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1、机械原理课程设计设计计算说明书设计题目：麦秸打包机机构及传动装置设计设 计 者：李一凡 学 号：专业班级：09-机械4指导教师：李 克 旺完成日期： 2011年11月25日天津理工大学机械工程学院目 录一 设计题目 1.1 设计目的21.2 设计题目21.3 设计条件及设计要求31.4 设计任务3二 执行机构运动方案设计2.1功能分解与工艺动作分解 4 2.2 方案选择与分析42.3执行机构运动分析122.4执行机构设计17三 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243.4传动装置的运动和动力参数计算25四 设计小结 27五 参考
2、文献 28一 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
3、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
4、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。传动装置方案有以下三种：1、带传动+二级圆柱斜齿轮减速器； 2、圆锥圆柱齿轮减速器 3、蜗杆减速器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)T (Nm)l1 (mm)l2 (mm)l3 (mm)l4 (mm)l5 (mm)l6 (mm)30520300400260820200600
5、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）；4) 分配轴转速n的允许误差为5%之内；5) 分配轴 ：与减速器输出轴(联轴器处)相连接（各执行机构的输入轴）。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
6、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) 滑块水平移动机构的方案选择方案一机构分析：工作平稳性一般，磨损一般，结构简单加工方便，成本低，尺寸小。方案二机构分析：满足运
7、动，工作平稳性一般，磨损较轻，结构简单加工方便，尺寸较大。方案三机构分析：能够满足运动，运动平稳，效率高，结构复杂，加工安装复杂。方案四机构分析：工作平稳性一般，效率较高，结构简单，加工容易，成本低，运动尺寸大。方案五结构分析：能够满足运动，有冲击，磨损剧烈，结构较复杂，加工安装难度较高，效率较高。方案六机构分析：能够满足运动，运动平稳，易磨损，结构复杂度一般。方案七机构分析：机构复杂，运动平稳，工艺简单，成本低。方案八机构分析：曲柄滑块为低副的移动副，滑块可以左右或者上下往复运动方案九机构分析：磨损与变形剧烈，效率较高，结构较复杂，加工容易，成本一般，加工难度较小。方案十机构分析：有冲击，磨
8、损剧烈，效率较高，机构复杂，成本高，运动尺寸较小。2).撞板下压机构方案选择方案一机构分析：能够满足运动，有冲击，结构复杂，加工安装难度大，效率高。方案二机构分析：能够满足运动，结构简单，加工安装方便，运动平稳性良好。方案三机构分析：机构较复杂，工艺复杂，成本高。方案四机构分析：结构简单，有冲击，平稳性一般，工艺简单，成本低方案五机构分析：能够满足运动，平稳性一般，结构简单加工安装方便。方案六机构分析：能够满足运动，运动稳定性一般，结构复杂，加工安装难度大，效率高。方案七机构分析：能够满足运动，运动平稳性一般，需要两个原动机，效率低。方案八机构分析：平稳性一般，运动效率较高，复杂性较大，加工难
9、度一般，成本一般。方案九机构分析：能够满足运动，运动平稳，结构较复杂。方案十机构分析：运动效率高，复杂性一般，加工较难，成本较高，运动尺寸较大。2.3 执行机构运动分析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
10、以供选择。方案一机构分析：动力传输由连杆传输，使得两个滑块实现竖直和水平运动，连杆机构，在承受同样的载荷条件下压强较低所以可以传递较大的动力，运动平稳性一般，低副元素几何形状简单易于加工，且价格低廉：惯性力不好平衡易产生强迫振动，不能用于高速场合，传递累计误差比较大。方案二机构分析：此机构运动稳定，力学性能良好，结构既简单又可以很好的满足打包机的性能要求。主动件是使导杆摆动，复合摆杆上有两个滑块，左端的滑块带动齿轮转动，齿轮齿条啮合，齿条带动滑块左右移动，右端的滑块拉动撞板上下运动。方案三机构分析：此机构左端的曲柄摇杆机构的摇杆为复合杆，在曲柄工作时摇杆将动力输出给左右运动的滑块，滑块又将动力
11、通过正弦机构传给上下运动的滑块，从而完成打包机所需要的运动。方案四机构分析：动力由凸轮输入，通过连杆传动给水平构件和竖直构件，结构紧凑且简单。方案五机构分析：此方案中由于主动件为凸轮使得此机构不能承受高速载荷，但在低速状态下通过设计凸轮的形状的不同可以达到不同的运动效果，使得机构运动规律比较灵活。凸轮带动滚子从动件上下运动，连杆机构将运动分解成打包机所需要的形式。方案六机构分析：主动件为齿轮，齿轮上连有凸轮，主动轮转动时凸轮带动摆动从动件使摆杆上下运动，同时主动件将运动又传递给另一个齿轮，另一个齿轮带动连杆推动滑块作左右运动。 方案七机构分析：此机构装配难度下降而且占用空间下降，成本相对较低。
12、主动件使滑块左右移动，同时驱动凸轮，凸轮带动摆杆从动件使撞板上下运动。 方案八机构分析：此机构由两个相同的曲柄滑块机构组成，能够保证运动的同步，运用两种连杆机构配合两个整转副完成打包机所需要的运动，其传动性能好效率高是此种方案的优点，但是这种机构结构相对复杂，占用空间大。综上所述，选择方案八2.4执行机构设计1.执行机构设计执行机构分别为:类曲柄滑块机构：水平类曲柄滑块机构、三角正弦机构：竖直滑块左右运动冲压机构的设计:曲柄滑块机构设计，三角正弦机构设计滑块上下运动冲压机构的设计:曲柄滑块机构设计 机构运动循环图设计方法曲柄滑块机构设计-解析法和实验法三角正弦机构设计-解析法2.机构尺寸设计（
13、1）竖直机构设计设定ED长为820mm，可推算出AB长度为387mm，连杆AE长度为1340mm，由给定题目可知FG长度为600mm，可推算出EG=FD=1305mm（2）水平机构设计根据给定ED距离为820mm，可推算出曲柄AB长度为387mm，连杆AE长度为1340mm。3.类曲柄滑块机构仿真 运动示意图 位移图线 速度图线 加速度图线曲柄滑块机构运动仿真 最终方案设计图三、传动系统方案设计3.1传动方案设计传动系统位于原动机和执行系统之间，将原动机的运动和动力传递给执行系统。除进行功率传递，使执行机构能克服阻力作功外，它还起着如下重要作用：实现增速、减速或变速传动；变换运动形式；进行运动的合成和分解；实现分路传动和较远距离传动。传动系统方案设计是机械系统方案设计的重要组成部分。当完成了执行系统的方案设计和原动机的预选型后，即可根据执行机构所需要的运动和动力条件及原动机的类型和性能参数，进行传
