1、徐州工程摯院機電工程學院機械原理課程設計說明書課題名稱：自動喂料攪拌機學生姓名： 學號 201106083專 業：機械制造及其自動化 班級:11機制3成 績： 指導教師簽字： 1 設計題目及要求 01.1 設計題目 01.2 功能要求 12 題目分析 22.1 功能分解： 22.2 列出可選方案 22.3 方案間的優劣與選擇 63 設計 93.1 曲柄搖桿機構的運動分析 93.2 速度分析 103.3 加速度分析 113.4 確定慣性力 PI 和慣性力矩 MI 113.5 機構的動態靜力分析 123.6 曲柄平衡力矩 133.7 容器周轉機構選用 143.8 拌勺運動機構選用 143.9 填料

2、盒開關機構選用 153.10 自動喂料攪拌機 154 . 心得體會 174.1 心得體會 174.2 參考文獻 171設計題目及要求1.1設計題目設計用于化學工業和食品工業的自動喂料攪拌機。物料的攪拌動作為電動機通過減速裝置帶動容器繞垂直軸緩慢整周轉動同時周連在容器內拌勺 E點沿圖1a虛線所示軌跡運動將容器中拌料均勻攪動。物料的喂料動作為 物料呈粉狀或粒狀定時從漏斗中漏出輸料持續一段時間 后漏斗自動關閉。喂料機的開啟、關閉動作應與攪拌機 同步。物料攪拌好以后的輸出可不考慮。圖I嗯料攪拌機外型及阻力煲圖工作時假定拌料對拌勺的壓力與深度成正比即產生的阻力呈線性變化如圖1b示。選擇方案A進行設計 表

3、2為自動喂料攪拌機拌勺E的攪拌軌跡數據。表1為 自動喂料攪拌機運動分析數據。123Ji J367方率A525S00396ZW10010L871蝴4：地4加曲080蒞抻句E佗愧樣劃.變低出友方-*號出動比* 在r/uuimm r/niu每次懂撲時向3妍瞌入 字拜時間3-L0X.-I川里小口XD fill.uhA17WIDU12D0D1410TOED表Z自動喂耕負撲機患動分析救犯式1.2功能要求a、要求物料的攪拌動作為電動機通過減速裝置帶 動容器饒垂直軸緩慢整周轉動同時固連在容器內拌勺將 容器中拌料均勻攪動。b、要求喂料動作為物料呈粉狀 或顆粒狀定時從漏斗中漏出輸料持續一段時間后漏斗自 動關閉。c

4、、喂料機的開啟、關閉動作要和攪拌機同步。 3.說明書的內容及要求a設計傳動系統并確定其傳動 比分配畫出機構運動循環簡圖。 b、機構的造型及實現 配合。c、選擇和評價運動方案。c、根據電機參數擬 定機械傳動方案。d、畫出運動簡圖。2題目分析2.1功能分解：為滿足設計要求需要實現下列運動功能 a、在電動 機帶動下容器繞直軸緩慢整周轉動。b、在電動機帶動下拌勺沿攪拌數據表要求的軌跡攪拌。c、在電動機帶動下實現填料機自動填料的功能即使漏斗出料口開關左 右移動。d、通過不同機構、輪系的特點達到課題任務 的減速要求和各部位運轉的時間要求。萬案一：2.2列出可選方案圖2方案一機構運動簡圖注？ 1皮帶輪 工一

5、皮帶 3電動機 4一傳動軸5, 2L端樸6a 24 海輪 7,4 24, 27. 齒輪 12.如一凸輪 11), ”, TL13r 1% 18, m 建村 15填料怠 17一滑洪 1L取料句21.2Jr 29 3b ”一輪古輪 初一容器3J沖勺該自動喂料機構方案圖如上圖所示。動力由電動機 3輸出經皮帶2帶動皮帶輪1轉動動力傳給傳動軸4有 三個分路來完成整個傳動過程。第F分：傳動軸4傳給錐齒輪32錐齒輪32帶動 錐齒輪31的轉動從而使與錐齒輪31同心的容器30轉動 從而帶動容器30的轉動。第二部分：傳動軸4傳給蝸桿5從而使渦輪6轉動 同時帶動齒輪7轉動齒輪7又帶動齒輪8轉動從而帶動 固定在齒輪8

6、上的凸輪9轉動。凸輪9的勻速轉動推動 連桿10上下運動連桿10帶動連桿15的運動從而使滑塊 17左右滑動起到控制填料盒16開關的目的。而凸輪9 的轉動又帶動了旋接在它上的連桿 13的運動從而帶動 連桿1214的運動帶動了拌勺的運動。達到控制的目的。第三部分：傳動軸4帶動齒輪27和蝸桿26的轉動 齒輪27帶動齒輪28轉動同時帶動固定在齒輪28上的錐 齒輪29轉動而蝸桿26則帶動渦輪24轉動同時帶動固定 在渦輪24上的凸輪25轉動使連桿20上下運動當凸輪 25從最高點轉到最低點時取料勺16進入容器30裝入物 料當凸輪轉到最高點時錐齒輪 2329相接觸帶動連桿20 轉動同時直齒輪2123相接觸帶動固

7、定在錐齒輪21上的 凸輪22轉動使連桿19上下運動從而使連桿18推動取料 勺開與合而連桿20的轉動與連桿19的上升是同步的從 而使物料從容器中輸出萬案一:圖3方案二機構運動簡圖圖解；I-電動機2劇桿3刷輪兒皮帶掌帶輪&齒輪1群勾聚客 靖塊M西輪止四利機構I2-Uff IMS*除運動原理整個運動機構由三部分組成。第一部分電動機通電開始轉動帶動渦輪蝸桿從而帶 動絞盤勻速轉動。第二部分電動機通過皮帶把動力傳到帶輪從而使齒 輪轉動再帶動凸輪轉動與凸輪連接的四桿機構隨之運動 帶動拌勺如圖一軌跡運動。第三部分在凸輪轉動的同時帶動連桿機構運動從而 實現滑塊左右移動讓物料盒間斷的開啟和關閉。方案二:圖

8、4方案三機構運動簡圖Lr - 2弧工7一推齒鈍 3七動機 I"動犧配工蝸精 M 21一渦鴕 7, R, 14,”一街輪 9. 22四輪 10. II. 11. 13，14. 15.-連桿 1R 一項科富IA濟城1A容器 瑞一抖勺 工口一取料勺此方案的傳動過程由三部分組成。第一部分：動力由電動機輸入傳給錐齒輪再由錐齒 輪帶動容器的轉動。第二部分：動力由電動機經傳動軸傳給蝸桿從而使 渦輪轉動同時帶動齒輪轉動齒輪傳遞從而帶動固定在齒 輪上的凸輪轉動。凸輪的勻速轉動推動連桿上下運動從 而使滑塊左右滑動起到控制填料盒填料開關的目的。而 齒輪的轉動又 帶動了固定在它上的連桿的運動由四桿 機構帶動

9、了拌勺的運動。達到控制的目的。第三部分：動力由電動機經傳動軸傳給錐齒輪及蝸 桿從而使另一個錐齒輪及渦輪轉動渦輪轉動同時帶動周 定在渦輪上的凸輪轉動使連桿上下運動當凸輪從最高點 轉到最低點時取料勺進入容器裝入物料當凸輪轉到最高 點時取料勺轉出容器同時控制取料勺的開與合使物料從 容器中輸出。2.3方案間的優 劣與選 擇綜合考慮選 擇方案一作為本 次設計的最終方 案雖然傳動效 率低制造復雜成 相對本高但是傳 動平穩結構緊湊 減速效果好沖 擊、震動、噪音 小使用壽命長準 確性強精度高。萬案一:優點：1渦輪蝸桿傳動結構緊湊體積小、重量輕工作平穩 沖擊震動、噪音小。2錐齒輪平穩噪聲小。3齒輪傳動能保證瞬時

10、傳動比恒定 平穩性較高傳 遞運動準確可靠傳遞的功率和速度范圍大結構緊湊、 工作可 靠可實現較大的傳動比傳動效率高使用壽命長。4凸輪機構可以使推桿得到 各種預期的運動規律 而且響應速度快機構簡單緊湊。5連桿機構壓力較小承載能力較大潤滑好摩擦小 加工制造容易工作性可靠在原動件運動規律不變的條件下可改變各構件的相對長度來使從動件得到不同的運 動規律兩岸曲線形式多樣可滿足一些特定的工作需要 可方便地達到改變運動傳遞運 動方向、擴大行程、實現 增強和遠距離傳動的目的。6、皮帶傳動結構簡單適用于兩軸中心距較大的傳 動場合傳動平穩無噪聲能緩沖、吸振過載時帶將會在帶 輪上打滑可防止薄弱零部件損壞起到安全保護作

11、用。缺點：1渦輪蝸桿蝸桿傳動效率低一般認為蝸桿傳動效率 比齒輪傳動低發熱量大齒面容易磨損成本高。2錐齒輪傳遞效率低制造復雜成本高。3齒輪制造及安裝精度要求高價格較貴且不宜用于傳動距離過大的場合。4凸輪輪廓線與推桿之間為點、線接觸易磨損制造 也困難而且從經濟角度來說也很不劃算造價高昂。5連桿機構易產生較大的誤差積累機械效率降低不 宜用于高速運動。6 不能保證精確的傳動比力殺一：優點：本設計方案主要與方案一三不同的就是電動機和齒 輪的兩 軸間利用了皮帶連接皮帶傳動首先是緩和了電 動與齒輪間的沖擊、吸收震動、因此減少噪音、同時用 皮帶的成本低、保養維修較方便等優點。缺點：唯一的不足就是皮帶抗熱性差抗

12、過載能力差因此在 帶動重載荷轉動時容易破損如果在潮濕的工作環5 皮市又更勿哀W。力殺二：優點：1本設計方案最大的特點是它采用錐齒輪蝸輪蝸桿 機構實現運動的改變和減速作用。2齒輪傳動能保證瞬時傳動比恒定平穩性較高傳遞 運動準確可靠傳遞的功率和速度范圍大結構緊湊、工 作可靠可實現較大的傳動比傳動效率 高使用壽命長。3錐齒輪平穩噪聲小。渦輪蝸桿傳動結構緊湊體積 小、重 量輕工作平穩沖擊、震動、噪首小。4采用四桿機構使拌勺能按照預定軌 跡運動。5其次采用凸輪連桿機構實現喂料的開關結構簡單 使用方便造價 不高經濟又實惠。凸輪機構可以使推桿得 到各種預期的運動規律而且響應速 度快機構簡單緊湊。 連桿機構壓

13、力較小承載能力較大潤滑好摩擦小6加工制造容易工作性可靠在原動件運動規律/、變 的條件下可改變各構件的 相對長度來使從動件得到不 同的運動規律兩岸曲線形式多樣可滿足一些特定的工作需要口萬便地達到改變運動傳遞運動方向。缺點：1錐齒輪傳遞效率低制造復雜成本高。2渦輪蝸桿蝸桿傳動效率低一般認為蝸桿傳動效 率比齒輪傳動低發熱量大齒面容易磨損成本高。3齒輪制造及安裝精度要求高價格較貴且不宜用于 傳動距離過大的場合。凸輪輪廓線與推桿之間為點、線 接觸易磨損制造也困難而且從經濟角度來說也很不劃算造價高昂。4連桿機構易產生較大的誤差積累機械效率降低不 宜用于高速運動。3.1曲柄搖桿機 構的運 動分析3設計選取長

14、度比例尺 U0.005m/mm按兩個曲柄位置作 出機構運動簡圖。曲柄位置圖的做法：首先，做出搖桿在左極限位置（即 AB與BC桿共線時）所對應的曲 柄位置1，然后按轉向將曲柄圓周作十二等分，得12個 位置。再根據其他各桿的長度找出連桿上拌勺 E的各對 應點E1E2-E12繪出正點軌跡。按拌勺的運動軌跡的最 低點向下量40mm定出容器地面位置，再根據容器高度 定出容積頂面位置。容積頂面位置與拌勺E的軌跡的兩 個交點E8'和E11',其所對應的兩個曲柄位置 8'和 11'即為拌勺E離開及進入容積時所對應的曲柄位置。圖5拌勺E的運動軌跡做構件6位置的運動簡圖：根據設計要

15、求，選才¥ 7 位置作構件的運動簡圖。先對應附圖 1-2分別做出在位 置7的曲柄AB,然后分別以B為圓心，BC長為半徑和以 D為圓心，DC長為半徑畫圓弧，兩圓弧的交點即為 C點 位置。延長BC畫虛線至E點使BE長為1360mnW作出了 構件在位置7的運動簡圖。3.2 速度分析圖6曲柄在7位置的運動簡圖選取速度比例尺v 0.05 s ,用相對運動圖解法求曲柄在mm與水平重合時即7點時E點的速度。對于C點V C V B V CB方向 ？±ABXBC大小 ？， Vw2 2 n/607.33 rad /sVB W21AB 1.76 m/sVC I PC 0.05 40.168 m/

16、s 2.01 m/sVBW4V CBW3VC /I CD2.01 0.4054.959 rad/sI BC0.05 45.504 m/s 2.275 m/sVCB /1 BC2.275 / 0573.957 rad/s對于E點Ve Vb Veb方向？±AB±BE大小？，VVCVDB1.76m/s2.01m/s2.275m/s3.3加速度分析3.4確定慣性力PI和慣性力矩MIVW3I5.38 m/sEB3 BEVRI 0.05 93.784BPE4.689 m/s圖7曲柄水平時點E的速度多邊形選取加速度比例尺為an t對于c點acacac2 .0.25m/s /mmn taB

17、 aCB aCB方向：C-D ±CD B-A C-B ±BC大小V? VV ?an w421 cn 4.9592 0.405 9.959m/s2VEBVbn5.38m/s4.689m/s29.959m/s3.5 機構的動a baCBaCtaCBa322W21AB7.332 0.24012.895 m/s2W3IBC3.957 2 0.5759.003 m/s2a pc 0.25 61.625815.4 m/s2ataCB239.1mm9.775 m/s/ I BC9.775 /0.57517 rad/s 22 aB 12.9 m/saC 15.4 m/s22a3 17 ra

18、d/s態靜力nt分析 對于E點a E aB a EB aEB方向：？ B-AE-B ±EB大小：？ V V VaB 129 m/s2 aE 30.619m/s222aB W2 1AB 12.895 m/s2anB W32IEB 3.9572 1.36 21.295m/s2aEBa3 kB 17 1.36 23.12m/s2EB 3 EBaE3p'e30.619 m/s2圖8曲柄在水平時點E的加速度多邊形3.6曲柄平衡力矩根據各構件重心的加速度及角速度，確定各構件的 慣性力PI和慣性力矩MI,其合成為一力，求出該力至 重心的距離hi o1.作用在連桿3上的慣性力與慣性力偶距由加

19、速度 多邊形得：M13 JS3 aCB /1BC 18.5 17 314.5 N m- 1P3 G3/ga P S3 2096.204N為 M13/P3 3145/2096204 0.15m2.作用在連桿架4上的慣性力偶距由加速度多邊形 得：.P4 m4 as4 314.417NM14 JS4 a4 17.396N mh4 M14/P4 17.396/314.417 0.055mM13 314.5N mP13 2096 N m h3 0.15 mP14314.4 NM 1417.4 N mh40.06 m選比例尺25N/m作圖，見1號圖紙組示力體。先 將各構件產生的慣性力視為外力加于相應當構件上，并 按靜力分析如下圖。先將構件 3 , 4上