自动喂料搅拌机 - 终极版分解

机械原理课程设计

说明书

设计题目：自动喂料搅拌机设计

姓名：_曾海连__________________________

学号：_11113030139_________________________

院系：_机械与材料工程学院_______________________同组者：___________________________

指导教师：_胡云堂__________________________

2013年月日

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、功能分解 (3)

五、机构的选择 (3)

六、运动循环图 (6)

七、传动方案设计 (6)

八、机构尺寸的设计 (7)

1、实现搅料拌勺点E轨迹的机构的设计 (7)

2、设计实现喂料动作的凸轮机构 (8)

九、飞轮转动惯量的确定 (10)

十、机器运动系统简图 (11)

十一、机械运动方案评价 (13)

十二、心得体会 (15)

参考文献 (16)

自动喂料搅拌机方案设计（方案A）

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1.1为自动喂料搅拌机拌勺E的搅拌轨迹数据。表1.2为自动喂料搅拌机运动分析数据。表1.3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

表1.3 自动喂料搅拌机动态静力分析及飞轮转动惯量数据表

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)对平面连杆机构进行运动分析,求出机构从动件在点E的位移(轨迹),速度,加速度;求出机构的角位移,角速度，角加速度，回执机构运动线图。

（5）对连杆机构进行动态静力分析。曲柄1的指令和转动惯量不计，平面连杆机构从动件2,3的质量m2,m31及其转动惯量Js2,Js3以及阻力曲线FQ 。根据各构件中心的加速度以及各构件角加速度确定各构件惯性力和惯性力偶矩，将其合成为一力，求出该力至重心距离。

（6）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 。

（7）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。 四、功能分解

1. 电动机通过减速装置带动容器绕垂直轴缓慢整周转动；

2. 搅拌机构使固连在容器内拌勺点E 沿图1.1虚线所示轨迹运动，将容器中拌料均匀搅动；

3. 平推机构控制下料口的下料的时间与开关。 五、机构的选择

机构的组合：1为蜗轮蜗杆减速机构

2为摆动从动件盘形凸轮机构（控制进料）

3为铰链四杆机构

4为连接四杆机构和凸轮机构的轮系

5为机构组合图（其中四杆机构和凸轮机构之间有轮系连接如图4所示）

六、运动循环图

方案B：

七、传动方案设计

方案B，已知电动机转速为1440r/min，容器转速65r/min，由计算可知，故可以设计如下：从电动机输出，经减速器减速输出，减速器有两个输出（输入1和输入2，输入1等于输入2）。输入1通过V带传动，传递给容器，从而使容器达到要求的转速；而输入2传递时也分为两部分，一部分通过锥齿轮传动带动曲柄摇杆机构实现搅拌，另一部分通过蜗轮蜗杆机构传动带动凸轮机构实现下料口的开启与关闭。

具体计算如下：

选择传动比为24级的减速器，此时输出转速为1440/24=60r/min；

要求的容器转速为65r/min，V带1的传动比应为60/65=12/13；

蜗杆与V带输出相连，转速为30r/min，则V带2的传动比为60/30=2，而蜗轮转速为0.6r/min，蜗轮蜗杆的传动比应为30/0.6=50；

搅拌四杆机构的曲柄转速可定为10r/min ，则锥齿轮的传动比应为60/10=6。

八、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：

E 点的轨迹方程为：

222W V U =+

])[()](sin cos )[(222

'2''222'2'''c m y d x lx a l y x y d x m U -++---+++-=δδ ])[()](cos sin )[(222

'2''222

'2

'''c m y d x ly a l y x y d x m V -++-+-++--=δδ ]cot )([sin 2'2

'''δδdy y d x x lm W -+-=

0),,,,,,,,,(=o m l c b a y x y x f A A δ

式中共有九个待定尺寸参数，即铰链四杆机构的连杆点最多能精确通过给定轨迹上所选的九个点。当需通过的轨迹点数少于九个时，可预先选定某些机构参数，以获得唯一解。