麥秸打包機(jī)課程設(shè)計(jì)機(jī)械原理

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1、 (精編 )麥秸打包機(jī)課程設(shè) 計(jì)機(jī)械原理 福州大學(xué)機(jī)械原理及設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué)生姓名 XXX 序號(hào) XX 一、 設(shè)計(jì)題目：麥秸打包機(jī)機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 二、 打包機(jī)工作原理簡(jiǎn)介 人工將麥秸挑到料倉上方，撞板 B 上下運(yùn)動(dòng)（不一定是直線運(yùn)動(dòng)）將麥秸喂入料倉，滑塊 A 在導(dǎo)軌 上水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將麥秸向料倉前部推擠。每隔一定時(shí)間往料倉中放入一塊木板，木版的兩面都切出兩

2、道 A 2 水平凹槽。這樣，麥秸將被分隔在兩塊木版之間并被擠壓成長(zhǎng)方形。從料倉側(cè)面留出的空隙中將兩根彎成 ∏型的鐵絲穿過兩塊木版凹槽留出的空洞，在料倉的另一側(cè)將鐵絲絞接起來，麥秸即被打包，隨后則被推 出料倉。 打包機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)傳動(dòng)裝置減速，再通過適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)滑塊和撞板的運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)裝置有以 下三種方案： I ：帶傳動(dòng) + 二級(jí)圓柱斜齒輪減速器； 空回行 程負(fù)載 II：圓錐圓柱齒輪減速器； III ：蝸桿減速器。 三、 設(shè)計(jì)參數(shù)及說明

3、 執(zhí)行構(gòu)件的位置和運(yùn)動(dòng)尺寸如圖 1 所示，當(dāng)滑塊處于極限位置 A 1 和 A 2 時(shí)，撞板分別處于極限位置 B1 和 B2 。一個(gè)工作循環(huán)所需時(shí)間為 T。撞板的質(zhì)量 m=15kg ，依靠重力將麥秸喂入料倉。滑塊所受載荷 如圖 2 所示，其中 P1=50N ，P2 及其余尺寸見下表： 序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 傳動(dòng)裝置 I I I I I I I I I I I I II II I

4、I II II II T(s) 1.00 1.00 1.05 1.05 1.08 1.08 1.10 1.10 1.12 1.12 1.14 1.15 0.32 0.32 0.34 0.34 0.35 0.35 P (N) 780 7900 780 7900 790 8000 800 8100 820 830 840 850 170 1800 180 1900 200 210 l (mm) 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 320 320

5、320 320 320 320 l (mm) 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 420 420 420 420 420 420 l (mm) 250 250 260 260 260 260 260 260 250 250 250 250 280 280 270 270 280 270 l (mm) 800 800 820 820 840 840 840 840 830 820 810 820 850 840 860 8

6、50 870 880 l (mm) 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 210 210 210 210 210 210 l (mm) 600 600 600 600 600 600 600 600 600 600 600 600 650 650 650 650 650 650 序號(hào) 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 傳動(dòng)裝置 II II

7、 II II II II III III III III III III III III III III III III T(s) 0.36 0.36 0.38 0.38 0.40 0.40 0.83 0 .850.87 0.89 0.91 0.93 0.95 0.97 0.99 1.01 1.03 1.05 P (N) 210 220 210 2200 2 30 2200 3600 3703700 3800 3800 3 9004000 410 420 420 430 430 l (mm) 320 320

8、 320 320 310 310 3 10 310 3 10 310 310 310 310 310 310 310 3 10 310 l (mm) 420 420 420 420 410 410 4 10 410 4 10 410 410 410 410 410 410 410 410 410 l (mm) 280 270 270 270 260 260 2 60 260 2 60 270 260 260 270 270 260 270 270 270 l (mm) 890 900 900 910

9、 900 910 8 50 850 8 50 860 850 840 860 860 850 860 860 860 l (mm) 210 210 210 210 200 200 2 00 200 2 00 200 200 200 200 200 200 200 200 200 l (mm) 650 650 650 650 620 620 6 20 620 6 20 620 620 620 620 620 620 620 620 620 說明和要求： （ 1 ） 工作條件：一班制，田間作業(yè)，每年

10、使用二個(gè)月； （ 2 ） 使用年限：六年； （ 3 ） 生產(chǎn)批量：小批量試生產(chǎn)（十臺(tái)） ； （ 4 ） 生產(chǎn)條件：一般機(jī)械廠，可加工 7 級(jí)精度齒輪、蝸桿及蝸輪； （ 5 ）動(dòng)力來源：三相交流電（ 220V/380V ）； （ 6 ）工作周期 T 的允許誤差為 3% 之內(nèi)； 四、 設(shè)計(jì)任務(wù)及進(jìn)度 （一） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析 1 ． 運(yùn)動(dòng)方案擬定； （ 1 天） 2 ． 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)； （ 2 天） 3 ． 機(jī)構(gòu)受力分析計(jì)算。 （ 2 天） （二） 傳動(dòng)裝置

11、的設(shè)計(jì) 1 ． 選擇電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器，分配傳動(dòng)比； （ 0.5 天） 2 ． 各級(jí)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算； （ 1 天） 3 ． 軸的設(shè)計(jì)；（ 0.5 天） 4 ． 軸承的選擇和驗(yàn)算； （ 0.5 天） 5 ． 鍵連接的驗(yàn)算； 6 ． 減速器的設(shè)計(jì)； （ 7 天） 7 ． 零件圖設(shè)計(jì)； （ 1.5 天） 8 ． 撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書； （ 2 天） 9 ． 考核。（ 2 天） 五、 設(shè)計(jì)完成工作量 1 ． 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖； 2 ． 減速器裝配圖； 3 ． 零

12、件圖 2 張（低速級(jí)大齒輪或蝸輪和低速軸） ； 4 ． 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書（計(jì)算機(jī)程序作為附件） 。 六、 設(shè)計(jì)說明書包括的主要內(nèi)容 1 ． 多個(gè)運(yùn)動(dòng)方案示意圖及其分析比較和最佳方案確定； 2． 確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，畫機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，機(jī)構(gòu)位置分析，畫出兩執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖（計(jì)算 機(jī)畫出），檢驗(yàn)不干涉條件； 3． 機(jī)構(gòu)力分析，編程計(jì)算原動(dòng)件所需轉(zhuǎn)矩和各運(yùn)動(dòng)副反力； 4 ． 選擇電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器，分配傳動(dòng)比； 5 ． 各級(jí)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算； 6 ． 低速軸的設(shè)計(jì)； 7 ． 低速軸軸承的選擇

13、和驗(yàn)算； 8 ． 鍵連接的驗(yàn)算； 9． 減速器的設(shè)計(jì)的輔助計(jì)算和說明。 七、 考核方法 1 ． 出勤和進(jìn)度考核； 2 ． 工作能力； 3 ． 工作量完成質(zhì)量； 4 ． 考試； 5 ． 答辯。 指導(dǎo)教師： 藍(lán) 兆 輝 系主任： 陳 亮 2010 年 11 月 29 日 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算過程及其說明 結(jié)果 一 .執(zhí)行機(jī)構(gòu)方 一．執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)及分析、比較 案設(shè)計(jì)和分析 為了實(shí)現(xiàn)麥秸打包機(jī)打包的總功能，機(jī)

14、構(gòu)需要有兩個(gè)功能：滑塊的左 提出五個(gè)方案 (一 )方案設(shè)計(jì) 右運(yùn)動(dòng)，撞板的上下運(yùn)動(dòng)?；瑝K向前移動(dòng)，將草桿向右推；滑塊快速 下面進(jìn)行比較選 方案一 向左移動(dòng)同時(shí)撞板向下運(yùn)動(dòng)，將草桿打包；當(dāng)撞板向下移動(dòng)到最大位 擇 方案二 移處時(shí)，滑塊也將再次準(zhǔn)備向右移動(dòng)，至此，此機(jī)構(gòu)完成了一個(gè)運(yùn)動(dòng) 齒輪齒條機(jī)構(gòu) 方案三 循環(huán)。 連桿機(jī)構(gòu) 方案四 （一） 方案設(shè)計(jì)、選擇、比較分析 連桿滑塊機(jī)構(gòu) 方案五 麥秸打包機(jī)工作精度要求不高。故首先排除一些有高精度的機(jī)構(gòu)。打 連桿滑塊機(jī)構(gòu) ( 二 ) 方案的選 包機(jī)水平移動(dòng)的滑塊受力大，排除使用高副機(jī)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，提出 連桿組合機(jī)

15、構(gòu) 擇 5 個(gè)方案。 方案五 (1). 五 個(gè) 方 案 方案一齒輪齒條組合機(jī)構(gòu) 比較能滿足要求 的比較 方案說明：如圖 1 所示，機(jī)構(gòu)的動(dòng)力傳輸由三個(gè)齒輪聯(lián)合組成，齒輪 選擇方案五 二 .麥秸打包機(jī) 傳動(dòng)有著高穩(wěn)定性，可以承受重載和高速載荷等優(yōu)點(diǎn)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) Lab=400.6mm 設(shè)計(jì)及分析 單，加工方便易于維護(hù)，整體方案相對(duì)節(jié)省空間。 Lbc=1339.5 (一 )機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 1 齒輪齒條組合機(jī)構(gòu) 偏置 e=450mm 1 ．曲柄滑塊機(jī) 運(yùn)動(dòng)說明：主動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)搖桿進(jìn)行擺動(dòng)，和搖桿同軸的齒輪使 極位夾角 構(gòu)設(shè)計(jì) 底部齒條水平移動(dòng)的同時(shí)再

16、將運(yùn)動(dòng)傳給下一級(jí)齒輪，而下一級(jí)齒輪的 傳動(dòng)角 >50 2 ．撞板引導(dǎo)桿 運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)最右邊的齒輪開始轉(zhuǎn)動(dòng)，最右邊的齒輪帶動(dòng)第二個(gè)齒條進(jìn)行 Lfm=871.6mm 的確定 豎直運(yùn)動(dòng)。 最小傳動(dòng)角 >50 3 ．曲柄搖桿的 方案二連桿組合機(jī)構(gòu) 滿足 設(shè)計(jì) 方案說明：如圖 2 此方案?jìng)鲃?dòng)性能可以滿足要求，運(yùn)動(dòng)有急回，結(jié)構(gòu) 傳動(dòng)角 >50 4、機(jī)構(gòu)的串接 雖簡(jiǎn)單但緊湊，其全部由連桿和滑塊組成使得加工與維護(hù)容易，成本 機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)詳 5 ．完成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 較低。 見于附圖 圖 圖 2 連桿組合機(jī)構(gòu) 撞板和滑塊不產(chǎn) （二）機(jī)構(gòu)分 運(yùn)動(dòng)說明：主動(dòng)桿為

17、一曲柄，它帶動(dòng)從動(dòng)復(fù)合桿做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，而復(fù)合 生運(yùn)動(dòng)干涉。 析 桿的一端帶動(dòng)滑塊進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，另一端帶動(dòng)滑塊做水平運(yùn)動(dòng)。 P1=50N 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán) 方案三連桿滑塊組合機(jī)構(gòu) P2=3700N 圖，驗(yàn)證不干 此方案?jìng)鲃?dòng)性能類似方案二，有急回性能。由連桿和滑塊組成。成本 得到 A 點(diǎn)所受力 涉條件 低。 矩，水平力和垂直 2 ．機(jī)構(gòu)受力分 圖 3 連桿滑塊組合機(jī)構(gòu) 力 析 運(yùn)動(dòng)說明：主動(dòng)桿為一曲柄，它帶動(dòng)從動(dòng)復(fù)合桿做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，而復(fù)合 導(dǎo)出轉(zhuǎn)角和力矩 根據(jù)要求 桿的一端帶動(dòng)連桿上的滑塊進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，另一端帶動(dòng)滑塊做水平運(yùn) 以及支反力 編輯主程序 動(dòng)。

18、 繪制 link 方案四連桿滑塊組合機(jī)構(gòu) 曲線圖 rrr 方案說明：其力學(xué)性能滿足要求，運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊層次清晰。 蝸桿減速器采用 link 圖 4 連桿滑塊組合機(jī)構(gòu) 下置式 link 運(yùn)動(dòng)說明：主動(dòng)桿帶動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)，滑塊上下移動(dòng)的同時(shí)，帶動(dòng)撞板豎 打包機(jī)轉(zhuǎn)速： 繪制機(jī)構(gòu)動(dòng)畫 直運(yùn)動(dòng)，同時(shí)拉動(dòng)滑塊做水平運(yùn)動(dòng)。 nW =72.289r/mi 繪制曲線圖 方案五連桿組合機(jī)構(gòu) n； 三．動(dòng)力和傳 方案說明：如圖 5 此方案?jìng)鲃?dòng)性能可以滿足要求，運(yùn)動(dòng)有急回，結(jié)構(gòu) 周期： T=0.83 動(dòng)分析 雖簡(jiǎn)單但緊湊 ，方案有平行四邊形機(jī)構(gòu) ，代替了滑塊 ，使機(jī)構(gòu)更簡(jiǎn)

19、單， 轉(zhuǎn)矩： （一）選擇傳 加工與維護(hù)容易，成本降低。 M b =1050(N.m) 動(dòng)方案 圖 5 連桿組合機(jī)構(gòu) 電動(dòng)機(jī)采用 Y 系 （二）選擇電動(dòng) 運(yùn)動(dòng)說明：主動(dòng)桿為曲柄，它帶動(dòng)從動(dòng)復(fù)合桿做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，而復(fù)合桿 列電動(dòng)機(jī)，封閉式 機(jī)功率 的另一端帶動(dòng)滑塊進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)由于平行四邊形機(jī)構(gòu)的存在，使撞板 結(jié)構(gòu)，三相交流電 確定總效率 運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一定的幅度，幅度在允許范圍內(nèi)，另一組為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)， 工作功率 確定轉(zhuǎn)速 確定電動(dòng)機(jī) 四．計(jì)算傳動(dòng) 裝置 傳動(dòng)參數(shù) 各軸輸入功率

20、計(jì)算各軸的輸 入轉(zhuǎn)矩 四．傳動(dòng)零件 的設(shè)計(jì)計(jì)算 （一）箱內(nèi)零 件設(shè)計(jì) 1 ．選擇蝸桿傳動(dòng)類型 2 ．選擇蝸桿的頭數(shù) 3 ．按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 載荷系數(shù) 彈性影響系數(shù)接觸系數(shù) 許用接觸應(yīng)力確定中心距  帶動(dòng)滑塊做水平運(yùn)動(dòng)。 （二）機(jī)構(gòu)組合方案的確定 根據(jù)所選方案是否能滿足要求的性能指針，結(jié)構(gòu)是否簡(jiǎn)單、緊湊；制 造是否方便；成本是否低等選擇原則。經(jīng)過前述方案評(píng)價(jià)，采用系統(tǒng)

21、 工程評(píng)價(jià)法進(jìn)行分析論證，列出下列表格。 表 1. 總體方案定性分析 性能指針 一 二 三 四 方五 運(yùn)動(dòng)性能 平 急 急 平 急 運(yùn)動(dòng)規(guī)律 穩(wěn) 回 回 穩(wěn) 回 運(yùn) 動(dòng) 速 度 及 精 較 一 一 一 一 度 高 般 般 般 般 工作性能 工作效率 高 一 一般 較 較 般 高 高 使用空間 小 一 一 一 一 般 般 般 般 承載能力 大 較 較 較 較

22、 大 大 大 大 傳力性能 大 較 較 一 較 動(dòng)力性能 大 大 般 大 震動(dòng)與噪聲 較 較 較 較 較 小 大 大 大 大 加工難度 一 易 易 一 易 經(jīng)濟(jì)性 般 般 維護(hù)難度 易 較 較 一 易  Pw=2.7Kw 總效率 =0.7607 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 n=1500r/min 選 擇 Y112M-4 電動(dòng)機(jī) i 總 =19.92

23、 電 機(jī) 軸 n 滿 =1440r/min 蝸桿軸 n Ⅰ =n 滿 =1440r/min 蝸 輪 軸 n Ⅱ =n W =72.289r/ min 渦 輪 軸 ： P Ⅰ =3.514kw 蝸 輪 軸 ： P Ⅱ =.783kw 工作機(jī) Pw =2.7kw 各參數(shù)結(jié)果見于 表格 采用漸開線蝸桿 蝸桿選用 45 鋼表 面淬火 驗(yàn)算中心距和

24、 模數(shù) 五．蝸輪與蝸 桿的主要參數(shù) 與尺寸 蝸桿各項(xiàng)參數(shù) 蝸輪的各項(xiàng)參 數(shù)與尺寸 ( 三 ) 校核齒根 彎曲疲勞強(qiáng)度 （四）驗(yàn)算效 率 （五）熱平衡 計(jì)算 （六）精度等 級(jí)公差和表面 粗糙度的確定 （七）輪滑油 的選擇及裝油 量的選擇 六．蝸輪的設(shè) 計(jì)計(jì)算 （一）估算最 

25、 易 易 般 蝸 輪 輪 芯 選 用 能耗大小 一 一 一 一 一 HT200 鑄造，輪 般 般 般 般 般 緣 選 用 使用壽命 較 較 較 較 較 ZCuSn10Pb1 ， 長(zhǎng) 長(zhǎng) 長(zhǎng) 長(zhǎng) 長(zhǎng) 砂型鑄造 機(jī)構(gòu)尺寸 小 較 較 一 較 蝸桿齒數(shù) Z=2 大 大 般 大 蝸輪齒數(shù) =41 機(jī)構(gòu)重量 重 輕 輕 一 輕 蝸輪工作轉(zhuǎn)矩 結(jié)構(gòu) 般 .3

26、 復(fù)雜程度 簡(jiǎn) 簡(jiǎn) 簡(jiǎn) 一 簡(jiǎn) .05 單 單 單 般 單 載荷系數(shù) K=1.57 彈 性 硬 性 系 數(shù) 經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)方案五最滿足設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，并且綜合性能良好所 ZE=160MPa 以將方案五作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最終方案。 接粗系數(shù) =3 二．最終打包機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析 許用應(yīng)力 （一）機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) H ′ =268MPa [ σ] 執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別為 :曲柄滑塊左右沖壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)； 工 作 壽

27、 命 撞板引導(dǎo)桿的確定； Lh=2880h 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)； 中心距 機(jī)構(gòu)的串接。 a=160mm 1 、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 模數(shù) 按 l4 作出 C1C2 ，取極位夾角θ =10 ~20 ，作直角 C1 C2M 并作其外 m=6.3 接圓。取適當(dāng)?shù)钠? e，作 C1 C2 的平行線，交外接圓與 A，則曲柄滑 分度圓 塊機(jī)構(gòu)確

28、定。 =63mm 小軸徑 曲柄長(zhǎng)： 驗(yàn)算結(jié)果滿足條 選擇聯(lián)軸器 連桿長(zhǎng) ： AC1 AC2 件 l BC 2 （二）設(shè)計(jì)蝸 2 、撞板導(dǎo)引桿的確定 輪軸各段直徑 參照曲柄固定轉(zhuǎn)動(dòng)副 A 的位置，適當(dāng)選定 F 點(diǎn)作為撞板導(dǎo)引桿轉(zhuǎn)動(dòng)副 和長(zhǎng)度 位置。量取 F 點(diǎn)到撞板的水平距離 FQ ，則 （三）蝸輪軸上 搖桿 FM 的擺角 2 QFM 1 l6 2 arctan 2FQ  蝸桿采用一體式 蝸桿的各項(xiàng)參數(shù) 確定 =2 3

29、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) γ =11 18 ′ 36 ″ 零件的周向定位 任取一長(zhǎng)度，按照搖桿擺角ψ作出搖桿的兩個(gè)極限位置 F’ E’ 1 、 Pa=19.782mm 七 .蝸桿軸的結(jié) F’ E’ 2 ，以E’ 1E ’2為一直角邊作直角 E’ 1E ’ 2P ，使 構(gòu)設(shè)計(jì) E1 E 2 P 90 （ 1 ）估算最小 E’ 1E ’ 2P的外接圓，在圓上選一點(diǎn) A’，可確定一曲柄搖桿機(jī) 作 軸徑 構(gòu) A’ D’ E’ F’。驗(yàn)算其最小傳動(dòng)角。 （ 2 ）.設(shè)計(jì)蝸桿 量取線段 A’ F’和 AF 的長(zhǎng)度，

30、按照 AF/A ’ F’比值放大或縮小曲柄 軸各段直徑 搖桿機(jī)構(gòu) A’ D’ E’ F’，使其機(jī)架長(zhǎng)為 AF 八 .軸的校核和 4 、機(jī)構(gòu)的串接 計(jì)算 移動(dòng)縮放后的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，使其機(jī)架落到 AF 位置上。使曲柄滑塊 （一）蝸輪粗 機(jī)構(gòu)處于右極限位置，而曲柄搖桿機(jī)構(gòu)處于搖桿的左極限位置，將兩 校核 曲柄合二為一。再加上桿組 GHM ，構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu) FGHM 。根 確定軸承支點(diǎn) 據(jù)撞板的下極限位置，延長(zhǎng)桿 HM 至 N 。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖完成。

31、 間距 （二）、機(jī)構(gòu)分析 求水平承受的 作機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析可知，該機(jī)構(gòu)由曲柄 ABD 、 RRP 桿組、 RRR 桿組和 載荷 機(jī)架組成。建立坐標(biāo)系，確定機(jī)架上各運(yùn)動(dòng)副的位置，從滑塊處于右 求水平平面彎 極限位置開始，曲柄每轉(zhuǎn) 5 作一次運(yùn)動(dòng)分析，求出運(yùn)動(dòng)副 B、C、D、  Da=175.6mm df1=47.88mm Sa=9.699mm ha1=ha*m=6.3

32、 mm hf1=7.56mm 蝸輪的各項(xiàng)參數(shù) 確定 =41 =-0.1032 i=20.5 傳動(dòng)比誤差在允 許值內(nèi) =258.3mm da2=269.6mm E、 M 的位置坐標(biāo)，求出連桿 BC、 DE 的傾角θBC、θDE ，也求出滑 矩 df2=241.88mm 快右上角 T 點(diǎn)和撞板 N 點(diǎn)的坐標(biāo)，將其位移曲線畫出，作為機(jī)構(gòu)運(yùn) Ha=25.650mm 垂 直 平 面 動(dòng)循環(huán)圖。 hf2hf2= 彎矩 分析：當(dāng)撞板

33、運(yùn)動(dòng)到和滑塊同一高度時(shí)，即 YN ≤YT 時(shí)，撞板的水平 B=55mm 求出合成彎矩 位置在滑塊的右邊，即 XN ＞XT 。如圖所示，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)不干涉。滿足 蝸輪采用裝配式 作出轉(zhuǎn)矩圖 條件。 YFa=2.48 確定危險(xiǎn)截面 2 、機(jī)構(gòu)受力分析 （二）蝸輪軸 首先，根據(jù)滑塊的位移確定滑塊上的外載荷 P: P P1 ( xC xC min ) ( P2 P1 ) 的精校核 推程： l4 剛度校核 回程： FBC P cos BC

34、 （ 1 ）危險(xiǎn)截面 由滑塊力平衡得： FN P tan BC 的選擇 撞板為三力構(gòu)件，由力平衡條件可知，撞板重量 Q=mg 將都作用在 搖桿 EFM 上?？紤]搖桿 EFM 的力平衡 ,由對(duì) F 點(diǎn)的力矩平衡條件得： （ 2 ）強(qiáng)度校核 計(jì)算安全系數(shù) FDE Q( xM xF ) yF )cos DE ( xE xF ) sin DE ( yE Sca 求 F 點(diǎn)支座反力 由水平方向力平衡方程得： 精校核截面右

35、 由垂直方向力平衡方程得： RFy FDE sin DEQ 側(cè) 考慮曲柄 ABD 的力平衡，由對(duì) A 點(diǎn)的力矩平衡方程得： 計(jì)算安全系數(shù) M A FDE ( yD yA ) cos DE ( xD xA ) sin DE 九．軸承的校 ( yB yA ) cos BC (xB xA ) sin FBC BC 求 A 點(diǎn)支座反力 核 由水平方向力平衡方程得：

36、 1 ．求支反力 RAy FBC sin BC FDE sin DE 由垂直方向力平衡方程得： 2 ．計(jì)算內(nèi)部軸 程序： 向力 SETWINDOW-100,300,-100,200 3 ．計(jì)算軸承所 OPTIONNOLET 受的軸向載荷  Yβ =0.9192 許 用 彎 曲 應(yīng) 力 [ σ F] ′ =56MPa [ σ F]=19.64MPa σ F≤ [ σ滿F]足，彎曲強(qiáng)度條件 效率 η =0

37、.855>0.8 滿足條件 滑動(dòng)速度 4.8m/s 熱平衡滿足輪滑 要求 8fGB/T10089-1 988 蝸桿齒面粗糙度 Ra 為 1.6 ，頂圓 粗糙度 Ra 為 1.6 蝸輪齒面粗糙度 4 ．計(jì)算當(dāng)量動(dòng) FORI=0TO360STEP5 Ra 為 1.6 ，頂圓 載荷 CALLLINK(0,0,0,0,0,0,I*PI/180,7.57,0,412.08,XB,YB,VBX,VBY,ABX 粗糙度

38、Ra 為 3.2 5 壽命計(jì)算 ,ABY) SH0094-1991 其他校核 CALLRRP(1,-200,909.16,YB,VBY,ABY,QBC,WBC,EBC) 蝸輪蝸桿油 680 CALLLINK(XB,YB,VBX,VBY,ABX,ABY,QBC,WBC,EBC,909.16,XC,YC 浸油深度應(yīng)為蝸 十 .鍵的設(shè)計(jì)和 ,VCX,VCY,ACX,ACY) 桿的一個(gè)齒高 計(jì)算 XT=XC+205 蝸輪軸的結(jié)構(gòu)圖 蝸輪輪轂與軸 YT=YC+155 d>3

39、9.7mm 連接處鍵的設(shè) QAD=(I-79)*PI/180 =1.3 計(jì) CALLLINK(0,0,0,0,0,0,QAD,7.57,0,308.21,XD,YD,VDX,VDY,ADX,A Tca=489.48N.m 聯(lián)軸器與軸連 DY) 選擇 LT7 型聯(lián)軸 接處鍵的設(shè)計(jì) CALLRRR(495.38,351.25,0,0,0,0,XD,YD,VDX,VDY,ADX,ADY,531.5 器 和計(jì)算 8,488.54,QFE,WFE,EFE,QDE,WDE,EDE) 最小直徑 十一 .

40、潤(rùn)滑和密 CALLLINK(495.38,351.25,0,0,0,0,QFE,WFE,EFE,531.58,XE,YE,VEX =40mm 封的選擇及說 ,VEY,AEX,AEY) L1=84 明 QFM=QFE-145*PI/180 選取氈圈 48 十二 .箱體的結(jié) CALLLINK(495.38,351.25,0,0,0,0,QFM,WFE,EFE,526.05,XM,YM,V d2=48mm 構(gòu) MX,VMY,AMX,AMY) l2=57mm XN=XM d3=50mm YN=YM-286.13

41、 L3=47mm XG=501.35 d4=55mm YG=630 L4=82 XH=XM 選 軸 承 型 號(hào) YH=YM+180 30210 P1=50 P2=3700 Q=150 L4=850 QAD1=-80.56*PI/180 QAD2=84.37*PI/180 IFQAD1

42、Q*(XM-XF)/((YE-YF)*COS(QDE)-(XE-XF)* SIN(QDE)) RFX=FDE*COS(QDE) RFY=FDE*SIN(QDE)+QMA=FDE*((YD-YA)*COS(QDE)-(XD-XA)* SIN(QDE))+FBC*(-(YB-YA)*COS(QBC)+(XB-XA)*SIN(QBC)) RAX=FBC*COS(QBC)-FDE*COS(QDE) RAY=FBC*SIN(QBC)-FDE*SIN(QDE) ELSE P=P1+(XC-867

43、.6)*(P2-P1)/L4 FBC=P/(COS(QBC)) FN=P*TAN(QBC)FDE=Q*(XM-XF)/((YE-YF)*COS(QDE)-(XE-XF)* SIN(QDE)) RFX=FDE*COS(QDE) RFY=FDE*SIN(QDE)+QMA=FDE*((YD-YA)*COS(QDE)-(XD-XA)* SIN(QDE))+FBC*(-(YB-YA)*COS(QBC)+(XB-XA)*SIN(QBC))  滾動(dòng)軸承 30210 d5=62mm L5

44、=10mm d6=35mm L6=35mm 蝸輪尺寸基本確 定 渦輪與軸采用 平 鍵 b h l=16mm 10m m 70mm 半聯(lián)軸器與軸的 連接選用 平 鍵 b h l=12 mm 8mm 70mm 一端固定一端游 動(dòng) 蝸桿結(jié)構(gòu)圖 蝸桿材料 45 鋼 Pca=4.61Kw =1.3 Tca=3

45、0.6N.m RAX=FBC*COS(QBC)-FDE*COS(QDE) 選擇 LT7 聯(lián)軸器 RAY=FBC*SIN(QBC)-FDE*SIN(QDE) 初選 ENDIF 深溝球軸承 6207 PRINTI,MA,RAX,RAY 角 接 觸 球 軸 承 NEXTI 7207AC CLEAR 內(nèi)徑 !ANIMATION =28mm LETR=2 選擇 J 型顧家橡 FORI=0TO360STEP5 膠油封 32 CALLLINK(0,0,0,0,0,0,I*PI/180,7.392,0,40,XB,YB,VBX,VBY,AB

46、X,A d2=32mm BY) 軸段（ 3 ） CALLRRP(1,-45,141.4,YB,VBY,ABY,QBC,WBC,EBC) 圓螺母 M33 CALLLINK(XB,YB,VBX,VBY,ABX,ABY,QBC,WBC,EBC,141.4,XC,YC, 止動(dòng)墊圈 33 VCX,VCY,ACX,ACY) 退刀槽 XT=XC+20.5 35mm YT=YC+15.5 退刀槽 QAD=(I-66.24)*PI/180 蝸桿結(jié)構(gòu)確定 CALLLINK(0,0,0,0,0,0,QAD,7.392,0,17.707,XD,YD,V

47、DX,VDY,ADX, 初選圓錐滾子軸 ADY) 承，型號(hào) 30210 CALLRRR(50.135,45,0,0,0,0,XD,YD,VDX,VDY,ADX,ADY,58.893,69 軸 承 跨 距 .3,QFE,WFE,EFE,QDE,WDE,EDE) l=133.5 CALLLINK(50.135,45,0,0,0,0,QFE,WFE,EFE,58.893,XE,YE,VEX,VEY 彎矩圖如圖所示 ,AEX,AEY) Ft=4620N QFM=QFE-154.68*PI/180 Fa=739.7N CALLLINK(

48、50.135,45,0,0,0,0,QFM,WFE,EFE,92.514,XM,YM,VMX,  Fr=1082.1N VMY,AMX,AMY)  Ma=95532.6N. XN=XM  mm YN=YM-63.483  截面左側(cè)為危險(xiǎn) XG=50.135  截面 YG=63  抗彎截面系數(shù) XH=XM  W=14238.4 YH=YM+18  σca<[ 

49、 σ  -1] XO=XC-20.5  滿足彎扭強(qiáng)度校 YO=YC+15.5  核 XR=XC-20.5  校核  IV  截面兩側(cè) YR=YC-15.5  Sca=11.31>>1. XS=XC+20.5  5 YS=YC-15.5  IV  截面左側(cè)安全 PLOTXO,YO;XR,YR;XS,YS;XT,YT;XO,YO

50、  滿足要求 PLOT0,0;XB,YB;XC,YC  安全系數(shù) PLOTXD,YD;XB,YB  Sca=5.94>1.5 PLOT0,0;XD,YD;XE,YE;50.135,45;XM,YM;XN,YN  滿足安全的要求 PLOTXG,YG;XH,YH;XM,YM  減速器強(qiáng)度和剛 PLOT80,-45;175,-45  度都滿足條件 BOXCIRCLE-R,R,-R,R  Fr1=1

51、924.6N PLOTTEXT,AT4,0:"A"  Fr2=1468.1N BOXCIRCLEXB-R,XB+R,YB-R,YB+R  Fd1=688N PLOTTEXT,ATXB+4,YB:"B"  Fd2=524N BOXCIRCLEXC-R,XC+R,-45-R,-45+R  P1=3041N PLOTTEXT,ATXC,-54:"C"  p2=1761.7N BOXCIRCLEXD-R,XD+R,YD-R,YD+R 

52、 P1>P2  故只要計(jì) PLOTTEXT,ATXD+4,YD:"D"  算校核  P1 BOXCIRCLEXE-R,XE+R,YE-R,YE+R  P=P1 PLOTTEXT,ATXE+4,YE:"E"  Lh>>2880h BOXCIRCLE50.135-R,50.135+R,45-R,45+R  滿足壽命要求 PLOTTEXT,AT54,45:"F"  蝸輪輪轂與軸連 BOX

53、CIRCLEXM-R,XM+R,YM-R,YM+R  接處 PLOTTEXT,ATXM+4,YM:"M"  選用 BOXCIRCLEXN-R,XN+R,YN-R,YN+R  鍵 16 10 70 PLOTTEXT,ATXN+4,YN:"N"  滿足強(qiáng)度要求 BOXCIRCLE50.135-R,50.135+R,63-R,63+R  聯(lián)軸器與軸連接 PLOTTEXT,AT54,63:"G"  處 BOXCI

54、RCLEXH-R,XH+R,YH-R,YH+R  選擇 PLOTTEXT,ATXH+4,YH:"H"  鍵 12 8 70 BOXCIRCLEXT-R,XT+R,YT-R,YT+R  滿足強(qiáng)度要求 PLOTTEXT,ATXT+4,YT:"T" PAUSE0.05 CLEAR NEXTI PAUSE2 CLEAR !drawthecurve SETWINDOW-50,450,-200,200 P

55、LOT0,0;400,0 PLOT0,-100;0,100 FORI=-0TO360STEP5 CALLLINK(0,0,0,0,0,0,I*PI/180,7.392,0,40,XB,YB,VBX,VBY,ABX,A BY) CALLRRP(1,-45,141.4,YB,VBY,ABY,QBC,WBC,EBC) CALLLINK(XB,YB,VBX,VBY,ABX,ABY,QBC,WBC,EBC,141.4,XC,YC, VCX,VCY,ACX,ACY) XT=XC+20.5

56、 YT=YC+15.5 QAD=(I-66.24)*PI/180 CALLLINK(0,0,0,0,0,0,QAD,7.392,0,17.707,XD,YD,VDX,VDY,ADX, ADY CALLRRR(50.135,45,0,0,0,0,XD,YD,VDX,VDY,ADX,ADY,58.893,69 .3,QFE,WFE,EFE,QDE,WDE,EDE) CALLLINK(50.135,45,0,0,0,0,QFE,WFE,EFE,58.893,XE,YE,VEX,VEY ,AEX,A

57、EY) QFM=QFE-154.68*PI/180 CALLLINK(50.135,45,0,0,0,0,QFM,WFE,EFE,92.514,XM,YM,VMX, VMY,AMX,AMY) XN=XM YN=YM-63.483 XG=50 YG=63 XH=XM YH=YM+18 SETCOLOR1 PLOTI,XT SETCOLOR1 PLOTI,YT SETCOLOR6 PLOTI,X

58、N SETCOLOR6 PLOTI,YN NEXTI PAUSE4 END （一）．分析和擬定傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 根據(jù)要求使用閉式蝸桿減速器 蝸桿減速器特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比大，傳動(dòng)效率低，適用于中小功 率、間隙工作的場(chǎng)合。當(dāng)蝸桿圓周速度 V4~5m/s 時(shí) ,下置式 ,冷卻、 輪滑條件好；當(dāng)蝸桿圓周速度 V4~5m/s 時(shí) ,下置式。經(jīng)初步計(jì)算，本 設(shè)計(jì)采用下置式。 系統(tǒng)組成簡(jiǎn)圖 根據(jù)打包機(jī)機(jī)構(gòu)特征，可得：

59、 工作機(jī)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)原動(dòng)件）主軸： 轉(zhuǎn)速： n W =72.289r/min ；周期： T=0.83 轉(zhuǎn)矩： M b =1050(N.m) （二）．選擇電動(dòng)機(jī)功率 1 ．電動(dòng)機(jī)類型： Y 系列電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓 380V 2 ．工作機(jī)平均功率 工作機(jī)所需功率 Pw= （1.3~1.5 ），計(jì)算后，取 Pw=2.7Kw 由電動(dòng)機(jī)至活塞的總效率 取聯(lián)軸器效率 =0.99 ，軸承傳動(dòng)效率 蝸桿傳動(dòng)效率，軸承傳動(dòng)效率 聯(lián)軸器效率則

60、 實(shí)際功率 Pd=Pw/=2.7/0.7607=3.549Kw 電動(dòng)機(jī)額定功率 Pm= （ 1~1.3 ） Pd=3.55~4.614Kw （三）．確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 對(duì) 于 一 般 傳 動(dòng) ， 傳 動(dòng) 比 i ≈20~80 滿 足 要 求 的 電 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 有 750r/min ， 1000r/min ， 1500r/min ， 2800r/min ，根據(jù)推薦選用 1500r/min 。 （四）．確定電動(dòng)機(jī) 根據(jù)【 1】 **167~168 頁表 12-1 ，選擇 Y112M-4 電動(dòng)

61、機(jī)。 Y112M-4 電動(dòng)機(jī)資料如下 : 額定功率： 4Kw 滿載轉(zhuǎn)速： n 滿 =1440r/min 同步轉(zhuǎn)速： 1500r/min 四．計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比 i 總 =n 滿 /n W =1440/72.289=19.92 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速： 電機(jī)軸 n 滿=1440r/min 蝸桿軸 n Ⅰ=n 滿 =1440r/min 蝸輪軸 n Ⅱ=n W =

62、72.289r/min 計(jì)算各軸的輸入功率： 渦輪軸： PⅠ =P d η1 =3.549 0.99=3.514kw 蝸輪軸： PⅡ =P Ⅰ η2η3=3.612 0.99 0.8=2.783kw 工作機(jī) Pw =P Ⅱ η4η5=2.783 0.98 0.99=2.7kw 計(jì)算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 ： 電 動(dòng) 機(jī) 的 輸 出 轉(zhuǎn) 矩 ： Td=9.55 10 6 Pd/n 電 =9.55 10 6 3.5494/1440=23.54N m 蝸桿軸：TⅠ =9.55 10 6

63、PⅠ/n Ⅰ=9.55 10 6 3.514 1440=23.30N m 蝸桿軸： TⅡ=9.55 10 6PⅡ/n Ⅱ=9.55 10 62.783 72.289 =367.66N m 工作機(jī)： Tw=9.55 10 6 PⅢ/n Ⅲ=9.55 10 62.7/72.289 =356.69N m 將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行整理并列于下表： 軸名 電機(jī)軸 蝸桿軸 渦輪軸 工作機(jī) 參數(shù) 轉(zhuǎn)速 n 1440 1440 72.298 72.298 r/min 功率 P 3.549 3.5139 2

64、.783 2.7 Kw 轉(zhuǎn)矩 T 23.54 23.30 367.66 356.69 N m 傳動(dòng)比 i 1 19.92 1 效率η 0.99 0.7841 0.7607 四．傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 （一）箱內(nèi)零件設(shè)計(jì) 1 ．選擇蝸桿傳動(dòng)類型 由 GB/T10085 — 1988 的推薦，采用漸開線蝸桿（ ZI ）。 參考【 2】 **253~254 頁，表 11-6,11-7 ，考慮到渦輪傳動(dòng)功率不 大，相對(duì)滑動(dòng)速度不大，故

65、蝸桿選用 45 鋼表面淬火，表面硬度 （ 45-55 ） HRC ， 蝸 輪 輪 芯 選 用 HT200 鑄 造 ， 輪 緣 選 用 ZCuSn10Pb1 ，砂型鑄造， 。 2 ．選擇蝸桿的頭數(shù) 根據(jù)【 2】**344 頁，表 11-1 ，為提高效率，蝸桿頭數(shù)采用推薦的值 2. Z=2 ， =i Z=19.92 2=39.84 ，取 =41 3 ．按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由式參

66、考【 2 】**254 頁式（ 11-12 ），傳動(dòng) 中心距 （1 ）蝸輪工作轉(zhuǎn)矩 （2 ）確定載荷系數(shù) K 由文獻(xiàn)【 2】 **252~253 頁，表 11-5 ；打包機(jī)載荷有沖擊，取工作 情況系數(shù)，齒向載荷分布系數(shù) .3； 渦輪轉(zhuǎn)速 72.289r/min ，初步計(jì)算設(shè)蝸輪圓周速度， 取動(dòng)載荷系數(shù) .05; 故 .3 1.15 1.05=1.57 （3 ）確定彈性影響系數(shù) ZE 因選用的是鑄錫青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故 ZE=160MPa (4) 確定接觸系數(shù) 取 d/a=0.3, 查文獻(xiàn)【 2】 **253 頁，表 11-18, 得 =3 （5 ）確定許用接觸應(yīng)力 [ σ H] 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫青銅 ZCuSn10P1 ，金屬模鑄造，蝸桿