機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)---加熱爐推料機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)綜合

1、<p>　　設(shè)計(jì)題目：加熱爐推料機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)綜合</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)題目———————————— ———— 3</p><p>　　二、設(shè)計(jì)參數(shù)與要求———————————— — 3</p><p>　　三、設(shè)計(jì)任務(wù)—————————— ——————3<

2、/p><p>　　四、機(jī)構(gòu)分析選擇 —————————— ————4</p><p><b>　　五、設(shè)計(jì)過程</b></p><p>　　確定各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖；---------7</p><p>　　畫出滑塊F的位移和速度的變化規(guī)律曲線；------------9</p><p>

3、;　　分析曲柄所需的驅(qū)動(dòng)力矩；----------------------------------11</p><p>　　確定電動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速；----------------------------------12</p><p>　　確定應(yīng)加于曲柄軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；-------------------12</p><p>　　設(shè)計(jì)減速傳動(dòng)系統(tǒng)中各零部件的

4、結(jié)構(gòu)尺寸；-------------12</p><p>　　繪制減速傳動(dòng)系統(tǒng)的裝配圖和齒輪、軸的零件圖；-----13</p><p>　　六、總體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖------------------------------------16</p><p>　　七、總結(jié)體會(huì)------------------------------------------------

5、16</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　圖6－20為加熱爐推料機(jī)結(jié)構(gòu)總圖與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖。該機(jī)器用于向熱處理加熱爐內(nèi)送料。推料機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過傳動(dòng)裝置使推料機(jī)的執(zhí)行構(gòu)件（滑塊）5做往復(fù)移動(dòng)，將物料7送入加熱爐內(nèi)。設(shè)計(jì)該推料機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)裝置。</p><p>　　加熱爐推料機(jī)結(jié)構(gòu)總圖與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖&

6、lt;/p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)參數(shù)與要求</b></p><p>　　加熱爐推料機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)如表6－8所示。該機(jī)器在室內(nèi)工作，要求沖擊振動(dòng)小。原動(dòng)機(jī)為三相交流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)單向轉(zhuǎn)動(dòng)，載荷較平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速誤差<4%；使用期限為10年，每年工作300天，每天工作16小時(shí)。</p><p>　　表6－8 加熱爐推料機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)</p&g

7、t;<p><b>　　三、設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　選擇合適的加熱爐推料機(jī)傳動(dòng)方案，依據(jù)設(shè)計(jì)要求和已知參數(shù)，確定各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖；</p><p>　　假設(shè)曲柄AB等速轉(zhuǎn)動(dòng)，畫出滑塊F的位移和速度的變化規(guī)律曲線；</p><p>　　在工作行程中，滑塊F所受的阻力為常數(shù)Fr1，在空回行程中，滑塊F所

8、受的阻力為常數(shù)Fr2；不考慮各處摩擦、其他構(gòu)件重力和慣性力的條件下，分析曲柄所需的驅(qū)動(dòng)力矩；</p><p>　　確定電動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速；</p><p>　　取曲柄軸為等效構(gòu)件，確定應(yīng)加于曲柄軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；</p><p>　　設(shè)計(jì)減速傳動(dòng)系統(tǒng)中各零部件的結(jié)構(gòu)尺寸；</p><p>　　繪制減速傳動(dòng)系統(tǒng)的裝配圖和齒輪、軸的零件圖；&l

9、t;/p><p><b>　　四：機(jī)構(gòu)分析選擇</b></p><p>　　1：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分析比較選擇</p><p>　　方案1：蝸輪蝸桿 傳動(dòng)</p><p>　　1.可以得到很大的傳動(dòng)比，比交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)緊湊 　</p><p>　　2.兩輪嚙合齒面間為線接觸，其承載能力大大高于交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)

10、 　</p><p>　　3.蝸桿傳動(dòng)相當(dāng)于螺旋傳動(dòng)，為多齒嚙合傳動(dòng)，故傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音很小 　</p><p>　　4.具有自鎖性?！　?lt;/p><p>　　5.傳動(dòng)效率較低，磨損較嚴(yán)重。蝸輪蝸桿嚙合傳動(dòng)時(shí)，嚙合輪齒間的相對滑動(dòng)速度大，故摩擦損耗大、效率低。另一方面，相對滑動(dòng)速度大使齒面磨損嚴(yán)重、發(fā)熱嚴(yán)重，為了散熱和減小磨損，常采用價(jià)格較為昂貴的減摩性與抗磨性較好的

11、材料及良好的潤滑裝置，因而成本較高 　　</p><p><b>　　6.蝸桿軸向力較大</b></p><p><b>　　方案2：齒輪系傳動(dòng)</b></p><p>　　1、優(yōu)點(diǎn)：1）傳遞的功率大，2）速度范圍廣，3）效率高，4）工作可靠，壽命長，5）結(jié)構(gòu)緊湊，6）能保證恒定傳動(dòng)比。</p><p&

12、gt;　　2、缺點(diǎn)：1）制造及安裝精度要求高，成本高，2）不適于兩軸中心距過大的傳動(dòng)，3）不宜用于振動(dòng)沖擊較大的場合。</p><p><b>　　方案3：帶傳動(dòng) </b></p><p>　　1、優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、使用維護(hù)方便、 有良好的撓性和彈性、過載打滑。 　　</p><p>　　2、缺點(diǎn)：傳動(dòng)比不準(zhǔn)確、帶壽命低、軸上載

13、荷較大、傳動(dòng)裝置外部尺寸大、效率低。 　　因此，帶傳動(dòng)常適用于大中心距、中小功率、帶速v =5～25m/s，i≤7的情況。</p><p>　　最終選擇齒輪機(jī)構(gòu)作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。</p><p>　　2：執(zhí)行機(jī)構(gòu)分析比較選擇</p><p>　　方案1：普通四桿機(jī)構(gòu)或曲柄滑塊機(jī)構(gòu) </p><p>　　機(jī)構(gòu)簡單，但是不容易實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)傳動(dòng)。而且實(shí)現(xiàn)大

14、行程傳動(dòng) 時(shí)候機(jī)構(gòu)占用空間較大。 </p><p><b>　　方案2：凸輪機(jī)構(gòu) </b></p><p>　　運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，通過設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)無沖擊，但是凸輪設(shè)計(jì)制造成本較高。 而且水平推動(dòng)時(shí)需要添加其他部件（比如彈簧）來實(shí)現(xiàn)力封閉， 降低可靠性和使用壽命。 </p><p><b>　　方案3：多桿機(jī)構(gòu)</b></p&

15、gt;<p>　　圖中執(zhí)行部分是六桿機(jī)構(gòu)的演化形式，結(jié)構(gòu)比較簡單實(shí)用， 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接比較緊湊，占用空間較小。傳動(dòng) 可靠，壽命長，工作穩(wěn)定。 </p><p>　　最終選擇多桿機(jī)構(gòu)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。以下針對問題進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　五：設(shè)計(jì)過程</b></p><p>　　確定各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)

16、動(dòng)簡圖。</p><p>　　要保證的運(yùn)動(dòng)位置，只要先保證的運(yùn)動(dòng)位置。的運(yùn)動(dòng)位置可以通過的位置確定。的位置可以通過A、D的相對位置，AB、BC桿長度來保證。</p><p><b>　　1)求極位夾角</b></p><p>　　由極位夾角公式得 =</p><p><b>　　2）求各桿長</b>

17、</p><p>　　因?yàn)榛瑝K工作行程最大壓力角為30°，假設(shè)滑塊在行程中左右極限壓力角都達(dá)到30°，而滑塊的行程為220mm,此時(shí)桿與桿對稱，為220mm。</p><p>　　在中，由于和平行，根據(jù)三角形相似，可得194.62mm。</p><p>　　根據(jù)“按給定急回要求設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)”的方法求固定鉸鏈A。</p><p&

18、gt;　　在三點(diǎn)構(gòu)成的圓中，弧對應(yīng)的圓周角就是極位夾角。如圖。</p><p>　　如圖圓周上各點(diǎn)均可以作為A點(diǎn)，結(jié)果都會(huì)滿足運(yùn)動(dòng)要求。</p><p>　　我們選擇距離D點(diǎn)水平距離287.5，垂直距離875.78的A點(diǎn)。</p><p><b>　　由此從圖上得出</b></p><p>　　BC-AB=328.64

19、mm BC+AC=467.7mm</p><p>　　AB=69.53mm BC= 398.17mm</p><p>　　任取EF=200mm。</p><p><b>　　機(jī)構(gòu)簡圖見最后。</b></p><p>　　2、畫出滑塊F的位移和速度的變化規(guī)律曲線</p><p>　　由PR

20、O/E造型如圖。并且進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。裝配文件及動(dòng)畫在文件中。</p><p>　　得到F點(diǎn)水平位移曲線如下：</p><p>　　如果可見F點(diǎn)水平位移在-20至200之間，行程220mm，滿足條件。</p><p>　　F點(diǎn)水平速度曲線如下：</p><p>　　為了方便對比觀察速度模曲線如下，</p><p>　　對

21、比兩圖可以發(fā)現(xiàn)，回程速度高于工作速度，有急回。</p><p>　　3.不考慮各處摩擦、其他構(gòu)件重力和慣性力的條件下，分析曲柄所需的驅(qū)動(dòng)力矩；</p><p>　　在不計(jì)各處摩擦、其它構(gòu)件重力和慣性力的條件下，該機(jī)構(gòu)的能量守恒，故采用能量法解決。</p><p><b>　　工作行程；</b></p><p>　　空回

22、行程；</p><p>　　其中，，為工作行程和空回行程曲柄所需的驅(qū)動(dòng)力矩；為工作行程和空回行程曲柄轉(zhuǎn)過的角度；程滑塊F所受的阻力，H是滑塊的運(yùn)動(dòng)行程。</p><p><b>　　代入相關(guān)數(shù)值，，，</b></p><p><b>　　，，</b></p><p><b

23、>　　得 ：</b></p><p>　　滑塊工作行程的驅(qū)動(dòng)力矩</p><p>　　滑塊空回行程的驅(qū)動(dòng)力矩</p><p>　　此時(shí)可以確定應(yīng)該加于曲柄軸上的驅(qū)動(dòng)力矩為</p><p>　　4確定電動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速；</p><p>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)中要求的曲柄的恒定轉(zhuǎn)速為n=20r/min，而曲柄工作

24、時(shí)的驅(qū)動(dòng)力矩為，由公式T=9550P/n可得執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作要求的功率為P=1.536KW，參照電動(dòng)機(jī)型號參數(shù)表，綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸，重量，效率和減速器的傳動(dòng)比，從中選取較為合適的Y112M-4型三相交流電動(dòng)機(jī)，其具體參數(shù)為</p><p>　　5取曲柄軸為等效構(gòu)件，確定應(yīng)加于曲柄軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；</p><p><b>　　則</b></p>

25、<p><b>　　工作行程</b></p><p><b>　　空回行程</b></p><p><b>　　又由，而角速度</b></p><p><b>　　故可以確定：</b></p><p>　　工作行程所需的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣

26、量；</p><p>　　空回行程所需的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p>　　此時(shí)可以確定應(yīng)該加于曲柄軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為</p><p>　　6.設(shè)計(jì)減速傳動(dòng)系統(tǒng)中各零部件的結(jié)構(gòu)尺寸；</p><p>　　由內(nèi)容3所確定的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為940r/min，而曲柄所需轉(zhuǎn)速為20r/min，故可知齒輪系減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)傳動(dòng)比為1：48，該傳動(dòng)比不算很大，

27、可由定軸輪系實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)四級直齒圓柱齒輪系方案如下</p><p>　　該輪系中Z1 =Z3=Z5=Z7=17, Z2=34,Z4=51,Z6=68,Z8=34,</p><p>　　電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n1=940r/min,故齒輪軸8輸出的轉(zhuǎn)速n8為</p><p>　　N8= Z1Z3Z5Z7/Z2Z4Z6Z8 *n1=(17*17*17*17)/(34*51*68*34

28、)=19.58r/min</p><p>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)曲柄要求以恒速n6=20r/min轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　故轉(zhuǎn)速誤差為(20-19.58）/20X 100%=2.1%</p><p>　　驗(yàn)證傳動(dòng)效率：該減速機(jī)構(gòu)的經(jīng)由4對齒輪嚙合，手冊得齒輪傳動(dòng)的效率p為92%-98%，計(jì)算時(shí)我們?nèi)?.98,</p><p>　　則由已經(jīng)算得的實(shí)際

29、工作要求的功率P實(shí)際=1.536KW，經(jīng)齒輪系的損耗，要求電動(dòng)機(jī)的輸出功率P輸出=P實(shí)際/η1η2η3η4=1.666KW，而所選電動(dòng)機(jī)額定功率為2.2KW，效率η為80.5%，實(shí)際可輸出功率滿足所要求的輸出功率1.77KW。故該減速機(jī)構(gòu)符合要求。</p><p>　　7.繪制減速傳動(dòng)系統(tǒng)的裝配圖和齒輪、軸的零件圖；</p><p>　　1.減速傳動(dòng)系統(tǒng)裝配圖如下</p>&

30、lt;p>　　*圖中左視圖只畫出了一對嚙合齒輪。</p><p><b>　　2.軸的零件圖</b></p><p><b>　　3.齒輪零件圖：</b></p><p><b>　　取齒輪模數(shù)為1.5</b></p><p>　　六：總體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖</p>

31、<p><b>　　七：心得體會(huì)</b></p><p><b>　　高智韜：</b></p><p>　　這次我們選定題目以后，根據(jù)王三民老師的指導(dǎo)，很快進(jìn)入開始分析，從剛開始四個(gè)人就通力合作，然后確定分工一直到最后的完成，只耗費(fèi)了不多的時(shí)間。期間我們設(shè)計(jì)了比較詳細(xì)的分工和流程，大大提高了我們的效率。最后一起整合修改，綜合數(shù)據(jù)，也

32、提高了我們作品的質(zhì)量。這讓我深刻體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)合作，分工協(xié)作的好處，體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)的重要性。</p><p>　　在課程設(shè)計(jì)期間我發(fā)現(xiàn)有一些知識已經(jīng)有些淡忘，對我的思路產(chǎn)生了很大的影響，于是重新拿起課本進(jìn)行復(fù)習(xí)一些內(nèi)容，讓我知道了溫故而知新才可以獲得扎實(shí)的能力，僅僅一學(xué)期的學(xué)習(xí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，只有不停的學(xué)習(xí)應(yīng)用才可以真正掌握。</p><p>　　在PRO/E造型的過程中對于正確的裝配也更加熟練，

33、獲得了一些新的心得，以后一定會(huì)有用的。</p><p><b>　　馬云飛:</b></p><p>　　本次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)我們小組選擇了加熱爐送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)題目。我負(fù)責(zé)了電動(dòng)機(jī)的選擇及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，繪制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配圖和零件圖。我的感想有以下兩點(diǎn)：</p><p>　　1.設(shè)計(jì)工作不能停留在理論上，要結(jié)合實(shí)際。在選用電機(jī)，確定傳動(dòng)比后，

34、最終選擇齒輪減速機(jī)構(gòu)。開始，我設(shè)計(jì)了一個(gè)方案，該機(jī)構(gòu)中用到了內(nèi)嚙合的齒輪組。后來在和其他組員討論時(shí)才意識到這樣的齒輪在實(shí)際制造時(shí) 很困難，而且尺寸又大，使用時(shí)經(jīng)濟(jì)性較差。雖然這樣的機(jī)構(gòu)用來實(shí)現(xiàn)需要的傳動(dòng)比在理論上是沒有問題的，但實(shí)際制造和使用時(shí)卻是不合適的。</p><p>　　2.知識是常用常新的，熟能生巧。在繪制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)裝配圖和零件圖時(shí)我借助了大雄機(jī)械CAD軟件。這款軟件是我在大一的時(shí)候?qū)W習(xí)的，當(dāng)時(shí)學(xué)的很膚

35、淺，只是為了完成作業(yè)，而這次使用使我加深了對該軟件的熟悉程度，可以說我已經(jīng)基本完全掌握了它的使用技巧。</p><p>　　我想感謝王三民老師給了我這次動(dòng)手設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，讓我多學(xué)到了一些東西，這對以后的學(xué)習(xí)和工作是大有裨益的。</p><p><b>　　黃鵬君：</b></p><p>　　做完這次的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)我最大的感受就是團(tuán)隊(duì)力量大。

36、原本以為這是十分困難的問題，可是在我們小組四人的群策群力下，比較順利地就完成了任務(wù)。</p><p>　　機(jī)械原理這門課我學(xué)得不太好，很多知識點(diǎn)都是臨時(shí)翻閱課本才能用好。在最初的擬定解決方案中，我積極參與提出方案，很快做出了決策。之后，我和馬云飛分配到了做后半部分的工作-------電動(dòng)機(jī)的選擇以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。我們做的第一次設(shè)計(jì)，脫離了實(shí)際，是錯(cuò)誤的，取消重做。在查閱了電動(dòng)機(jī)的規(guī)格后，做出了合理的設(shè)計(jì)。在繪圖的

37、時(shí)候，我們又用了大雄CAD這個(gè)軟件。最終，在共同的努力下，我們完成了任務(wù)。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)，收獲頗豐。不僅讓我認(rèn)識到團(tuán)隊(duì)的力量，還得到了一點(diǎn)工作經(jīng)驗(yàn)。最后，感謝王三民老師的精心指導(dǎo)！</p><p><b>　　劉星：</b></p><p>　　回顧起這次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，我感慨頗多，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，這些日子里我

38、學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的東西。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重：分析退料機(jī)的傳動(dòng)裝置時(shí)我們一直找不到合適的機(jī)構(gòu)，最后在大家的集思廣益之下終于找到了合適的方案，這讓

39、我感受到了一個(gè)團(tuán)隊(duì)的力量，在判斷曲柄AB的位置時(shí)，我想到了利用課本上學(xué)過的“按給定的急回要求來設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)”利用圓找出了AB桿可能的所有位置。在計(jì)算驅(qū)動(dòng)力矩和曲柄軸上飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，開始真的是一籌莫展，但經(jīng)過認(rèn)真地思考，仔細(xì)復(fù)習(xí)所學(xué)過的知識，終于想出了計(jì)算的方法。課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，最后在王三民老師的辛勤指導(dǎo)下，終于游逆而解。同時(shí)，在王三民老師的身上我學(xué)得到很多實(shí)用的知識，在次我表示感謝！</p>