自动喂料搅拌机独家版.docx
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自动喂料搅拌机独家版
机械原理课程设计
自动喂料搅拌机
姓名：
张帅康
时间2014.7.4
1课题要求
2方案设计分析
3设计过程
3.1各部分机构分析计算
3.2机构的构件结构尺寸等级和参数的确定
3.3个部分机构简图循环图
4机构总图
5机构设计过程说明运动过程
6总结
7参考资料目录
1课题设计要求和题目
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
2方案设计分析
方案A
自动喂料搅拌机的动力由电动机输出，电动机输出轴上装有一个飞轮（飞轮作用：
使机械运转均匀。
当飞轮高速旋转时，由于惯性作用可贮藏能量，也可放出能量，克服运动阻力，使发动机运转平稳。
其慢慢降速，避免猛然低速导致停车。
因此可使机械运转均匀，旋转平稳。
）电动机输出轴与变数箱相连，经变速箱变速后有两个输出分别为输出1和输出2。
输出1经带齿轮把动力传递给容器，带动容器转动；输出2传递路线又分两部分，一部分经锥齿轮传递给四杆机构作搅拌运动，另一部分经V带传递给蜗杆蜗轮机构带动凸轮转动，凸轮控制着下料口的开与关。
方案B
机构棲动说明：
动力由电动机提供*通过轴传给齿轮，再由减速器调节好速
度输出后分成两部分，一部分传绪齿轮机构带功容器运转’另一部分传给蜗轮蜗
杆机构”带动凸轮所在的齿轮*由凸轮来控制卜料开关，当不完全齿轮有齿部分啮合时，下料口关闭，带动曲柄摇杆机构运动进行搅拌.当不完全齿轮转到无齿部分时’下料口开启，进行喂料.
E轮作用：
使机犧运转均匀E轮高速確转，由广惯性作用可贮藏能量，也可放出能最，克服运动阻力，便发动机运转平稳g当趙速运转时，它能把能最贮藏起來，使其缓按提速，避免猛然高速运转，造成来不及操纵而尖去控制；当低速运转时，它能把能量释放出来，使其慢慢降速’避免猛然低速导致停牟口因此可使机械运转沟匀，旋转平稳。
不完全齿轮原理：
在主动齿轮只做出…个或几个齿，根据运动时间和停砒时间的耍求在从动轮上作出与主动轮相啮令的轮齿。
其余部分为锁止圆弧口当
特点：
不完全齿轮机构结构简中、制造容易、匚作可律，从动轮运动时
间和莎止时问可在较大范闌内变化.但足从动轮在开始进入啮介与脱离啮合时有较大冲击，故般只用于低速，轻载场介。
3•设计过程
1.各部分机构分析计算
功能
执行构件
工艺动作
执行机构
喂料
摆杆
间歇摆动
摆动从动件
盘形凸轮机
构
旋转
回转轴
回转运动
蜗轮蜗杆机
构
搅拌
拌勺
回转运动
曲柄摇杆机
构
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
表1拌勺E的搅拌轨迹数据
位置号
i
1
2
3
4
5
6
7
8
方案
A
x
505
493
475
373
196
75
13
185
y
185
332
524
763
660
480
225
103
表2自动喂料搅拌机运动分析数据
方案
号
固定铰链A、D位置
电动机转速
/（r/min）
容器转速
/（r/min）
次拌间每搅时怜
物料装入容器时间
/s
XA/mm
YA/mm
XD/mm
YD/mm
A
1735
420
1200
0
720
60
100
60
表3自动喂料搅拌机动态静力分析及飞轮转动惯量数据
方案号
Qmax
/N
Qmin
/N
8
S2
S3
M2
/kg
M3
/kg
JS2
/（kgm2）
JS3
/（kgm2）
A
2600
650
0.04
位于
连杆
2中
占
八、、
位于从动连架杆3中占
八、、
135
48
2.00
0.075
2■机构的构件结构尺寸等级和参数的确定
容器旋转功能中蜗轮蜗杆的参数
传动
中心距
蜗轮变
模数m
蜗杆分
蜗杆
蜗轮齿
比
a/mm
位系数
/mm
度圆直
头数
数Z2
X2
径d
乙
i=12
180
-0.4286
6.3
63
4
48
（A）
轮系传动系统的数据分析
A方案
曲柄的转速9r/min每次搅拌100秒即转15周
蜗杆齿数zi=1涡轮齿数Z2=160
蜗轮蜗杆减速传动比i=3发动机/3蜗轮二Z2/Z1=144O/9=16O/1
物料装入时间为60秒凸轮近休止程为n
所以凸轮基圆周期为120秒即转速为0.5r/min
所以传动比i=3J®凸轮=9/0.5=18/1
所以用轮系传动31/3凸轮=（Z2Z3）/（Z1Z4）=（102*72”（17*24）=18/1错误!
未指定书签。
错误！
未指定书签。
设计实现喂料动作的凸轮机构
实现喂料动作的凸轮机构在运动中受轻载而且低速运转，故只需
采用等速变化规律的盘型直动从动凸轮机构即可达到要求。
凸轮机构
的推程与喂料系统开口的大小相同，设其为100mm喂料系统的开启和关闭过程是一个快速的过程，故设其推程角和回程角为5度，根据物料喂入时间和每次搅拌时间即可确定远近休止角的大小，对方案A,
其远休止角为216度。
根据机构的整体尺寸设定凸轮的基圆半径为400mm为尽量减小压力角而设定凸轮的偏心距为200mm
凸轮设计具体如下：
由已知得凸轮的基圆半径r0=400mm,偏心距e=200mm，凸轮以
等角速度••沿逆时针方向回转，推杆的行程h=100mm
其运动规律为:
=0〜50推杆等角速度上升h；
5~216°推杆远休；
216〜221°推杆等速下降h;
221〜360°推杆近休。
用作图法，取比列尺叫，先根据已知尺寸作出基圆与偏距圆，然后用反转法作图设计。
推程段凸轮轮廓线：
1）确定推杆在反转运动中占据的个位置；
2）计算推杆推程在反转运动中的预期位移；
s=h「/、0'0=5
6/（0）
0
1
2
3
4
5
s/mm
0
20
40
60
80
100
3）确定推杆在复合运动中占据的位置；
4）连接各点成一光滑曲线，即为凸轮轮廓线。
5）计算推杆回程在反转运动中的预期位移；
s=h、/、0、0二5
0
1
2
3
4
5
s/mm
100
80
60
40
20
0
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:
U2V2=W2
m2
'''2'222''2'2
.2,2
U=m[（x—d）cos、.ysin、.]（xyl—a）—lx[（x—d）y
2122
V二m[（x-d）sin”_ycos]（xyl-a）ly[（x_d）ym-c]
2
W=2lmsin、[x（x-d）y-dycot]
f（x,y,XA,yA,a,b,c,l,m,o）=0
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。
将已知的轨迹中的八个点的坐标代入方程中计算可得出各个杆件的长度，但是由于方程比较复杂不易求解，因此先通过图解法大致确定出曲柄长度然后在代入方程求连杆长度。
对于方案A，假定曲柄长度Lab为240mm，已知
Lad=640mm代入方案A的数据可得出其余两个杆长分别为LBC=570mmLCD=400mm
3.部分机构简图循环图
图1为蜗轮蜗杆减速机构简图
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5为连接四杆机构和凸轮机构的轮系
图五
5机构设计过程说明运动过程
自动喂料搅拌机的动力由电动机输出，电动机输出轴上装有一个飞轮
（飞轮作用：
使机械运转均匀。
当飞轮高速旋转时，由于惯性作用可贮藏能量，也可放出能量，克服运动阻力，使发动机运转平稳。
其慢慢降速，避免猛然低速导致停车。
因此可使机械运转均匀，旋转平稳。
）电动机输出轴与变数箱相连，经变速箱变速后有两个输出分别为输出1和输出2。
输出1经V带传动把动力传递给容器，带动容器转动；输出2传递路线又分两部分，一部分经锥齿轮传递给四杆机构作搅拌运动，另一部分经V带传递给蜗杆蜗轮机构带动凸轮转动，凸轮控制着下料口的开与关。
6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。
7参考资料目录
1王知行，邓宗全.机械原理.第二版.北京：
高等教育出版社，2006
2邹慧君.机械原理设计手册.北京：
高等教育出版社，1998
3.裘建新.机械原理课程设计指导书.北京：
高等教育出版
社2005
4.机械原理刘会英杨志强张明勤
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