1、机械原理课程设计 设计计算说明书 设计题目：蜂窝煤成型机的设计 设计者：_杨绍琼_ 学 号：2 0 0 5 1 0 2 3 专业班级：机械工程及自动化4班 指导教师：_ 李克旺_ 完成日期：2007年11月30日 天津理工大学机械工程学院 目录 一 设计目的和设计题目 1.1设计目的.1 1.2设计题目：蜂窝煤成型机.1 1.2.1蜂窝煤成型机工作原理 .2 1.2.2原始数据 .2 1.2.3设计任务 .2 二 执行机构运动方案设计 2.1功能分解与工艺动作分解 .3 2.1.1功能分解 .3 2.1.2工艺动作过程分解 .3 2.2方案选择与分析 .4 2.2.1.概念设计 .4 2.2.
2、2.方案选择 .4 2.2.3.方案组合优化选择.8 2.3机械系统方案设计运动简图.16 2.4执行机构设计.17 2.5机构运动循环图.18 三 传动系统方案设计 3.1传动方案设计.19 3.2电动机的选择.20 3.3传动装置的总传动比和各级传动比分配.21 3.4传动装置的运动和动力参数设计计算.21 3. 4.1传动系统带传动和减速器型号的计算和选择.21 3. 4.2传动装置的运动和动力参数计算.22 四设计小结.24 五参考文献 .27 一 设计目的和设计题目 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
3、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、运用计算机和技术资料 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，可 以
4、提高我们的创新意识和能力。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：蜂窝煤成型机 说明：蜂窝煤成型机是我国城镇蜂窝煤生产厂的主要生产设备，它将煤粉 加入工作盘上的 模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。 图一：蜂窝煤成型机设计原理示意图 1.2.1 蜂窝煤成型机工作原理 滑梁作往复直线运动，带动冲头和卸煤杆完成压实成型和蜂窝煤脱模动 作。工作盘上有 五个模孔，1为上料工位，川为冲压工位，W为卸料工位， 工作盘间歇转动，以完成 上料、冲压、脱模的转换。扫屑刷在冲头和卸煤杆 退出工作盘后，
5、在冲头和卸煤杆下扫 过，以清除其上的积屑。此外，还有型 煤运出的输送带部分。 1.2.2 原始数据 上料及输送机构较为简单，本题目主要考虑三个机构的设计： 冲压和脱模机构工作盘的间歇转动机构扫屑机构 已知条件 方案 12345678910 工作机输入 功率(Kvy 3.33.13.43.23.53.33.43.23.23.0 生产率 (块 /min ) 12121515161618182020 型煤尺寸：xh=100mnX75mm 粉煤高度与型煤高度之比(压缩比)： 2:1 ， 即 工 作 盘 高 度H = 2 h = 1 5 0 m m 工作条件：载荷有轻微冲击，一班制 使用期限：十年，大修
6、期为三年 生产批量：小批量生产(少于十台) 转速允许误差：土 5% 1.2.3 设计任务 1执行部分机构设计 (1)分析冲头、工作盘和扫屑机构的方案 (2)拟定执行机构方案，画出总体机构方案示意图 (3)画出执行机构运动循环图 (4)执行机构尺寸设计，画出总体机构方案图，并标明主要尺寸 (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编写课程设计说明书 、执行部分机构运动方案设计 2.1 功能分解与工艺动作分解 2.1.1功能分解 如图一所示为冲头、卸煤杆、扫屑刷、工作盘的相互位置情
7、况。实际上冲头 与卸煤杆都 与上下移动的滑梁连成一体，当滑梁下冲时冲头将煤粉压成蜂窝煤，卸煤杆将已压成的蜂窝煤 脱模。 在滑梁上升过程中扫屑刷将刷除冲头和卸煤杆上粘附的煤粉。 工作盘盘上均布了模筒，转盘的间歇运动使加料后的模筒进入加压位置川、 成型后的模 筒进入脱模位置W、空的模筒进入加料位置I; 为改善蜂窝煤成型机的质量，希望在冲压后有一短暂的保压时间； 冲煤饼时冲头压力较大， 最大可达20000N,其压力变化近似认为在冲程的 一半进入冲压， 压力呈线性变化，由零值至最大值。因此，希望冲压机构具有增 力功能，以减小机器的速度波 动和减小原动机的功率。 另外机械运动方案应力求 简单。 2.1.
8、2工艺动作过程分解 根据上述分析，蜂窝煤成型机要求完成的工艺动作有以下六个动作： 1） 加料：这一动作可利用煤粉的重力打开料斗自动加料; 2） 冲压成型：要求冲头上下往复运动，在冲头行程的二分之一进行冲压成型; 3） 脱模：要求卸料盘上下往复移动，将已冲压成型的煤饼压下去而脱离模筒。 一般可以将 它与冲头固结在上下往复移动的滑梁上; 4） 扫屑：要求在冲头、卸料盘向上移动过程中用扫屑刷将煤粉扫除; 5） 工作盘间歇运动：以完成冲压、脱模和加料三个工位的转换; 6） 输送：将成型的煤饼脱模后落在输送带上送出成品，以便装箱待用。 以上六个动作， 加料和输送的动作比较简单， 暂时不予考虑， 脱模和冲
9、压可 以用一个 机构完成。因此，蜂窝煤成型机运动方案设计重点考虑冲压和脱模机构、扫屑机构和模筒转盘 间歇转动机构这三个机构的选型和设计问题。 2.2 方案选择与分析 2.2.1.概念设计 根据以上功能分析，应用概念设计的方法，经过机构系统搜索，可得“形态 学矩阵”的组合分类表，如表1所示 表1组合分类表 冲压和脱模盘机构 对心曲柄滑块机构 带轮曲柄滑块机构六杆冲压组合机构 偏心轮式肘节机构 扫屑刷机构附加滑块摇杆机构 固定移动凸轮移动从 动件机构 齿轮机构凸轮机构 模筒转盘间歇运动机构槽轮机构棘轮机构不完全齿轮机构凸轮式间歇运动机构 因冲压成型与脱模可用同一机构完成，故可满足冲床总功能的机械系
10、统运动 方案有N个，即N= 3X4X4个=48个 法， 来进行方案分析与讨论。 2.2.2.方案选择 1）冲压脱模机构的方案选择 运用确定机械系统运动方案的原则与方 表2冲压脱模机构部分运动方案定性分析 主要性能特征 方 案 号 功能 功能质量 经济适用性 运动 变换 增力 加 压 时 间 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 1 满足弱 较 长 较 小 -一般一般 较 高 简单易低最小 2满足弱 较 长 小大一般一般高较困难易低小 3满足较强 较 长 -一般一般高较困难较易 较 高 较大 4满足很强 较 长
11、很 大 -一般一般 很 高 较困难易低较大 注：加压时间是指在相同施压距离内， 下压模移动所用的时间，越长则越 有利。一级传动角指四杆机构的传动角；二级传动角指六杆机构中后一级四杆 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。从表中的分析结果不难看出，方案2的性能明 显较差；方案1, 3,4有较好综合性能，且各有特点，但方案3成本较高，剩余 方案1,4这两个个方案可作为被 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）扫屑刷机构的方案选择 表3扫屑刷机构部分运动方案定性分析 方案二：固定凸轮移动从动件机构方案一：附加滑块摇杆机
12、构 对以上方案初步分析如上表3。从表中的分析结果不难看出，四个方案的性 能相差不大，方案1、2、4的效率较高，方案3、4计算加工难度较大；方案1， 方案号 功能经济适用性 运动变换 间歇 送 进 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 1 满足无平稳一般较咼简单较难低较大 2 满足无较平稳 小 较咼 简单 较难低 一般 3 满足无平稳小低较简单最难较咼最小 4 满足有平稳小较咼简单困难难较咼较大 2可为最优方案。 3）模筒转盘间歇运动机构方案选择 表4间歇运动机构方案定性分析 棘爪 1 方案四：双动式棘轮机构 方案号 功能经济适用性 运动变换 间歇 转动 工作平
13、 稳性 磨损与 变形 效率复杂性 加工装 配难度 成本运动尺寸 1 满足有平稳小较咼简单简单较咼较大 2 满足有有冲击小较咼简单简单高较大 3 满足有平稳较小高复杂难较咼较大 4 满足有有冲击较大低最简单难高较大 对以上万案初步分析如表4。我认为万案4最不理想，不适合本设计；万案3 难于计算且加工和装配不易，不宜采用；方案1,2简单实用建议使用。 223.方案组合优化选择 由以上各个方案的综合分析，选择可行且较理想的方案有: 1）冲压脱模机构的方案选择 方案一：曲柄滑块机构（对心） 方案四：偏心轮式肘节机构 2）扫屑刷机构的方案选择 方案一：固定凸轮移动从动件机构方案二： 附加滑块摇杆机构 3
14、）模筒转盘间歇运动机构方案选 择 方案一：槽轮机构； 方案二：不完全齿轮 机构 故经过整合，可以得到 2*2*2=8（种）较为理想的执行机构 方案，再经过优化分析选择，即可以得 到最为理想的执行机构的方案： 方案分析:如方案一立体效果图所示，冲压机构采用的是曲柄滑块机构，视 为最简单 的冲压机构。只不过采用此种机构增力较弱，使得机构对杆的要求提高 适当选择连接件在齿 轮上的位置就可以调节下压的尺寸。 间歇机构采用的是不完全齿轮机构，它是由普通齿轮机构转化而成的一种间 歇运动机构。 它与普通齿轮的不同之处是轮齿不布满整个圆周。不完全齿轮机构 的主动轮上只有一个或几 个轮齿，并根据运动时间与停歇时
15、间的要求，在从动轮 上有与主动轮轮齿相啮合的齿间。两 方案一立体效果图 轮轮缘上各有锁止弧（见具体不完全齿轮 图），在从动轮停歇期间，用来防止从动轮游动，并起定位作用。但不完全齿轮 机构的结构 参数设计复杂，并且加工困难，成本很高。 扫屑机构表示固定移动凸轮利用滑梁上下移动使带有扫屑刷的移动从动件 顶出而扫除冲 头和脱模盘底上的粉煤屑。 方案二立体效果图 方案分析:如方案二立体效果图所示，冲压机构采用的是曲柄滑块机构，视 为最简单的冲 压机构。只不过采用此种机构增力较弱，使得机构对杆的要求提高。 适当选择连接件在齿轮 上的位置就可以调节下压的尺寸。 扫屑机构表示固定移动凸轮利用滑梁上下移动使带
16、有扫屑刷的移动从动件 顶出而扫除冲 头和脱模盘底上的粉煤屑， 但是该结构没有间歇运动，对机架的要 求较高，工作平稳性较差。 间歇机构采用的是槽轮机构槽轮机构由具有圆柱销的主动销轮、具有直槽 的从动槽轮及机架组成。从动槽轮实际上是由多个径向导槽所组成的构件， 各个 导槽依次间歇地工作。按机构运动循环图可确定槽轮的槽数等其他结构参数。 方案三立体效果图 方案分析:从方案三立体效果图中我们可以看出冲压机构是这几个方案中最 复杂也是 增力最大的一个。 它是一个由凸轮一连杆机构组合而成的偏心轮式肘节 机构依据滑块的运动要 求，可确定固定凸轮的轮廓曲线。但是这样设计成本巨大, 对安装要求较高，整个机架结构
17、设 计更困难。 间歇机构采用的还是槽轮机构槽轮机构。 从动槽轮实际上是由多个径向导槽 所组成的构 件，各个导槽依次间歇地工作。按机构运动循环图可确定槽轮的槽数。 扫屑机构表示固定移动凸轮利用滑梁上下移动使带有扫屑刷的移动从动件 顶出而扫除冲头和脱模 盘底上的粉煤屑。 方案四立体效果图 方案分析:从方案四立体效果图中我们可以看出冲压机构还是采用一个由凸 轮一连杆 机构组合而成的偏心轮式肘节机构， 依据滑块的运动要求，可确定固定 凸轮的轮廓曲线困难 如方案三。 间歇机构采用的是不完全齿轮机构，它是由普通齿轮机构转化而成的一种间 歇运动机构。它与普通齿轮的不同之处是轮齿不布满整个圆周。不完全齿轮机构
18、 的主动轮上只有一个或几个轮齿，并根据运动时间与停歇时间的要求，在从动轮 上有与主动轮轮齿相啮合的齿间。两轮轮缘上各有锁止弧（见具体不完全齿轮 图），在从动轮停歇期间，用来防止从动轮游动，并起定位作用。根据图可以确 定其运动规 律从而设计出齿轮各项数据。 扫屑机构表示固定移动凸轮利用滑梁上下移动使带有扫屑刷的移动从动件 顶出而扫除冲 头和脱模盘底上的粉煤屑。 方案五立体效果图 方案分析:如方案五立体效果图所示，冲压机构采用的是曲柄滑块机构，视 为最简单的冲压机构。 间歇机构采用的还是不完全齿轮机构，它是由普通齿轮机构转化而成的一种 间歇运动机构。它与普通齿轮的不同之处是轮齿不布满整个圆周。不完
19、全齿轮机 构的主动轮 上只有一个或几个轮齿， 并根据运动时间与停歇时间的要求， 在从动 轮上有与主动轮轮齿 相啮合的齿间。两轮轮缘上各有锁止弧（见具体不完全齿轮 图），在从动轮停歇期间，用来 防止从动轮游动，并起定位作用。 扫屑机构为附加滑块摇杆机构，满足运动变化条件，且工作平稳，效率较高， 相比较而言成本较 低，运动尺寸较大。 方案六立体效果图 方案分析:如方案六立体效果图所示，间歇机构采用的还是槽轮机构，槽轮 机构能准 确控制转角、工作可靠、机械效率高，工作平稳性较好 冲压机构采用的是曲柄滑块机构，视为最简单的冲压机构。只不过采用此 种机构增力较 弱，使得机构对杆的要求提高。适当选择连接件
20、在齿轮上的位置就 可以调节下压的尺寸，且 对机架的设计和要求更简单化。 扫屑机构为附加滑块摇杆机构，满足运动变化条件，且工作平稳，效率较 高，相比较而 言成本较低，运动尺寸较大。 方案七立体效果图 方案分析:如方案七立体效果图所示，我们可以看出冲压机构是这几个方案 中最复杂也 是增力最大的一个。它是一个由凸轮一连杆机构组合而成的偏心轮式 肘节机构依据滑块的运 动要求，可确定固定凸轮的轮廓曲线。但是不足的地方如 方案三分析。 冲压机构采用的是曲柄滑块机构，视为最简单的冲压机构。只不过采用此 种机构增力较 弱，使得机构对杆的要求提高。适当选择连接件在齿轮上的位置就 可以调节下压的尺寸。 扫屑机构为
21、附加滑块摇杆机构，满足运动变化条件，且工作平稳，效率较 高，相比较而 言成本较低，运动尺寸较大。 方案八立体效果图 方案分析：如方案八立体效果图所示， 我们可以看出冲压机构还是一个由凸轮 连杆机构 组合而成的偏心轮式肘节机构， 但结构较复杂， 实现时的困难如方案 三所述。 扫屑机构固定凸轮移动从动件机构；间歇机构采用的是不完全齿轮机构。 综上所述，根据所选方案是否能满足要求的性能指标， 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， 我选用方案六为最佳方案。结合机架，传动部分的简图，我们 可是通过简单的CAD分析作图， 得
22、到机械系统方案设计运动简图。 2.3 机械系统方案设计运动简图 简图说明：因为是结构简图，所以各机构只是简图整合的，具体参数见设计部分 出来后，根据 实际尺寸会在A3图中绘出和表达。 系统执行机构方案选择冲压脱模机构为曲柄滑块机构；扫屑机构三杆机构; 间歇运动机构为槽轮回转机构，通过直齿圆锥齿轮机构连接到减速箱上。 2.4 执行机构设计和计算 1.执行机构设计计算 1）冲压脱模机构（曲柄滑块机构）设计计算 TT 已知冲压式蜂窝煤成型机的滑梁行程s =400mm曲柄与连杆长度比，即连杆 系数为入二 0.2，贝U 曲柄半径为：R=s/2=200mm 连杆长度为：L=R/入=1000mm 因此，不难
23、求出曲柄滑块机构中滑梁（滑块）的速度和加速度变化，从而画 出冲压脱模机 构的位移一时间关系图。 2）扫屑机构设计计算 依据滑块的行程要求以及冲压机构的尺寸限制，选取扫屑机构尺寸如下： Li=175mm L2=450mm L3=550mm 3）间歇机构（槽轮机构）设计计算 a）槽轮数据的设计（其他部分参数可查参考文献16表5-14得到） 槽数Z按工位要求选定为5 槽轮运动角2A即槽轮每次转位角2A =360/Z =72 拨盘运动角2B即槽轮每次转位时对应拨盘的转角2B=180-2A=108 拨盘半径R1/伽 即拨盘滚子中心圆的半径R仁160（按工位要求选取） 滚子半径Rr/mm般取Rr=R1/6
24、=27 槽轮名义外圆半径R2/m按中心距a和槽轮运动角2A计算R2=253 中心距a/m按结构情况确定a=300 22 槽轮实际外圆半径Rs/mRs=. Rr=R2255 拨盘相对半径=0.53槽轮相对半径=0.84 槽底半径R/mRd=a-（R1+Rr）-e =110 （e是滚子与槽轮间隙 取e=3m） 槽深h/mh= R2-Rd=143 锁止弧半径R0R1 -Rr-b =114m取R）=110m 锁止弧对应中心角=360/k -2B =252 滚子数k k 2Z/（Z-2）=10/3取k=1 动停比j=t/t=（Z-2）/2Z/k-（Z-2）= 0.429 运动系数=t/T=t/t+t=k
25、（Z-2）/2Z =3/10 b）直齿圆锥齿轮机构设计 分度圆锥角S1=32=45,模数m=10mm采用标准直齿圆锥齿轮传动，乙=10, 乙=40, ha=1.0. 2. 5根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图 对于冲压式蜂窝煤成型机运动循环图 主要是 确定冲压和脱模盘、扫屑刷、模筒转 盘三个执行构 件的先后顺序、相位，以利对 各执行机构的设计、 装配和调试。 冲压式蜂窝煤成型机的冲压机构为主 机构，以 它的主动件的零位角为横坐标的起 点，纵坐标表示 各执行构件的位移起止位 置。图2表示冲压式蜂窝 煤成型机三个执行 机构的运动循环图。冲头和脱模 盘都由工作 行程和回程两部分组成。模筒转盘的
26、工 作行 程在冲头的回程后半段和工作行程的前半 段完 成，使间歇转动在冲压以前完成。 扫屑刷要求在冲头回程后半段至工作 行程的 前半段完成扫屑运动。 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做功外，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，
27、进行传动系统的方案设计。 在保证实现机器的预期功能的条件下， 传动环节应尽量简短，这样可使机构 和零件数目 少，满足结构简单，尺寸紧凑，降低制造和装配费用，提高机器的效 率和传动精度。 根据设计任务书中所规定的功能要求， 执行系统对动力、传动比或速度变化 的要求以及 原动机的工作特性，选择合适的传动装置类型。根据空间位置、运动 和动力传递路线及所选传 动装置的传动特点和适用条件， 合理拟定传动路线，安 排各传动机构的先后顺序，完成从原 动机到各执行机构之间的传动系统的总体布 机械系统的组成为：原动机T传动系统（装置）T工作机（执行机构） 原动机：丫系 列三相异步电动机； 传动系统（机构）：常用
28、的减速机构有 齿轮传动、行星齿轮传动、蜗杆 传动、皮 带传动、链轮传动等，根据运动简图的整 体布置和各类减速装置的传动特点，选用 二 级减速。第一级采用皮带减速，皮带传 动为柔性传动，具有过载保护、 噪音低、 且适用于中心距较大的场合；第二级采用 齿轮减速，因斜 齿轮较之直齿轮具有传动 平稳，承载能力高等优点，故在减速器中 采 用斜齿轮传动。根据运动简图的整体布 置确定皮带和齿轮传动的中心距，再根据 中心距及机 械原理和机械设计的有关知识确定皮带轮的直径和齿轮的齿数。 故传动系统由“V带传动+二级圆柱斜齿轮减速器”组成。注:根据设计要求，已 知工作机（执行机构原动件）主轴： 转速：nW= 18
29、（r/min） 工作机输出功率：P=3 .2 （Kw） 3.2 电动机的选择 按已知工作要求和条件选用丫系列一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步 电动。 查各种传动的合理传动比范围值得: V带传动常用传动比范围为i带=24,单级圆柱齿轮传动比范围为i齿=35, 则电动机转速可选范围为 nd=i带xi齿 2x n 2 =（24）（ 35）xnW =（18100）xnW =（18100）x15 =2701500 r/mi n 符合这一转速范围的同步转速有750 r/min、1000 r/min、1500 r/min，根 1 一电动机 2T 带传动 3二级圆柱齿轮减速器 据容量和转速，由有关手册查出
30、三种适用的电动机型号，因此有三种传动比方案。 方 案 电动机型 号 额定功率 Ped/kW 电动机转速/ r/min 电动机质量/kg 同步满载 1Y112M-441500144043 2Y132M1-64100096073 3Y160M1-84750720118 对于电动机来说，在额定功率相同的情况下，额定转速越高的电动机尺寸越 小，重量和 价格也低，即高速电动机反而经济。若原动机的转速选得过高，势必 增加传动系统的传动比， 从而导致传动系统的结构复杂。由表中三种方案，综合 考虑电动机和传动装置的尺寸、结构和 带传动及减速器的传动比，认为方案1 的传动比较合适，所以选定电动机的型号为丫112
31、M-4 Y112M-4电动机数据如下： 额定功率：4 Kw满载转速：n满=1440 r/min 同步转速：1500 r/mi n 3.3 传动装置的总传动比和各级传动比分配 1.传动装置的总传动比i总=n满/ nW=1440/18= 80 2.分配各级传动比 第一级采用普通V带减速，其速比ib=4.0,第二级采用两级圆柱斜齿轮减 速器减速，则减 速器的总传动比为i减=i总/4.0 =80/4.0=20. 对于两级圆柱斜齿轮减速器，按两个大齿轮具有相近的浸油深度分配传动 比,取ig=1.3id 2 i减=igxid= 1.3id=20. i 2d=20/1.3=15.38 id=3.9 ig=1
32、.3id=1.3x3.9=5.07 注：ig-高速级齿轮传动比； id-低速级齿轮传动比； 3.4 传动装置的运动和动力参数计算 3. 4.1传动系统带传动和减速器型号的计算和选择 1带传动的设计 选择普通V带 (1)由参考文献14表13-1-11，查得工作情况系数Ka=1.2,故设计功率Pd=KAX Pd=1.2x3.69Kw=4.428Kw. (2)选择带型 由参考文献14图13-1-2初步选择A型带。 (3)选择带轮基准直径由参考文献14表13-1-6小带轮 dd1=125m,在参 考文献14表13-1-6直径系列值中取大带轮dd2=600m。 (4)验算带速v= (PI*n满* d d
33、1)/(60*1000)=9.42m/s在5-25 m/s范围内， 带速 合适 (5)确定中心距和带的基准长度初选a。=500m 初定带长Ldo= 2 a0+PI(dd1+ dd2)/2+( dd2+ dd1)2/4a0=2401.06mm查表参考文献 14表13-1-3取Ld=2500mm,则实际中心距 a=2 Ld- PI(d d1+ dd2)+ 2 Ld- PI(dd1dd2)2-8(dd1dd2) 2 /8= 564.5mm 取中心距a=565mm (6)验算小带轮包角仁180-(dd1dd2)/a *57.3=106.5 120采取 张紧措施 (7)确定带的根数Z查表P0=1.92K
34、wP0=0.17Kw Ka=0.965, K1=0.99 故Z= Pd/(Fb +Fb)KaKi= 2.24 取Z= 3(根) (8)初拉力和带轮轴压力计算省略。 2减速器的设计 根据参考文献14机械设计手册选用两级圆柱斜齿轮减速器，已知传动 比i=20, n满=1440 r/min, KA=1.2,传动功率P2=*Pd=0.868*3.69 (Kw)= 3.2Kw 计算功率P2m= P2 *KA=3.2*1.2(Kw)=3.84Kw n】=360 r/min接近公称转速750r/min，查 表16-1-36，初选ZLY 125, i=20, n 满=750 r/min, P1=9.5Kw 折
35、算成公称功率P1=9.5*(360/750)Kw=4.56 Kw 巳mP1功可选用ZLY 125. 其代号为ZLY 125-20-VZBJ19004-88. 3. 4.2传动装置的运动和动力参数计算 1,计算各轴的转速： 电机轴 ： n电=1440 r/mi n 】轴n i= n电/i带=1440/4.0=360r/min II轴nI= ni/ ig=360/5.07= 71.0 r/min m轴 nm=nI/ id=71.0/3.9=18.21r/min 2,计算各轴的输入和输出功率： 查表可得： 对于V带传动：n带=0.96 对于8级精度的一般齿轮传动：n齿轮=0.97 对于一对滚动轴承：
36、n轴承=0.99 对于弹性联轴器：n联轴器=0.9 I轴：输入功率Fi= Fdn带=3.69x0.96=3.54kw 输出功率Fi=3.54n轴承=3.54x0.99=3.50kw I轴：输入功率Fn=3.50 xn齿轮=3.50 x0.97=3.4kw 输出功率FI= 3.4xn轴承=3.4x0.99=3.37kw m轴 输入功率Fm=3.37xn齿轮=3.37x0.97=3.27 kw 输出功率Fm= 3.27xn轴承=3.27x0.99=3.2 kw 3,计算各轴的输入和输出转矩： 电动机的输出转矩Td=9.55x106xFd/n电=9.55x106x3.69/1440 3 =24.5x
37、10 Nmm 】轴： 输入转矩T】=9.55x106xF】/ n】=9.55x106x3.54/360 3 =93.9x10 Nmm 输出转矩T】=9.55x106xF】/ n】=9.55x106x3.50/360 3 =92.8x10 Nmm U轴： 输入转矩Tn=9.55x106xFn/ nn=9.55x106x3.4/71 3 =457.3x10 Nmm 输出转矩Tn=9.55x106xPn/ nn=9.55x106x3.37/71 =453.3x10 Nmm 川轴输入转矩Tm=9.55x106xPm/ nm=9.55x106x3.27/18.21 3 =1715x10 Nmm 输出转矩
38、Tm=9.55x106xPm/ nm=9.55x106x3.2/18.21 =1678.2x103Nmm 4,将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表： 轴名功率p/kw转矩T ( Nmm) 转速 n/r - min-1 传动 比 i 效率 n 输入输出输入输出 电机轴3.69 3 24.5x10 1440 4.00.96 I轴3.543.5093.9x10392.8x103360 5.070.97 U轴3.43.37457.3x103 3 453.3x10 71 3.90.97 川轴3.273.2 1715x1031678.2x10318.21 四、设计小结 这次机械原理课程设计，我拿到的
39、题目是蜂窝煤成型机的设计。 其实本次设计旨在培养我们进行机械系统运动方案创新设计能力和应用现 代先进设计手段解决工程实际问题的能力。机械原理课程设计是我们机械类各专 业学生在学习 了机械原理课程后进行的一个重要的实践性教学环节，是为提高我 们本科生机械系统运动方案设计、创新设计和解决工程实际问题能力服务的。它 要求我们运用 机械原理课上所学过的各种机械机构的动力学、运动学原理，分析 和解决我们实际生活中遇到的各种问题。 在拿到我的设计任务书之后，我就开始认真阅读和研究设计任务书，明确设 计内容和要 求，分析原始数据及工作条件；然后借阅（图书馆）、搜集（含网上 搜集）有关设计信息、资 料及机构设
40、计手册；当然因为机械原理是上学期的 课程，我又花了近一个星期的时间复习 了机械原理课程有关内容， 熟悉了有关机 构的设计方法，初步拟定了设计计划，准备设计资 料。 因为是自己在大学以来第一次的进行独立的课程设计， 所以在设计过程中遇 到了不少的 问题，想关于传动系统动力学计算时遇到的，“工作机输入功率 F=3.2KW是指什么功率？怎么确定电动机型号？减速器的型号怎么去选取？”等 等。面对这些机械原理课程中没有涉及到专业知识， 我去了图书馆， 在那里开始 研究据说工 程师经常使用的机械设计手册 ，发现自己知道的知识真的是太少 了，手册里几乎有无穷 无尽的专业知识， 在图书馆一开始我都气馁了， 甚
41、至怀疑 自己是不是真的适合学习机械类的 专业。 不过经过自己慢慢的钻研， 我开始慢慢 的喜欢上设计了， 开始对自己有了信心。 很 快我弄明白了工作机的输入功率就是 指原动机输入执行机构的功率， 是在电机输出功率经过 带传动， 减速机构（设计 中我采用了二级圆柱齿轮减速箱） 后，考虑效率后输入执行系统的 功率。 这样一 来我们就很好确定电机的功率了： 工作轴输出功率：FW= 3.2 KW（注：工作轴执行机构原动件轴） 而所需电动 机的功率：Fd= FW/na（na-由电动机至工作轴的传动总效率） na =n带Xn轴承 3xn 齿轮 2xn 联 查表可得： 对于V带传动： n带=0.96 对于8级
42、精度的一般齿轮传动：n齿轮=0.97 对于一对滚动轴承：n轴承=0.99 对于弹性联轴器：n联轴器=0.99 则 na =n带Xn轴承 3xn 齿轮 2xn 联 =0.96x0.993x0.972x0.99 = 0.868 Fd= FW/na=3.2/0.868=3.69 KW。 从而选择根据功率和电机转速结合经济效益选择电机 关于减速箱的选择，我完全是自己根据手册自己摸索的，当然因为实际 选择的经验 不足，可能没有合理的考虑经济效益问题，最终选择了ZLY 160-40-VZBJ19004-88。当然 遇到的问题还有很多，我都在设计和计算过程中通过学习 和实践努力的解决了， 当然过程中 和同学
43、间讨论也帮助我学习了不少同学们的经 验和知识。 在机械原理课上所学的知识是比较理论化的， 通过这些理论我了解了一些机 构的运动方 案与运动轨迹， 至于这些构件、 这些机构真正要派些什么用场， 在我 脑中的概念还是挺模 糊的， 但是在这次为完成课程设计的任务当中， 我开始对传 授机械原理这门课的真正意义所 在有了初步了解。 换句话说， 因这次课程设计我 把理论与实践运用结合了起来，达到了学以 致用的目的。 通过这次机械原理课程设计暨蜂窝煤成型机的设计，我知道其实要做一 项课程设计 并不简单， 要把它做好就更不易了， 从中我也感到自己的知识面其实 是很狭隘的。在理论知 识的贯穿上和用理论解决实际问
44、题的能力上也亟待提高， 可以说这次的设计就像是一面镜子， 照出了我的不足之处。 但也因此而小小地锻 炼了一下自己，为以后的机械设计课程设计及大 四的毕业设计做了一个准备。 在为课程设计写说明书时，为了让说明书内容更充实，使自己的书面语言更 趋向于专业 化， 我们组到图书馆去借了相关的书籍来翻阅。 在查找资料、 阅读资 料的同时， 我还知道 了更多以前课本上没有学到过的知识， 在此我要感谢图书馆 的老师们， 是他们让我查找专业 性资料的时候给了我很大的帮助， 并允许我在书 库里自己认真准备本次机械原理课程设计。 近两个月的机械原理设计的学习及研究，我明白了许多在课堂上不懂的知 识，也让我深 刻体
45、会到实践学习的重要性， 实践是学习的目的， 也是学习的方法， 我觉得。 通过这次课程设计， 使我有了很大的收获， 锻炼了我解决实际问题的能力， 使我学会 了勇于创新， 扩展思路的解决问题的方法， 还加强了和同学之间的团队 协作精神。 每 个人都会遇到不同的困难， 而对一个又一个的困难大家一起努力共 同克服。最终有了 今天的成绩，令我们每一个人欣慰。同时，增进了同学间的友 谊。 总之，我通过本次机械原理课程设计不但提升自己的设计能力，还在设计 的基础上实践 了我在CAD培训过程中学习的机械制图知识和大二期间学到的机 械原理知识， 当然这学期的 机械设计知识在本次设计设计中也帮助自己不少， 象V带
46、传动的结构和尺寸设计。 最后我要感谢的指导老师李克旺，是他指导和帮助了我完成了本次设计，并在过程中给 了我们很多的学习资料并指导我们准备答辩。 五、参考 文献 1申永胜.机械原理教程.北京：清华大学出版社.1999 2郑文纬，吴克坚主编.机械原理（第七版）.北京：高等教育出版社，1997 3邹惠君.机构系统设计.上海：上海科学技术出版社，1996 4王三民.机械原理与设计课程设计.北京：机械工业出版社.2004 5孟宪源主编.现代机构手册.北京：机械工业出版社，1994 6严家杰著.基本机构分析与综合.上海：复旦大学出版社，1989 7华大年，唐之伟主编.机构分析与设计.北京：纺织工业出版社，
47、1985 8华大年，华志宏，吕静平.连杆机构设计.上海：上海科学技术出版社，1995 9刘政昆.间歇运动机构.大连：大连理工大学出版社，1991 10邹慧君等编译.凸轮机构的现代设计.上海：上海交通大学出版社，1991 11邹慧君.机械运动方案设计手册.上海交通大学出版社 12王玉新主编.机构创新设计方法学.天津：天津大学出版社，1996 13罗洪量主编.机械原理课程设计指导书.（第二版），北京：高等教育出版社， 1986 14成大先主编.机械设计手册.北京：化学工业出版社.1993 15 苏C.H.柯热夫尼柯夫等著.孟宪源等译.机构设计手册.北京：机械工业出 版社，1976 16杨黎明 杨志勤编著.机构选型与运动设计.北京：国防工业出版社.2007.6
