机械课程设计(剥豆机).doc

机械课程设计(剥豆机)
机械原理
课 程 设 计

课程设计名称： 剥豆机

学 生 姓 名：

学 院： 机 电 工程 学 院

专业与班级：

学 号：

指导教师：

年 月 日

目　录

1. 设计题目…………………………………………………1
2. 工作原理与工艺动作分解………………………………1
3. 根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图……………1
4. 执行机构选型……………………………………………3
5. 机构运动方案的选择和评定……………………………5
6. 机械传动系统的速比和变速机构………………………5
7. 机构运动简图……………………………………………5
8.剥豆机压紧切皮机构的尺度设计 ………………………6
9 工作原理图………………………………………………8
10.设计体会…………………………………………………9

一、设计题目：剥豆机的设计
1、工作原理与工艺动作过程

上料 切皮 脱皮
将干蚕豆浸胖后放在料斗内，通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的皮，然后用挤压方法将豆挤出。主要工艺动作是送料、压豆切皮、挤压脱皮。
2、原始数据与设计要求
蚕豆长度：20~25mm
蚕豆宽度：15~20mm
蚕豆厚度：6~8mm
生产率：每分钟剥80粒。
要求体积小、重量轻、压紧力可调、工作可靠、外形美观。

二、工作原理与工艺动作分解
根据工艺过程，由三个执行机构完成：送料机构、压豆切皮机构、挤压脱皮机构。其中必须完成六个动作：振动、送料、压紧，切皮、脱皮，清扫。、
1. 为了使蚕豆成连续排列，继而方便送料，采用振动料斗上料的方法。
2. 为保证蚕豆依次运入挤压切皮机构中并完成压切，送料可采用间歇运动机构，已完成压切、挤扫，上料三个工位的转换。
3. 通过压紧机构将蚕豆压紧，同时切开头部豆皮，可采用联动组合机构
4. 为了保证压力不过大可在压头处加一个刚度合适的弹簧。
5. 可使用轧轮，滑块等进行挤压脱皮。
6. 脱皮后立即进行扫皮。
以上六个动作，振动上料的动作比较简单，因此，剥豆机的运动方案设计的重点考虑间歇送料机构和压豆切皮机构和挤豆扫皮机构这三个机构的选型和设计问题。

三、根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图
对于剥豆机的运动循环图主要是确定三个执行机构的先后顺序、相位。以主动件的零位角为横坐标起点，纵坐标表示各执行构件的位移。
（1）以切压机构为主机构，要求压豆片保压一定时间，刀片移动切皮。主动件一转完成一个运动循环，其位移线图为：

压紧板

刀片

（2）压扫机构，可与压切机构同步进行，挤豆模块回程过程中要求扫皮刷进入扫皮，其循环如图：

压豆模块

扫屑刷

（3）间歇送料机构，要求在以上两机构工作时，保持静止。送料运动在进程前半段和回程后半段完成，如图循环：

综上分析得到运动循环总图：
360 0

四、执行机构选型
由上述分析可知，剥豆机有三个执行机构完成。一为实现振动上料，间歇送料。二为实现压豆切皮机构，三为实现挤豆扫除豆皮的机构。此外，当各机构按运动循环图确定的相位关系安装后应能坐适当的调整，故在机构之间还需设置能调整相位的环节（也可能是机构）。
剥豆机的设计过程：
实现压紧切皮运动的机构的基本运动功能：
（1） 每分钟要完成80次的往复运动，与一个循环，主动构件的转速为80r/min，机构要求有运功转换的功能。
（2） 为了切豆，压紧应保持一段时间，所以，进程后有停歇功能。
（3） 压紧停歇过程中，刀片继续向下运动不应与停歇机构同步，应用联动机构。

功能
连杆机构
齿轮机构
凸轮机构

多连杆连接

按给定的条件，选出三种方案作为评选：

方案一

方案二

方案三

五、机构运动方案的选择和评定
方案一采用连杆机构，曲柄带动摇杆摆动，使从动机构上下往复运动，能完成先压后切的动作，由于杆件较多，因此其运动规律较难确定，尺寸难以计算。
方案三采用连杆与齿轮齿条机构，也能满足设计要求，连杆带动齿轮往复运动，此轮带动齿条移动，齿轮齿条设计要求较高，分析较为复杂，加工复杂。
方案二采用凸轮机构，能得到理想的运动规律，压板与凸轮以高副连接，且适用于高速，小压力的场和。以凸轮为主动件，刀片以曲柄滑块机构控制，通过调节曲柄的位置，能实现不同的联动运动形式。如能满足，压板在行程末端停歇恰好时间让刀片完成切割的动作。
所以，以方案二为最终方案。

六、机械传动系统的速比和变速机构
根据选定的驱动电动机的转速和剥豆机的生成率。它们的机械传动系统的总速比为： i总===10
机械传动系统的第一级采用皮带传动，其速比为2；第二级采用直齿圆柱齿轮传动，其传动比为5.

七、机构运动简图

八、剥豆机压紧切皮机构的尺度设计
1）齿轮传动的计算
切皮加压机构与挤豆机构同步进行，齿轮要求一样，取Z1=16，Z2=i×16=5×16=80。按钢质齿轮进行强度计算，其模数m=2mm。则
d1=z1×m=32mm
d2=z2×m=160mm

2）变位齿轮的计算
为了满足机构的同步，所以变位齿轮1、2的基本参数相同，所以有：
变位系数x1=-x2=0.186
节园直径d1’=d1=Z4m=213mm
d2’=d2=Z5m=748mm
啮合角α’=α=20º
齿顶高ha1=（ha*+x1）mh=18.822mm
Ha2=（ha*+x2）mh=12.184mm
齿根高hf1=（ha*+ c*-x1）mh=16.158mm
Hf2=（ha*+ c*-x2）mh=21.723mm
齿顶圆直径d a1= d 1+2 dha1=251.523mm
d a2= d 2+2 dha2=809.377mm
齿根圆直径d f1= d 1-2 hf1=189.623mm
d f2= d 2-2 hf2=729.368mm
中心距a=（d1+d2）/2=514mm
中心距变动系数y=0
齿顶高降低系数△y=0

3）曲柄滑块的计算
切皮动作由曲柄滑块机构控制，其示意图如图所示：
依据滑块的行程要求以与压切机构的尺寸要求，选取此机构的尺寸如下：
根据蚕豆的尺寸，可定其偏距为e=m，柄L1=30mm，连杆L2=100mm。
根据以上数据设计，计算出滑块的行程为S=60mm，满足要求
行程速比 K=1.0015
最小传动角 γmin=67.67

曲柄转速为80r/min，ω=480rad/s。其位移、速度线图如下：

2574

60mm

120ْ 230ْ
切皮的过程曲柄转动的角度为110ْ

3）凸轮的计算
为了计算方便，采用偏心距为零的机构，根据压头的运动要求取基圆半径为r=60，运动行程为h=35mm。由于要与切皮的曲柄滑块机构配合，ω=480rad/s，凸轮的远休止角为δ。=110ْْ，推程和回程都采用简谐振动分析，为方便运算，推程角、回程角相等，取δ。=110ْ，35mm
近休止角30度，按余弦加速度运动规律的运动方程:
S=[1-cos (π)],
V=sin(π)
a=cos(π)

将数据带入公式，可得到位移线图、速度、加速度线图：

速度

加速度

位移

根据位移线图可画出凸轮的轮廓曲线：

230ْْ
120ْ
4）压切组合机构
ωω

九、工作原理图如下：

十、设计体会：
为期一周的课程设计快结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养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。学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．
在切皮机构的设计，要完成这一动作，需要一个联动机构，与在切皮时必须有个压紧过程，且两动作必须配合运动，于是我想到了用学过的各类执行机构两两配合，想出了的不同的方案，当然有的在考虑可行性后被排除了，在最终考虑下选出了凸轮与连杆配合的方案。最后，把机构配合起来，按照题目的要求进行尺寸计算，就完成本次剥豆机的设计。
相对于大型机械，我们的设计是不起眼的，但是每一个复杂的设计都由基本机构构成，我想只要认认真真，善于思考，从现在起，从小部分做起，从实践中积累知识，从失败中积累经验，我们定会得到不少收获。
由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。

15 / 15