自動(dòng)喂料攪拌機(jī)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

1、 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 設(shè)計(jì)題目 自動(dòng)喂料攪拌機(jī) 基本系數(shù) 方案c 系機(jī)電院專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)班14-2 設(shè)計(jì)者 張國(guó)忠 指導(dǎo)教師 蘭海鵬 2012年5月29日 目 錄一、機(jī)器的工作原理及外形圖12、 要求數(shù)據(jù)13、 設(shè)計(jì)要求24、 機(jī)器運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖35、 過(guò)程循環(huán)方式46、 四桿機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)定47、 凸輪機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)定68、 機(jī)械傳動(dòng)計(jì)算79、 齒輪設(shè)計(jì)810、 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定10十一、心得體會(huì)10十二、參考文獻(xiàn)10 自動(dòng)喂料攪拌機(jī)方案設(shè)計(jì)（方案c） 設(shè)計(jì)用于化學(xué)工業(yè)和食品工業(yè)的自動(dòng)喂料攪拌機(jī)。無(wú)聊的攪拌動(dòng)作：電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速裝置帶動(dòng)容器繞垂直軸緩慢整周轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)，固連在容器內(nèi)半勺點(diǎn)e沿圖1虛線

2、所示軌跡運(yùn)動(dòng)，將容器中拌料均勻攪動(dòng)。物料的喂料動(dòng)作：物料呈粉狀或粒狀定時(shí)從漏斗中漏出，輸料持續(xù)一段時(shí)間后漏斗自動(dòng)關(guān)閉。 圖11 數(shù)據(jù)：半勺e的攪拌軌跡數(shù)據(jù)(表1)方案cxi5204954673702607215150yi15031057075070546220082自動(dòng)喂料攪拌機(jī)運(yùn)動(dòng)分析(表2) 方案號(hào) 固定鉸鏈a、d位置電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/(r/min)容器轉(zhuǎn)速 /(r/min)每次攪拌 時(shí)間 /s物料裝入容器時(shí)間 /sxa/mmya/mmxd/mmyd/mm c173041012000144060 90 50自動(dòng)喂料攪拌機(jī)動(dòng)態(tài)靜力分析及飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量數(shù)據(jù)(表3)方案號(hào)fqmax/nfqmin/nm2

3、/kgm3/kgjs2/(kg.m2)js3/(kg.m2)c24006000.04位于連桿2中點(diǎn)位于從動(dòng)連桿3中點(diǎn)130451.950.072. 設(shè)計(jì)要求(1)機(jī)器應(yīng)包括齒輪（或蝸桿蝸輪）機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)三種以上機(jī)構(gòu)。(2)設(shè)計(jì)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。(3)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)攪料拌勺點(diǎn)e軌跡的機(jī)構(gòu)，一般可采用鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)的兩個(gè)固定鉸鏈a、d的坐標(biāo)值已在表2給出（在進(jìn)行傳動(dòng)比計(jì)算后確定機(jī)構(gòu)的確切位置時(shí)，由于傳動(dòng)比限制，d點(diǎn)的坐標(biāo)允許略有變動(dòng)）。(4)對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，求出機(jī)構(gòu)從動(dòng)件在點(diǎn)e的位移（軌跡）、速度、加速的；求機(jī)構(gòu)的角位移，角速度，角加速度；繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)線圖。(

4、5)對(duì)連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析.曲柄1的質(zhì)量與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量略去不計(jì),平面連桿機(jī)構(gòu)從動(dòng)件2、3的質(zhì)量m2、m3及其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量js2js3以及阻力曲線fq參見表3。根據(jù)fqmin、fqmax和拌勺工作深度h繪制阻力線圖，拌勺所受阻力方向始終與點(diǎn)e速度方向相反。根據(jù)各構(gòu)件重心的加速度以及各構(gòu)件叫加速的確定各構(gòu)件慣性力fi和慣性力偶矩mi，將其合力成為一力，求出該力至重心距離：lh=mi/fi(6)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定。飛輪安裝在高速軸上，已知機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)以及阻力變化曲線。注意拌勺進(jìn)人容器及離開容器時(shí)的兩個(gè)位置，其阻力值不同（其中一個(gè)為0），應(yīng)分別計(jì)算。驅(qū)動(dòng)力矩為常數(shù)。繪制（全循環(huán)等效阻力矩曲線）、（全

5、循環(huán)等效驅(qū)動(dòng)力矩曲線）、（全循環(huán)動(dòng)能增量曲線）等曲線。求飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。(7)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)喂料動(dòng)作的凸輪機(jī)構(gòu)。根據(jù)喂料動(dòng)作要求，并考慮機(jī)器的基本廠寸與位置，設(shè)計(jì)控制喂料機(jī)開啟動(dòng)作的擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。確定其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選取基圓半徑與滾子半徑，求出凸輪實(shí)際廓線坐標(biāo)值，校核最大壓力角與最小曲率半徑。繪制凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。(8)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)緩慢整周回轉(zhuǎn)的齒輪機(jī)構(gòu)（或）(9)編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(10)學(xué)生進(jìn)一步完成凸輪的數(shù)控加工、機(jī)器的計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)演示驗(yàn)證等。三設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖四整體傳動(dòng)過(guò)程 發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)高速軸承以1440r/min速度轉(zhuǎn)動(dòng)，高速轉(zhuǎn)軸通過(guò)減速器減速，獲得兩個(gè)新的低速轉(zhuǎn)軸，一個(gè)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)容器轉(zhuǎn)動(dòng)，還一部分通過(guò)帶

6、傳送傳給一個(gè)軸上的蝸桿，蝸桿使齒輪減速，通過(guò)齒輪上的一個(gè)間歇齒輪來(lái)帶動(dòng)四桿機(jī)構(gòu)上與曲桿相連的齒輪實(shí)現(xiàn)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)；另一個(gè)轉(zhuǎn)軸通過(guò)蝸桿進(jìn)一步將轉(zhuǎn)軸傳動(dòng)給齒輪的轉(zhuǎn)速減小，使齒輪上的凸輪獲得一個(gè)更小的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，來(lái)實(shí)現(xiàn)喂料口的喂料和停止。五運(yùn)動(dòng)循環(huán)方式喂料口開啟50s關(guān)閉90s攪拌勺攪拌90s停止50s容器轉(zhuǎn)速待添加的隱藏文字內(nèi)容360r/min1292316 四桿機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)定（拌勺部分）1、實(shí)現(xiàn)攪料拌勺點(diǎn)e軌跡的機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)此軌跡可采用鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，由于該四桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)固定鉸鏈以及所要實(shí)現(xiàn)軌跡上的八個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)已知，故可以根據(jù)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法中軌跡設(shè)計(jì)法的解析法對(duì)各個(gè)桿長(zhǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，經(jīng)計(jì)算此算題方法過(guò)

7、于復(fù)雜，未能解除最終的答案，所以采用了近似的畫圖做法。首先，利用cad建立坐標(biāo)，通過(guò)給定的八個(gè)點(diǎn)的位置來(lái)大致確定拌勺的運(yùn)動(dòng)軌跡，然后確定出a，d點(diǎn)的位置。因?yàn)樯鬃拥倪\(yùn)動(dòng)y最高點(diǎn)大致在520mm，所以我設(shè)定擺桿的長(zhǎng)度大約為500mm，而曲桿的長(zhǎng)度則設(shè)為擺桿的一半250mm。此時(shí)圖形為 然后，設(shè)拌勺在最高點(diǎn)時(shí)，擺桿是豎直的，連接勺與擺桿，以勺和擺桿之間的距離為半徑，逆時(shí)針的下一個(gè)點(diǎn)為圓心畫圓，與擺桿所走出的園的交點(diǎn)即為拌勺在第二個(gè)點(diǎn)時(shí)擺桿的位置。以此類推，可將擺桿的擺動(dòng)角度確定出來(lái)（還要林外的選取一個(gè)最遠(yuǎn)點(diǎn)一個(gè)最近點(diǎn)以便確定擺桿的極限位置）。通過(guò)此方法做出來(lái)的圖形如下。 最后，確定連桿的運(yùn)動(dòng)，先確

8、定擺桿在極限位置時(shí)候曲桿的位置。當(dāng)擺桿在左邊極限位置時(shí)，擺桿到曲桿的固定位置距離=曲桿+連桿。當(dāng)擺桿在右邊極限位置時(shí)，擺桿到曲桿的固定位置距離=連桿-曲桿。通過(guò)曲桿的兩個(gè)位置可以確定出連桿的距離。分別使連桿的一端與擺桿的位置連接，一端與曲桿所畫出的軌跡圓相接。則得到圖形如下。 由此我們可以近似確定出連架桿1，連架桿3，連桿2，固定桿的長(zhǎng)度，分別為500mm，250mm，626mm，677mm。連桿2與從連桿2伸出去的勺子之間的夾角約為164。七凸輪機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)定（喂料口部分）因喂料動(dòng)作的凸輪機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)中受輕載而且低速運(yùn)轉(zhuǎn)，故只需采用等速變化規(guī)律的盤型直動(dòng)從動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)即可達(dá)到要求。首先凸輪的推成

9、應(yīng)該與喂料口的大小相同。設(shè)為100mm，又因?yàn)槲锪系奈沽虾完P(guān)閉過(guò)程是一個(gè)很快的過(guò)程所以推成角與回程角應(yīng)該為5。可以將物料喂料視為近休止角，物料關(guān)閉視為遠(yuǎn)休止角。所以遠(yuǎn)休止角221近休止角為129，根據(jù)機(jī)構(gòu)的整體來(lái)看，我將凸輪的基圓半徑設(shè)為200mm，為減小壓力角設(shè)偏心距為100mm。已知基圓半徑為r0=200mm,偏心距e=100mm，凸輪以等角速度沿逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，推桿的行程h=100mm。運(yùn)動(dòng)規(guī)律為0到5 推桿等角速度伸出 5到221 推桿遠(yuǎn)休止 221到226 推桿收回 226到360 推桿近休止此圖為凸輪結(jié)構(gòu)。（外面一圈為近休止的軌道，為了讓推桿能從遠(yuǎn)休止軌道回到近休止軌道上） 將凸輪

10、參數(shù)輸入計(jì)算機(jī)凸輪設(shè)計(jì)軟件中即可得凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并得到最大力壓力角與最小曲率半徑。 位移圖： 速度圖： 加速度圖： 最大壓力角 83.458。8 傳動(dòng)計(jì)算（凸輪上的渦輪，與拌勺相連的齒輪，容器）選擇傳動(dòng)比為24的二級(jí)減速器，此時(shí)輸出轉(zhuǎn)速為1440/24=60r/min需要的容器轉(zhuǎn)速即為60r/min。所以減速器輸出的一端直接通過(guò)軸傳送給容器，使得容器獲得60r/min的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。凸輪上的齒輪傳動(dòng)： 為了使讓凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)的速度為3/7（r/min）則需要渦輪蝸桿將低速軸傳過(guò)來(lái)的轉(zhuǎn)速繼續(xù)降低，設(shè)通過(guò)減速器減速之后傳給帶傳送的轉(zhuǎn)速為60r/min。蝸桿與傳送帶的輸出相連接，轉(zhuǎn)速為30r/min，則

11、傳送帶的傳送比為60/30=2。而渦輪的的轉(zhuǎn)速為3/7(r/min)。所以渦輪蝸桿的傳動(dòng)比為30/（3/7）=70。攪拌四桿機(jī)構(gòu)曲柄轉(zhuǎn)速： 由于間歇齒輪和凸輪機(jī)構(gòu)上的渦輪工作是相對(duì)的所以間歇齒輪的轉(zhuǎn)速也為3/7（r/min），設(shè)定這個(gè)傳送帶也將蝸桿的速度降到30r/min。則此傳送帶的傳送比為2，渦輪蝸桿的傳動(dòng)比也為70，設(shè)曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為10r/min，則間歇輪與齒輪的傳動(dòng)比為（3/7）/10=3/70。9 齒輪的設(shè)計(jì)（間歇齒輪，渦輪蝸桿傳動(dòng)齒輪） 間歇齒輪傳動(dòng)原理：在主動(dòng)齒輪只做出一個(gè)或幾個(gè)齒，根據(jù)運(yùn)動(dòng)時(shí)間和停歇時(shí)間的要求在從動(dòng)輪上作出與主動(dòng)輪相嚙合的輪齒。其余部分為鎖止圓弧。當(dāng)兩輪齒進(jìn)入

12、嚙合時(shí)，與齒輪傳動(dòng)一樣，無(wú)齒部分由鎖止圓弧定位使從動(dòng)輪靜止。此設(shè)計(jì)中蝸桿與傳送帶輸出相連，轉(zhuǎn)速為30r/min，渦輪的傳送速度為3/7（r/min）渦輪蝸桿的傳送為70，蝸桿的齒數(shù)要在1到10之間，而且不需要較高的轉(zhuǎn)動(dòng)效率所以蝸桿的齒數(shù)選擇2，根據(jù)傳動(dòng)比可確定渦輪的齒數(shù)為140。與連架桿相連的齒輪用齒數(shù)為21齒輪，而連架桿的齒輪與間歇輪的傳動(dòng)比為3/70。則間歇輪的齒數(shù)=21/（3/70）=490個(gè)齒，但是間歇齒輪有5/14的時(shí)候是空的，所以間歇輪的齒數(shù)應(yīng)為315個(gè)齒。具體計(jì)算：選取齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)為12，分度圓壓力角=20，齒頂高系數(shù)ha=1，頂隙系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值c=0.25。分度圓直徑： d1 =

13、mz1 = 1221 = 252mm d2 = mz2 = 12315 = 3780mm 齒頂高：ha1 = ha2 = ham = 112 = 12mm齒根高：hf1 = hf2 = ( ha+c )m = 1.2512 = 15mm 齒全高：h1 = h2 = ( 2ha+c )m = 2.2512 = 27mm齒頂圓直徑：da1 = ( z1+2ha )m = 2312 = 276mm da2 = ( z2+2ha )m =31712 = 3804mm齒根圓直徑：df1 = ( z1-2ha-2c )m = 18.512 =222mm df2 = ( z2-2ha-2c )m = 312

14、.512 = 3750mm基圓直徑:db1 = d1cos = 2520.94 = 236.88mm db2 = d2cos = 37800.94 = 3553.2mm齒距：p = m = 3.1412 = 37.68mm基圓齒距：pb = pcos = 37.680.94 = 35.42mm齒厚：s = m/2 = 37.68/2 = 18.84mm齒槽寬：e = m/2 = 37.68/2 = 18.84mm頂隙：c = cm =0.2512= 3mm標(biāo)準(zhǔn)中心距：a = m( z1+z2 )/2 = 2016mm根據(jù)參數(shù)的齒輪圖如下： 十飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量確定要確定飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量必須清楚機(jī)器在一

15、個(gè)周期內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力矩和阻力矩，從而計(jì)算出次周期的最大盈虧功，另外還須知道機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的速度不均勻系數(shù)和機(jī)器的額定轉(zhuǎn)速n即可根據(jù)公式wmax=（j + jf）*wm2 *算出飛輪的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速為1440（r/min），設(shè)飛輪的線速度為70（m/s）即4200（m/min），飛輪質(zhì)量設(shè)為4kg。 則飛輪的直徑為=（飛輪的線速度/轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速）/=（4200/1440）/=900mm。 j=1/2（mr2）=1.62kg/m211 心得體會(huì) 這次的課程設(shè)計(jì)也讓我看到了團(tuán)隊(duì)的力量，我認(rèn)為我們的工作是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作，團(tuán)隊(duì)需要個(gè)人，個(gè)人也離不開團(tuán)隊(duì)，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。 通過(guò)這次的設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)雖然課本上的知識(shí)都能弄清楚，但是運(yùn)用到實(shí)際的時(shí)候相當(dāng)?shù)睦щy，尤其計(jì)算的時(shí)候，很多東西都不是向原來(lái)作