蠶豆剝豆機(jī)的設(shè)計(jì)【含SW三維和CAD圖紙】
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目 錄
1設(shè)計(jì)題目 1
1.1設(shè)計(jì)題目：剝豆機(jī) 1
1.2原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 1
1.3設(shè)計(jì)任務(wù) 1
2、運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 2
2.1工作原理和工藝動(dòng)作分解 2
2.2機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇和評(píng)定 2
2.2.1間歇送料 2
2.2.2壓豆切皮 4
2.3根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 7
2.4機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選擇和評(píng)定 8
2.4.2 V帶傳動(dòng) 8
2.5 傳動(dòng)系統(tǒng)的確定 9
2.5.1 工作機(jī)外部傳動(dòng)系統(tǒng)的確定 9
2.5.2 選擇電動(dòng)機(jī) 9
2.5.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比 10
2.5.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 11
3執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 13
3.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)各部分尺寸設(shè)計(jì) 13
3.1.1凸輪設(shè)計(jì) 13
3.1.2不完全齒輪的設(shè)計(jì) 14
3.1.3不完全齒輪形狀的設(shè)計(jì) 14
3.1.4不完全齒輪尺寸的設(shè)計(jì) 15
3.1.5料斗形狀和尺寸的設(shè)計(jì) 15
3.2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 16
4參考文獻(xiàn) 17
5設(shè)計(jì)總結(jié) 18
1設(shè)計(jì)題目
1.1設(shè)計(jì)題目：剝豆機(jī)
1.2原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求
1）蠶豆長(zhǎng)度：20~25mm
2）蠶豆寬度：15~20mm
3）蠶豆厚度：6~8mm
4）生產(chǎn)率：每分鐘剝80粒。
5）要求體積小、重量輕、壓緊力可調(diào)、工作可靠、外形美觀。
1.3設(shè)計(jì)任務(wù)
1）本題設(shè)計(jì)的時(shí)間為2周；
2）根據(jù)功能要求，確定工作原理和工藝動(dòng)作分解；
3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)：構(gòu)思出至少3種運(yùn)動(dòng)方案，并在說明書中畫出運(yùn)動(dòng)方案草圖，經(jīng)對(duì)所有運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行分析比較后，選擇其中你認(rèn)為比較好的方案進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)；
4）對(duì)選擇的方案畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；
5）機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；
6）對(duì)選擇的方案執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)；
7）在2或3號(hào)圖紙上畫出最終方案的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；
8）編寫設(shè)計(jì)說明書，附源程序和計(jì)算結(jié)果。
2、運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)
2.1工作原理和工藝動(dòng)作分解
將干蠶豆浸胖后放在料斗內(nèi)，通過振動(dòng)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(dòng)作是送料、壓豆切皮、擠壓脫皮。
圖2-1
2.2機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇和評(píng)定
功能元
功能元解（匹配機(jī)構(gòu)）
1
2
3
間歇送料
A
不完全齒輪機(jī)構(gòu)
平帶傳動(dòng)
曲柄滑塊機(jī)構(gòu)
曲柄搖桿機(jī)構(gòu)
壓豆切皮
B
凸輪機(jī)構(gòu)
導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)
曲柄滑塊機(jī)構(gòu)
直接將刀片固定于
滑槽上
擠壓脫皮
C
曲柄滑塊機(jī)構(gòu)
雙搖桿機(jī)構(gòu)
壓輥
表2-1
2.2.1間歇送料
方案一：不完全齒輪機(jī)構(gòu)平帶傳動(dòng)
功能：將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。
我們運(yùn)用了不完全齒輪機(jī)構(gòu)作為我們的步進(jìn)傳輸蠶豆的裝置。我們將該機(jī)構(gòu)安放在機(jī)架導(dǎo)軌的右下方，由主動(dòng)輪不完全齒輪1帶動(dòng)不完全齒輪2,從而帶動(dòng)輸送帶，實(shí)現(xiàn)豆的間歇傳動(dòng)。
機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件n= 4，低副數(shù)目Pl= 3，高副數(shù)目Ph=5，局部自由度F’=0，虛約束 p’=0，機(jī)構(gòu)的自由度F=3n -（2 Pl + Ph ）=3×4-2×3-5=1
圖2-2
方案二：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)
我們將該機(jī)構(gòu)安放在機(jī)架導(dǎo)軌的正下方，并我們運(yùn)用了曲柄搖桿機(jī)構(gòu)作為我們的步進(jìn)傳輸蠶豆的裝置。且在連桿上設(shè)有鉸鏈點(diǎn)，當(dāng)搖桿轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，滑塊實(shí)現(xiàn)運(yùn)料功能。
機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件n= 3，低副數(shù)目，Pl= 4高副數(shù)目，Ph=0局部自由度，F(xiàn)’=0虛約束 p’=1機(jī)構(gòu)的自由度F=3n -（2 Pl + Ph）=3×3-2×4=1
圖2-3
方案三：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)
我們運(yùn)用了曲柄搖桿機(jī)構(gòu)作為我們的步進(jìn)傳輸蠶豆的裝置。我們將該機(jī)構(gòu)安放在機(jī)架導(dǎo)軌的正下方，并且在連桿上設(shè)有鉸鏈點(diǎn)，使之與帶有撥動(dòng)齒的撥桿相鉸接，從而我們可以利用連桿的平動(dòng)來實(shí)現(xiàn)撥動(dòng)蠶豆向前移動(dòng)的動(dòng)作。
首先我們?cè)O(shè)定曲柄搖桿步進(jìn)機(jī)構(gòu)的初始位置，即其左齒1的左極限位置在機(jī)架管2管口的左側(cè)，一旦步進(jìn)機(jī)構(gòu)啟動(dòng)，當(dāng)有蠶豆從機(jī)架管2掉落進(jìn)機(jī)架導(dǎo)軌后，連桿帶動(dòng)與其鉸接的撥桿向前平動(dòng)，此時(shí)落進(jìn)導(dǎo)軌的第一顆蠶豆會(huì)被左齒1向前撥動(dòng)行程L。并且我們?cè)O(shè)定每一個(gè)齒運(yùn)動(dòng)的行程大于每?jī)蓚€(gè)齒的間隔。所以當(dāng)左齒1將蠶豆向前撥動(dòng)行程L后，即步進(jìn)機(jī)構(gòu)整體運(yùn)動(dòng)到其右極限位置，接著，步進(jìn)機(jī)構(gòu)向其左極限位置運(yùn)動(dòng)。當(dāng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)第二次由左向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，蠶豆會(huì)被左齒2再接著向前撥動(dòng)行程L，與此同時(shí)，第二顆蠶豆會(huì)從機(jī)架管2掉進(jìn)機(jī)架導(dǎo)軌中，被步進(jìn)機(jī)構(gòu)的左齒1向前撥動(dòng)行程L。以次類推，每一顆蠶豆經(jīng)由八個(gè)齒向前推動(dòng)，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)蠶豆的連續(xù)傳動(dòng)。而且，根據(jù)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特性，還可以保證步進(jìn)機(jī)構(gòu)在撥動(dòng)一顆蠶豆后，可以迅速返回?fù)軇?dòng)下一顆蠶豆，縮短了傳送的時(shí)間，提高效率。
機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件n= 7，低副數(shù)目，Pl= 10高副數(shù)目，Ph=0局部自由度，F(xiàn)’=0虛約束 ，p’=0機(jī)構(gòu)的自由度F=3n -（2 Pl + Ph ）=3×7-2×10=1
圖2-4
我們對(duì)三種方案中的機(jī)構(gòu)作了如下的對(duì)比：
1． 從機(jī)構(gòu)的功能來看：
方案一主動(dòng)輪1轉(zhuǎn)一周，從動(dòng)輪2轉(zhuǎn)半周。在此半周內(nèi)，從動(dòng)輪2有間歇、加速運(yùn)動(dòng)，勻速運(yùn)動(dòng)和減速運(yùn)動(dòng)階段。利用其間歇運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，主動(dòng)輪每轉(zhuǎn)過一周，從動(dòng)輪向左傳送一顆蠶豆。所以可以實(shí)現(xiàn)蠶豆的順次傳送，可以保證蠶豆的直線排列。方案三采用的是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來代替不完全齒輪機(jī)構(gòu)，在滑塊上同樣開有只能容納一顆蠶豆的孔，利用滑塊的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)從機(jī)架管1處接下一顆蠶豆，運(yùn)送至機(jī)架管2管口掉落。所以兩種機(jī)構(gòu)都可以實(shí)現(xiàn)依次傳送蠶豆，并且保證蠶豆的直線排列。
2． 從機(jī)構(gòu)的工作性能來看：
方案一不完全齒輪每轉(zhuǎn)一周可以傳送四顆蠶豆，方案二用搖桿運(yùn)動(dòng)動(dòng)不穩(wěn)定，方案三滑塊來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次可以轉(zhuǎn)送一顆蠶豆，效率較低。如果要提高傳送的效率必須加快曲柄的轉(zhuǎn)速，但是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)滑塊的質(zhì)心是在做變速運(yùn)動(dòng)，所產(chǎn)生的慣性力難于用一般的平衡方法加以消除，所以并不適合高速運(yùn)動(dòng)。
3． 從機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性能來看：
方案一不完全齒輪速度會(huì)突變，因此會(huì)有剛性沖擊，不適合用于重載的場(chǎng)合。方案二和方案三曲柄滑塊和搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副為低副，是面接觸，所以磨損較小，可以承受較大的載荷。但是我們此處只是用于傳送蠶豆，沒有較大的載荷，所以兩者都適合該工藝要求。
4． 從制造加工經(jīng)濟(jì)性來看：
方案二三曲柄滑塊機(jī)構(gòu)制造簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本底，并且可以使整個(gè)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)緊湊。方案一不完全齒輪機(jī)構(gòu)的加工相對(duì)復(fù)雜，并且所占的空間比曲柄滑塊大。
綜上：為了保證傳送的效率，我們最終采用方案一的不完全齒輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)送料的過程。
2.2.2壓豆切皮
方案一：凸輪機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)
中采用的是凸輪機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，并且在導(dǎo)桿桿上套有彈簧，從而實(shí)現(xiàn)壓緊力可調(diào)。
機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件n= 7，低副數(shù)目Pl= 10，高副數(shù)目Ph=0，局部自由度F’=0，虛約束p’=0，機(jī)構(gòu)的自由度F=3n -（2 Pl + Ph ）=3×7-2×10=1
方案二：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)
是采用了曲柄滑塊家機(jī)構(gòu)，并在滑塊上固定刀片。
機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件n= 3，低副數(shù)目Pl= 7，高副數(shù)目，Ph=0局部自由度，F(xiàn)’=0虛約束 p’=0 ，機(jī)構(gòu)的自由度F=3n -（2 Pl + Ph ）=3×5-2×7=1
圖2-5
方案三：直接將刀片固定于滑槽上
我們?cè)谧詈笠粋€(gè)齒，即齒8處前端安放有刀具，用于蠶豆切皮。為實(shí)現(xiàn)這一動(dòng)作，我們利用了平底凸輪機(jī)構(gòu)。當(dāng)其處于遠(yuǎn)休止的階段，使其平底推桿底部距離導(dǎo)軌的垂直距離略小于蠶豆的厚度，因此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)蠶豆的暫時(shí)保壓固定，并且我們?cè)谄降淄茥U上套有彈簧，通過對(duì)彈簧剛度的設(shè)定，我們可以調(diào)定平底對(duì)蠶豆的壓緊力的大小，所以我們可以保證能固定蠶豆，使其利于刀具對(duì)其的切皮，并且也可以不壓扁蠶豆。此外，我們將凸輪的轉(zhuǎn)軸中心距離齒8的左極限位置的水平距離設(shè)定得略小于齒8的行程L。所以當(dāng)凸輪壓住蠶豆的時(shí)候，齒8還可以繼續(xù)向前移動(dòng)，從而可以切近蠶豆中，實(shí)現(xiàn)壓緊切皮的動(dòng)作。
第一顆蠶豆被壓緊切皮后，凸輪的遠(yuǎn)休止階段結(jié)束，平底推桿向上移動(dòng)，步進(jìn)機(jī)構(gòu)齒8也由其右極限位置向左運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)退刀，蠶豆停止在原位。當(dāng)齒8再次運(yùn)動(dòng)到其右極限位置的過程中，將第二顆蠶豆推至第一顆蠶豆停留處，與第一顆蠶豆發(fā)生碰撞，借助這一推力，第一顆蠶豆向前移動(dòng)，從前方緊接的傾斜機(jī)架導(dǎo)軌滑落致后面的機(jī)構(gòu)當(dāng)中。
所以我們通過曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和平底凸輪機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)蠶豆的傳送和壓緊切皮一系列動(dòng)作。
圖2-6
我們從一下方面方案進(jìn)行了對(duì)比：
1.從機(jī)構(gòu)的功能來看：
方案一是利用凸輪遠(yuǎn)休的特點(diǎn)來對(duì)蠶豆實(shí)現(xiàn)暫時(shí)的保壓固定。方案二是通過從動(dòng)件與機(jī)架的移動(dòng)副，實(shí)現(xiàn)上下往復(fù)移動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)壓緊切皮的動(dòng)作。方案三直接無法壓緊。所以只有方案一二兩種機(jī)構(gòu)可以達(dá)到此項(xiàng)工藝要求，方案三不行。
2.從機(jī)構(gòu)的工作性能來看：
方案一在導(dǎo)桿桿上可以套有彈簧，可以實(shí)現(xiàn)壓緊力可調(diào)，所以可以保證不會(huì)壓壞蠶豆，傳力效果好，承載能力強(qiáng)。方案二利用從動(dòng)件的左右移動(dòng)，無法實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的保壓固定，并且與機(jī)架的磨損較大。
3.從機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能來看：
方案一凸輪運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，凸輪與導(dǎo)桿的接觸面間易形成油膜，潤滑較好，所以可以用于高速運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合，易于保證生產(chǎn)效率。方案二有連桿機(jī)構(gòu)，不能用于高速運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。方案三無力支撐。
4．從制造加工經(jīng)濟(jì)性來看：
方案一涉及的構(gòu)件少，僅有凸輪，導(dǎo)桿，加工制造方便，成本較底。方案二涉及機(jī)構(gòu)過，包括連桿，滑塊，加工成本高，所占空間大，結(jié)構(gòu)不緊湊。
綜上：為了保證切皮的效率，我們最終采用方案一的凸輪機(jī)構(gòu)和導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)切皮的過程。
2.2.3擠壓脫皮
方案一：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)
圖2-7
機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件n= 5，低副數(shù)目Pl= 7，高副數(shù)目Ph=0，局部自由度F’=0，虛約束p’=0，機(jī)構(gòu)的自由度F=3n -（2 Pl + Ph ）=3×7-2×7=1
方案二：雙搖桿機(jī)構(gòu)
圖2-8
機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件n= 6，低副數(shù)目Pl= 8，高副數(shù)目Ph=0，局部自由度F’=0，虛約束p’=0，機(jī)構(gòu)的自由度F=3n -（2 Pl + Ph ）=3×6-2×8=2
方案三：壓輥
為實(shí)現(xiàn)對(duì)蠶豆的擠壓脫皮，我們選用的是軋輥裝置。
設(shè)定兩軋輥之間的間隙為5mm，略小于蠶豆的厚度。蠶豆由于其重力，掉落進(jìn)軋輥，在通過軋輥間歇時(shí)，兩個(gè)軋輥同時(shí)向中心回轉(zhuǎn)，對(duì)蠶豆一端擠壓，由于蠶豆另一端已經(jīng)被切皮，所以蠶豆可以從切皮端被擠出。
圖2-9
我們對(duì)三種方案中的機(jī)構(gòu)作了如下的對(duì)比：
5． 從機(jī)構(gòu)的功能來看：
方案一采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行擠壓脫皮，滑塊運(yùn)動(dòng)史也地面進(jìn)行配合，實(shí)現(xiàn)擠壓脫皮。方案二采用的是雙搖桿機(jī)構(gòu)，在雙搖桿之間進(jìn)行擠壓脫皮，從側(cè)面進(jìn)行輸出，方案三是利用壓輥進(jìn)行擠壓脫皮，利用雙壓輥之間的距離進(jìn)行擠壓脫皮。
6． 從機(jī)構(gòu)的工作性能來看：
方案一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)利用曲柄機(jī)構(gòu)無死點(diǎn)進(jìn)行脫皮，效率高，穩(wěn)定方案二用搖桿運(yùn)動(dòng)動(dòng)不穩(wěn)定，方案三利用壓輥進(jìn)行脫皮。如果要提高傳送的效率必須加快曲柄的轉(zhuǎn)速，但是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)滑塊的質(zhì)心是在做變速運(yùn)動(dòng)，所產(chǎn)生的慣性力難于用一般的平衡方法加以消除，所以并不適合高速運(yùn)動(dòng)。
7． 從機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性能來看：
方案一曲柄滑塊質(zhì)心會(huì)突變，，所產(chǎn)生的慣性力難于用一般的平衡方法加以消除，而且所用的空間大。方案二機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副為低副，是面接觸，所以磨損較小，可以承受較大的載荷。方案三壓輥并不需要太大的要求，空間小。但是我們此處只是用于擠壓蠶豆，沒有較大的載荷，所以方案一和三都適合該工藝要求。
8． 從制造加工經(jīng)濟(jì)性來看：
方案一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)制造簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本底，但是占用空間大。方案二兩個(gè)搖桿機(jī)構(gòu)的加工相對(duì)復(fù)雜，并且所占的空間比曲柄滑塊還大。方案三壓輥生產(chǎn)和裝配更為簡(jiǎn)單。
綜上：為了保證擠壓的效率，我們最終采用方案三的壓輥機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)擠壓的過程。
2.3根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖
圖2-10運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖
運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖是以凸輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律即轉(zhuǎn)角為基準(zhǔn)來繪制的。振動(dòng)下料機(jī)構(gòu)和壓緊切皮機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖為一條直線，代表它們?cè)谡麄€(gè)過程中都處于勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。送料不完全齒輪的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖為四條直線段，每一條直線段代表其在這段區(qū)間內(nèi)處于勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，空白處表示其處于間歇狀態(tài)，此時(shí)正是壓豆切皮機(jī)構(gòu)執(zhí)行切皮過程。壓豆切皮凸輪的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖為三段完全相同的折線，每個(gè)折線表示壓豆切皮機(jī)構(gòu)在這段時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)切皮過程，三段折線表示其在凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的過程中完成3次切皮。上升的線段表示刀片向下運(yùn)動(dòng)完成切皮過程，下降的線段表示刀片向上運(yùn)動(dòng)完成空程返回過程，其余的直線段表示刀片處于停歇狀態(tài)。
2.4機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選擇和評(píng)定
它是以一個(gè)小齒輪和一個(gè)不完全齒輪為主動(dòng)輪，由主動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、帶傳動(dòng)二級(jí)減速器驅(qū)動(dòng)。工作時(shí)，主軸帶動(dòng)小齒輪和不完全齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，一對(duì)不完全齒輪通過嚙合帶動(dòng)帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使傳送帶的運(yùn)動(dòng)進(jìn)而帶動(dòng)帶上的豆子的運(yùn)動(dòng)。小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使和大齒輪連在一起的凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)。大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)還帶動(dòng)過度齒輪的運(yùn)動(dòng)，過度齒輪傳遞動(dòng)力給壓輥，從而使壓輥轉(zhuǎn)動(dòng)將豆子擠壓切皮。2.4.1齒輪傳動(dòng)
電動(dòng)機(jī)傳出的扭距通過一個(gè)有保護(hù)作用的聯(lián)軸器，傳人一個(gè)有分配傳動(dòng)比的減速器，然后通過聯(lián)軸器傳人開式齒輪副，進(jìn)入帶動(dòng)兩軸的傳動(dòng)。如圖3.2所示。
圖2-11
這種傳動(dòng)方式的特點(diǎn)是：工作可靠，使用壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)準(zhǔn)確，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，功率和速度適用范圍廣等，但是其成本較高，對(duì)于制造這種小型的剝豆機(jī)不劃算。
2.4.2 V帶傳動(dòng)
由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)距通過如圖3.3所皮帶傳人沖壓機(jī)直接傳人主動(dòng)軸。示：
圖2-12
這種傳動(dòng)方式具有傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音下的特點(diǎn)，同時(shí)以起過載保護(hù)的作用。帶傳動(dòng)的成本較低，對(duì)于剝豆機(jī)這種對(duì)傳動(dòng)比要求不是很高的機(jī)器可以選擇帶傳動(dòng)來減速，制造方便且比較經(jīng)濟(jì)。
2.5 傳動(dòng)系統(tǒng)的確定
鑒于上節(jié)的分析，考慮到所設(shè)計(jì)的是剝豆機(jī)，因此我們可以選擇帶傳動(dòng)來達(dá)到減速的目的。且齒輪減速器一般體積較大，造價(jià)較高，不符合剝豆機(jī)輕便價(jià)廉的宗旨。
2.5.1 工作機(jī)外部傳動(dòng)系統(tǒng)的確定
傳動(dòng)系統(tǒng)如圖3.4所示：
圖2-13 工作機(jī)外部帶傳動(dòng)圖
所以選用了帶傳動(dòng)來降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，減速比i=5.62.
2.5.2 選擇電動(dòng)機(jī)
電動(dòng)機(jī)選擇包括選擇類型，結(jié)構(gòu)模式，容量（功率）和轉(zhuǎn)速，并確定型號(hào)。
工業(yè)上一般用三相交流電源，無特殊要求一般應(yīng)選三相交流異步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)能提供的功率范圍很大，從毫瓦級(jí)到萬千瓦級(jí)。使用和控制非常方便，具有自起動(dòng) 、加速、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、掣住等能力，能滿足各種運(yùn)行要求，電動(dòng)機(jī)的工作效率較高，又沒有煙塵、氣味，不污染環(huán)境，噪聲也較小。運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)牢固。
剝豆機(jī)選擇Y80M2-4電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速大小適中，功率合適，重量較輕，屬于臥式。
價(jià)格便宜適合小型食品機(jī)械。Y80M2-4電動(dòng)機(jī)的額定功率為0.75kW，滿載轉(zhuǎn)速為1390r/min，質(zhì)量為19kg，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為2.3，最大轉(zhuǎn)矩為2.3。
2.5.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比
1）傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比
是連接壓輥的那兩根軸的轉(zhuǎn)速，由于剝豆機(jī)的生產(chǎn)率為每分鐘剝80粒，所以我們?cè)O(shè)計(jì)壓輥每轉(zhuǎn)一圈恰好剝一顆豆子，因此其轉(zhuǎn)速為81 。
2）分配各級(jí)傳動(dòng)比
取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比=5.62，則其余幾對(duì)齒輪傳動(dòng)比以此如下：
2.5.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
1）各軸的轉(zhuǎn)數(shù)
電動(dòng)機(jī)軸為0軸，大帶輪軸為I軸，凸輪軸為II軸，過度齒輪軸為III軸，軋輥軸為IV軸，各軸的轉(zhuǎn)速為
2）各軸的輸入功率
按照電動(dòng)機(jī)的額定功率計(jì)算各軸的輸入功率，即
式中，為從電動(dòng)機(jī)至壓輥之間各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得：V帶傳動(dòng)；圓柱齒輪傳動(dòng)，
3）各軸的轉(zhuǎn)矩
將以上計(jì)算結(jié)果整理后列于下表，供以后設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)使用。
項(xiàng)目
功率(kw)
轉(zhuǎn)矩T(N·m )
轉(zhuǎn)速n(r/min)
傳動(dòng)比i
效率η
電動(dòng)機(jī)軸
0.75
5.15
1390
2
0.99
Ⅰ軸
0.69
23.70
278
0.92
5.14
Ⅱ軸
0.66
45.35
27
0.97
1
Ⅲ軸
0.63
222.83
27
0.97
0.33
Ⅳ軸
0.60
70.74
81
0.97
3執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)
3.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)各部分尺寸設(shè)計(jì)
3.1.1凸輪設(shè)計(jì)
圖3-1凸輪結(jié)構(gòu)草圖
凸輪是用來控制壓塊和刀片的運(yùn)動(dòng)的，由于剝豆機(jī)的生產(chǎn)率為每分鐘80粒，因此本方案中我們所設(shè)計(jì)的凸輪是個(gè)非常對(duì)稱的圖形。凸輪運(yùn)動(dòng)一周可帶動(dòng)刀片上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)三次，即凸輪轉(zhuǎn)一圈刀片可以切三顆豆子。由此我們也可以確定軸2的轉(zhuǎn)速為27r/min.由上圖我們可以看出，凸輪在0～15°，105°～135°，225°～255°，345°～360°之間是間歇狀態(tài)，此時(shí)刀片近似不動(dòng)；凸輪轉(zhuǎn)過15°連接刀片的桿件在頂端彈簧力的作用下向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)凸輪運(yùn)動(dòng)到60°位置時(shí)刀片處于最下端，此時(shí)壓塊在彈簧力作用下給豆子一個(gè)大小適中的向下力，使豆子不能移動(dòng)，而與此同時(shí)刀片，刀片的形狀為V型，將豆子的頭部切開一個(gè)口子便于最后的擠壓切皮。凸輪轉(zhuǎn)過90°后連接刀片的桿件受到凸輪的一個(gè)向上的推力，于是桿件克服其頂端的彈簧力向上運(yùn)動(dòng)，刀片在桿件的帶動(dòng)下離開豆子向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)到105°時(shí)，刀片被推至最頂端，在接下來的30°范圍內(nèi)，雖然凸輪在轉(zhuǎn)動(dòng)，但刀片近似不動(dòng)，處于停歇狀態(tài)。此時(shí)刀片完成一次切皮。在凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)360°的過程中刀片還要完成兩個(gè)工作循環(huán)，其運(yùn)動(dòng)過程和第一次切皮過程完全相同。
由于次切皮過程是通過凸輪和與凸輪相連接的桿件共同完成，所以凸輪的尺寸和桿件的長(zhǎng)短是相互制約的，也就是說我們?nèi)绻淹馆喌某叽缦榷ㄏ聛砹?，那么桿件的長(zhǎng)度也就隨之定了。
首先我們來定它的形狀，它實(shí)際是由一個(gè)正三角形演變而來的，三角形的三個(gè)尖角變成三段光滑的弧線，每一段的弧度為15°，為了避免桿件在凸輪上運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生過大的振動(dòng)，每一段弧線都必須與兩邊的直線剛好相切，這樣可以避免出現(xiàn)尖角，不會(huì)出現(xiàn)過大的振動(dòng)。下面繪出其設(shè)計(jì)草圖
圖3-2 凸輪設(shè)計(jì)計(jì)算草圖
下面我們來計(jì)算凸輪各部分的尺寸，按照上面所設(shè)計(jì)的凸輪的形狀可以列方程來求其余部分的尺寸。凸輪和齒輪4共同裝在軸2上，所以我們可以設(shè)計(jì)演變成凸輪的那個(gè)正三角形剛好是齒輪4所代表的圓的內(nèi)接三角形。我們已知大圓的半徑即AO1=150mm,我們可以設(shè)小圓半徑即BO2=x。
帶入數(shù)值后可以求出小圓半徑以及小圓圓心的位置即O1O2的距離。
至此我們求出了凸輪的所有尺寸。
3.1.2不完全齒輪的設(shè)計(jì)
圖3-3不完全齒輪的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖
3.1.3不完全齒輪形狀的設(shè)計(jì)
根據(jù)圖5.1的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖，我們知道不完全齒輪的設(shè)計(jì)要依賴于凸輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來定。在凸輪切豆的一定區(qū)域內(nèi)不完全齒輪必須實(shí)現(xiàn)間歇停轉(zhuǎn)。故我們?cè)O(shè)計(jì)出如圖5.4所示的不完全齒輪的結(jié)構(gòu)草圖。在齒輪的整個(gè)360°區(qū)域內(nèi)有三個(gè)區(qū)間是沒有齒的，且這三個(gè)區(qū)間是均勻分布于齒輪之上的，每個(gè)區(qū)間都是30°。
3.1.4不完全齒輪尺寸的設(shè)計(jì)
由于它是非標(biāo)準(zhǔn)件，我們可以根據(jù)平帶輪的直徑和整個(gè)剝豆機(jī)內(nèi)個(gè)構(gòu)件的分布位置來定不完全齒輪的直徑。這里我們定為100mm。模數(shù)為2mm。每個(gè)嚙合區(qū)間有9個(gè)齒。不完全齒輪的材料選為HT300。
3.1.5料斗形狀和尺寸的設(shè)計(jì)
蠶豆的原始數(shù)據(jù)如下：
蠶豆長(zhǎng)度:20～25mm
蠶豆寬度:15～20mm
蠶豆厚度:6～8mm
為了使豆子成一顆顆掉到皮帶上，這里我們?cè)O(shè)計(jì)料斗下端的出口略比一個(gè)蠶豆的體積要大點(diǎn)的長(zhǎng)方形，且長(zhǎng)為25mm，寬為15mm，料斗下端不易做的過長(zhǎng)，因?yàn)檫@里不叫窄，豆子很容易在這里堵住，所以我們定它的高度為50mm，差不多兩顆豆子的長(zhǎng)度。整個(gè)料斗的下面成一個(gè)空心的長(zhǎng)方體，料斗的上方是個(gè)錐體，從料斗口部到下端均勻減小，因?yàn)橐ＷC料斗一次能裝一定量的豆子，所以這里我們要將料斗的上面設(shè)計(jì)的稍微大點(diǎn)。這里定料上部的高度為162mm，長(zhǎng)為200mm，寬為150mm，，料斗的壁厚設(shè)為3mm。整個(gè)料斗的形狀就跟我們平常所見到的漏斗一樣。其材料為45鋼。
下面我們繪出料斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖
圖3-4 料斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖
3.2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
圖3-5整體運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
4參考文獻(xiàn)
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5設(shè)計(jì)總結(jié)
了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我這幾天真沒休息好，我想有幾點(diǎn)原因造成這種情況：首先，由于第一次做畢業(yè)設(shè)計(jì)，開始幾天很迷茫，不知道該如何下手。其次是設(shè)計(jì)步驟太亂，想到一點(diǎn)做一點(diǎn)，造成前頭的小錯(cuò)誤給后頭帶來很大麻煩，比如，一開始我們對(duì)不完全齒輪認(rèn)識(shí)不深，造成它的設(shè)計(jì)不夠好，這給后面帶來了很多麻煩！認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤，早期的認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤使我走了不少彎路！我所用的機(jī)構(gòu)太繁造成之后的設(shè)計(jì)計(jì)算困難，通過這次設(shè)計(jì)，我對(duì)CAD這個(gè)軟件有了更深的認(rèn)識(shí)！認(rèn)識(shí)了很多新的命令。在設(shè)計(jì)凸輪時(shí)遇到了一些問題,由于凸輪的造型比較復(fù)雜,再加上我需要其完成的工作比較艱巨,所以耽誤了一些時(shí)間在凸輪上,但最后我通過各方面的修正,達(dá)到了預(yù)期的效果。
不過總的來說這個(gè)剝豆機(jī)還是比較完美的，首先我們通過查閱大量資料對(duì)剝豆機(jī)有了一個(gè)比較全面的了解，然后通過方案設(shè)計(jì)，給出了三種方案，最后通過方案的評(píng)定選出了一種方案最為最終設(shè)計(jì)方案；接著對(duì)剝豆機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì)做了計(jì)算設(shè)計(jì)工作，最后對(duì)剝豆機(jī)的其它零部件也進(jìn)行了較全面的設(shè)計(jì)。當(dāng)然因設(shè)計(jì)者的水平有限，其中也存在一些缺點(diǎn)，比如不完全齒輪實(shí)現(xiàn)的間歇送料和凸輪帶動(dòng)的擠壓切皮動(dòng)作很難實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)，這個(gè)地方還需要很大改進(jìn)。
對(duì)于最后對(duì)剝好蠶豆的收集我們?cè)趬狠伒南路皆O(shè)有一個(gè)V型料斗，料斗的下方有一塊斜板，剝好的蠶豆從壓輥掉到料斗，并順著料斗掉到斜板上，順著斜板滑到箱體外。在箱體的側(cè)面開出一個(gè)方形的口子可以讓豆子出來。對(duì)于清掃機(jī)構(gòu)，我們可以采取定期用手工清掃。定期把箱蓋揭開，用手把粘在壓輥上的皮清理掉。在壓輥的表面可以度一層鋸形的橡膠，一旦蠶豆接觸壓輥，就會(huì)被壓輥吸出將其皮脫掉。
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