蠶豆剝豆機(jī)的設(shè)計【含SW三維和CAD圖紙】
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目 錄
1設(shè)計題目 1
1.1設(shè)計題目:剝豆機(jī) 1
1.2原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 1
1.3設(shè)計任務(wù) 1
2、運動方案設(shè)計 2
2.1工作原理和工藝動作分解 2
2.2機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇和評定 2
2.2.1間歇送料 2
2.2.2壓豆切皮 4
2.3根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖 7
2.4機(jī)械傳動系統(tǒng)的設(shè)計選擇和評定 8
2.4.2 V帶傳動 8
2.5 傳動系統(tǒng)的確定 9
2.5.1 工作機(jī)外部傳動系統(tǒng)的確定 9
2.5.2 選擇電動機(jī) 9
2.5.3 計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比 10
2.5.4 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 11
3執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計 13
3.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)各部分尺寸設(shè)計 13
3.1.1凸輪設(shè)計 13
3.1.2不完全齒輪的設(shè)計 14
3.1.3不完全齒輪形狀的設(shè)計 14
3.1.4不完全齒輪尺寸的設(shè)計 15
3.1.5料斗形狀和尺寸的設(shè)計 15
3.2機(jī)構(gòu)運動簡圖 16
4參考文獻(xiàn) 17
5設(shè)計總結(jié) 18
1設(shè)計題目
1.1設(shè)計題目:剝豆機(jī)
1.2原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求
1)蠶豆長度: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)計任務(wù)
1)本題設(shè)計的時間為2周;
2)根據(jù)功能要求,確定工作原理和工藝動作分解;
3)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型與設(shè)計:構(gòu)思出至少3種運動方案,并在說明書中畫出運動方案草圖,經(jīng)對所有運動方案進(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;
4)對選擇的方案畫出機(jī)構(gòu)運動循環(huán)圖;
5)機(jī)械傳動系統(tǒng)的設(shè)計;
6)對選擇的方案執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺寸設(shè)計;
7)在2或3號圖紙上畫出最終方案的機(jī)構(gòu)運動簡圖;
8)編寫設(shè)計說明書,附源程序和計算結(jié)果。
2、運動方案設(shè)計
2.1工作原理和工藝動作分解
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。
圖2-1
2.2機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇和評定
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
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
功能:將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為單向間歇轉(zhuǎn)動。
我們運用了不完全齒輪機(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,由主動輪不完全齒輪1帶動不完全齒輪2,從而帶動輸送帶,實現(xiàn)豆的間歇傳動。
機(jī)構(gòu)的活動構(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,當(dāng)搖桿轉(zhuǎn)動一周時,滑塊實現(xiàn)運料功能。
機(jī)構(gòu)的活動構(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,使之與帶有撥動齒的撥桿相鉸接,從而我們可以利用連桿的平動來實現(xiàn)撥動蠶豆向前移動的動作。
首先我們設(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,當(dāng)有蠶豆從機(jī)架管2掉落進(jìn)機(jī)架導(dǎo)軌后,連桿帶動與其鉸接的撥桿向前平動,此時落進(jìn)導(dǎo)軌的第一顆蠶豆會被左齒1向前撥動行程L。并且我們設(shè)定每一個齒運動的行程大于每兩個齒的間隔。所以當(dāng)左齒1將蠶豆向前撥動行程L后,即步進(jìn)機(jī)構(gòu)整體運動到其右極限位置,接著,步進(jìn)機(jī)構(gòu)向其左極限位置運動。當(dāng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)第二次由左向右運動時,蠶豆會被左齒2再接著向前撥動行程L,與此同時,第二顆蠶豆會從機(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向前撥動行程L。以次類推,每一顆蠶豆經(jīng)由八個齒向前推動,同時也實現(xiàn)了對蠶豆的連續(xù)傳動。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)在撥動一顆蠶豆后,可以迅速返回?fù)軇酉乱活w蠶豆,縮短了傳送的時間,提高效率。
機(jī)構(gòu)的活動構(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
我們對三種方案中的機(jī)構(gòu)作了如下的對比:
1. 從機(jī)構(gòu)的功能來看:
方案一主動輪1轉(zhuǎn)一周,從動輪2轉(zhuǎn)半周。在此半周內(nèi),從動輪2有間歇、加速運動,勻速運動和減速運動階段。利用其間歇運動的特點,主動輪每轉(zhuǎn)過一周,從動輪向左傳送一顆蠶豆。所以可以實現(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)運動,實現(xiàn)從機(jī)架管1處接下一顆蠶豆,運送至機(jī)架管2管口掉落。所以兩種機(jī)構(gòu)都可以實現(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,方案二用搖桿運動動不穩(wěn)定,方案三滑塊來回往復(fù)運動一次可以轉(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)心是在做變速運動,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動。
3. 從機(jī)構(gòu)的動力性能來看:
方案一不完全齒輪速度會突變,因此會有剛性沖擊,不適合用于重載的場合。方案二和方案三曲柄滑塊和搖桿機(jī)構(gòu)運動副為低副,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)制造簡單,生產(chǎn)成本底,并且可以使整個機(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,從而實現(xiàn)壓緊力可調(diào)。
機(jī)構(gòu)的活動構(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
我們在最后一個齒,即齒8處前端安放有刀具,用于蠶豆切皮。為實現(xiàn)這一動作,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,因此可以實現(xiàn)對蠶豆的暫時保壓固定,并且我們在平底推桿上套有彈簧,通過對彈簧剛度的設(shè)定,我們可以調(diào)定平底對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)凸輪壓住蠶豆的時候,齒8還可以繼續(xù)向前移動,從而可以切近蠶豆中,實現(xiàn)壓緊切皮的動作。
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,步進(jìn)機(jī)構(gòu)齒8也由其右極限位置向左運動,實現(xiàn)退刀,蠶豆停止在原位。當(dāng)齒8再次運動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,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)可以實現(xiàn)對蠶豆的傳送和壓緊切皮一系列動作。
圖2-6
我們從一下方面方案進(jìn)行了對比:
1.從機(jī)構(gòu)的功能來看:
方案一是利用凸輪遠(yuǎn)休的特點來對蠶豆實現(xiàn)暫時的保壓固定。方案二是通過從動件與機(jī)架的移動副,實現(xiàn)上下往復(fù)移動可以實現(xiàn)壓緊切皮的動作。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,可以實現(xiàn)壓緊力可調(diào),所以可以保證不會壓壞蠶豆,傳力效果好,承載能力強(qiáng)。方案二利用從動件的左右移動,無法實現(xiàn)較長時間的保壓固定,并且與機(jī)架的磨損較大。
3.從機(jī)構(gòu)的運動性能來看:
方案一凸輪運動平穩(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動的場合,易于保證生產(chǎn)效率。方案二有連桿機(jī)構(gòu),不能用于高速運動的場合。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
為實現(xiàn)對蠶豆的擠壓脫皮,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,兩個軋輥同時向中心回轉(zhuǎn),對蠶豆一端擠壓,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
我們對三種方案中的機(jī)構(gòu)作了如下的對比:
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,滑塊運動史也地面進(jìn)行配合,實現(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)無死點進(jìn)行脫皮,效率高,穩(wěn)定方案二用搖桿運動動不穩(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)心是在做變速運動,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動。
7. 從機(jī)構(gòu)的動力性能來看:
方案一曲柄滑塊質(zhì)心會突變,,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)運動副為低副,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)制造簡單,生產(chǎn)成本底,但是占用空間大。方案二兩個搖桿機(jī)構(gòu)的加工相對復(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)來實現(xiàn)擠壓的過程。
2.3根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖
圖2-10運動循環(huán)圖
運動循環(huán)圖是以凸輪的運動規(guī)律即轉(zhuǎn)角為基準(zhǔn)來繪制的。振動下料機(jī)構(gòu)和壓緊切皮機(jī)構(gòu)的運動循環(huán)圖為一條直線,代表它們在整個過程中都處于勻速運動狀態(tài)。送料不完全齒輪的運動循環(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)處于勻速運動狀態(tài),空白處表示其處于間歇狀態(tài),此時正是壓豆切皮機(jī)構(gòu)執(zhí)行切皮過程。壓豆切皮凸輪的運動循環(huán)圖為三段完全相同的折線,每個折線表示壓豆切皮機(jī)構(gòu)在這段時間內(nèi)完成一個切皮過程,三段折線表示其在凸輪轉(zhuǎn)動一圈的過程中完成3次切皮。上升的線段表示刀片向下運動完成切皮過程,下降的線段表示刀片向上運動完成空程返回過程,其余的直線段表示刀片處于停歇狀態(tài)。
2.4機(jī)械傳動系統(tǒng)的設(shè)計選擇和評定
它是以一個小齒輪和一個不完全齒輪為主動輪,由主動機(jī)、聯(lián)軸器、帶傳動二級減速器驅(qū)動。工作時,主軸帶動小齒輪和不完全齒輪轉(zhuǎn)動,一對不完全齒輪通過嚙合帶動帶輪的轉(zhuǎn)動,從而使傳送帶的運動進(jìn)而帶動帶上的豆子的運動。小齒輪的轉(zhuǎn)動帶動大齒輪的轉(zhuǎn)動,從而使和大齒輪連在一起的凸輪轉(zhuǎn)動。大齒輪的轉(zhuǎn)動還帶動過度齒輪的運動,過度齒輪傳遞動力給壓輥,從而使壓輥轉(zhuǎn)動將豆子擠壓切皮。2.4.1齒輪傳動
電動機(jī)傳出的扭距通過一個有保護(hù)作用的聯(lián)軸器,傳人一個有分配傳動比的減速器,然后通過聯(lián)軸器傳人開式齒輪副,進(jìn)入帶動兩軸的傳動。如圖3.2所示。
圖2-11
這種傳動方式的特點是:工作可靠,使用壽命長,傳動準(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,對于制造這種小型的剝豆機(jī)不劃算。
2.4.2 V帶傳動
由電動機(jī)的轉(zhuǎn)距通過如圖3.3所皮帶傳人沖壓機(jī)直接傳人主動軸。示:
圖2-12
這種傳動方式具有傳動平穩(wěn),噪音下的特點,同時以起過載保護(hù)的作用。帶傳動的成本較低,對于剝豆機(jī)這種對傳動比要求不是很高的機(jī)器可以選擇帶傳動來減速,制造方便且比較經(jīng)濟(jì)。
2.5 傳動系統(tǒng)的確定
鑒于上節(jié)的分析,考慮到所設(shè)計的是剝豆機(jī),因此我們可以選擇帶傳動來達(dá)到減速的目的。且齒輪減速器一般體積較大,造價較高,不符合剝豆機(jī)輕便價廉的宗旨。
2.5.1 工作機(jī)外部傳動系統(tǒng)的確定
傳動系統(tǒng)如圖3.4所示:
圖2-13 工作機(jī)外部帶傳動圖
所以選用了帶傳動來降低電動機(jī)的轉(zhuǎn)速,減速比i=5.62.
2.5.2 選擇電動機(jī)
電動機(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。
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機(jī)。電動機(jī)能提供的功率范圍很大,從毫瓦級到萬千瓦級。使用和控制非常方便,具有自起動 、加速、制動、反轉(zhuǎn)、掣住等能力,能滿足各種運行要求,電動機(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。運行可靠、價格低廉、結(jié)構(gòu)牢固。
剝豆機(jī)選擇Y80M2-4電動機(jī),轉(zhuǎn)速大小適中,功率合適,重量較輕,屬于臥式。
價格便宜適合小型食品機(jī)械。Y80M2-4電動機(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 計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比
1)傳動裝置總傳動比
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,所以我們設(shè)計壓輥每轉(zhuǎn)一圈恰好剝一顆豆子,因此其轉(zhuǎn)速為81 。
2)分配各級傳動比
取V帶傳動的傳動比=5.62,則其余幾對齒輪傳動比以此如下:
2.5.4 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)
1)各軸的轉(zhuǎn)數(shù)
電動機(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
按照電動機(jī)的額定功率計算各軸的輸入功率,即
式中,為從電動機(jī)至壓輥之間各傳動機(jī)構(gòu)的效率。由機(jī)械設(shè)計手冊可查得:V帶傳動;圓柱齒輪傳動,
3)各軸的轉(zhuǎn)矩
將以上計算結(jié)果整理后列于下表,供以后設(shè)計計算時使用。
項目
功率(kw)
轉(zhuǎn)矩T(N·m )
轉(zhuǎn)速n(r/min)
傳動比i
效率η
電動機(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
3.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)各部分尺寸設(shè)計
3.1.1凸輪設(shè)計
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動的,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)計的凸輪是個非常對稱的圖形。凸輪運動一周可帶動刀片上下往復(fù)運動三次,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),此時刀片近似不動;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動,當(dāng)凸輪運動到60°位置時刀片處于最下端,此時壓塊在彈簧力作用下給豆子一個大小適中的向下力,使豆子不能移動,而與此同時刀片,刀片的形狀為V型,將豆子的頭部切開一個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向上的推力,于是桿件克服其頂端的彈簧力向上運動,刀片在桿件的帶動下離開豆子向上運動。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)到105°時,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,但刀片近似不動,處于停歇狀態(tài)。此時刀片完成一次切皮。在凸輪轉(zhuǎn)動360°的過程中刀片還要完成兩個工作循環(huán),其運動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?,那么桿件的長度也就隨之定了。
首先我們來定它的形狀,它實際是由一個正三角形演變而來的,三角形的三個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動產(chǎn)生過大的振動,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,不會出現(xiàn)過大的振動。下面繪出其設(shè)計草圖
圖3-2 凸輪設(shè)計計算草圖
下面我們來計算凸輪各部分的尺寸,按照上面所設(shè)計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)計演變成凸輪的那個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
圖3-3不完全齒輪的機(jī)構(gòu)設(shè)計草圖
3.1.3不完全齒輪形狀的設(shè)計
根據(jù)圖5.1的運動循環(huán)圖,我們知道不完全齒輪的設(shè)計要依賴于凸輪的運動規(guī)律來定。在凸輪切豆的一定區(qū)域內(nèi)不完全齒輪必須實現(xiàn)間歇停轉(zhuǎn)。故我們設(shè)計出如圖5.4所示的不完全齒輪的結(jié)構(gòu)草圖。在齒輪的整個360°區(qū)域內(nèi)有三個區(qū)間是沒有齒的,且這三個區(qū)間是均勻分布于齒輪之上的,每個區(qū)間都是30°。
3.1.4不完全齒輪尺寸的設(shè)計
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剝豆機(jī)內(nèi)個構(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。每個嚙合區(qū)間有9個齒。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
蠶豆的原始數(shù)據(jù)如下:
蠶豆長度: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,這里我們設(shè)計料斗下端的出口略比一個蠶豆的體積要大點的長方形,且長為25mm,寬為15mm,料斗下端不易做的過長,因為這里不叫窄,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度。整個料斗的下面成一個空心的長方體,料斗的上方是個錐體,從料斗口部到下端均勻減小,因為要保證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)計的稍微大點。這里定料上部的高度為162mm,長為200mm,寬為150mm,,料斗的壁厚設(shè)為3mm。整個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)計草圖
圖3-4 料斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計草圖
3.2機(jī)構(gòu)運動簡圖
圖3-5整體運動簡圖
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5設(shè)計總結(jié)
了這次畢業(yè)設(shè)計我這幾天真沒休息好,我想有幾點原因造成這種情況:首先,由于第一次做畢業(yè)設(shè)計,開始幾天很迷茫,不知道該如何下手。其次是設(shè)計步驟太亂,想到一點做一點,造成前頭的小錯誤給后頭帶來很大麻煩,比如,一開始我們對不完全齒輪認(rèn)識不深,造成它的設(shè)計不夠好,這給后面帶來了很多麻煩!認(rèn)識錯誤,早期的認(rèn)識錯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)計計算困難,通過這次設(shè)計,我對CAD這個軟件有了更深的認(rèn)識!認(rèn)識了很多新的命令。在設(shè)計凸輪時遇到了一些問題,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。
不過總的來說這個剝豆機(jī)還是比較完美的,首先我們通過查閱大量資料對剝豆機(jī)有了一個比較全面的了解,然后通過方案設(shè)計,給出了三種方案,最后通過方案的評定選出了一種方案最為最終設(shè)計方案;接著對剝豆機(jī)的傳動系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計做了計算設(shè)計工作,最后對剝豆機(jī)的其它零部件也進(jìn)行了較全面的設(shè)計。當(dāng)然因設(shè)計者的水平有限,其中也存在一些缺點,比如不完全齒輪實現(xiàn)的間歇送料和凸輪帶動的擠壓切皮動作很難實現(xiàn)協(xié)調(diào),這個地方還需要很大改進(jìn)。
對于最后對剝好蠶豆的收集我們在壓輥的下方設(shè)有一個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)面開出一個方形的口子可以讓豆子出來。對于清掃機(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,就會被壓輥吸出將其皮脫掉。
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