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1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)之,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)： 劉軼 何啟泳 周培紅 呂潤(rùn) 王慶新,剝,豆,機(jī),1 設(shè)計(jì)題目：蠶豆去皮機(jī)，其要求如下： 1）蠶豆長(zhǎng)度。2025mm 2）蠶豆寬度。1520mm 3）蠶豆厚度。68mm 4）生產(chǎn)率。每分鐘剝80粒。 5) 剝豆機(jī)要求體積小，重量輕，壓緊力可調(diào)，工作可靠， 外形美觀,設(shè)計(jì)要求,工藝過(guò)程,將干蠶豆浸胖后放在料斗內(nèi)，通過(guò)振動(dòng)下料后將蠶豆平放排列成頭尾相接，送豆到切皮位置，將豆壓住并切開(kāi)頭部的皮，然后用擠壓方法將豆擠出。 剝豆機(jī)的主要工藝動(dòng)作是送料、壓豆切皮、擠壓脫皮,設(shè)計(jì)方案一,（一）振動(dòng)送料機(jī)構(gòu) 剝豆機(jī)對(duì)送料的工藝要求是“振動(dòng)下料，將蠶豆平放排列成頭尾相連”。所以我們
2、的送料機(jī)構(gòu)由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 我們將用于裝蠶豆的漏斗與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的滑塊固結(jié)在一起，通過(guò)曲柄的整周轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化成漏斗的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 漏斗底部開(kāi)有小孔，孔的截面為20mm8 mm的橢圓剛好可以容納豎直放置的一顆蠶豆。通過(guò)振動(dòng)，使蠶豆能依次豎直地進(jìn)入漏斗底部的管道。漏斗底部管道與機(jī)架的管道相接，并且套在機(jī)架管道外部，沿其上下移動(dòng)。,（二）送豆切皮及壓緊機(jī)構(gòu) 我們?cè)摲桨覆捎玫那卸箟浩C(jī)構(gòu)略有改進(jìn)和創(chuàng)新，我們采用的是兩個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)的相互配合來(lái)完成壓緊和切皮的。該機(jī)構(gòu)中最關(guān)鍵的的是兩凸輪的運(yùn)動(dòng)配合，二者的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖,其中上圖代表紅色推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律。下圖位移代表綠色推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律。兩推桿有所對(duì)凸輪驅(qū)動(dòng)，兩凸輪我
3、們采用帶輪傳動(dòng)，故二者角速度相同，而兩推桿兩端形狀不同紅色推桿為刀片結(jié)構(gòu)，綠色推桿左端為平面結(jié)構(gòu)。二者按上方位移圖像方式相互配合，可以完成對(duì)蠶豆的切皮，當(dāng)蠶豆由漏斗進(jìn)入紅色推桿時(shí)，具體配合如下： 1蠶豆進(jìn)入時(shí)，下方綠色桿件是在遠(yuǎn)休止段，此時(shí)蠶豆被綠色桿件頂端面攔截在管內(nèi)，蠶豆無(wú)法掉下。 2紅色推桿開(kāi)始向前推進(jìn)，最終由刀片將上端豆皮切掉，形成開(kāi)口。此時(shí)紅色桿件在遠(yuǎn)休止段。 3綠色推桿開(kāi)始，收回，并向近休止段移動(dòng)，打開(kāi)紅色篩管下端口，放出已切好的豆子。 4當(dāng)綠色推桿到達(dá)近休止后繼續(xù)向遠(yuǎn)休止端運(yùn)動(dòng)，此時(shí)紅色推桿也開(kāi)是返程，當(dāng)綠色推桿將篩管下端都封閉時(shí)，紅色推桿正好將上方端口打開(kāi)，并允許下一個(gè)蠶豆進(jìn)入
4、。之后運(yùn)動(dòng)按此周期循環(huán)。 此規(guī)律可有上圖得出，按照推桿位移圖像可設(shè)計(jì)出相應(yīng)的凸輪輪廓線(xiàn)。,（三),擠壓脫皮機(jī)構(gòu) 為實(shí)現(xiàn)對(duì)蠶豆的擠壓脫皮，我們選用的是軋輥裝置。 設(shè)定兩軋輥之間的間隙為5mm，略小于蠶豆的厚度。蠶豆由于其重力，掉落進(jìn)軋輥，在通過(guò)軋輥間歇時(shí)，兩個(gè)軋輥同時(shí)向中心回轉(zhuǎn)，對(duì)蠶豆一端擠壓，由于蠶豆另一端已經(jīng)被切皮，所以蠶豆可以從切皮端被擠出。,設(shè)計(jì)方案二,該方案是在方案一的基礎(chǔ)上改進(jìn)的，用有偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)代替了無(wú)偏置機(jī)構(gòu)，這個(gè)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是在滑塊上開(kāi)一個(gè)比一粒豆稍大的小槽，滑塊每往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次就可以運(yùn)一顆豆，這樣可以保證蠶豆能夠一顆一顆的落到水平槽上。,下面就是振動(dòng)抖料，且保證蠶豆按一定次序
5、排列的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖： 具體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是：上面的滑塊帶著料斗每上下抖動(dòng)一次都可能會(huì)有蠶豆落下來(lái)，落下來(lái)的蠶豆可能不止一粒，并且排列無(wú)序，可是只能有一粒蠶豆落到小槽里，因?yàn)樾〔鄣某叽缰槐纫活w蠶豆稍大。此時(shí)下面帶槽的滑塊在曲柄的帶動(dòng)下迅速將豆送到右邊的管口處，而后又迅速退回去接下一顆豆。這樣從下面管口掉下的蠶豆都是有序的。 這個(gè)方案的實(shí)現(xiàn)要求對(duì)下面的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)有很高的要求，除了有急回運(yùn)動(dòng)特性外，還要求滑塊退回的速度很快。同時(shí)也要嚴(yán)格根據(jù)滑塊的行程（即是兩固定管間的距離）來(lái)設(shè)計(jì)下面的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。,設(shè)計(jì)方案三,此方案的設(shè)計(jì)主要是考慮到如何提高生產(chǎn)率。該方案與方案一有很大的不同。抖料機(jī)構(gòu)采用的是
6、凸輪機(jī)構(gòu)，其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下圖所示 當(dāng)時(shí)考慮到此機(jī)構(gòu)的主要原因是偏置直動(dòng)滾子推桿圓盤(pán)凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性好。而且小滾子引進(jìn)的局部自由度可以有效地避免較大沖擊對(duì)機(jī)構(gòu)造成磨損。 機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件n= 3 低副數(shù)目 Pl= 3 高副數(shù)目 Ph=1 局部自由度 F=1 虛約束 p=0 機(jī)構(gòu)的自由度為 F=3n -（2 Pl + Ph -p ）- F =33 -（23+1-0）-1,三種方案比較,最終選定方案,綜上：我們最終采用方案二的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來(lái)作為我們的振動(dòng)上料機(jī)構(gòu)。,所選方案的具體設(shè)計(jì) 1工作循環(huán)圖,主要機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸,2機(jī)構(gòu)總尺寸,振料機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算 （單位：mm）,（一） 漏斗（滑塊）的運(yùn)動(dòng)
7、分析：漏斗的位移，加速度曲線(xiàn)如下圖所示： 漏斗的位移時(shí)間曲線(xiàn),由速度曲線(xiàn)可知，速度的變化是連續(xù)的，無(wú)突變，因此無(wú)剛性沖擊。當(dāng)漏斗運(yùn)動(dòng)在行程中點(diǎn)時(shí)，漏斗的速度最大；當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)在最高和最低位置時(shí)，漏斗的速度為0，其運(yùn)動(dòng)方向開(kāi)始改變。由于振動(dòng)抖料是由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此滑塊向上運(yùn)動(dòng)的速度和向下運(yùn)動(dòng)的速度在曲線(xiàn)圖上不是對(duì)稱(chēng)的。這就很好的反映了急回的特點(diǎn)。,漏斗的加速度時(shí)間曲線(xiàn),在該曲線(xiàn)圖中，加速度在不同時(shí)刻都有不同的變化。在速度最大的時(shí)刻，加速度突變的比較厲害，此時(shí)存在柔性沖擊。在速度為0的時(shí)刻，加速度變化的比較平緩，沖擊較小。整體分析。在某些時(shí)刻（圖中的t=2.4s）加速度突變的特別
8、厲害，此時(shí)的沖擊是非常大的，這對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)的影響是很不利的。如果更合理的設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的尺寸，這種較大的沖擊是可以避免的。,用solidworks進(jìn)行仿真,點(diǎn)擊播放三維動(dòng)畫(huà),小結(jié),這次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，是對(duì)整學(xué)期所學(xué)知識(shí)的一個(gè)綜合考察及運(yùn)用。 在這次的設(shè)計(jì)過(guò)程中我們遇到了很多問(wèn)題，例如由于在設(shè)計(jì)零件時(shí)沒(méi)能整體考慮機(jī)構(gòu)總大小，導(dǎo)致零件尺寸不當(dāng)。在裝配過(guò)程中由于對(duì)軟件間的不收悉，給設(shè)計(jì)和裝配帶來(lái)很大的困難。 通過(guò)此次實(shí)習(xí)，不僅對(duì)所學(xué)知識(shí)有了鞏固，同是對(duì)機(jī)械類(lèi)軟件業(yè)有了新的認(rèn)識(shí)與提高。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們大膽運(yùn)用新的凸輪機(jī)構(gòu)及配合。 在這次的實(shí)習(xí)中，我們充分發(fā)揮了團(tuán)隊(duì)精神。從討論涉及到最后的結(jié)稿，我們都是經(jīng)過(guò)共同努力完成的。盡管在討論中出現(xiàn)過(guò)爭(zhēng)執(zhí)，然而通過(guò)討論我們互相彌補(bǔ)了對(duì)所學(xué)知識(shí)認(rèn)識(shí)的不足及誤區(qū)。 收獲： 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我們對(duì)Solidworks這個(gè)軟件有了更深的認(rèn)識(shí)！認(rèn)識(shí)了很多新的命令,
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