加热炉推料机的执行机构综合.docx

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1、机械原理课程设计设计说明书设计题目：加热炉推料机的执行机构综合2012年5月25日指导老师：王三民班级姓名学号分工组长05020902高智韬2009301312确定运动尺寸，3D造型，分析运动曲线，说明书编写组员05020902黄鹏君2009301313确定电机型号，设计传动机构，绘制零件图装配图运动简图组员05020902刘星2009301314确定运动尺寸，分析力矩，计算飞轮转动惯量组员05020902马云飞2009301315确定电机型号，设计传动机构，绘制零件图装配图运动简图目录一、设计题目 3二、设计参数与要求 3三、设计任务 3四、机构分析选择 4五、设计过程1、 确定各构件的运动

2、尺寸，绘制机构运动简图；-72、 画出滑块F的位移和速度的变化规律曲线；-93、 分析曲柄所需的驱动力矩；-114、 确定电动机的功率与转速；-125、 确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；-126、 设计减速传动系统中各零部件的结构尺寸；-127、 绘制减速传动系统的装配图和齿轮、轴的零件图；-13六、总体机构运动简图-16七、总结体会-16一、设计题目图620为加热炉推料机结构总图与机构运动示意图。该机器用于向热处理加热炉内送料。推料机由电动机驱动，通过传动装置使推料机的执行构件（滑块）5做往复移动，将物料7送入加热炉内。设计该推料机的执行机构和传动装置。7加热炉推料机结构总图与机构运动示意

3、图二、设计参数与要求加热炉推料机设计参数如表68所示。该机器在室内工作，要求冲击振动小。原动机为三相交流电动机，电动机单向转动，载荷较平稳，转速误差4%；使用期限为10年，每年工作300天，每天工作16小时。表68 加热炉推料机设计参数 分组参数1滑块运动行程H(mm)220滑块运动频率n(次/min)20滑块工作行程最大压力角30机构行程速比系数K1.25构件DC长度(mm)1150构件CE长度(mm)150滑块工作行程所受阻力(含摩擦阻力)(N)500滑块空回行程所受阻力（含摩擦阻力）Fr1(N)100三、设计任务1. 选择合适的加热炉推料机传动方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运

4、动尺寸，绘制机构运动简图；2. 假设曲柄AB等速转动，画出滑块F的位移和速度的变化规律曲线；3. 在工作行程中，滑块F所受的阻力为常数Fr1，在空回行程中，滑块F所受的阻力为常数Fr2；不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；4. 确定电动机的功率与转速；5. 取曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；6. 设计减速传动系统中各零部件的结构尺寸；7. 绘制减速传动系统的装配图和齿轮、轴的零件图；四：机构分析选择1：传动机构分析比较选择方案1：蜗轮蜗杆 传动1.可以得到很大的传动比，比交错轴斜齿轮机构紧凑 2.两轮啮合齿面间为线接触，其承载能力大大高于交

5、错轴斜齿轮机构 3.蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、噪音很小 4.具有自锁性。5.传动效率较低，磨损较严重。蜗轮蜗杆啮合传动时，啮合轮齿间的相对滑动速度大，故摩擦损耗大、效率低。另一方面，相对滑动速度大使齿面磨损严重、发热严重，为了散热和减小磨损，常采用价格较为昂贵的减摩性与抗磨性较好的材料及良好的润滑装置，因而成本较高 6.蜗杆轴向力较大方案2：齿轮系传动1、优点：1）传递的功率大，2）速度范围广，3）效率高，4）工作可靠，寿命长，5）结构紧凑，6）能保证恒定传动比。2、缺点：1）制造及安装精度要求高，成本高，2）不适于两轴中心距过大的传动，3）不宜用于振动冲击较大的场合

6、。方案3：带传动 1、优点：传动平稳、结构简单、成本低、使用维护方便、 有良好的挠性和弹性、过载打滑。 2、缺点：传动比不准确、带寿命低、轴上载荷较大、传动装置外部尺寸大、效率低。 因此，带传动常适用于大中心距、中小功率、带速v =525m/s，i7的情况。最终选择齿轮机构作为传动机构。2：执行机构分析比较选择方案1：普通四杆机构或曲柄滑块机构 机构简单，但是不容易实现平稳传动。而且实现大行程传动 时候机构占用空间较大。 方案2：凸轮机构 运动平稳，通过设计可以实现无冲击，但是凸轮设计制造成本较高。 而且水平推动时需要添加其他部件（比如弹簧）来实现力封闭， 降低可靠性和使用寿命。 方案3：多杆

7、机构图中执行部分是六杆机构的演化形式，结构比较简单实用， 运动平稳，与传动机构连接比较紧凑，占用空间较小。传动 可靠，寿命长，工作稳定。 最终选择多杆机构作为执行机构。以下针对问题进行设计。五：设计过程1. 确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图。要保证F1F2的运动位置，只要先保证E1E2的运动位置。E1E2的运动位置可以通过C1C2的位置确定。C1C2的位置可以通过A、D的相对位置，AB、BC杆长度来保证。1)求极位夹角由极位夹角公式得 =2）求各杆长因为滑块工作行程最大压力角为30，假设滑块在行程中左右极限压力角都达到30，而滑块的行程F1F2为220mm,此时杆DE1与杆DE2对称，E

8、1E2为220mm。在E1E2D中，由于E1E2和C1C2平行，根据三角形相似，可得C1C2为194.62mm。根据“按给定急回要求设计四杆机构”的方法求固定铰链A。在C1C2A三点构成的圆中，弧C1C2对应的圆周角就是极位夹角。如图。如图圆周上各点均可以作为A点，结果都会满足运动要求。我们选择距离D点水平距离287.5，垂直距离875.78的A点。由此从图上得出BC-AB=328.64 mm BC+AC=467.7mmAB=69.53mm BC= 398.17mm任取EF=200mm。机构简图见最后。2、画出滑块F的位移和速度的变化规律曲线由PRO/E造型如图。并且进行运动学分析。装配文件及

9、动画在文件中。得到F点水平位移曲线如下：如果可见F点水平位移在-20至200之间，行程220mm，满足条件。F点水平速度曲线如下：为了方便对比观察速度模曲线如下，对比两图可以发现，回程速度高于工作速度，有急回。3.不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；在不计各处摩擦、其它构件重力和惯性力的条件下，该机构的能量守恒，故采用能量法解决。工作行程；空回行程；其中，为工作行程和空回行程曲柄所需的驱动力矩；为工作行程和空回行程曲柄转过的角度；程滑块F所受的阻力，H是滑块的运动行程。代入相关数值，得 ：滑块工作行程的驱动力矩滑块空回行程的驱动力矩此时可以确定应该加于曲柄轴上

10、的驱动力矩为4确定电动机的功率与转速；执行机构中要求的曲柄的恒定转速为n=20r/min，而曲柄工作时的驱动力矩为，由公式T=9550P/n可得执行机构工作要求的功率为P=1.536KW，参照电动机型号参数表，综合考虑电动机和传动装置的尺寸，重量，效率和减速器的传动比，从中选取较为合适的Y112M-4型三相交流电动机，其具体参数为型号功率kw马力hp转速r/min效率(%)功率因数额定转矩重量kgY112M-62.2694080.50.842.2505取曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量； 则工作行程空回行程又由，而角速度故可以确定：工作行程所需的飞轮转动惯量；空回行程所需的飞

11、轮转动惯量此时可以确定应该加于曲柄轴上的飞轮转动惯量为6.设计减速传动系统中各零部件的结构尺寸；由内容3所确定的电动机转速为940r/min，而曲柄所需转速为20r/min，故可知齿轮系减速机构的设计传动比为1：48，该传动比不算很大，可由定轴轮系实现，设计四级直齿圆柱齿轮系方案如下该轮系中Z1 =Z3=Z5=Z7=17, Z2=34,Z4=51,Z6=68,Z8=34,电动机转速n1=940r/min,故齿轮轴8输出的转速n8为N8= Z1Z3Z5Z7/Z2Z4Z6Z8 *n1=(17*17*17*17)/(34*51*68*34)=19.58r/min执行机构曲柄要求以恒速n6=20r/m

12、in转动。故转速误差为(20-19.58）/20X 100%=2.1%验证传动效率：该减速机构的经由4对齿轮啮合，手册得齿轮传动的效率p为92%-98%，计算时我们取0.98,则由已经算得的实际工作要求的功率P实际=1.536KW，经齿轮系的损耗，要求电动机的输出功率P输出=P实际/1234=1.666KW，而所选电动机额定功率为2.2KW，效率为80.5%，实际可输出功率满足所要求的输出功率1.77KW。故该减速机构符合要求。7.绘制减速传动系统的装配图和齿轮、轴的零件图；1.减速传动系统装配图如下*图中左视图只画出了一对啮合齿轮。2.轴的零件图3.齿轮零件图：取齿轮模数为1.5六：总体机构

13、运动简图七：心得体会高智韬：这次我们选定题目以后，根据王三民老师的指导，很快进入开始分析，从刚开始四个人就通力合作，然后确定分工一直到最后的完成，只耗费了不多的时间。期间我们设计了比较详细的分工和流程，大大提高了我们的效率。最后一起整合修改，综合数据，也提高了我们作品的质量。这让我深刻体会到了团队合作，分工协作的好处，体会到了团队的重要性。在课程设计期间我发现有一些知识已经有些淡忘，对我的思路产生了很大的影响，于是重新拿起课本进行复习一些内容，让我知道了温故而知新才可以获得扎实的能力，仅仅一学期的学习还远远不够，只有不停的学习应用才可以真正掌握。在PRO/E造型的过程中对于正确的装配也更加熟练

14、，获得了一些新的心得，以后一定会有用的。马云飞:本次机械原理课程设计我们小组选择了加热炉送料机构的设计题目。我负责了电动机的选择及传动机构的设计，绘制传动机构的装配图和零件图。我的感想有以下两点：1.设计工作不能停留在理论上，要结合实际。在选用电机，确定传动比后，最终选择齿轮减速机构。开始，我设计了一个方案，该机构中用到了内啮合的齿轮组。后来在和其他组员讨论时才意识到这样的齿轮在实际制造时 很困难，而且尺寸又大，使用时经济性较差。虽然这样的机构用来实现需要的传动比在理论上是没有问题的，但实际制造和使用时却是不合适的。2.知识是常用常新的，熟能生巧。在绘制传动机构装配图和零件图时我借助了大雄机械

15、CAD软件。这款软件是我在大一的时候学习的，当时学的很肤浅，只是为了完成作业，而这次使用使我加深了对该软件的熟悉程度，可以说我已经基本完全掌握了它的使用技巧。我想感谢王三民老师给了我这次动手设计的机会，让我多学到了一些东西，这对以后的学习和工作是大有裨益的。黄鹏君：做完这次的机械原理课程设计我最大的感受就是团队力量大。原本以为这是十分困难的问题，可是在我们小组四人的群策群力下，比较顺利地就完成了任务。机械原理这门课我学得不太好，很多知识点都是临时翻阅课本才能用好。在最初的拟定解决方案中，我积极参与提出方案，很快做出了决策。之后，我和马云飞分配到了做后半部分的工作-电动机的选择以及传动机构设计。

16、我们做的第一次设计，脱离了实际，是错误的，取消重做。在查阅了电动机的规格后，做出了合理的设计。在绘图的时候，我们又用了大雄CAD这个软件。最终，在共同的努力下，我们完成了任务。这次课程设计，收获颇丰。不仅让我认识到团队的力量，还得到了一点工作经验。最后，感谢王三民老师的精心指导！刘星：回顾起这次机械原理课程设计，我感慨颇多，从选题到定稿，从理论到实践，这些日子里我学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的东西。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，

17、才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重：分析退料机的传动装置时我们一直找不到合适的机构，最后在大家的集思广益之下终于找到了合适的方案，这让我感受到了一个团队的力量，在判断曲柄AB的位置时，我想到了利用课本上学过的“按给定的急回要求来设计四杆机构”利用圆找出了AB杆可能的所有位置。在计算驱动力矩和曲柄轴上飞轮的转动惯量时，开始真的是一筹莫展，但经过认真地思考，仔细复习所学过的知识，终于想出了计算的方法。课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在王三民老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在王三民老师的身上我学得到很多实用的知识，在次我表示感谢！ 19