1、機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說 明 書課題名稱： 自動喂料攪拌機(jī) 學(xué)生姓名： 學(xué)號 專 業(yè)： 機(jī)械制造及其自動化 班級： 11機(jī)制3 成 績： 指導(dǎo)教師簽字： 年月日目 錄1設(shè)計(jì)題目及要求11.1設(shè)計(jì)題目11.2功能要求22 題目分析32.1功能分解：32.2列出可選方案32.3方案間的優(yōu)劣與選擇73設(shè)計(jì)103.1曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析103.2 速度分析113.3加速度分析123.4確定慣性力 PI 和慣性力矩 MI123.5 機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析133.6曲柄平衡力矩143.7容器周轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)選用153.8拌勺運(yùn)動機(jī)構(gòu)選用153.9填料盒開關(guān)機(jī)構(gòu)選用163.10自動喂料攪拌機(jī)164. 心得體會1

2、74.1心得體會174.2參考文獻(xiàn)171.1設(shè)計(jì)題目1.2功能要求 1設(shè)計(jì)題目及要求 設(shè)計(jì)用于化學(xué)工業(yè)和食品工業(yè)的自動喂料攪拌機(jī)。物料的攪拌動作為電動機(jī)通過減速裝置帶動容器繞垂直軸緩慢整周轉(zhuǎn)動同時固連在容器內(nèi)拌勺E點(diǎn)沿圖1a虛線所示軌跡運(yùn)動將容器中拌料均勻攪動。物料的喂料動作為物料呈粉狀或粒狀定時從漏斗中漏出輸料持續(xù)一段時間后漏斗自動關(guān)閉。喂料機(jī)的開啟、關(guān)閉動作應(yīng)與攪拌機(jī)同步。物料攪拌好以后的輸出可不考慮。 工作時假定拌料對拌勺的壓力與深度成正比即產(chǎn)生的阻力呈線性變化如圖1b示。 選擇方案A進(jìn)行設(shè)計(jì)表2為自動喂料攪拌機(jī)拌勺E的攪拌軌跡數(shù)據(jù)。表1為自動喂料攪拌機(jī)運(yùn)動分析數(shù)據(jù)。 a、要求物料的攪拌

3、動作為電動機(jī)通過減速裝置帶動容器饒垂直軸緩慢整周轉(zhuǎn)動同時固連在容器內(nèi)拌勺將容器中拌料均勻攪動。 b、要求喂料動作為物料呈粉狀或顆粒狀定時從漏斗中漏出輸料持續(xù)一段時間后漏斗自動關(guān)閉。 c、喂料機(jī)的開啟、關(guān)閉動作要和攪拌機(jī)同步。3.說明書的內(nèi)容及要求 a設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)簡圖。 b、機(jī)構(gòu)的造型及實(shí)現(xiàn)配合。 c、選擇和評價運(yùn)動方案。 c、根據(jù)電機(jī)參數(shù)擬定機(jī)械傳動方案。 d、畫出運(yùn)動簡圖。2.1功能分解：2.2列出可選方案2.3方案間的優(yōu)劣與選擇3.1曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析3.2 速度分析3.3加速度分析3.4確定慣性力 PI 和慣性力矩 MI 3.5 機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析3

4、.6曲柄平衡力矩3.7容器周轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)選用3.8拌勺運(yùn)動機(jī)構(gòu)選用3.9填料盒開關(guān)機(jī)構(gòu)選用3.10自動喂料攪拌機(jī)2 題目分析 為滿足設(shè)計(jì)要求需要實(shí)現(xiàn)下列運(yùn)動功能 a、在電動機(jī)帶動下容器繞直軸緩慢整周轉(zhuǎn)動。 b、在電動機(jī)帶動下拌勺沿?cái)嚢钄?shù)據(jù)表要求的軌跡攪拌。 c、在電動機(jī)帶動下實(shí)現(xiàn)填料機(jī)自動填料的功能即使漏斗出料口開關(guān)左右移動。 d、通過不同機(jī)構(gòu)、輪系的特點(diǎn)達(dá)到課題任務(wù)的減速要求和各部位運(yùn)轉(zhuǎn)的時間要求。方案一： 圖2 方案一機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 該自動喂料機(jī)構(gòu)方案圖如上圖所示。動力由電動機(jī)3輸出經(jīng)皮帶2帶動皮帶輪1轉(zhuǎn)動動力傳給傳動軸4有三個分路來完成整個傳動過程。第一部分：傳動軸4傳給錐齒輪32錐齒輪32帶動

5、錐齒輪31的轉(zhuǎn)動從而使與錐齒輪31同心的容器30轉(zhuǎn)動從而帶動容器30的轉(zhuǎn)動。 第二部分：傳動軸4傳給蝸桿5從而使渦輪6轉(zhuǎn)動同時帶動齒輪7轉(zhuǎn)動齒輪7又帶動齒輪8轉(zhuǎn)動從而帶動固定在齒輪8上的凸輪9轉(zhuǎn)動。凸輪9的勻速轉(zhuǎn)動推動連桿10上下運(yùn)動連桿10帶動連桿15的運(yùn)動從而使滑塊17左右滑動起到控制填料盒16開關(guān)的目的。而凸輪9的轉(zhuǎn)動又帶動了旋接在它上的連桿13的運(yùn)動從而帶動連桿1214的運(yùn)動帶動了拌勺的運(yùn)動。達(dá)到控制的目的。第三部分：傳動軸4帶動齒輪27和蝸桿26的轉(zhuǎn)動齒輪27帶動齒輪28轉(zhuǎn)動同時帶動固定在齒輪28上的錐齒輪29轉(zhuǎn)動而蝸桿26則帶動渦輪24轉(zhuǎn)動同時帶動固定在渦輪24上的凸輪25轉(zhuǎn)動使連

6、桿20上下運(yùn)動當(dāng)凸輪25從最高點(diǎn)轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時取料勺16進(jìn)入容器30裝入物料當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)時錐齒輪2329相接觸帶動連桿20轉(zhuǎn)動同時直齒輪2123相接觸帶動固定在錐齒輪21上的凸輪22轉(zhuǎn)動使連桿19上下運(yùn)動從而使連桿18推動取料勺開與合而連桿20的轉(zhuǎn)動與連桿19的上升是同步的從而使物料從容器中輸出方案二：圖3方案二機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 運(yùn)動原理整個運(yùn)動機(jī)構(gòu)由三部分組成。第一部分電動機(jī)通電開始轉(zhuǎn)動帶動渦輪蝸桿從而帶動絞盤勻速轉(zhuǎn)動。第二部分電動機(jī)通過皮帶把動力傳到帶輪從而使齒輪轉(zhuǎn)動再帶動凸輪轉(zhuǎn)動與凸輪連接的四桿機(jī)構(gòu)隨之運(yùn)動帶動拌勺如圖一軌跡運(yùn)動。第三部分在凸輪轉(zhuǎn)動的同時帶動連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動從而實(shí)現(xiàn)滑塊左右移動

7、讓物料盒間斷的開啟和關(guān)閉。方案三：圖4 方案三機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 此方案的傳動過程由三部分組成。第一部分：動力由電動機(jī)輸入傳給錐齒輪再由錐齒輪帶動容器的轉(zhuǎn)動。 第二部分：動力由電動機(jī)經(jīng)傳動軸傳給蝸桿從而使渦輪轉(zhuǎn)動同時帶動齒輪轉(zhuǎn)動齒輪傳遞從而帶動固定在齒輪上的凸輪轉(zhuǎn)動。凸輪的勻速轉(zhuǎn)動推動連桿上下運(yùn)動從而使滑塊左右滑動起到控制填料盒填料開關(guān)的目的。而齒輪的轉(zhuǎn)動又 帶動了固定在它上的連桿的運(yùn)動由四桿機(jī)構(gòu)帶動了拌勺的運(yùn)動。達(dá)到控制的目的。 第三部分：動力由電動機(jī)經(jīng)傳動軸傳給錐齒輪及蝸桿從而使另一個錐齒輪及渦輪轉(zhuǎn)動渦輪轉(zhuǎn)動同時帶動固定在渦輪上的凸輪轉(zhuǎn)動使連桿上下運(yùn)動當(dāng)凸輪從最高點(diǎn)轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時取料勺進(jìn)入容器裝入

8、物料當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)時取料勺轉(zhuǎn)出容器同時控制取料勺的開與合使物料從容器中輸出。 方案一：優(yōu)點(diǎn):1渦輪蝸桿傳動結(jié)構(gòu)緊湊體積小、重量輕工作平穩(wěn)沖擊震 動、噪音小。2錐齒輪平穩(wěn)噪聲小。3齒輪傳動能保證瞬時傳動比恒定 平穩(wěn)性較高傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確可靠 傳遞的功率和速度范圍大 結(jié)構(gòu)緊湊、工作可 靠可實(shí)現(xiàn)較大的傳動比傳動效率高使用壽命長。4凸輪機(jī)構(gòu)可以使推桿得到 各種預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律而且響應(yīng)速度快機(jī)構(gòu)簡單緊湊。5連桿機(jī)構(gòu)壓力較小 承載能力較大潤滑好摩擦小加工制造容易工作性可靠在原動件運(yùn)動 規(guī)律不變的條件下可改變各構(gòu)件的相對長度來使從動件得到不同的運(yùn)動規(guī)律 兩岸曲線形式多樣可滿足一些特定的工作需要可方便地達(dá)到改變運(yùn)

9、動傳遞運(yùn) 動方向、擴(kuò)大行程、實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)和遠(yuǎn)距離傳動的目的。6、 皮帶傳動結(jié)構(gòu)簡單適用 于兩軸中心距較大的傳動場合傳動平穩(wěn)無噪聲能緩沖、吸振過載時帶將會在 帶輪上打滑可防止薄弱零部件損壞起到安全保護(hù)作用。 缺點(diǎn):1渦輪蝸桿蝸桿傳動效率低一般認(rèn)為蝸桿傳動效率比齒輪傳動低發(fā)熱量大齒面容易磨損成本高。2錐齒輪傳遞效率低制造復(fù)雜成本高。3齒輪制造及安裝精度要求高價格較貴且不宜用于傳動距離過大的場合。4凸輪輪廓線與推桿之間為點(diǎn)、線接觸易磨損制造也困難而且從經(jīng)濟(jì)角度來說也很不劃算造價高昂。5連桿機(jī)構(gòu)易產(chǎn)生較大的誤差積累機(jī)械效率降低不宜用于高速運(yùn)動。 6不能保證精確的傳動比方案二：優(yōu)點(diǎn)：本設(shè)計(jì)方案主要與方案一三

10、不同的就是電動機(jī)和齒輪的兩 軸間利用了皮帶連接皮帶傳動首先是緩和了電動與齒輪間的沖擊、吸收震動、 因此減少噪音、同時用皮帶的成本低、保養(yǎng)維修較方便等優(yōu)點(diǎn)。 缺點(diǎn)：唯一的不足就是皮帶抗熱性差抗過載能力差因此在帶動重載荷轉(zhuǎn)動 時容易破損如果在潮濕的工作環(huán)境下皮帶又更易衰老。方案三：優(yōu)點(diǎn)：1本設(shè)計(jì)方案最大的特點(diǎn)是它采用錐齒輪蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的改變 和減速作用。2齒輪傳動能保證瞬時傳動比恒定平穩(wěn)性較高傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確可靠 傳遞的功率和速度范圍大 結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠可實(shí)現(xiàn)較大的傳動比傳動效率 高使用壽命長。3錐齒輪平穩(wěn)噪聲小。渦輪蝸桿傳動結(jié)構(gòu)緊湊體積小、重 量輕工作平穩(wěn)沖擊、震動、噪音小。4采用四桿機(jī)構(gòu)

11、使拌勺能按照預(yù)定軌 跡運(yùn)動。5其次采用凸輪連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)喂料的開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單使用方便造價 不高經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠。凸輪機(jī)構(gòu)可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律而且響應(yīng)速 度快機(jī)構(gòu)簡單緊湊。連桿機(jī)構(gòu)壓力較小承載能力較大潤滑好摩擦小 6加工制造容易工作性可靠在原動件運(yùn)動規(guī)律不變的條件下可改變各構(gòu)件的 相對長度來使從動件得到不同的運(yùn)動規(guī)律兩岸曲線形式多樣可滿足一些特定 的工作需要可方便地達(dá)到改變運(yùn)動傳遞運(yùn)動方向。 缺點(diǎn)：1錐齒輪傳遞效率低制造復(fù)雜成本高。2渦輪蝸桿蝸桿傳動效率低 一般認(rèn)為蝸桿傳動效率比齒輪傳動低發(fā)熱量大齒面容易磨損成本高。 3齒輪制造及安裝精度要求高價格較貴且不宜用于傳動距離過大的場合。凸 輪輪廓線

12、與推桿之間為點(diǎn)、線接觸易磨損制造也困難而且從經(jīng)濟(jì)角度來說 也很不劃算造價高昂。4連桿機(jī)構(gòu)易產(chǎn)生較大的誤差積累機(jī)械效率降低不宜 用于高速運(yùn)動。3設(shè)計(jì) 選取長度比例尺 U0.005m/mm，按兩個曲柄位置作出機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。 曲柄位置圖的做法： 首先，做出搖桿在左極限位置（即 AB 與BC 桿共線時）所對應(yīng)的曲柄位置 1，然后按轉(zhuǎn)向?qū)⑶鷪A周作十二等分，得 12 個位置。再根據(jù)其他各桿的長度找出連桿上拌勺 E 的各對應(yīng)點(diǎn) E1E2E12繪出正點(diǎn)軌跡。按拌勺的運(yùn)動軌跡的最低點(diǎn)向下量40mm 定出容器地面位置，再根據(jù)容器高度定出容積頂面位置。容積頂面位置與拌勺 E 的軌跡的兩個交點(diǎn) E8和 E11，其所

13、對應(yīng)的兩個曲柄位置 8和 11即為拌勺 E 離開及進(jìn)入容積時所對應(yīng)的曲柄位置。圖5 拌勺E的運(yùn)動軌跡 做構(gòu)件6位置的運(yùn)動簡圖： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇7位置作構(gòu)件的運(yùn)動簡圖。先對應(yīng)附圖1-2分別做出在位置7的曲柄AB，然后分別以B為圓心，BC長為半徑和以D為圓心，DC長為半徑畫圓弧，兩圓弧的交點(diǎn)即為C點(diǎn)位置。延長BC畫虛線至E點(diǎn)使BE長為1360mm即作出了構(gòu)件在位置7的運(yùn)動簡圖。圖6 曲柄在7位置的運(yùn)動簡圖選取速度比例尺 v 0.05 s ，用相對運(yùn)動圖解法求曲柄在 mm與水平重合時即7點(diǎn)時E點(diǎn)的速度。對于C點(diǎn) 方向 ？ AB BC 大小 ? 對于E點(diǎn) 方向 ? AB BE 大小 ? 圖7 曲柄

14、水平時點(diǎn)E的速度多邊形選取加速度比例尺為對于C點(diǎn) 方向: CD CD BA CB BC大小 ? ?對于E點(diǎn) 方向： ？ BA EB EB 大?。?？ 圖8曲柄在水平時點(diǎn)E的加速度多邊形根據(jù)各構(gòu)件重心的加速度及角速度，確定各構(gòu)件的慣性力 PI 和慣性力矩 MI，其合成為一力，求出該力至重心的距離 hi。1. 作用在連桿3上的慣性力與慣性力偶距由加速度多邊形得： 2.作用在連桿架4上的慣性力偶距由加速度多邊形得：. 選比例尺 25N/m 作圖，見 1 號圖紙組示力體。先將各構(gòu)件產(chǎn)生的慣性力視為外力加于相應(yīng)當(dāng)構(gòu)件上，并按靜力分析如下圖。先將構(gòu)件 3，4 上作用的外力 G3 G4，總慣性力 PI3PI

15、4 然后將運(yùn)動副 BD 中待求得反力 R14R13 分解為沿 CD 及 CB 方向的法向分力 R14n 及 R23n 垂直 CD 及CB 的切向分力 R14tR23t再分別就構(gòu)件 34 對 C 點(diǎn)取距。 最后取構(gòu)件 2 為分離體，對 A 點(diǎn)列力矩平衡方程： 圖9容器周轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)圖該機(jī)構(gòu)是容器的周轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)容器的轉(zhuǎn)動運(yùn)用了錐齒輪。動力由電機(jī)7輸入通過皮帶6帶動皮帶輪5的轉(zhuǎn)動經(jīng)傳動軸3傳給錐齒輪2錐齒輪2帶動錐齒輪1的轉(zhuǎn)動從而使與錐齒輪1同心的容器4轉(zhuǎn)動從而帶動容器4的轉(zhuǎn)動。圖10拌勺機(jī)構(gòu)圖四桿機(jī)構(gòu)帶動拌勺運(yùn)動 1拌勺 234連桿 拌勺的運(yùn)動選用了連桿機(jī)構(gòu)。連桿3的運(yùn)動帶動24的運(yùn)動同時帶動了拌勺的運(yùn)動。圖11填料開關(guān)圖 此機(jī)構(gòu)為填料盒開關(guān)的選用機(jī)構(gòu)。利用了凸輪、連桿、滑塊機(jī)構(gòu)來達(dá)到控制開關(guān)的能力。凸輪5的勻速轉(zhuǎn)動推動連桿4上下運(yùn)動連桿4帶動連桿3的運(yùn)動從而使滑塊左右滑動起到控制填料盒1開關(guān)的目的。圖12 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 綜合考慮選擇方案一作為本次設(shè)計(jì)的最終方案 雖然傳動效率低制造復(fù)雜成相對本高但是傳動平穩(wěn)結(jié)構(gòu)緊湊減速效果好沖擊、震動、噪音小使用壽命長準(zhǔn)確性強(qiáng)精度高。因此應(yīng)在曲柄上要加的平衡力矩是 MA116.65Nm。4.1心得體會4.2參考文獻(xiàn)4. 心得體會 幾天的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)結(jié)束了在這次實(shí)踐的過程中學(xué)到了一些除技能以外的其他東西更深