剥豆机的设计

一、设计题目：剥豆机的设计 1、工作原理及工艺动作过程 将干蚕豆浸胖后放在料斗内，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。主要工艺动作是送料、压豆切皮、挤压脱皮。

2、原始数据及设计要求

蚕豆长度：20~25mm

蚕豆宽度：15~20mm 蚕豆厚度：6~8mm

生产率：每分钟剥80粒。

要求体积小、重量轻、压紧力可调、工作可靠、外形美观。

二、工作原理及工艺动作分解

根据工艺过程，由三个执行机构完成：送料机构、压豆切皮机构、挤压脱皮机构。其中必须完成六个动作：振动、送料、压紧，切皮、脱皮，清扫。、

1、 为了使蚕豆成连续排列，继而方便送料，采用振动料斗上料的方法。

2、 为保证蚕豆依次运入挤压切皮机构中并完成压切，送料可采用间歇运动机构，已完成压

切、挤扫，上料三个工位的转换。

3、 通过压紧机构将蚕豆压紧，同时切开头部豆皮，可采用联动组合机构。

4、 为了保证压力不过大可在压头处加一个刚度合适的弹簧。

5、 可使用轧轮，滑块等进行挤压脱皮。

6、 脱皮后立即进行扫皮。

以上六个动作，振动上料的动作比较简单，因此，剥豆机的运动方案设计的重点考虑间歇送料机构和压豆切皮机构和挤豆扫皮机构这三个机构的选型和设计问题。

三、根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图

对于剥豆机的运动循环图主要是确定三个执行机构的先后顺序、相位。以主动件的零位角为横坐标起点，纵坐标表示各执行构件的位移。

（1）以切压机构为主机构，要求压豆片保压一定时间，刀片移动切皮。主动件一转完成一个运动循环，其位移线图为：

压紧板

刀片

（2）压扫机构，可与压切机构同步进行，挤豆模块回程过程中要求扫皮刷进入扫皮，其循环如图：

压豆模块

扫屑刷

（3）间歇送料机构，要求在以上两机构工作时，保持静止。送料运动在进程前半段和回程后半段完成，如图循环：

综上分析得到运动循环总图：

3600

四、执行机构选型

由上述分析可知，剥豆机有三个执行机构完成。一为实现振动上料，间歇送料。二为实现压豆切皮机构，三为实现挤豆扫除豆皮的机构。此外，当各机构按运动循环图确定的相位关系安装后应能坐适当的调整，故在机构之间还需设置能调整相位的环节（也可能是机构）。剥豆机的设计过程：

实现压紧切皮运动的机构的基本运动功能：

（1）每分钟要完成80次的往复运动，及一个循环，主动构件的转速为80r/min，机构要求有运功转换的功能。

（2）为了切豆，压紧应保持一段时间，所以，进程后有停歇功能。

（3）压紧停歇过程中，刀片继续向下运动不应与停歇机构同步，应用联动机构。

功能连杆机构齿轮机构凸轮机构

多连杆连接

按给定的条件，选出三种方案作为评选：

方案一方案二

方案三

五、机构运动方案的选择和评定

方案一采用连杆机构，曲柄带动摇杆摆动，使从动机构上下往复运动，能完成先压后切的动作，由于杆件较多，因此其运动规律较难确定，尺寸难以计算。

方案三采用连杆及齿轮齿条机构，也能满足设计要求，连杆带动齿轮往复运动，此轮带动齿条移动，齿轮齿条设计要求较高，分析较为复杂，加工复杂。

方案二采用凸轮机构，能得到理想的运动规律，压板与凸轮以高副连接，且适用于高速，小压力的场和。以凸轮为主动件，刀片以曲柄滑块机构控制，通过调节曲柄的位置，能实现不同的联动运动形式。如能满足，压板在行程末端停歇恰好时间让刀片完成切割的动作。

所以，以方案二为最终方案。

六、机械系统的速比和变速机构

根据选定的驱动电动机的转速和剥豆机的生成率。它们的机械传动系统的总速比为： i 总=

执行主轴

总n n =

80

800

=10 机械传动系统的第一级采用皮带传动，其速比为2；第二级采用直齿圆柱齿轮传动，其传动比为5.

八、机构的尺度设计（切皮加压机构）

1）齿轮传动的计算

切皮加压机构与挤豆机构同步进行，齿轮要求一样，取Z 1=16，Z 2=i ×16=5×16=80。按钢质齿轮进行强度计算，其模数m=2mm 。则 d 1=z 1×m=32mm d 2=z 2×m=160mm 2）曲柄滑块的计算

切皮动作由曲柄滑块机构控制，其示意图如图所示：

依据滑块的行程要求以及压切机构的尺寸要求，选取此机构的尺寸如下：

根据蚕豆的尺寸，可定其偏距为e=m ，柄L1=30mm ，连杆L2=100mm 。

根据以上数据设计，计算出滑块的行程为S=60mm ，满足要求

行程速比 K=1.0015 最小传动角 γmin=67.67

曲柄转速为80r/min ，ω=480rad/s 。其位移、速度线图如下：

120 230 切皮的过程曲柄转动的角度为110 ْ

3）凸轮的计算

为了计算方便，采用偏心距为零的机构，根据压头的运动要求取基圆半径为r=60，运动行程为h=35mm 。由于要与切皮的曲柄滑块机构配合，ω=480rad/s ，凸轮的

远休止角为δ。=110 ْْ，推程和回程都采用简谐振动分析，为方便运算，推程角、

回程角相等，取δ。=110 ْ，近休止角30度，按余弦加速度运动规律的运动方程:

将数据带入公式，可得到位移线图、速度、加速度线图：

S=

2h [1-cos (πδο

δ

)], V=δοπω

2h sin(πδοδ)

a=δοπω2h cos(πδο

δ) 60mm

2574

位移

速度