機械原理課程設計之,設計團隊： 劉軼 何啟泳 周培紅 呂潤 王慶新,剝,豆,機,1 設計題目：蠶豆去皮機，其要求如下： 1）蠶豆長度。2025mm 2）蠶豆寬度。1520mm 3）蠶豆厚度。68mm 4）生產率。每分鐘剝80粒。 5) 剝豆機要求體積小，重量輕，壓緊力可調，工作可靠， 外形美觀,設計要求,工藝過程,將干蠶豆浸胖后放在料斗內，通過振動下料后將蠶豆平放排列成頭尾相接，送豆到切皮位置，將豆壓住并切開頭部的皮，然后用擠壓方法將豆擠出。 剝豆機的主要工藝動作是送料、壓豆切皮、擠壓脫皮,設計方案一,（一）振動送料機構 剝豆機對送料的工藝要求是“振動下料，將蠶豆平放排列成頭尾相連”。所以我們的送料機構由曲柄滑塊機構。 我們將用于裝蠶豆的漏斗與曲柄滑塊機構的滑塊固結在一起，通過曲柄的整周轉動，轉化成漏斗的上下往復運動。 漏斗底部開有小孔，孔的截面為20mm8 mm的橢圓剛好可以容納豎直放置的一顆蠶豆。通過振動，使蠶豆能依次豎直地進入漏斗底部的管道。漏斗底部管道與機架的管道相接，并且套在機架管道外部，沿其上下移動。,（二）送豆切皮及壓緊機構 我們該方案采用的切豆壓皮機構略有改進和創(chuàng)新，我們采用的是兩個凸輪機構的相互配合來完成壓緊和切皮的。該機構中最關鍵的的是兩凸輪的運動配合，二者的運動規(guī)律如圖,其中上圖代表紅色推桿運動規(guī)律。下圖位移代表綠色推桿運動規(guī)律。兩推桿有所對凸輪驅動，兩凸輪我們采用帶輪傳動，故二者角速度相同，而兩推桿兩端形狀不同紅色推桿為刀片結構，綠色推桿左端為平面結構。二者按上方位移圖像方式相互配合，可以完成對蠶豆的切皮，當蠶豆由漏斗進入紅色推桿時，具體配合如下： 1蠶豆進入時，下方綠色桿件是在遠休止段，此時蠶豆被綠色桿件頂端面攔截在管內，蠶豆無法掉下。 2紅色推桿開始向前推進，最終由刀片將上端豆皮切掉，形成開口。此時紅色桿件在遠休止段。 3綠色推桿開始，收回，并向近休止段移動，打開紅色篩管下端口，放出已切好的豆子。 4當綠色推桿到達近休止后繼續(xù)向遠休止端運動，此時紅色推桿也開是返程，當綠色推桿將篩管下端都封閉時，紅色推桿正好將上方端口打開，并允許下一個蠶豆進入。之后運動按此周期循環(huán)。 此規(guī)律可有上圖得出，按照推桿位移圖像可設計出相應的凸輪輪廓線。,（三),擠壓脫皮機構 為實現對蠶豆的擠壓脫皮，我們選用的是軋輥裝置。 設定兩軋輥之間的間隙為5mm，略小于蠶豆的厚度。蠶豆由于其重力，掉落進軋輥，在通過軋輥間歇時，兩個軋輥同時向中心回轉，對蠶豆一端擠壓，由于蠶豆另一端已經被切皮，所以蠶豆可以從切皮端被擠出。,設計方案二,該方案是在方案一的基礎上改進的，用有偏置曲柄滑塊機構代替了無偏置機構，這個機構的特點是在滑塊上開一個比一粒豆稍大的小槽，滑塊每往復運動一次就可以運一顆豆，這樣可以保證蠶豆能夠一顆一顆的落到水平槽上。,下面就是振動抖料，且保證蠶豆按一定次序排列的機構運動簡圖： 具體的運動過程是：上面的滑塊帶著料斗每上下抖動一次都可能會有蠶豆落下來，落下來的蠶豆可能不止一粒，并且排列無序，可是只能有一粒蠶豆落到小槽里，因為小槽的尺寸只比一顆蠶豆稍大。此時下面帶槽的滑塊在曲柄的帶動下迅速將豆送到右邊的管口處，而后又迅速退回去接下一顆豆。這樣從下面管口掉下的蠶豆都是有序的。 這個方案的實現要求對下面的曲柄滑塊機構的運動有很高的要求，除了有急回運動特性外，還要求滑塊退回的速度很快。同時也要嚴格根據滑塊的行程（即是兩固定管間的距離）來設計下面的曲柄滑塊機構。,設計方案三,此方案的設計主要是考慮到如何提高生產率。該方案與方案一有很大的不同。抖料機構采用的是凸輪機構，其機構運動簡圖如下圖所示 當時考慮到此機構的主要原因是偏置直動滾子推桿圓盤凸輪機構運動的平穩(wěn)性好。而且小滾子引進的局部自由度可以有效地避免較大沖擊對機構造成磨損。 機構的活動構件n= 3 低副數目 Pl= 3 高副數目 Ph=1 局部自由度 F=1 虛約束 p=0 機構的自由度為 F=3n -（2 Pl + Ph -p ）- F =33 -（23+1-0）-1,三種方案比較,最終選定方案,綜上：我們最終采用方案二的曲柄滑塊機構來作為我們的振動上料機構。,所選方案的具體設計 1工作循環(huán)圖,主要機構設計尺寸,2機構總尺寸,振料機構的幾何尺寸計算 （單位：mm）,（一） 漏斗（滑塊）的運動分析：漏斗的位移，加速度曲線如下圖所示： 漏斗的位移時間曲線,由速度曲線可知，速度的變化是連續(xù)的，無突變，因此無剛性沖擊。當漏斗運動在行程中點時，漏斗的速度最大；當滑塊運動在最高和最低位置時，漏斗的速度為0，其運動方向開始改變。由于振動抖料是由曲柄滑塊機構的急回運動來實現的，因此滑塊向上運動的速度和向下運動的速度在曲線圖上不是對稱的。這就很好的反映了急回的特點。,漏斗的加速度時間曲線,在該曲線圖中，加速度在不同時刻都有不同的變化。在速度最大的時刻，加速度突變的比較厲害，此時存在柔性沖擊。在速度為0的時刻，加速度變化的比較平緩，沖擊較小。整體分析。在某些時刻（圖中的t=2.4s）加速度突變的特別厲害，此時的沖擊是非常大的，這對整個機構的影響是很不利的。如果更合理的設計曲柄滑塊機構的尺寸，這種較大的沖擊是可以避免的。,用solidworks進行仿真,點擊播放三維動畫,小結,這次機械原理課程設計實習，是對整學期所學知識的一個綜合考察及運用。 在這次的設計過程中我們遇到了很多問題，例如由于在設計零件時沒能整體考慮機構總大小，導致零件尺寸不當。在裝配過程中由于對軟件間的不收悉，給設計和裝配帶來很大的困難。 通過此次實習，不僅對所學知識有了鞏固，同是對機械類軟件業(yè)有了新的認識與提高。在設計過程中，我們大膽運用新的凸輪機構及配合。 在這次的實習中，我們充分發(fā)揮了團隊精神。從討論涉及到最后的結稿，我們都是經過共同努力完成的。盡管在討論中出現過爭執(zhí)，然而通過討論我們互相彌補了對所學知識認識的不足及誤區(qū)。 收獲： 通過這次課程設計，我們對Solidworks這個軟件有了更深的認識！認識了很多新的命令,