機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1、機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新訓(xùn)練任務(wù)書(shū) 姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：時(shí)間：2011.01.11 學(xué)院：飛行器工程學(xué)院目 錄1、引言-32、創(chuàng)新方案的提出-4-53、產(chǎn)品概念以及原理介紹-53.1、產(chǎn) 品 原 理 圖-63.2、零、部件草圖-6-94、產(chǎn)品具體參數(shù)及結(jié)構(gòu)計(jì)算-9-195、實(shí)訓(xùn)總結(jié)與心得-206、參考資料及文獻(xiàn)-217、附錄：運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1.引 言為期兩周機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)拉開(kāi)了帷幕，我們小組經(jīng)過(guò)三次小組會(huì)議討論，總共規(guī)劃了三種方案，經(jīng)過(guò)與老師的討論和論證，最終確定創(chuàng)新產(chǎn)品為“多功能行星輪攪拌機(jī)”。經(jīng)過(guò)分工與討論，初步確定了機(jī)構(gòu)的原理圖，并且設(shè)計(jì)出了整套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的方案，并且論證了其可行性，符合機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)

2、要求。小組成員：組長(zhǎng)：組員：2.方案提出：在現(xiàn)今日益發(fā)展當(dāng)今社會(huì)，到處林立著高樓大廈，而在混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土的制造工藝和水平，往往直接影響著房屋結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，而在混凝土的制造中，混凝土攪拌機(jī)的性能，起著決定性的作用。一方面，舊式攪拌機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有很多不合理之處：1 )結(jié)構(gòu)型式過(guò)于粗糙，傳動(dòng)支架與上橫梁采用灰口鑄鐵，這種薄壁支架強(qiáng)度低，在復(fù)雜的施工現(xiàn)場(chǎng)極易在碰撞中斷裂，沒(méi)有配件則整機(jī)癱瘓。2 )皮帶輪安裝在傳動(dòng)支架內(nèi)部軸承座與上橫梁之間，而上橫梁與支撐架為螺栓連接，這種不穩(wěn)定的支架結(jié)構(gòu)對(duì)設(shè)備損害極大，兩軸承之間的縱向位移將使軸卡死或損失動(dòng)力能。對(duì)于常規(guī)單鏟葉片式攪拌機(jī)，在沖擊載荷大和單純雙螺帶

3、式攪拌裝置中易出現(xiàn)“ 抱軸”現(xiàn)象，這會(huì)會(huì)嚴(yán)重影響電動(dòng)機(jī)的工作，甚至出現(xiàn)燒毀電動(dòng)機(jī)的事故。另一方面，盡管攪拌機(jī)的種類繁多，但目前使用最多的是帶有一個(gè)或兩個(gè)固定在垂直軸上的三葉螺旋槳攪拌機(jī)。這種螺旋槳攪拌機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，形成沿?cái)嚢枞萜鞯膬?nèi)壁由下向上和中心由上向下的連續(xù)翻轉(zhuǎn)液流同時(shí)懸浮體還進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。攪拌機(jī)運(yùn)行時(shí)，在螺旋槳與攪拌容器的底部之問(wèn)，構(gòu)成一個(gè)攪拌強(qiáng)度最小的區(qū)域因此，需要較長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到必要的混合質(zhì)量，從而浪費(fèi)了電能，降低了攪拌機(jī)的工作效率。所以在這基礎(chǔ)上，我們創(chuàng)新開(kāi)發(fā)了“新型多功能行星輪式攪拌機(jī)”，這種新式攪拌機(jī)主攪拌軸由行星輪帶動(dòng)，可根據(jù)需要選用單個(gè)或者多個(gè)攪拌軸（即加裝行星輪），可以達(dá)到充

4、分混合物料的目的，而另一個(gè)創(chuàng)新之處，在于利用電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)能，鏈接到一個(gè)豎直方向上的副攪拌機(jī)構(gòu)，可以最大限度的減小攪拌低強(qiáng)度區(qū)域，最大限度的使物料混合均勻。3.產(chǎn)品概念及原理依據(jù)gbj107-87混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，混凝土的標(biāo)號(hào)和強(qiáng)度必須達(dá)到一定要求，這就決定了混凝土攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)和混合效果。所以我們?yōu)榱耸够炷恋臄嚢栊Ч雍侠砭鶆?，并且能夠符合gbj107-87的要求，在現(xiàn)有的攪拌機(jī)基礎(chǔ)上，改進(jìn)設(shè)計(jì)了此款新型多功能行星輪式攪拌機(jī)。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念是基于在充分利用電動(dòng)機(jī)動(dòng)能的情況下，使得攪拌效果達(dá)到最大化，并且能夠有效的避免“抱軸”現(xiàn)象的出現(xiàn)，而且能夠在副攪拌機(jī)構(gòu)的輔助下，更加充分的將混凝土

5、攪拌均勻。此產(chǎn)品不僅可以很好的利用能源，而且能將混凝土的生產(chǎn)提高效率，在同等條件和水品下，能夠加工質(zhì)量更加優(yōu)良的混凝土。3.1.產(chǎn) 品 原 理 圖3.2零、部件草圖（1）v帶： （小帶輪工程圖） (大帶輪工程圖)（2）蝸桿傳動(dòng)裝置： （蝸桿工程圖） （蝸輪工程圖）（3）行星輪：4.產(chǎn)品具體參數(shù)及結(jié)構(gòu)計(jì)算：一、輸入機(jī)構(gòu)：（電動(dòng)機(jī)的選用） 電機(jī)頻率：40hz電機(jī)額定電流：19.2a電機(jī)工作電壓：380v電機(jī)轉(zhuǎn)速：2400r/min電機(jī)功率：10.5kw二、主攪拌機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：(一)行星輪設(shè)計(jì)尺寸：電動(dòng)機(jī)功率p1=10.5kw，轉(zhuǎn)速n1=2400 r/min，載荷平穩(wěn)單向回轉(zhuǎn)。1.根據(jù)行星輪系中心輪1與

6、行星架h的相對(duì)轉(zhuǎn)速關(guān)系：n1=n=2400r/min 同時(shí)nh=1/4n(即n1=4nh)（n1-nh）/(n3-nh)=-z3/z1令n1=4nh，n3=0，z1=30,得z3=90。2.根據(jù)行星輪同軸條件mz3/2=mz2+mz1/2由z1=30,z3=90得z2=303. 根據(jù)行星輪系中心輪1與行星輪2的相對(duì)轉(zhuǎn)速關(guān)系：（n1-nh）/(n2-nh)=-z2/z1代入z1=30,z2=30,n1=4nh得，n2=-2nhnh =600r/min,方向與n1相同n2=1200r/min，方向與n1相反4.模數(shù)的確定：（1）選擇材料及確定需用應(yīng)力：1輪用40mnb調(diào)質(zhì)，齒面硬度241286hb

7、s，2輪用40mnb調(diào)質(zhì)，齒面硬度241286hbs，3輪用zg35simn，齒面硬度241269hbs，由表11-5，取sh=1.1，sf=1.25， (2)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 設(shè)齒輪按6級(jí)精度制造。取載荷系數(shù)k=1.3，齒面系數(shù)d=0.8，1齒輪上的轉(zhuǎn)矩t1=9.55106p/n1=9.5510610.5/2400=4.18104 取ze=188 = =52.5mm暫取d1=105mm又齒數(shù)z1=15，模數(shù) m=d1/z1=105/15=3.5mm齒寬 b=dd1=0.8105mm=84mm，取b1=84mm，b2=84mmd1=105mm,d2=105mm中心距 a1，2=d1+d2/

8、2=105mm又z3=90，m=3.5mm，d3=mz3=315mm中心距 a2,3=（d2+d3）/2=210mm(3)驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度齒形系數(shù)yfa1=2.6，ysa1=1.63 yfa2=2.6，ysa2=1.63 yfa3=2.23，ysa3=1.8由式（11-5）f1=f2=2kt1yfa1ysa1/bm2z1 =21.34.181042.61.63/（843.5230）mpa =14.9mpaf1=480mpaf3=f2yfa3ysa3/yfa1ysa1=14.92.231.8/2.61.63mpa =14.1mpaf3=408mpa(4）齒輪的圓周速度 v=d1n1/601000

9、=3.141052400/601000m/s =13.2m/s對(duì)照表11-2可知選用6級(jí)精度是合宜的。ha=ha*mhf=( ha*+c*)m又ha*=1.0，c*=0.25得 ha=m, hf=1.25mda1=d1+2ha=105+23.5mm=112mmdf1=d1-2hf=105-2.53.5mm=96.25mmda2=105+23.5mm=112mmdf2=105-2.53.5mm=96.25mmda3=315+23.5mm=322mmdf3=315-2.53.5mm=306.25mm（二）攪拌刀頭的選用： 根據(jù)使用功能的不同，可以選用多種不同的刀頭，以實(shí)現(xiàn)多功能的效果：如圖所示：三

10、：副攪拌機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：（一）、v帶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、帶型的確定 由,在結(jié)合表13-5，選取b型帶確定帶輪得基準(zhǔn)直徑d1并驗(yàn)算帶速v（1）、初選小帶輪得基準(zhǔn)直徑d1.由書(shū)本表13-9可知d1應(yīng)不小于125mm,現(xiàn)取d1 = 140mm 再由表13-9 取d2=425mm（2）、驗(yàn)算帶速v由在之間，因此符合要求。2、確定中心距，確定中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度 （1）、取 且符合由式（13-2）得帶長(zhǎng)查表13-2，對(duì)b帶選用 （3）、 驗(yàn)算小帶輪上的包角（4）、 確定帶得根數(shù)z 由， 查表13-3得,且 i=3故查13-5得再由查表13-7得 查表13-2得 取代根數(shù)z=3綜上所述： 3軸的設(shè)計(jì)軸的材料的選擇軸選用4

11、5號(hào)鋼軸尺寸的選擇軸徑dmin110p/n 1.03=11010.6/8001.03mm=26.0mm取ds=30mm4帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶輪材料的選擇：v=17.6m/s120 故 選取 腹板式結(jié)構(gòu)及尺寸如下： f=14 =34 ha=4 e=19.5 hf=11 b0=15 h=11 dh=60 dr=100 大輪：d2=425350 故 選取 輪輻式結(jié)構(gòu)及尺寸如下：f=14 =38 ha=4 e=19.5 hf=11b0=15 h=11 dh=60 dr=375（二）渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)功率p1=10.5kw，轉(zhuǎn)速n1=800r/min，傳動(dòng)比i=25，載荷平穩(wěn)單向回轉(zhuǎn)。1、選擇材料并確定其

12、許用應(yīng)力蝸桿用45鋼，表面淬火，硬度為4555hrc；蝸輪用zcual10fe3，砂模鑄造。（1） 許用接觸應(yīng)力，查表12-4得h=200mpa;（2） 許用彎曲應(yīng)力，查表12-6得f=80mpa。 2、選擇蝸桿頭數(shù)z1并估計(jì)傳動(dòng)效率由i=25查表12-2，去z1=2，則z2=iz1=252=50；由z1=2查表12-8，估計(jì)。3.確定蝸輪轉(zhuǎn)矩t2 4.確定使用系數(shù)ka 、綜合彈性系數(shù)ze取ka=1.1；取ze=150（鋼配錫青銅）5確定接觸系數(shù)zp假定d1/a=0.4,由圖12-11的zp=2.86.計(jì)算中心距a 7.確定模數(shù)m，蝸桿頭數(shù)z2，蝸桿直徑系數(shù)q，蝸桿導(dǎo)程角，中心距a等參數(shù)由式1

13、2-10得 d10.68a0.875 =0.68236.730.875mm=82mm m=（2a-d1）/z2=(2236.73-82)/50mm=7.8mm由表12-1，若取m=8mm，q=10，d1=80mm，由式（12-4）a=0.5m（q+z2）=0.58（10+50）mm=240mm236.73mm導(dǎo)程角8.校核彎曲強(qiáng)度（1）蝸輪齒形系數(shù) 由當(dāng)量齒數(shù) zv=z2/（）3=50/（cos11.3099）3=53查圖11-8得yfa2=2.35（3） 蝸輪齒根彎曲應(yīng)力 彎曲強(qiáng)度足夠圓柱蝸桿傳動(dòng)各幾何尺寸：齒頂高，齒根高：ha=m=4mm hf=1.2m=4.8mm蝸桿齒頂圓直徑，蝸輪喉圓

14、直徑：da1=m(q+2)=96mm, da2=m(z2+2)=416mm齒根圓直徑：df1=m(q-2.4)=60.8mm, df2=m(z2-2.4)=380.8mm蝸桿軸向齒距：pa1=pt2=px=m=25.13mm徑向間隙c=0.20m=1.6mm中心距a=240mm（三）槽輪的主要參數(shù)是槽數(shù)z和拔盤(pán)圓銷數(shù)k為了讓槽輪在開(kāi)始和終止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)角速度為零，以避免圓銷和槽發(fā)生撞擊，圓銷進(jìn)入或脫落徑向槽的瞬時(shí)，槽的中心線應(yīng)相互垂直。設(shè)z為均勻分布的徑向槽數(shù)目，則槽輪2轉(zhuǎn)過(guò)22=2/z弧度時(shí)，拔盤(pán)i的轉(zhuǎn)角21=-22=-2/z=90在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，槽輪2的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1 對(duì)拔盤(pán)i的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t

15、之比稱為運(yùn)動(dòng)特征性系數(shù)。當(dāng)拔盤(pán)i等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，這個(gè)時(shí)間之比可用轉(zhuǎn)角之比來(lái)表示。=tm/t=21/2=（z-2）/2z=1/4設(shè)均勻分布的圓銷數(shù)目為k則一個(gè)循環(huán)中，槽輪2的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為只有一個(gè)圓銷時(shí)的k倍，=k（z-2）/2z1，所以k2z/（z-2）=4 一次滿足條件附圖：副攪拌機(jī)構(gòu)：5.實(shí)訓(xùn)總結(jié)與心得： 此次多功能攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)涉及到行星輪，v帶，蝸桿傳動(dòng)以及間歇機(jī)構(gòu)等機(jī)械結(jié)構(gòu)。這個(gè)實(shí)踐一開(kāi)始時(shí)我們想到了一個(gè)行星輪的減速裝置，利用行星輪控制正反轉(zhuǎn)，后來(lái)發(fā)現(xiàn)想要實(shí)現(xiàn)這一方面的問(wèn)題有些困難。于是進(jìn)行了一些拓展思考，最終將方案定為攪拌機(jī)方面的創(chuàng)新，在裝置中連接一個(gè)間歇機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)攪拌機(jī)內(nèi)攪拌物品的上下翻轉(zhuǎn)，

16、這樣就加上了一個(gè)v帶傳動(dòng)，一個(gè)蝸桿傳動(dòng)以及一個(gè)槽輪機(jī)構(gòu)利用這些機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了所設(shè)計(jì)攪拌機(jī)的上下翻轉(zhuǎn)功能，這樣一個(gè)可以在xoy平面做旋轉(zhuǎn)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)在xoz平面旋轉(zhuǎn)的新型攪拌機(jī)就出世了。 同時(shí)在這次實(shí)踐中我獲益頗多：首先此次創(chuàng)新設(shè)計(jì)拓展了自己的知識(shí)面，也培養(yǎng)了我們敢想，敢說(shuō)，敢做的意識(shí)，這些對(duì)自己的創(chuàng)新思維有著很大的幫助，對(duì)于創(chuàng)新思維有著一些淺顯的認(rèn)識(shí)，自己也能夠做出一些簡(jiǎn)單的創(chuàng)新！同時(shí)對(duì)一些簡(jiǎn)易的機(jī)械機(jī)構(gòu)都有了一些了解，并掌握了這些機(jī)構(gòu)各自在機(jī)械中的具體作用，在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)一步加深了對(duì)所學(xué)課程的一些理解，對(duì)行星輪及蝸桿機(jī)構(gòu)各尺寸參數(shù)的選取都能明了。對(duì)于書(shū)本上講解不怎么詳細(xì)的間歇機(jī)構(gòu)也有了一定的了解！由于時(shí)間的關(guān)系可能各機(jī)構(gòu)間的銜接還略有不足。這次創(chuàng)新實(shí)踐在各組員之間的配合完成了，我覺(jué)得這很好的培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊(duì)合作精神，分工明確，大家有了各自的目的做起來(lái)也就快了。有