机械原理课程设计
——搅拌机
——设计者：陈晓燕
98化机（1） 98022102
一、机构简介与设计数据
1、机构简介
搅拌机常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，通过联轴节带动曲柄2顺时针向回转，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转动。当连杆3运动时，固联在其上的拌勺E即沿一定曲线运动而将容器中的搅拌料均匀搅动。
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。该搅拌器性能优良，结构简单，易于维修，操作灵活方便。
B C A
△ E ytyytA △ 齿轮2 D O O 齿轮1
附：VB动画演示
2、结构分析
此机构由一对齿轮传动件，一对蜗轮蜗杆，一组四杆机构组成。
齿轮1的转速由电动机输入，由适当传动比，齿轮2速度减小，带动杆组
运动实行搅拌目的。
蜗轮蜗杆带动容器绕垂直轴缓慢转动，从而使容器内搅拌获得均匀搅拌。
对四杆机构
F=3n-2PL-Ph=3*3-2*4-0=1
C B
A E
D B C E A D
它由一个原动件及一个Ⅱ级杆组成。
3、 运动分析
对电动机
P=4000瓦 n1=180转/分
齿轮
Z1 20 Z2 60 m 10 α 20 I12=ω1/ω2=n1/n2=180/n2=Z2/Z1=60/20=3 N2=60转/分
对齿轮节圆半径 r1=100 r2=300
对四杆机构
1）求E点的轨迹
m=545mm n=425mm lAB=245mm
lBC=600mm lCD=430mm lBE=1400mm n2=60r/min P24
y P13 P12 x Q P23 P14（A）
E φ2 n φ1
D P34 m O 杆2上各点绕P24转动 AD=(AO2+OD2)?=(5452+4252)?=691mm ;连结AC、BD 在 △ABD中，由正弦定理
AB/sin(Q1)=BD/sin(180o-θ) 即AB/sin(Q1)=BD/sin(θ)
(1)
在Δ ABD中，由余弦定理
BD2=AB2+AD2-2AD*AB*COS(180o-θ) BD2=2452+6912+2*245*691COS(θ) 即BD=f1(θ) 代入（1）得：AB/sin(φ)=BD/sin(θ) 245/sin(φ1)=f1(θ)/sin(θ φ1=f2(θ)
在三角形BCD中，由余弦定理得：
BC2=BD2+CD2-2BD*CD*COS（φ2）
6002=f21(θ)+4302-2f1(θ)*430*cos(φ2) φ2=f3(θ)
所以∠ADC=φ1+φ2=f2(θ)+f3(θ)
∠AP24D=θ-φ2=θ-f2(θ)-f3(θ)
在三角形AP24D中，由正弦定理得：
AD/sin(∠AP24D)=DP24/sin(180o-θ) DP24=f4(θ)
所以 P24在XDY坐标中，Xp24=DP24*cos(φ1+φ2)=x(θ) Yp24=DP24*sin(φ1+φ2)=y(θ) 在三角形BCD中，BD/sin∠BCD=BC/sin(φ2) 即∠BCD=g1(θ) 在在角形EP24C中，P24E2=P24C2+CE2-2P24C*CE*COS∠ BCD P24E=g2(θ)
因为杆件2可视为以P24为圆心的转动，即E点的轨迹为 [x-x(θ)]2+[y-y(θ)]2=P24E2=g22(θ)
取两个特殊位置 θ1=90o θ2=180o
当θ=90o时，BD=733mm, θ=180o时，BD=446mm
φ1=19.5o φ1=0o
φ2=54.9o φ2=86.4o
∠ADC=19.5o+54.9o74.4o ∠ADC=0o+86.4o=86.4o ∠AP24D=90o-74.4o=15.6o ∠AP24D=93.6o DP24=2569.5mm DP24=0 Xp24=691.0mm XP24=0 Yp24=2474.8mm YP24=0
∠BCD=88.2o ∠BCD=47.9o P24E=2260.5mm P24E=603.0mm 当θ=90o时，点E的轨迹为
（x-691）2+(y-2474.8)2=2260.52 y 当θ=180o时，点E的轨迹为 x2+y2=6032 2)速度、加速度分析 a） 建立如图所示的坐标系 φ2 B 2 1 C φ1 E A 3 4 φ3 x 设AB=L1 BC=L2 AD=L4 DC=L3 因为 AB+BC=AD+DC
所以 L1+L2=L3+L4
L1*ei*Φ1+L2*ei*Φ2=L4*ei*Φ4+L3*ei*Φ3 （φ4=0°） 即L1*ei*Φ1+L2*ei*Φ2=L4+L3*ei*Φ3 （*） 欧拉公式展开得：
L1*（COSφ1+I*SINφ1）+L2*（COSφ2+I*SINφ2） =L4+L3*（COSφ3+I*SINφ3） 由实部和虚部分别相等得：
L1cosΦ1+L2cosΦ2=L3cosΦ3+L4 (1) L1sinΦ1+L2sinΦ2=L3sinΦ3 消去Φ2得：
L22=L32cos2Φ3+L42+L12cos2 Φ1+2L3L4cosΦ3-2L1L3cosΦ1cosΦ3 -2L1L4cosΦ1+L32sin2Φ3+L12sin2Φ1-2L1L3sinΦ1sinΦ3 AcosΦ3+BsinΦ3+C=0
A=L4-L1cosΦ1 B=-L1sinΦ1 C=(A2+B2+L32-L22)/2L3
SinΦ3=[2tg(Φ3/2)]/[1+tg2(Φ3/2)] cosΦ3=[1-tg2(Φ/2)]/[1+tg2(Φ3/2)] 所以 Φ3=2arctg(B+(A2+B2-C2)?)/(A-C)
