自动喂料搅拌机--课程设计

机械原理课程设计自动喂料搅拌机

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目录

一、设计题目（包括设计条件、要求）

二、功能分析

三、机构选用

四、方案评价（要求二种方案，多者不限）

五、机构组合（绘制机械运动简图）

六、机械系统运动循环图

八、机构几何尺寸计算和运动分析

九、运用三维动画验证机构运动设计的合理性（部分机构）

十、设计总结

十一、主要参考文献。

一.设计题目

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。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。

图1 喂料搅拌机外形及阻力线图

二. 功能分解

该机器是为了完成自动喂料搅拌功能，需实现以下的运动功能要求：

（1）呈粉状或粒状的物料定时从漏斗中漏出输料一

段时间后漏斗自动关闭。因此需要设计相应的

摆动从动件凸轮机构来实现。

（2）容器在电动机的带动下通过减速装置绕垂直轴

转动。因此需要设计适当的齿轮机构来实现。

（3）固连在容器内拌勺按照规定的轨迹运动，将容器中拌料均匀搅动。因此需要合适的四杆机构

来实现。

通过对这三个机构的运动功能作进一步分析，可知道他们应该分别实现以下基本运动：

(1)摆动从动件凸轮机构的基本运动有：运动形式的

变换，运动停歇，运动方向交替变换。

(2)齿轮机构的运动形式有：运动缩小，齿轮回转运

动，运动轴线变换。

(3)四杆机构的运动形式有：连杆的的回转运动。三．机构选用

四．方案评价

根据拌勺E的搅拌轨迹、搅拌机的运动分析和动态静力分析及飞轮转动惯量产生A、B两种方案，如下表

表1拌勺E的搅拌轨迹数据

表2自动喂料搅拌机运动分析数据

表3自动喂料搅拌机动态静力分析及飞轮转动惯量数据

方案评价：

一．机构的复杂性紧凑性

方案A中蜗杆头数z1=1 蜗轮齿数z2=240 轮系齿数z1=z2`=17 z2=34 z3=85

方案B中蜗轮头数z1=1 蜗轮齿数z2=160 轮齿系数z1=17 z2`=24 z2=102 z3=72

所以方案B的齿轮比方案A的齿轮紧凑

二．运动平稳性

从表3可看出A方案所受的阻力小于B方案，A中最大力与最小力之差较小

所以运动过程A较平稳

三．从效率来看

由表2可看出A方案电动机转速大于B方案的电动机转速，且A方案每次搅拌时间较少

所以A方案的效率更高

四经济性可行性

从效率、平稳性来看A方案的经济性和可行性更高

所以综合来看，A方案较好

五、机构组合（绘制机械运动简图）图1为蜗轮蜗杆减速机构简图

图1

图2为摆动从动件盘形凸轮机构简图（控制进料）

图2

图3为铰链四杆机构简图

图3

图4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5所示）

图4

图5为连接四杆机构和凸轮机构的轮系

六、机械系统运动循环图

凸轮基0 90 180 270 360 圆转角

七．机构几何尺寸计算和运动分析

1.容器旋转功能中蜗轮蜗杆的参数

2.轮系传动系统的数据分析

A方案

曲柄的转速6r/min 每次搅拌90秒即转9周

蜗杆齿数z1=1 涡轮齿数z2=240

蜗轮蜗杆减速传动比i=ω发动机/ω蜗轮=z2/z1=1440/6=240/1

物料装入时间为50秒凸轮近休止程为π

所以凸轮基圆周期为100秒即转速为0.6r/min

所以传动比i=ω1/ω凸轮=6/0.6=10/1

所以用轮系传动ω1/ω凸轮=(z2z3)/(z1z4)=(34*85)/(17*17)=10/1 B方案

曲柄的转速9r/min 每次搅拌100秒即转15周

蜗杆齿数z1=1 涡轮齿数z2=160

蜗轮蜗杆减速传动比i=ω发动机/ω蜗轮=z2/z1=1440/9=160/1

物料装入时间为60秒凸轮近休止程为π

所以凸轮基圆周期为120秒即转速为0.5r/min

所以传动比i=ω1/ω凸轮=9/0.5=18/1

所以用轮系传动ω1/ω凸轮=(z2z3)/(z1z4)=(102*72)/(17*24)=18/1

八、运用三维动画验证机构运动设计的合理性（部分机构）

见文件《部分三维动画》

九．设计总结

该设计机构主要包括三方面的运动：1.电动机带动容器旋转2.摆动从动件盘形凸轮机构执行进料口的开启和闭合 3.铰链四杆机构执行搅拌运动。需要掌握齿轮，涡轮蜗杆机构，连杆机构，凸轮机构的有关知识。在设计容器旋转的过程中，重点是要对电动机的转速进行减速，减速装置可以是涡轮蜗杆机构。在设计进料口的开启与闭合时，由于要和搅拌机同步，故两者之间可以通过轮系来进行传动，而后要根据摆杆的运动轨迹确定凸轮的基圆半径和外形轮廓，这比较复杂。总的来说，要完成设计，必须了解机构的运动规律。经过对一些工具书的参考后完成设计。通过这次设计，巩固了我们机械原理的知识，也开发了我们的创新设计能力。

十．主要参考文献。