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1、机械原理课程设计-剥豆机
2、 湖南工业大学 课 程 设 计 资 料 袋 机械 工程 学院（系、部） 2008 ~ 2009 学年第 1 学期 课程名称 机械原理课程设计 指导教师 邱显焱 职称
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6、 学生姓名 汤文 专业班级 机设071 学号 题 目 剥豆机 成
7、 绩 起止日期 2009 年 5月 日～ 2009 年 6 月 日 目 录 清 单 序号 材 料 名 称 资料数量 备 注 1 课程设计任务书 2 课程设计说明书 3 课程设计图纸 张 4 5 6 湖南工业大学 课程设计任务书 20 —20 学年第 学期 机械工程 学院（系、部） 机械设计 专业 071 班级 课程名称：
8、 设计题目： 完成期限：自 2009 年 5 月 日至 2009 年 6月 共 周 内 容 与 任 务 一、设计的主要技术参数 二、设计任务 进行剥豆机统的运动方案和传动系统设计 确定剥豆机作原理和运动形式，绘制工作循环图； 设计几种运动方案并进行分析、比较和选择；
9、 对选定运动方案进行运动分析与综合，并绘制机构运动简图； 进行机械动力性能分析与综合 ； 三、设计工作量 编写说明书一份与机构图一张。 进 度 安 排 起止日期 工作内容 主 要 参 考 资 料 指导教师（签字）： 2009 年 5 月 20 日 系（教研室）主任（签字）： 年 月 日
10、 机 械 原 理 课程设计 设计说明书 剥豆机 起止日期： 2009 年 5 月 日 至 2009 年 6 月 日 学生姓名 汤文 班级 机设071 学号 成绩 指导教师(签字) 机械工程学院（部） 2009年 6月14 日 运动仿真 视频地
11、址：oH9fo/ 目录 一、剥豆机功能与设计要求 4 二、工作原理和工艺动作分解 4 三、根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图 4 四、执行机构的选型 5 五、传动机构的选择与比较 7 六、运动方案的选择和评定 8 七、机械运动系统的速比和变速机构 8 八、机械运动方案简图 8 九、机械传动系统和执行机构的尺寸 9 十、方案评价 11 剥豆机 一、剥豆机功能与设计要求 1. 功能 1）剥豆机的功能是将浸胖后的蚕豆通过振动下料后平放排列成头尾相接，送到切皮位置，将其压住并切开头部的皮，然后用挤压的方法将豆挤出。 2）剥豆机的
12、主要工艺动作是送料、压豆切皮、挤压脱皮。 2. 设计要求与原始数据 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：80粒/min 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。 6）。机械运动方案应力求简单。 二、工作原理和工艺动作分解 根据上述分析，剥豆机要求完成的工艺动作有以下四个动作： 1） 加料：可以手动加料，并采用震动料斗，使蚕豆头尾排列进入送料机构。 2） 送料：采用滚子推杆凸轮机构，间歇运动送料。 3） 压豆切皮：压紧、切皮机构最好用联动组合机构，为保证压力不过大可在压头处加一个刚度合
13、适的弹簧。 4） 挤压脱皮：利用两轧辊加压进行挤压脱皮，两轧辊之间间隙一般比蚕豆最小厚度略小。 因此，剥豆机的运动方案设计重点考虑送料、压豆切皮、挤压脱皮机构这三个机构的选型和设计问题 三、根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图 对于剥豆机运动循环图主要是确定送料和压紧切皮执行机构的先后顺序、相位，以利对各执行机构的设计、装配和调试。 图1表示剥豆机两个执行机构的运动循环图 图一 剥豆机运动循环图 四、执行机构的选型 根据送料机构、压紧切皮机构和挤压皮脱机构这三个执行机构动作要求和结构特点，可以选择表1的常用机构，这一表格又称为执行机构的形态学矩阵。 表2
14、执行机构的形态学矩阵 送料机构 偏置曲柄滑块机构 滚子推杆凸轮机构 压紧切皮机构 凸轮加杠杆机构 凸轮机构 挤压脱皮机构 轧辊挤压机构 两种送料结构运动形式的比较 曲柄-滑块机构（a） 凸轮-滑块机构(b) 图（a）所示的机构是利用曲柄的周转，使得滑块左右移动，达到送料的功能。但其运动过程中具有较大的惯性，而且还有两个死点。而图（b）的凸轮滑块机构，其结构更加简单，运动平稳，只要设计凸轮的曲线就可以达到预定的轨迹。所以送料选择凸轮-滑块机构（b）. 压紧—切皮机构 压紧—切片机构，此机构采用联动组合机构，为了保证压力不够大，防止被压碎，所以在压头处加
15、一个合适的弹簧。此机构的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，最后压头离开豌豆。成功的完成切片任务。 五、传动机构的选择与比较 表2中是可供选择的常用传动机构 带传动 具有传动平稳、噪声低、清洁（无需润滑）的特点，具有缓冲减振和过载保护作用，并且维修方便。与链传动和齿轮传动相比，带传动的强度较低以与疲劳寿命较短 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、链传动所需的空间尺寸小 涡轮蜗杆传动 传动比大，体积小，单头的有的能自锁，不用另加制动装置就能停在任意位置，但是它的效率太低 两种传动方案
16、的比较。 传动方案（a） 传动方案（b） 两个传动方案的比较中，方案（b）更加简单，效率更高。由于方案(a)中的涡轮，蜗杆机构，锥齿轮机构使得传动效率一级级降低，而且在生产成本上也比方案（b）高。方案（b）中的送料机构，振动机构，压紧-切片机构都可以通过凸轮来实现，这样使得传动更加协调。 六、运动方案的选择和评定 根据表1所示的三个执行机构形态学矩阵，可以求出剥豆机的机械运动方案数为： N=2×2×1=4 现在，我们可以按给定条件、各机构的相容性和尽量使机构简单等等要求来选择方案。由此可选定两个结构比较简单的方案。 方案Ⅰ：送料机构为滚子推杆凸轮机构、压紧切皮机构为凸轮
17、加杠杆机构、挤压脱皮机构为轧辊挤压机构。 方案Ⅱ：送料机构为偏置曲柄滑块机构、压紧切皮机构为凸轮机构、挤压脱皮机构为轧辊挤压机构。 方案Ⅱ中的压紧切皮机构选用的是凸轮机构，要完成压紧和切皮两个动作就需要两个凸轮，而方案Ⅰ中所选用的凸轮加杠杆机构只需要一个凸轮就可以完成压紧和切皮两个动作，故方案Ⅰ较方案Ⅱ要简单，与选用方案Ⅰ。 七、机械运动系统的速比和变速机构 根据题目要求和电动机的型号，我们可采用Y90S—6，其功率为N=750W，转速n=910r/min。 根据选定的驱动电动机的转速和剥豆机的生产能力。它们的机械传动系统的总速比为： 机械传动系统的第一级采用带传动，其速比
18、为1.517；第二级为直齿圆柱齿轮传动，其速比为2.5；第三级仍为直齿圆柱齿轮传动，其速比为3。 八、机械运动方案简图 按已选定的三个执行机构的型式与传动系统，画出剥豆机的机械运动示意图（图二）。 图二 剥豆机运动方案示意图（俯视图） 图二表示滚子推杆凸轮机构、压紧切皮机构、挤压脱皮机构、电动机的相互位置情况。实际上料斗与其压紧切皮机构都与上下移动的推杆连在一起，当凸轮将推杆上移时，起到震动料斗，同时进行压紧切皮动作。当凸轮推动左右运动的推杆时，将蚕豆送到压紧切皮机构下，同时将以切皮的蚕豆送到挤压脱皮机构进行
19、挤压脱皮 九、机械传动系统和执行机构的尺寸 1、带传动 （1）由于V型带适用于开口传动，带轮直径较小或转速较高场合，常用于电机后的第一级减速，故选用V型带且根数为1。 （2）取，则，设带轮1、2的中心距为，则，即，故取。 （3）取则，设带轮3、4的中心距为，则，即，故取。 （4）取，则带轮5和6的中心距应满足140mm200mm，故取。 2、齿轮传动 表3 直齿轮参数表 名称 齿数 模数 分度圆 齿轮1 20 2.5mm 50mm 齿轮2 50 2.5mm 125mm 齿轮3 10 5mm 50mm 齿轮4 30 5mm 150mm
20、 齿轮5 10 5mm 50mm 齿轮6 10 5mm 50mm 3、凸轮设计 凸轮基圆直径为120mm，推杆行程为27mm,且凸轮转过π弧度时水平推杆以余弦加速度运动，后π弧度水平推杆位移不变。 图三 水平推杆运动规律位移曲线 图四 凸轮轮廓 4、个推杆以与切刀定位尺寸 推杆、切刀的定位尺寸如图五所示： 图五 十、方案评价 运动精确性：由于齿轮设计和凸轮设计都是按照剥豆速度80粒/分来设计的，因此凸轮的转速是80转/分。 这种方案的主要优势是能够集压紧和切皮于一个工作区域上，方案中执行机构更简洁紧凑。送料机构，压紧-切片机构，振动机构的动力都来源于凸轮，使得其运动更加协调。缺点是由于豆的大小不一，切片机构很难做到自动调节，因此会造成蚕豆切皮程度不一。因此，有可能会导致一些豆未能顺利的切片，因此在轧辊脱皮是可能达不到理想的效果。 19 / 19
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