机械原理课程设计_自动喂料机设计.doc ...

机械原理课程设计说明书

自动喂料搅拌机

院－系：工学院机械系

专业：机械工程及自动化

年级： 2009级

学生姓名：奎剑

学号： 200903050732

指导教师：王海生

2011年9月

机械原理课程设计说明书

摘要

自动喂料搅拌机用于化学工业和食品工业，它的主体是喂料机构和交办机构，同时还需要采用各种机构实现动力的传递。为此，我们对各种动力传动机构和执行机构进行选择，之后再进行分析比较挑选出最好的机构，接着按照给定的机械系统的要求进行功能分解，再根据工艺要求画出运动循环图。有了上面一系列准备工作之后就可以进行机构的选型与组合，设计机械系统方案，对具体运动方案进行评定和选择，最终选出最优设计方案，画出设计方案总图，并写出这次课程设计的具体体会。

关键词；自动喂料搅拌机；传动机构；执行机构；运动循环图；机械系统方案

机械原理课程设计说明书

目录

一、机器的工作原理及外形图 (1)

二、原始数据 (1)

三、设计要求 (2)

四、机器运动系统简图 (3)

五、运动循环图 (3)

六、传动方案设计 (4)

七、机构尺寸的设计 (4)

1、实现搅料拌勺点E轨迹的机构的设计…………………………………………… ..4

2、设计实现喂料动作的凸轮机构 (5)

3、连杆机构的动态静力分析： (6)

4、设计不完全齿轮与曲柄所在齿轮的传动 (7)

八、飞轮转动惯量的确定 (8)

九、机械运动方案评价 (9)

十、方案二基本介绍. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . 10十一、心得体会.. (11)

十二、参考文献 (11)

一、机器的工作原理及外形图

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，固连在容器内拌勺点E沿图【1】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。

图【1】喂料搅拌机外形及阻力线图

二、原始数据

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【1】示。表8.2为自动喂料搅拌机拌勺E的搅拌轨迹数据。表8.3为自动喂料搅拌机运动分析数据。表8.4为自动喂料搅拌机动态静力分析及飞轮转动惯量数据。

表1.1 拌勺E的搅拌轨迹数据表

表1.2 自动喂料搅拌机运动分析数据表

三、设计要求

（1）机器应包括齿轮（或蜗杆蜗轮）机构、连杆机构、凸轮机构三种以上机构。 （2）设计机器的运动系统简图、运动循环图。

（3）设计实现搅料拌勺点E 轨迹的机构，一般可采用铰链四杆机构。该机构的两个固定铰

链A 、D 的坐标值已在表1.2给出（在进行传动比计算后确定机构的确切位置时，由于传动比限制，D 点的坐标允许略有变动）。

（4）对连杆机构进行动态静力分析。曲柄1的质量与转动惯量略去个计，平面连杆机构从动件2、3的质量2m 、3m 及其转动惯量s2J 、s3J 以及阻力曲线Q 参见表1.3。根据min Q 、max Q 和拌勺工作深度h 绘制阻力线图，拌勺所受阻力方向始终与点E 速度力向相反。根据各构件重心的加速度以及各构件用加速度确定各构件惯性力i F 和惯性力偶矩i M ，将其合成为一力，求出该力至重心距离 i

h i F

L =M

将所得结果列表。求出各位置的机构阻力、各运动副反作用力、平衡力矩，将计算结果列表。

（5）飞轮转动惯量的确定。飞轮安装在高速轴上，已知机器运转不均匀系数δ（见表1.3）以及阻力变化曲线。注意拌勺进人容器及离开容器时的两个位置，其阻力值不同（其中一个为0），应分别计算。驱动力矩d M 为常数。绘制r M -ϕ（全循环等效阻力矩曲线）、d M -ϕ（全循环等效驱动力矩曲线）、E-ϕ∆（全循环动能增量曲线）等曲线。求飞轮转动惯量F J 。

（6）设计实现喂料动作的凸轮机构。根据喂料动作要求，并考虑机器的基本厂寸与位置，设计控制喂料机开启动作的摆动从动件盘形凸轮机构。确定其运动规律，选取基圆半径与滚子半径，求出凸轮实际廓线坐标值，校核最大压力角与最小曲率半径。绘制凸轮机构设计图。

（7）设计实现缓慢整周回转的齿轮机构（或蜗轮蜗杆机构）。

四、机器运动系统简图

方案一：

五、运动循环图

方案一：

六、传动方案设计

对于方案一，已知电动机转速为1440r/min，容器转速70r/min，由计算可知，处于同一轴上的凸轮及不完全齿轮的转速为0.6r/min（完成一次搅拌的周期为100秒，即100秒转一转），最高传动比达2400，故可以设计如下：从电动机输出，经二级减速器减速输出，通过一对具有一定传动比的齿轮的啮合传动，传递给容器，从而使容器达到要求的转速；同时，从减速器输出的传动轴带动蜗杆，通过具有较大传动比的蜗轮蜗杆传动，传递给蜗轮，从而使与蜗轮同轴运动的凸轮及不完全齿轮达到要求的转速。

具体计算如下：

选择传动比为24的二级减速器，此时输出转速为1440/24=60r/min；

要求的容器转速为70r/min，V带的传动比应为60/70=7/6；

蜗杆与减速器输出相连，转速为60r/min，蜗轮转速为0.6r/min，蜗轮蜗杆的传动比应为60/0.6=100；

搅拌四杆机构的曲柄转速可定为10r/min，故不完全齿轮与曲柄所在齿轮的传动比应为0.6/10=0.06。

七、机构尺寸的设计

1、实现搅料拌勺点E轨迹的机构的设计

要实现此轨迹可采用铰链四杆机构，由于该四杆机构的两个固定铰链以及所要实现轨迹上的八个点的坐标已知，故可以根据四杆机构设计方法中轨迹设计法的解析法对各个杆长进行设计，其设计原理如下：