自动喂料搅拌机

1、徐州工程挚院机电工程学院机械原理课程设计说明书课题名称：自动喂料搅拌机学生姓名： 学号 201106083专 业：机械制造及其自动化 班级:11机制3成 绩： 指导教师签字： 1 设计题目及要求 01.1 设计题目 01.2 功能要求 12 题目分析 22.1 功能分解： 22.2 列出可选方案 22.3 方案间的优劣与选择 63 设计 93.1 曲柄摇杆机构的运动分析 93.2 速度分析 103.3 加速度分析 113.4 确定惯性力 PI 和惯性力矩 MI 113.5 机构的动态静力分析 123.6 曲柄平衡力矩 133.7 容器周转机构选用 143.8 拌勺运动机构选用 143.9 填料

2、盒开关机构选用 153.10 自动喂料搅拌机 154 . 心得体会 174.1 心得体会 174.2 参考文献 171设计题目及要求1.1设计题目设计用于化学工业和食品工业的自动喂料搅拌机。物料的搅拌动作为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周连在容器内拌勺 E点沿图1a虚线所示轨迹运动将容器中拌料均匀搅动。物料的喂料动作为 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。喂料机的开启、关闭动作应与搅拌机 同步。物料搅拌好以后的输出可不考虑。图I嗯料搅拌机外型及阻力煲图工作时假定拌料对拌勺的压力与深度成正比即产生的阻力呈线性变化如图1b示。选择方案A进行设计 表

3、2为自动喂料搅拌机拌勺E的搅拌轨迹数据。表1为 自动喂料搅拌机运动分析数据。123Ji J367方率A525S00396ZW10010L871蝴4：地4加曲080莅抻句E佗愧样划.变低出友方-*号出动比* 在r/uuimm r/niu每次懂扑时向3妍瞌入 字拜时间3-L0X.-I川里小口XD fill.uhA17WIDU12D0D1410TOED表Z自动喂耕负扑机患动分析救犯式1.2功能要求a、要求物料的搅拌动作为电动机通过减速装置带 动容器饶垂直轴缓慢整周转动同时固连在容器内拌勺将 容器中拌料均匀搅动。b、要求喂料动作为物料呈粉状 或颗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。c

4、、喂料机的开启、关闭动作要和搅拌机同步。 3.说明书的内容及要求a设计传动系统并确定其传动 比分配画出机构运动循环简图。 b、机构的造型及实现 配合。c、选择和评价运动方案。c、根据电机参数拟 定机械传动方案。d、画出运动简图。2题目分析2.1功能分解：为满足设计要求需要实现下列运动功能 a、在电动 机带动下容器绕直轴缓慢整周转动。b、在电动机带动下拌勺沿搅拌数据表要求的轨迹搅拌。c、在电动机带动下实现填料机自动填料的功能即使漏斗出料口开关左 右移动。d、通过不同机构、轮系的特点达到课题任务 的减速要求和各部位运转的时间要求。万案一：2.2列出可选方案图2方案一机构运动简图注？ 1皮带轮 工一

5、皮带 3电动机 4一传动轴5, 2L端朴6a 24 海轮 7,4 24, 27. 齿轮 12.如一凸轮 11), ”, TL13r 1% 18, m 建村 15填料怠 17一滑洪 1L取料句21.2Jr 29 3b ”一轮古轮 初一容器3J冲勺该自动喂料机构方案图如上图所示。动力由电动机 3输出经皮带2带动皮带轮1转动动力传给传动轴4有 三个分路来完成整个传动过程。第F分：传动轴4传给锥齿轮32锥齿轮32带动 锥齿轮31的转动从而使与锥齿轮31同心的容器30转动 从而带动容器30的转动。第二部分：传动轴4传给蜗杆5从而使涡轮6转动 同时带动齿轮7转动齿轮7又带动齿轮8转动从而带动 固定在齿轮8

6、上的凸轮9转动。凸轮9的匀速转动推动 连杆10上下运动连杆10带动连杆15的运动从而使滑块 17左右滑动起到控制填料盒16开关的目的。而凸轮9 的转动又带动了旋接在它上的连杆 13的运动从而带动 连杆1214的运动带动了拌勺的运动。达到控制的目的。第三部分：传动轴4带动齿轮27和蜗杆26的转动 齿轮27带动齿轮28转动同时带动固定在齿轮28上的锥 齿轮29转动而蜗杆26则带动涡轮24转动同时带动固定 在涡轮24上的凸轮25转动使连杆20上下运动当凸轮 25从最高点转到最低点时取料勺16进入容器30装入物 料当凸轮转到最高点时锥齿轮 2329相接触带动连杆20 转动同时直齿轮2123相接触带动固

7、定在锥齿轮21上的 凸轮22转动使连杆19上下运动从而使连杆18推动取料 勺开与合而连杆20的转动与连杆19的上升是同步的从 而使物料从容器中输出万案一:图3方案二机构运动简图图解；I-电动机2剧杆3刷轮儿皮带掌带轮&齿轮1群勾聚客 靖块M西轮止四利机构I2-Uff IMS*除运动原理整个运动机构由三部分组成。第一部分电动机通电开始转动带动涡轮蜗杆从而带 动绞盘匀速转动。第二部分电动机通过皮带把动力传到带轮从而使齿 轮转动再带动凸轮转动与凸轮连接的四杆机构随之运动 带动拌勺如图一轨迹运动。第三部分在凸轮转动的同时带动连杆机构运动从而 实现滑块左右移动让物料盒间断的开启和关闭。方案二:图

8、4方案三机构运动简图Lr - 2弧工7一推齿钝 3七动机 I"动牺配工蜗精 M 21一涡鸵 7, R, 14,”一街轮 9. 22四轮 10. II. 11. 13，14. 15.-连杆 1R 一项科富IA济城1A容器 瑞一抖勺 工口一取料勺此方案的传动过程由三部分组成。第一部分：动力由电动机输入传给锥齿轮再由锥齿 轮带动容器的转动。第二部分：动力由电动机经传动轴传给蜗杆从而使 涡轮转动同时带动齿轮转动齿轮传递从而带动固定在齿 轮上的凸轮转动。凸轮的匀速转动推动连杆上下运动从 而使滑块左右滑动起到控制填料盒填料开关的目的。而 齿轮的转动又 带动了固定在它上的连杆的运动由四杆 机构带动

9、了拌勺的运动。达到控制的目的。第三部分：动力由电动机经传动轴传给锥齿轮及蜗 杆从而使另一个锥齿轮及涡轮转动涡轮转动同时带动周 定在涡轮上的凸轮转动使连杆上下运动当凸轮从最高点 转到最低点时取料勺进入容器装入物料当凸轮转到最高 点时取料勺转出容器同时控制取料勺的开与合使物料从 容器中输出。2.3方案间的优 劣与选 择综合考虑选 择方案一作为本 次设计的最终方 案虽然传动效 率低制造复杂成 相对本高但是传 动平稳结构紧凑 减速效果好冲 击、震动、噪音 小使用寿命长准 确性强精度高。万案一:优点：1涡轮蜗杆传动结构紧凑体积小、重量轻工作平稳 冲击震动、噪音小。2锥齿轮平稳噪声小。3齿轮传动能保证瞬时

10、传动比恒定 平稳性较高传 递运动准确可靠传递的功率和速度范围大结构紧凑、 工作可 靠可实现较大的传动比传动效率高使用寿命长。4凸轮机构可以使推杆得到 各种预期的运动规律 而且响应速度快机构简单紧凑。5连杆机构压力较小承载能力较大润滑好摩擦小 加工制造容易工作性可靠在原动件运动规律不变的条件下可改变各构件的相对长度来使从动件得到不同的运 动规律两岸曲线形式多样可满足一些特定的工作需要 可方便地达到改变运动传递运 动方向、扩大行程、实现 增强和远距离传动的目的。6、皮带传动结构简单适用于两轴中心距较大的传 动场合传动平稳无噪声能缓冲、吸振过载时带将会在带 轮上打滑可防止薄弱零部件损坏起到安全保护作

11、用。缺点：1涡轮蜗杆蜗杆传动效率低一般认为蜗杆传动效率 比齿轮传动低发热量大齿面容易磨损成本高。2锥齿轮传递效率低制造复杂成本高。3齿轮制造及安装精度要求高价格较贵且不宜用于传动距离过大的场合。4凸轮轮廓线与推杆之间为点、线接触易磨损制造 也困难而且从经济角度来说也很不划算造价高昂。5连杆机构易产生较大的误差积累机械效率降低不 宜用于高速运动。6 不能保证精确的传动比力杀一：优点：本设计方案主要与方案一三不同的就是电动机和齿 轮的两 轴间利用了皮带连接皮带传动首先是缓和了电 动与齿轮间的冲击、吸收震动、因此减少噪音、同时用 皮带的成本低、保养维修较方便等优点。缺点：唯一的不足就是皮带抗热性差抗

12、过载能力差因此在 带动重载荷转动时容易破损如果在潮湿的工作环5 皮市又更勿哀W。力杀二：优点：1本设计方案最大的特点是它采用锥齿轮蜗轮蜗杆 机构实现运动的改变和减速作用。2齿轮传动能保证瞬时传动比恒定平稳性较高传递 运动准确可靠传递的功率和速度范围大结构紧凑、工 作可靠可实现较大的传动比传动效率 高使用寿命长。3锥齿轮平稳噪声小。涡轮蜗杆传动结构紧凑体积 小、重 量轻工作平稳冲击、震动、噪首小。4采用四杆机构使拌勺能按照预定轨 迹运动。5其次采用凸轮连杆机构实现喂料的开关结构简单 使用方便造价 不高经济又实惠。凸轮机构可以使推杆得 到各种预期的运动规律而且响应速 度快机构简单紧凑。 连杆机构压

13、力较小承载能力较大润滑好摩擦小6加工制造容易工作性可靠在原动件运动规律/、变 的条件下可改变各构件的 相对长度来使从动件得到不 同的运动规律两岸曲线形式多样可满足一些特定的工作需要口万便地达到改变运动传递运动方向。缺点：1锥齿轮传递效率低制造复杂成本高。2涡轮蜗杆蜗杆传动效率低一般认为蜗杆传动效 率比齿轮传动低发热量大齿面容易磨损成本高。3齿轮制造及安装精度要求高价格较贵且不宜用于 传动距离过大的场合。凸轮轮廓线与推杆之间为点、线 接触易磨损制造也困难而且从经济角度来说也很不划算造价高昂。4连杆机构易产生较大的误差积累机械效率降低不 宜用于高速运动。3.1曲柄摇杆机 构的运 动分析3设计选取长

14、度比例尺 U0.005m/mm按两个曲柄位置作 出机构运动简图。曲柄位置图的做法：首先，做出摇杆在左极限位置（即 AB与BC杆共线时）所对应的曲 柄位置1，然后按转向将曲柄圆周作十二等分，得12个 位置。再根据其他各杆的长度找出连杆上拌勺 E的各对 应点E1E2-E12绘出正点轨迹。按拌勺的运动轨迹的最 低点向下量40mm定出容器地面位置，再根据容器高度 定出容积顶面位置。容积顶面位置与拌勺E的轨迹的两 个交点E8'和E11',其所对应的两个曲柄位置 8'和 11'即为拌勺E离开及进入容积时所对应的曲柄位置。图5拌勺E的运动轨迹做构件6位置的运动简图：根据设计要

15、求，选才¥ 7 位置作构件的运动简图。先对应附图 1-2分别做出在位 置7的曲柄AB,然后分别以B为圆心，BC长为半径和以 D为圆心，DC长为半径画圆弧，两圆弧的交点即为 C点 位置。延长BC画虚线至E点使BE长为1360mnW作出了 构件在位置7的运动简图。3.2 速度分析图6曲柄在7位置的运动简图选取速度比例尺v 0.05 s ,用相对运动图解法求曲柄在mm与水平重合时即7点时E点的速度。对于C点V C V B V CB方向 ？±ABXBC大小 ？， Vw2 2 n/607.33 rad /sVB W21AB 1.76 m/sVC I PC 0.05 40.168 m/

16、s 2.01 m/sVBW4V CBW3VC /I CD2.01 0.4054.959 rad/sI BC0.05 45.504 m/s 2.275 m/sVCB /1 BC2.275 / 0573.957 rad/s对于E点Ve Vb Veb方向？±AB±BE大小？，VVCVDB1.76m/s2.01m/s2.275m/s3.3加速度分析3.4确定惯性力PI和惯性力矩MIVW3I5.38 m/sEB3 BEVRI 0.05 93.784BPE4.689 m/s图7曲柄水平时点E的速度多边形选取加速度比例尺为an t对于c点acacac2 .0.25m/s /mmn taB

17、 aCB aCB方向：C-D ±CD B-A C-B ±BC大小V? VV ?an w421 cn 4.9592 0.405 9.959m/s2VEBVbn5.38m/s4.689m/s29.959m/s3.5 机构的动a baCBaCtaCBa322W21AB7.332 0.24012.895 m/s2W3IBC3.957 2 0.5759.003 m/s2a pc 0.25 61.625815.4 m/s2ataCB239.1mm9.775 m/s/ I BC9.775 /0.57517 rad/s 22 aB 12.9 m/saC 15.4 m/s22a3 17 ra

18、d/s态静力nt分析 对于E点a E aB a EB aEB方向：？ B-AE-B ±EB大小：？ V V VaB 129 m/s2 aE 30.619m/s222aB W2 1AB 12.895 m/s2anB W32IEB 3.9572 1.36 21.295m/s2aEBa3 kB 17 1.36 23.12m/s2EB 3 EBaE3p'e30.619 m/s2图8曲柄在水平时点E的加速度多边形3.6曲柄平衡力矩根据各构件重心的加速度及角速度，确定各构件的 惯性力PI和惯性力矩MI,其合成为一力，求出该力至 重心的距离hi o1.作用在连杆3上的惯性力与惯性力偶距由加

19、速度 多边形得：M13 JS3 aCB /1BC 18.5 17 314.5 N m- 1P3 G3/ga P S3 2096.204N为 M13/P3 3145/2096204 0.15m2.作用在连杆架4上的惯性力偶距由加速度多边形 得：.P4 m4 as4 314.417NM14 JS4 a4 17.396N mh4 M14/P4 17.396/314.417 0.055mM13 314.5N mP13 2096 N m h3 0.15 mP14314.4 NM 1417.4 N mh40.06 m选比例尺25N/m作图，见1号图纸组示力体。先 将各构件产生的惯性力视为外力加于相应当构件上，并 按静力分析如下图。先将构件 3 , 4上