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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除机电工程学院机械原理课程设计说 明 书课题名称： 自动喂料搅拌机 学生姓名： 学号 201106083 专 业： 机械制造及其自动化 班级： 11机制3 成 绩： 指导教师签字： 年月日目 录1设计题目及要求11.1设计题目11.2功能要求22 题目分析32.1功能分解：32.2列出可选方案32.3方案间的优劣与选择73设计103.1曲柄摇杆机构的运动分析103.2 速度分析113.3加速度分析123.4确定惯性力 PI 和惯性力矩 MI123.5 机构的动态静力分析133.6曲柄平衡力矩143.7容器周转机构选用153.8拌勺运动机构选用153
2、.9填料盒开关机构选用163.10自动喂料搅拌机164. 心得体会174.1心得体会174.2参考文献17【精品文档】第 17 页1.1设计题目1.2功能要求 1设计题目及要求 设计用于化学工业和食品工业的自动喂料搅拌机。物料的搅拌动作为电动机通过减速装置带动容器绕垂直轴缓慢整周转动同时固连在容器内拌勺E点沿图1a虚线所示轨迹运动将容器中拌料均匀搅动。物料的喂料动作为物料呈粉状或粒状定时从漏斗中漏出输料持续一段时间后漏斗自动关闭。喂料机的开启、关闭动作应与搅拌机同步。物料搅拌好以后的输出可不考虑。 工作时假定拌料对拌勺的压力与深度成正比即产生的阻力呈线性变化如图1b示。 选择方案A进行设计表2
3、为自动喂料搅拌机拌勺E的搅拌轨迹数据。表1为自动喂料搅拌机运动分析数据。 a、要求物料的搅拌动作为电动机通过减速装置带动容器饶垂直轴缓慢整周转动同时固连在容器内拌勺将容器中拌料均匀搅动。 b、要求喂料动作为物料呈粉状或颗粒状定时从漏斗中漏出输料持续一段时间后漏斗自动关闭。 c、喂料机的开启、关闭动作要和搅拌机同步。3.说明书的内容及要求 a设计传动系统并确定其传动比分配画出机构运动循环简图。 b、机构的造型及实现配合。 c、选择和评价运动方案。 c、根据电机参数拟定机械传动方案。 d、画出运动简图。2.1功能分解：2.2列出可选方案2.3方案间的优劣与选择3.1曲柄摇杆机构的运动分析3.2 速
4、度分析3.3加速度分析3.4确定惯性力 PI 和惯性力矩 MI 3.5 机构的动态静力分析3.6曲柄平衡力矩3.7容器周转机构选用3.8拌勺运动机构选用3.9填料盒开关机构选用3.10自动喂料搅拌机2 题目分析 为满足设计要求需要实现下列运动功能 a、在电动机带动下容器绕直轴缓慢整周转动。 b、在电动机带动下拌勺沿搅拌数据表要求的轨迹搅拌。 c、在电动机带动下实现填料机自动填料的功能即使漏斗出料口开关左右移动。 d、通过不同机构、轮系的特点达到课题任务的减速要求和各部位运转的时间要求。方案一： 图2 方案一机构运动简图 该自动喂料机构方案图如上图所示。动力由电动机3输出经皮带2带动皮带轮1转动
5、动力传给传动轴4有三个分路来完成整个传动过程。第一部分：传动轴4传给锥齿轮32锥齿轮32带动锥齿轮31的转动从而使与锥齿轮31同心的容器30转动从而带动容器30的转动。 第二部分：传动轴4传给蜗杆5从而使涡轮6转动同时带动齿轮7转动齿轮7又带动齿轮8转动从而带动固定在齿轮8上的凸轮9转动。凸轮9的匀速转动推动连杆10上下运动连杆10带动连杆15的运动从而使滑块17左右滑动起到控制填料盒16开关的目的。而凸轮9的转动又带动了旋接在它上的连杆13的运动从而带动连杆1214的运动带动了拌勺的运动。达到控制的目的。第三部分：传动轴4带动齿轮27和蜗杆26的转动齿轮27带动齿轮28转动同时带动固定在齿轮
6、28上的锥齿轮29转动而蜗杆26则带动涡轮24转动同时带动固定在涡轮24上的凸轮25转动使连杆20上下运动当凸轮25从最高点转到最低点时取料勺16进入容器30装入物料当凸轮转到最高点时锥齿轮2329相接触带动连杆20转动同时直齿轮2123相接触带动固定在锥齿轮21上的凸轮22转动使连杆19上下运动从而使连杆18推动取料勺开与合而连杆20的转动与连杆19的上升是同步的从而使物料从容器中输出方案二：图3方案二机构运动简图 运动原理整个运动机构由三部分组成。第一部分电动机通电开始转动带动涡轮蜗杆从而带动绞盘匀速转动。第二部分电动机通过皮带把动力传到带轮从而使齿轮转动再带动凸轮转动与凸轮连接的四杆机构
7、随之运动带动拌勺如图一轨迹运动。第三部分在凸轮转动的同时带动连杆机构运动从而实现滑块左右移动让物料盒间断的开启和关闭。方案三：图4 方案三机构运动简图 此方案的传动过程由三部分组成。第一部分：动力由电动机输入传给锥齿轮再由锥齿轮带动容器的转动。 第二部分：动力由电动机经传动轴传给蜗杆从而使涡轮转动同时带动齿轮转动齿轮传递从而带动固定在齿轮上的凸轮转动。凸轮的匀速转动推动连杆上下运动从而使滑块左右滑动起到控制填料盒填料开关的目的。而齿轮的转动又 带动了固定在它上的连杆的运动由四杆机构带动了拌勺的运动。达到控制的目的。 第三部分：动力由电动机经传动轴传给锥齿轮及蜗杆从而使另一个锥齿轮及涡轮转动涡轮
8、转动同时带动固定在涡轮上的凸轮转动使连杆上下运动当凸轮从最高点转到最低点时取料勺进入容器装入物料当凸轮转到最高点时取料勺转出容器同时控制取料勺的开与合使物料从容器中输出。 方案一：优点:1涡轮蜗杆传动结构紧凑体积小、重量轻工作平稳冲击震 动、噪音小。2锥齿轮平稳噪声小。3齿轮传动能保证瞬时传动比恒定 平稳性较高传递运动准确可靠 传递的功率和速度范围大 结构紧凑、工作可 靠可实现较大的传动比传动效率高使用寿命长。4凸轮机构可以使推杆得到 各种预期的运动规律而且响应速度快机构简单紧凑。5连杆机构压力较小 承载能力较大润滑好摩擦小加工制造容易工作性可靠在原动件运动 规律不变的条件下可改变各构件的相对
9、长度来使从动件得到不同的运动规律 两岸曲线形式多样可满足一些特定的工作需要可方便地达到改变运动传递运 动方向、扩大行程、实现增强和远距离传动的目的。6、 皮带传动结构简单适用 于两轴中心距较大的传动场合传动平稳无噪声能缓冲、吸振过载时带将会在 带轮上打滑可防止薄弱零部件损坏起到安全保护作用。 缺点:1涡轮蜗杆蜗杆传动效率低一般认为蜗杆传动效率比齿轮传动低发热量大齿面容易磨损成本高。2锥齿轮传递效率低制造复杂成本高。3齿轮制造及安装精度要求高价格较贵且不宜用于传动距离过大的场合。4凸轮轮廓线与推杆之间为点、线接触易磨损制造也困难而且从经济角度来说也很不划算造价高昂。5连杆机构易产生较大的误差积累
10、机械效率降低不宜用于高速运动。 6不能保证精确的传动比方案二：优点：本设计方案主要与方案一三不同的就是电动机和齿轮的两 轴间利用了皮带连接皮带传动首先是缓和了电动与齿轮间的冲击、吸收震动、 因此减少噪音、同时用皮带的成本低、保养维修较方便等优点。 缺点：唯一的不足就是皮带抗热性差抗过载能力差因此在带动重载荷转动 时容易破损如果在潮湿的工作环境下皮带又更易衰老。方案三：优点：1本设计方案最大的特点是它采用锥齿轮蜗轮蜗杆机构实现运动的改变 和减速作用。2齿轮传动能保证瞬时传动比恒定平稳性较高传递运动准确可靠 传递的功率和速度范围大 结构紧凑、工作可靠可实现较大的传动比传动效率 高使用寿命长。3锥齿
11、轮平稳噪声小。涡轮蜗杆传动结构紧凑体积小、重 量轻工作平稳冲击、震动、噪音小。4采用四杆机构使拌勺能按照预定轨 迹运动。5其次采用凸轮连杆机构实现喂料的开关结构简单使用方便造价 不高经济又实惠。凸轮机构可以使推杆得到各种预期的运动规律而且响应速 度快机构简单紧凑。连杆机构压力较小承载能力较大润滑好摩擦小 6加工制造容易工作性可靠在原动件运动规律不变的条件下可改变各构件的 相对长度来使从动件得到不同的运动规律两岸曲线形式多样可满足一些特定 的工作需要可方便地达到改变运动传递运动方向。 缺点：1锥齿轮传递效率低制造复杂成本高。2涡轮蜗杆蜗杆传动效率低 一般认为蜗杆传动效率比齿轮传动低发热量大齿面容
12、易磨损成本高。 3齿轮制造及安装精度要求高价格较贵且不宜用于传动距离过大的场合。凸 轮轮廓线与推杆之间为点、线接触易磨损制造也困难而且从经济角度来说 也很不划算造价高昂。4连杆机构易产生较大的误差积累机械效率降低不宜 用于高速运动。3设计 选取长度比例尺 U0.005m/mm，按两个曲柄位置作出机构运动简图。 曲柄位置图的做法： 首先，做出摇杆在左极限位置（即 AB 与BC 杆共线时）所对应的曲柄位置 1，然后按转向将曲柄圆周作十二等分，得 12 个位置。再根据其他各杆的长度找出连杆上拌勺 E 的各对应点 E1E2E12绘出正点轨迹。按拌勺的运动轨迹的最低点向下量40mm 定出容器地面位置，再
13、根据容器高度定出容积顶面位置。容积顶面位置与拌勺 E 的轨迹的两个交点 E8和 E11，其所对应的两个曲柄位置 8和 11即为拌勺 E 离开及进入容积时所对应的曲柄位置。图5 拌勺E的运动轨迹 做构件6位置的运动简图： 根据设计要求，选择7位置作构件的运动简图。先对应附图1-2分别做出在位置7的曲柄AB，然后分别以B为圆心，BC长为半径和以D为圆心，DC长为半径画圆弧，两圆弧的交点即为C点位置。延长BC画虚线至E点使BE长为1360mm即作出了构件在位置7的运动简图。图6 曲柄在7位置的运动简图选取速度比例尺 v 0.05 s ，用相对运动图解法求曲柄在 mm与水平重合时即7点时E点的速度。对
14、于C点 方向 ？ AB BC 大小 ? 对于E点 方向 ? AB BE 大小 ? 图7 曲柄水平时点E的速度多边形选取加速度比例尺为对于C点 方向: CD CD BA CB BC大小 ? ?对于E点 方向： ？ BA EB EB 大小： ？ 图8曲柄在水平时点E的加速度多边形根据各构件重心的加速度及角速度，确定各构件的惯性力 PI 和惯性力矩 MI，其合成为一力，求出该力至重心的距离 hi。1. 作用在连杆3上的惯性力与惯性力偶距由加速度多边形得： 2.作用在连杆架4上的惯性力偶距由加速度多边形得：. 选比例尺 25N/m 作图，见 1 号图纸组示力体。先将各构件产生的惯性力视为外力加于相应当
15、构件上，并按静力分析如下图。先将构件 3，4 上作用的外力 G3 G4，总惯性力 PI3PI4 然后将运动副 BD 中待求得反力 R14R13 分解为沿 CD 及 CB 方向的法向分力 R14n 及 R23n 垂直 CD 及CB 的切向分力 R14tR23t再分别就构件 34 对 C 点取距。 最后取构件 2 为分离体，对 A 点列力矩平衡方程： 图9容器周转机构图该机构是容器的周转机构容器的转动运用了锥齿轮。动力由电机7输入通过皮带6带动皮带轮5的转动经传动轴3传给锥齿轮2锥齿轮2带动锥齿轮1的转动从而使与锥齿轮1同心的容器4转动从而带动容器4的转动。图10拌勺机构图四杆机构带动拌勺运动 1
16、拌勺 234连杆 拌勺的运动选用了连杆机构。连杆3的运动带动24的运动同时带动了拌勺的运动。图11填料开关图 此机构为填料盒开关的选用机构。利用了凸轮、连杆、滑块机构来达到控制开关的能力。凸轮5的匀速转动推动连杆4上下运动连杆4带动连杆3的运动从而使滑块左右滑动起到控制填料盒1开关的目的。图12 机构运动简图 综合考虑选择方案一作为本次设计的最终方案 虽然传动效率低制造复杂成相对本高但是传动平稳结构紧凑减速效果好冲击、震动、噪音小使用寿命长准确性强精度高。因此应在曲柄上要加的平衡力矩是 MA116.65Nm。4.1心得体会4.2参考文献4. 心得体会 几天的机械原理课程设计结束了在这次实践的过程中学到了一些除技能以外的其他东西更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化. 培养了我查阅资料翻看书籍的能力最重要的就是培养了自己自学的能力思考问题解决问题的能力。 1.机械原理课程设计指导书 裘建新 主编 高等教育出版社 2.机械设计基础课程设计 孙德志 张伟华编 科学出版社 3.机械设计课程设计 朱家诚 主编 合肥工业大学出版社 4.工程制图与AoutCAD绘图基础 王鸿钧编 中国水利水电出版社出版 2008.8 5.机械设计课程设计第二版朱文坚 黄平 编 华南理工大学出版社