机械原理课程设计—剥豆机设计书

剥豆机课程设计安徽科技学院机电与车辆工程学院机械自动化104班（中韩班）机械原理安徽科技学院2012/5/19组长：焦流小组成员：焦流、付宾宾、江夏灿、赵然剥豆机课程设计1目录一．简述............................................................................................................21.1工作原理及工艺动作过程.........................................................................21.2设计要求：.............................................................................................21.3设计方案概述.........................................................................................21.4设计任务................................................................................................2二．工作原理和工艺动作分解..............................................................................32.1加料......................................................................................................32.2送料......................................................................................................32.3压豆切皮................................................................................................32.4挤压脱皮................................................................................................3三．具体方案.....................................................................................................43.1送料机构设计（采用间歇运动机构）.........................................................43.2压紧、切皮机构（联动组合机构）............................................................53.3挤压脱皮机构（两轧辊加压进行挤压脱皮）...............................................8四．数据尺寸设计.............................................................................................104.1凸轮机构（移动从动件盘形凸轮）..........................................................104.2偏距式曲柄滑块机构.............................................................................114.3挤压脱皮机构（压辊、轮系）................................................................12五．根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图及运动简图.....................................16六．剥豆机三维图设计......................................................................................17七．设计总结...................................................................................................18剥豆机课程设计2一．简述1.1工作原理及工艺动作过程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。剥豆机的主要工艺动作是送料、压豆切皮、挤压脱皮。1.2设计要求：1）蚕豆长度。20～25mm2）蚕豆宽度。15～20mm3）蚕豆厚度。6～8mm4）生产率。每分钟剥80粒。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。1.3设计方案概述1）为了使蚕豆成横卧头尾排列，采用振动料斗上料方法。2）送料机构采用间歇运动机构。3）压紧、切皮机构用联动组合机构，为保证压力不过大可在压头处加一个刚度合适的弹簧。4）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。1.4设计任务a)执行机构选型与设计：构思出至少3种运动方案，并在说明书中画出运动方案草图，经对所有运动方案进行分析比较后，选择其中你认为比较好的方案进行详细设计。b)对选择的方案画出机构运动循环图a)机构传动系统的设计剥豆机课程设计3b)对选择的方案进行机构尺寸设计c)用ADAMS或SOLIDWORKS软件对机构进行运动仿真d)用ADAMS或SOLIDWORKS软件对机构进行运动学分析，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。e)在2号图纸上画出最终方案的机构运动简图。f）编写设计说明书。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：2.1加料加料：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。2.2送料送料：采用滚子推杆凸轮机构，间歇运动送料。2.3压豆切皮压豆切皮：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适的弹簧。2.4挤压脱皮挤压脱皮：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。剥豆机课程设计4三．具体方案3.1送料机构设计（采用间歇运动机构）蚕豆是一种形状不规则的食物。蚕豆的皮比较结实，给蚕豆加工带来很多不便。因此，剥豆机用来将蚕豆去皮。这里是利用浸泡后的蚕豆皮很容易切开，而且与蚕豆肉分离的特性来进行脱皮的。将浸胖后的蚕豆放在料斗里面，通过振动小料后使蚕豆成头尾相接排列，故送料机构需达到实现振动上料，间歇送料的目的。下图为机构设计方案：（1）料筛沿着槽面左右水平往返移动，是蚕豆能够快速地按预定位置落入槽内。因为蚕豆颗粒相对比较大，若没有振动这一过程，蚕豆容易卡在料筛的出豆口，将不能达到预期目的。我们采用的是使蚕豆一粒一粒的落下，所以为了提高工作效率和降低能耗，料筛振动的幅度不宜过大。故其行程约为30mm其简图和位移线图如下所示：（2）推杆沿着槽的内部首先将蚕豆水平推进24mm，然后停止一段时间，等切皮结束后在往前推52mm，到达斜槽顶部是蚕豆下滑。若机构完成一个运动循环则其简图和位移线图如图2-2所示：剥豆机课程设计5注意由于浸泡后的蚕豆体积会有所增大，故送料口处通道应适当增大一点，整个机构采用圆锥齿轮传动，且用于振动的凸轮采用圆柱凸轮，切每次振动下来的蚕豆数目为两个，因为整个装置是左右对称一起工作的，故每次压紧切皮都是两个蚕豆同时进行。3.2压紧、切皮机构（联动组合机构）蚕豆经过送料机构被送上传送带后，紧接着就需要进行压紧切皮，现有以下三种机构方案如图所示方案一：方案说明：剥豆机课程设计6此方案运用了凸轮机构、连杆机构、偏心式曲柄滑块机构组成，凸轮1与轮2为一整体，轮2与连杆3也为一整体，当给凸轮一个角速度w时，杆件5会随着o1转动，当运动到如图位置时，杆件5的前端含有弹簧的压紧装置便将蚕豆压紧，此时又由于偏心式曲柄滑块机构同时运动，并且需要求滑块也运动到压紧蚕豆的位置，此时滑块上的刀片便对蚕豆进行切皮，切皮结束后，随着凸轮的转动，滑块离开切皮位置，杆件5也将将顶端压紧装置抬起，随着传送带的运动，等下一个蚕豆到达指定位置时再进行上述操作。此装置中皮带可与轮2相连，就可以有动力来源。方案二：方案说明：此方案运用了对心滚子直动从动件盘形凸轮机构、偏心式曲柄滑块机构组成，圆形轮1与凸轮2为一整体，当给定其一角速度转动后杆件3会上下做往复运动，当下降至最低点时刚好压紧传送带上的蚕豆，传送带连接1、7两个圆形轮，当1转动时7也随之转动，此时与7相连的曲柄6便运动起来，带动5和4，使滑块沿着与机架相连的导路运动，当压紧机构压紧蚕豆时，滑块也刚好运动到蚕豆的边侧，就对蚕豆皮进行剥豆机课程设计7切割，随着机构的运行，等下一个蚕豆到达指定位置时，重复上述操作。可以再整体机构中设计左右相同的此装置（对称），可提高工作效率。方案三：(如右图所示)方案说明：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。方案分析：上述三个方案中，方案二的设计更加合理可行，由于蚕豆在压紧过程中需要让压豆片保持一定时间，好让切皮装置完成整个切皮过程，如果设计对称，可以提高加工效率，而且轮7可以作为后面的挤压脱皮装置的一个轧轮进行挤压脱皮。经小组讨论，最终确定方案二为压紧切皮机构的最终方案。以下是当主动件一转完成一个循环时，切压机构的位移图线：剥豆机课程设计83.3挤压脱皮机构（两轧辊加压进行挤压脱皮）方案一：压辊和输送带是垂直放置的，两压辊之间间隙一般比蚕豆最小厚度略小。压辊的表面可以度一层锯形的橡胶，一旦蚕豆接触压辊，就会被压辊吸住并将其皮脱掉。两压辊剥豆机课程设计9之间用齿轮相连进行传动，当然时间一长，肯定会有很多蚕豆皮被留在压辊上，不利于后面剥豆的进行，因此我们要定期通过人工对压辊进行清扫（详见“其他装置”）。方案二：如右图所示，该机构也是通过齿轮传动带动辊轮进行挤压脱皮，图中辊轮上有一层矩形的橡胶，与轮连接的轴的右端为圆柱齿轮与直齿圆锥齿轮串联机构，直齿圆锥齿轮啮合，实现垂直平面速度换向；圆柱齿轮啮合，实现平行平面速度反向。两种啮合串联从而使轧辊按要求运动。方案三：压辊仍然如前两个方案放置只是传动装置是借助皮带轮和皮带传动，下面根据这些传动方式的不同进行分析选择方案。方案分析：方案一与方案二相比显然方案二更优越，由于压辊在整个系统的最前方，故需要传动装置与后端相连，单纯的如方案一的齿轮连接显然无法满足要求，方案二的锥齿轮上可通过轴来进行传动，方案三的皮带传动相对于锥齿轮的传动来说，齿轮的传动更为剥豆机课程设计10平稳可靠，且设计齿轮传动也是学习机械原理这门课程后有所应用的地方，综合考虑最终拟定方案二为挤压脱皮机构的最终方案。四．数据尺寸设计4.1凸轮机构（移动从动件盘形凸轮）根据设计要求，滚子从动件盘形凸轮所承受的从动件为压紧机构，故载荷不大且要求速度为中速即可，因此选用简谐运动规律即余弦加速度运动规律，按其运动规律要求有推程角为90°，远休止