一、机器的工作原理及原始数据工作原理设计用于化学工业和食品工业的自动喂料搅拌机。

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，固连在容器内拌勺点E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。

喂料机的开启、关闭动作应与搅拌机同步。

物料搅拌好以后的输出可不考虑。

图1 喂料搅拌机外形及阻力线图原始数据工作时假定拌料对拌勺的压力与深度成正比，即产生的阻力呈线性变化，如图1示。

表1.1 拌勺E的搅拌轨迹数据表位置号i 1 2 3 4 5 6 7 8方案Aix525 300 470 395 220 100 40 167 iy148 427 662 740 638 460 200 80方案Bix510 487 454 380 205 84 23 192表1.2 自动喂料搅拌机运动分析数据表方案号固定铰链A、D位置电动机转速/(r/min)容器转速/(r/min)每次搅拌时间/s物料装入容器时间/sAx/mmAy/mmDx/mmDy/mmA 1700 400 1200 0 1440 70 60 40B 1725 405 1200 0 1440 65 80 50二、功能要求1）功能要求a、要求物料的搅拌动作为：电动机通过减速装置带动容器饶垂直轴缓慢整周转动：同时固定连在容器内拌匀将容器中拌料均匀搅动。

b、要求喂料动作为：物料呈粉状和颗粒状定时从漏斗中漏出，输出持续一段时间后漏斗自动关闭。

c、喂料机的开启、关闭动作和搅拌机同步。

2）功能分解为满足设计要求需要实现下列运动功能：a、电动机带动下容器绕垂直轴缓慢整周运动。

b、在电动机带动下拌勺沿搅拌数据要求的轨迹搅拌c、在电动机带动下实现填料机自动填料的功能，即使漏斗出料口开关左右移动。

d、通过不同的机构、轮系的特点达到课题任务的减速要求和各部位运转的时间要求。

三、机构运动循环图循环图1：拌匀的轨迹方案：搅拌勺不搅拌搅拌容器匀速转动喂料口开启40s 关闭60sφ140°220°凸轮的机构的设计；实现喂料动作的凸轮机构在运动中受轻载而且低速运转，故只需采用等速变化规律的盘型直动从动凸轮机构即可达到要求。

凸轮机构的推程与喂料系统开口的大小相同，设其为120mm ，喂料系统的开启和关闭过程是一个快速的过程，故设其推程角和回程角为20度，根据物料喂入时间和每次搅拌时间即可确定远近休止角的大小，其远休止角为200度，近休止角为120度。

根据机构的整体尺寸设定凸轮的基圆半径为350mm ，为尽量减小压力角而设定凸轮的偏心距为150mm 。

凸轮设计具体如下：由已知得凸轮的基圆半径mm r 3500=，偏心距mm e 150=，凸轮以等角速度ω沿逆时针方向回转，推杆的行程mm h 120=。

其运动规律为：020~0=δ 推杆等角速度上升h ;20~0220 推杆远休； 220~0240推杆等速下降h ； 240~0360 推杆近休。

用作图法，取比列尺1μ，先根据已知尺寸作出基圆与偏距圆，然后用反转法作图设计。

推程段凸轮轮廓线：1）确定推杆在反转运动中占据的个位置； 2）计算推杆推程在反转运动中的预期位移；0/δδh s = 200=δ3）确定推杆在复合运动中占据的位置； 4）连接各点成一光滑曲线，即为凸轮轮廓线。

5）计算推杆回程在反转运动中的预期位移；0/δδh s = 200=δ0 5 10 15 20/(0)s/120 90 60 30 0mm6）重复上面的步骤就可得到凸轮完整曲线。

凸轮设计如图所示：四；机构的选用1；容器周转机构的选用：1,2—锥齿轮3—传动轴4—容器5—皮带轮6—皮带7—发动机这个周转机构是通过经电动机传出动力，通过皮带带动两个带轮运动，固定在带轮上的传动轴3也一起运转。

传动轴再把运动传递给锥齿轮2，锥齿轮2再把运动传递给锥齿轮1，锥齿轮1就和容器做周转运动，达到传递的目的。

2；填料盒开关的选用1—滑块2—填料盒3、4—连杆5—凸轮这个机构为填料开关的选用机构。

利用了凸轮、连杆、滑块机构来达到控制开关的能力。

凸轮5的匀速传动，推动杆4上下运动，连杆4带动连杆3运动，从而使滑块左右滑动，起到控制填料盒1开关的目的。

3；电动机带动填料盒开关和拌匀运动机构选用1—传动轴2—蜗杆3—涡轮4—凸轮5、6—齿轮7—发动机8—发动机9—皮带这个控制机构为填料盒开关和搬运机构的选用。

用了电动机、涡轮蜗杆、齿轮、凸轮、皮带来达到控制目的。

动力发动机7经皮带9带动皮带8的传动，经过轮轴1带动蜗杆2转动，从而使涡轮3转动，同时带动与涡轮3相连的齿轮6转动，齿轮6又带动齿轮（5转动，从而带动固定在齿轮5上的凸轮4转动，就达到控制的目的。

4；输出部分机构选用1—电动机2—皮带3—皮带轮4—传动轴5、6—齿轮7、13、14—锥齿轮8—取料勺9、10、11—连杆15—涡轮12,、16—凸轮17—蜗杆电动机1通过皮带2带动皮带轮3转动，同时带动传动轴4的转动，传动轴4带动齿轮5和蜗杆17的转动，齿轮5带动齿轮6转动同时带动固定在齿轮6上的锥齿轮7转动，而蜗杆17则带动涡轮15转动同时带动固定在涡轮15上的凸轮16转动，使得连杆11上下运动，从而使取料勺8在容器中提取物料，当凸轮15从最高点转到最低点时，取料勺8进入容器装入物料，当齿轮转到最高点时，锥齿轮10、7相接触，带动连杆11转动，同时锥齿轮13、14相接触，带动固定在锥齿轮13上的凸轮11转动，使连杆10上下运动，从而使连杆9推动取料勺开与合，而连杆11的转动与连杆10的上升是同步的，从而使物料从容器中输出。

五；根据电动机参数拟定方案方案A方案A1—皮带轮2—皮带3—电动机4—传动轴5、26—蜗杆6、24—涡轮7、8、24、27、28—齿轮9、22、25—凸轮10、11、12、13、14、18、19、20—连杆15—填料盒16—取料勺17—滑块21、23、29、31、32—锥齿轮30—容器33—扮勺动力由电动机3输出，经皮带2带动皮带轮1转动，动力传给传动轴4，有三个分路来完成整个动作流程。

一、传动轴4传给锥齿轮32，锥齿轮32带动锥齿轮31的转动，从而使与锥齿轮31同心的容器30转动，从而带动容器30转动。

二、传动轴4传给蜗杆5，从而使涡轮6转动，同时带动齿轮7转动，齿轮7又带动齿轮8转动，从而带动固定在齿轮8上的凸轮9转动。

凸轮9的匀速转动，推动连杆10上下运动，连杆10带动连杆15的运动，从而使滑块17左右滑动，起到控制填料盒16开关的目的。

而凸轮9的转动又带动了旋接在它上的连杆13的运动，从而带动连杆12、14的运动，带动了拌匀的运动，达到控制目的。

三、传动轴4带动齿轮27和蜗杆26的转动，齿轮27带动齿轮28转动同时带动固定轮28上的锥齿轮29转动；而蜗杆26则带动涡轮24转动同时带动固定在涡轮24上的凸轮25转动，使连杆20上下运动，当凸轮25从最高点直到最低点时，取料勺16进入容器30装入物料；当凸轮转到最高点时，锥齿轮23，29想接触，带动连杆20转动，同时直齿轮21，23想接触，带动固定齿轮在锥齿轮21上的凸轮22转动，使连杆19上下运动，从而使连杆18推动取料勺开与合，而连杆20的转动与连杆19的上升是同步的，从而使物料从容器中输出。

方案B：1、2、26、27——锥齿轮#电动机4——传动轴5、23——蜗杆6、21——涡轮7、8、24、25——齿轮9、22——凸轮10、11、12、13、14、15、19——连杆16——填料盒17——滑块18——容器28——拌勺20——取料勺一：动力由电动机输入，传给锥齿轮，再由锥齿轮带动容器的转动。

二：动力由电动机经传动轴传给蜗杆，从而使涡轮转动，同时带动齿轮转动，齿轮传递，从而带动固定在齿轮上的凸轮转动。

凸轮的匀速转动，推动连杆上下运动，从而使滑块左右移动，起到填料盒开关的目的。

而齿轮的转动又带动了固定在它上的连杆的运动，由四杆机构，带动了拌勺的运动。

三：动力由电动机经传动轴传给涡轮和蜗杆，从而使锥齿轮和涡轮转动，涡轮转动同时带动涡轮上的凸轮转动，使连杆上下运动，当凸轮转到最低点，取料勺进入容器装入物料，当凸轮转到最高点，取料勺转出容器，同时控制取料勺的开与合，是物料从容器中输出。

六；机械传动方案的评定与选择方案A：优点：1、涡轮传动结构紧凑，体积小，重量轻，工作平稳，冲击震动、噪音小。

2、锥齿轮平稳，噪声小。

3、齿轮传动能保证瞬时传动比恒定，平稳性高，传递准确可靠；传动功率和速度范围大；结构紧凑、可实现较大传动比，使用寿命长。

4、凸轮机构可以使推杆得到预期的运动规律，响应速度快。

5、连杆机构压力较小，承载能力好，润滑好，摩擦小，加工容易制造，工作性可靠。

6、皮带运动结构简单，适用于两周中心距较大的传动的场合，传动平稳无噪声，能缓冲，过载传动时，皮带会打滑，可起到防止薄弱零件损坏等安全作用。

缺点：1、涡轮蜗杆传动效率低，发热量大，齿面易磨损，成本高。

2、锥齿轮传递效率低、制造复杂、成本高。

3、锥齿轮制造以及安装精度较高、价格昂贵且不适用距离过大场合。

4、凸轮轮廓与推杆之间为点线接触，易磨损，不划算。

5、连杆机构容易产生较大误差积累、效率低、不适用做高速运动。

6、不能保证精确的传动比。

方案B优点：采用锥齿轮，涡轮蜗杆机构实现运动改变和减速作用。

齿轮传递能保证瞬时传动比恒定，平稳性高，传递运动准确可靠；传递的功率和速度范围大。

涡轮蜗杆船东紧凑。

四杆机构使拌勺能使拌勺按轨迹运动。

凸轮机构可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且响应速度快，机构简单紧凑。

连杆机构压力较小，润滑好，摩擦小，加工易制造，在原动件运动规律不变的条件下，可改变各机构的相对长度来使得从动件得到不同规律的运动。

缺点：锥齿轮传动效率低，制造复杂，成本高。

涡轮蜗杆蜗杆传动效率低，发热量大，齿面磨损大，成本高。

齿轮制造安装精度要求高，价格昂贵，不宜用于传动距离较大场合。

凸轮轮廓线与推杆之间点线接触，易磨损。

连杆机构误差积累大，效率低，不宜做高速运动。

综合考虑选择方案A作为最终的方案，虽然制造复杂，传递效率低成本高，但是传动平稳，结构紧凑，减速效果好；冲击、震动、噪音小、使用寿命长，准确性强，精度高。

六、最终选择方案。