(dāng)1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)7也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)與7相連的曲柄6便運(yùn)動(dòng)起來(lái)，帶動(dòng)5和4,使滑塊沿著與機(jī)架相連的導(dǎo)路運(yùn)動(dòng)，當(dāng)壓緊機(jī)構(gòu)壓緊蠶豆時(shí)，滑塊也剛好運(yùn)動(dòng)到蠶豆的邊側(cè)，就對(duì)蠶豆皮進(jìn)行21切割，隨著機(jī)構(gòu)的運(yùn)行，等下一個(gè)蠶豆到達(dá)指定位置時(shí)，重復(fù)上述操作?？梢栽僬w機(jī)構(gòu)中設(shè)計(jì)左右相同的此裝置（對(duì)稱(chēng)），可提高工作效率。方案三：（如右圖所示）方案說(shuō)明：壓緊一切片機(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

9、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)壓緊一切片機(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)。方案分析:上述三個(gè)方案中，方案二的設(shè)計(jì)更加合理可行，由于蠶豆在壓緊過(guò)程中需要讓壓豆片保持一定時(shí)間，好讓切皮裝置完成整個(gè)切皮過(guò)程，如果設(shè)計(jì)對(duì)稱(chēng)，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(gè)軋輪進(jìn)行擠壓脫皮。經(jīng)小組討論，最終確定方案二為壓緊切皮機(jī)構(gòu)的最終方案。以下是當(dāng)主動(dòng)件一轉(zhuǎn)完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，切壓機(jī)構(gòu)的位移圖線(xiàn):3.3擠壓脫皮機(jī)構(gòu)（兩軋輾加壓進(jìn)行擠壓脫皮）壓輻和輸送帶是垂直放置的，兩壓輻之間間隙一般比蠶豆最小厚度略小。壓輻的表面 可以度一層

10、鋸形的橡膠，一旦蠶豆接觸壓輻，就會(huì)被壓輻吸住并將其皮脫掉。兩壓輻之間用齒輪相連進(jìn)行傳動(dòng)，當(dāng)然時(shí)間一長(zhǎng)，肯定會(huì)有很多蠶豆皮被留在壓輻上，不利 于后面剝豆的進(jìn)行，因此我們要定期通過(guò)人工對(duì)壓輻進(jìn)行清掃（詳見(jiàn)“其他裝置”） 方案二：如右圖所示，該機(jī)構(gòu)也是 通過(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)輻輪進(jìn)行擠壓脫皮，圖中輻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 直齒圓錐齒輪申聯(lián)機(jī)構(gòu)，直齒圓 錐齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)垂直平面速度 換向；圓柱齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)平行 平面速度反向。兩種嚙合申聯(lián)從而使軋輾按要求運(yùn)動(dòng)。壓輻仍然如前兩個(gè)方案放置只是傳動(dòng)裝置是借助皮帶輪和皮帶傳動(dòng)，下面根據(jù)這些傳 動(dòng)方式的不同進(jìn)行分析選擇方案。方案分析：方

11、案一與方案二相比顯然方案二更優(yōu)越，由于壓輻在整個(gè)系統(tǒng)的最前方，故需要傳動(dòng) 裝置與后端相連，單純的如方案一的齒輪連接顯然無(wú)法滿(mǎn)足要求，方案二的錐齒輪上 可通過(guò)軸來(lái)進(jìn)行傳動(dòng)，方案三的皮帶傳動(dòng)相對(duì)于錐齒輪的傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，齒輪的傳動(dòng)更為 平穩(wěn)可靠，且設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)也是學(xué)習(xí)機(jī)械原理這門(mén)課程后有所應(yīng)用的地方，綜合考慮 最終擬定方案二為擠壓脫皮機(jī)構(gòu)的最終方案。四. 數(shù)據(jù)尺寸設(shè)計(jì)4.1凸輪機(jī)構(gòu)（移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪所承受的從動(dòng)件為壓緊機(jī)構(gòu)，故載荷不大且要 求速度為中速即可，因此選用簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律即余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律，按其運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求有推程角為90。，遠(yuǎn)休止角為30° ,回程角

12、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(jì)出凸輪 如下圖所示：其位移圖線(xiàn)、速度、加速度圖線(xiàn)如下圖所示:4.2偏距式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)如下圖所示，偏距式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是用于對(duì)蠶豆的切皮被安裝于前端傳動(dòng)輪上，與傳動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)從而使滑塊沿與機(jī)架相連的導(dǎo)路滑動(dòng)至被壓緊的蠶豆處，此時(shí)滑塊上的刀片對(duì)壓緊的蠶豆進(jìn)行切皮處理；具體設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)如下：曲柄長(zhǎng)為 300mm ,連桿長(zhǎng)為800mm，偏距為240mm 。其運(yùn)動(dòng)圖線(xiàn)如下:4.3擠壓脫皮機(jī)構(gòu)（壓輾、輪系）由以上方案分析可知，擠壓脫皮機(jī)構(gòu)通過(guò)兩壓輻進(jìn)行擠壓，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是通過(guò)定軸齒輪輪

13、系進(jìn)行傳動(dòng)：錐形齒輪采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)齒數(shù)為17,具體零件參數(shù)如下圖所示:以下是壓車(chē)?yán)ド蠋?dòng)傳動(dòng)的兩直齒輪的數(shù)據(jù):圓柱缶輪I椎齒掄I留掄I同步膏輪j度等掄I國(guó)輪I花就譴"博標(biāo)制*pm日秘疏昭：m此網(wǎng)|Non-S'andardDrametral (PdnJ: 4.23 J J廠(chǎng)志乾-標(biāo)淮催劫肉法r內(nèi)齒。卜彳全：IOOQOmni缶的數(shù)目大缶占模型W產(chǎn)生拒皚型±j網(wǎng) u倒街教：F比例11.0000中心扼.300.0001魏S大齒大世節(jié)役300. OOOOee =齒頂每；兆皿何Minr diameter:2. 9999mm-1fe.UULtUm =7.5001 rwn *

14、齒項(xiàng)系數(shù)：0.0000您例齡：.OOO&nni 二壓力禹20.000deg 一5房圓徑；gi'.aUGrrrmf總奉13 5001 mm 周節(jié)18.84S6imri "內(nèi)徑；I.OODOnifin |街障|Q,Q00Omi缶厚.424S5mm 耳 |止聲.I.OODthm劫畫(huà)*田嚙舍際顯作用線(xiàn)亍丘座標(biāo)M*di尺寸：:Mwcfcjm刁速度F表為常用傳動(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，市傳 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

15、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，但是它的效率太低皮帶輪傳動(dòng)及渦輪蝸桿的傳動(dòng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下圖:程族齒是I譴盟掄 錘輪同發(fā)帶施:授齋輪 禺掄 花禳 譴糟I明一23±|瑾力滴EOOOQWt*片虹帑轉(zhuǎn)KO.QQOOfiW11502257mm告曲S：1城冶如叩EOOOarwn肉相，f TTOmn中心距immMs內(nèi)明奉徑|l.BOOOmm心4Ti'S 徑eoLoooohm"蛹杯長(zhǎng)度1OQO0IXW!蛹樣外徑aOOOOOnm蚓肝與甬14.03624*12J虬H導(dǎo)距62

16、831S5ff<ninmnofimr-ea.oooorwZODDChif 療一WM星器著W我們可采用轉(zhuǎn)速n=910r/min的電機(jī)進(jìn)行傳動(dòng)。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i入 八i 總=0.67為：i出機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的第一級(jí)采用帶傳動(dòng)；第二級(jí)為圓錐直齒齒輪傳動(dòng)；第三級(jí)仍為圓錐直齒齒輪傳動(dòng)。五. 根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的目的是確定各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作的先后順序、相位，以利于設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)試。以主動(dòng)件的轉(zhuǎn)角作為橫坐標(biāo)(0° >360 °),以各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標(biāo)作出位移曲線(xiàn)畫(huà)出運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖，并用用AutoCAD畫(huà)出剝豆機(jī)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下:壓攏|直齒輪雄皆輪六. 剝豆機(jī)三維圖設(shè)計(jì)根據(jù)以上設(shè)計(jì)，把各零件用 solidworks畫(huà)出，將各零件分配給小組各成員，畫(huà)好零件圖后匯總，再用solidworks進(jìn)行裝配，總體裝配圖如下：七. 設(shè)計(jì)總結(jié)經(jīng)過(guò)一個(gè)星期的努力，我終于將機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)做完了.在這次作業(yè)過(guò)程中我遇到了許多困難一遍又一遍的計(jì)算一次又一次的設(shè)計(jì)方案修改這都暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足.盡管這次作業(yè)的時(shí)間是漫長(zhǎng)的過(guò)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(dòng)、