麥秸打包機設計計算說明書

1、機械原理課程設計設計計算說明書設計題目：麥秸打包機設 計 者：王賡 學 號：20110418 專業(yè)班級：機械工程及自動化9班指導教師：滕獻銀完成日期： 2013年 12月1日天津理工大學機械工程學院目 錄一 設計題目 1.1 設計目的21.2 設計題目21.3 設計任務3二 執(zhí)行機構的設計2.1執(zhí)行機構的分析32.2 執(zhí)行機構的選擇42.3傳動機構的選擇92.4 設計總方案102.5執(zhí)行機構的設計12三 傳動機構的設計3.1齒輪機構的設計213.2傳動機構的三維仿真21四 設計小結25五 參考文獻27一 設計題目1.1設計目的機械原理課程設計是我們第一次較全面的機械設計的初步訓練，是一個重要的

2、實踐性教學環(huán)節(jié)。設計的目的在于，進一步鞏固并靈活運用所學相關知識；培養(yǎng)應用所學過的知識，獨立解決工程實際問題的能力，使對機械系統(tǒng)運動方案設計(機構運動簡圖設計)有一個完整的概念，并培養(yǎng)具有初步的機構選型、組合和確定運動方案的能力，提高我們進行創(chuàng)造性設計、運算、繪圖、表達、運用計算機和技術資料諸方面的能力，以及利用現(xiàn)代設計方法解決工程問題的能力，以得到一次較完整的設計方法的基本訓練。機械原理課程設計是根據(jù)使用要求對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個構件的尺寸等進行構思、分析和計算，是機械產(chǎn)品設計的第一步，是決定機械產(chǎn)品性能的最主要環(huán)節(jié)，整個過程蘊涵著創(chuàng)新和發(fā)明。為了綜合運用

3、機械原理課程的理論知識，分析和解決與本課程有關的實際問題，使所學知識進一步鞏固和加深，我們參加了此次的機械原理課程設計。1.2設計題目：麥秸打包機機構及傳動裝置設計一、 打包機工作原理簡介人工將麥秸挑到料倉上方，撞板b上下運動（不一定是直線運動）將麥秸喂入料倉，滑塊a在導軌上水平往復運動，將麥秸向料倉前部推擠。每隔一定時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，在料倉的另一側將鐵絲絞接起來，麥秸即被打包，隨后則被推出料倉。打包機由電動機驅動，經(jīng)傳動裝置減速，再通過適

4、當?shù)臋C構實現(xiàn)滑塊和撞板的運動。傳動裝置方案建議：帶傳動+二級圓柱斜齒輪減速器；二、 設計參數(shù)及說明執(zhí)行構件的位置和運動尺寸如圖所示，當滑塊處于極限位置a1和a2時，撞板分別處于極限位置b1和b2 ，依靠重力將麥秸喂入料倉。一個工作循環(huán)所需時間為t（秒），打包機機構的輸入軸轉矩為m。其余尺寸見下表：方案號 12345678910t (s)1.001.001.201.201.501.502.02.02.52.5m (n m)44046052055068070090095011201180l1 (mm)300320300320300320300320300320l2 (mm)400420400420

5、400420400420400420l3 (mm)250260260270260270250270260270l4 (mm)800900820900840900820900860900l5 (mm)200210200210200210200210200210l6 (mm)600650600650600630600650620630說明和要求：（1） 工作條件：一班制，田間作業(yè)，每年使用二個月；（2） 使用年限：六年；（3） 生產(chǎn)批量：小批量試生產(chǎn)（十臺）；（4） 工作周期t的允許誤差為3%之內(nèi)；1.3設計任務1、執(zhí)行機構設計及分析1） 執(zhí)行機構的選型及其組合2） 擬定執(zhí)行機構方案，并畫出機械傳

6、動系統(tǒng)方案示意圖3） 畫出執(zhí)行機構的運動循環(huán)圖4） 執(zhí)行機構尺寸設計，畫出總體機構方案圖，確定其基本參數(shù)、標明主要尺寸5） 畫出執(zhí)行機構運動簡圖6） 對執(zhí)行機構進行運動分析2、傳動裝置設計（1） 選擇電動機（2） 計算總傳動比，并分配傳動比（3） 計算各軸的運動和動力參數(shù)3、撰寫課程設計說明書二 執(zhí)行機構的設計2.1執(zhí)行機構的分析麥秸打包機的機構功能可分解為滑塊的左右運動，撞板的上下運動，和傳動機構。運動要求是：1.機構均為往復運動。 2.滑塊向右移動時，撞板同時向下移動。 3.撞板運動到下方最大位移時，滑塊也準備開始向右移動，完成運動的一個循環(huán)。2.2執(zhí)行機構的選擇1.滿足滑塊左右移動的機構

7、滑塊的主要運動要求：主動件作回轉運動，從動件(滑塊)作直線往復運動，并具有急回特性，機構有較好的動力特性。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，可以構思出如下能滿足將曲柄周轉運動轉化為從動件直線運動的一系列運動方案。(1)曲柄滑塊機構 自由度：f=3x3-2x4=1 (2)凸輪機構自由度：f=3x2-2x2-1=1 (3)雙曲柄機構自由度：f=3x5-2x7=1（4） 曲柄搖桿機構自由度：f=3x5-2x7=1(5)不完全齒條機構自由度：f=3x2-2x2-1=1(6)圓柱凸輪機構自由度：f=3x2-2x2-1=1滑塊方案分析方 案 號 主 要 性

8、能 特 征 功 能 功 能 質 量 經(jīng) 濟 適 用 性 運動變換 增力 加壓時間 傳動角 工作平穩(wěn)性 磨損與變形 效率 復雜性 加工裝配難度 成本 運動尺寸 滿足 無 較短 較小 一般 一般 高 簡單 易 低 最小 滿足 無 長 小 平穩(wěn)劇烈 低 簡單 較難 較高 較大 滿足 弱 較短小 一般一般 高 復雜 易 低 大 滿足 弱 短 較大 一般一般 高 復雜 易 低大 滿足 無 較長 小 平穩(wěn)劇烈 低 較簡單 難較高 較大 滿足 無 較長 最大 平穩(wěn) 劇烈 低 較簡單 較難 較高 較大 總結：由上表可以看出，方案2、5、6性能較差，磨損嚴重，成本高，結構尺寸大；方案1、3、4性能較好，磨損一般

9、，成本低，結構尺寸小，課列為備選方案。 2.滿足撞板上下運動的機構（1）凸輪機構自由度：f=3x2-2x2-1=1(2)曲柄滑塊機構自由度：f=3x3-2x4=1(3)組合機構自由度：f=3x7-2x10=1(4)曲柄導桿機構f=3x3-2x4=1(5)組合機構自由度：f=3x5-2x7=1撞板機構分析方案號功 能經(jīng) 濟 適 用 性運動變換間歇送進工作平穩(wěn)性磨損與變形效率復雜性加工裝配難度成本運動尺寸1滿足無一般強低簡單較難較高較大2滿足無一般一般較高最簡單易低較小3滿足無一般一般較高復雜一般低大4滿足無一般一般較高復雜一般低小5滿足無一般一般較高復雜一般低大總結：由上表可以看出，方案1性能較

10、差，磨損嚴重，成本較高，尺寸較大；方案2、3、4、5性能較好，磨損一般，成本較低，尺寸較小，但方案2結構較為簡單，方案5具有增力的優(yōu)勢，故將方案2、5列為備選方案。2.3.傳動機構的選擇（1）（2）傳動機構分析方案功能平穩(wěn)性磨損尺寸成本準確度效率1滿足一般一般一般較低較差較低2滿足較高一般較大一般準確較高總結：由上表可以看出,方案1結構簡單，尺寸小，成本低，但效率準確度較低；方案2較平穩(wěn)，準確度高，但尺寸大，成本高，；故兩種方案均可作為備選項。2.4設計總方案機器中各工作機構都可按前述方法構思出來，并進行評價，從中選出最佳的方案。將這些機構有機地組合起來，形成一個運動和動作協(xié)調(diào)配合的機構系統(tǒng)。

11、為使各執(zhí)行構件的運動、動作在時間上相互協(xié)調(diào)配合，各機構的原動件通常由同一構件（分配軸）統(tǒng)一控制。實現(xiàn)麥秸打包機設計要求的機構組合方案的確定，可根據(jù)滑塊和撞板提供的各個機構方案列出形態(tài)學矩陣，得出許多種方案。下面對其中兩個較為合理的方案進行分析。(1)方案一自由度：f=3x9-2x13=1。如上圖所示，該方案中滑塊的左右運動由曲柄搖桿機構實現(xiàn)，這樣可以使機構具有急回特性，而且機構的傳動性能和性能都比較高，但機構是帶傳動，傳遞的準確性無法保證。因此，滑塊和撞板有可能無法同時到達指定位置。（2）方案二自由度：f=3x9-2x12-2x1=1。如上圖所示，該方案中滑塊的左右移動由曲柄滑塊機構來實現(xiàn)，該

12、滑塊機構具有偏心距，因此機構具有急回特性，可以提高工作效率。齒輪傳動具有很高的運動準確性，而且傳動平穩(wěn)，可以保證滑塊和撞板同時到達指定位置。撞板上下運動由組合機構來實現(xiàn)。該機構是由曲柄搖桿機構和導桿機構組合而成，曲柄搖桿機構具有急回特性，能使工作效率提高，通過杠桿原理，可以增加機構的工作能力和減小機構尺寸，導桿機構能夠將運動由擺動轉化為滑塊的滑動，進而實現(xiàn)撞板的上下運動?？偨Y，由以上分析可得，方案二相對方案一具有結構簡單，運動平穩(wěn)，傳動準確性高，傳遞效率高等優(yōu)勢。因此，選用方案二位麥秸打包機的最終方案。2.5執(zhí)行機構的設計1作圖法設計曲柄滑塊機構已知：k=1.2,e=200mm,行程=900m

13、m,設計曲柄滑塊機構作圖方法和步驟：（1） 由k=1.2可以求出極位夾=180(k-1)/(k+1)=16。作c1、c2，使兩點距離為90mm，連接c1、c2。（2） 作一條水平線mn是之與c1c2直線的距離為20mm。（3） 過c1作oc1c2=74, oc2c1=74。（4） 以o為圓心，oc1為半徑作圓，交mn于a點，a點即為曲柄的中心，連接ac1、ac2。（5） ac1=bc-ab ac2=bc+ab（6） ab=(ac2-ac1)/2 bc=(ac1+ac2)/2量得ac1=50mm,ac2=138mm，由此可得ab=440mm，bc=940mm偏心距e=200mm2.曲柄滑塊機構的

14、工作特性分析對于曲柄滑塊機構，影響其工作特性的因素主要是傳動角和極位夾角。傳力性能分析傳動角影響機構的傳力性能。傳動角是從動件的運動方向和受力方向所夾角的余角。傳動角越大，有效分力越大，機構的傳力性能越好。上圖為曲柄滑塊的結構簡圖，易知當曲柄ab與滑塊導路垂直時，滑塊的傳動角最小。該位置有兩個，由圖可以看出b點在上時，傳動角最小。rmin=arccos(（ab+e）/bc)=arccos(（44+20）/94)=47。測量得，abc=50。查表得r的許用值為40，所以r值符合條件。 速度性能分析極位夾角是機構具有急回特性，急回特性使機構在工作行程時速度較慢較平穩(wěn)，但回程時速度卻比較快，這樣能縮

15、短工作時間，提高工作效率。由上圖可知，c1，c2為兩個極限位置，c1ac2為極位夾角=16。行程速比系數(shù)k=（180+16）/（180-16）=1.2。k1，所以機構具有急回特性。3曲柄滑塊機構的運動仿真分析（1）動態(tài)仿真與數(shù)據(jù)（2）位移線圖（3）速度線圖（4）加速度線圖總結：如上圖可知，機構的最小傳動角為47，與作圖法所得差距較小，與解析計算所得角度相同。4作圖法設計四桿機構已知：擺角為60，k=1.2，cd=300mm作圖方法和步驟：（1） 根據(jù)行程速比系數(shù)k=1.2，計算極位夾角=16（2） 任選一點d作為固定鉸鏈，并以此為定點作等腰三角形dc1c2，使兩腰之長等于搖桿長cd，c1dc2

16、=（3） 過c1點作c1nc1c2，再過c2點作c1c2m=90-，線段c1n和c2m交點為p。（4） 以線段c2p為直徑作圓，則在圓周上任取一個點a與c1，c2連線所夾的角度均為。連接ac1，ac2。ac1=bc-ab ac2=ab+bc ab=(ac2-ac1)/2 bc=(ac2+ac1)/2量得ac1=25mm,ac2=53mm由上式得bc=390mm，ab=140mm5曲柄搖桿機構的傳力性能分析對于曲柄搖桿機構，影響其工作特性的因素主要是傳動角和極位夾角。傳力特性分析上圖為曲柄搖桿機構的運動簡圖，易知當b點和兩鉸支座重合時，傳動角最小rmin=arccos（b*b-c*c-(d-a)

17、 ）/(2bc)）=arccos(39+30-25)/(2*39*30)=40。同樣量得rmin=42大于許用傳動角，因此該機構傳力性能良好。速度特性分析上圖所示為曲柄搖桿機構機構的兩個極限位置，ab1和ab2所夾的角為極位夾角，量得夾角為16，所以行程速比系數(shù)k=（180+16）/（180-16）=1.2。k1，所以機構具有急回特性。 這樣，該機構既保證了良好的傳力性能，有具有急回特性，是機構工作效率得到很大的提高。6.曲柄搖桿機構機構的運動仿真分析（1）動態(tài)仿真與數(shù)據(jù)（2）位移線圖（3）速度線圖（4）加速度線圖總結：總結：如上圖可知，機構的最小傳動角為40，與作圖法所得差距較小，與解析計算

18、所得角度相同。行程速比系數(shù)為1.2，與作圖法相同。三.傳動機構的設計3.1齒輪機構的設計麥秸打包機的傳動方案選用齒輪傳動，由于，連桿的尺寸比較大，為了使機構具有協(xié)調(diào)性，因此，選用直徑較大的齒輪。1齒輪的參數(shù)齒輪齒數(shù)：z1=z2=z3=60模數(shù)：m=5分度圓直徑：d = mz =300mm基圓直徑：db1=db2=mz=282mm節(jié)圓直徑：d= d=300mm齒頂高系數(shù)：ha*=1頂隙系數(shù)：c*=0.25齒頂高：h = h*m =5mm 齒根高：hf=（h*+c* ）m=6.25mm3.2傳動機構的三維仿真1.齒輪2.滑塊3鍵4連桿15連桿26連桿37連桿48軸承9機構裝配圖四設計總結這次課程設

19、計，我的題目是麥秸打包機。其實麥秸打包機就是運用機械原理課上所學過的曲柄滑塊機構，曲柄搖桿機構，齒輪機構。課程設計的設計安排根據(jù)老師給的進度表，一開始，是先進行機構分析，然后是機構的設計，接著是對傳動裝置的設計，以及說明書的撰寫。首先，麥秸打包機機構是左右運動和上下運動兩種運動的合成，這需要用到大二期間學習的機械原理課上所學過的各種機構來實現(xiàn)的。為了完成機構的設計，我首先復習了機械原理的課程，并借閱書籍搜集資料，通過資料啟發(fā)靈感并設計方案，并通過篩選和優(yōu)化確定最終方案和最終方案的參數(shù)。然后通過cad和proe等繪圖軟件將各機構簡圖和三維仿真圖設計出來。我有通過分析軟件將曲柄滑塊機構和曲柄搖桿機

20、構的運動特性分析出來。在這次設計任務中，我遇到了許多自己無法解決的問題，不過通過書籍，互聯(lián)網(wǎng)的幫助和老師的講解，問題得以解決，最終保證了機構設計任務順利進行。在機械原理課上所學的知識是比較理論化的，通過這些理論我了解了一些機構的運動方案與運動軌跡，至于這些構件、這些機構真正要派些什么用場，在我腦中的概念還是挺模糊的，但是在這次為完成課程設計的任務當中，我開始對傳授機械原理這門課的真正意義所在有了初步了解。換句話說，因這次課程設計我把理論與實踐運用結合了起來，達到了學以致用的目的。經(jīng)過藤老師檢查后，開始cad繪圖，這個過程是最持久的。我通過網(wǎng)絡上的視頻課基本掌握了cad的繪圖方法，在此基礎上cad繪圖會少一些壓力。不過，由于對結構了解不夠深，所以在設計過程中，有不小的阻力。雖然邊畫邊修改，但難免有錯誤。每次讓老師檢查都能發(fā)現(xiàn)不少的錯誤。繪圖能力，這