課程設(shè)計(jì)---剝豆機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p>　　機(jī) 械 原 理 課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　起止日期： 2009 年 6 月 5 日 至 2009 年 6 月 9 日</p><p><b>　　機(jī)械工程學(xué)院（部）</b></p><p>　　2009年 6月9

2、 日</p><p><b>　　目　錄</b></p><p>　　0. 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書…………………………………………2</p><p>　　設(shè)計(jì)題目…………………………………………………3</p><p>　　工作原理和工藝動(dòng)作分解………………………………3</p><p>　　3.根據(jù)工

3、藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖……………5</p><p>　　4. 豆機(jī)的功能分析與設(shè)計(jì)過程……….…………………6</p><p>　　5.脫皮機(jī)構(gòu)與定位夾緊機(jī)構(gòu)選型…………………………8</p><p>　　6.機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)………………………11</p><p>　　7.脫皮機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì)……………………………………12

4、</p><p>　　8.定位切皮凸輪機(jī)構(gòu)及夾緊凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………13</p><p>　　9.剝豆機(jī)三維圖設(shè)計(jì)………………………………………16</p><p>　　10.參考資料…………………………………………………17</p><p>　　11.設(shè)計(jì)總結(jié)…………………………………………………18</p><p&

5、gt;<b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　2010 —2011 學(xué)年第 2 學(xué)期</p><p>　　機(jī)械工程 學(xué)院（系、部） 材料成型 專業(yè) 材1 班級(jí)</p><p>　　課程名稱： 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

6、 </p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 剝豆機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　完成期限：自 2009 年 6 月 5 日至 2009 年 6 月 9 日共 1 周</p><p>　　1.設(shè)計(jì)題目：

7、剝豆機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)原理：</b></p><p>　　剝豆機(jī)是將干蠶浸胖后放在料斗內(nèi)，通過振動(dòng)下料后將蠶豆平放排列成頭尾相接，送豆到切皮位置，將豆壓住并切開頭部的皮，然后用擠壓方法將豆擠出。</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　

8、?、傩Q豆長(zhǎng)度：20-25mm</p><p>　?、谛Q豆寬度：15-20mm</p><p>　　③蠶豆厚度：6-8mm</p><p>　?、苌a(chǎn)率：每分鐘剝80粒 </p><p>　?、輨兌箼C(jī)要求體積小、重量輕、壓緊力可調(diào)、工作可靠、外形美觀 </p><p>　　蠶豆形狀如圖1-1所示，</p>

9、<p><b>　　圖1-1蠶豆形狀圖</b></p><p>　　2.工作原理和工藝動(dòng)作分解</p><p>　　2.1工作原理和工藝動(dòng)作分解</p><p>　　根據(jù)工藝過程，機(jī)構(gòu)應(yīng)具有一個(gè)電動(dòng)機(jī)和四個(gè)執(zhí)行構(gòu)件（一個(gè)料篩、一個(gè)推桿、一個(gè)定位切皮構(gòu)件、一個(gè)夾緊塊和一個(gè)雙軸軋輥）。五個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式如下所示：</p>

10、;<p>　?。?）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?yàn)樾Q豆顆粒相對(duì)比較大，若沒有振動(dòng)這一過程，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，料篩振動(dòng)的幅度不宜過大。故其行程約為30mm其簡(jiǎn)圖和位移線圖如圖2-1所示：</p><p>　?。?）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

11、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)圖和位移線圖如圖2-2所示：</p><p>　?。?）定位切皮機(jī)構(gòu)是有凸輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的。它的目的是將蠶豆定位，并且定位于切皮是一個(gè)聯(lián)動(dòng)組合機(jī)構(gòu)，在回位的同時(shí)進(jìn)行切皮動(dòng)作其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和位移線圖如圖2-3示：</p><p>　?。?）夾緊塊也是通過凸輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的。它是將蠶豆固定，利于

12、下一步的切皮運(yùn)動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和位移線圖如圖2-4所示：</p><p>　?。?）雙軸軋輥是用來實(shí)現(xiàn)脫皮功能的。由于它的與其它機(jī)構(gòu)的聯(lián)動(dòng)性要求不高，而且是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的，所以對(duì)其設(shè)計(jì)只需著眼于對(duì)其功能的實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　3.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</p><p>　　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

13、調(diào)試。</p><p>　　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。主動(dòng)軸每轉(zhuǎn)一圈為其準(zhǔn)擬定的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如下圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1剝豆機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖</p><p>　　4.剝豆機(jī)的功能分析與設(shè)計(jì)過程</p><p>　　4.1剝豆機(jī)的功能分析<

14、;/p><p>　　由上述分析可知，剝豆機(jī)的功能分析可作總結(jié)如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1剝豆機(jī)的功能分析圖</p><p>　　將剝豆機(jī)的功能分析圖可知，其運(yùn)動(dòng)有下料 送料 定位壓緊切皮 脫皮，如圖4-2所示：</p><p>　　圖4-2 剝豆機(jī)功能示意圖</p><p&

15、gt;　　4.2剝豆機(jī)的設(shè)計(jì)過程：</p><p>　　實(shí)現(xiàn)剝豆機(jī)切皮運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)應(yīng)有下面幾種基本功能：（下料與輸送由李小娟負(fù)責(zé)）</p><p>　　在蠶豆輸送過程中，此時(shí)定位機(jī)構(gòu)要處于停歇狀態(tài)，在蠶豆即將被定位時(shí)，定位機(jī)構(gòu)也要處于停歇狀態(tài)，故該機(jī)構(gòu)要有兩次間歇功能。</p><p>　?、谝獫M足定位功能與切皮功能聯(lián)動(dòng)組合</p><p>

16、　　需要定位切皮機(jī)構(gòu)有往復(fù)運(yùn)動(dòng)</p><p>　　雙軸軋輥轉(zhuǎn)向所在的平面于主動(dòng)件即主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)所在的平面是垂直的，故機(jī)構(gòu)要有運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)換向功能，即垂直平面換向</p><p>　　根軋輥間的運(yùn)動(dòng)要反向，所以該機(jī)構(gòu)必須要有第二次運(yùn)動(dòng)換向功能，即同平面反向</p><p>　　輥脫皮的過程中，因?yàn)樾Q豆的殼比較軟很容易粘在軋輥上，故此機(jī)構(gòu)應(yīng)該有個(gè) 掃的功能</p>

17、;<p>　　我們?cè)O(shè)計(jì)的剝豆機(jī)的生產(chǎn)效率是每分鐘剝80粒，并且沒脫一粒皮雙軸軋輥就應(yīng)該旋轉(zhuǎn)一周，故主動(dòng)軸軋輥的要完成每分鐘轉(zhuǎn)80圈</p><p>　　5.脫皮機(jī)構(gòu)與定位夾緊機(jī)構(gòu)選型</p><p><b>　　5.1脫皮機(jī)構(gòu)選型</b></p><p>　　實(shí)現(xiàn)夾緊運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)應(yīng)有下面幾種基本功能：</p><

18、p>　　①在定位前，夾緊塊要處于未夾緊停歇狀態(tài)，定位之后，夾緊塊也要處于夾緊的停歇狀態(tài)，以利于下一步的切皮動(dòng)作，故該機(jī)構(gòu)也要有兩次停歇功能。</p><p>　　② 需要加緊機(jī)構(gòu)要有往復(fù)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　由上述易知要實(shí)現(xiàn)蠶豆脫皮的功能需要將此兩種換向的機(jī)構(gòu)串聯(lián)起來，因此可以先去能使現(xiàn)（1）、（2）兩種功能的的機(jī)構(gòu)來組成我們所需要的方案。如果每一功能僅由一類基本機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)

19、，如圖5-1所示，可以組合成3*3=9種方案。</p><p>　　圖5-1可供選擇的方案</p><p>　　在按給定所需要的運(yùn)動(dòng)條件和空間，時(shí)間條件下，選出三種方案。如圖5-2所示：</p><p>　　圖5-2脫皮機(jī)構(gòu)的三種方案</p><p>　　5.2脫皮機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)定</p><p>　　方 案

20、一：圓柱齒輪與直齒圓錐齒輪串聯(lián)機(jī)構(gòu)</p><p>　　工作原理：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。兩種嚙合串聯(lián)從而使軋輥按要求運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　優(yōu) 點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性，傳動(dòng)性良好，便于裝配。</p><p>　　方 案二： 直齒圓柱與渦輪蝸桿串聯(lián)機(jī)構(gòu)</p><p>　　工作原理；

21、直齒圓錐齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)垂直平面速度換向；渦輪蝸桿嚙合，實(shí)現(xiàn)平行平面速度反向。兩種嚙合串聯(lián)從而使軋輥按要求運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　優(yōu) 點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)比較緊湊，能實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比傳動(dòng)。</p><p>　　缺 點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，穩(wěn)定性能不是很好。</p><p>　　方 案三： 雙曲柄機(jī)構(gòu)與渦輪蝸桿串聯(lián)機(jī)構(gòu)</p><p>　　工作原理：渦輪蝸桿

22、嚙合，實(shí)現(xiàn)垂直平面速度換向；雙曲柄機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)平行平面速度反向。兩種機(jī)構(gòu)串聯(lián)從而使軋輥按要求運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　優(yōu) 點(diǎn)： 能實(shí)現(xiàn)使雙軸軋輥反向運(yùn)動(dòng)的功能。</p><p>　　缺 點(diǎn)： 不便與軋輥裝配，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳動(dòng)性較差。</p><p>　　結(jié) 論： 在三個(gè)方案的比較下，選取方案一作為脫皮機(jī)構(gòu)比較合適。</p><p>

23、　　5.3定位夾緊機(jī)構(gòu)選型</p><p>　　如圖5-3所示有三種方案：</p><p>　　圖5-3定位夾緊機(jī)構(gòu)的三種方案</p><p>　　方 案一：凸輪機(jī)構(gòu)</p><p>　　工作原理：凸輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)小凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由于圓柱凸輪輪廓的作用，使桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)潔，尺寸較小，方便

24、實(shí)現(xiàn)與其他機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的串聯(lián)?？蓪?shí)現(xiàn)在預(yù)定位置的較長(zhǎng)時(shí)間的停歇。運(yùn)動(dòng)規(guī)律可按自己的需求設(shè)定。方便實(shí)現(xiàn)所要運(yùn)動(dòng)規(guī)律。正好可用于此課題中，夾緊、定位切皮運(yùn)動(dòng)要求。</p><p>　　方 案二： 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的改裝</p><p>　　工作原理： 主動(dòng)導(dǎo)桿勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)同時(shí)也在凸輪溝槽中運(yùn)動(dòng)的滾子，通過連桿使滑塊往復(fù)移動(dòng)。</p><p>　　優(yōu) 點(diǎn)： 當(dāng)導(dǎo)桿在一

25、定角范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滑塊在左極限位置停歇?？蓪?shí)現(xiàn)單側(cè)停歇的歇移動(dòng)。 此機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)單側(cè)的較長(zhǎng)時(shí)間的停歇。</p><p>　　缺 點(diǎn)： 此機(jī)構(gòu)只可以在左極限位置實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的停歇，不能在其他位置實(shí)現(xiàn)停歇，因而舍棄。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且便于實(shí)現(xiàn)原動(dòng)件的串聯(lián)。</p><p>　　方 案三：采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)</p><p>　　工作原理：主動(dòng)導(dǎo)桿勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過連桿使滑塊往

26、復(fù)移動(dòng)。</p><p>　　優(yōu) 點(diǎn)：此機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、方便。尺寸較小，</p><p>　　缺 點(diǎn)：滑塊在行程末端只作瞬時(shí)停歇，運(yùn)動(dòng)規(guī)律不理想，且便于實(shí)現(xiàn)原動(dòng)件的串聯(lián)。</p><p>　　總 結(jié)： 最終選擇方案一，做切夾緊、定位切皮機(jī)構(gòu)。</p><p>　　6.機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)</p>&

27、lt;p>　　第一級(jí)傳動(dòng)采用錐齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比為1</p><p>　　第二級(jí)傳動(dòng)采用圓柱齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比為0.67</p><p>　　7.脫皮機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)方案一設(shè)計(jì)雙軋輥脫皮機(jī)構(gòu)示意圖，如圖7-1所示：</p><p>　　圖7-1雙軋輥脫皮機(jī)構(gòu)示意圖</p><p>　　由于蠶豆

28、長(zhǎng)度：20-25mm蠶豆寬度：15-20mm蠶豆厚度：6-8mm。我們選用的是平放擠壓，所以軋輥的間隙應(yīng)該稍小于蠶豆的厚度，軋輥的長(zhǎng)度應(yīng)該大于蠶豆的寬度。其具體尺寸設(shè)計(jì)如下：軋輥的間隙為5-7mm，長(zhǎng)度為40-50mm,半徑35mm軋輥的實(shí)物圖和裝配圖如圖7-2所示：</p><p><b>　　圖7-2軋輥三維圖</b></p><p>　　另外，由于蠶豆的皮很容易

29、粘在軋輥上不利于連續(xù)脫皮，故可在斜槽上可以設(shè)置一個(gè)擋板，該擋板的功能等同于刮刀，防止豆皮粘在軋輥上，不利于下一個(gè)蠶豆的擠壓。同時(shí)，不需要用到其它清掃機(jī)構(gòu)，使該機(jī)構(gòu)更為簡(jiǎn)潔。其實(shí)物圖如圖7-3： </p><p>　　圖7-3清掃器三維圖</p><p>　　接下來，需要對(duì)四個(gè)齒輪尺寸進(jìn)行分析，其位置關(guān)系如圖7-4所示：</p><p>　　圖7-4齒輪位置

30、關(guān)系圖</p><p>　　四個(gè)齒輪的尺寸大小，根據(jù)輥?zhàn)哟笮?，選擇如表7-1所示：</p><p>　　表7-1齒輪的主要尺寸</p><p>　　易知,這四個(gè)齒輪構(gòu)成了一個(gè)定軸輪系,錐齒輪4帶動(dòng)錐齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng),錐齒輪3與圓柱齒輪2固接,圓柱齒輪2又帶動(dòng)圓柱齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng).其傳動(dòng)比的計(jì)算如下:</p><p>　　8. 定位切皮凸輪機(jī)構(gòu)及夾緊凸輪機(jī)

31、構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　8.1定位切皮凸輪機(jī)構(gòu)及夾緊凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足的要求</p><p>　　根據(jù)前面運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖所述，凸輪要滿足的位移如圖8-1所示：</p><p>　　圖8-1凸輪的位移線圖</p><p>　　定位切皮凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖8-2所示，此機(jī)構(gòu)即為一個(gè)對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，為了安裝方便以及簡(jiǎn)化計(jì)算，使其從動(dòng)件

32、的水平運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與滾子的水平運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持一致，即它們的放大系數(shù)K=1。</p><p>　　這樣設(shè)計(jì)是因?yàn)椋捍藱C(jī)構(gòu)是把定位和切皮兩種功能聯(lián)動(dòng)組合起來的，我們把此凸輪的基圓半徑設(shè)計(jì)為R1=80mm，滾子的半徑設(shè)計(jì)為r1=15mm 。</p><p>　　夾緊凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖8-3所示，此機(jī)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)和一個(gè)運(yùn)動(dòng)放大機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合起來的。其放大系數(shù)k=s0/s

33、=250/170=1.47。夾緊蠶豆所需要的空間少，S0max=7.35mm、時(shí)間短，t= 125ms，考慮到這些因素根據(jù)此要求，我們?cè)O(shè)計(jì)的基圓半徑R2=40mm，滾子半徑r2=15mm</p><p>　　定位切皮凸輪和夾緊凸輪的實(shí)物圖及輪廓圖如圖8-4、圖8-5所示:</p><p>　　圖8-4定位切皮凸輪和夾緊凸輪的三維圖</p><p>　　圖8-5定位切

34、皮凸輪和夾緊凸輪的輪廓線圖</p><p>　　由于豆寬為15——20mm，槽設(shè)定為21mm，定位機(jī)構(gòu)在理想位移為23mm，過大會(huì)不經(jīng)濟(jì)，過小又不會(huì)滿足工作需求。切皮刀片安裝在棒的端口，不易過大，且在運(yùn)動(dòng)過程中不應(yīng)放在槽內(nèi)，以免擋住蠶豆，而使機(jī)器卡死。因而定位切皮棒長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為30—40mm。蠶豆厚度為6-8mm，定位切皮棒的高度應(yīng)設(shè)計(jì)在9—10mm，過大或過小都不會(huì)正好在蠶豆一端將皮切開。定位切皮棒及其裝配三

35、維圖如圖8-6示：</p><p>　　圖8-6定位切機(jī)構(gòu)裝配三維圖</p><p>　　9. 剝豆機(jī)三維圖設(shè)計(jì)</p><p>　　與李小娟同學(xué)的設(shè)計(jì)匯總，做出剝豆機(jī)的總體結(jié)構(gòu)圖，如圖9-1所示</p><p>　　圖9-1剝豆機(jī)的總體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　剝豆機(jī)三維圖如圖9-2所示</p>&l

36、t;p>　　剝豆機(jī)的爆炸圖如圖9-3所示：</p><p><b>　　10.參考資料</b></p><p>　　［1］朱理．機(jī)械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2008：15-200</p><p>　　［2］鄒慧君．機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2009：15-250</p><p>&

37、lt;b>　　11設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過一個(gè)星期的努力，在xx老師的帶領(lǐng)下，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. 管這次作業(yè)的時(shí)間是漫長(zhǎng)的過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)、圓柱齒輪傳動(dòng)和凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟與方法;也不僅僅對(duì)制圖有了更進(jìn)一步的

38、掌握;Auto CAD、proe、Word、powerpoint這些僅僅是工具軟件熟練掌握也是必需的.對(duì)我來說收獲最大的是方法和能力.那些分析和解決問題的方法與能力.在整個(gè)過程中我發(fā)現(xiàn)像我們這些學(xué)生最最缺少的是經(jīng)驗(yàn)沒有感性的認(rèn)識(shí)空有理論知識(shí)有些東西很可能與實(shí)際脫節(jié).總體來說我覺得做這種類型的作業(yè)對(duì)我們的幫助還是很大的它需要我們將學(xué)過的相關(guān)知識(shí)都系統(tǒng)地聯(lián)系起來從中暴露出自身的不足以待改進(jìn).有時(shí)候一個(gè)人的力量是有限的合眾人智慧我相信我們的作