目录
0.课程设计任务书 (2)
1.设计题目 (3)
2.工作原理和工艺动作分解 (3)
3.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图 (5)
4.豆机的功能分析与设计过程 (6)
5.脱皮机构与定位夹紧机构选型 (8)
6.机械传动系统的速比和变速机构 (11)
7.脱皮机构的尺度设计 (12)
8.定位切皮凸轮机构及夹紧凸轮机构设计 (13)
9.剥豆机三维图设计 (16)
10.参考资料 (17)
11.设计总结 (18)
湖南工业大学
课程设计任务书
2010 —2011 学年第2 学期
机械工程学院（系、部）材料成型专业材1 班级
课程名称：机械原理课程设计
设计题目：剥豆机机构设计
完成期限：自2009 年 6 月 5 日至2009 年 6 月9 日共 1 周
指导教师：银金光2009 年6 月1 日
系（教研室）主任：王菊槐2009 年6 月 1 日
1.设计题目：剥豆机机构设计
1.1设计原理：
剥豆机是将干蚕浸胖后放在料斗内，通过振动下料后将蚕豆平放排列成头尾相接，送豆到切皮位置，将豆压住并切开头部的皮，然后用挤压方法将豆挤出。
1.2设计要求：
①蚕豆长度：20-25mm
②蚕豆宽度：15-20mm
③蚕豆厚度：6-8mm
④生产率：每分钟剥80粒
⑤剥豆机要求体积小、重量轻、压紧力可调、工作可靠、外形美观
蚕豆形状如图1-1所示，
图1-1
蚕豆形状图
2. 工作原理和工艺动作分解
2.1 工作原理和工艺动作分解
根据工艺过程，机构应具有一个电动机和四个执行构件（一个料筛、一个
推杆、一个定位切皮构件、一个夹紧块和一个双轴轧辊）。五个执行构件的运动形式如下所示：
（1）料筛沿着槽面左右水平往返移动，是蚕豆能够快速地按预定位置落入槽内。因为蚕豆颗粒相对比较大，若没有振动这一过程，蚕豆容易卡在料筛的出豆口，将不能达到预期目的。我们采用的是使蚕豆一粒一粒的落下，所以为了提高工作效率和降低能耗，料筛振动的幅度不宜过大。故其行程约为30mm 其简图和位移线图如图2-1所示：
（2
）推杆沿着槽的内部首先将蚕豆水平推进24mm ，然后停止一段时间，等切皮结束后在往前推52mm
，到达斜槽顶部是蚕豆下滑。若机构完成一个运动循环则其简图和位移线图如图2-2
所示：
（3）定位切皮机构是有凸轮机构来实现其运动规律的。它的目的是将蚕豆定位，并且定位于切皮是一个联动组合机构，在回位的同时进行切皮动作其
图2-1振动筛的位移示意图
运动简图和位移线图如图2-3示：
（4）夹紧块也是通过凸轮机构来实现其运动规律的。它是将蚕豆固定，利于下一步的切皮运动。其运动简图和位移线图如图2-4所示：
（5）双轴轧辊是用来实现脱皮功能的。由于它的与其它机构的联动性要求不高，而且是匀速转动的，所以对其设计只需着眼于对其功能的实现。
3.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图
拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试。
以主动件的转角作为横坐标(0°、360°)，以各机构执行构件的位移为纵坐标作出位移曲线。主动轴每转一圈为其准拟定的运动循环图如下图3-1所示：
图3-1剥豆机的机构运动循环图
4.剥豆机的功能分析与设计过程4.1剥豆机的功能分析
由上述分析可知，剥豆机的功能分析可作总结如图4-1所示：
图4-1剥豆机的功能分析图
将剥豆机的功能分析图可知，其运动有下料
送料 定位压紧切
皮 脱皮，如图4-2所示：
图4-2 剥豆机功能示意图
4.2剥豆机的设计过程：
实现剥豆机切皮运动的机构应有下面几种基本功能：（下料与输送由李小娟负责） ① 在蚕豆输送过程中，此时定位机构要处于停歇状态，在蚕豆即将被定位时，
定位机构也要处于停歇状态，故该机构要有两次间歇功能。 ② 要满足定位功能与切皮功能联动组合 ② 需要定位切皮机构有往复运动
③ 双轴轧辊转向所在的平面于主动件即主动轴转动所在的平面是垂直的，故机
构要有运动转动换向功能，即垂直平面换向
④ 根轧辊间的运动要反向，所以该机构必须要有第二次运动换向功能，即同平
面反向
⑤ 辊脱皮的过程中，因为蚕豆的壳比较软很容易粘在轧辊上，故此机构应该有
个 扫的功能
⑥ 我们设计的剥豆机的生产效率是每分钟剥80粒，并且没脱一粒皮双轴轧辊
就应该旋转一周，故主动轴轧辊的要完成每分钟转80圈
5.脱皮机构与定位夹紧机构选型
5.1脱皮机构选型
实现夹紧运动的机构应有下面几种基本功能：
① 在定位前，夹紧块要处于未夹紧停歇状态，定位之后，夹紧块也要处于夹紧的停歇状态，以利于下一步的切皮动作，故该机构也要有两次停歇功能。
② 需要加紧机构要有往复运动。
由上述易知要实现蚕豆脱皮的功能需要将此两种换向的机构串联起来，因此可以先去能使现（1）、（2）两种功能的的机构来组成我们所需要的方案。如果每一功能仅由一类基本机构来实现，如图5-1所示，可以组合成3*3=9种方案。
图5-1可供选择的方案
在按给定所需要的运动条件和空间，时间条件下，选出三种方案。如图5-2所示：
方案一
图5-2脱皮机构的三种方案
5.2脱皮机构运动方案的选择和评定
方案一：圆柱齿轮与直齿圆锥齿轮串联机构
工作原理：直齿圆锥齿轮啮合，实现垂直平面速度换向；圆柱齿轮啮合，实现平行平面速度反向。两种啮合串联从而使轧辊按要求运动。
优点：结构紧凑，稳定性，传动性良好，便于装配。
方案二：直齿圆柱与涡轮蜗杆串联机构
工作原理；直齿圆锥齿轮啮合，实现垂直平面速度换向；涡轮蜗杆啮合，实现平行平面速度反向。两种啮合串联从而使轧辊按要求运动。
优点：结构比较紧凑，能实现大传动比传动。
缺点：结构复杂，稳定性能不是很好。
方案三：双曲柄机构与涡轮蜗杆串联机构
工作原理：涡轮蜗杆啮合，实现垂直平面速度换向；双曲柄机构，实现平行平面速度反向。两种机构串联从而使轧辊按要求运动。
优点：能实现使双轴轧辊反向运动的功能。
缺点：不便与轧辊装配，结构复杂，传动性较差。
结论：在三个方案的比较下，选取方案一作为脱皮机构比较合适。
5.3定位夹紧机构选型
如图5-3所示有三种方案：
