HD200多向运动混合机的设计说明书

毕业论文 题 目： 向运动混合机的设计学 院： 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）任务书 论文（设计）题目： 向运动混合机的设计及运动仿真 学号： 姓名： 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 系主任： 一、主要内容及基本要求 1、结构分析与设计 主要是对 2、 6 3、设计图纸 向运动混合机图纸折合成 0图纸一张； 1图纸一张； 3图纸4张； 4、说明书 要求 8000字以上，要求有传动系统设计和主要零部件的设计的详细过； 5、外文翻译（包含原文） 原文要求 7000字符以上，中文翻译要求通顺。 二、重点研究的问题 1、 2、 6 三、主要技术指标 1、混合桶容积 200L；最大装料容积 160L；最大装料重量 100整机重量 800 2、 电机功率 电机转速 1430r/ 3、 外形尺寸 1800 1400 1600； 4、工作速度： 12r/ 5、工作寿命： 10 年。 四、进度安排 序号 各阶段完成的内容 完成时间 1 资料调研 第 3 4 周 2 结构原理研究分析 第 5 周 3 结构设计及控制系统的研究设计 第 6 14 周 4 翻译和整理说明书 第 15 周 5 答辩 第 16 周 五、应收集的资料及主要参考文献 1孙恒陈作模主编机械原理第六版北京高等教育出版社 2000 2张启新编著空间机构的分析与综合北京机械工业出版社 1984 3 秦长海、夏素民、白乔、杨方飞等编著 文版范例教程北京 :清华大学出 版社 ,2007 4纪名刚主编机械设计（第七版）北京高等教育出版社 2001 5徐灏主编机械设计手册第四卷北京机械工业出版社 1991 6 陈志平，章序文，林文华等编著搅拌与混合设备选用手册北京：化学工出版社，2004 7徐学林主编互换性与测量技术基础湖南大学出版社 2008 毕业论文（设计）评阅表 学号 姓名 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目： 向运动混合机的设计及运动仿真 评价项目 评 价 内 容 选题 现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的； 量是否适当； 科研、社会等实际相结合。 能力 合归纳资料的能力； 究方法和手段的运用能力； 论文 （设计）质量 述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范； 无观点提炼，综合概括能力如何； 应用价值，有无创新之处。 综 合 评 价 选题符合培养目标，基本达到综合训练的目的，难度、分量适当，具有查阅文献、综合归纳资料的能力和计算机应用能力图纸基本符合国家标准，说明书内容完整，建议成绩中等。 评阅人： 年 月 毕业论文（设计）鉴定意见 学号： 姓名 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书 图 表 18 张 论文（设计）题目： 向运动混合机的设计及运动仿真 内容提要： 向运动混合机广泛用于医药、食品、轻工业等行业，能在三维空 间实现回转、平移、翻转等复杂运动是一种高效的混合设备。在该 设计任务书中，我综 合分析了该混合机的空间运动结构，并对该混合机传动系统进行了详细的说明计算 ，同 时用 杆机构进行运动仿真，最后绘制出该混合机的装配图和各主要 零件的零件图，完成设计说明书的编写。 指导教师评语 李祚智同学 在毕业设计中表现出基本知识与基本技能掌握一般， 能够运用术和机械设计基本知识、完成毕业设计任务书上规定的任务。 设计方案基本可行，图样基本符合国家标准，图面质量一般，说明书内容较完整，工作 态度较认真，同意答辩。建议毕业设计成绩为中等。 指导教师： 年 月 日 答辩简要情况及评语 答辩小组组长： 年 月 日 答辩委员会意见 答辩委员会主任： 年 月 日 目 录 摘要 . I . 一章 概述 . 8 第二章 传动系统的设计 . 8 动方案的设计 . 8 轮传动的设计 . 10 一级齿轮传 动的设计 . 12 轮传动的设计 . 19 第三章 部分轴的设计 . 21 的设计 . 21 的设计 . 24 的设计 . 27 第四章其他零件的设计 . 28 第五章 执行机构的运动分析以及 真 . 29 . 29 动仿真 . 32 设计心得 . 35 致 谢 . 36 I 向运动混合机的设计及运动仿真 摘要： 向运动混合机 广泛应 用于医药、食品、轻工业等行业，能在三维空间实现回转、平移、翻转等复杂运动，是一种高效的混合设备。在该设计任务书中，我综合分析了该混合机的空间运动结构，并对该混合机传动系统进行了详细的说明计算，同时用 杆机构进行运动仿真，最后绘制出该混合机的装配图和各主要零件的零件图。 关键词： 混合机 传动系统 空间 6杆机构 运动仿真 to 00in in Its a In of I of to a of to R of At I a of 6R 第一章 概述 多向混合机广泛应用于化工、医药、食品、粉末冶金、涂料、电子、军工、材料等粉体混合领域。粉体混合的质量有时在生产过程中起着关键的作用 ,例如在化工生产中，均匀的粉体混合为反应创造良好条件；在医药固体制剂的生产中 ,极微量的药效成分与大量增量剂混合的均匀水平直接影响着 药的质量；在粉末冶金中各种不同成分的混合均匀水平影响着材料的强度。混合设备的发展直接影响着粉体混合单元操作的效果。随着纳米技术的发展 ,粉体混合更显示出它的重要性。 2 第二章 传动系统的设计 动方案的设计 根据混合机的功能要求，考虑题设功能参数及约束条件，可构思出一系列传动方案，经初步淘汰，现列举两种传动方案。 方案一： 传动系统示意图如 (a) (b) 图 案一 传动系统示意图 其中，图 b）为、轴的展开图，其空间位置可由图 a）看出。 3 传动链由电动机经 V 带传动、两级齿轮传动再通过链传动传至轴。 方案二： 传动方案示意图如 （ a） （ b） 图 案二 传动示意图 方案一和方案二均能满足 方案一与方案二相比有结构紧凑，传动平稳，传动效率高，成本低等优点，故最终选用方案一。 传动装置的总传动比为 1 2 0m 2m 4 4 0 由于拟采用带传动和两级齿轮传动以及链轮传动减速，按 1表 1推荐范 围，初定 计算传动装置的运动和动力参数 从电机到执行机构有四轴依次为、轴，则 4 1)各轴转速： m 4 4 01m m 32 m 43 m 2)各轴功率： 由 1表 1 m = = = = P =m = P =P = P = P = P = P =轮传动的设计 2中表 8A= 带的带型 根据 计算功率 小带轮转速 带小n 由图 8型。 v 1)初选小带轮基准直径 根据 由表 8小带轮的基准直径 5 2)验算带速 v。按式（ 8算带的速度 5 56.5/ 4 4 075/1060 331 1 因为 5m/ h 5轴环处的直径为 55宽度 b 2 3）考虑齿轮与箱体不发生干涉，取小齿轮 3 距箱体内壁的距离 8 齿轮 2 距箱体内壁的距离 12。考虑到箱体的铸造误差，轴承内表面与箱体内壁之间的距离c 都取 10各段的长度和直径均已确定。 （ 3）轴上零件的周向定位 齿轮与轴的周向定位均采用圆头普通平键联接。按安装齿轮处直径 45得平键截面 b h 14 9（ 参照键长度系列，齿轮 的平键长为 40轮 0择齿轮轮毂与轴的配合为 H7/动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，选取轴此段的尺寸公差为 （ 4） 确定轴上的圆角和倒角尺寸 轴端倒角为 0452 ，有圆角处圆角为均为 图 算简图 图中 040N， 310N， 20 图 轴的载荷分析图 从轴的结构图以及图 可以看出截面 C 是轴的危险截面。现将计算出的截面 H、 的值列于下表（参看上图） 表 荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 矩 M 12897N V=弯矩 6 6 2 3 2 9 22 1 2 8 9 722 扭矩 T T=105N 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面 C）的强度。根据（ 15上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取 =的计算应力 21 M p aM p ) 3 2222 前已选定轴的材 料为 45钢，调质处理，由表 15 60此 故安全。 的设计 1. 初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为 45钢，调质处理。取 12 则 30m i n 轴的结构如下图 : 图 3轴的强度校核 经计算轴满足强度要求，故此轴安全（计算过程可参看轴轴）。 22 第四章其他零件的设计 动系统、万向摇臂机构、独特形状混料桶等部件组成。 机座： 该 机机座由型钢制成，外覆不锈钢面板。机座结构合理，能有效地稳定整机 。 万向摇臂机构 ： 为了使混料桶能在立体三维空间做复杂的平移、转动、摇滚运动，该机设计了一对摇臂。万向摇臂机构采用全不锈钢材料，并经镜面抛光，造型美观。 混合桶 ： 本机混合桶置于两个空间交叉又相互垂直，分别由 Y 型万向摇臂连接的主、从动轴间。混合桶由桶身、正锥台进料端、出料端及密封装置组成。混合桶采用优质不锈钢精制，其内壁及外壁经镜面抛光处理。桶体气密性好，平滑光洁无死角、 无 残留、易清洗。 23 第五章 执行机构的运动分析以 及 真 向运动混合机的执行机构采用的是特殊的 6R 机构。，下图为标有坐标系的机构简图，这种 6R 机构所以具有一个自由度是由于存在下列的结构特点：两个连架转动副的轴线互相平行而其余相邻转动副的轴线均互相垂直，并且 D=L 3 L 和与构件 5之间的转动副可变换为平面副， 0与 5之间无轴向运动 关系使该六杆机构的自由度为 1，具体可通过设输入角1，则待分析的运动参数0（输出角）、2、3、4、5。利用余弦矩阵，可得他们与输入角1之间的关系， 102 12 s i nc o s i n 123 c o sc o s 2 2 13 2 11 3 s i nc o 3 s i n 14 3 s i n 1c o s 2 152 13 s i nc o s i n 该特殊 6种特殊的 6f F 6 1 5 ，此即表示机构具有一个过约束（ m 6 1 ）。可以认为，这个过约束发生在构件 5和固定件 0组成的转动副处。经推算得出结论，构件 5和机架之间的圆柱副可转换成转动副。 24 图 2特殊的 6R 空间结构，使物料在混合过程中除了被抛落颠倒、平移外还做翻转运动，使物料在无离心力作用下进行混合，从而避免了不同密度的物料产生偏析和积聚现象。 我所设计的 合机的执行机构示意原理图如下： 图 2D 200 多向运动混合机的执行机构 1 轴承座 2 机架 3 从动轴 4 右摇臂 5 混合筒 6 左摇臂 7 主动轴 当主动轴以等角速度1旋转（取其角位移1作为自变量）时，其余各相邻连杆的角速度可分别按以下各式计算。 25 从动轴的角速度 512 124 3 S i n 左摆叉的角速度 121213 s i S i n料筒相对左摆叉的角速度13122 3 c o S i n 料筒的瞬时角速度 2 1124 3 s i s i n由以上诸式很容易得出结论，并可绘制角速度的变化曲线， 60 12 0 24 0 30 03 6 018 00- 1- 2123转 角 （ ）角速度2角速度变化曲线图 从而很明显地看出， 2和3曲线的变化都要经历从负到正或从正到负范围，亦即表明摆叉的摆动和料筒的翻滚均是可倒置（可逆）的，这对于加速物料的混合和提高混合精度都市极为有利的。 26 动仿真 作系统平台开发而成 能以提高工程设计工作效率，减少学习难度，降低培训成本和管理费用。 相兼容，支持术。确保 面与 件相似，而且与大家熟悉的 处理，电子表格，数据库，演示以及电子邮件等软件能很好地一起协同工作，并且能与其他支持 软件系统集成。 列产品的核心组件，它也是 司全面可升级的、行业领先的产品生命周期管理（ 品家族的组成部分。 统的一个分支，具有极佳的可扩展性，能与 X 无缝集成。同时内置的 据管理功能，将设计与管理融为一体，帮助设计者有序、高效地管理产品数据。 “运动仿真（ 是 配环境内一个独立的功能环境。用于设计零件的运动方式，分析运动的轨迹，检查零件的干涉情况，并且能够输出模 拟的运动动画。 设计“运动仿真”所需的过程分为三个阶段： 生成运动模型阶段：“运动模型”指使用装配关系将单个零件装配成机械装配件，装配关系定义了零件间如何进行相对运动；而添加其他特定于“运动模型”的实体将定义装配件运动的方式。 运动模拟阶段：在此阶段中，“运动模型”被分解为一系列的数学方程式，由“运动解算器（ 进行解算。解算器使用的“牛顿运动定律”计算每个零件的位移，并将得到的数值将显示在“结果查看器（ 中。 查看结果阶段：在此阶段中模拟过程的结果将 以各种可见的形式显示或者生成动画效果，以便查看、演示装配件的运动特性。 根据特殊 6R 机构，根据实际情况，计算后取得所设计的 D=L =627E= 3 L=1086 行 动仿真。 27 图 2仿真截图（ 1） 28 图 2仿真截图（ 2） 图 2真截 29 设计心得 大学毕业设计很快就要结束了，一个学期以来，虽然辛苦，但大家 都有了很大的收获。现将自己的得失总结于下： 一、毕业设计涉及的面广，为我们锻炼各方面能力提供了很好的机会。整个