风能铰链四杆机构推料系统设计 毕业设计说明书.doc

毕业设计说明书题 目： 风能铰链四杆机构推料系统设计 指导教师： 姓 名： 学 号： 1000080 专 业： 机电一体化 班 级： 10机电设备 起止日期：2012年11 月 20 日 至 年 月 日教务处 制前 言本设计主要分为三部分，一部分是对整个设计产品的外观及大小有一个初步的设计，二是整个机构是以铰链四杆机构为传动机构，要充分考虑到个个连杆的尺寸以及物料平台的工作范围，三是整个机构是以风能的原动力，要考虑到个个机构这间的传动。对于本次毕业设计，应该要达到以下目的：综合运用本专业所学的理论与生产实际知识，进行一次理论与实践的结合，从而提高我们的独立工作能力和思考能力。巩固复习三年以来所学的各门学科的知识，以致能融会贯通，进一步了解个个机构之间的传动与工作原理。感谢陈雪华老师对我们的关怀和指导，感谢同学们的帮助。我们这次设计的完成得益于老师的悉心指导和与同学们的交流。由于本人水平有限，缺乏实践经验，所以在设计中难免产生不足和错误，请各位老师指正。目录摘 要 4设计任务书 5第一章 传动装置总体设计 61、传动方案2、方案分析第二章 轴的设计和计算 81、选择轴的材料及热处理2、轴的直径3、设计轴的结构并绘制结构图4、轴的受力分析5、轴上倒角与圆角第三章 齿轮设计 111、选择齿轮的材料、精度、确定许应力2、设计计算3、确定基本参数、计算主要尺寸4、校核齿根弯曲疲劳强度5、验算齿轮圆周速度6、齿轮结构设计第四章 键的选取 151、键的类型2、键的型号选择第五章 联轴器的选取 171、 联轴器类型2、 联轴器型号、尺寸的确定第六章 减速器的润滑和密封 18第七章 主要尺寸及数据 18第八章 设计小结 19第九章 致谢 20参考文献摘 要风能驱动送料机根据能量转换原理，采用风能驱动，进而带动传动机构和执行机构，实现物料的传送。该机构结构紧凑，总体尺寸为280250250。传动机构采用铰链四杆机构传动机构，效率高，又可根据实际送料频率要求只需变换齿轮齿数进行速度调整，也可实行物料平台高度的调节；执行机构采用了齿轮带动连杆机构，实行反复运动完成推料动作。该设计良好的体现了低碳、环保、节能、创新的理念，具有一定实用价值。关键词：风能 传动机构 节能 创新wind energy to drive the feeding machine according to the principle of energy conversion, using wind energy to drive, and drive the transmission mechanism and executing mechanism, realize the material transfer. the mechanism has the advantages of compact structure, the overall size of 280 x 250 x 250. the drive mechanism adopts four bar linkage transmission mechanism, high efficiency, and according to the actual feeding frequency requirements only need to change the number of gear teeth of speed adjustment, also can adjust material platform height; implementing agencies for the use of the gear drives the connecting rod mechanism, the repeated movement after the pushing action. the good design reflects the low carbon, environmental protection, energy saving, innovative ideas, has a certain practical value.keywords: energy-saving innovation power transmission mechanism设 计 任 务 书一、设计题目：给一定风能，根据能量转换原理，创新设计一风能驱动叶轮转动，进而带动传动机构，传动机构带动铰链四杆机构推料系统，实现物料传送的机械装置，如图1所示。物料尺寸25mm10mm，物料材质为塑料或尼龙；顶杆作直线往复运动，行程范围30mm50mm。风能传动机构（简图如下）： 设计数据：数据组编号一系统总功率p（w）0.5kw叶轮轴角速度n(rad/min)60r/min工作条件：往复运动传动，载荷较小，空载起动，使用期限为10年，小批量生产，一班制工作（8小时/天）。第一章 传动装置整体设计一、传动方案该装置传动方案如下图所示：二、方案分析 机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。本设计中原动机为风力驱动，工作机为齿轮传动。 齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。考虑到实际工作中，物料输送需要的功率不大，齿轮承受的轴向力也相对较小，因此，本设计采用的是标准直齿圆柱齿轮传动。 根据任务的要求，要实现两个方向的同时往复运动，为了使装置的结构尽量简单，工作可靠，采用铰链四杆连杆机构，分别实现两个方向的同时往复输出，效率较高，寿命较长。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、传动效率高、使用维护便利。第二章 轴的设计和计算一、效率估算1、工作机(轴)所需功率： 由于是风力驱动，系统的总功率很小,初步拟定为p=500w=0.5kw(注意：设计计算所依据的功率，可以是电动机的额定功率，也可是工作机实际需要的功率，对于通用机械，常用电动机的额定功率作为设计功率。对于传动装置的设计功率，一般按实际需要的电动机功率。转速按电动机额定功率时的转速nm（满载转速，不等于同步转速）计算。)由风能驱动级到工作机（传动装置）总效率： =0.97=0.9411式中：闭式齿轮；滚动（球）轴承（一对）（见课设表2-3）2. 传动比计算 因为系统是匀速送料，而且进料速度不高，故设定转速为60r/min 即一秒转一圈。二、主轴的设计1.选择轴的材料及热处理 机构传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求，故选择常用材料45钢,正火处理。硬度170-217hbs,由表20-1（机械设计基础）查得抗拉强度600，由表20-4（机械设计基础）查得许用弯曲应力55。2. 初估轴径按扭矩初估轴的直径,查表20-3（机械设计基础）,得c（）=126-103，则轴端直径: 20.6-25.3mm 考虑到与锥形齿轮相配的轴段有几个键槽，故将估算直径加大5%，故选取整数21mm。3.设计轴的结构并绘制结构草图1）、绘制结构简图(轴1总长120mm直径21mm)2）、各零件的装配方案及固定方式由于要采用齿轮联接和连杆等机构，所以采用阶梯轴。 装配方案轴端挡圈、左端齿轮、左端轴承依次由轴的左端向右安装；右端圆柱连杆、右端轴承、右端轴承盖、右端连杆则依次由轴的右端向左安装。轴上零件的固定方式零件轴向固定周向固定左右锥形齿轮轴端挡圈轴肩键左端轴承轴承盖轴肩过盈配合锥形齿轮轴肩轴端挡圈键右端轴承轴肩轴承盖过盈配合连杆轴肩轴端挡圈键3）.轴上倒角与圆角为保证6205轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面，根据轴承手册的推荐，取轴肩圆角半径为1mm。其他轴肩圆角半径均为2mm。根据标准gb6403.4-1986，轴的左右端倒角均为1*45。4.轴的受力分析 （略）第三章 齿轮设计因传递功率不大，载荷平稳，转速不高，对结构无特殊要求，故两齿轮均用软齿面齿轮。设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。1. 选择齿轮的材料、精度,确定许用应力1）、选择齿轮的材料按软齿面定义（hbs 350）,查表13-7（机械设计基础），小齿轮选用45号钢，调质处理，表面淬火，硬度为50hrc。查表13-8可得47-57 hrc）；大齿轮选用45号钢，大齿轮选用45号钢，硬度为45hrc，一般保证小齿轮比大齿轮齿面硬度高30-50hbs（换算为5-10hrc）以上两者材料硬度差为5hrc。2）、选择齿轮的精度输送机为一般工作机械，速度不高，对精度无特殊要求，故选用9级精度（课程表10-17，北京机设表6-7：一般减速器为6-9级）。轮齿表面粗糙度为ra1.6，软齿面闭式传动，失效形式为齿面疲劳点蚀。3）、确定许用应力由图13-35c和13-36c（机械设计基础）分别查得：接触疲劳极限 1180mpa 1130mpa弯曲疲劳极限 280mpa 240mpa由表13-8（机设）查得齿轮强度的安全系数： 故许用应力：1072.7 mpa 1027.2mpa200mpa 171.4mpa2.设计计算。1）按齿面接触疲劳强度设计载荷系数k查表 6-10（机械设计基础与实践）取k=1； 查表6-12（机械设计基础与实践）取189.9；根据图6-35（机械设计基础与实践）取2.5.单级齿轮传动为对称布置，由表6-11（机械设计基础与实践），选1转矩 需用接触应力根据图6-29 （机械设计基础与实践） 1180mpa 1130mpa 由表6-9 （机械设计基础与实践） 取 1.1根据6-30 （机械设计基础与实践）中曲线1得 3.确定基本参数，计算主要尺寸1）、选择齿数对于闭式软齿面齿轮传动，选取.通常在20-40之间选取，现取20,则取602）、确定模数 由表6-1（机械设计基础与实践）,取标准模数圆柱齿轮模数系列：第一系列：1、1.25、1.5、2、2.5、3、4、5、6、8、10、12、16、20、25、32、40、50第二系列：1.75、2.25、2.75、（3.25）、3.5、（3.75）、4.5、5.5、（6.5）、7、9、（11）、14、18、22、28、36、453）、齿宽系数为保证接触齿宽，比略大，4）、分度圆直径：5） 、中心距注：为严格的等式关系，一般不能随意圆整或变动。中心距的系列：第一系列：40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000、2500第二系列：140、180、225、280、355、450、560、710、900、1120、1400、1800、22404. 校核齿根弯曲疲劳强度校核齿根弯曲疲劳强度，防止轮齿疲劳折断。1）、齿形系数 由图6-33（机械设计基础与实践）可得 由图6-28（机械设计基础与实践）可得 2）、弯曲疲劳许用应力 由表6-9（机械设计基础与实践）得 3） 、校核计算 故齿根弯曲强度足够5. 验算齿轮圆周速度 故符合9级精度6. 齿轮结构设计1） 、小齿轮的结构设计模数 分度圆周长或者 分度圆直径 分度圆直径边也可以表示为 压力角为 基圆直径 齿厚 两轮中心距 因为齿顶高系数和顶隙系数为 齿顶高 齿根高 齿高 第四章 键的选择1. 键的类型 选择普通平键2. 键的型号选择 主轴上有一个齿轮 两个凸轮 故有三处键连接1） 、齿轮的键 齿轮轴径为d=21 查表19-1（机械设计基础）可得工称尺寸 宽b选取轴 毂深度 轴 毂 半径为 0.16-0.25mm 键长为18mm第五章 联轴器的选取1、选择联轴器类型时，应考虑：(1)所需传递转矩的大小和性质，对缓冲、减振功能的要求以及是否可能发生共振等。(2)由制造和装配误差、轴受载和热膨胀变形以及部件之间的相对运动等引起两轴轴线的相对位移程度。(3)许用的外形尺寸和安装方法，为了便于装配、调整和维修所必需的操作空间。对于大型的联轴器，应能在轴不需作轴向移动的条件下实现装拆。此外，还应考虑工作环境、使用寿命以及润滑和密封和经济性等条件，再参考各类联轴器特性，选择一种合用的联轴器类型。2、联轴器型号、尺寸的确定对于已标准化和系列化的联轴器，选定合适类型后，可按转矩、轴直径和转速等确定联轴器的型号和结构尺寸。联轴器的计算转矩：根据计算转矩、轴直径和转速等，由下面条件，可从有关手册中选取联轴器的型号和结构尺寸。多数情况下，每一型号的联轴器适用的轴径均有一个范围。标准中已给出轴径的最大与最小值，或者给出适用直径的尺寸系列，被联接的两轴应在此范围之内。一般情况下，被联接的两轴的直径是不同的，两个轴端的形状也可能不同。第六章 减速器的润滑和密封1、减速器传动零件和轴承都需要良好的润滑，其目的是为了减少摩擦、磨损，提高效率，防锈、冷却和散热。2、密封件是减速器中应用最广的零部件之一，为防止减速器内的润滑剂泄出，防止灰尘、切削微粒及其他杂物和水分侵入，减速器中的轴承等其他传动部件、减速器箱体等都必须进行必要的密封，以保持良好的润滑条件和工作环境，使减速器达到预期的寿命。第七章 主要尺寸及数据（一）风能驱动的叶轮设计1、 叶轮 叶轮直径为200mm250mm，叶轮厚度（含轮毂）不大于60mm，叶轮中心距底座平面高度可控制在150 mm200mm之间。2、叶轮支架高300mm350mm、底座长400 mm宽300厚50 mm（二）叶轮带动的传动机构设计1、传动机构采用锥齿轮传动，将设计图1中的传动轴的绕水平轴转动，转化为绕竖直轴转动，锥齿轮采用市面上手钻的一对锥齿轮，传动轴材质为45号钢，长为150mm、直径为21mm。参考教材机械设计基础齿轮传动部分。2、传动机构的体积控制在280mm250mm250mm范围之内。（三）传动机构带动的铰链四杆机构推料系统设计1、传动机构带动的铰链四杆机构推料系统部分为纯机械机构。铰链四杆机构推料系统的顶出方向应呈90双方向顶出。顶杆的往复运动不允许使用弹性元件。顶杆作直线往复运动，行程范围30mm50mm。2、物料平台应做成高度可调节范围30 mm50 mm，以便与铰链四杆机构推料系统相匹配。3、料仓的支承设计，因为是双向顶出机构，所以料仓可以是两个，料仓材料不限。4、除叶轮、传动轴的材料有明确规定以外，其他零部件的材料规定为金属材料（标准件除外）。第八章 设计小结毕业设计是一种综合性较强的专业实践环节，它具知识面宽、学科广、综合性强，通过这次毕业设计，我巩固了以前学过的知识，提高了查阅资料的能力，使我更加认识到毕业设计的重要性，从而提高了我理论联系实际的设计能力和动手能力。为我今后走向工作岗位打下了一定的基础。 通过这