机械原理课程设计---自动喂料搅拌机装置设计

目录
一、题目及要求 (1)
二、功能分解 (2)
三、机构选用 (4)
四、机构运动循环图 (5)
五、根据电机参数拟定机械传动方案 (6)
六、机械传动的评价 (10)
七、最终选择方案及机构运动简图 (11)
八、心得体会…………………………………………………………
九、参考文献…………………………………………………………
一、题目及要求
1、设计题目：自动喂料搅拌机
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按一定轨迹运动，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、关闭动作与搅拌机同步。

表1 拌勺E的搅拌轨迹数据表
2、功能要求：
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。

物料搅拌好后的输出不考虑。

3、设计说明书内容要求：
a、本设计应包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等三种常用机构。

b、设计传动系统并确定其传动比分配,画出机器运动循环简图。

c、机构的造型及实现配合,选择和评价运动方案。

d、根据电机参数拟定机械传动方案,画出运动简图。

4、设计提示
a、此题包含较丰富的机构设计与分析内容，如平面连杆机构实现运动轨迹的设计、平面连杆机构的运动分析与动态静力分析、飞轮转动惯量确定，以及齿轮机构设计、凸轮机构设计等。

由于题量较大，
教师可根据情况确定全部或部分完成该题的设计任务，也可以由一组学生完成全题。

b、可使固联在铰链四杆机构连杆上的某点作为拌勺的E点，实现预期的搅料轨迹。

由于E点轨迹仅要求实现8点坐标，可以用多种方法设计该平面连杆机构。

二、功能分解：
1.容器带动里面的物料一起做匀速转动，是电动机带动减速装
置，减速装置在带动直轴容器缓慢进行整周转动实现的。

2.在电动机带动下拌勺沿搅拌数据表要求的轨迹搅拌，是由曲柄
四杆机构转动实现。

3.在电动机带动下实现填料机自动填料的功能，是利用凸轮机构
实现滑块左右移动，并保证在搅拌的同时，实现滑块开50s，
关40s，如此循环的进行。

三、机构运动循环图：
图（1）以设计要求的时间（s/t）为参考
图（2）拌勺的搅拌轨迹
四、机构选用
1.容器周转机构选用
1—电动机，2、4—传动轴，3—减速器，5,6—圆锥齿轮，7—容器该机构是容器的周转机构，容器的转动运用了锥齿轮。

动力由电动机1输入，通过2传动轴的转动带动3减速器转动，减速器带动传动轴4传给圆锥齿轮5，锥齿轮5带动锥齿轮6的转动，从而使与锥齿轮6同心的容器7转动，从而带动容器7的转动。

2. 拌勺运动机构选用
1—拌勺，2、3、4—连杆，5—偏心轮
拌勺的运动选用了连杆机构。

偏心轮5的运动带动连杆（4、3、2）的运动，同时带动了1拌勺的运动。

3.填料盒开关机构选用
1—齿轮，2、3—连杆，4—滑块，5物料盒
此机构为填料盒开关的选用机构。

利用了齿轮、连杆、滑块机构
来达到控制开关的能力。

齿轮1的匀速转动，带动连杆2上下运动，连杆2带动连杆3的运动，从而使滑块4左右滑动，起到控制填料盒5开关的功能。

4.电动机带动填料盒开关和拌勺运动机构选用
1—电动机，2、4—传动轴，3—减速器，5—蜗轮，6、8—齿轮，7—偏心轮
此机构为控制填料盒开关和拌勺机构的选用机构。

运用了电动机、涡轮蜗杆、齿轮、偏心轮、减速器达到控制的目的。

动力由电动机1转动，通过传动轴2转动传给减速器3带动传动轴4转动，同时带动与涡轮5带动齿轮6转动，6带动偏心轮7转动，从而带动固定在齿轮8上的连杆转动。

4.输出部分机构选用
1—电动机，2—减速器，3—蜗轮，4、6—圆锥齿轮，5—凸轮，7、8—齿轮，9—连杆，10—勺子
采用涡轮蜗杆、一对齿轮及圆锥齿轮来实现输出机构。

发动机1带动减速器2转动，减速器2在带动蜗轮3转动，蜗轮3带动凸轮5及圆锥齿轮4转动，圆锥齿轮4带动齿轮8转动，齿轮8带动齿轮7转动，实现勺子的移动，然而凸轮5的转动实现连杆9用勺子10去把搅拌物料舀出，完成输出。

五、根据电机参数拟定机械传动方案
方案（一）
1—电动机， 2—减速器，3、 5—蜗轮，4、13、19—圆锥齿轮，6、8、17、18—齿轮，7—偏心轮， 21、12、16—连杆，9—滑块，10物料盒，14、15—拌勺，11—容器，20—凸轮
此方案的传动过程：
动力由电动机1输入，传给减速器2，再由减速器2带动蜗轮3，蜗轮3在带动圆锥齿轮4，圆锥齿轮4带动圆锥齿轮13转动，在带动容器11的均匀的转动。

同时圆锥齿轮4带动蜗轮5的转动，带动固定齿轮6转动，带动固定偏心轮7的转动，同时带动四杆机构带动
搅拌勺的上下、左右的运动，从而实现搅拌的目的。

同时固定偏心轮7也带动固定齿轮8的转动，也带动了固定在齿轮的连杆的运动带动滑块9左右的运动，从而实现控制物料盒10开关的目的。

蜗杆3转动带动固定凸轮20的转动，从而使另一个锥齿轮及齿轮18转动，齿轮18转动同时带动齿轮17转动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。

六、机械传动的评价
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圆锥齿轮平稳，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；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，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长度来使从动件得到不同的运动规律；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滑块的加工比较容易控制在装配与拆卸时滑块也是相对比较方便的。

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圆锥齿轮传递效率低，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，机械效率降低；不宜用于高速运动。

⑥滑块面与面的接触，易磨损，易产生热量大。

方案二、
0、电动机1、飞轮2、减速器 3 、减速器4、容器
5、拌勺E点运动轨迹
6、铰链四杆机构
7、漏斗
8、齿轮
9、齿轮10、蜗轮蜗杆11、蜗轮蜗杆12、锥齿轮
13、锥齿轮14、蜗轮15、蜗杆
优点：
1、蜗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，有较大的传动比，使得6齿轮的齿数合理，不至于过大。

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、圆锥齿轮平稳，噪声小，且可以改变传递方向。

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。

6、可以保证相对精确的传动比。

缺点：
1、圆锥齿轮传递效率低，制造复杂，成本高。

2、蜗轮蜗杆蜗杆传动效率低，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。

4、凸轮轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，制造也困难。

5、连杆机构易产生较大的误差，机械效率降低。

6、必须保证铰链四杆机构和凸轮运动时的位置和角度关系，所以导致制造困难。

7、物料的输出装置与搅拌装置无法准确协调。

方案三、
七、最终选择方案及机构运动简图
0、电动机 1、飞轮 2、减速器 3 、减速器 4、容器5、拌勺E点运动轨迹 6、铰链四杆机构 7、漏斗 8、齿轮9、齿轮 10、蜗轮蜗杆 11、蜗轮蜗杆 12、锥齿轮
13、锥齿轮 14、蜗轮 15、蜗杆
八、心得体会
做了很久的机械原理课程设计作业今晚终于完成了，心里有些小开心，开始做时，发现到处都是难题，这也不懂那也不懂，心有些辛
酸和无奈，学习了一个学期的机械原理后，自己却似乎什么都不会，觉得有些惭愧，老师在课堂上很专心、耐心的给我们讲，可我还是很不会，是自己在课后花在学习上的时间太少了。

当我真的开始做时，我查了很多资料，很茫然的开始做。

在做的过程中，培养了我自己自学的能力，独立思考问题，解决问题的能力。

很多时候，不是我们完全不会，而是我们没有用心，态度不端正所造成的。

就拿我来说，我本该早做好了的，可每天都在打着做课程设计的幌子，去完毕的东西，时间渐渐地过去，非得老师说截止时间是多少，才会开始去做，而且效率很高。

这也就会产生为了应付老师而随便做做的，老师说不行再拿回来仔细做，也就这样渐渐地把这个设计弄得很熟悉，也就知道了这个机构是怎样运行的。

人很多时候会产生很强的惰性，使得自己不会认真的去做某件事，这就影响了人生的道路。

所以不管做什么事，我们都应该积极的努力地去做好，不要想着有巧合。

此次的课程设计让我明白了很多道理，人一定要有一颗平和的心态，不管遇到什么事，都要努力不怕困难的应对。

还有就是不要太浮躁，越是浮躁越是误事。

还有就是自信才会使自己在困境中挺身而出，获得成功。

九、参考文献
1.《机械设计基础课程设计》孙德志张伟华编科学出版社
2.《机械原理》孙恒主编高等教育出版社
3.《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。