机械原理搅拌机设计

搅拌机设计

一、设计题目

搅拌机常应用于化学工业和食品工业中对拌料进行搅拌工作。如图3-28a 所示，电动机经过带传动减速、齿轮减速，(电动机与带传动图中未画)带动曲柄2顺时针回转，驱动曲柄摇杆机构1-2-3-4运动，同时通过蜗轮蜗杆带动容器绕垂直轴缓慢转动。当连杆3运动时，固联在其上的拌勺E 即沿图中虚线所示而将容器中的拌料均匀搅动。工作时，假定拌料对拌勺的压力与深度成正比，即产生的阻力按直线变化，如图3-28b 所示。

二、原始数据及设计要求 1、设计数据，见表3－4。 2、设计要求

2.1要求构思机构设计方案，实现拌勺对拌料的均匀搅动；

2.2位达到较好的效果，要求拌勺的运动轨迹在容器底部有一段近似直线； 2.3容器能够缓慢转动。

2.4要求机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。

表3-4 设计数据表

三．设计方案及讨论

根据前述设计要求，拌勺的速度比较均匀，且在容器底部的轨迹有一段为近似直线。由此出发构思方案。

一般情况下，电动机应该水平放置。搅拌机搅拌机构的传动方案与容器转动机构的传动方案的不同组合，可以得到搅拌机不同的总体方案。

1、图3-28所示，搅拌机构的传动方案为带传动、一级圆柱齿轮传动减速，圆柱齿轮与曲柄摇杆机构的曲柄同轴；曲柄摇杆机构的连杆上某一点为拌勺位置；结构比较简单，加工制造比较容易。

容器转动机构的传动方案为电动机通过联轴器与蜗轮蜗杆机构中的蜗杆相联，通过蜗轮蜗杆减速以后带动容器转动。

图3-28

2、如图3-29搅拌机构的传动方案为，电动机的输出轴通过联轴器与齿轮1相联，经两级圆柱齿轮传动机构减速；低速级大齿轮与曲柄摇杆机构的曲柄同轴，曲柄摇杆机构的连杆上某一点为拌勺位置。容器转动机构的传动方案为电动机的转动通过联轴器与蜗轮蜗杆机构中的蜗杆相联，通过蜗轮蜗杆减速以后带动容器转动。

3、如图3-30所示，搅拌机构的传动方案为，电动机的输出轴通过联轴器与齿轮1相联，经两级圆柱齿轮传动机构减速；低速级大齿轮与曲柄摇杆机构的曲柄同轴，曲柄摇杆机构的连杆上某一点为拌勺位置。容器转动机构的传动方案为电动机的转动通过一对圆锥齿轮和一对圆柱齿轮减速以后，带动容器转动。

图 3-29

图 3-30

4、如图3-31所示，搅拌机构的传动方案为电动机的转动，通过联轴器用蜗轮蜗杆动机构减速，蜗杆与曲柄摇杆机构的曲柄同轴，曲柄摇杆机构的连杆上某一点为拌勺位置。

容器转动机构的传动方案为电动机的转动通过一对圆柱齿轮和一对圆锥齿轮减速以后，带动容器转动。

其它设计方案可由学生自行构思。

图 3-31

四、设计步骤

1、设计和选择方案

搅拌机搅拌机构传动方案的设计与选择，可根据原始数据和没计要求，并充分考虑各种方案的特点进行。此外，还应考虑以下几个方面的问题：

1.1铰链四杆机构的尺度时，应考虑参考连杆曲线图谱或采取其它的相应方法； 1.2机构的结构简单，工作可靠； 1.3传力特性。 2、确定设计路线

以搅拌机设计方案Ⅰ为例，来说明设计路线。 首先根据表4-19的要求，设计齿轮机构。搅拌机构的电动机转速1440r/min,可以取带传动的传动比i 带31

2

==

d d ，确定齿轮机构的传动级数，各齿轮的齿数(直齿圆柱齿轮的传动比5≤i ，斜齿圆柱齿轮的传动比8≤i )。然后，由搅拌机拌勺的运动轨迹要求并考虑有急回特性的要求，设计曲柄摇杆机构(可以考虑使用连杆曲线图谱，确定拌勺位置)。

搅拌机容器转动的转速可取为53-r/min(必要时，查有关资料)，确定蜗轮蜗杆机构的传动比及蜗杆头数1z 、蜗轮齿数2i 。

3、设计搅拌机的曲柄摇杆机构

3.1根据曲柄每分钟转数2n 、表4-19所给的各构件尺寸设计出曲柄摇杆机构的机构运动简图。根据图4-25b ，画出拌勺所受载荷与拌勺深度的()h Q -关系图；

3.2在完成曲柄摇杆机构设计的基础上，进行运动分析；由各构件的重量3G 、4G ，转动惯量3S J 、4S J 进行动态静力分析(仅考虑连杆3和摇杆4的惯性力)，拌勺E 所受阻力的方向与E 点的速度方向相反(由搅拌容器的自传引起的分速度忽略不计)，求出加于曲柄上的平衡力矩。包括用解析法建立数学模型，绘制程序框图，用计算机打印源程序与计算结果，并根据计算结果绘制运动线图(位移、速度、加速度线图)和平衡力矩线图。

4、飞轮设计

根据表4-19中机器运转的不均匀系数δ，具有定传动比的各构件的重量3Q 、4Q 及转动惯量3S J 、4S J ，曲柄的转速2n 及某些齿轮的参数1z 、2z ；由动态静力分析所得的平衡力矩b M ，驱动力矩为常数，将飞轮安装在曲柄轴上，进行飞轮计算。

5、设计驱动搅拌机容器转动的蜗轮蜗杆机构 由2．，蜗轮蜗杆机构的电动机转速为970r/min,计算蜗轮蜗杆机构的传动比以及蜗轮蜗杆的参数。

6、设计搅拌机的齿轮机构

取小带轮1001=d ，直径大带轮直径mm d 3002=，齿轮模数mm m 4=，齿轮分度圆压力角

20=α；齿轮为正常齿制，工作情况为开式传动，进行齿轮机构的设计计算。 五、建议完成工作量

建议对搅拌机的曲柄摇杆机构用计算机进行辅助设计。为此，要求学生在熟悉各子程序功能、标识符的意义及调用方法的情况下，编制并调试主程序，然后用自己调试好的程序系统算出结果。

学生应完成：

1、搅拌机搅拌机构、容器转动机构的3种运动方案选择，运动循环图；

2、搅拌机的3种运动方案的机构运动简图，所选定的运动方案的位移、速度、加速度线图；

3、打印学生自己编写的运动分析主程序、主程序流程图及计算结果；

4、设计说明书1份。 1、，2、绘于1张1号图纸上。

完成上述任务需1.5周，其中上机机时约为8～10小时。

若课程设计的学时为2周，可以将动态静力分析和飞轮设计的内容加进去，3号图纸1张(平衡力矩图)及相应的程序和计算内容。