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機(jī)械原理 課 程 設(shè) 計 課程設(shè)計名稱： 剝豆機(jī) 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 院： 機(jī) 電 工程 學(xué) 院 專業(yè)及班級： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 目　錄 1. 設(shè)計題目…………………………………………………1 2. 工作原理及工藝動作分解………………………………1 3. 根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動循環(huán)圖……………1 4. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型……………………………………………3 5. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案的選擇和評定……………………………5 6. 機(jī)械傳動系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)………………………5 7. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖……………………………………………5 8.剝豆機(jī)壓緊切皮機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計 ………………………6 9. 工作原理圖………………………………………………8 10.設(shè)計體會…………………………………………………9 一、設(shè)計題目：剝豆機(jī)的設(shè)計 1、工作原理及工藝動作過程 上料 切皮 脫皮 將干蠶豆浸胖后放在料斗內(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。主要工藝動作是送料、壓豆切皮、擠壓脫皮。 2、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 蠶豆長度：20~25mm 蠶豆寬度：15~20mm 蠶豆厚度：6~8mm 生產(chǎn)率：每分鐘剝80粒。 要求體積小、重量輕、壓緊力可調(diào)、工作可靠、外形美觀。 二、工作原理及工藝動作分解 根據(jù)工藝過程，由三個執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成：送料機(jī)構(gòu)、壓豆切皮機(jī)構(gòu)、擠壓脫皮機(jī)構(gòu)。其中必須完成六個動作：振動、送料、壓緊，切皮、脫皮，清掃。、 1. 為了使蠶豆成連續(xù)排列，繼而方便送料，采用振動料斗上料的方法。 2. 為保證蠶豆依次運(yùn)入擠壓切皮機(jī)構(gòu)中并完成壓切，送料可采用間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)，已完成壓切、擠掃，上料三個工位的轉(zhuǎn)換。 3. 通過壓緊機(jī)構(gòu)將蠶豆壓緊，同時切開頭部豆皮，可采用聯(lián)動組合機(jī)構(gòu)。 4. 為了保證壓力不過大可在壓頭處加一個剛度合適的彈簧。 5. 可使用軋輪，滑塊等進(jìn)行擠壓脫皮。 6. 脫皮后立即進(jìn)行掃皮。 以上六個動作，振動上料的動作比較簡單，因此，剝豆機(jī)的運(yùn)動方案設(shè)計的重點(diǎn)考慮間歇送料機(jī)構(gòu)和壓豆切皮機(jī)構(gòu)和擠豆掃皮機(jī)構(gòu)這三個機(jī)構(gòu)的選型和設(shè)計問題。 三、根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動循環(huán)圖 對于剝豆機(jī)的運(yùn)動循環(huán)圖主要是確定三個執(zhí)行機(jī)構(gòu)的先后順序、相位。以主動件的零位角為橫坐標(biāo)起點(diǎn)，縱坐標(biāo)表示各執(zhí)行構(gòu)件的位移。 （1）以切壓機(jī)構(gòu)為主機(jī)構(gòu)，要求壓豆片保壓一定時間，刀片移動切皮。主動件一轉(zhuǎn)完成一個運(yùn)動循環(huán)，其位移線圖為： 壓緊板 刀片 （2）壓掃機(jī)構(gòu)，可與壓切機(jī)構(gòu)同步進(jìn)行，擠豆模塊回程過程中要求掃皮刷進(jìn)入掃皮，其循環(huán)如圖： 壓豆模塊 掃屑刷 （3）間歇送料機(jī)構(gòu)，要求在以上兩機(jī)構(gòu)工作時，保持靜止。送料運(yùn)動在進(jìn)程前半段和回程后半段完成，如圖循環(huán)： 綜上分析得到運(yùn)動循環(huán)總圖： 360 0 四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型 由上述分析可知，剝豆機(jī)有三個執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成。一為實現(xiàn)振動上料，間歇送料。二為實現(xiàn)壓豆切皮機(jī)構(gòu)，三為實現(xiàn)擠豆掃除豆皮的機(jī)構(gòu)。此外，當(dāng)各機(jī)構(gòu)按運(yùn)動循環(huán)圖確定的相位關(guān)系安裝后應(yīng)能坐適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，故在機(jī)構(gòu)之間還需設(shè)置能調(diào)整相位的環(huán)節(jié)（也可能是機(jī)構(gòu)）。 剝豆機(jī)的設(shè)計過程： 實現(xiàn)壓緊切皮運(yùn)動的機(jī)構(gòu)的基本運(yùn)動功能： （1） 每分鐘要完成80次的往復(fù)運(yùn)動，及一個循環(huán)，主動構(gòu)件的轉(zhuǎn)速為80r/min，機(jī)構(gòu)要求有運(yùn)功轉(zhuǎn)換的功能。 （2） 為了切豆，壓緊應(yīng)保持一段時間，所以，進(jìn)程后有停歇功能。 （3） 壓緊停歇過程中，刀片繼續(xù)向下運(yùn)動不應(yīng)與停歇機(jī)構(gòu)同步，應(yīng)用聯(lián)動機(jī)構(gòu)。 功能 連桿機(jī)構(gòu) 齒輪機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu) 多連桿連接 按給定的條件，選出三種方案作為評選： 方案一 方案二 方案三 五、機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案的選擇和評定 方案一采用連桿機(jī)構(gòu)，曲柄帶動搖桿擺動，使從動機(jī)構(gòu)上下往復(fù)運(yùn)動，能完成先壓后切的動作，由于桿件較多，因此其運(yùn)動規(guī)律較難確定，尺寸難以計算。 方案三采用連桿及齒輪齒條機(jī)構(gòu)，也能滿足設(shè)計要求，連桿帶動齒輪往復(fù)運(yùn)動，此輪帶動齒條移動，齒輪齒條設(shè)計要求較高，分析較為復(fù)雜，加工復(fù)雜。 方案二采用凸輪機(jī)構(gòu)，能得到理想的運(yùn)動規(guī)律，壓板與凸輪以高副連接，且適用于高速，小壓力的場和。以凸輪為主動件，刀片以曲柄滑塊機(jī)構(gòu)控制，通過調(diào)節(jié)曲柄的位置，能實現(xiàn)不同的聯(lián)動運(yùn)動形式。如能滿足，壓板在行程末端停歇恰好時間讓刀片完成切割的動作。 所以，以方案二為最終方案。 六、機(jī)械傳動系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu) 根據(jù)選定的驅(qū)動電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和剝豆機(jī)的生成率。它們的機(jī)械傳動系統(tǒng)的總速比為： i總===10 機(jī)械傳動系統(tǒng)的第一級采用皮帶傳動，其速比為2；第二級采用直齒圓柱齒輪傳動，其傳動比為5. 七、機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 八、剝豆機(jī)壓緊切皮機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計 1）齒輪傳動的計算 切皮加壓機(jī)構(gòu)與擠豆機(jī)構(gòu)同步進(jìn)行，齒輪要求一樣，取Z1=16，Z2=i16=516=80。按鋼質(zhì)齒輪進(jìn)行強(qiáng)度計算，其模數(shù)m=2mm。則 d1=z1m=32mm d2=z2m=160mm 2）變位齒輪的計算 為了滿足機(jī)構(gòu)的同步，所以變位齒輪1、2的基本參數(shù)相同，所以有： 變位系數(shù)x1=-x2=0.186 節(jié)園直徑d1’=d1=Z4m=213mm d2’=d2=Z5m=748mm 嚙合角α’=α=20 齒頂高h(yuǎn)a1=（ha*+x1）mh=18.822mm Ha2=（ha*+x2）mh=12.184mm 齒根高h(yuǎn)f1=（ha*+ c*-x1）mh=16.158mm Hf2=（ha*+ c*-x2）mh=21.723mm 齒頂圓直徑d a1= d 1+2 dha1=251.523mm d a2= d 2+2 dha2=809.377mm 齒根圓直徑d f1= d 1-2 hf1=189.623mm d f2= d 2-2 hf2=729.368mm 中心距a=（d1+d2）/2=514mm 中心距變動系數(shù)y=0 齒頂高降低系數(shù)△y=0 3）曲柄滑塊的計算 切皮動作由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)控制，其示意圖如圖所示： 依據(jù)滑塊的行程要求以及壓切機(jī)構(gòu)的尺寸要求，選取此機(jī)構(gòu)的尺寸如下： 根據(jù)蠶豆的尺寸，可定其偏距為e=m，柄L1=30mm，連桿L2=100mm。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)設(shè)計，計算出滑塊的行程為S=60mm，滿足要求 行程速比 K=1.0015 最小傳動角 γmin=67.67 曲柄轉(zhuǎn)速為80r/min，ω=480rad/s。其位移、速度線圖如下： 2574 60mm 120?? 230?? 切皮的過程曲柄轉(zhuǎn)動的角度為110?? 3）凸輪的計算 為了計算方便，采用偏心距為零的機(jī)構(gòu)，根據(jù)壓頭的運(yùn)動要求取基圓半徑為r=60，運(yùn)動行程為h=35mm。由于要與切皮的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)配合，ω=480rad/s，凸輪的遠(yuǎn)休止角為δ。=110???，推程和回程都采用簡諧振動分析，為方便運(yùn)算，推程角、回程角相等，取δ。=110??，35mm 近休止角30度，按余弦加速度運(yùn)動規(guī)律的運(yùn)動方程: S=[1-cos (π)], V=sin(π) a=cos(π) 將數(shù)據(jù)帶入公式，可得到位移線圖、速度、加速度線圖： 速度 加速度 位移 根據(jù)位移線圖可畫出凸輪的輪廓曲線： 230??? 120?? 4）壓切組合機(jī)構(gòu) ωω 九、工作原理圖如下： 十、設(shè)計體會： 為期一周的課程設(shè)計快結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計中不僅檢驗了我所學(xué)習(xí)的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。學(xué)會了運(yùn)籌帷幄，學(xué)會了寬容，學(xué)會了理解，也學(xué)會了做人與處世。 課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程．”千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義．我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計，學(xué)會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)． 在切皮機(jī)構(gòu)的設(shè)計，要完成這一動作，需要一個聯(lián)動機(jī)構(gòu)，及在切皮時必須有個壓緊過程，且兩動作必須配合運(yùn)動，于是我想到了用學(xué)過的各類執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩兩配合，想出了的不同的方案，當(dāng)然有的在考慮可行性后被排除了，在最終考慮下選出了凸輪與連桿配合的方案。最后，把機(jī)構(gòu)配合起來，按照題目的要求進(jìn)行尺寸計算，就完成本次剝豆機(jī)的設(shè)計。 相對于大型機(jī)械，我們的設(shè)計是不起眼的，但是每一個復(fù)雜的設(shè)計都由基本機(jī)構(gòu)構(gòu)成，我想只要認(rèn)認(rèn)真真，善于思考，從現(xiàn)在起，從小部分做起，從實踐中積累知識，從失敗中積累經(jīng)驗，我們定會得到不少收獲。 由于本人的設(shè)計能力有限，在設(shè)計過程中難免出現(xiàn)錯誤，懇請老師們多多指教,我十分樂意接受你們的批評與指正，本人將萬分感謝。