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机械设计课程设计干冰颗粒成型机设计说明书涡轮蜗杆减速器设计带传动设计
机械设计课程设计干冰颗粒成型机设计说明书涡轮蜗杆减速器设计带传动设计
机械设计课程设计—干冰颗粒成型机说明书
机械学院体系二班
机械原理、机械设计
课程设计任务书之二
干冰颗粒成型机
液体二氧化碳经冷却减压闪蒸后可获取雪状干冰,利用干冰颗粒成型机将雪状干冰在低温下挤压成必定规格的干冰颗粒,用于食品的冷却和保鲜。干冰颗粒成型机的功能要求如图
所示,雪状干冰由管道连续送入成型机的活塞缸内,靠活塞的挤压作用将干冰由模具的均
布小孔中连续挤出,再经切断机构(图中未画出,不属本次设计任务)切制成满足规格要求的干冰颗粒。
设计要乞降原始数据
⑴
设计以电动机为原动机的干冰颗粒成型机;
⑵
执行机构的生产阻力如图
b所示,活塞行程
H=200mm,该机构的效率η=;
⑶
机构性能优异,结构简单,节约动力。要求最小传动角γmin≥40°,行程速比系数
K=;
⑷
机器使用寿命5年(每年按
360天计算),每日单班制工作,机器工作时不逆转,
同意曲
柄转速有±5%的偏差,载荷基本安稳,起动载荷为名义载荷的
。
⑸设计原始数据以下:
方案号
2-1
2-2
2-3
2-4
2-5
活塞上的最大工作阻力
F(N)
4
4
4
4
4
×10
×10
×10
×10
×10
每日干冰产量Q
(kg)
82
86√
90
96
100
注:每班8小时,活塞每工作一次的产量m=。
雪状干冰
模具
干冰颗粒
图a图b
⑴选择干冰颗粒成型机执行机构的型式,确立各构件的尺寸;
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机械学院体系二班
⑵确立整体设计方案,包含传动系统中各传动的种类、传动比及传动路线;
⑶执行机构工作行程的运动解析(位移、速度、加速度);
⑷按执行机构的载荷要求初选电动机(介绍采纳Y系列电动机);
⑸对传动系统中各级传动进行工作能力计算;
⑹为减小电动机的输出功率,凑近电动机的传动件应拥有飞轮作用。在完成该传动件的结
构设计后,计算其转动惯量,并最后确立电动机的型号;
⑺进行减速器的结构设计。
⑴整体方案的传动路线图和机构运动简图(运动简图要按比率画出,能表达各传动件及执
行机构的空间地址关系,2号图纸);
⑵执行机构的位移、速度、加速度线图(3号图纸);
⑶减速器装置图一张;(1:1,0号图纸)
⑷减速装置部件工作图若干张;(1:1)
⑸设计计算说明书,内容包含:
设计题目和设计原始数据;
*执行机构的运动设计文本(包含数学模型、计算过程和结果);
原动机初步选择、传动比分配过程,各轴的运动和动力参数计算过程和结果;
各级传动工作能力计算过程;
减速器中轴、轴承、键联系、联轴器的选择及计算;
飞轮部件结构设计及其转动惯量计算的过程。
⑴机械原理、机械设计教科书
⑵机械设计课程设计指导书
⑶机械部件设计手册和图册
我的方案号2-2
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机械学院体系二班
计算过程与说明计算结果
——槽凸轮机构
1)从动件设想位移图以以下图所示。
2)依据位移图绘制凸轮轮廓图(右
图)
3)凸轮基本参数设计
n=;
在同意5%偏差的状况下
≤n≤;
升程:h=200mm;
推程运动角:Φ=180°;
回程运动角:Φ’=90°;
逗留角:θ=135°;
γ如图为传动角,调整偏距e
可以使γ的最小值≥40°。
槽凸轮机构优弊端比较
长处
弊端
可以实现预期任意运动规律
高副接触,易磨损
过分缓和
承载不宜太大
惯性冲击小
受压力角限制,推程不宜太大
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机械学院体系二班
——曲柄滑块机构
此种方案为最后选定的方案,关于参数的计算放在本部分的最后一节,这里只介绍优弊端。
曲柄滑块机构优弊端比较
长处弊端
结构简单压力角和偏距有范围限制
有急回特征杆长大于偏距
装置紧凑
——六杆机构1
这个机构是对基本杆组的一种变形,优弊端以下表
六杆机构1优弊端比较
长处弊端
传力的范围大结构复杂
传达运动的范围大据有空间大
偏距范围大
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——六杆机构2
这个机构是对基本杆组的一种变形,优弊端以下表
六杆机构2优弊端比较
长处弊端
传力的范围大想要获取同样的运动位移,
传达运动的范围大主动件的运动距离大
偏距范围大据有空间大
三种执行方案优弊端比较
方案
长处弊端
优弊端
过分缓和,惯性冲击加工困难,成本高,外
方案1:槽凸轮
小,定位正确廓尺寸和重量比较大
结构简单,装置紧凑,压力角和偏距有范围限
方案2:曲柄滑块
有急回特征制,杆长大于偏距
方案3:六杆机构传力和位移的范围大,
结构复杂,据有空间大
1偏距范围大
方案4:六杆机构
想要获取同样的运动位
传力和位移的范围大,
2
移,主动件的运动距离
偏距范围大
大
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机械学院体系二班
a
e
40)(1)
cos
(
b
H
b
a
(2)
sin
sin
sin
e
(3)
a
b
ab2
(ba)
2
H2
cos
a)(b
(4)
2(b
a)
此中四个方程五个未知数,这里取
°,因为
=,取整数方便计算,将数据输入
matlab软件计算出结果
>>symsabe
[a,b,e]=solve('e-*b+a=0','*a^2+*b^2-40000=0','200*e-*(b^2-a^2)=0');
a=vpa(a,4)
b=vpa(b,4)
e=vpa(e,4)
输出结果:
a=-
-
b=-
a=99mm
e=
b=151mm
最后取整数a=99mm,b=151mm,e=14mm。
e=14mm
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进行matlab运动仿真
)滑块位移解析
>>x=0:pi/100:2*pi;
a=99;
b=151;
e=14;
y=a.*cos(x)-(b^2-(e+a.*sin(x)).
^2).^(1/2);
plot(x,y)
2)滑块速度解析
>>x=0:pi/100:2*pi;
a=99;
b=151;
e=14;
y=-a.*sin(x)+(b^2-(e+a.*sin(x)
).^2).^(-1/2).*(e+a.*sin(x)).*co
s(x);;
plot(x,y)
3)滑块加速度解析
>>x=0:pi/100:2*pi;
a=99;
b=151;
e=14;
y=-a.*cos(x)-1/2*(b^2-(e+a.*si
n(x)).^2).^(-3/2).*(e+a.*sin(x))
.*cos(x)+a*(b^2-(e+a.*sin(x)).
^2).^(-1/2).*cos(x).*cos(x)-(b^
2-(e+a.*sin(x)).^2).^(-1/2).*(e+
a.*sin(x));
plot(x,y)
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拟传动方案1—皮带蜗轮蜗杆
1)功率计算:
滑块的均匀速度:
l
l
;
v
T/2
t
工作阻力:F=10500N;
输出功率:P
Fv
10500
;
出
2)初选电机:
选Y系列三相异步电动机,型号Y100L1-4,技术参数以下,
同步转速1500r/min,,满载转速1420r/min,最大转矩
。
3)传动比分配:
总传动比为:
nm
1420
;
i
nw
采纳传动比数据以下:
n1
n2
n3
i3429
n4
方案1
V=
P出=
初选电动机Y100L-4
i3429
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【4】【2】
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4)该机构的优弊端:
,传达同样转矩时,结构尺寸较其余传动形式
大,传动比不恒定,外廓尺寸大,带的寿命短,但中心距范围大,有过载保护功能,结构简单,传动安稳,能缓冲减震,所以宜部署在高速级,因为转速越高,在同样功率的下转矩就越小;
,传动安稳,噪声小,但传动效率低,适用于中小功率、间歇运行的场合。【2】
,结构紧凑,但传动效率低,用于中小功率,输入轴与输出轴垂直交织的传动。下置式蜗杆减速器润滑条件较好,优先采纳;【2】【4】P65
注:
,,方便后续计算;【2】
P23
,所以选择双头蜗杆以提升效率,效率在
~;【2】P85
,适合采纳蜗杆传动方式,蜗杆传动比的范围7~40,这里取整数值29。【2】P10
拟传动方案2—二级圆锥圆柱齿轮
功率计算、初选电机的方法同上,
nm
1420
;
总传动比为:i
nw
n1
方案2
采纳锥齿轮传动:
i12
6
;
i12
6
n2
n3
i34
采纳圆柱齿轮传动:
i34
。
n4
优弊端比较:
,特别是大尺寸的锥齿轮。故锥齿轮传动一般
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机械学院体系二班
应放在高速级,以减小其直径和模数。但是,当锥齿轮的转速过高时,还
应该考虑锥齿轮能否达到制造精度要求及成本问题。【2】P10
,传动比正确,效率较高,工作靠谱,寿命长,结构紧凑,工艺简单,精度易于保证;【4】
,,会使结构很笨
重,不适合。
拟传动方案3—三级圆锥圆柱齿轮
功率计算、初选电机的方法同上,
nm
1420
;
总传动比为:i
nw
n1
方案3
采纳锥齿轮传动:
i12
3;
i12
3
n2
i34
4
采纳圆柱齿轮传动:
i34
n3
4;
i56
n4
采纳圆柱齿轮传动:
i56
n5
。
n6
优弊端比较:
,特别是大尺寸的锥齿轮。故锥齿轮传动一般应放在高速级,以减小其直径和模数。但是,当锥齿轮的转速过高时,还
应该考虑锥齿轮能否达到制造精度要求及成本问题。【2】P10
,传动比正确,效率较高,工作靠谱,寿命长,结构紧凑,工艺简单,精度易于保证;【4】
整体上传动比可以达到要求,但是机构的尺寸相应的变大了,同时效率也有所降落。
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