機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)剝豆機(jī)

1、西 北 農(nóng) 林 科 技課程設(shè)計(jì)說明書學(xué)院：機(jī)械與電子工程學(xué)院專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)課程名稱機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：郭紅利題 目：剝豆機(jī)設(shè)計(jì)方案與分析班級(jí)：機(jī)制096魏雨晨 87周厚超李佳佳 7時(shí)間：2010年1月15日2011年1月15日剝豆機(jī)設(shè)計(jì)方案與分析指導(dǎo)教師（簽字）：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)行剝豆機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)確定剝豆機(jī)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；根據(jù)選定的電動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算，擬定機(jī)械傳動(dòng)萬案；對(duì)選疋運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析與綜合，并繪制機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡圖；三、設(shè)計(jì)工作量編寫說明書一份及制

2、作PPT主 要 參 考 資 料機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)與指南西北農(nóng)林科技大學(xué)出版 主編：郭紅利機(jī)械原理第七版 咼等教育出版社 主編：孫 桓 陳作模 曷 文杰機(jī)械制圖第六版 咼等教育出版社剝豆機(jī)剝豆仿真模擬圖目錄、感想與建議剝豆機(jī)一、剝豆機(jī)功能及設(shè)計(jì)要求1. 功能1）剝豆機(jī)的功能是將浸胖后的蠶豆通過振動(dòng)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(jī)的主要工藝動(dòng)作是送料、壓豆切皮、擠壓脫皮。2. 設(shè)計(jì)要求及原始數(shù)據(jù)1）蠶豆長度： 2025mm2）蠶豆寬度： 1520mm 3）蠶豆厚度： 68mm4）生產(chǎn)率：80粒/min5）剝豆機(jī)要求體積小、重量輕、

3、壓緊力可調(diào)、工作可靠、外形美觀。 6）機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案應(yīng)力求簡單。、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。5）去皮裝置 ：借助電動(dòng)機(jī)動(dòng)力，通過帶傳動(dòng)裝置帶動(dòng)小風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)將剝了皮的豆和皮分開。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)

4、計(jì)問題，去皮裝置只需要考慮動(dòng)力的傳遞和小風(fēng)扇的調(diào)速問題。、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，以利于對(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)。表2執(zhí)行機(jī)構(gòu)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)（一）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

5、得滑塊左右移動(dòng)，達(dá)到送料的功能。但其運(yùn)動(dòng)過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）.為了實(shí)現(xiàn)送料推桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)在推桿上安裝一個(gè)合適的彈簧，彈簧左端固定在推桿上，右 端固定在機(jī)架上（二）壓緊一切皮機(jī)構(gòu)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)合適的彈簧。此機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程是先彈簧收縮，壓緊豌豆，然后切刀將豌豆 皮切開，當(dāng)壓緊一切片機(jī)構(gòu)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，切刀離開豌豆，最后壓頭離開豌豆，成功的完成 切片任務(wù)。五、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選

6、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（無需潤滑）的特點(diǎn)，具有緩沖 減振和過載保護(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)效率咼、傳動(dòng)比穩(wěn)定、工作可靠、壽命長、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)

7、構(gòu)，振動(dòng)機(jī)構(gòu)，壓緊-切片機(jī)構(gòu)都可以通過凸輪來實(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)定按給定條件和盡量使機(jī)構(gòu)簡單等要求來選擇方案。 由此可選定兩個(gè)結(jié)構(gòu)比較簡 單的方案。方案I :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U :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U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I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I較方案U要簡單，及選用方案I。七、機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的速比和

8、變速機(jī)構(gòu)根據(jù)題目要求和電動(dòng)機(jī)的型號(hào)，可采用丫90S-6,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；第二級(jí)為直齒圓柱齒輪傳動(dòng)， 其速比為；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

9、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，脫皮后的蠶豆掉到放在下面的盤子里，同時(shí)小風(fēng)扇將豆皮吹出（小風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速可用調(diào)節(jié)開關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)）實(shí)現(xiàn)了最終將豆和皮分開的目的。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型帶適用于開口傳動(dòng)，帶輪直徑較小或轉(zhuǎn)速較高場合，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 di 50mm，則 d? 1.517 50 75.85mm，設(shè)帶輪 1、2 的中心距為 a。，則 0.7（d1 d2） a0 d1 d2，即 88.095mm a0 125.85m

10、m，故取 a0 120mm 。（3）取d350mm,則d42.450120mm，設(shè)帶輪3、4的中心距為a1，則0.7（d3 d4） a1d3 d4，即 119mm a1170mm，故取 a1150mm。（4） 取d5 d6 100mm，則帶輪5和6的中心距應(yīng)滿足140mm a? 200mm 故取 a2180 mm。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n弧度時(shí)水平推桿以

11、 余弦加速度運(yùn)動(dòng)，后n弧度水平推桿位移不變。圖三水平推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移曲線圖四4、推桿以及切刀定位尺寸凸輪輪廓推桿、切刀的定位尺寸如圖五所示:圖五十、方案評(píng) 價(jià)、感想 與建議運(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/分來設(shè)計(jì)的，因此凸輪的轉(zhuǎn)速是 80轉(zhuǎn)/分切皮機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個(gè)難題，要完成這一動(dòng)作，需要一個(gè)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，及在切皮時(shí)必須 有個(gè)壓緊過程，且兩動(dòng)作必須配合運(yùn)動(dòng)，于是我們想到了用學(xué)過的各類執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩兩配合, 想出了的不同的方案，當(dāng)然有的在考慮可行性后被排除了，最終在共同商討下選出了凸輪 與連桿配合的方案。最后，將全部機(jī)構(gòu)配合起來，按照題目的要求進(jìn)行尺寸計(jì)算，就完成 本次剝豆機(jī)的設(shè)計(jì)。在這次搞設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中讓我學(xué)到了很多東西。課堂上所學(xué)到的知識(shí)很有限，在真正 運(yùn)用時(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，正如在設(shè)計(jì)的過程中，需要參閱大量的資料，需要自己去理解去推 敲，需要不停鞏固以前學(xué)的和學(xué)習(xí)沒有學(xué)過的，才能將其運(yùn)用到實(shí)際中，而設(shè)計(jì)過程中也 遇到了不少的問題，要將各機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)拼湊起來并計(jì)算尺寸，就是一件難事，這要求我們 不僅要有克服困難的勇氣，