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機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 設(shè)計(jì)題目：麥秸打包機(jī)設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 者： 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 機(jī)械工程 班 指導(dǎo)教師： 完成日期：2016年 月 日 天津理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 目 錄 一、設(shè)計(jì)題目 1.1 設(shè)計(jì)目的…………………………………………………………1 1.2 設(shè)計(jì)題目…………………………………………………………1 1.3 設(shè)計(jì)條件及設(shè)計(jì)要求……………………………………………2 1.4 設(shè)計(jì)任務(wù)…………………………………………………………2 二、執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 2.1功能分解與工藝動(dòng)作分解………………………………………？ 2.2 方案選擇與分析…………………………………………………？ 2.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………？ 2.4執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析………………………………………………？ 2.5機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)簡圖……………………………………？ 三、傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 3.1傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)……………………………………………………？ 3.2電動(dòng)機(jī)的選擇……………………………………………………？ 3.3傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和各級傳動(dòng)比分配………………………？ 3.4傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算………………………………？ 四、設(shè)計(jì)小結(jié)……………………………………………………………？ 五、參考文獻(xiàn)……………………………………………………………？ 一 設(shè)計(jì)題目 1.1設(shè)計(jì)目的 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是我們第一次較全面的機(jī)械設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練，是一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。 設(shè)計(jì)的目的在于，進(jìn)一步鞏固并靈活運(yùn)用所學(xué)相關(guān)知識；培養(yǎng)應(yīng)用所學(xué)過的知識，獨(dú)立解決工程實(shí)際問題的能力，使對機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)(機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖設(shè)計(jì))有一個(gè)完整的概念，并培養(yǎng)具有初步的機(jī)構(gòu)選型、組合和確定運(yùn)動(dòng)方案的能力，提高我們進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計(jì)、運(yùn)算、繪圖、表達(dá)、運(yùn)用計(jì)算機(jī)和技術(shù)數(shù)據(jù)諸方面的能力，以及利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法解決工程問題的能力，以得到一次較完整的設(shè)計(jì)方法的基本訓(xùn)練。 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是根據(jù)使用要求對機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞方式、各個(gè)構(gòu)件的尺寸等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計(jì)算，是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的第一步，是決定機(jī)械產(chǎn)品性能的最主要環(huán)節(jié)，整個(gè)過程蘊(yùn)涵著創(chuàng)新和發(fā)明。為了綜合運(yùn)用機(jī)械原理課程的理論知識，分析和解決與本課程有關(guān)的實(shí)際問題，使所學(xué)知識進(jìn)一步鞏固和加深，我們參加了此次的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)。 1.2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) 該麥秸打包機(jī)工藝動(dòng)作如圖所示，使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道水平凹槽。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)裝置方案采用：帶傳動(dòng)+二級圓柱斜齒輪減速器； 1.3設(shè)計(jì)條件及設(shè)計(jì)要求 執(zhí)行構(gòu)件的位置和運(yùn)動(dòng)尺寸如圖所示，當(dāng)滑塊處于極限位置A1和A2時(shí)，撞板分別處于極限位置B1和B2 ，依靠重力將麥秸喂入料倉。一個(gè)工作循環(huán)所需的時(shí)間T（秒），打包機(jī)機(jī)構(gòu)的輸入軸轉(zhuǎn)矩為M。其余尺寸見下表： 方案號 T(s) M（Nm） l1 (mm) l2 (mm) l3 (mm) l4 (mm) l5 (mm) l6 (mm) 1 1.00 440 300 400 250 800 200 600 說明和要求： （1） 工作條件：一班制，田間作業(yè)，每年使用二個(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） 工作周期T的允許誤差為3%之內(nèi)。 1.4設(shè)計(jì)任務(wù) 1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析 1） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型及其組合 2） 擬定執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案，并畫出機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案示意圖 3） 畫出執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 4） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)，畫出總體機(jī)構(gòu)方案圖，確定其基本參數(shù)、標(biāo)明主要尺寸 5） 畫出執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖 6） 對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析 2、傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 1) 選擇電動(dòng)機(jī) 2) 計(jì)算總傳動(dòng)比，并分配傳動(dòng)比 3) 計(jì)算各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 3、撰寫課程設(shè)計(jì)說明書 二、執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 2.1功能分解與工藝動(dòng)作分解 1)功能分解 為了實(shí)現(xiàn)打包機(jī)打包的總功能，將功能分解為：滑塊的左右運(yùn)動(dòng)和撞板的上下運(yùn)動(dòng)。 2)工藝動(dòng)作過程 要實(shí)現(xiàn)上述分功能，有下列工藝動(dòng)作過程： (1)滑塊向前移動(dòng)，將草桿向右推。 (2)滑塊快速向左移動(dòng)同時(shí)撞板向下運(yùn)動(dòng)，將草桿打包。 (3)當(dāng)撞板向下移動(dòng)到最大位移處時(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)循環(huán)。 2.2 方案選擇與分析 1. 概念設(shè)計(jì) 根據(jù)以上功能分析，應(yīng)用概念設(shè)計(jì)的方法，經(jīng)過機(jī)構(gòu)系統(tǒng)搜索，可得“形態(tài)學(xué)矩陣”的組合分類表，如表1所示。 表1 組合分類表 滑塊左右移動(dòng) 曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 組合機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu) 撞板上下移動(dòng) 曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 組合機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu) 因滑塊左右移動(dòng)與撞板上下移動(dòng)可用同一機(jī)構(gòu)完成，故可滿足沖床總功能的機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案有N個(gè)，即N＝2 X 2 X 2 X 2個(gè)＝16個(gè)。運(yùn)用確定機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的原則與方法，來進(jìn)行方案分析與討論。 2. 方案選擇 1) 滑塊水平運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)方案選擇 滑塊左右運(yùn)動(dòng)的要求：主動(dòng)件作回轉(zhuǎn)或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)件(執(zhí)行構(gòu)件)作直線左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)，行程中有等速運(yùn)動(dòng)段(稱工作段)，機(jī)構(gòu)有較好的動(dòng)力特性。根據(jù)功能要求，考慮功能參數(shù)（如生產(chǎn)率、生產(chǎn)阻力、行程和行程速比系數(shù)等）及約束條件，可以構(gòu)思出如下能滿足從動(dòng)件(執(zhí)行構(gòu)件)作直線左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)的一系列運(yùn)動(dòng)方案。 滑塊左右運(yùn)動(dòng)方案1：三角正弦機(jī)構(gòu) 滑塊左右運(yùn)動(dòng)方案2：槽輪滑塊機(jī)構(gòu) 滑塊左右運(yùn)動(dòng)方案3:六連桿機(jī)構(gòu) 滑塊左右運(yùn)動(dòng)方案4：連桿復(fù)合機(jī)構(gòu) 滑塊左右運(yùn)動(dòng)方案5:導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 滑塊左右運(yùn)動(dòng)方案6：連桿復(fù)合機(jī)構(gòu) 滑塊左右運(yùn)動(dòng)方案7:齒輪-連桿組合機(jī)構(gòu) 滑塊左右運(yùn)動(dòng)方案8：內(nèi)凸輪機(jī)構(gòu) 滑塊左右運(yùn)動(dòng)方案9:曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 滑塊左右運(yùn)動(dòng)方案10：外凸輪機(jī)構(gòu) 表2. 上述滿足執(zhí)行構(gòu)件水平運(yùn)動(dòng)各個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案定性分析 方 案 號 主 要 性 能 特 征 功 能 功 能 質(zhì) 量 經(jīng) 濟(jì) 適 用 性 運(yùn)動(dòng)變換 增力 加壓時(shí)間 ① 一級傳動(dòng)角② 二級傳動(dòng)角 工作平穩(wěn)性 磨損與變形 效率 復(fù) 雜 性 加工裝配難度 成本 運(yùn)動(dòng)尺寸 １ 滿足 無 較短 較小 --- 一般 一般 高 簡單 易 低 大 ２ 滿足 無 較短 小 --- 較平穩(wěn) 劇烈 較高 較復(fù)雜 易 一般 小 ３ 滿足 無 較短 小 --- 較 平穩(wěn) 一般 較高 一般 易 一般 較大 ４ 滿足 較強(qiáng) 短 較大 大 一般 一般 高 較復(fù)雜 較難 一般 小 ５ 滿足 無 長 較小 --- 一般有 一般 較高 較復(fù)雜 較難 一般 大 6 滿足 弱 長 大 大 一般 一般 高 較簡單 一般 一般 大 7 滿足 弱 長 大 --- 有沖擊 劇烈 較高 較復(fù)雜 難 較高 大 8 滿足 無 長 較小 --- 有沖擊 劇烈 較高 較復(fù)雜 較難 一般 大 9 滿足 無 較短 較小 --- 較平穩(wěn) 低 高 簡單 易 低 小 10 滿足 無 長 較小 --- 有沖擊 劇烈 較高 較復(fù)雜 較難 較高 大 注：①加壓時(shí)間是指在相同施壓距離內(nèi)，撞板向下移動(dòng)所用的時(shí)間，越長則越有利。②一級傳動(dòng)角指連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角；二級傳動(dòng)角指六桿機(jī)構(gòu)或連桿復(fù)合機(jī)構(gòu)中后一級機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角。③評價(jià)項(xiàng)目應(yīng)因機(jī)構(gòu)功能不同而有所不同。對以上方案初步分析如表2。從表中的分析結(jié)果不難看出： 方案2,3,5,9性能顯較差;方案:1,4,6,7,8,10有較好綜合性能; 其中1,4,7,10這四個(gè)方案可作為被選方案，待運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析后，通過定量評價(jià)選出最優(yōu)方案。 2).撞板下壓機(jī)構(gòu)方案選擇 撞板下壓機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求： 主動(dòng)件作回轉(zhuǎn)或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)件(執(zhí)行構(gòu)件)作直線（或近似直線）上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，行程中有等速運(yùn)動(dòng)段(稱工作段)，機(jī)構(gòu)有較好的動(dòng)力特性。 根據(jù)功能要求，考慮功能參數(shù)（如生產(chǎn)率、生產(chǎn)阻力、行程和行程速比系數(shù)等）及約束條件，可以構(gòu)思出如下能滿足從動(dòng)件(執(zhí)行構(gòu)件)作直線上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的一系列運(yùn)動(dòng)方案。 執(zhí)行構(gòu)件鉛垂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案1：連桿復(fù)合機(jī)構(gòu) 執(zhí)行構(gòu)件鉛垂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案2：凸輪機(jī)構(gòu) 執(zhí)行構(gòu)件鉛垂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案3：連桿復(fù)合機(jī)構(gòu) 執(zhí)行構(gòu)件鉛垂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案4：齒輪復(fù)合機(jī)構(gòu) 執(zhí)行構(gòu)件鉛垂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案5：凸輪復(fù)合機(jī)構(gòu) 執(zhí)行構(gòu)件鉛垂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案6：連桿復(fù)合機(jī)構(gòu) 執(zhí)行構(gòu)件鉛垂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案7：凸輪連桿齒輪齒條復(fù)合機(jī)構(gòu) 執(zhí)行構(gòu)件鉛垂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案8：凸輪機(jī)構(gòu) 執(zhí)行構(gòu)件鉛垂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案9：齒輪齒條機(jī)構(gòu) 執(zhí)行構(gòu)件鉛垂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案10：連桿復(fù)合機(jī)構(gòu) 表2 上述滿足執(zhí)行構(gòu)件鉛垂運(yùn)動(dòng)各個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案定性分析 方 案 號 功能 功 能 質(zhì) 量 經(jīng) 濟(jì) 適 用 性 運(yùn)動(dòng)變換 加壓時(shí)間① 一級傳動(dòng)角② 二級傳動(dòng)角 平穩(wěn)性 磨損與變形 運(yùn)動(dòng)效率 復(fù)雜性 加工裝配難度 成本 運(yùn)動(dòng)尺寸 1 滿足 較短 較大 較大 一般 小 較大 一般 一般 一般 較小 2 滿足 長 較大 --- 有沖擊 大 較大 一般 較難 較高 大 3 滿足 較長 較大 較大 一般 小 較大 一般 一般 一般 較大 4 滿足 較短 較大 --- 較好 較大 一般 較復(fù)雜 較難 高 較小 5 滿足 較長 較大 --- 有沖擊 大 較大 一般 較難 較高 較大 6 滿足 較短 較大 較大 一般 小 較大 較難 一般 一般 一般 7 滿足 較長 較大 較大 一般 大 較大 較難 較難 高 小 8 滿足 較長 較大 --- 有沖擊 大 較大 一般 一般 較高 大 9 滿足 較短 較大 --- 較好 一般 一般 一般 一般 一般 較小 10 滿足 較長 較大 較大 一般 小 一般 較復(fù)雜 一般 一般 較大 注：①加壓時(shí)間是指在相同施壓距離內(nèi)，撞板向下移動(dòng)所用的時(shí)間，越長則越有利。②一級傳動(dòng)角指連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角；二級傳動(dòng)角指六桿機(jī)構(gòu)或連桿復(fù)合機(jī)構(gòu)中后一級機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角。③評價(jià)項(xiàng)目應(yīng)因機(jī)構(gòu)功能不同而有所不同。 對以上方案初步分析如表3。從表中的分析結(jié)果不難看出，方案2，4，5，7的性顯較差；方案1，3，6，8，9，10尚可行且有較好綜合性能并各自都有特點(diǎn)，這六個(gè)方案可作為被選方案，待運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析后，通過定量評價(jià)選出最優(yōu)方案。 3. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的形成 機(jī)器中各工作機(jī)構(gòu)都可按前述方法構(gòu)思出來，并進(jìn)行評價(jià)，從中選出最佳的方案。將這些機(jī)構(gòu)有機(jī)地組合起來，形成一個(gè)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作協(xié)調(diào)配合的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。為使各執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)作在時(shí)間上相互協(xié)調(diào)配合，各機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件通常由同一構(gòu)件統(tǒng)一控制。 在選擇方案時(shí)還需要進(jìn)行非機(jī)械行業(yè)的綜合考慮，例如機(jī)械的市場創(chuàng)新性，市場前瞻性，再開發(fā)性等各種各樣的因素，這樣會(huì)大大提高機(jī)械的價(jià)值和生命期。 通過對上述方案的拼裝和組合，和多方因素的考慮，由此可以設(shè)計(jì)出以下組合方案以供選擇。 1) 連桿組合機(jī)構(gòu) 方案說明：如圖1所示，目前此方案綜合性能不是很理想，傳動(dòng)性能較差，但是可以將左右移動(dòng)滑塊上方的槽去掉，用一個(gè)桿連接直接連接另一個(gè)槽的滑塊，可以大大改善此機(jī)構(gòu)性能。 圖1 連桿組合機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)說明：此機(jī)構(gòu)左端的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的搖桿為復(fù)合桿，在曲柄工作時(shí)搖桿將動(dòng)力輸出給左右運(yùn)動(dòng)的滑塊，滑塊又將動(dòng)力通過正弦機(jī)構(gòu)傳給上下運(yùn)動(dòng)的滑塊，從而完成打包機(jī)所需要的運(yùn)動(dòng)。 2) 齒輪齒條組合機(jī)構(gòu) 方案說明：如圖1所示，整個(gè)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力傳輸由三個(gè)齒輪聯(lián)合組成，齒輪傳動(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)簡單，加工方便易于維護(hù)，整體方案相對節(jié)省空間。 圖2 齒輪齒條組合機(jī)構(gòu) 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底部齒條移動(dòng)的同時(shí)再將運(yùn)動(dòng)傳給下一級齒輪，而下一級齒輪的運(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)行運(yùn)動(dòng)。 3) 齒輪連桿組合機(jī)構(gòu) 方案說明：此方案力學(xué)性能良好，滑塊有急回運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊層次清晰，而且除了為打包機(jī)輸出所需的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)之外，還可以輸出一個(gè)上下擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)，為日后的再開發(fā)提供了幫助。 圖3）齒輪連桿機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)說明：主動(dòng)桿帶動(dòng)復(fù)合桿擺動(dòng)，復(fù)合桿上部用滑塊連接齒輪，齒輪帶動(dòng)齒條使撞板上下運(yùn)動(dòng)，復(fù)合桿下部拉動(dòng)滑塊做左右運(yùn)動(dòng)。 4) 凸輪連桿組合機(jī)構(gòu) 方案說明：此方案中由于主動(dòng)件為凸輪使得此機(jī)構(gòu)不能承受高速載荷，但在低速狀態(tài)下通過設(shè)計(jì)凸輪的形狀的不同可以達(dá)到不同的運(yùn)動(dòng)效果，使得機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律比較靈活。 圖4）凸輪連桿機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)說明：凸輪帶動(dòng)滾子從動(dòng)件上下運(yùn)動(dòng)，連桿機(jī)構(gòu)將運(yùn)動(dòng)分解成打包機(jī)所需要的形式。 4．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)過前述方案評價(jià)，采用系統(tǒng)工程評價(jià)法進(jìn)行分析論證，列出下列表格： 性能指針 方案1 方案2 方案3 方案4 運(yùn)動(dòng) 性能 運(yùn)動(dòng)規(guī)律 急回 平穩(wěn) 急回 任意 運(yùn)動(dòng)速度及精度 一般 一般 較高 一般 工 作 性能 工作效率 一般 高 較高 一般 使用空間 較大 較大 一般 較小 動(dòng) 力 性 能 承載能力 較大 大 較大 較低 傳力性能 較大 大 一般 一般 震動(dòng)與噪聲 較大 較大 較大 較小 經(jīng)濟(jì)性 加工難度 易 一般 一般 較難 維護(hù)難度 較易 較易 一般 較難 能耗大小 一般 一般 一般 一般 使用壽命 較長 較長 較長 一般 結(jié)構(gòu) 機(jī)構(gòu)尺寸 大 大 較大 較小 機(jī)構(gòu)重量 輕 重 一般 較重 復(fù)雜程度 一般 復(fù)雜 一般 簡單 經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)方案3最滿足設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，并且綜合性能良好，易于再開發(fā)，所以將方案3作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最終方案。 2.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別為:① 齒輪—齒條撞板上下沖壓機(jī)構(gòu)。 ② 連桿推塊左右沖壓機(jī)構(gòu)。 撞板上下運(yùn)動(dòng)沖壓機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì): 四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)； 滑塊左右運(yùn)動(dòng)沖壓機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì): 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)； 1） 撞板上下運(yùn)動(dòng)沖壓機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)； 三、傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 3.1傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 傳動(dòng)系統(tǒng)位于原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行系統(tǒng)之間，將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)。除進(jìn)行功率傳遞，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)能克服阻力作功外，它還起著如下重要作用：實(shí)現(xiàn)增速、減速或變速傳動(dòng)；變換運(yùn)動(dòng)形式；進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的合成和分解；實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)和較遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)是機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的重要組成部分。當(dāng)完成了執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和原動(dòng)機(jī)的預(yù)選型后，即可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需要的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力條件及原動(dòng)機(jī)的類型和性能參數(shù)，進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。 在保證實(shí)現(xiàn)機(jī)器的預(yù)期功能的條件下，傳動(dòng)環(huán)節(jié)應(yīng)盡量簡短，這樣可使機(jī)構(gòu)和零件數(shù)目少，滿足結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，降低制造和裝配費(fèi)用，提高機(jī)器的效率和傳動(dòng)精度。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書中所規(guī)定的功能要求，執(zhí)行系統(tǒng)對動(dòng)力、傳動(dòng)比或速度變化的要求以及原動(dòng)機(jī)的工作特性，選擇合適的傳動(dòng)裝置類型。根據(jù)空間位置、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞路線及所選傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)特點(diǎn)和適用條件，合理擬定傳動(dòng)路線，安排各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的先后順序，完成從原動(dòng)機(jī)到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的傳動(dòng)系統(tǒng)的總體布置方案。 機(jī)械系統(tǒng)的組成為： 原動(dòng)機(jī) →傳動(dòng)系統(tǒng)(裝置)→ 工作機(jī)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)） 原動(dòng)機(jī)：Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)； 傳動(dòng)系統(tǒng)(機(jī)構(gòu))：常用的減速機(jī)構(gòu)有齒輪傳動(dòng)、行星齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、皮帶傳動(dòng)、鏈輪傳動(dòng)等，根據(jù)運(yùn)動(dòng)簡圖的整體布置和各類減速裝置的傳動(dòng)特點(diǎn)，選用二級減速。第一級采用皮帶減速，皮帶傳動(dòng)為柔性傳動(dòng)，具有過載保護(hù)、噪音低、且適用于中心距較大的場合；第二級采用齒輪減速，因斜齒輪較之直齒輪具有傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力高等優(yōu)點(diǎn)，故在減速器中采用斜齒輪傳動(dòng)。根據(jù)運(yùn)動(dòng)簡圖的整體布置確定皮帶和齒輪傳動(dòng)的中心距，再根據(jù)中心距及機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)的有關(guān)知識確定皮帶輪的直徑和齒輪的齒數(shù)。 故傳動(dòng)系統(tǒng)由“V帶傳動(dòng)+二級圓柱斜齒輪減速器”組成。 原始數(shù)據(jù)： 已知工作機(jī)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)原動(dòng)件）主軸： 轉(zhuǎn)速：nW=60 （r/min） 轉(zhuǎn)矩：Mb =440 (N.m) 3.2電動(dòng)機(jī)的選擇 1） 選擇電動(dòng)機(jī)類型 按已知工作要求和條件選用Y系列一般用途的全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)。 2） 選擇電動(dòng)機(jī)容量 a．工作軸輸出功率 ： PW=Mω/1000 (KW) ω=πnW /30=60π/30=6.28 (rad/s) PW=Mω/1000=440*6.28/1000=2.7632 KW 注：工作軸——執(zhí)行機(jī)構(gòu)原動(dòng)件軸。 b．所需電動(dòng)機(jī)的功率：Pd= PW /ηa ηa----由電動(dòng)機(jī)至工作軸的傳動(dòng)總效率 ηa =η帶η軸承3η齒輪2η聯(lián) 查表可得： 對于V帶傳動(dòng): η帶 =0.96 對于8級精度的一般齒輪傳動(dòng)：η齒輪=0.97 對于一對滾動(dòng)軸承：η軸承 =0.99 對于彈性聯(lián)軸器：η聯(lián)軸器=0.99 則ηa =η帶η軸承3η齒輪2η聯(lián) =0.960.9930.9720.99 = 0.868 ∴　Pd= PW /ηa=2.7632/0.868=3.1834 KW 查各種傳動(dòng)的合理傳動(dòng)比范圍值得： V帶傳動(dòng)常用傳動(dòng)比范圍為 i帶=2～4，單級圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍為i齒=3～5，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為 nd=i帶 i齒2nW =(2～4)( 3～5)2 nW =（18 ～100 ）nW =(18～100)30 =1080～6000 r/min 符合這一轉(zhuǎn)速范圍的同步轉(zhuǎn)速有1000 r/min、1500 r/min和3000 r/min，根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出四種適用的電動(dòng)機(jī)型號，因此有三種傳動(dòng)比方案。 方案 電動(dòng)機(jī)型號 額定功率ped/kw 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/ r/min 電動(dòng)機(jī)質(zhì)量/kg 傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比 同步 滿載 總傳動(dòng)比 V帶傳動(dòng)比 齒輪傳動(dòng) 1 Y112M-2 4 3000 2890 45 96.33 3 32.11 2 Y112M-4 4 1500 1440 43 48 3 16 3 Y132M1-6 4 1000 960 73 32 2.5 12.8 對于電動(dòng)機(jī)來說，在額定功率相同的情況下，額定轉(zhuǎn)速越高的電動(dòng)機(jī)尺寸越小，重量和價(jià)格也低，即高速電動(dòng)機(jī)反而經(jīng)濟(jì)。若原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速選得過高，勢必增加傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比，從而導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。由表中四種方案，綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、結(jié)構(gòu)和帶傳動(dòng)及減速器的傳動(dòng)比，認(rèn)為方案2的傳動(dòng)比較合適，所以選定電動(dòng)機(jī)的型號為Y112M-4。 Y112M-4電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)如下: 額定功率：4 Kw 滿載轉(zhuǎn)速：n滿=1440 r/min 同步轉(zhuǎn)速：1500 r/min 3.3傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和各級傳動(dòng)比分配 1．傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比 i總= n滿/ nW =1440/60= 24 2． 分配各級傳動(dòng)比 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表2.2選取，對于三角v帶傳動(dòng),為避免大帶輪直徑過大,取i12=2.8； 則減速器的總傳動(dòng)比為 i減=i總/2.8=24/2.8=8.5714 對于兩級圓柱斜齒輪減速器,按兩個(gè)大齒輪具有相近的浸油深度分配傳動(dòng)比,取 ig=1.3id i減= igid = 1.3i2d =8.5714 i2d =8.5714/1.3=6.5934 id =2.57 ig=1.3id=1.32.57=3.34 注：ig -高速級齒輪傳動(dòng)比；id –低速級齒輪傳動(dòng)比； 3.4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電= 1440 r/min Ⅰ軸 nⅠ= n電/i帶=1440/2.8=514.29 r/min Ⅱ軸 nⅡ= nⅠ/ ig=514.29/3.34=154 r/min Ⅲ軸 nⅢ=nⅡ/ id =154/2.57=60 r/min 計(jì)算各軸的輸入和輸出功率： Ⅰ軸： 輸入功率 PⅠ= Pdη帶=3.687 0.96=3.54 kw 輸出功率 PⅠ= 3.474η軸承=3.54 0.99=3.5 kw Ⅱ軸： 輸入功率 PⅡ=3.44η齒輪=3.5 0.97=3.395 kw 輸出功率 PⅡ= 3.34η軸承=3.395 0.99=3.361 kw Ⅲ軸 輸入功率 PⅢ=3.30η齒輪=3.361 0.97=3.26 kw 輸出功率 PⅢ= 3.20η軸承=3.26 0.99=3.228 kw 計(jì)算各軸的輸入和輸出轉(zhuǎn)矩： 電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 Td=9.55106Pd /n電=9.551063.687/1440 =24.45103 Nmm Ⅰ軸： 輸入轉(zhuǎn)矩 TⅠ=9.55106PⅠ / nⅠ=9.551063.54/514.29 =65.7103 Nmm 輸出轉(zhuǎn)矩 TⅠ=9.55106PⅠ / nⅠ=9.551063.5/514.29 =65103 Nmm Ⅱ軸： 輸入轉(zhuǎn)矩 TⅡ=9.55106PⅡ / nⅡ=9.551063.395/154 =210.5103 Nmm 輸出轉(zhuǎn)矩 TⅡ=9.55106PⅡ / nⅡ=9.551063.36/154 =208.4103 Nmm Ⅲ軸 輸入轉(zhuǎn)矩 TⅢ=9.55106PⅢ / nⅢ=9.551063.26/60 =518.9103 Nmm 輸出轉(zhuǎn)矩 TⅢ=9.55106PⅢ / nⅢ=9.551063.228/60 =513.8103 Nmm 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 功率p/kw 轉(zhuǎn)矩T ( Nmm) 轉(zhuǎn)速n/rmin-1 傳動(dòng)比i 效率η 輸入 輸出 輸入 輸出 電機(jī)軸 3.687 24.45103 1440 2.8 0.95 Ⅰ軸 3.54 3.5 65.7103 65103 514.29 2.57 0.96 Ⅱ軸 3.395 3.361 210.5103 208.4103 154 3.34 0.96 Ⅲ軸 3.26 3.228 518.9103 513.8103 60