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文檔簡介
1、<p> 機 械 原 理 課程設(shè)計</p><p><b> 設(shè)計說明書</b></p><p> 起止日期: 2009 年 6 月 5 日 至 2009 年 6 月 9 日</p><p><b> 機械工程學院(部)</b></p><p> 2009年 6月9
2、 日</p><p><b> 目 錄</b></p><p> 0. 課程設(shè)計任務(wù)書…………………………………………2</p><p> 設(shè)計題目…………………………………………………3</p><p> 工作原理和工藝動作分解………………………………3</p><p> 3.根據(jù)工
3、藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖……………5</p><p> 4. 豆機的功能分析與設(shè)計過程……….…………………6</p><p> 5.脫皮機構(gòu)與定位夾緊機構(gòu)選型…………………………8</p><p> 6.機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構(gòu)………………………11</p><p> 7.脫皮機構(gòu)的尺度設(shè)計……………………………………12
4、</p><p> 8.定位切皮凸輪機構(gòu)及夾緊凸輪機構(gòu)設(shè)計………………13</p><p> 9.剝豆機三維圖設(shè)計………………………………………16</p><p> 10.參考資料…………………………………………………17</p><p> 11.設(shè)計總結(jié)…………………………………………………18</p><p&
5、gt;<b> 課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p> 2010 —2011 學年第 2 學期</p><p> 機械工程 學院(系、部) 材料成型 專業(yè) 材1 班級</p><p> 課程名稱: 機械原理課程設(shè)計
6、 </p><p> 設(shè)計題目: 剝豆機機構(gòu)設(shè)計 </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)計題目:
7、剝豆機機構(gòu)設(shè)計</p><p><b> 1.1設(shè)計原理:</b></p><p> 剝豆機是將干蠶浸胖后放在料斗內(nèi),通過振動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)計要求:</b></p><p>
8、?、傩Q豆長度:20-25mm</p><p> ?、谛Q豆寬度:15-20mm</p><p> ?、坌Q豆厚度:6-8mm</p><p> ④生產(chǎn)率:每分鐘剝80粒 </p><p> ?、輨兌箼C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.工作原理和工藝動作分解</p><p> 2.1工作原理和工藝動作分解</p><p> 根據(jù)工藝過程,機構(gòu)應(yīng)具有一個電動機和四個執(zhí)行構(gòu)件(一個料篩、一個推桿、一個定位切皮構(gòu)件、一個夾緊塊和一個雙軸軋輥)。五個執(zhí)行構(gòu)件的運動形式如下所示:</p>
10、;<p> ?。?)料篩沿著槽面左右水平往返移動,是蠶豆能夠快速地按預定位置落入槽內(nèi)。因為蠶豆顆粒相對比較大,若沒有振動這一過程,蠶豆容易卡在料篩的出豆口,將不能達到預期目的。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,料篩振動的幅度不宜過大。故其行程約為30mm其簡圖和位移線圖如圖2-1所示:</p><p> ?。?)推桿沿著槽的內(nèi)部首先將蠶豆水平推進24mm,然后停止一段
11、時間,等切皮結(jié)束后在往前推52mm,到達斜槽頂部是蠶豆下滑。若機構(gòu)完成一個運動循環(huán)則其簡圖和位移線圖如圖2-2所示:</p><p> ?。?)定位切皮機構(gòu)是有凸輪機構(gòu)來實現(xiàn)其運動規(guī)律的。它的目的是將蠶豆定位,并且定位于切皮是一個聯(lián)動組合機構(gòu),在回位的同時進行切皮動作其運動簡圖和位移線圖如圖2-3示:</p><p> ?。?)夾緊塊也是通過凸輪機構(gòu)來實現(xiàn)其運動規(guī)律的。它是將蠶豆固定,利于
12、下一步的切皮運動。其運動簡圖和位移線圖如圖2-4所示:</p><p> ?。?)雙軸軋輥是用來實現(xiàn)脫皮功能的。由于它的與其它機構(gòu)的聯(lián)動性要求不高,而且是勻速轉(zhuǎn)動的,所以對其設(shè)計只需著眼于對其功能的實現(xiàn)。</p><p> 3.根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖</p><p> 擬定運動循環(huán)圖的目的是確定各機構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動作的先后順序、相位,以利于設(shè)計、裝配和
13、調(diào)試。</p><p> 以主動件的轉(zhuǎn)角作為橫坐標(0°、360°),以各機構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標作出位移曲線。主動軸每轉(zhuǎn)一圈為其準擬定的運動循環(huán)圖如下圖3-1所示:</p><p> 圖3-1剝豆機的機構(gòu)運動循環(huán)圖</p><p> 4.剝豆機的功能分析與設(shè)計過程</p><p> 4.1剝豆機的功能分析<
14、;/p><p> 由上述分析可知,剝豆機的功能分析可作總結(jié)如圖4-1所示:</p><p> 圖4-1剝豆機的功能分析圖</p><p> 將剝豆機的功能分析圖可知,其運動有下料 送料 定位壓緊切皮 脫皮,如圖4-2所示:</p><p> 圖4-2 剝豆機功能示意圖</p><p&
15、gt; 4.2剝豆機的設(shè)計過程:</p><p> 實現(xiàn)剝豆機切皮運動的機構(gòu)應(yīng)有下面幾種基本功能:(下料與輸送由李小娟負責)</p><p> 在蠶豆輸送過程中,此時定位機構(gòu)要處于停歇狀態(tài),在蠶豆即將被定位時,定位機構(gòu)也要處于停歇狀態(tài),故該機構(gòu)要有兩次間歇功能。</p><p> ②要滿足定位功能與切皮功能聯(lián)動組合</p><p>
16、 需要定位切皮機構(gòu)有往復運動</p><p> 雙軸軋輥轉(zhuǎn)向所在的平面于主動件即主動軸轉(zhuǎn)動所在的平面是垂直的,故機構(gòu)要有運動轉(zhuǎn)動換向功能,即垂直平面換向</p><p> 根軋輥間的運動要反向,所以該機構(gòu)必須要有第二次運動換向功能,即同平面反向</p><p> 輥脫皮的過程中,因為蠶豆的殼比較軟很容易粘在軋輥上,故此機構(gòu)應(yīng)該有個 掃的功能</p>
17、;<p> 我們設(shè)計的剝豆機的生產(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,故主動軸軋輥的要完成每分鐘轉(zhuǎn)80圈</p><p> 5.脫皮機構(gòu)與定位夾緊機構(gòu)選型</p><p><b> 5.1脫皮機構(gòu)選型</b></p><p> 實現(xiàn)夾緊運動的機構(gòu)應(yīng)有下面幾種基本功能:</p><
18、p> ?、僭诙ㄎ磺埃瑠A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作,故該機構(gòu)也要有兩次停歇功能。</p><p> ② 需要加緊機構(gòu)要有往復運動。</p><p> 由上述易知要實現(xiàn)蠶豆脫皮的功能需要將此兩種換向的機構(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構(gòu)來實現(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動條件和空間,時間條件下,選出三種方案。如圖5-2所示:</p><p> 圖5-2脫皮機構(gòu)的三種方案</p><p> 5.2脫皮機構(gòu)運動方案的選擇和評定</p><p> 方 案
20、一:圓柱齒輪與直齒圓錐齒輪串聯(lián)機構(gòu)</p><p> 工作原理:直齒圓錐齒輪嚙合,實現(xiàn)垂直平面速度換向;圓柱齒輪嚙合,實現(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動。</p><p> 優(yōu) 點: 結(jié)構(gòu)緊湊,穩(wěn)定性,傳動性良好,便于裝配。</p><p> 方 案二: 直齒圓柱與渦輪蝸桿串聯(lián)機構(gòu)</p><p> 工作原理;
21、直齒圓錐齒輪嚙合,實現(xiàn)垂直平面速度換向;渦輪蝸桿嚙合,實現(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動。</p><p> 優(yōu) 點: 結(jié)構(gòu)比較緊湊,能實現(xiàn)大傳動比傳動。</p><p> 缺 點: 結(jié)構(gòu)復雜,穩(wěn)定性能不是很好。</p><p> 方 案三: 雙曲柄機構(gòu)與渦輪蝸桿串聯(lián)機構(gòu)</p><p> 工作原理:渦輪蝸桿
22、嚙合,實現(xiàn)垂直平面速度換向;雙曲柄機構(gòu),實現(xiàn)平行平面速度反向。兩種機構(gòu)串聯(lián)從而使軋輥按要求運動。</p><p> 優(yōu) 點: 能實現(xiàn)使雙軸軋輥反向運動的功能。</p><p> 缺 點: 不便與軋輥裝配,結(jié)構(gòu)復雜,傳動性較差。</p><p> 結(jié) 論: 在三個方案的比較下,選取方案一作為脫皮機構(gòu)比較合適。</p><p>
23、 5.3定位夾緊機構(gòu)選型</p><p> 如圖5-3所示有三種方案:</p><p> 圖5-3定位夾緊機構(gòu)的三種方案</p><p> 方 案一:凸輪機構(gòu)</p><p> 工作原理:凸輪勻速轉(zhuǎn)動,帶動小凸輪轉(zhuǎn)動,由于圓柱凸輪輪廓的作用,使桿往復運動。</p><p> 優(yōu)點:機構(gòu)簡潔,尺寸較小,方便
24、實現(xiàn)與其他機構(gòu)原動件的串聯(lián)??蓪崿F(xiàn)在預定位置的較長時間的停歇。運動規(guī)律可按自己的需求設(shè)定。方便實現(xiàn)所要運動規(guī)律。正好可用于此課題中,夾緊、定位切皮運動要求。</p><p> 方 案二: 曲柄滑塊機構(gòu)的改裝</p><p> 工作原理: 主動導桿勻速轉(zhuǎn)動,帶動同時也在凸輪溝槽中運動的滾子,通過連桿使滑塊往復移動。</p><p> 優(yōu) 點: 當導桿在一
25、定角范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動時,滑塊在左極限位置停歇??蓪崿F(xiàn)單側(cè)停歇的歇移動。 此機構(gòu)可實現(xiàn)單側(cè)的較長時間的停歇。</p><p> 缺 點: 此機構(gòu)只可以在左極限位置實現(xiàn)較長時間的停歇,不能在其他位置實現(xiàn)停歇,因而舍棄。結(jié)構(gòu)復雜,且便于實現(xiàn)原動件的串聯(lián)。</p><p> 方 案三:采用曲柄滑塊機構(gòu)</p><p> 工作原理:主動導桿勻速轉(zhuǎn)動,通過連桿使滑塊往
26、復移動。</p><p> 優(yōu) 點:此機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡潔,設(shè)計簡單、方便。尺寸較小,</p><p> 缺 點:滑塊在行程末端只作瞬時停歇,運動規(guī)律不理想,且便于實現(xiàn)原動件的串聯(lián)。</p><p> 總 結(jié): 最終選擇方案一,做切夾緊、定位切皮機構(gòu)。</p><p> 6.機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構(gòu)</p>&
27、lt;p> 第一級傳動采用錐齒輪傳動,傳動比為1</p><p> 第二級傳動采用圓柱齒輪傳動,傳動比為0.67</p><p> 7.脫皮機構(gòu)的尺度設(shè)計</p><p> 根據(jù)方案一設(shè)計雙軋輥脫皮機構(gòu)示意圖,如圖7-1所示:</p><p> 圖7-1雙軋輥脫皮機構(gòu)示意圖</p><p> 由于蠶豆
28、長度: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,軋輥的長度應(yīng)該大于蠶豆的寬度。其具體尺寸設(shè)計如下:軋輥的間隙為5-7mm,長度為40-50mm,半徑35mm軋輥的實物圖和裝配圖如圖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,不利于下一個蠶豆的擠壓。同時,不需要用到其它清掃機構(gòu),使該機構(gòu)更為簡潔。其實物圖如圖7-3: </p><p> 圖7-3清掃器三維圖</p><p> 接下來,需要對四個齒輪尺寸進行分析,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> 四個齒輪的尺寸大小,根據(jù)輥子大小,選擇如表7-1所示:</p><p> 表7-1齒輪的主要尺寸</p><p> 易知,這四個齒輪構(gòu)成了一個定軸輪系,錐齒輪4帶動錐齒輪3轉(zhuǎn)動,錐齒輪3與圓柱齒輪2固接,圓柱齒輪2又帶動圓柱齒輪3轉(zhuǎn)動.其傳動比的計算如下:</p><p> 8. 定位切皮凸輪機構(gòu)及夾緊凸輪機
31、構(gòu)設(shè)計</p><p> 8.1定位切皮凸輪機構(gòu)及夾緊凸輪機構(gòu)應(yīng)滿足的要求</p><p> 根據(jù)前面運動循環(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> 定位切皮凸輪機構(gòu)的運動簡圖如圖8-2所示,此機構(gòu)即為一個對心直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu),為了安裝方便以及簡化計算,使其從動件
32、的水平運動狀態(tài)與滾子的水平運動狀態(tài)保持一致,即它們的放大系數(shù)K=1。</p><p> 這樣設(shè)計是因為:此機構(gòu)是把定位和切皮兩種功能聯(lián)動組合起來的,我們把此凸輪的基圓半徑設(shè)計為R1=80mm,滾子的半徑設(shè)計為r1=15mm 。</p><p> 夾緊凸輪機構(gòu)的機構(gòu)簡圖如下圖8-3所示,此機構(gòu)相當于一個對心直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)和一個運動放大機構(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、時間短,t= 125ms,考慮到這些因素根據(jù)此要求,我們設(shè)計的基圓半徑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,定位機構(gòu)在理想位移為23mm,過大會不經(jīng)濟,過小又不會滿足工作需求。切皮刀片安裝在棒的端口,不易過大,且在運動過程中不應(yīng)放在槽內(nèi),以免擋住蠶豆,而使機器卡死。因而定位切皮棒長度設(shè)計為30—40mm。蠶豆厚度為6-8mm,定位切皮棒的高度應(yīng)設(shè)計在9—10mm,過大或過小都不會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定位切機構(gòu)裝配三維圖</p><p> 9. 剝豆機三維圖設(shè)計</p><p> 與李小娟同學的設(shè)計匯總,做出剝豆機的總體結(jié)構(gòu)圖,如圖9-1所示</p><p> 圖9-1剝豆機的總體結(jié)構(gòu)圖</p><p> 剝豆機三維圖如圖9-2所示</p>&l
36、t;p> 剝豆機的爆炸圖如圖9-3所示:</p><p><b> 10.參考資料</b></p><p> ?。?]朱理.機械原理[M].北京:高等教育出版社,2008:15-200</p><p> ?。?]鄒慧君.機械原理課程設(shè)計[M].北京:高等教育出版社,2009:15-250</p><p>&
37、lt;b> 11設(shè)計總結(jié)</b></p><p> 經(jīng)過一個星期的努力,在xx老師的帶領(lǐng)下,我終于將機械設(shè)計課程設(shè)計做完了.在這次作業(yè)過程中我遇到了許多困難一遍又一遍的計算一次又一次的設(shè)計方案修改這都暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足. 管這次作業(yè)的時間是漫長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、圓柱齒輪傳動和凸輪機構(gòu)設(shè)計步驟與方法;也不僅僅對制圖有了更進一步的
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.在整個過程中我發(fā)現(xiàn)像我們這些學生最最缺少的是經(jīng)驗沒有感性的認識空有理論知識有些東西很可能與實際脫節(jié).總體來說我覺得做這種類型的作業(yè)對我們的幫助還是很大的它需要我們將學過的相關(guān)知識都系統(tǒng)地聯(lián)系起來從中暴露出自身的不足以待改進.有時候一個人的力量是有限的合眾人智慧我相信我們的作
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