麦秸打包机机构设计.docx
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1、一 设计题目 1.1 设计目的31.2 设计题目31.3 设计条件及设计要求41.4 设计任务4二 执行机构运动方案设计2.1功能分解与工艺动作分解52.2 方案选择与分析52.3执行机构设计152.4执行机构运动分析162.5机械系统方案设计运动简图22三 传动系统方案设计3.1传动方案设计213.2电动机的选择223.3传动装置的总传动比和各级传动比分配253.4传动装置的运动和动力参数计算27四 设计小结 28五 参考文献 30一 设计题目1.1设计目的机械原理课程设计是我们第一次较全面的机械设计的初步训练,是一个重要的实践性教学环节。设计的目的在于,进一步巩固并灵活运用所学相关知识;培
2、养应用所学过的知识,独立解决工程实际问题的能力,使对机械系统运动方案设计(机构运动简图设计)有一个完整的概念,并培养具有初步的机构选型、组合和确定运动方案的能力,提高我们进行创造性设计、运算、绘图、表达、运用计算机和技术数据诸方面的能力,以及利用现代设计方法解决工程问题的能力,以得到一次较完整的设计方法的基本训练。机械原理课程设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个构件的尺寸等进行构思、分析和计算,是机械产品设计的第一步,是决定机械产品性能的最主要环节,整个过程蕴涵着创新和发明。为了综合运用机械原理课程的理论知识,分析和解决与本课程有关的实际问题,使所学知识
3、进一步巩固和加深,我们参加了此次的机械原理课程设计。1.2设计题目麦秸打包机机构及传动装置设计设计一个机构,使人工将麦秸挑到料仓上方,撞板B上下运动(不一定是直线运动)将麦秸喂入料仓,滑块A在导轨上水平往复运动,将麦秸向料仓前部推挤。每隔一定时间往料仓中放入一块木板,木版的两面都切出两道水平凹槽。这样,麦秸将被分隔在两块木版之间并被挤压成长方形。从料仓侧面留出的空隙中将两根弯成型的铁丝穿过两块木版凹槽留出的空洞,在料仓的另一侧将铁丝绞接起来,麦秸即被打包,随后则被推出料仓。打包机由电动机驱动,经传动装置减速,再通过适当的机构实现滑块和撞板的运动。传动装置方案建议:带传动+二级圆柱斜齿轮减速器;
4、1.3设计条件及设计要求执行构件的位置和运动尺寸如图所示,当滑块处于极限位置A1和A2时,撞板分别处于极限位置B1和B2 ,依靠重力将麦秸喂入料仓。一个工作循环所需时间为T,打包机机构的输入轴转矩为M。其余尺寸见下表:N(r/min)M (N m)l1 (mm)l2 (mm)l3 (mm)l4 (mm)l5 (mm)l6 (mm)25560300400250820200600说明和要求:(1) 工作条件:一班制,田间作业,每年使用二个月;(2) 使用年限:六年;(3) 生产批量:小批量试生产(十台);工作周期T的允许误差为3%之内;1.4设计任务1、执行机构设计及分析1) 执行机构的选型及其组
5、合2) 拟定执行机构方案,并画出机械传动系统方案示意图3) 画出执行机构的运动循环图4) 执行机构尺寸设计,画出总体机构方案图,确定其基本参数、标明主要尺寸5) 画出执行机构运动简图6) 对执行机构进行运动分析2、传动装置设计(1) 选择电动机(2) 计算总传动比,并分配传动比(3) 计算各轴的运动和动力参数3、撰写课程设计说明书二、执行机构运动方案设计 2.1功能分解与工艺动作分解 1)功能分解 为了实现打包机打包的总功能,将功能分解为:滑块的左右运动,撞板的上下运动。 2)工艺动作过程 要实现上述分功能,有下列工艺动作过程: (1)滑块向前移动,将草杆向右推。 (2)滑块快速向左移动同时撞
6、板向下运动,将草杆打包。 (3)当撞板向下移动到最大位移处时,滑块也将再次准备向右移动,至此,此机构完成了一个运动循环。 2.2 方案选择与分析1. 概念设计根据以上功能分析,运用所学知识,找出能够满足要求的机构,不论是滑块儿还是撞板的运动,都是来回往复运动,故列出四大类机构,以备选则,如表1所示。表1 组合分类表滑块左右移动连杆机构曲柄滑块机构凸轮机构组合机构撞板上下移动连杆机构曲柄滑块机构凸轮机构组合机构因滑块左右移动与撞板上下移动可用同一机构完成,故可满足冲床总功能的机械系统运动方案有N个,即N2 X 2 X 2 X 2个16个。运用确定机械系统运动方案的原则与方法,来进行方案分析与讨论
7、。2. 方案选择1) 滑块水平移动机构的方案选择滑块左右运动的主要运动要求:主动件作回转或摆动运动,从动件(执行构件)作直线左右往复运动,行程中有等速运动段(称工作段),机构有较好的动力特性。根据功能要求,考虑功能参数(如生产率、生产阻力、行程和行程速比系数等)及约束条件,可以构思出如下能满足从动件(执行构件)作直线左右往复运动的一系列运动方案。【方案】:凸轮机构,采用凸轮的间歇运动和弹簧共同完成滑块的左右运动。优点:压力角恒为0度,传动性能好,而且凸轮运行平稳。缺点:承载不易过大,而且凸轮易磨损,没有急回特性,无法节省工时。 【方案】:偏置曲柄滑块机构,采用四杆机构的变形式,通过滑块实现左右
8、运动。优点:运动良好,有急回特性,能够节省工时,制造方便。缺点:不能够用于精密的机械,连接处较粗糙。【方案】:连杆组合机构,采用两个曲柄滑块机构相互配合,实现最上方滑块的左右运动。优点:运行平稳,有急回特性,节省工时,制造方便。缺点:部件数过多,加工量较大,经过两次传动,传动效率降低,而且体积较大。【方案】:齿轮齿条机构,通过摇杆的左右往复摆动,使齿轮向左向右运动,从而带动齿条向右向左运动。优点:运动迅速,有急回特性,节省工时。缺点:齿轮在露天环境下,易磨损,而且齿轮齿条比较笨重。表2. 水平移动执行构件的机构运动方案定性分析方 案 号 主 要 性 能 特 征 功 能 功 能 质 量 经 济
9、适 用 性 运动变换 增力 加压时间 一级传动角 二级传动角 工作平稳性 磨损与变形 效率 复杂性 加工装配难度 成本 运动尺寸 满足 无 一般大 - 平稳一般 高 简单 易 低 小 满足 无 一般较小- 较平稳一般较高简单易低小 满足 无一般较小较小 较平稳一般较高较复杂较难较高 较大 满足 无短大- 较平稳较大较高简单较难较高大较大注:加压时间是指在相同施压距离内,滑块向右移动所用的时间,越长则越有利。一级传动角指连杆机构的传动角;二级传动角指六杆机构或连杆复合机构中后一级机构的传动角。评价项目应因机构功能不同而有所不同。对以上方案初步分析如表2和工作实际情况。从表中的分析结果不难看出,【
10、方案】具有良好的使用性能,而且制造容易,价格低。【方案】也具有良好的性能,而且简便易行。【方案】也具有良好的使用能力,而且运行平稳,传递效率也较高,但是加工困难,部件数较多,占地面积较大。【方案】运行良好,但是齿轮齿条易磨损,增加加工制造困难。【方案】尚可行且有较好综合性能并各自都有特点,这三个方案可作为被选方案,待运动设计,运动分析和动力分析后,通过定量评价选出最优方案。2).撞板下压机构方案选择【方案】:凸轮机构,采用凸轮的间歇运动和弹簧共同完成滑块的左右运动。优点:压力角恒为0度,传动性能好,而且凸轮运行平稳。缺点:承载不易过大,而且凸轮易磨损,没有急回特性,无法节省工时。: 【方案】连
11、杆组合机构,通过中间连杆和两个滑块,共同作用,实现滑块的上下运动。优点:运动平稳,易加工,有较好而传动性能。缺点:体积较大,较重,不宜疲劳工作。【方案】齿轮齿条机构,通过四杆机构的带动,齿轮齿条实现上下运动。优点:工件结实,工作性能强,运行平稳,传动效率大。缺点:体积大,机构过重,而且磨损性能差,噪声大,不宜露天工作,进入杂物,增加磨损。【方案】曲柄滑块机构,通过一个四杆机构和一个曲柄滑块机构,带动滑块上下运动实现机能。优点:稳定性好,工作平稳,传动性能好,曲柄和摇杆同时承力,力学性能良好。缺点:体积较大,部件数较多,增加加工困难。表3 铅垂移动执行构件的机构运动方案定性分析方案号功能功 能
12、质 量经 济 适 用 性运动变换加压时间一级传动角二级传动角平稳性磨损与变形运动效率复杂性加工装配难度成本运动尺寸1满足一般较大-较大较大大一般一般一般小2满足一般一般-较大一般一般一般一般一般较大3满足较短较大-一般大较大一般难较高较大4满足一般一般一般较大一般一般较复杂较难较高大注:加压时间是指在相同施压距离内,撞板向下移动所用的时间,越长则越有利。一级传动角指连杆机构的传动角;二级传动角指六杆机构或连杆复合机构中后一级机构的传动角。评价项目应因机构功能不同而有所不同。对以上方案初步分析如表3。从表中的分析结果不难看出,【方案】具有良好的使用性能,而且传动效率高,易加工。【方案】也具有良好
13、的性能,但是传动效率不如一高,而且零件个数多。【方案】因为加工困难,而且自重较大,磨损大,可以剔除。【方案】运动力学良好,而且平稳,适宜当前设计的工作环境。【方案】尚可行且有较好综合性能并各自都有特点,这六个方案可作为被选方案,待运动设计,运动分析和动力分析后,通过定量评价选出最优方案。3. 执行机构运动方案的形成机器中各工作机构都可按前述方法构思出来,并进行评价,从中选出最佳的方案。将这些机构有机地组合起来,形成一个运动和动作协调配合的机构系统。为使各执行构件的运动、动作在时间上相互协调配合,各机构的原动件通常由同一构件统一控制。在选择方案时还需要进行非机械行业的综合考虑,例如机械的市场创新
14、性,市场前瞻性,再开发性等各种各样的因素,这样会大大提高机械的价值和生命期。通过对上述方案的拼装和组合,和多方因素的考虑,由此可以设计出以下组合方案以供选择。 1) 双凸轮机构方案说明:如图1所示,整个机构的动力传输由单由凸轮机构完成,简单便宜,而且部件数少,加工方便,并且采用平底凸轮,传动角恒为九十度,传动效率高,运行平稳,有良好的经济实用性。 图1 双凸轮机构简图运动说明:凸轮转动,为间歇运动,在两个位置,先后使左右运动的滑块和上下运动的滑块 达到俩个极限位置,如,左右运动的滑块运动到最右端,上下运动的滑块运动到最上端,反之,类似,且在过程中,两个滑块不相碰。2)凸轮连杆组合机构方案说明:
15、如图2所示,主动件为凸轮机构,滑块的左右移动靠凸轮的间歇运动,滑块的上下运动,靠四杆机构带动曲柄滑块机构运动,此方案优势之处在于结构明了,力学性能良好。 图2 凸轮连杆组合机构运动说明:凸轮处于最大上升值时,曲柄滑块处于最高点,当凸轮处于最小上升值时,曲柄滑块处于最低点,从而完成麦秸打包机的功能,而且第一个四杆机构的死点位置可以靠凸轮的惯性带过。 3)曲柄滑块连杆复合机构方案说明:如图3所示,此方案能实现大位移运动,是其余机构不具有的,而且其力学性能良好,有较好的传递能力,可以快速运动,有急回特性,可以节省工时,增加实用性。 图3 连杆组合机构运动说明: 通过一个曲柄滑块机构带动四杆机构,并且
16、运动过程相反,正好实现麦秸打包机的功能,即上下运动的滑块处于最高最低位置时,左右运动的滑块处于最右最左位置。4)凸轮曲柄滑块机构方案说明:此方案性能良好,滑块有急回运动,运动结构紧凑层次清晰,而且部件数少,易加工制造,而且力学性能理想,节省空间,安装简单,维护方便,很适于在田间环境下工作。 图9)齿轮连杆机构运动说明:通过曲柄带动曲柄滑块机构和凸轮机构,且滑块处于最左最右时,凸轮为最大最小升程处,从而完成麦秸打包机的工作。 4机构组合方案的确定根据所选方案是否能满足要求的性能指针,结构是否简单、紧凑;制造是否方便;成本是否低等选择原则。经过前述方案评价,采用系统工程评价法进行分析论证,列出下列
17、表格,表3.总体方案定性分析性能指针方案1方案2方案3方案4运动性能运动规律平稳平稳急回急回运动性能运动规律平稳平稳急回急回运动速度及精度较高较高较高较高工作性能工作效率高高较高高使用空间一般较大较大一般动力性能承载能力较大大较大较大传力性能大大较大大震动与噪声一般一般一般一般经济性加工难度较难较难一般一般维护难度较难较难一般一般能耗大小较大一般较小一般使用寿命较短较长较长较长结构机构尺寸一般较大较大一般机构重量较重较重一般较重复杂程度简单较复杂一般一般经过分析,根据田间作业,杂物较多,所以采用连杆机构较好,而且工件位移较大,所以综合考虑,发现【方案】最满足设计任务的要求,并且综合性能良好,易
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- 麦秸 打包机 机构 设计