機械原理課程設計--自動喂料攪拌機

1、<p><b>　　機械原理課程設計</b></p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　設計題目：自動喂料攪拌機設計 </p><p><b>　　姓名： </b></p><p><b>　　學號：</b>

2、;</p><p><b>　　院系：</b></p><p><b>　　同組者： </b></p><p><b>　　指導教師： </b></p><p>　　2010年 月 日</p><p><b>　　目錄</b

3、></p><p>　　一、機器的工作原理及外形圖1</p><p><b>　　二、原始數(shù)據(jù)1</b></p><p><b>　　三、設計要求2</b></p><p><b>　　四、運動循環(huán)圖3</b></p><p>　　五、傳動

4、方案設計3</p><p>　　六、機構尺寸的設計3</p><p>　　1、實現(xiàn)攪料拌勺點E軌跡的機構的設計3</p><p>　　2、設計實現(xiàn)喂料動作的凸輪機構4</p><p>　　七、飛輪轉動慣量的確定6</p><p>　　八、機器運動系統(tǒng)簡圖7</p><p>　　九、機

5、械運動方案評價9</p><p><b>　　十、心得體會11</b></p><p><b>　　參考文獻12</b></p><p>　　自動喂料攪拌機方案設計（方案A）</p><p>　　一、機器的工作原理及外形圖</p><p>　　設計用于化學工業(yè)和食品工業(yè)

6、的自動喂料攪拌機。物料的攪拌動作為：電動機通過減速裝置帶動容器繞垂直軸緩慢整周轉動；同時，固連在容器內拌勺點E沿圖【1】虛線所示軌跡運動，將容器中拌料均勻攪動。物料的喂料動作為：物料呈粉狀或粒狀定時從漏斗中漏出，輸料持續(xù)一段時間后漏斗自動關閉。喂料機的開啟、關閉動作應與攪拌機同步。物料攪拌好以后的輸出可不考慮。</p><p>　　圖【1】 喂料攪拌機外形及阻力線圖</p><p>&l

7、t;b>　　二、原始數(shù)據(jù)</b></p><p>　　工作時假定拌料對拌勺的壓力與深度成正比，即產生的阻力呈線性變化，如圖【1】示。表1.1為自動喂料攪拌機拌勺E的攪拌軌跡數(shù)據(jù)。表1.2為自動喂料攪拌機運動分析數(shù)據(jù)。表1.3為自動喂料攪拌機動態(tài)靜力分析及飛輪轉動慣量數(shù)據(jù)。</p><p>　　表1.1 拌勺E的攪拌軌跡數(shù)據(jù)表</p><p>　　

8、表1.2 自動喂料攪拌機運動分析數(shù)據(jù)表</p><p>　　表1.3 自動喂料攪拌機動態(tài)靜力分析及飛輪轉動慣量數(shù)據(jù)表</p><p><b>　　三、設計要求</b></p><p>　　（1）機器應包括齒輪（或蝸桿蝸輪）機構、連桿機構、凸輪機構三種以上機構。</p><p>　?。?）設計機器的運動系統(tǒng)簡圖、運動循

9、環(huán)圖。</p><p>　?。?）設計實現(xiàn)攪料拌勺點E軌跡的機構，一般可采用鉸鏈四桿機構。該機構的兩個固定鉸</p><p>　　鏈A、D的坐標值已在表1.2給出（在進行傳動比計算后確定機構的確切位置時，由于傳動比限制，D點的坐標允許略有變動）。</p><p>　　（5）飛輪轉動慣量的確定。飛輪安裝在高速軸上，已知機器運轉不均勻系數(shù)（見表1.3）以及阻力變化曲線。

10、注意拌勺進人容器及離開容器時的兩個位置，其阻力值不同（其中一個為0），應分別計算。驅動力矩為常數(shù)。繪制（全循環(huán)等效阻力矩曲線）、（全循環(huán)等效驅動力矩曲線）、（全循環(huán)動能增量曲線）等曲線。求飛輪轉動慣量。</p><p>　?。?）設計實現(xiàn)喂料動作的凸輪機構。根據(jù)喂料動作要求，并考慮機器的基本廠寸與位置，設計控制喂料機開啟動作的擺動從動件盤形凸輪機構。確定其運動規(guī)律，選取基圓半徑與滾子半徑，求出凸輪實際廓線坐標值，

11、校核最大壓力角與最小曲率半徑。繪制凸輪機構設計圖。</p><p><b>　　四、運動循環(huán)圖</b></p><p><b>　　方案A：</b></p><p><b>　　五、傳動方案設計</b></p><p>　　方案A，已知電動機轉速為1440r/min，容器轉速7

12、0r/min，由計算可知，故可以設計如下：從電動機輸出，經(jīng)減速器減速輸出，減速器有兩個輸出（輸入1和輸入2，輸入1等于輸入2）。輸入1通過V帶傳動，傳遞給容器，從而使容器達到要求的轉速；而輸入2傳遞時也分為兩部分，一部分通過錐齒輪傳動帶動曲柄搖桿機構實現(xiàn)攪拌，另一部分通過蝸輪蝸桿機構傳動帶動凸輪機構實現(xiàn)下料口的開啟與關閉。</p><p><b>　　具體計算如下：</b></p>

13、;<p>　　選擇傳動比為24級的減速器，此時輸出轉速為1440/24=60r/min；</p><p>　　要求的容器轉速為70r/min，V帶1的傳動比應為60/70=6/7；</p><p>　　蝸桿與V帶輸出相連，轉速為30r/min，則V帶2的傳動比為60/30=2，而蝸輪轉速為0.6r/min，蝸輪蝸桿的傳動比應為30/0.6=50；</p><

14、;p>　　攪拌四桿機構的曲柄轉速可定為10r/min，則錐齒輪的傳動比應為60/10=6。</p><p><b>　　六、機構尺寸的設計</b></p><p>　　1、實現(xiàn)攪料拌勺點E軌跡的機構的設計</p><p>　　要實現(xiàn)此軌跡可采用鉸鏈四桿機構，由于該四桿機構的兩個固定鉸鏈以及所要實現(xiàn)軌跡上的八個點的坐標已知，故可以根據(jù)四桿機

15、構設計方法中軌跡設計法的解析法對各個桿長進行設計，其設計原理如下：</p><p><b>　　E點的軌跡方程為：</b></p><p>　　式中共有九個待定尺寸參數(shù)，即鉸鏈四桿機構的連桿點最多能精確通過給定軌跡上所選的九個點。當需通過的軌跡點數(shù)少于九個時，可預先選定某些機構參數(shù)，以獲得唯一解。</p><p>　　將已知的軌跡中的八個點的坐

16、標代入方程中計算可得出各個桿件的長度，但是由于方程比較復雜不易求解，因此先通過圖解法大致確定出曲柄長度然后在代入方程求連桿長度。</p><p>　　對于方案A，假定曲柄長度Lab為240mm ，已知Lad=640mm，代入方案A的數(shù)據(jù)可得出其余兩個桿長分別為Lbc=570mm、Lcd=400mm。</p><p>　　2、設計實現(xiàn)喂料動作的凸輪機構</p><p>

17、;<b>　　方案A：</b></p><p>　　實現(xiàn)喂料動作的凸輪機構在運動中受輕載而且低速運轉，故只需采用等速變化規(guī)律的盤型直動從動凸輪機構即可達到要求。凸輪機構的推程與喂料系統(tǒng)開口的大小相同，設其為100mm，喂料系統(tǒng)的開啟和關閉過程是一個快速的過程，故設其推程角和回程角為5度，根據(jù)物料喂入時間和每次攪拌時間即可確定遠近休止角的大小，對方案A，其遠休止角為216度。根據(jù)機構的整體尺寸

18、設定凸輪的基圓半徑為400mm，為盡量減小壓力角而設定凸輪的偏心距為200mm。</p><p><b>　　凸輪設計具體如下：</b></p><p>　　由已知得凸輪的基圓半徑，偏心距，凸輪以等角速度沿逆時針方向回轉，推桿的行程。</p><p><b>　　其運動規(guī)律為：</b></p><p&g

19、t;<b>　　推桿等角速度上升；</b></p><p><b>　　5~ 推桿遠休；</b></p><p>　　216~推桿等速下降；</p><p>　　221~ 推桿近休。</p><p>　　用作圖法，取比列尺，先根據(jù)已知尺寸作出基圓與偏距圓，然后用反轉法作圖設計。</p>

20、<p><b>　　推程段凸輪輪廓線：</b></p><p>　　1）確定推桿在反轉運動中占據(jù)的個位置；</p><p>　　2）計算推桿推程在反轉運動中的預期位移；</p><p>　　3）確定推桿在復合運動中占據(jù)的位置；</p><p>　　4）連接各點成一光滑曲線，即為凸輪輪廓線。</p>

21、<p>　　5）計算推桿回程在反轉運動中的預期位移；</p><p>　　6）重復上面的步驟就可得到凸輪完整曲線。凸輪設計如圖所示：</p><p>　　將凸輪參數(shù)輸入計算機凸輪設計軟件中即可得凸輪機構的運動規(guī)律，并得到最大力壓力角與最小曲率半徑。 </p><p>　　七、飛輪轉動慣量的確定</p><p>　　要確定飛輪的

22、轉動慣量必須清楚機器在一個周期內運轉的驅動力矩和阻力矩，從而計算出次周期的最大盈虧功，另外還須知道機器運轉時的速度不均勻系數(shù)和機器的額定轉速n即可根據(jù)公式ΔWmax=（J + Jf）*wm2 *δ算出飛輪的等效轉動慣量。根據(jù)題目中所給出的原始數(shù)據(jù)可繪制出（全循環(huán)等效阻力矩曲線）、（全循環(huán)等效驅動力矩曲線）、（全循環(huán)動能增量曲線）曲線如下所示：</p><p><b>　　方案A:</b>&l

23、t;/p><p>　　由圖可知，ΔWmax為陰影部分的面積，經(jīng)過計算得ΔWmax=3247J，由公式 ΔWmax=（J + Jf）wm2 δ,可以求得飛輪轉動慣量為1.59kg/m2。</p><p>　　八、機器運動系統(tǒng)簡圖</p><p><b>　　方案A：</b></p><p>　　方案說明：自動喂料攪拌機的動力由

24、電動機輸出，電動機輸出軸上裝有一個飛輪（飛輪作用：使機械運轉均勻。當飛輪高速旋轉時，由于慣性作用可貯藏能量，也可放出能量，克服運動阻力，使發(fā)動機運轉平穩(wěn)。當超速運轉時，它能把能量貯藏起來，使其緩慢提速，避免猛然高速運轉，造成來不及操縱而失去控制；當?shù)退龠\轉時，它能把能量釋放出來，使其慢慢降速，避免猛然低速導致停車。因此可使機械運轉均勻，旋轉平穩(wěn)。）電動機輸出軸與變數(shù)箱相連，經(jīng)變速箱變速后有兩個輸出分別為輸出1和輸出2。輸出1經(jīng)V帶傳動把

25、動力傳遞給容器，帶動容器轉動；輸出2傳遞路線又分兩部分，一部分經(jīng)錐齒輪傳遞給四桿機構作攪拌運動，另一部分經(jīng)V帶傳遞給蝸桿蝸輪機構帶動凸輪轉動，凸輪控制著下料口的開與關。</p><p><b>　　方案B：</b></p><p>　　機構傳動說明：動力由電動機提供，通過軸傳給齒輪，再由減速器調節(jié)好速度輸出后分成兩部分，一部分傳給齒輪機構帶動容器運轉，另一部分傳給蝸輪

26、蝸桿機構，帶動凸輪所在的齒輪，由凸輪來控制下料開關，當不完全齒輪有齒部分嚙合時，下料口關閉，帶動曲柄搖桿機構運動進行攪拌。當不完全齒輪轉到無齒部分時，下料口開啟，進行喂料。</p><p>　　飛輪作用： 使機械運轉均勻  飛輪高速旋轉，由于慣性作用可貯藏能量，也可放出能量，克服運動阻力，使發(fā)動機運轉平穩(wěn)。當超速運轉時，它能把能量貯藏起來，使其緩慢提速，避免猛然高速運轉，造成來不及操

27、縱而失去控制；當?shù)退龠\轉時，它能把能量釋放出來，使其慢慢降速，避免猛然低速導致停車。因此可使機械運轉均勻，旋轉平穩(wěn)。</p><p>　　不完全齒輪　原理：在主動齒輪只做出一個或幾個齒，根據(jù)運動時間和停歇時間的要求在從動輪上作出與主動輪相嚙合的輪齒。其余部分為鎖止圓弧。當兩輪齒進入嚙合時，與齒輪傳動一樣，無齒部分由鎖止圓弧定位使從動輪靜止。 </p><p>　　特點：不完全齒輪機構結構簡

28、單、制造容易、工作可靠，從動輪運動時間和靜止時間可在較大范圍內變化。但是從動輪在開始進入嚙合與脫離嚙合時有較大沖擊，故一般只用于低速，輕載場合。</p><p>　　九、機械運動方案評價</p><p><b>　　我完成的是方案A</b></p><p>　　綜上所述，方案B略優(yōu)于方案A，但兩個方案各有優(yōu)缺點，都能按設計要求實現(xiàn)所需的功能，也

29、都存在一定的問題，例如方案A雖然機構看著較為復雜，但所用到的機構尺寸較小，便于生產加工；而相對于方案A，方案B的機構看起來較簡單，但像不完全齒輪，要實現(xiàn)所需傳動比，則所需的齒數(shù)較多，因此導致整體尺寸較大，加工起來就比較麻煩。所以方案B雖然總體上比方案A好，但也有其不足之處。</p><p><b>　　十、心得體會</b></p><p>　　通過課程設計，發(fā)現(xiàn)自己的

30、很多不足，自己知識的很多漏洞，看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還急需提高。通過設計使自己對機械進一步了解，掌握了更多的知識。</p><p>　　這次的課程設計也讓我看到了團隊的力量，我認為我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發(fā)揚團結協(xié)作的精神</p><p>　　在今后的學習中，我會更注重實踐的學習，把理論聯(lián)系于實踐是我們當代大學生前進的一

31、個方向，相信這次課程設計能對我今后的學習和工作有一定幫助。</p><p>　　最后，非常感謝 老師的關心指導和其他同學的協(xié)作！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]龔建明.機械原理課程設計指導書.北京：高等教育出版社2005</p><p>　　[2]牛鳴岐，王振甫.機械原理課

32、程設計手冊.重慶：重慶大學出版社，2001</p><p>　　[3]孫恒，陳作模，葛文杰.機械原理.北京：高等教育出版社2006</p><p>　　[4]陳秀寧.機械設計課程設計.浙江：浙江大學出版社.1995</p><p>　　[5]《常見機構的原理及運用》編寫組.常見機構的原理及運用.北京:機械工業(yè)出版社</p><p>　　[6]