【正文】 ???????????? 25 三 傳動(dòng) 系統(tǒng)方案 設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) ? ??? ????? ????? ?? ???? 26 電動(dòng)機(jī)的選擇 ??? ???? ??? ????? ????? 27 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和各級傳動(dòng)比分配 ????????? 28 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 ???????????? 29 四 設(shè)計(jì)小結(jié) ?????? ??? ????????? ??? ?? 31 五 參考 文獻(xiàn) ??????? ?? ?? ????? ??????? 34 1 一 設(shè)計(jì)題目 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是 我們 第一次較全面的機(jī)械設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練，是一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。 設(shè)計(jì)的目的在于 ， 進(jìn)一步鞏固并靈 活運(yùn)用所學(xué)相關(guān)知識； 培養(yǎng)應(yīng)用所學(xué)過的知識，獨(dú)立解決工程實(shí)際問題的能力，使對機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) (機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖設(shè)計(jì) )有一個(gè)完整的概念，并培養(yǎng)具有初步的機(jī)構(gòu)選型、組合和確定運(yùn)動(dòng)方案的能力，提高 我們 進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計(jì)、運(yùn)算、繪圖、表達(dá) 、 運(yùn)用計(jì)算機(jī)和技術(shù)資料諸方面的能力， 以及 利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 解決工程問題的能力 ， 以 得到一次較完整的設(shè)計(jì)方法的基本訓(xùn)練。 該成型機(jī)工藝動(dòng)作如圖所示 ： Ⅳ ⅢⅠ滑梁卸煤桿工作盤掃屑刷沖頭 圖 1 蜂窩煤成型機(jī)設(shè)計(jì)原理示意圖 沖頭與脫模盤都與上下移動(dòng)的滑梁連成一體，當(dāng)滑梁下沖時(shí)沖頭將煤粉壓成蜂窩煤，脫模盤將已壓成的蜂窩煤脫模。模筒轉(zhuǎn)盤上均布了模筒，轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)使加料后的模筒進(jìn)入加壓位置、成型后的模筒進(jìn)入脫模位置、空的模筒進(jìn)入加料位置 。 設(shè)計(jì)條件及設(shè)計(jì)要求 工作機(jī)輸入功率 : 生產(chǎn)率 :18 塊 /min 型煤尺寸：Φ179。 75mm 粉煤高度與型煤高度之比（壓縮比）： 2∶ 1，即工作盤高度 H=2h=150mm 工作條件：載荷有輕微沖擊，一班制 使用期限：十年，大修期為三年 生產(chǎn)批量：小批量生產(chǎn)（少于十臺(tái)） 轉(zhuǎn)速允許誤差：177。 2)工藝動(dòng)作過程 根據(jù)上述分析，工藝動(dòng)作有以下六個(gè)動(dòng)作 ： （ 1）加料：這一動(dòng)作可利用煤粉的重力打開料斗自動(dòng)加料； （ 2）沖壓成型：要求沖頭上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在沖頭行程的二分之一進(jìn)行沖壓成型； （ 3）脫模：要求脫模盤上下往復(fù)移動(dòng)，將已沖壓成型的煤餅壓下去而脫離模筒。 以上六個(gè)動(dòng)作，加料和 輸送的動(dòng)作比較簡單，暫時(shí)不予考慮，脫模和沖 壓可以用一個(gè)機(jī)構(gòu)完成 。 表 1 沖壓機(jī)構(gòu)部分運(yùn)動(dòng)方案定性分析 連桿 機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu) 齒輪齒條機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)速度 高 較高 高 行程大小 取決于曲柄尺寸 小 可任意 可調(diào)程度 可調(diào) 調(diào)節(jié)困難 可調(diào) 動(dòng)力 性能 平衡困難 取決于凸輪形狀 好 簡單性 不太簡單 簡單 簡單，但一般齒輪須擺動(dòng)才能實(shí)現(xiàn)齒條往復(fù)移動(dòng) 機(jī)械效率 一般 一般 較高 承載能力 高 較低 較高 其他特性 有急回特性 可實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律 傳動(dòng)平穩(wěn) 結(jié)合表 1 可知， 方案 1 為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，易加工且具增力作用；方案 6至 9為六桿機(jī)構(gòu)行程?。?凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單 、 緊湊，但易磨損且傳力小；齒輪齒條機(jī)構(gòu)傳動(dòng)準(zhǔn)確 、 效率高 、 壽命長，但 加工裝配難；組合機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 形 態(tài) 性 能 特 點(diǎn) 11 二、工作盤間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 方案 1 槽輪機(jī)構(gòu) 方案 2 外嚙合棘輪機(jī)構(gòu) 12 方案 3 摩擦式棘輪機(jī)構(gòu) 方案 4 外嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu) 13 方案 5 不完全齒輪齒條機(jī)構(gòu) 方案 6 圓柱凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 方案 1結(jié)構(gòu)簡單，效率高，但轉(zhuǎn)角不可太小，有沖擊；方案 3 制造方便，轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確，但易引起沖擊磨損；方案 5 從動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)角范圍大但加工復(fù)雜， 14 會(huì)引起剛性沖擊。 綜合考慮，初選方案 1，方案 4，方案 6。 掃屑機(jī)構(gòu)以上三方案性能相差不大，均 可待選 。 根據(jù)工位要求確定槽輪相關(guān)參數(shù)，可滿足工作盤間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。 方案 II: 沖壓機(jī)構(gòu)為六桿機(jī)構(gòu) 模筒轉(zhuǎn)盤為不完全 齒輪機(jī)構(gòu) 掃屑機(jī)構(gòu)為固附加滑塊搖桿機(jī)構(gòu) 六桿機(jī)構(gòu)雖具有增力作用，但行程較小，需調(diào)整各桿尺寸才能滿足滑梁行程要求。它與普通齒輪的不同之處是輪齒不布滿整個(gè)圓周。兩輪輪緣上各有鎖止弧 (見 方案 4圖 )，在從動(dòng)輪停歇期間，用來防止 17 從動(dòng)輪游動(dòng)，并起定位作用。 方案 III: 沖壓機(jī)構(gòu)為凸輪 連桿機(jī)構(gòu) 模筒轉(zhuǎn)盤為圓柱凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 掃屑機(jī)構(gòu)為 固定凸輪移動(dòng)從動(dòng)件 機(jī)構(gòu) 凸輪 連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)與前兩個(gè)方案相比較為復(fù)雜，且凸輪部分磨損較大，連桿部分為多桿，為滿足行程要求需占較大尺寸。 固定凸輪移動(dòng)從動(dòng)件機(jī)構(gòu) 對機(jī)架的要求較高，工作平穩(wěn)性較差 。 機(jī)構(gòu)組 合方案的確定 經(jīng)過前述方案評價(jià) 可知，方案 I 結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，成本低廉，經(jīng)久耐用，維護(hù)容易，操作方便。 18 執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) （ 1） 偏置 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)計(jì)算 已知滑梁行程 S=300mm ,行程速比系數(shù) k=(θ =180176。 (k1)/(k+1)= 180176。()/ (+1)=36176。 過 C1N⊥ C1C2。 θ =54176。 最后以 C2P 為直徑作圓，則此圓周上任意一點(diǎn)與 C C2 連線夾角均為 θ =36176。 則 : AC1=B1C1AB1 AC2=AB2+B2C2 解得： AB1=（ AC2AC1） /2=C2E/2（線段 C2E 可由以 A為圓心， AC1 為半徑作弧與AC2 交點(diǎn) E求得 ）。 因?yàn)榍D(zhuǎn)一周， 滑塊完成一個(gè)沖壓運(yùn)動(dòng)周期，生產(chǎn) 1塊蜂窩煤。 19 以上 軟件分析表明，所設(shè)計(jì) 的 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角為 26176。 ） ， 即 壓力角過大 ， 又蜂窩煤成型機(jī)沖壓 機(jī)構(gòu)對急回 特性 并無特殊 要求，所以 決定 將 該 機(jī)構(gòu)改為對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 。 取最小傳動(dòng)角為 75176。 圖解法如下 ： 20 在水平線 MN上任取一點(diǎn) A。 過 A 作 AB⊥ MN 交圓 A于 B點(diǎn)。 ，交 MN于 C點(diǎn)。 在 MN 上截取 B1C1=B2C2=BC,得滑塊兩極限位置 C C2。所以為提高工作效率，希望減小 k,即減小 z(工位數(shù)不夠，可在傳動(dòng)鏈中加入與間歇轉(zhuǎn)動(dòng)部分所需工位數(shù)相適應(yīng)的減速齒輪來達(dá)到 )，最終選定z=4（減速齒輪傳動(dòng)必 i=4/5）。 179。 179。 槽間角 2β= 360 176。 /4=90176。 sin45176。 ) 2+302] 1/2≈214mm 槽輪槽深 h≥ a(λ +cosβ 1)+r=300179。 1)+30≈ 取 h=153mm (3)導(dǎo)桿 滑塊機(jī)構(gòu)計(jì)算 依據(jù)滑塊的行程要求以及沖壓機(jī)構(gòu)的尺寸限制，選取掃屑機(jī)構(gòu)尺寸如下 ： 導(dǎo)桿鉛垂方向高度 H=375mm ，傾角 arctg(500/150) ≈ 73176。 沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的沖壓機(jī)構(gòu)為主機(jī)構(gòu)，以它的主動(dòng)件的零位角為橫坐標(biāo)的起點(diǎn) （即橫坐標(biāo)表示各執(zhí)行構(gòu)件位置） ，縱坐標(biāo)表示各執(zhí)行構(gòu)件的位移起止位置。 沖壓過程分為沖程和回程。掃屑運(yùn)動(dòng)在沖頭回程后半段和沖程前半段完成。－ 180176。－ 360176。－ 90176。－ 270176。－ 360176。 26 三、傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 方案 設(shè)計(jì) 傳動(dòng)系統(tǒng)位于原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行系統(tǒng)之間，將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)。傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)是機(jī)械系統(tǒng)方案 設(shè)計(jì)的重要組成部分。 在保證實(shí)現(xiàn)機(jī)器的預(yù)期功能的條件下，傳動(dòng)環(huán)節(jié)應(yīng)盡量簡短，這樣可使機(jī)構(gòu)和零件數(shù)目少， 滿足結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊， 降低制造和裝配費(fèi)用，提高機(jī)器的效率和傳動(dòng)精度。根據(jù)空間位置、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞路線及所選傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)特點(diǎn)和適用條件，合理擬定傳動(dòng)路線 ，安排各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的先后順序，完成從原動(dòng)機(jī)到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的傳動(dòng)系統(tǒng)的總體布置方案。第一級采用皮帶減速，皮帶傳動(dòng)為柔性傳動(dòng)，具有過載保護(hù)、噪音低、且適用于中心距較大的場合；第二級采用齒輪減速，因 斜齒輪較 27 之直齒輪具有傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力高等優(yōu)點(diǎn)，故在減速器中采用斜 齒輪傳動(dòng)。 故傳動(dòng)系統(tǒng)由“ V 帶傳動(dòng) +二級圓柱斜齒輪減速器”組成。 2） 選擇電動(dòng)機(jī)容量 所需 電動(dòng)機(jī)的功率 ： Pd= PW /η a η a由 電動(dòng)機(jī)至 工作軸 的傳動(dòng)總效率 η a =η 帶 179。 η齒 輪 2179。 η 軸 承 3179。 η聯(lián) =179。 179。 i 齒 2179。 nW =（ 18 ～ 100 ）179。 18 =324～ 1800 r/min 符合這一轉(zhuǎn)速范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750 r/min、 1000 r/min、 1500 r/min，根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出四種適用的電動(dòng)機(jī)型號，因此有 3 種傳動(dòng)比方案。若原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速選得過高，勢必增加傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比，從而導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 Y112M4 電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)如下 : 額定功率： 4 Kw 滿載 轉(zhuǎn)速： n 滿 =1440 r/min 同步轉(zhuǎn)速： 1500 r/min 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和各級傳動(dòng)比分配 1．傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比 i 總 = n 滿 / nW =1440/18=80 2． 分配各級傳動(dòng)比 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表 選取，對于三角 v 帶傳動(dòng) ,為避免大帶輪直徑過大 ,取 i12=； 則減速器的總傳動(dòng)比為 i 減 =i 總 /=80/= 對 于兩級圓柱斜齒輪減速器 ,按兩個(gè)大齒輪具有相近的浸油深度分配傳 29 動(dòng)比 ,取 ig= i 減 = ig179。 = 注： ig 高速級齒輪傳動(dòng)比； id –低速級齒輪傳動(dòng)比； 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速： 電機(jī)軸： n 電 = 1440 r/min Ⅰ軸 nⅠ = n 電 /i 帶 =1440/= r/min Ⅱ軸 nⅡ = nⅠ / ig=Ⅲ軸 nⅢ =nⅡ / id = 計(jì)算各軸的輸入 和輸出 功率： Ⅰ軸 ： 輸入功率 PⅠ i= Pdη 帶 =179。 = kw Ⅱ軸 ： 輸入功率 PⅡ i=179。 = kw 輸出 功率 PⅡ o= 179。 = kw Ⅲ軸 輸入功率 PⅢ i=179。 = kw 輸出 功率 PⅢ o= 179。 = kw 計(jì)算各軸的輸入 和輸出 轉(zhuǎn)矩： 電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 Td=179。 Pd /n 電 =179。 =179。 mm Ⅰ軸 ： 輸入轉(zhuǎn)矩 TⅠ i=179。 PⅠ i / nⅠ =179。 =179。 mm 輸出 轉(zhuǎn)矩 TⅠ o=179。 PⅠ o / nⅠ =179。 =179。 mm Ⅱ軸 ： 輸入轉(zhuǎn)矩 TⅡ i=179。 PⅡ i / nⅡ =179。 =179。 mm 輸出 轉(zhuǎn)矩 TⅡ o=179。 PⅡ o / nⅡ =179。 / 30 =179。 mm Ⅲ軸 輸