机械原理优秀课程设计剥豆机设计综合说明书.docx

机械原理课程设计剥豆机设计书
机械原理课程设计剥豆机设计书

机械自动化104班（中韩班）

机械原理
李伟

2012/5/19

组长：焦流
小组成员：焦流、付宾宾、江夏灿、赵然

目录
一．简述 2
1.1工作原理及工艺动作过程 2
1.2设计要求： 2
1.3 设计方案概述 2
1.4设计任务 2
二．工作原理和工艺动作分解 3
2.1加料 3
2.2送料 3
2.3压豆切皮 3
2.4挤压脱皮 3
三．具体方案 4
3.1送料机构设计（采用间歇运动机构） 4
3.2压紧、切皮机构（联动组合机构） 5
3.3挤压脱皮机构（两轧辊加压进行挤压脱皮） 8
四．数据尺寸设计 10
4.1凸轮机构（移动从动件盘形凸轮） 10
4.2偏距式曲柄滑块机构 11
4.3挤压脱皮机构（压辊、轮系） 12
五．根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图及运动简图 16
六．剥豆机三维图设计 17
七．设计总结 17

一．简述
1.1工作原理及工艺动作过程  
将干蚕豆浸胖后放在料斗内，经过振动下料后将蚕豆平放排列成头尾相接，送豆到切皮位置，将豆压住并切开头部皮，然后用挤压方法将豆挤出。
剥豆机关键工艺动作是送料、压豆切皮、挤压脱皮。
1.2设计要求：
    1）蚕豆长度。20～25mm
    2）蚕豆宽度。15～20mm
    3）蚕豆厚度。6～8mm
    4）生产率。每分钟剥80粒。
    5）剥豆机要求体积小，重量轻，压紧力可调，工作可靠，外形美观。  
1.3 设计方案概述
    1）为了使蚕豆成横卧头尾排列，采取振动料斗上料方法。
    2）送料机构采取间歇运动机构。
    3）压紧、切皮机构用联动组合机构，为确保压力不过大可在压头处加一个刚度适宜弹簧。
    4）利用两轧辊加压进行挤压脱皮，两轧辊之间间隙通常比蚕豆最小厚度略小。  
1.4设计任务
a) 实施机构选型和设计：构思出最少3种运动方案，并在说明书中画出运动方案草图，经对全部运动方案进行分析比较后，选择其中你认为比很好方案进行具体设计。
b)  对选择方案画出机构运动循环图
a)  机构传动系统设计
b)  对选择方案进行机构尺寸设计
c)  用ADAMS或SOLIDWORKS软件对机构进行运动仿真
d)  用ADAMS或SOLIDWORKS软件对机构进行运动学分析，并画出输出机构位移、速度、和加速度线图。
e)  在2号图纸上画出最终方案机构运动简图。
f ）编写设计说明书。
二．工作原理和工艺动作分解
依据上述分析，剥豆机要求完成工艺动作有以下四个动作：
2.1加料
加料：能够手动加料，并采取震动料斗，使蚕豆头尾排列进入送料机构。
2.2送料
送料：采取滚子推杆凸轮机构，间歇运动送料。
2.3压豆切皮
压豆切皮：压紧、切皮机构最好用联动组合机构，为确保压力不过大可在压头处加一个刚度适宜弹簧。
2.4挤压脱皮
挤压脱皮：利用两轧辊加压进行挤压脱皮，两轧辊之间间隙通常比蚕豆最小厚度略小。
所以，剥豆机运动方案设计关键考虑送料、压豆切皮、挤压脱皮机构这三个机构选型和设计问题。
三．具体方案
3.1送料机构设计（采取间歇运动机构）
蚕豆是一个形状不规则食物。蚕豆皮比较坚固，给蚕豆加工带来很多不便。所以，剥豆机用来将蚕豆去皮。这里是利用浸泡后蚕豆皮很轻易切开，而且和蚕豆肉分离特征来进行脱皮。将浸胖后蚕豆放在料斗里面，经过振动小料后使蚕豆成头尾相接排列，故送料机构需达成实现振动上料，间歇送料目标。下图为机构设计方案：
（1）料筛沿着槽面左右水平往返移动，是蚕豆能够快速地按预定位置落入槽内。因为蚕豆颗粒相对比较大，若没有振动这一过程，蚕豆轻易卡在料筛出豆口，将不能达成预期目标。我们采取是使蚕豆一粒一粒落下，所以为了提升工作效率和降低能耗，料筛振动幅度不宜过大。故其行程约为30mm其简图和位移线图以下所表示：

（2）推杆沿着槽内部首先将蚕豆水平推进24mm，然后停止一段时间，等切皮结束后在往前推52mm，抵达斜槽顶部是蚕豆下滑。若机构完成一个运动循环则其简图和位移线图图2-2所表示：

注意因为浸泡后蚕豆体积会有所增大，故送料口处通道应合适增大一点，整个机构采取圆锥齿轮传动，且用于振动凸轮采取圆柱凸轮，切每次振动下来蚕豆数目为两个，因为整个装置是左右对称一起工作，故每次压紧切皮全部是两个蚕豆同时进行。
3.2压紧、切皮机构（联动组合机构）
蚕豆经过送料机构被送上传送带后，紧接着就需要进行压紧切皮，现有以下三种机构方案图所表示
方案一：

方案说明：
此方案利用了凸轮机构、连杆机构、偏心式曲柄滑块机构组成，凸轮1和轮2为一整体，轮2和连杆3也为一整体，当给凸轮一个角速度w时，杆件5会伴随o1转动，当运动到图位置时，杆件5前端含有弹簧压紧装置便将蚕豆压紧，此时又因为偏心式曲柄滑块机构同时运动，而且需要求滑块也运动到压紧蚕豆位置，此时滑块上刀片便对蚕豆进行切皮，切皮结束后，伴随凸轮转动，滑块离开切皮位置，杆件5也将将顶端压紧装置抬起，伴随传送带运动，等下一个蚕豆抵达指定位置时再进行上述操作。此装置中皮带可和轮2相连，就能够有动力起源。
方案二：

方案说明：
此方案利用了对心滚子直动从动件盘形凸轮机构、偏心式曲柄滑块机构组成，圆形轮1和凸轮2为一整体，当给定其一角速度转动后杆件3会上下做往复运动，当下降至最低点时刚好压紧传送带上蚕豆，传送带连接1、7两个圆形轮，当1转动时7也随之转动，此时和7相连曲柄6便运动起来，带动5和4，使滑块沿着和机架相连导路运动，当压紧机构压紧蚕豆时，滑块也刚好运动到蚕豆边侧，就对蚕豆皮进行切割，伴随机构运行，等下一个蚕豆抵达指定位置时，反复上述操作。能够再整体机构中设计左右相同此装置（对称），可提升工作效率。

方案三：(如右图所表示)
方案说明：压紧—切片机构，此机构采取联动组合机构，为了确保压力不够大，预防被压碎，所以在压头处加一个适宜弹簧。此机构运动过程是先弹簧收缩，压紧豌豆，然后切刀将豌豆皮切开，当压紧—切片机构向上运动时，切刀离开豌豆，最终压头离开豌豆。成功完成切片任务。
方案分析：
上述三个方案中，方案二设计愈加合理可行，因为蚕豆在压紧过程中需要让压豆片保持一定时间，好让切皮装置完成整个切皮过程，假如设计对称，能够提升加工效率，而且轮7能够作为后面挤压脱皮装置一个轧轮进行挤压脱皮。经小组讨论，最终确定方案二为压紧切皮机构最终方案。以下是当主动件一转完成一个循环时，切压机构位移图线：

3.3挤压脱皮机构（两轧辊加压进行挤压脱皮）
方案一：

压辊和输送带是垂直放置，两压辊之间间隙通常比蚕豆最小厚度略小。压辊表面能够度一层锯形橡胶，一旦蚕豆接触压辊，就会被压辊吸住并将其皮脱掉。两压辊之间用齿轮相连进行传动，当然时间一长，肯定会有很多蚕豆皮被留在压辊上，不利于后面剥豆进行，所以我们要定时经过人工对压辊进行清扫（详见“其它装置”）。
方案二：如右图所表示，该机构也是经过齿轮传动带动辊轮进行挤压脱皮，图中辊轮上有一层矩形橡胶，和轮连接轴右端为圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮串联机构，直齿圆锥齿轮啮合，实现垂直平面速度换向；圆柱齿轮啮合，实现平行平面速度反向。两种啮合串联从而使轧辊按要求运动。
方案三：
压辊仍然如前两个方案放置只是传动装置是借助皮带轮和皮带传动，下面依据这些传动方法不一样进行分析选择方案。
方案分析：
方案一和方案二相比显然方案二更优越，因为压辊在整个系统最前方，故需要传动装置和后端相连，单纯如方案一齿轮连接显然无法满足要求，方案二锥齿轮上可经过轴来进行传动，方案三皮带传动相对于锥齿轮传动来说，齿轮传动更为平稳可靠，且设计齿轮传动也是学习机械原理这门课程后有所应用地方，综合考虑最终确定方案二为挤压脱皮机构最终方案。
四．数据尺寸设计
4.1凸轮机构（移动从动件盘形凸轮）
依据设计要求，滚子从动件盘形凸轮所承受从动件为压紧机构，故载荷不大且要求速度为中速即可，所以选择简谐运动规律即余弦加速度运动规律，按其运动规律要求有推程角为90°，远休止角为30°，回程角为90°，近休止角为150°，推程h=50mm，基圆半径r。=120mm,偏心距e=50mm。根据以上数据可设计出凸轮以下图所表示：

其位移图线、速度、加速度图线以下图所表示：

4.2偏距式曲柄滑块机构
以下图所表示，偏距式曲柄滑块机构是用于对蚕豆切皮被安装于前端传动轮上，和传动轮一起转动从而使滑块沿和机架相连导路滑动至被压紧蚕豆处，此时滑块上刀片对压紧蚕豆进行切皮处理；具体设计及数据以下：曲柄长为300mm，连杆长为800mm，偏距为240mm。

其运动图线以下：

4.3挤压脱皮机构（压辊、轮系）
由以上方案分析可知，挤压脱皮机构经过两压辊进行挤压，传动机构是经过定轴齿轮轮系进行传动：

锥形齿轮采取标准齿轮参数设计齿数为17，具体零件参数以下图所表示：
以下是压辊上带动传动两直齿轮数据：

下表为常见传动机构选择和比较
表2中是可供选择常见传动机构
带传动
含有传动平稳、噪声低、清洁（无需润滑）特点，含有缓冲减振和过载保护作用，而且维修方便。和链传动和齿轮传动相比，带传动强度较低和疲惫寿命较短
齿轮传动
效率高、传动比稳定、工作可靠、寿命长、结构紧凑、比带、链传动所需空间尺寸小
涡轮蜗杆传动
传动比大，体积小，单头有能自锁，不用另加制动装置就能停在任意位置，不过它效率太低
皮带轮传动及涡轮蜗杆传动设计数据以下图：

我们可采取转速n=910r/min电机进行传动。
依据选定驱动电动机转速和剥豆机生产能力。它们机械传动系统总速比为：
机械传动系统第一级采取带传动；第二级为圆锥直齿齿轮传动；第三级仍为圆锥直齿齿轮传动。
五．依据工艺动作和协调要求确定运动循环图及运动简图
确定运动循环图目标是确定各机构实施构件动作前后次序、相位，以利于设计、装配和调试。以主动件转角作为横坐标(0°、360°)，以各机构实施构件位移为纵坐标作出位移曲线画出运动循环图，并用用AutoCAD画出剥豆机运动简图以下：

六．剥豆机三维图设计
依据以上设计，把各零件用solidworks画出，将各零件分配给小组各组员，画好零件图后汇总，再用solidworks进行装配，总体装配图以下：

七．设计总结
经过一个星期努力，我最终将机械设计课程设计做完了.在这次作业过程中我碰到了很多困难一遍又一遍计算一次又一次设计方案修改这全部暴露出了前期我在这方面知识欠缺和经验不足. 尽管这次作业时间是漫长过程是曲折但我收获还是很大.不仅仅掌握了锥齿轮传动、圆柱齿轮传动和凸轮机构和曲柄滑块机构设计步骤和方法;也对制图软件有了更深入掌握;比如Auto CAD、solidworks、Word等这些设计工具软件熟练掌握也是必需.对我来说收获最大是方法和能力.那些分析和处理问题方法和能力.在整个过程中我发觉像我们这些学生最最缺乏是经验没有感性认识空有理论知识有些东西很可能和实际脱节.总体来说我认为做这种类型作业对我们帮助还是很大它需要我们将学过相关知识全部系统地联络起来从中暴露出本身不足以待改善.有时候一个人力量是有限合众人智慧我相信我们作品会更完美!