剥豆机设计

目录
一、剥豆机设计前言 (1)
二、设计数据和要求 (2)
三、运动循环图 (2)
四、三种方案的比较与选择 (3)
五、最终方案的选择 (12)
六、机械运动和动力设计 (13)
七、感想与建议 (15)
八、参考资料 (17)
二、设计数据和要求：
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。

剥豆机的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 :
1）蚕豆长度。

20～25 mm。

2）蚕豆宽度。

15～20 mm。

3）蚕豆厚度。

6～8 mm。

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。

三、设计任务
1.根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图
2．进行送料机构、压紧-切皮机构、挤压脱皮机构的选型以
实现上述动作要求。

（1）、送料机构
一、送料机构
此机构利用凸轮机构进行振动下料，在凸轮回转的过程中，料斗可以做上下振动，从而使蚕豆下落，达到送料目的。

此机构属于直动滚子推杆盘型凸轮机构，优点是不易磨损，可输入任意规律的直线移动：缺点是运动行程不大，易产生刚性冲
击，有较大的噪声，误差较小，但效率较低由于运动副为高副，又靠力或形封闭运动副，不适用于重载。

二、送料机构
首先通过曲柄连杆机构来振动送料机构，使泡好的蚕豆竖直进入圆盘的进料口。

该圆盘以一定的转速转动，蚕豆从圆盘上方的口子进入，由于圆盘的转动以及蚕豆重力的作用，蚕豆在下方的口子出来，并经过传送机构传送到下一机构。

圆盘的进料口是经过计算之后，均匀分布在圆盘上的，该圆盘机构能让我们根据出料时所需的速度而调节圆盘的转速，从而满足后面切皮和挤压的间歇要求。

送料机构图
在此机构中，我们采用曲柄连杆机构，由于运动副为面接触，所以承载能力较大，同时能够实现一定的轨迹、定位要求；但由于会出现死点，所以须加飞轮调节，此外，由于平衡能力较差，所以不易用于高速运转。

送料圆盘
送料机构方案评价：
第一个方案用凸轮振动送料，而凸轮的运动不稳定，且他的运动曲线不好确定；而第二个方案用曲柄连杆机构和圆盘进行振动送料，圆盘上有间隔相同的八个孔，转动一周可送下八个豆子，提高了效率，所以选择圆盘送料机构。

（2）、压紧-切皮机构
一、压紧-切皮机构
在此机构中，我们现是采用带传动方式进行送料，将蚕豆送至切头处后再通过凸轮杠杆机构实现切皮。

1、带传动的优点是：结构简单，可用于相距较远的两轴之间运动和动力的传递，且过载时打滑，有安全保护作用。

缺点是：传动精度低，且带传动轴承上的压力大。

2、槽轮机构的特点：构造简单，外形尺寸小；机械效率高，并能较平稳地，间歇地进行转位；但因传动时存在柔性冲击，故常用于速度不太高的场合。

3、采用凸轮加杠杆机构进行压紧切皮，工作原理简单，易于实现生产目的，但不易控制其精度。

二、压紧切皮机构
在此方案中,我们先是采用凸轮加滑块机构将蚕豆推送至工作区,然后又利用凸
轮机构控制刀头实现切皮过程.
此机构比较简易,生产成本较低,但由于凸轮机构传送行程有限,不能远距离传送,所以很难将蚕豆送至指定位置,且传送不稳定,误差积累较大.同时,由于凸轮机
构运动过程中会产生很大的冲击,对刀具磨损较大.
三、压紧-切皮机构、
由送料口提供的蚕豆在曲柄滑块的推动下进入切皮机构，该机构的侧面设有锋利的刀刃，蚕豆在曲柄滑块的推动下将往前运动，因此将在侧面产生一个开口，为下一步做好准备。

为了使蚕豆在切皮时不移动，在切皮位置需要添加一个压紧机构。

如上图所示，为凸轮连杆单侧停歇机构，它用于要求不高的单侧近似停歇机构。

由于压豆时总体精度要求不高，用这个机构就能满足所需的要求。

主动件匀速转动，滑块在行程内往复运动，并且当滑块运动到最下端时，会停留一段时间。

在滑块上升期间，由传输槽传送下一个需要加工的蚕豆到工作区。

由于蚕豆的大小不一样，为保证施加在蚕豆上的压力适中，我们在压头处加一个刚度适合的弹簧来调节。

根据最终生成率的要求，该主动件的转速应该为每分钟80转。

切皮机构图
压紧切皮机构评价：
方案一中的皮带传动精度低，且带传动轴承上的压力大。

方案二中凸轮比较简易,生产成本较低,但由于凸轮机构传送行程有限,不能远距离传送,所以很难将蚕豆送至指定位置,且传送不稳定,误差积累较大.同时,凸轮机构运动过程中会产生
很大的冲击,对刀具磨损较大.方案三和方案一二相比没有用凸轮传动而改用了
曲柄滑块机构，他的运动比较稳定且运动曲线好确定，所以采用方案三。

(3)、挤压脱皮机构、
一、挤压脱皮机构、
如图所示，我们采用扎辊挤压的方法，将切好的蚕豆挤压出来，实现豆、皮分离。

此机构的工作原理是利用一对轧辊的反相旋转。

轧辊表面添加有剧型的橡胶，一旦蚕豆接触了轧辊之后，将被轧辊吸住。

由于轧辊之间的距离比蚕豆的厚度略小，蚕豆将受到轧辊的挤压，豆沿着切开的口子方向弹出，豆皮随轧辊沿相反方向卷入。

二、挤压脱皮机构、
在此机构中，我们通过运用齿轮传动来带动轧辊，从而将切好皮的蚕豆进行剥皮。

具体剥皮方法同方案一。

挤压脱皮机构评价：
在此机构中我们使用齿轮传动具有以下优点：
a、齿轮机构属高副机构，在传动中承载能力较强；
b、传递功率范围大，传动效率高；
c、传动比准确；
d、传动比较稳定，使用寿命长，工作安全性能好等。

3.机械运动方案的评定
(一)设计方案一：
此方案示意图如下所示：
在此方案中，我们进行了如下设计：
1、利用凸轮机构进行振动下料；
2、利用凸轮及杠杆机构进行压紧及切头；
3、利用带轮及传送带进行送料，并利用槽轮进行间歇；
4、利用传送漏斗将传送过来的蚕豆送入。

(二)设计方案二：
此方案的示意图如下所示:
在此方案中,送料机构及脱皮机构同方案一，此方案将压紧切头凸轮置于上方,省去了杠杆机构,此外,此方案利用一曲柄滑块机构推动蚕豆,将其推至工作区进行切皮。

（三）运动方案三：
在此次剥豆机设计过程中，我们共提出了三种设计方案，并将每个方案的优缺点进行了详细的分析与比较，最后在综合考虑了生产、功效、市场等多方面因素后对方案进行了选择。

三种方案的比较
通过以上比较,我们选择第三种方案最终设计方案。

四．根据选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案。

五．绘制机械运动示意图（如运动方案三所示）。

六.对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算，绘制机械运动方案简图。

（1）传动机构的运动尺寸计算
通过查阅机械运动手册知，普通V带的带速
V=(πd1n)/(60×1000)≤Vmax(Vmax=25~30)
d1为带轮直径，n为其转速。

V=5m/s
d1=95mm
由传动比
i=n1/n2=d2/（（1-ε）×d1）
d2=1120mm
带轮中心距
0.7(d1+d2)<a<1(d1+d2)
则设
a=900mm
（2）.执行构件运动参数
由于工作要求为每分钟剥80粒，且圆盘上均匀分布8个凹槽，所以圆盘的转速确定为
N=10r/min
推杆的周期应与工作周期一致，每分钟80转，这可以确保每次有且只有一粒蚕豆被推到切口处。

曲柄滑块机构中的曲柄通过带传动与马达相连。

落料机构中，大圆盘的转动由齿轮变速后得到。

另外，大圆盘上每两槽位的间隙选为每粒蚕豆宽的3~4倍。

固定其直径为
D=160mm
而推杆距大圆盘圆心的距离定为100mm。