剝豆機 湖南工業(yè)大學.doc

湖南工業(yè)大學課 程 設 計資 料 袋機械工程 學院（系、部） 2011 2012 學年第 2 學期 課程名稱 機械原理課程設計 指導教師 邱顯焱 職稱 學生姓名 朱康盛 專業(yè)班級 機械1011班 學 號 10405701112 題 目 機器馬 成 績 起止日期 2012 年 5月 日 2012 年 6 月 日目 錄 清 單序號材 料 名 稱資料數(shù)量備 注1課程設計任務書2課程設計說明書3課程設計圖紙張456湖南工業(yè)大學課程設計任務書2011 2012 學年第 2 學期 機械工程 學院（系、部） 機械 專業(yè) 1011 班級課程名稱： 機械原理 設計題目： 機器馬 完成期限：自 2012 年 5 月 日至 2012 年 6月 共 周內(nèi)容及任務一、設計的主要技術參數(shù)二、設計任務進行機器馬的運動方案和傳動系統(tǒng)設計確定機器馬的工作原理和運動形式，繪制工作循環(huán)圖； 設計幾種運動方案并進行分析、比較和選擇； 對選定運動方案進行運動分析與綜合，并繪制機構運動簡圖； 進行機械動力性能分析與綜合 ； 三、設計工作量編寫說明書一份及機構圖一張。進度安排起止日期工作內(nèi)容主要參考資料指導教師（簽字）： 2012 年 5 月 日系（教研室）主任（簽字）： 年 月 日 機械原理 課程設計設計說明書機器馬機器馬起止日期： 2012 年 5 月 日 至 2012 年 6 月 日學生姓名 朱康盛班級 機械1011班學號10405701112成績指導教師(簽字)機械工程學院（部） 2012年 6月 日運動仿真 視頻地址：/programs/view/0XC0c9oH9fo/目錄一、機器馬功能及設計要求4二、工作原理和工藝動作分解4三、根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖4四、執(zhí)行機構的選型5五、傳動機構的選擇與比較7六、運動方案的選擇和評定8七、機械運動系統(tǒng)的速比和變速機構8八、機械運動方案簡圖8九、機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構的尺寸9十、方案評價11機器馬一、機器馬功能及設計要求1. 功能設計一只機器馬，能模擬駿馬往前行走2. 設計要求及原始數(shù)據(jù) 要求結構簡單，運動靈活，與馬外形及運動相似度高，一直電動機驅動。馬總高200mm 二、工作原理和工藝動作分解根據(jù)上述分析，剝豆機要求完成的工藝動作有以下四個動作：1） 加料：可以手動加料，并采用震動料斗，使蠶豆頭尾排列進入送料機構。2） 送料：采用滾子推桿凸輪機構，間歇運動送料。3） 壓豆切皮：壓緊、切皮機構最好用聯(lián)動組合機構，為保證壓力不過大可在壓頭處加一個剛度合適的彈簧。4） 擠壓脫皮：利用兩軋輥加壓進行擠壓脫皮，兩軋輥之間間隙一般比蠶豆最小厚度略小。因此，剝豆機的運動方案設計重點考慮送料、壓豆切皮、擠壓脫皮機構這三個機構的選型和設計問題三、根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖對于剝豆機運動循環(huán)圖主要是確定送料和壓緊切皮執(zhí)行機構的先后順序、相位，以利對各執(zhí)行機構的設計、裝配和調(diào)試。圖1表示剝豆機兩個執(zhí)行機構的運動循環(huán)圖圖一 剝豆機運動循環(huán)圖四、執(zhí)行機構的選型根據(jù)送料機構、壓緊切皮機構和擠壓皮脫機構這三個執(zhí)行機構動作要求和結構特點，可以選擇表1的常用機構，這一表格又稱為執(zhí)行機構的形態(tài)學矩陣。表2 執(zhí)行機構的形態(tài)學矩陣送料機構偏置曲柄滑塊機構滾子推桿凸輪機構壓緊切皮機構凸輪加杠桿機構凸輪機構擠壓脫皮機構軋輥擠壓機構兩種送料結構運動形式的比較曲柄-滑塊機構（a）凸輪-滑塊機構(b)圖（a）所示的機構是利用曲柄的周轉，使得滑塊左右移動，達到送料的功能。但其運動過程中具有較大的慣性，而且還有兩個死點。而圖（b）的凸輪滑塊機構，其結構更加簡單，運動平穩(wěn)，只要設計凸輪的曲線就可以達到預定的軌跡。所以送料選擇凸輪-滑塊機構（b）.壓緊切皮機構壓緊切片機構，此機構采用聯(lián)動組合機構，為了保證壓力不夠大，防止被壓碎，所以在壓頭處加一個合適的彈簧。此機構的運動過程是先彈簧收縮，壓緊豌豆，然后切刀將豌豆皮切開，當壓緊切片機構向上運動時，切刀離開豌豆，最后壓頭離開豌豆。成功的完成切片任務。五、傳動機構的選擇與比較表2中是可供選擇的常用傳動機構帶傳動具有傳動平穩(wěn)、噪聲低、清潔（無需潤滑）的特點，具有緩沖減振和過載保護作用，并且維修方便。與鏈傳動和齒輪傳動相比，帶傳動的強度較低以及疲勞壽命較短齒輪傳動效率高、傳動比穩(wěn)定、工作可靠、壽命長、結構緊湊、比帶、鏈傳動所需的空間尺寸小渦輪蝸桿傳動傳動比大，體積小，單頭的有的能自鎖，不用另加制動裝置就能停在任意位置，但是它的效率太低兩種傳動方案的比較。傳動方案（a）傳動方案（b）兩個傳動方案的比較中，方案（b）更加簡單，效率更高。由于方案(a)中的渦輪，蝸桿機構，錐齒輪機構使得傳動效率一級級降低，而且在生產(chǎn)成本上也比方案（b）高。方案（b）中的送料機構，振動機構，壓緊-切片機構都可以通過凸輪來實現(xiàn)，這樣使得傳動更加協(xié)調(diào)。六、運動方案的選擇和評定根據(jù)表1所示的三個執(zhí)行機構形態(tài)學矩陣，可以求出剝豆機的機械運動方案數(shù)為：N=221=4現(xiàn)在，我們可以按給定條件、各機構的相容性和盡量使機構簡單等等要求來選擇方案。由此可選定兩個結構比較簡單的方案。方案：送料機構為滾子推桿凸輪機構、壓緊切皮機構為凸輪加杠桿機構、擠壓脫皮機構為軋輥擠壓機構。方案：送料機構為偏置曲柄滑塊機構、壓緊切皮機構為凸輪機構、擠壓脫皮機構為軋輥擠壓機構。方案中的壓緊切皮機構選用的是凸輪機構，要完成壓緊和切皮兩個動作就需要兩個凸輪，而方案中所選用的凸輪加杠桿機構只需要一個凸輪就可以完成壓緊和切皮兩個動作，故方案較方案要簡單，及選用方案。七、機械運動系統(tǒng)的速比和變速機構根據(jù)題目要求和電動機的型號，我們可采用Y90S6，其功率為N=750W，轉速n=910r/min。根據(jù)選定的驅動電動機的轉速和剝豆機的生產(chǎn)能力。它們的機械傳動系統(tǒng)的總速比為：機械傳動系統(tǒng)的第一級采用帶傳動，其速比為1.517；第二級為直齒圓柱齒輪傳動，其速比為2.5；第三級仍為直齒圓柱齒輪傳動，其速比為3。八、機械運動方案簡圖按已選定的三個執(zhí)行機構的型式及傳動系統(tǒng)，畫出剝豆機的機械運動示意圖（圖二）。 圖二 剝豆機運動方案示意圖（俯視圖）圖二表示滾子推桿凸輪機構、壓緊切皮機構、擠壓脫皮機構、電動機的相互位置情況。實際上料斗及其壓緊切皮機構都與上下移動的推桿連在一起，當凸輪將推桿上移時，起到震動料斗，同時進行壓緊切皮動作。當凸輪推動左右運動的推桿時，將蠶豆送到壓緊切皮機構下，同時將以切皮的蠶豆送到擠壓脫皮機構進行擠壓脫皮九、機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構的尺寸1、帶傳動（1）由于V型帶適用于開口傳動，帶輪直徑較小或轉速較高場合，常用于電機后的第一級減速，故選用V型帶且根數(shù)為1。（2）取，則，設帶輪1、2的中心距為，則，即，故取。（3）取則，設帶輪3、4的中心距為，則，即，故取。（4）取，則帶輪5和6的中心距應滿足140mm200mm，故取。2、齒輪傳動表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、凸輪設計凸輪基圓直徑為120mm，推桿行程為27mm,且凸輪轉過弧度時水平推桿以余弦加速度運動，后弧度水平推桿位移不變。圖三 水平推桿運動規(guī)律位移曲線圖四 凸輪輪廓4、個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、方案評價運動精確性：由于齒輪設計和凸輪設計都是按照剝豆速度80粒/分來設計的，因此凸輪的轉