自动喂料搅拌机课程设计说明书机械原理课程设计
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机械原理课程设计
说明书
设计题目 自动喂料搅拌机
基本系数方案C
系机电院专业机械设计班14-2
指导教师兰海鹏
2012 年5月29日 设计者 张国忠 目录
三、设计要求 ..................... 2
四、机器运动系统简图 ................. 3
五、过程循环方式 .................. 4
六、四杆机构尺寸设定 ................. 4
七、凸轮机构尺寸设定 ................. 6
八、机械传动计算 .................. 7
九、齿轮设计 ..................... 8
十、飞轮转动惯量的确定 ............... 10
十一、心得体会 ................... 10
十二、参考文献 ................... 10 、机器的工作原理及外形图 ..... 错误! 未定义书签
、要求数据 ............ 错误! 未定义书签 自动喂料搅拌机方案设计（方案 C）
设计用于化学工业和食品工业的自动喂料搅拌机。 无聊的搅拌动 作：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 连在容器内半勺点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：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。
一.数据：
半勺E的搅拌轨迹数据（表1）
方案C Xi 520 495 467 370 260 72 15 150
yi 150 310 570 750 705 462 200 82
自动喂料搅拌机运动分析(表2)
方案
号 固定铰链A、D位置
电动机转 速
/(r/mi n) 容器转速
/(r/mi n) 每次搅拌
时间
/s 物料装入容
器时间
/s XA
/mm yA
/mm XD
/mm yD
/mm
C 1730 410 1200 0 1440 60 90 50
自动喂料搅拌机动态静力分析及飞轮转动惯量数据(表3)
二.设计要求
(1) 机器应包括齿轮(或蜗杆蜗轮)机构、连杆机构、凸轮机构三种以上机构。
(2) 设计机器的运动系统简图、运动循环图。
(3) 设计实现搅料拌勺点E轨迹的机构，一般可米用铰链四杆机构。该机构的两 个固定铰链A、D的坐标值已在表2给出(在进行传动比计算后确定机构的确切 位置时，由于传动比限制，D点的坐标允许略有变动)。
(4) 对平面连杆机构进行运动分析，求出机构从动件在点E的位移(轨迹)、速度、 加速的；求机构的角位移，角速度，角加速度；绘制机构运动线图。
(5) 对连杆机构进行动态静力分析•曲柄1的质量与转动惯量略去不计，平面连杆 机构从动件2、3的质量m、m及其转动惯量Js2Js3以及阻力曲线FQ参见表3。
根据FQmin、FQmax和拌勺工作深度h绘制阻力线图，拌勺所受阻力方向始终与点 E 速度方向相反。根据各构件重心的加速度以及各构件叫加速的确定各构件惯性力 方 F Qmax F Qmin
S2
案
号
/n /n
c 2400 600 0.04 位于连杆
2中点 S3 m2 m3 Js2 Js3
/kg /kg /(kg. /(kg.
m2) m2)
位于从 动连杆 3中点 130 45 1.95 0.07
Fi和惯性力偶矩M,将其合力成为一力，求出该力至重心距离： Lh二M/Fi
(6) 飞轮转动惯量的确定。飞轮安装在高速轴上，已知机器运转不均匀系数 以
及阻力变化曲线。注意拌勺进人容器及离开容器时的两个位置， 其阻力值不同(其 中一个为0),应分别计算。驱动力矩 Md为常数。绘制Mr-(全循环等效阻力矩曲
线)、Md-(全循环等效驱动力矩曲线)、E-(全循环动能增量曲线)等曲线。
求飞轮转动惯量JF。
(7) 设计实现喂料动作的凸轮机构。根据喂料动作要求，并考虑机器的基本厂寸
与位置，设计控制喂料机开启动作的摆动从动件盘形凸轮机构。 确定其运动规律, 选取基圆半径与滚子半径，求出凸轮实际廓线坐标值，校核最大压力角与最小曲 率半径。绘制凸轮机构设计图。
(8) 设计实现缓慢整周回转的齿轮机构(或)
(9) 编写设计计算说明书
(10) 学生进一步完成凸轮的数控加工、机器的计算机动态演示验证等。
三•设计简图
减速器U
3/^ r/mki：
fill 四.整体传动过程
发动机带动高速轴承以1440r/min速度转动，高速转轴通过减速器减速， 获得两个新的低速转轴，一个转轴带动容器转动，还一部分通过带传送传给一个 轴上的蜗杆，蜗杆使齿轮减速，通过齿轮上的一个间歇齿轮来带动四杆机构上与 曲杆相连的齿轮实现间歇转动；另一个转轴通过蜗杆进一步将转轴传动给齿轮的 转速减小，使齿轮上的凸轮获得一个更小的转动速度， 来实现喂料口的喂料和停 止。
五.运动循环方式
喂料口 开启50S 关闭90S
搅拌勺 搅拌90S 停止50S
容器转速 60r/mi n
0 129° 231°
六.四杆机构的尺寸设定（拌勺部分）
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，经计算此算题方法过于复杂，未能解除最终的答 案，所以采用了近似的画图做法。
首先，利用CADS立坐标，通过给定的八个点的位置来大致确定拌勺的运动 轨迹，然后确定出A，D点的位置。因为勺子的运动 y最高点大致在520mm所 以我设定摆杆的长度大约为500mm而曲杆的长度则设为摆杆的一半 250mm此 时图形为
然后，设拌勺在最高点时，摆杆是竖直的，连接勺与摆杆，以勺和摆杆之 间的距离为半径，逆时针的下一个点为圆心画圆，与摆杆所走出的园的交点即为 拌勺在第二个点时摆杆的位置。以此类推，可将摆杆的摆动角度确定出来（还要 林外的选取一个最远点一个最近点以便确定摆杆的极限位置） 。通过此方法做出 来的图形如下。
最后，确定连杆的运动，先确定摆杆在极限位置时候曲杆的位置。 当摆杆
在左边极限位置时，摆杆到曲杆的固定位置距离=曲杆+ 连杆。当摆杆在右边极限 位置时，摆杆到曲杆的固定位置距离=连杆-曲杆。通过曲杆的两个位置可以确定 出连杆的距离。分别使连杆的一端与摆杆的位置连接， 一端与曲杆所画出的轨迹
别为500mm 250mm 626mm 677mm连杆2与从连杆2伸出去的勺子之间的夹 角约为164°。 七.凸轮机构的尺寸设定（喂料口部分）
因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。
首先凸轮的推成应该与喂料口的大小相同。设为 100mm又因为物料的喂料 和关闭过程是一个很快的过程所以推成角与回程角应该为 5°。可以将物料喂料 视为近休止角，物料关闭视为远休止角。所以远休止角221。近休止角为129°， 根据机构的整体来看，我将凸轮的基圆半径设为 200mm为减小压力角设偏心距 为 100mm
已知基圆半径为ro=200mm偏心距e=100mm凸轮以等角速度3沿逆时针方 向回转，推杆的行程h=100mm
运动规律为0到5°推杆等角速度伸出
5 。到221°推杆远休止
221 。到226° 推杆收回
226 。到360°推杆近休止
此图为凸轮结构。（外面一圈为近休止的轨道，为了让推杆能从远休止轨道 回到近休止轨道上）
将凸轮参数输入计算机凸轮设计软件中即可得凸轮机构的运动规律， 并得到
加速度图: 最大力压力角与最小曲率半径。
位移图： 速度图: 最大压力角83.458
八•传动计算（凸轮上的涡轮，与拌勺相连的齿轮，容器） 选择传动比为24的二级减速器，此时输出转速为1440/24=60r/min 需要的容器转速即为60r/min。所以减速器输出的一端直接通过轴传送给容器, 使得容器获得60r/min的转动速度。
凸轮上的齿轮传动:
为了使让凸轮转动的速度为 3/7 (r/min )则需要涡轮蜗杆将低速轴传过来
的转速继续降低，设通过减速器减速之后传给带传送的转速为 60r/min。蜗杆与
传送带的输出相连接，转速为 30r/min，贝M专送带的传送比为60/30=2。而涡轮 的的转速为3/7(r/min)。所以涡轮蜗杆的传动比为30/ (3/7 ) =70。
搅拌四杆机构曲柄转速:
由于间歇齿轮和凸轮机构上的涡轮工作是相对的所以间歇齿轮的转速也为
3/7 (r/min ),设定这个传送带也将蜗杆的速度降到 30r/min。则此传送带的传
送比为2,涡轮蜗杆的传动比也为70,设曲柄的转动速度为10r/min，则间歇轮 与齿轮的传动比为(3/7) /10=3/70。
九.齿轮的设计(间歇齿轮，涡轮蜗杆传动齿轮)
间歇齿轮传动原理：在主动齿轮只做出一个或几个齿，根据运动时间和停歇 时间的要求在从动轮上作出与主动轮相啮合的轮齿。 其余部分为锁止圆弧。当两 轮齿进入啮合时，与齿轮传动一样，无齿部分由锁止圆弧定位使从动轮静止。
此设计中蜗杆与传送带输出相连，转速为30r/min ,涡轮的传送速度为3/7( r/min ) 涡轮蜗杆的传送为70，蜗杆的齿数要在1到10之间，而且不需要较高的转动效 率所以蜗杆的齿数选择2,根据传动比可确定涡轮的齿数为 140。与连架杆相连 的齿轮用齿数为21齿轮，而连架杆的齿轮与间歇轮的传动比为 3/70。贝贝、可歇轮 的齿数=21/ (3/70 ) =490个齿，但是间歇齿轮有5/14的时候是空的，所以间歇 轮的齿数应为315个齿。
