机械原理课程设计

说明书。设计题目：自动喂料搅拌机设计

设计者：胡庆

专业：机械制造及其自动化

学院：机械工程与自动化学院

指导教师戴明。

2024年 1 月 13 日。

目录。设计任务书 2

一、机器的工作原理及外形图、工作过程描述 1

二、设计要求 2

三、原动机的选择 1

四、传动机构的比较与选择 1

五、执行机构的比较与选择 1

六、机械系统运动方案的比较与拟定 2

七、设计机械系统的运动循环图 1

八、机构的设计与运动分析 1

九、画出运动方案布置图及机械运动简图 3

十、完成设计所用方法及其原理的简要说明 3

十。一、机构尺寸的设计 3

1、实现搅料拌勺点e轨迹的机构的设计 3

2、设计实现喂料动作的凸轮机构 4

七、飞轮转动惯量的确定 6

八、机器运动系统简图 7

九、机械运动方案评价 9

十、心得体会 11

参考文献 12

贵州大学机械工程学院。

机械原理课程设计任务书。

自动喂料搅拌机方案设计。

在料斗中放入足够的饲料，在启动电动机，机器将自动添料，自动搅拌。

总体要求：搅拌机可以自动添料，搅拌，放料，并可以连续进行工作。在一分钟内完成一桶料的搅拌工作。

1）搅拌爪扒动10次/min；并有间歇运动。

2）料筒转动10r/min；

3）要求机构的结构简单紧凑、运动灵活可靠、易于制造加工。

1)实现添料——添料功能的机构可以采用凸轮机构或有一定停歇时间的连杆机构。

2）实现搅拌——搅拌功能的机构可以采用四杆机构。

3）实现放料——放料功能的机构可以采用曲柄滑块机构。

1）按工艺动作要求拟定运动循环图；

2）进行添料，搅拌和放料机构的选型选型；

3）机械运动方案的评定和选择：(至少两个以上)，进行方案评价，选出较优方案。

4）按选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案，分配传动比，并在图纸上画出传动方案图；

5）对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算；

6）绘制系统机械运动方案简图；

7）对执行机构进行运动分析，画出运动线图；

8）编写设计计算说明书。

一。机器的工作原理及外形图、工作过程描述。

工作原理：设计用于化学工业和食品工业的自动喂料放料搅拌机。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，固连在容器内搅拌爪沿图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。

搅拌机的运动较喂料机的开启、关闭动作应迟滞。物料搅拌好以后自动放料。并进入下一轮进料，搅拌，放料。

外形图图1 喂料搅拌机外形。

工作过程描述：

在打开原动机后，添料斗添料，添料一段时间后，搅动爪开始搅动，添料继续一段时间后，停止添料，而后一段时间搅动爪停止搅动。进入放料阶段，放料完成后，料斗开始下一个添料过程，此过程周而复始，直至关闭原动机。

二、设计要求。

在运动过程中要求整个机构完成拌料的效率为1筒料/min，质量约为100kg。料筒直径600mm，这就要求在一分钟之内完成一桶料添料，搅拌和放料全过程（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）设计实现搅料搅拌爪轨迹的机构，一般可采用铰链四杆机构。该机构的两个固定铰。

4）设计实现喂料动作的凸轮机构。根据喂料动作要求，并考虑机器的基本尺寸与位置，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。

5）设计完成间歇关闭放料阀门的机构，间歇时间的计算，四杆机构的设计。

6）完成搅动爪间歇运动的凸轮的轮廓设计，基圆大小设计。

三、原动机的选择。

原动机的功率选4kw，转速为1440/min.型号为y112m-4的的电动机。

四、传动机构的比较与选择。

由于搅拌机需要完成3个主运动，则有三个输出。又由于传动比较大，则第一级减速应选用蜗杆蜗轮减速，由第二级到第三极可选用带轮传动和齿轮传动，第三极到执行机构选用蜗杆涡轮和齿轮减速。为满足设计要求，选定电动机转速为1440r/min，容器转速10r/min，添料凸轮转速为1 r/min，调节搅动爪的间歇机构转速为1 r/min，放料1 次/min

由计算可知，故可以设计如下：

方案a.从电动机输出，经减速器（蜗轮蜗杆）减速输出，减速器有三个输出（输出1和输出2，输出3）。输出1分为两部分，一部分直接传递给容器，从而使容器达到要求的转速，；一部分通过蜗轮蜗杆传给间歇运动机构；输出2传递时也分为两部分，一部分通过锥齿轮传动带动曲柄摇杆机构实现搅拌，另一部分通过蜗轮蜗杆机构传动带动凸轮机构实现搅动爪的间歇运动；输出3通过蜗轮蜗杆机构传动带动凸轮机构实现添料口的开启与关闭。

方案b：动力由电动机提供，由电动机输出一定转速后，通过轴传给齿轮，经皮带轮减速后，再传给各级轴在经齿轮和蜗杆减速：

再调节好速度输出后分成三部分，一部分传给齿轮机构带动容器运转，另一部分传给蜗轮蜗杆机构，带动凸轮所在的齿轮，由凸轮来控制下料开关，当凸轮在最大行程位置时轮有齿部分，下料口关闭，。当凸轮远离无齿部分时，下料口开启，进行变速喂料。搅拌爪间歇性的搅拌，料筒下的曲柄滑块机构间歇性的开启和关闭料筒放料阀。

运动转换功能图：

搅拌机运动系统方案的形态学矩阵：

经比较选择方案a

传动系统的机构选定和参数的确定：如图的传动系统。

具体计算如下：

选择传动比为48的蜗杆涡轮机构，此时输出转速为1440/48=30r/min；

输出1要求的容器转速为10r/min，齿轮的传动比应为30/10=3；要求输出1带动，经蜗杆减速后的蜗轮转速为0.5r/min，故蜗杆蜗轮传动比20.

输出2锥齿轮间啮合实现搅拌，转速为10r/min，但有间歇。则实际传动比为30/15=2，而蜗轮转速为1r/min，蜗轮蜗杆的传动比应为30/1=30；

输出3添料凸轮的转速1 r/min，则蜗杆涡轮传动比应为10/1=10

具体的齿数模数转速如表。

五、执行机构的比较与选择。

一。（1）自动喂料搅拌机之搅拌机构方案设计。

搅拌机构要求：在未触及拌料即空载时，要求搅拌爪运动速度较快，当在搅动。

当料斗中的料被放入搅拌桶之后，须有以机构驱动搅拌爪来进行搅拌，就驱动机构而言，有1曲柄摇杆机构 2凸轮机构 3六杆机构等。

满足设计要求的机构的设计与比较。

一．曲柄摇杆机构设计。

就设计要求而言机架长50mm，行程速比系数k=60度，基于cad设计杆长如图ad=50mm,ab=30.76mm,bc=

二．凸轮机构设计。

如图所示可以设计如图的凸轮机构，基圆半径为100mm，最大行程为320mm。

三．六杆机构设计。

通过查六杆机图谱并换算后可得杆长：

ab=50mm,bc=15mm,cd=38.33mm,ed=40mm,gf=

取gh=43.33mm,fh=65mm可得如图的轨迹。

2）自动喂料搅拌机之搅拌机构间歇运动方案设计。

凸轮参数：基圆半径rb=20mm，最大推程h=25mm。

二。自动喂料搅拌机之放料机构方案间歇运动方案比较与选择。

方案一。图2

图3如图2，3所示：

图2为一无急回运动的曲柄摇杆机构，图示黑粗实线位置为一般位置。ab1c1d,ab2c2d为极限位置时的杆位置。其中ab为曲柄，cd为摇杆，bc为连杆，ad为机架。

图示3为图示1中的曲柄，其中d为与机架连接的铰链，w挡板为摇杆的c铰链。

运动分析：当w由c2转过100°时即刚好接触滑动齿圈。在这过程中为啮合齿轮休止状态，c2在转过20°时，为啮合齿轮运动状态，此时曲柄达到极限位置c1，而后返回。

当w挡板转过100°为啮合齿轮休止状态。在转过20°时为啮合齿轮运动状态。在一个运动周期内，啮合齿轮休止时间与运动时间比约为5:

1。方案二不完全齿轮机构。

如图所示的不完全齿轮内驱动单齿齿轮每转动一转可带动外圈齿圈转20°外圈齿圈的外齿数为18齿，与外圈啮合为一蜗杆，线数为1。

自动喂料搅拌机之添料机构方案比较与选择。

1. 实现添料的机构可以为凸轮机构，棘轮机构，不完全齿轮机构，槽轮机构。

自动喂料搅拌机之搅拌机构间歇运动方案设计。

凸轮机构完成间歇运动。凸轮设计角度分配如图。

0-140为进程阶段；

140-200为远休阶段；

200-240为回程阶段；

240-300为近休阶段。

凸轮基圆半径为400mm，最大推程为300mm。

棘轮机构。棘轮机构的参数介绍：

将棘轮接在摇杆上，将摇杆的摆动转为棘齿的间歇运动来推动推杆的运动。

槽轮机构的设计：如图。

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