机械原理课程设计--- 搅拌机
齐齐哈尔大学普通高等教育
机械原理课程设计
题目题号：_________搅拌机____________
学院：机电工程学院_______
专业班级: 机电112班_________
学生姓名：曹冬冬_____________
指导教师：包丽_______________
2013年6月11日
成绩：
机械原理课程设计成绩评阅表
注：1.评价等级分为A.B.C.D四级，低于A高于C为B,低于C为D.
2.每项得分=分值x等级系数（等级系数：A为1.0,B为0.8，C为0.6.D为
0.4)
3：总体评价栏填写“优”“良”“中”“及格”“不及格”之一
齐齐哈尔大学
机械电子专业
机械原理课程设计任务书
一．设计题目:搅拌机
给定数据及要求
机构运动简图设计数据
方
案
连杆机构的运动分析连杆机构的动态静力分析及飞轮转动惯量的确定x y l AB l BC l CD l BE
S3S4
n2G3G4J s3J s4Q max Q min
δMm r/min N Kg.m2N
1 540 425 245 595 425 1400 60 1300 470 20 0.7 2500 630 0.04
二．应完成的工作
1速度、加速度和机构受力分析图一张（画在A0图纸上）2设计说明书1份
学生姓名：曹冬冬
班级：机电112
学号：2011113040
指导教师：包丽
目录
摘要 (1)
第一章机构实体模型 (3)
第二章搅拌机的用途和设计要求 (4)
2.1 设计目的 (4)
2.2 机构用途 (4)
2.3 技术方法 (4)
第三章机构简介与设计数据 (5)
3.1机构简介 (5)
3.2 机构数据 (5)
第四章运动设计与运动分析 (6)
4.1 曲柄摇杆机构的运动分析 (6)
4.1.1 机构运动简图 (6)
4.1.2 速度分析 (7)
4.1.3 加速度分析 (8)
4.2 曲柄摇杆机构的动态静力分析 (9)
4.2.1 阻力曲线 (9)
4.2.2 确定惯性力和惯性力偶锯 (9)
4.2.3 机构的动态静力分析 (9)
4.2.4 曲柄平衡力矩 (12)
结论 (17)
参考文献 (18)
摘要
搅拌机，是一种带有叶片的轴在圆筒或槽中旋转，将多种原料进行搅拌混合，使之成为一种混合物或适宜稠度的机器。搅拌机分为好多种，有强制式搅拌机、单卧轴搅拌机、双卧轴搅拌机等等。注意事项：搅拌机及自动供料机，必须把里面清洗干净，尤其是冬天，这样能延长寿命。搅拌机即是混合机，因为混合机的通常作用就是混合搅拌各类干粉砂浆，故俗称搅拌机
老式搅拌机体积庞大，结构复杂，成本高，效率低。先进的搅拌机技术设备，是降低生产成本，提高成品质量的重要环节，本设计从老式搅拌机出发，在传动系统和执行机构上都做了很大的改进。该机采用单相电动机做动力源，可在广大的农村使用，不用担心需要较高的动力电压的问题。文中教详细的设计了搅拌机的传动系统和执行机构，并对曲柄摇杆进行了详细的速度分析和加速度分析。本机在满足生产需要的同时，改变了以往的复杂设计模式，大大缩短了生产周期，降低了成本价格，提高了效率。
关键词：搅拌机曲柄摇杆机构
第一章机构实体模型
第二章搅拌机的用途和设计要求
2.1机构设计目的
1.改进现有的搅拌机模式，是搅拌机更加容易生产使用；
2.使机构的结构更加简单，更容易拆卸安装；
3.使用简单，使用者更容易掌握操作流程；
4.更好的使同学们把所学的东西应用到实际的生活中去。
2.2机构用途
搅拌机是一种对物料进行混合均匀的机器，该机可代替人工在不方便或完成不了时使用，具有生产效率高，结构简单，稳固可靠，容易操作等特点。
搅拌机是用于对物料进行混合所用。能使物料在进行加热或在其他行业中能足够的进行混合，达到两种或是两种以上的物质在其搅拌下混合的非常均匀。达到人们满意的程度。该机构也可用在进行农药的混合。
2.3研究的内容及拟采取的技术、方法
本课题是对搅拌机的成型机的设计。设计主要针对执行机构的运动展开。该机构应用了机械原理中曲柄摇杆机构，我们所研究的画出该机构的运动简图并且对连杆机构进行运动分析和动态静力分析。绘出机构上搅拌的运动轨迹，和各个点上的速度与加速度。
第三章机构简介与设计数据
3.1 机构简介
搅拌机常应用于化学工业和食品工业中对拌料进行搅拌工作，电动机经过齿轮减速，通过联轴节（电动机与联轴节图中未画）带动曲柄2顺时针旋转，驱使曲柄摇杆机构1-2-3-4运动，同时通过蜗
轮蜗杆带动容器绕垂直轴缓慢旋转。当连杆3运动时，固联在其上的拌勺E即沿图中虚线所示轨迹运动而将容器中的拌料均匀拨动。
工作时，假定拌料对拌勺的压力与深度成正比，即产生的阻力按直线变化。
3.2设计数据
第四章运动设计与动力计算
4.曲柄摇杆机构的运动分析
4.1.1做机构运动简图
选取长度比例尺U=0.005m/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E1,E2…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。如附图1-3所示。
附图1-3 拌勺E运动轨迹
做构件7位置的运动简图：根据设计要求，选择7位置作构件的运动简图。先对应附图1-3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1390mm,即作出了构件在位置7的运动简图。如附图1-4所示。
附图1-4 构件在7位置的运动简图
4.1.2 速度分析
选取速度比例尺=??，用相对运动图解法求曲柄在与水平重合时即7点时E点的速度。
对于C点V C = V B + V CB
方向：
大小：？√ ？
ω2=2πn/60= 6.28rad/s V B=ω2AB=1.54m/s
V C=pc=0.05×8.4 m/s=0.42m/s
ω4= V C/
CD=0.42/0.425=0.988rad/s
V CB=bc=0.05×31.5m/s=1.58m/s
ω3=V CB/BC=1.58/0.590=2.678rad/s
对于E点V E = V B + V EB
方向：？
大小：？√ √
V EB=ω3BE=2.678/1.400=1.913m/s V E=pe=0.05×39.5=1.98m/s
4.1.3加速度分析
选取加速度比例尺为=
对于C点= + = + +
方向：C→D B→A C→B
大小：√ ？√ √ ?
=ω42CD=0.9882×0.425=0.415m/s2
=ω22AB=6.282×0.245=9.662m/s2
=ω32BC=2.6782×0.595=4.26m/s2
=p’c’=0.1×192.8=19.28 m/s2
=×116.82mm=11.682m/s2
α3=/BC=11.68/0.595=19.6rad/s2
对于E点 =+ +
方向：？B→A E→B
大小： ? √√ √
=ω22AB=9.662m/s2
=ω32EB=2.6782×1.40=10.04 m/s2
=α3EB=19.28×1.40=27.00m/s2
=p’e’=0.1×337.75=33.775m/s2
4.2 曲柄摇杆机构的动态静力分析
已知：各构件的质量G及对重心轴的转动惯量JS（构件2的重量和转动惯量滤去不计），阻力线图(拌勺E所受阻力的方向与E点的速度方向相反)运动分析中所得结果。
要求：确定机构两个位置（同运动分析）的各运动副反力及加于曲柄上的平衡力矩。
4.2.1 画阻力线图
选取阻力比例尺，画阻力线图U Q=25N/mm
4.2.2 确定惯性力P I和惯性力矩M I
根据各构件重心的加速度及角速度，确定各构件的惯性力P I和惯性力矩M I，其合成为一力，求出该力至重心的距离h i.
1, 作用在连杆3上的惯性力和惯性力偶矩由加速度多边形得：
M I3=J S3·α3=J S3·/BC=20×19.28=385.600N·m
P I3=m3·a s3=G3/g··p’s3’=1400/9.8×0.1×210.085=3012.143N
h3= M I3/ P I3=385.600/3012.143=0.128m
2, 作用在连架杆4上的惯性力偶距由加速度多边形得：
P I4= m4·a s4=G4/g··p’s4’=470/9.8×0.1×96.105=460.912N
M I4=J S4·α4=0.63×0.1×192.8/0.426=28.513N·m
h4= M I4 /P I4=28.513/460.912=0.0618m
4.2.3 机构的动态静力分析
选比例尺=25N/m作图，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上作用的外力G3 ,G4，总惯性力P I3P I4然后将运动副BD中待求得反力R14,R13分解为沿CD及CB方向的法向分力R14n及R23n垂直CD及CB的切向分力R14t,R23t,再分别就构件3,4 对C点取距。
则根据力矩平衡条件得：
4杆：R t4·L CD+G4·h5+p14·h4=0
R t4=-(425×27.990+460.912×40.578)/81
=-377.760N
3杆：-R T23·L BC+G3·h2+Q·h1-P13·h3=0
R T23=(1200×19.28+1800×147.466-3012.143×12.800)/115 =2174.081N
在根据整个构件组3,4的力平衡条件得:
R n14+R t14+R t23+R n23+G4+P14+P13+Q+G3=0
如图可知：R14=·pn=25×377.760=9444.0N R23=·en=25×295.052=7376.3N
根据构件4的平衡条件
P14+G4+R34+R14=0’
画力的多边形求R34如下图：
得：R34=·pn=25×377.76=9444.0N
4.2.4 曲柄平衡力矩最后取构件2为分离体，对A点列力矩平衡方程：
M A=R32·L
=7376.3×4.7375×0.005
=174.736N·m
因此应在曲柄上要加的平衡力矩是M A=174.736N·m。如下图
结论
本文通过对老式搅拌机的结构形状进行分析，针对老式搅拌机的缺点，提出了一种新式的搅拌机，并对新式的搅拌机动力源,传动系统，执行系统进行方案讨论，得出最后的总体方案。按总体方案对各种零部件的运动关系进行分析得出搅拌机的整体结构尺寸，再重新调整整体结构，整理得出最后的设计图纸和说明书。此次设计搅拌机和老式的搅拌机相比，具有生产效率高，结构简单，性能更加稳定，更容易操作，使用范围更广的特点。通过对搅拌机的设计，使我对成型机械的设计方法，步骤有了较深的认识。熟悉了进行设计速度和加速的分析的多种常用方法，并掌握了如何选用标准件，如何使用和查阅手册，如何绘制曲柄摇杆机械运动简图。这次设计贯穿了所学的专业知识，综合运用了各科专业的内容。从中使我学习了很多平时在课本中未学到的或者未深入的内容。我相信这次设计对以后的工作学习会有很大的帮助。
由于自己所学的知识有限，而机械设计又是一门非常深奥的学科，设计中肯定存在许多的不足和需要改进的地方，希望老师指出，在以后的工作学习中去完善它们。
参考文献
【1】孙恒，陈作模。机械原理。六版。北京；高等教育出版社，2001
【2】机械设计手册编委会，机械设计手册，新版，北京；机械工业出版社2004
【3】林景凡，王世刚，李世恒，互换性与质量控制基础，北京；中国大学技术出版社，1999
【4】刘鸿文，材料力学，3版，北京，机械工业出版社，1992 【5】赵学田，自动机械自学入门，北京，冶金工业出版社1982 【6】庞启淮，小功率电动机应用技术手册，北京；机械工业出版社，1996
【7】王世刚，张秀亲，苗淑杰，机械设计实践，哈尔滨工程大学出版社，2003
【8】徐灏，机械设计手册，2版，北京；机械工业出版社，2003 【9】陆玉，何在洲，佟延伟，机械设计课程设计，3版，北京，机械工业出版社，2000