蠶豆剝豆機的設(shè)計【含SW三維和CAD圖紙】
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目 錄
1設(shè)計題目 1
1.1設(shè)計題目：剝豆機 1
1.2原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 1
1.3設(shè)計任務(wù) 1
2、運動方案設(shè)計 2
2.1工作原理和工藝動作分解 2
2.2機械執(zhí)行機構(gòu)的選擇和評定 2
2.2.1間歇送料 2
2.2.2壓豆切皮 4
2.3根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖 7
2.4機械傳動系統(tǒng)的設(shè)計選擇和評定 8
2.4.2 V帶傳動 8
2.5 傳動系統(tǒng)的確定 9
2.5.1 工作機外部傳動系統(tǒng)的確定 9
2.5.2 選擇電動機 9
2.5.3 計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比 10
2.5.4 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 11
3執(zhí)行機構(gòu)尺寸設(shè)計 13
3.1執(zhí)行機構(gòu)各部分尺寸設(shè)計 13
3.1.1凸輪設(shè)計 13
3.1.2不完全齒輪的設(shè)計 14
3.1.3不完全齒輪形狀的設(shè)計 14
3.1.4不完全齒輪尺寸的設(shè)計 15
3.1.5料斗形狀和尺寸的設(shè)計 15
3.2機構(gòu)運動簡圖 16
4參考文獻 17
5設(shè)計總結(jié) 18
1設(shè)計題目
1.1設(shè)計題目：剝豆機
1.2原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求
1）蠶豆長度：20~25mm
2）蠶豆寬度：15~20mm
3）蠶豆厚度：6~8mm
4）生產(chǎn)率：每分鐘剝80粒。
5）要求體積小、重量輕、壓緊力可調(diào)、工作可靠、外形美觀。
1.3設(shè)計任務(wù)
1）本題設(shè)計的時間為2周；
2）根據(jù)功能要求，確定工作原理和工藝動作分解；
3）執(zhí)行機構(gòu)選型與設(shè)計：構(gòu)思出至少3種運動方案，并在說明書中畫出運動方案草圖，經(jīng)對所有運動方案進行分析比較后，選擇其中你認為比較好的方案進行詳細設(shè)計；
4）對選擇的方案畫出機構(gòu)運動循環(huán)圖；
5）機械傳動系統(tǒng)的設(shè)計；
6）對選擇的方案執(zhí)行機構(gòu)進行尺寸設(shè)計；
7）在2或3號圖紙上畫出最終方案的機構(gòu)運動簡圖；
8）編寫設(shè)計說明書，附源程序和計算結(jié)果。
2、運動方案設(shè)計
2.1工作原理和工藝動作分解
將干蠶豆浸胖后放在料斗內(nèi)，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。主要工藝動作是送料、壓豆切皮、擠壓脫皮。
圖2-1
2.2機械執(zhí)行機構(gòu)的選擇和評定
功能元
功能元解（匹配機構(gòu)）
1
2
3
間歇送料
A
不完全齒輪機構(gòu)
平帶傳動
曲柄滑塊機構(gòu)
曲柄搖桿機構(gòu)
壓豆切皮
B
凸輪機構(gòu)
導(dǎo)桿機構(gòu)
曲柄滑塊機構(gòu)
直接將刀片固定于
滑槽上
擠壓脫皮
C
曲柄滑塊機構(gòu)
雙搖桿機構(gòu)
壓輥
表2-1
2.2.1間歇送料
方案一：不完全齒輪機構(gòu)平帶傳動
功能：將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為單向間歇轉(zhuǎn)動。
我們運用了不完全齒輪機構(gòu)作為我們的步進傳輸蠶豆的裝置。我們將該機構(gòu)安放在機架導(dǎo)軌的右下方，由主動輪不完全齒輪1帶動不完全齒輪2,從而帶動輸送帶，實現(xiàn)豆的間歇傳動。
機構(gòu)的活動構(gòu)件n= 4，低副數(shù)目Pl= 3，高副數(shù)目Ph=5，局部自由度F’=0，虛約束 p’=0，機構(gòu)的自由度F=3n -（2 Pl + Ph ）=3×4-2×3-5=1
圖2-2
方案二：曲柄滑塊機構(gòu)
我們將該機構(gòu)安放在機架導(dǎo)軌的正下方，并我們運用了曲柄搖桿機構(gòu)作為我們的步進傳輸蠶豆的裝置。且在連桿上設(shè)有鉸鏈點，當搖桿轉(zhuǎn)動一周時，滑塊實現(xiàn)運料功能。
機構(gòu)的活動構(gòu)件n= 3，低副數(shù)目，Pl= 4高副數(shù)目，Ph=0局部自由度，F(xiàn)’=0虛約束 p’=1機構(gòu)的自由度F=3n -（2 Pl + Ph）=3×3-2×4=1
圖2-3
方案三：曲柄搖桿機構(gòu)
我們運用了曲柄搖桿機構(gòu)作為我們的步進傳輸蠶豆的裝置。我們將該機構(gòu)安放在機架導(dǎo)軌的正下方，并且在連桿上設(shè)有鉸鏈點，使之與帶有撥動齒的撥桿相鉸接，從而我們可以利用連桿的平動來實現(xiàn)撥動蠶豆向前移動的動作。
首先我們設(shè)定曲柄搖桿步進機構(gòu)的初始位置，即其左齒1的左極限位置在機架管2管口的左側(cè)，一旦步進機構(gòu)啟動，當有蠶豆從機架管2掉落進機架導(dǎo)軌后，連桿帶動與其鉸接的撥桿向前平動，此時落進導(dǎo)軌的第一顆蠶豆會被左齒1向前撥動行程L。并且我們設(shè)定每一個齒運動的行程大于每兩個齒的間隔。所以當左齒1將蠶豆向前撥動行程L后，即步進機構(gòu)整體運動到其右極限位置，接著，步進機構(gòu)向其左極限位置運動。當步進機構(gòu)第二次由左向右運動時，蠶豆會被左齒2再接著向前撥動行程L，與此同時，第二顆蠶豆會從機架管2掉進機架導(dǎo)軌中，被步進機構(gòu)的左齒1向前撥動行程L。以次類推，每一顆蠶豆經(jīng)由八個齒向前推動，同時也實現(xiàn)了對蠶豆的連續(xù)傳動。而且，根據(jù)曲柄搖桿機構(gòu)的急回特性，還可以保證步進機構(gòu)在撥動一顆蠶豆后，可以迅速返回撥動下一顆蠶豆，縮短了傳送的時間，提高效率。
機構(gòu)的活動構(gòu)件n= 7，低副數(shù)目，Pl= 10高副數(shù)目，Ph=0局部自由度，F(xiàn)’=0虛約束 ，p’=0機構(gòu)的自由度F=3n -（2 Pl + Ph ）=3×7-2×10=1
圖2-4
我們對三種方案中的機構(gòu)作了如下的對比：
1． 從機構(gòu)的功能來看：
方案一主動輪1轉(zhuǎn)一周，從動輪2轉(zhuǎn)半周。在此半周內(nèi)，從動輪2有間歇、加速運動，勻速運動和減速運動階段。利用其間歇運動的特點，主動輪每轉(zhuǎn)過一周，從動輪向左傳送一顆蠶豆。所以可以實現(xiàn)蠶豆的順次傳送，可以保證蠶豆的直線排列。方案三采用的是曲柄滑塊機構(gòu)來代替不完全齒輪機構(gòu)，在滑塊上同樣開有只能容納一顆蠶豆的孔，利用滑塊的直線往復(fù)運動，實現(xiàn)從機架管1處接下一顆蠶豆，運送至機架管2管口掉落。所以兩種機構(gòu)都可以實現(xiàn)依次傳送蠶豆，并且保證蠶豆的直線排列。
2． 從機構(gòu)的工作性能來看：
方案一不完全齒輪每轉(zhuǎn)一周可以傳送四顆蠶豆，方案二用搖桿運動動不穩(wěn)定，方案三滑塊來回往復(fù)運動一次可以轉(zhuǎn)送一顆蠶豆，效率較低。如果要提高傳送的效率必須加快曲柄的轉(zhuǎn)速，但是曲柄滑塊機構(gòu)滑塊的質(zhì)心是在做變速運動，所產(chǎn)生的慣性力難于用一般的平衡方法加以消除，所以并不適合高速運動。
3． 從機構(gòu)的動力性能來看：
方案一不完全齒輪速度會突變，因此會有剛性沖擊，不適合用于重載的場合。方案二和方案三曲柄滑塊和搖桿機構(gòu)運動副為低副，是面接觸，所以磨損較小，可以承受較大的載荷。但是我們此處只是用于傳送蠶豆，沒有較大的載荷，所以兩者都適合該工藝要求。
4． 從制造加工經(jīng)濟性來看：
方案二三曲柄滑塊機構(gòu)制造簡單，生產(chǎn)成本底，并且可以使整個機構(gòu)的結(jié)構(gòu)緊湊。方案一不完全齒輪機構(gòu)的加工相對復(fù)雜，并且所占的空間比曲柄滑塊大。
綜上：為了保證傳送的效率，我們最終采用方案一的不完全齒輪機構(gòu)來實現(xiàn)送料的過程。
2.2.2壓豆切皮
方案一：凸輪機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)
中采用的是凸輪機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)，并且在導(dǎo)桿桿上套有彈簧，從而實現(xiàn)壓緊力可調(diào)。
機構(gòu)的活動構(gòu)件n= 7，低副數(shù)目Pl= 10，高副數(shù)目Ph=0，局部自由度F’=0，虛約束p’=0，機構(gòu)的自由度F=3n -（2 Pl + Ph ）=3×7-2×10=1
方案二：曲柄滑塊機構(gòu)
是采用了曲柄滑塊家機構(gòu)，并在滑塊上固定刀片。
機構(gòu)的活動構(gòu)件n= 3，低副數(shù)目Pl= 7，高副數(shù)目，Ph=0局部自由度，F(xiàn)’=0虛約束 p’=0 ，機構(gòu)的自由度F=3n -（2 Pl + Ph ）=3×5-2×7=1
圖2-5
方案三：直接將刀片固定于滑槽上
我們在最后一個齒，即齒8處前端安放有刀具，用于蠶豆切皮。為實現(xiàn)這一動作，我們利用了平底凸輪機構(gòu)。當其處于遠休止的階段，使其平底推桿底部距離導(dǎo)軌的垂直距離略小于蠶豆的厚度，因此可以實現(xiàn)對蠶豆的暫時保壓固定，并且我們在平底推桿上套有彈簧，通過對彈簧剛度的設(shè)定，我們可以調(diào)定平底對蠶豆的壓緊力的大小，所以我們可以保證能固定蠶豆，使其利于刀具對其的切皮，并且也可以不壓扁蠶豆。此外，我們將凸輪的轉(zhuǎn)軸中心距離齒8的左極限位置的水平距離設(shè)定得略小于齒8的行程L。所以當凸輪壓住蠶豆的時候，齒8還可以繼續(xù)向前移動，從而可以切近蠶豆中，實現(xiàn)壓緊切皮的動作。
第一顆蠶豆被壓緊切皮后，凸輪的遠休止階段結(jié)束，平底推桿向上移動，步進機構(gòu)齒8也由其右極限位置向左運動，實現(xiàn)退刀，蠶豆停止在原位。當齒8再次運動到其右極限位置的過程中，將第二顆蠶豆推至第一顆蠶豆停留處，與第一顆蠶豆發(fā)生碰撞，借助這一推力，第一顆蠶豆向前移動，從前方緊接的傾斜機架導(dǎo)軌滑落致后面的機構(gòu)當中。
所以我們通過曲柄搖桿機構(gòu)和平底凸輪機構(gòu)可以實現(xiàn)對蠶豆的傳送和壓緊切皮一系列動作。
圖2-6
我們從一下方面方案進行了對比：
1.從機構(gòu)的功能來看：
方案一是利用凸輪遠休的特點來對蠶豆實現(xiàn)暫時的保壓固定。方案二是通過從動件與機架的移動副，實現(xiàn)上下往復(fù)移動可以實現(xiàn)壓緊切皮的動作。方案三直接無法壓緊。所以只有方案一二兩種機構(gòu)可以達到此項工藝要求，方案三不行。
2.從機構(gòu)的工作性能來看：
方案一在導(dǎo)桿桿上可以套有彈簧，可以實現(xiàn)壓緊力可調(diào)，所以可以保證不會壓壞蠶豆，傳力效果好，承載能力強。方案二利用從動件的左右移動，無法實現(xiàn)較長時間的保壓固定，并且與機架的磨損較大。
3.從機構(gòu)的運動性能來看：
方案一凸輪運動平穩(wěn)，凸輪與導(dǎo)桿的接觸面間易形成油膜，潤滑較好，所以可以用于高速運動的場合，易于保證生產(chǎn)效率。方案二有連桿機構(gòu)，不能用于高速運動的場合。方案三無力支撐。
4．從制造加工經(jīng)濟性來看：
方案一涉及的構(gòu)件少，僅有凸輪，導(dǎo)桿，加工制造方便，成本較底。方案二涉及機構(gòu)過，包括連桿，滑塊，加工成本高，所占空間大，結(jié)構(gòu)不緊湊。
綜上：為了保證切皮的效率，我們最終采用方案一的凸輪機構(gòu)和導(dǎo)桿機構(gòu)來實現(xiàn)切皮的過程。
2.2.3擠壓脫皮
方案一：曲柄滑塊機構(gòu)
圖2-7
機構(gòu)的活動構(gòu)件n= 5，低副數(shù)目Pl= 7，高副數(shù)目Ph=0，局部自由度F’=0，虛約束p’=0，機構(gòu)的自由度F=3n -（2 Pl + Ph ）=3×7-2×7=1
方案二：雙搖桿機構(gòu)
圖2-8
機構(gòu)的活動構(gòu)件n= 6，低副數(shù)目Pl= 8，高副數(shù)目Ph=0，局部自由度F’=0，虛約束p’=0，機構(gòu)的自由度F=3n -（2 Pl + Ph ）=3×6-2×8=2
方案三：壓輥
為實現(xiàn)對蠶豆的擠壓脫皮，我們選用的是軋輥裝置。
設(shè)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(zhuǎn)，對蠶豆一端擠壓，由于蠶豆另一端已經(jīng)被切皮，所以蠶豆可以從切皮端被擠出。
圖2-9
我們對三種方案中的機構(gòu)作了如下的對比：
5． 從機構(gòu)的功能來看：
方案一采用曲柄滑塊機構(gòu)進行擠壓脫皮，滑塊運動史也地面進行配合，實現(xiàn)擠壓脫皮。方案二采用的是雙搖桿機構(gòu)，在雙搖桿之間進行擠壓脫皮，從側(cè)面進行輸出，方案三是利用壓輥進行擠壓脫皮，利用雙壓輥之間的距離進行擠壓脫皮。
6． 從機構(gòu)的工作性能來看：
方案一曲柄滑塊機構(gòu)利用曲柄機構(gòu)無死點進行脫皮，效率高，穩(wěn)定方案二用搖桿運動動不穩(wěn)定，方案三利用壓輥進行脫皮。如果要提高傳送的效率必須加快曲柄的轉(zhuǎn)速，但是曲柄滑塊機構(gòu)滑塊的質(zhì)心是在做變速運動，所產(chǎn)生的慣性力難于用一般的平衡方法加以消除，所以并不適合高速運動。
7． 從機構(gòu)的動力性能來看：
方案一曲柄滑塊質(zhì)心會突變，，所產(chǎn)生的慣性力難于用一般的平衡方法加以消除，而且所用的空間大。方案二機構(gòu)運動副為低副，是面接觸，所以磨損較小，可以承受較大的載荷。方案三壓輥并不需要太大的要求，空間小。但是我們此處只是用于擠壓蠶豆，沒有較大的載荷，所以方案一和三都適合該工藝要求。
8． 從制造加工經(jīng)濟性來看：
方案一曲柄滑塊機構(gòu)制造簡單，生產(chǎn)成本底，但是占用空間大。方案二兩個搖桿機構(gòu)的加工相對復(fù)雜，并且所占的空間比曲柄滑塊還大。方案三壓輥生產(chǎn)和裝配更為簡單。
綜上：為了保證擠壓的效率，我們最終采用方案三的壓輥機構(gòu)來實現(xiàn)擠壓的過程。
2.3根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖
圖2-10運動循環(huán)圖
運動循環(huán)圖是以凸輪的運動規(guī)律即轉(zhuǎn)角為基準來繪制的。振動下料機構(gòu)和壓緊切皮機構(gòu)的運動循環(huán)圖為一條直線，代表它們在整個過程中都處于勻速運動狀態(tài)。送料不完全齒輪的運動循環(huán)圖為四條直線段，每一條直線段代表其在這段區(qū)間內(nèi)處于勻速運動狀態(tài)，空白處表示其處于間歇狀態(tài)，此時正是壓豆切皮機構(gòu)執(zhí)行切皮過程。壓豆切皮凸輪的運動循環(huán)圖為三段完全相同的折線，每個折線表示壓豆切皮機構(gòu)在這段時間內(nèi)完成一個切皮過程，三段折線表示其在凸輪轉(zhuǎn)動一圈的過程中完成3次切皮。上升的線段表示刀片向下運動完成切皮過程，下降的線段表示刀片向上運動完成空程返回過程，其余的直線段表示刀片處于停歇狀態(tài)。
2.4機械傳動系統(tǒng)的設(shè)計選擇和評定
它是以一個小齒輪和一個不完全齒輪為主動輪，由主動機、聯(lián)軸器、帶傳動二級減速器驅(qū)動。工作時，主軸帶動小齒輪和不完全齒輪轉(zhuǎn)動，一對不完全齒輪通過嚙合帶動帶輪的轉(zhuǎn)動，從而使傳送帶的運動進而帶動帶上的豆子的運動。小齒輪的轉(zhuǎn)動帶動大齒輪的轉(zhuǎn)動，從而使和大齒輪連在一起的凸輪轉(zhuǎn)動。大齒輪的轉(zhuǎn)動還帶動過度齒輪的運動，過度齒輪傳遞動力給壓輥，從而使壓輥轉(zhuǎn)動將豆子擠壓切皮。2.4.1齒輪傳動
電動機傳出的扭距通過一個有保護作用的聯(lián)軸器，傳人一個有分配傳動比的減速器，然后通過聯(lián)軸器傳人開式齒輪副，進入帶動兩軸的傳動。如圖3.2所示。
圖2-11
這種傳動方式的特點是：工作可靠，使用壽命長，傳動準確，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，功率和速度適用范圍廣等，但是其成本較高，對于制造這種小型的剝豆機不劃算。
2.4.2 V帶傳動
由電動機的轉(zhuǎn)距通過如圖3.3所皮帶傳人沖壓機直接傳人主動軸。示：
圖2-12
這種傳動方式具有傳動平穩(wěn)，噪音下的特點，同時以起過載保護的作用。帶傳動的成本較低，對于剝豆機這種對傳動比要求不是很高的機器可以選擇帶傳動來減速，制造方便且比較經(jīng)濟。
2.5 傳動系統(tǒng)的確定
鑒于上節(jié)的分析，考慮到所設(shè)計的是剝豆機，因此我們可以選擇帶傳動來達到減速的目的。且齒輪減速器一般體積較大，造價較高，不符合剝豆機輕便價廉的宗旨。
2.5.1 工作機外部傳動系統(tǒng)的確定
傳動系統(tǒng)如圖3.4所示：
圖2-13 工作機外部帶傳動圖
所以選用了帶傳動來降低電動機的轉(zhuǎn)速，減速比i=5.62.
2.5.2 選擇電動機
電動機選擇包括選擇類型，結(jié)構(gòu)模式，容量（功率）和轉(zhuǎn)速，并確定型號。
工業(yè)上一般用三相交流電源，無特殊要求一般應(yīng)選三相交流異步電動機。電動機能提供的功率范圍很大，從毫瓦級到萬千瓦級。使用和控制非常方便，具有自起動 、加速、制動、反轉(zhuǎn)、掣住等能力，能滿足各種運行要求，電動機的工作效率較高，又沒有煙塵、氣味，不污染環(huán)境，噪聲也較小。運行可靠、價格低廉、結(jié)構(gòu)牢固。
剝豆機選擇Y80M2-4電動機，轉(zhuǎn)速大小適中，功率合適，重量較輕，屬于臥式。
價格便宜適合小型食品機械。Y80M2-4電動機的額定功率為0.75kW，滿載轉(zhuǎn)速為1390r/min，質(zhì)量為19kg，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為2.3，最大轉(zhuǎn)矩為2.3。
2.5.3 計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比
1）傳動裝置總傳動比
是連接壓輥的那兩根軸的轉(zhuǎn)速，由于剝豆機的生產(chǎn)率為每分鐘剝80粒，所以我們設(shè)計壓輥每轉(zhuǎn)一圈恰好剝一顆豆子，因此其轉(zhuǎn)速為81 。
2）分配各級傳動比
取V帶傳動的傳動比=5.62，則其余幾對齒輪傳動比以此如下：
2.5.4 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)
1）各軸的轉(zhuǎn)數(shù)
電動機軸為0軸，大帶輪軸為I軸，凸輪軸為II軸，過度齒輪軸為III軸，軋輥軸為IV軸，各軸的轉(zhuǎn)速為
2）各軸的輸入功率
按照電動機的額定功率計算各軸的輸入功率，即
式中，為從電動機至壓輥之間各傳動機構(gòu)的效率。由機械設(shè)計手冊可查得：V帶傳動；圓柱齒輪傳動，
3）各軸的轉(zhuǎn)矩
將以上計算結(jié)果整理后列于下表，供以后設(shè)計計算時使用。
項目
功率(kw)
轉(zhuǎn)矩T(N·m )
轉(zhuǎn)速n(r/min)
傳動比i
效率η
電動機軸
0.75
5.15
1390
2
0.99
Ⅰ軸
0.69
23.70
278
0.92
5.14
Ⅱ軸
0.66
45.35
27
0.97
1
Ⅲ軸
0.63
222.83
27
0.97
0.33
Ⅳ軸
0.60
70.74
81
0.97
3執(zhí)行機構(gòu)尺寸設(shè)計
3.1執(zhí)行機構(gòu)各部分尺寸設(shè)計
3.1.1凸輪設(shè)計
圖3-1凸輪結(jié)構(gòu)草圖
凸輪是用來控制壓塊和刀片的運動的，由于剝豆機的生產(chǎn)率為每分鐘80粒，因此本方案中我們所設(shè)計的凸輪是個非常對稱的圖形。凸輪運動一周可帶動刀片上下往復(fù)運動三次，即凸輪轉(zhuǎn)一圈刀片可以切三顆豆子。由此我們也可以確定軸2的轉(zhuǎn)速為27r/min.由上圖我們可以看出，凸輪在0～15°，105°～135°，225°～255°，345°～360°之間是間歇狀態(tài)，此時刀片近似不動；凸輪轉(zhuǎn)過15°連接刀片的桿件在頂端彈簧力的作用下向下運動，當凸輪運動到60°位置時刀片處于最下端，此時壓塊在彈簧力作用下給豆子一個大小適中的向下力，使豆子不能移動，而與此同時刀片，刀片的形狀為V型，將豆子的頭部切開一個口子便于最后的擠壓切皮。凸輪轉(zhuǎn)過90°后連接刀片的桿件受到凸輪的一個向上的推力，于是桿件克服其頂端的彈簧力向上運動，刀片在桿件的帶動下離開豆子向上運動。當凸輪轉(zhuǎn)到105°時，刀片被推至最頂端，在接下來的30°范圍內(nèi)，雖然凸輪在轉(zhuǎn)動，但刀片近似不動，處于停歇狀態(tài)。此時刀片完成一次切皮。在凸輪轉(zhuǎn)動360°的過程中刀片還要完成兩個工作循環(huán)，其運動過程和第一次切皮過程完全相同。
由于次切皮過程是通過凸輪和與凸輪相連接的桿件共同完成，所以凸輪的尺寸和桿件的長短是相互制約的，也就是說我們?nèi)绻淹馆喌某叽缦榷ㄏ聛砹耍敲礂U件的長度也就隨之定了。
首先我們來定它的形狀，它實際是由一個正三角形演變而來的，三角形的三個尖角變成三段光滑的弧線，每一段的弧度為15°，為了避免桿件在凸輪上運動產(chǎn)生過大的振動，每一段弧線都必須與兩邊的直線剛好相切，這樣可以避免出現(xiàn)尖角，不會出現(xiàn)過大的振動。下面繪出其設(shè)計草圖
圖3-2 凸輪設(shè)計計算草圖
下面我們來計算凸輪各部分的尺寸，按照上面所設(shè)計的凸輪的形狀可以列方程來求其余部分的尺寸。凸輪和齒輪4共同裝在軸2上，所以我們可以設(shè)計演變成凸輪的那個正三角形剛好是齒輪4所代表的圓的內(nèi)接三角形。我們已知大圓的半徑即AO1=150mm,我們可以設(shè)小圓半徑即BO2=x。
帶入數(shù)值后可以求出小圓半徑以及小圓圓心的位置即O1O2的距離。
至此我們求出了凸輪的所有尺寸。
3.1.2不完全齒輪的設(shè)計
圖3-3不完全齒輪的機構(gòu)設(shè)計草圖
3.1.3不完全齒輪形狀的設(shè)計
根據(jù)圖5.1的運動循環(huán)圖，我們知道不完全齒輪的設(shè)計要依賴于凸輪的運動規(guī)律來定。在凸輪切豆的一定區(qū)域內(nèi)不完全齒輪必須實現(xiàn)間歇停轉(zhuǎn)。故我們設(shè)計出如圖5.4所示的不完全齒輪的結(jié)構(gòu)草圖。在齒輪的整個360°區(qū)域內(nèi)有三個區(qū)間是沒有齒的，且這三個區(qū)間是均勻分布于齒輪之上的，每個區(qū)間都是30°。
3.1.4不完全齒輪尺寸的設(shè)計
由于它是非標準件，我們可以根據(jù)平帶輪的直徑和整個剝豆機內(nèi)個構(gòu)件的分布位置來定不完全齒輪的直徑。這里我們定為100mm。模數(shù)為2mm。每個嚙合區(qū)間有9個齒。不完全齒輪的材料選為HT300。
3.1.5料斗形狀和尺寸的設(shè)計
蠶豆的原始數(shù)據(jù)如下：
蠶豆長度:20～25mm
蠶豆寬度:15～20mm
蠶豆厚度:6～8mm
為了使豆子成一顆顆掉到皮帶上，這里我們設(shè)計料斗下端的出口略比一個蠶豆的體積要大點的長方形，且長為25mm，寬為15mm，料斗下端不易做的過長，因為這里不叫窄，豆子很容易在這里堵住，所以我們定它的高度為50mm，差不多兩顆豆子的長度。整個料斗的下面成一個空心的長方體，料斗的上方是個錐體，從料斗口部到下端均勻減小，因為要保證料斗一次能裝一定量的豆子，所以這里我們要將料斗的上面設(shè)計的稍微大點。這里定料上部的高度為162mm，長為200mm，寬為150mm，，料斗的壁厚設(shè)為3mm。整個料斗的形狀就跟我們平常所見到的漏斗一樣。其材料為45鋼。
下面我們繪出料斗結(jié)構(gòu)設(shè)計草圖
圖3-4 料斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計草圖
3.2機構(gòu)運動簡圖
圖3-5整體運動簡圖
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5設(shè)計總結(jié)
了這次畢業(yè)設(shè)計我這幾天真沒休息好，我想有幾點原因造成這種情況：首先，由于第一次做畢業(yè)設(shè)計，開始幾天很迷茫，不知道該如何下手。其次是設(shè)計步驟太亂，想到一點做一點，造成前頭的小錯誤給后頭帶來很大麻煩，比如，一開始我們對不完全齒輪認識不深，造成它的設(shè)計不夠好，這給后面帶來了很多麻煩！認識錯誤，早期的認識錯誤使我走了不少彎路！我所用的機構(gòu)太繁造成之后的設(shè)計計算困難，通過這次設(shè)計，我對CAD這個軟件有了更深的認識！認識了很多新的命令。在設(shè)計凸輪時遇到了一些問題,由于凸輪的造型比較復(fù)雜,再加上我需要其完成的工作比較艱巨,所以耽誤了一些時間在凸輪上,但最后我通過各方面的修正,達到了預(yù)期的效果。
不過總的來說這個剝豆機還是比較完美的，首先我們通過查閱大量資料對剝豆機有了一個比較全面的了解，然后通過方案設(shè)計，給出了三種方案，最后通過方案的評定選出了一種方案最為最終設(shè)計方案；接著對剝豆機的傳動系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計做了計算設(shè)計工作，最后對剝豆機的其它零部件也進行了較全面的設(shè)計。當然因設(shè)計者的水平有限，其中也存在一些缺點，比如不完全齒輪實現(xiàn)的間歇送料和凸輪帶動的擠壓切皮動作很難實現(xiàn)協(xié)調(diào)，這個地方還需要很大改進。
對于最后對剝好蠶豆的收集我們在壓輥的下方設(shè)有一個V型料斗，料斗的下方有一塊斜板，剝好的蠶豆從壓輥掉到料斗，并順著料斗掉到斜板上，順著斜板滑到箱體外。在箱體的側(cè)面開出一個方形的口子可以讓豆子出來。對于清掃機構(gòu)，我們可以采取定期用手工清掃。定期把箱蓋揭開，用手把粘在壓輥上的皮清理掉。在壓輥的表面可以度一層鋸形的橡膠，一旦蠶豆接觸壓輥，就會被壓輥吸出將其皮脫掉。
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