剥豆机的设计

一、设计题目：剥豆机的设计 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。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

蚕豆长度：20~25mm

蚕豆宽度：15~20mm 蚕豆厚度：6~8mm

生产率：每分钟剥80粒。

要求体积小、重量轻、压紧力可调、工作可靠、外形美观。

二、工作原理及工艺动作分解

根据工艺过程，由三个执行机构完成：送料机构、压豆切皮机构、挤压脱皮机构。其中必须完成六个动作：振动、送料、压紧，切皮、脱皮，清扫。、

1、 为了使蚕豆成连续排列，继而方便送料，采用振动料斗上料的方法。

2、 为保证蚕豆依次运入挤压切皮机构中并完成压切，送料可采用间歇运动机构，已完成压

切、挤扫，上料三个工位的转换。

3、 通过压紧机构将蚕豆压紧，同时切开头部豆皮，可采用联动组合机构。

4、 为了保证压力不过大可在压头处加一个刚度合适的弹簧。

5、 可使用轧轮，滑块等进行挤压脱皮。

6、 脱皮后立即进行扫皮。

以上六个动作，振动上料的动作比较简单，因此，剥豆机的运动方案设计的重点考虑间歇送料机构和压豆切皮机构和挤豆扫皮机构这三个机构的选型和设计问题。

三、根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图

对于剥豆机的运动循环图主要是确定三个执行机构的先后顺序、相位。以主动件的零位角为横坐标起点，纵坐标表示各执行构件的位移。

（1）以切压机构为主机构，要求压豆片保压一定时间，刀片移动切皮。主动件一转完成一个运动循环，其位移线图为：

压紧板

刀片

（2）压扫机构，可与压切机构同步进行，挤豆模块回程过程中要求扫皮刷进入扫皮，其循环如图：

压豆模块

扫屑刷

（3）间歇送料机构，要求在以上两机构工作时，保持静止。送料运动在进程前半段和回程后半段完成，如图循环：

综上分析得到运动循环总图：

3600

四、执行机构选型

由上述分析可知，剥豆机有三个执行机构完成。一为实现振动上料，间歇送料。二为实现压豆切皮机构，三为实现挤豆扫除豆皮的机构。此外，当各机构按运动循环图确定的相位关系安装后应能坐适当的调整，故在机构之间还需设置能调整相位的环节（也可能是机构）。剥豆机的设计过程：

实现压紧切皮运动的机构的基本运动功能：

（1）每分钟要完成80次的往复运动，及一个循环，主动构件的转速为80r/min，机构要求有运功转换的功能。

（2）为了切豆，压紧应保持一段时间，所以，进程后有停歇功能。

（3）压紧停歇过程中，刀片继续向下运动不应与停歇机构同步，应用联动机构。

按给定的条件，选出三种方案作为评选：

方案一方案二

方案三

五、机构运动方案的选择和评定

方案一采用连杆机构，曲柄带动摇杆摆动，使从动机构上下往复运动，能完成先压后切的动作，由于杆件较多，因此其运动规律较难确定，尺寸难以计算。

方案三采用连杆及齿轮齿条机构，也能满足设计要求，连杆带动齿轮往复运动，此轮带动齿条移动，齿轮齿条设计要求较高，分析较为复杂，加工复杂。

方案二采用凸轮机构，能得到理想的运动规律，压板与凸轮以高副连接，且适用于高速，小压力的场和。以凸轮为主动件，刀片以曲柄滑块机构控制，通过调节曲柄的位置，能实现不同的联动运动形式。如能满足，压板在行程末端停歇恰好时间让刀片完成切割的动作。

所以，以方案二为最终方案。

六、机械系统的速比和变速机构

根据选定的驱动电动机的转速和剥豆机的生成率。它们的机械传动系统的总速比为： i 总=

执行主轴

总n n =

80

800

=10 机械传动系统的第一级采用皮带传动，其速比为2；第二级采用直齿圆柱齿轮传动，其传动比为5.

八、机构的尺度设计（切皮加压机构）

1）齿轮传动的计算

切皮加压机构与挤豆机构同步进行，齿轮要求一样，取Z 1=16，Z 2=i ×16=5×16=80。按钢质齿轮进行强度计算，其模数m=2mm 。则 d 1=z 1×m=32mm d 2=z 2×m=160mm 2）曲柄滑块的计算

切皮动作由曲柄滑块机构控制，其示意图如图所示：

依据滑块的行程要求以及压切机构的尺寸要求，选取此机构的尺寸如下：

根据蚕豆的尺寸，可定其偏距为e=m ，柄L1=30mm ，连杆L2=100mm 。

根据以上数据设计，计算出滑块的行程为S=60mm ，满足要求

行程速比 K=1.0015 最小传动角 γmin=67.67

曲柄转速为80r/min ，ω=480rad/s 。其位移、速度线图如下：

120

230 切皮的过程曲柄转动的角度为110 ?

3）凸轮的计算

为了计算方便，采用偏心距为零的机构，根据压头的运动要求取基圆半径为r=60，运动行程为h=35mm 。由于要与切皮的曲柄滑块机构配合，ω=480rad/s ，凸轮的

远休止角为δ。=110 ??，推程和回程都采用简谐振动分析，为方便运算，推程角、

回程角相等，取δ。=110 ?，近休止角30度，按余弦加速度运动规律的运动方程:

将数据带入公式，可得到位移线图、速度、加速度线图：

S=

2h [1-cos (πδο

δ

)], V=δοπω

2h sin(πδοδ)

a=δοπω2h cos(πδο

δ) 2574

位移

速度

根据位移线图可画出凸轮的轮廓曲线：4）压切组合机构

最终配合示意图：

120?

230??

ω

ω

九、参考资料

机械原理教科书、机械原理设计手册、冲压式蜂窝煤成型机的设计方案、机械设计指导书。

十、设计总结：

这是在学习了机械原理的理论课后进行的一次课程设计，由小组成员分工合作设计一机械（剥豆机）。我们组的每个人都开动脑筋，想法各异，在择优再择优之后，产生了最佳方案。其中，我主要负责切皮机构的设计，要完成这一动作，需要一个联动机构，及在切皮时必须有个压紧过程，且两动作必须配合运动，于是我想到了用学过的各类执行机构两两配合，想出了的不同的方案，当然有的在考虑可行性后被排除了，最终在小组成员的共同商讨下选出了凸轮与连杆配合的方案。最后，将每位同学的机构配合起来，按照题目的要求进行尺寸计算，就完成本次剥豆机的设计。

在这次搞设计的过程当中让我学到了很多东西。课堂上所学到的知识很有限，在真正运用时是远远不够的，正如在设计的过程中，需要参阅大量的资料，需要自己去理解去推敲，才能将其运用到实际中，而设计过程中也遇到了不少的问题，要将各机构的设计拼凑起来并计算尺寸，就是一件难事，这要求我们不仅要有克服困难的勇气，还要有孜孜不倦的精神，不仅要了解机构的运动工作步骤，还要精确的把运动规律分析出来，经过反复的假设与验证才能使得各机构配合起来。

相对于大型机械，我们的设计是不起眼的，但是每一个复杂的设计都由基本机构构成，我想只要认认真真，善于思考，从现在起，从小部分做起，从实践中积累知识，从失败中积累经验，我们定会得到不少收获。

设计方案一

?此方案利用凸轮机构进行振动下料，

?利用凸轮加杠杆机构进行压紧及切头

?利用带轮加传送带进行送料，并利用槽轮进行间歇

?利用传送斗将传送过来的蚕豆送入辊子进行蜕皮

?

设计方案二

送料机构及蜕皮机构同第一设计方案，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，将其推入指定位置