麦秸打包机机构及传动装置设计（优秀）

机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计1目 录一、设计题目 1.1 设计目的21.2 设计题目21.3 设计条件及设计要求31.4 设计任务3二、执行机构运动方案设计2.1 功能分解与工艺动作分解42.2 方案选择与分析42.3 执行机构设计252.4 执行机构运动分析322.5 机械系统方案设计运动简图332.6 执行机构运动循环图33三、传动系统方案设计3.1 传动方案设计353.2 电动机的选择363.3 传动装置的总传动比和各级传动比分配383.4 传动装置的运动和动力参数计算39四、设计小结41五、参考文献44六、附件45一 设计题目机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计21.1 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、运用计算机和技术数据诸方面的能力，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。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 设计题目麦 秸 打 包 机 机 构 及 传 动 装 置 设 计设计一个机构，使人工将麦秸挑到料仓上方，撞板 B 上下运动（不一定是直线运动）将麦秸喂入料仓，滑块 A 在导轨上水平往复运动，将麦秸向料仓前部推挤。每隔一定时间往料仓中放入一块木板，木版的两面都切出两道水平凹槽。这样，麦秸将被分隔在两块木版之间并被挤压成长方形。从料仓侧面留出的空隙中将两根弯成型的铁丝穿过两块木版凹槽留出的空洞，在料仓的另一侧将铁丝绞接起来，麦秸即被打包，随后则被推出料仓。打包机由电动机驱动，经传动装置减速，再通过适当的机构实现滑块和撞板的运动。传动装置方案建议：带传动+二级圆柱斜齿轮减速器；机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计31.3 设计条件及设计要求执行构件的位置和运动尺寸如图所示，当滑块处于极限位置 A1 和 A2 时，撞板分别处于极限位置 B1 和 B2 ，依靠重力将麦秸喂入料仓。一个工作循环所需时间为 T，打包机机构的输入轴转矩为 M。其余尺寸见下表：方案号 T (s) M (N m) l1 (mm) l2 (mm) l3 (mm) l4 (mm) l5 (mm) l6 (mm)9 2.5 1120 300 400 260 860 200 620说明和要求：（1） 工作条件：一班制，田间作业，每年使用二个月；（2） 使用年限：六年；（3） 生产批量：小批量试生产（十台） ；工作周期 T 的允许误差为3%之内；1.4 设计任务1、执行机构设计及分析1）执行机构的选型及其组合2）拟定执行机构方案，并画出机械传动系统方案示意图3）画出执行机构的运动循环图4）执行机构尺寸设计，画出总体机构方案图，确定其基本参数、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机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计43、撰写课程设计说明书二、执行机构运动方案设计 2.1 功能分解与工艺动作分解1)功能分解为了实现打包机打包的总功能，将功能分解为：滑块的左右运动，撞板的上下运动。2)工艺动作过程要实现上述分功能，有下列工艺动作过程：(1)滑块向前移动，将草杆向右推。(2)滑块快速向左移动同时撞板向下运动，将草杆打包。(3)当撞板向下移动到最大位移处时，滑块也将再次准备向右移动，至此，此机构完成了一个运动循环。 2.2 方案选择与分析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 组合分类表滑块左右移动 曲柄导杆机构 曲柄滑块机构 组合机构 连杆机构撞板上下移动 曲柄导杆机构 曲柄滑块机构 组合机构 连杆机构因滑块左右移动与撞板上下移动可用同一机构完成，故可满足打包机总功能的机械系统运动方案有 N 个，即 N2222 个16 个。运用确定机械系统运动方案的原则与方法，来进行方案分析与讨论。2. 方案选择2-2-1 滑块移动机构的方案选择滑块左右运动的主要运动要求：主动件作回转或摆动运动，从动件(执行构件)作直线左右往复运动，行程中有等速运动段(称工作段)，机构有较好的动力特性。机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计5滑块左右运动方案 1:摇杆滑块机构机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计6滑块左右运动方案 3:牛头刨往复机构滑块左右运动方案 4:齿轮齿条滑块急回机构机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计7滑块左右运动方案 5:连杆滑块机构滑块左右运动方案 6: 曲柄摇块连杆机构机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计8滑块左右运动方案 7: 凸轮连杆机构滑块左右运动方案 8:齿轮齿条滑块机构机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计9滑块左右运动方案 9: 凸轮滑杆机构滑块左右运动方案 10:连杆滑块机构机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计10滑块左右运动方案 11:内凸轮机构滑块左右运动方案 12机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计11滑块左右运动方案 13滑块左右运动方案 14:曲柄摇杆机构机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计12表 2.冲压机构部分运动方案定性分析主 要 性 能 特 征 功 能 功 能 质 量 经 济 适 用 性 方 案 号 运动变换 增力 加压时间 一级传动角 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 满足 无 较短 较小 - 较平稳 一般 高 简单 易 低 小 满足 无 较短 小 - 较平稳 剧烈 较高 较复杂 易 一般 小 满足 无 长 较小 - 有冲击 剧烈 较高 较复杂 较难 较高 大 满足 无 长 较小 - 一般 一般 较高 较复杂 一般 一般 大 满足 无 长 大 - 一般 一般 高 较复杂 较难 一般 大 满足 无 较短 较小 - 一般 一般 高 简单 易 低 大 满足 强 短 较大 - 一般 一般 高 较复杂 难 一般 小 满足 较强 短 较大 - 一般 一般 高 较复杂 较难 一般 小 9 满足 强 长 较大 - 有冲击 一般 较高 较复杂 易 高 大10 满足 弱 短 较大 较大 有冲击 剧烈 较高 复杂 最难 高 较小11 满足 弱 长 大 - 一般 一般 高 较简单 一般 一般 大12 满足 弱 较短 较小 较大 一般 一般 高 复杂 一般 较高 小13 满足 强 较短 大 大 较平稳 低 较高 简单 易 一般 大14 满足 强 短 小 - 较平稳 一般 较高 复杂 难 高 较大机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计13注：加压时间是指在相同施压距离内，滑块向右移动所用的时间，越长则越有利。一级传动角指连杆机构的传动角；二级传动角指六杆机构或连杆复合机构中后一级机构的传动角。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9，13，14，16，18 的性显较差；方案 3，4，7，8，11，12，尚可行且有较好综合性能并各自都有特点，这七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2-2-2.撞板下压机构方案选择撞板下压机构的主要运动要求：主动件作回转或摆动运动，从动件(执行构件)作直线上下往复运动，行程中有等速运动段(称工作段)，机构有较好的动力特性。根据功能要求，考虑功能参数（如生产率、生产阻力、行程和行程速比系数等）及约束条件，可以构思出如下能满足从动件(执行构件)作直线上下往复运动的一系列运动方案。滑块左右运动方案 1 增力机构机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计14滑块左右运动方案 2:凸轮机构滑块左右运动方案 3:凸轮连杆机构机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计15滑块左右运动方案 4:连杆滑块机构滑块左右运动方案 5:连杆滑块机构机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计16滑块左右运动方案 6:连杆滑块机构滑块左右运动方案 7:连杆齿轮齿条机构机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计17滑块左右运动方案 8:不完全齿轮齿条机构滑块左右运动方案 9:内凸轮滑块机构机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计18滑块左右运动方案 10:凸轮连杆机构表 3 送料机构部分运动方案定性分析功能 功 能 质 量 经 济 适 用 性方案号运动变换加压时间一级传动角二级传动角平稳性磨损与变形运动效率复杂性加工装配难度成本 运动尺寸1 满足 可较长 小 较大 一般 小 较大 一般 易 底 较大2 满足 长 一般 - 有冲击 大 较大 一般 较难 较高 大3 满足 较长 一般 较大 一般 小 较大 一般 一般 一般 较大4 满足 较短 一般 - 较好 较大 一般 较复杂 较难 底 较小5 满足 较长 一般 - 有冲击 大 较大 一般 较难 底 较大6 满足 较短 一般 较大 一般 小 较大 较难 较难 较高 一般机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计197 满足 较长 一般 较大 一般 大 较大 较难 较难 高 小8 满足 较长 一般 - 有冲击 大 较大 一般 一般 较高 大9 满足 较短 一般 - 较好 一般 一般 一般 一般 一般 较小10 满足 较长 一般 较大 有冲击 一般 一般 较复杂 一般 较高 较大注：加压时间是指在相同施压距离内，撞板向下移动所用的时间，越长则越有利。一级传动角指连杆机构的传动角；二级传动角指六杆机构或连杆复合机构中后一级机构的传动角。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 3。从表中的分析结果不难看出： 方案 3，7，14，15 的性显较差； 方案 1，3，6，10，11，12 尚可行且有较好综合性能并各自都有特点；这六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。2-2-3 执行机构运动方案的形成（机构组合成型）机器运转必须有确定的执行机构按一定规律进行运动，而构成执行机构的各工作机都是按照能够实现某一确定的运动并符合设计要求的单一构件，从所设计的数十种机构中进行方案分析、性能分析、优化等等一系列的筛选，最终选定并确定最优方案。将能实现总体运行方案的机构有机的组合，形成一个运动和动作协调配合的机构系统。为使各执行构件的运动、动作在时间上相互协调一致，各机构的原动件通常由同一构件（分配轴）统一控制。机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计20经过上述对各种方案的列举，将能够实现麦秸打包机系统的有效方案组合，大致有如下几种方案可供选择：1）对心曲柄滑块偏心式肘节机构组合如图【1】所示，此方案将对心曲柄滑块和偏心式肘节机构进行组合，机构简单，工艺动作容易实现，将俩机构的原动件组合成一体由水平方向上担任，增力机构的连杆和滑块相铰接，以此来满足运动需求，这样在滑块左右运动的同时，撞板也上下运动完成一个完整的周期，运动和水平滑块协调一致，撞板能获得较大的增力效果，方案能满足麦秸打包成型的要求，但所占用的空间体积较大，实现同样的运动效果需要的连杆长度长。图【1】对心曲柄滑块偏心式肘节机构组合2）曲柄滑块机构组合（杠杆原理）如图【2】所示，将曲柄滑块利用杠杆原理进行有机结合，形成方案，原动件在驱动滑块水平运动时，由于连杆中点和另外一杆铰接，铰接点作近似椭圆运动，所以保证了运动的稳定性（软件模拟仿真运行状况良好） ，但对于连接撞板的连杆运动时的摆动角度大，实现幅度大，传力性能稍低，最主要是铰接滑块点的位置不好确定，计算复杂程度大，满足行程与原动件长度比较大。机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计21图【2】曲柄滑块机构组合3）曲柄滑块压力机机构组合如图【3】所示机构由曲柄滑块和压力机机构简图组合而成。机构经中间连杆铰支支撑连接，将主动件所能到达的行程放大很大倍数，这样就保证撞板的运动空间能达到设计要求，滑块直接和主动件相连接，运动方面两者不会发生干涉现象，但方案整体上所占用的空间比较大，成本较高，不经济。图【3】曲柄滑块压力机机构组合4）空间凸轮肘节增力机构组合如图【4】所示机构为圆柱凸轮和滑块增力机构的组合。空间凸轮结构能够机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计22实现任意复杂的运动规律，如移动、摆动等，可将转动改变为平动，但是由于轮廓曲线与从动件之间是点或线接触的高副，易磨损，不能用于传力太大的场合，且传递行程由限，获得较大行程需增大圆柱体积，占用空间大，成本高。 图【4】空间凸轮滑块增力机构组合5）凸轮组合机构图【5】所示为凸轮连杆组合机构。主动件为凸轮，在凸轮上并接连杆作为滑块动力源，滚子从动件将撞板行程放大得到所需，此设计的不足在于凸轮轮廓曲线的成型与加工有困难，再者滚子和凸轮的接触为高副连接，磨损厉害，不利于长期生产工作，由于凸轮设计不是圆形，当角速度加大时，会出现“尖点”连接件和主动件会产生震动和噪音。图【5】凸轮组合机构机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计236）齿轮齿条机构如图【6】所示齿轮齿条机构，滑块的动作由齿条直接牵引完成，所有动力传输有三个齿轮联合组成，齿轮传动有着高稳定性，可以承受重再和高速载荷等优点，且结构简单，易于加工，维护方便，整体方案相对节省空间，运动优势很明显。图【6】齿轮齿条机构7）组合机构图【7】所示的组合机构，基本上都能满足工作要求，机构构成较复杂些，采用了齿轮齿条和连杆的结合方式，主动件是曲柄，使导杆摆动，导杆上装有扇形齿轮，齿轮齿条啮合，齿条带动滑块左右移动，右端的滑块拉动撞板上下运动。机构运动稳定，力学性能良好，此外，由于机构本身具有急回特性，使得在非工作段（空行程）中运动的时间相对较短，大大提高了生产效率；与此同时增力机构在滑块急回特性的带动下获得一定惯性力，使得增力进一步加大，麦秸在竖直方向下落的运动更趋容易。机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计24图【7】组合机构2-2-4 机构组合方案的确定根据所设计方案是否能满足要求的性能指标，结构是否简单、紧凑；工艺动作明了，生产效率是否高效；制造是否方便；成本是否低廉等选择原则。经过对前述构思方案的评价，采用系统工程评价法进行分析论证，确定方案【3】 （牛头刨急回机构偏心式肘节机构组合）是上述十个方案中最为合理的方案。机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计252-3 执行机构设计2.3.1 执行机构设计执行机构分别为：曲柄导杆与齿轮齿条的组合急回机构，控制滑块水平运动增力机构机构，控制撞板竖直运动1）整体机构尺寸设计由设计要求所给定的数据（滑块和撞板极两个限位置及滑块尺寸） ，结合机构运转相互协调，不发生干涉的条件，实现满足生产需要的机理，根据几何关系，得出相应的尺寸数据。在数值计算中，为方便数据处理及相关尺寸的确定，分别对所选机构运行位置特殊化。在要求允许范围内可以进行相关“假设” ，依据假设的特殊性和在假设基础上能够实现机构运动的可实施性，用实验法解出一组或几组实验数据，进行比较选出最优方案。注：过程中可以利用计算机编程来完成相关数据的处理，得到结果。下图示为机构运动的极限位置，依图求解。机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计26图【1】图【2】机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计27算法及过程：1、曲柄导杆与齿轮齿条的组合急回机构的设计综合考虑机构性能与紧凑性，设摆角 =110，小齿轮 2 的往复转角m=2，小齿轮 2 半径日 r2=40mm。r3 为大齿轮半径。2RmR=131mm 34rlmr3=136.87mm由 ，取 r1=20mm,L=42.5mmsin21Lr确定各个齿轮的模数和齿数经过查机械设计手册可知，满足条件的模数：弧形齿条和小齿轮模数4，大齿轮模数 10.21m3m由此可知齿轮的齿顶高系数和顶隙系数分别为： ，1*ah25.0*c由公式 d=mz 可知各个齿轮的齿数和其他参数： 对于对于弧形齿条和小齿轮： mha4*齿 顶 高2706523121rZmRmcha5)(*f 齿 根 高c9)2(全 齿 高机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计28经计算弧形齿条长度为 251mm，共 20 个齿对于大齿轮和直齿条：经计算，直齿条其他参数如下：齿厚 ms7.152齿数 27.860slpZ直 齿 条2、增力机构的设计基本假设：1 将设计要求的数据和所求的数据全部缩小 20 倍后，原计量单位不变求解。2 由于设计要求中没有将竖直撞板的尺寸做具体要求，为使的计算方便，故将其假设为上下移动的滑块，尺寸为ef=8mm10mm。3 假设滑块处于左极限位置时，滑块处于下极限位置，并且连接杆 b 和 c 在同一条直线上。求解：1） 已知设计满足条件 l1=15mm，l 2=20mm，l 3=13mm，l 5=10mm。2） 由基本假设可得利用条件 e=8mm，f=10mm 。3）求解：图【1】滑块达到左极限位置时 d 杆和水平线所成角度用 k表示，其他杆标志位置分别由上图标注可知。mha10*齿 顶 高 mcha5.12)(*f 齿 根 高c5.2)2(全 齿 高机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计29由等边三角形特殊的几何关系及其他一般函数关系可知式（1） 式（2）式（3）式（1） 、 （2） 、(3)中 m 和 x 的数值可由作图法直接量取（注：两滑块中心水平位置差和竖直高度差与其他条件无关，只取决于滑块极限位置和滑块固有尺寸的大小） ，所以 m=27mm，x=3mm 。4）求解：图【2】1】当水平滑块达到右极限位置时，由于 b 杆的运动是以绕固定点的圆周运动，故以 b 的长度作圆弧，同样滑块上升至极限位置，杆 c 为刚性杆，不会发生弹性变形，所以以 c 杆的长度作圆弧，与上圆弧得到交点，连接交点与滑块几何中心，可得 d 杆位置，各杆之间相互所成角度，分别用、 表示。2】由三角几何一般函数关系可知式（4）式（5）式（6）cos2b7272lcl cos 2982982 lld87lal 47.0316tan89lmxcktanxcb22)(d机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计30式（8）故式（9）式（10）式（8）中 l8和 l9的数值可由作图法直接量取（l 8取决于两滑块中心的竖直高度差，l 9取决于两滑块中心水平位置差，与其他条件无关） ，所以l8=34mm，l 9=16mm 。 分别对上述（1）(10)整理分析可得如下结果：由机构的传力特性可知， 角度不应超过 60时，传力性能不错，故取值范围可在 4060,考虑到机构整体尺寸的影响，杆 b 的长度取值范围可在30mmb40mm，由此可得到如下表所示一组数据。=25.17 bmm cmm dmm 30 40.2 50.9 69.5835 49.86 58.46 64.22=4040 52.64 59.16 57.79o17.25arctn0.4o18722bcslco17.25)31(5.480bcscc2.7564os)31(5.480csb机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计3130 57.62 66.36 76.6235 63.49 71.76 68.27=4540 68.72 76.63 62.0130 35 48 65.9635 59.47 68.05 67.26=5040 64.16 72.38 62.1230 51.51 60.83 74.7335 56.25 65.10 66.36=5540 60.5 69.00 60.1230 49.25 58.81 73.9135 53.56 62.67 61.09=6040 57.44 66.20 59.28对上表数据进行全面处理比较，利用仿真软件进行最后校验比对并做适当调整，运行情况良好后得出，当 =51.5，b=30mm，c=35mm，d=48mm，为最佳组合。故有上述最终得到结果数据如下d=48mm ，b=30mm，c=35mm=51.5机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计322-4 执行机构运动分析1）速度、加速度关系曲线滑块水平方向速度曲线图滑块水平方向加速度和总速度关系曲线图机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计33竖直滑块速度曲线图竖直滑块加速度和总速度关系曲线图机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计342.5 行机构运动循环图机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计352.6 机械系统方案设计运动简图三、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作功外，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，即可根据执行机机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计36构所需要的运动和动力条件及原动机的类型和性能参数，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置方案。机械系统的组成为：原动机 传动系统(装置) 工作机（执行机构）原动机：Y 系列三相异步电动机；传动系统(机构)：常用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。原始数据：已知工作机（执行机构原动件）主轴：机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计37转速：n w=24 （r/min）转矩：M b=1120(N.m)3.2 电动机的选择1）选择电动机类型按已知工作要求和条件选用 Y 系列一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步电动。2）选择电动机容量a工作轴输出功率 ： PW=M/1000 (KW)=n W /30=24/30=2.512 (rad/s)PW=Mb/1000=11202.512/1000=2.83144 (KW)注：工作轴执行机构原动件轴。b所需电动机的功率：P d= PW / a a-由电动机至 工作轴的传动总效率 a = 带 轴承 3 齿轮 2 联 查表可得：对于 V 带传动: 带 =0.96 对于 8 级精度的一般齿轮传动： 齿轮 =0.97对于一对滚动轴承： 轴承 =0.99对于弹性联轴器： 联轴器 =0.99则 a = 带 轴承 3 齿轮 2 联=0.960.9930.9720.99= 0.868P d= PW / a=2.83144/0.868=3.241 KW查各种传动的合理传动比范围值得：机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计38V 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 i 齿 2nW=(24)( 35) 2 nW =（18 100 ）n W=(18100) 24=432 2400 r/min符合这一转速范围的同步转速有 750 r/min、1000 r/min、1500 r/min 根据容量和转速，由有关手册查出三种适用的电动机型号，因此有三种传动比方案。电动机转速/ r/min 传动装置的传动比方案 电动机型号额定功率ped/kw 同步 满载电动机质量/kg 总传动比 V 带传动比 齿轮传动1 Y112M-4 4 1500 1440 43 48 3 162 Y132M1-6 4 1000 960 73 32 2.5 12.83 Y160M1-8 4 750 720 118 24 2.5 9.6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。由表中四种方案，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 Y112M-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/min3.3 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 =1440/24= 602 分配各级传动比根据机械设计课程设计表 2.2 选取，对于三角 v 带传动,为避免大带机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计39轮直径过大,取 i12=3.2；则减速器的总传动比为 i 减 =i 总 /3.2=60/3.2=18.75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=1.3idi 减 = igid = 1.3i2d =18.75i2d =18.75/1.3=14.4231id =3.798ig=1.3id=1.33.798=4.9374注：i g -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计算各轴的转速：电机轴：n 电 = 1440 r/min轴 n = n 电 /i 带 =1440/3.2=450 r/min轴 n = n / ig=450/4.9374=91.141 r/min轴 n =n / id =91.141/3.798=24 r/min计算各轴的输入和输出功率：轴： 输入功率 P = Pd 带 =3.2410.96=3.11 kw输出功率 P = 3.1136 轴承 =3.11360.99=3.08 kw轴： 输入功率 P =3.08 齿轮 =3.080.97=2.99 kw输出功率 P = 2.99 轴承 =2.990.99=2.96 kw轴 输入功率 P =2.96 齿轮 =2.960.97=2.87 kw输出功率 P = 2.87 轴承 =2.870.99=2.84 kw机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计40计算各轴的输入和输出转矩：电动机的输出转矩 Td=9.55106Pd /n 电 =9.551063.241/1440=21.49103 Nmm轴： 输入转矩 T =9.55106P / n =9.551063.11/450=66103 Nmm输出转矩 T =9.55106P / n =9.551063.08/450=65.36103 Nmm轴： 输入转矩 T =9.55106P / n =9.551062.99/91.141=313.3103 Nmm输出转矩 T =9.55106P / n =9.551062.96/91.141=310.16103 Nmm轴 输入转矩 T =9.55106P / n =9.551062.87/24=1142.02103 Nmm输出转矩 T =9.55106P / n =9.551062.84/24=1124.17103 Nmm将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表：功率 p/kw 转矩 T ( Nmm)轴名 输入 输出 输入 输出转速n/rmin-1传动比 i电机轴 3.241 21.49103 1440 3.2轴 3.11 3.08 66103 65.36103 514.29轴 2.99 2.96 313.3103 310.16103 97.403 4.9374机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计41轴 2.87 2.84 1142.02103 1124.17103 243.798四、课程设计小结此次课程设计，按照老师任务的布置，我的设计题目是麦秸秆打包机机构及传动装置设计。机械原理课程设计的目的就是将二年级学过的机械原理课程和本学期的机械设计课程进行有机统一的结合起来，利用机械原理是以机器和机构为研究对象，认识并认知机构，明白机构的两个基本特征：机构都是人为的实物（机件）的组合体，组成机构的个运动之间具有确定的相对运动。以这两个基本特征为基础，进行机构运动设计、机械动力设计、机械系统方案设计等等一些列内容的研究与综合。打包机的设计其实质上就是完成喂料机构的竖直运动和推挤成型机构的水平运动方案的组合。将两种不同运动形式按一定规律结合后由一个主动件提供动力供给，完成机器运转要求。这其中运用最基本的连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇机构和组合机构的运动、动力分析，通过设计方案说给定的尺寸要求进行设计。从拿到设计题目开始，经过思索对方案的认识以及“吃透”设计内容，查阅相关书籍，画草图（成型机构及组合方案） ，对大量的方案进行筛选定型，最终确定你所需要的最优组合，并进行尺寸设计计算，运动、动力分析，模拟仿真软件运行通过，情况良好等等一系列步骤是一个漫长而复杂的过程。第一次接触设计，面对以现有的知识层面对设计的认识，自己才感觉到设计并不是单纯的凭空想象，不是说我想要得到一个怎样的东西就能轻而易举就能实现的，想象和理论的联系是有一定的距离的，再加上理论和实际操作之间又存在差异，那么无端的凭空想象和真实的操控之间的这种美好的期望值就会大打折扣。要实现一个机构的运转，需要怎样的部件组成，需要怎样的配合，机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计42达到几级精度是必须的考虑要素。课堂上老师对整体设计方案做了相关说明后，让我们自己先进行设计探索，主要是资料搜集和整理汇总，可能是大家对设计方面都比较陌生的缘故，图书馆所能涉及到机械原理课程设计的相关书籍都被抢借一空，无奈之下我也只好另图他法，上网和查阅厚重的机械设计手册就成了我主要的资料来源。慢慢地我熟悉了设计所能涉及的相关知识，并时不时找老师答疑讲解，我对设计有了概念化的认识，设计工作步入正轨。研究设计任务书我知道，麦秸秆打包机机构及传动装置的执行机构主要是由滑块机构和撞板机构组成，如果顺利的完成这两项的设计和计算，那么复杂的工作也就宣告结束，剩下的工作就没有太大的难度了，无非是一些文字和数据处理，编写课程说明书，撰写心得总结。滑块机构的主要运动是在导轨内做水平的往返运动，实现对草料的压制成型，而撞板机构则是只给定了上下极限位置，完成喂料动作，对于撞板机构比较直观的感觉是在竖直平面的上下运动。但是后来在老师的启发和听同学们探讨之后发现，撞板机构的上下运动不一定在一条直线上，只要求在两个极限位置时保证撞板在一条直线上就可，在这期间如果能使撞板在上升过程中做向后运动的话，可以将打包机在实际工作中的喂料空间有所提高，有助喂料工作，但其本质没有改变。对机构运动有了这样清晰的认识与分析之后，现在着手的工作就明朗化了，找能够实现水平运动的机构。能够实现直线运动的机构大致有以下几种：曲柄滑块机构及其衍生机构、凸轮机构、摆动导杆机构、齿轮齿条机构、间歇机构等，其中最常用的是曲柄滑块机构及其衍生机构，简单易计算，实现工艺动作多等特点，最终根据具体要求和要综合考虑的因素，在设计的十种方案中选定了牛头刨急回机构作为水平运动执行机构。正因为它具有曲柄滑块的优势又兼得急回特性的特点，既能满足工作需要又能提高生产效率。至于竖直撞板机构的选择原则也同样沿用了上述的方法，在十余种方案中选择了肘节式增力机构，并不是因为它能增大多少倍的力，而是在已有的方案中能实现运动机能确实不错，在仿真软件上也得到了证实。确定了两部分的执行机构后，连接起来进行尺寸的设计与计算。由于在计机械工程学院 机械原理课程设计 麦秆打包机机构的设计43算过程中采用了“基本假设”的概念和借助 CAD 制图软件的帮助，又选取了机构在运动中能