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文档简介
1、123、45671机电产品创新练习任务书姓名:学号:指导老师:时间:学院:飞行器工程学院目 录、引言3、创新方案的提由 4-5、产品概念以及原理介绍 5广 品原理图 -6零、部件草图 -6-9、产品具体参数及结构计算 9-19、实训总结与心得 -20、参考资料及文献 -21、附录:运动简图.引言为期两周机电产品创新实训拉开了帷幕,我们小组经过三次小组 会议讨论,总共规划了三种方案, 经过与老师的讨论和论证, 最 终确定创新产品为“多功能行星轮搅拌机 o经过分工与讨论, 初步确定了机构的原理图,并且设计出了整套传动机构的方案, 并且论证了其可行性,符合机电产品创新设计要求.小组成员:组长: 组员
2、:2 .方案提出:在现今日益开展当今社会,到处林立着高楼大厦,而在混凝土结 构中,混凝土的制造工艺和水平,往往直接影响着房屋结构的质量, 而在混凝土的制造中,混凝土搅拌机的性能,起着决定性的作用.一方面,旧式搅拌机在结构设计上有很多不合理之处: 1 )结构 型式过于粗糙,传动支架与上横梁采用灰口铸铁, 这种薄壁支架强度 低,在复杂的施工现场极易在碰撞中断裂,没有配件那么整机瘫痪.2) 皮带轮安装在传动支架内部轴承座与上横梁之间, 而上横梁与支撑架 为螺栓连接,这种不稳定的支架结构对设备损害极大, 两轴承之间的 纵向位移将使轴卡死或损失动力能. 对于常规单铲叶片式搅拌机,在 冲击载荷大和单纯双螺
3、带式搅拌装置中易出现“ 抱轴现象,这会 会严重影响电动机的工作,甚至出现烧毁电动机的事故.另一方面,尽管搅拌机的种类繁多,但目前使用最多的是带有一 个或两个固定在垂直轴上的三叶螺旋桨搅拌机. 这种螺旋桨搅拌机旋 转时,形成沿搅拌容器的内壁由下向上和中央由上向下的连续翻转液 流.同时悬浮体还进行旋转运动.搅拌机运行时,在螺旋桨与搅拌容 器的底部之问,构成一个搅拌强度最小的区域因此, 需要较长时间才 能到达必要的混合质量,从而浪费了电能,降低了搅拌机的工作效率.所以在这根底上,我们创新开发了 “新型多功能行星轮式搅拌机,这种新式搅拌机主搅拌轴由行星轮带动,可根据需要选用单个 或者多个搅拌轴即加装行
4、星轮,可以到达充分混合物料的目的, 而另一个创新之处,在于利用电动机输出的动能,链接到一个竖直方 向上的副搅拌机构,可以最大限度的减小搅拌低强度区域, 最大限度 的使物料混合均匀.3 .产品概念及原理依据?GBJ107-87混凝土强度检验评定标准?,混凝土的标号和强 度必须到达一定要求,这就决定了混凝土搅拌机的结构和混合效果. 所以我们为了使混凝土的搅拌效果更加合理均匀,并且能够符合 GBJ107-87的要求,在现有的搅拌机根底上,改良设计了此款新型多 功能行星轮式搅拌机.产品的设计理念是基于在充分利用电动机动能的情况下,使得搅 拌效果到达最大化,并且能够有效的防止“抱轴现象的出现,而且 能够
5、在副搅拌机构的辅助下,更加充分的将混凝土搅拌均匀.此产品 不仅可以很好的利用能源,而且能将混凝土的生产提升效率, 在同等 条件和水晶下,能够加工质量更加优良的混凝土.产品原理图零、部件草图1 V带:小带轮工程图大带轮工程图2蜗杆传动装置:蜗杆工程图蜗轮工程图3行星轮:4 .产品具体参数及结构计算:一、输入机构:电动机的选用电机频率:40Hz电机额定电流:电机工作电压:380V电机转速:2400r/min电机功率:二、主搅拌机构设计:一行星轮设计尺寸:电动机功率Pi=,转速ni=2400 r/min ,载荷平稳单向回转.1 .根据行星轮系中央轮1与行星架H的相对转速关系:ni=N=2400r/m
6、in 同时 nH=1/4N即 ni=4nm-nH/n 3-n h=-z 3/z 1令 n=4nH, n3=0, z1=30,得 Z3=90.2 .根据行星轮同轴条件mz/2=mz2+mz/2由 Zi=30,Z3=90 得 z2=303 .根据行星轮系中央轮1与行星轮2的相对转速关系:(ni-nH)/(n 2-n h)=-z 2/z 1代入 Zi=30,Z2=30,n i=4m得,n2=-2nHnH =600r/min,方向与ni相同n2=1200r/min ,方向与ni相反4 .模数确实定:(i)选择材料及确定需用应力:i 轮用 40Mn丽质,齿面硬度 24i286HBs Hiimi 730M
7、Pa , FEi 600MPa 2 轮用 40Mn丽质,齿面硬度 24i286HBs Hiim2 730MPa , fe2 600MPa 3 轮用 ZG35SiMn齿面硬度 24i269HBS Hiim3 620MPa , fe3 5i0MPa 由表 ii-5,取 Sh=, S=,(2)按齿面接触强度设计:设齿轮按6级精度制造.取载荷系数k=,齿面系数.d=, i齿轮上 的转矩Ti=Xi06XP/ni=Xi06X2400N m=X i04 N m取 Ze=1882 1.3 4.18 104 2:0.818822.5664暂取 di=105mm又齿数Zi=15,模数 m=d i/z 1=105/
8、15=齿宽 b=(|)ddi=x 105mm=84np原 bi=84mm b2=84mmdi=105mm,d=105mm中央距 a i, 2=di+d2/2=105mm又 Z3=90, m= d3=mz=315mm中央距 a 2,3= (dz+cb) /2=210mm(3)验算轮齿弯曲强度齿形系数YFa1=, YSa1 =Y Fa2= , Ysa2=YFa3= , YSa3=由式(11-5)2 (T F1= (T F2=2KTYFaiYsai/bm Zi=2xxxi04xx (84XX 30) MPa=(TFi=480MPa(y F3=(7 F2YFa3YSa3/Y FaiYsa1= X X
9、X=(TF3=408MPa(4)齿轮的圆周速度v= 兀 dini/60 x 1000=x 105X 2400/60 乂 1000m/s=s对照表11-2可知选用6级精度是合宜的.*ha=ha mhf=( h a +c )m又 ha*=, c*=# h a=m, h f =dai=di+2ha=105+2x =112mm dfi =di-2hf=x =da2=105+2x =112mmdf2 = x =da3=315+2X =322mmdf3 = x =(二)搅拌刀头的选用:根据使用功能的不同,可以选用多种不同的刀头,以实现多功能的效果:如下图:三:副搅拌机构设计:(一)、V带结构设计1、带型确
10、实定由Pc 10.5Kw,n1 2400r / min ,在结合表13-5,选取B型带确定带轮得基准直径d1并验算带速V(1)、初选小带轮得基准直径d1.由书本表13-9可知d1 应不小于 125mm!取 d1 = 140mm再由表13-9 取d2=425mm(2)、验算带速vd1nl140 2400由 V 117.6m/s60 100060 1000在5: 25m/s之间,因此符合要求2、确定中央距,确定中央距 a和基准长度Ld(1)、a0 1.5 & d21.5 140 425 847.5mm取 a0 850mm 且符合 0.7 d1 d2a0 2 d1 d2由式(13-2)得带长查表13
11、-2 ,对B带选用Ld 2800mm(3)、验算小带轮上的包角(4)、确定带得根数z由 n1 2400r / min , d1 140mm查表 13-3 得 P0 3.70 Kw ,且 i=3故查 13-5 得 P0 0.76Kw再由163o查表13-7得K 0.95查表 13-2 得 Kl 1.05取代根数Z=3 d1 140 d2 425综上所述:Ld 2800a 945 Z 33 .轴的设计轴的材料的选择轴选用45号钢轴尺寸的选择轴径 dminA1103vP/n x=110x 3收00X =取 ds=30mm4 .带轮结构设计带轮材料的选择:v=s120故 选取 腹板式结构及尺寸如下:f
12、=14= =34o ha=4 e= hf=11b0=15 h=11 dh=60 d r=100大轮:d2=425350应选取 轮辐式结构及尺寸如下:f=14(|)=38o ha=4 e= hf=11b0=15 h=11 dh=60 d=375(二)涡轮蜗杆结构设计电动机功率P1 = ,转速m=800r/min,传动比i=25,载荷平稳单 向回转.1、选择材料并确定其许用应力蜗杆用45钢,外表淬火,硬度为4555HRC蜗轮用ZCuAl10Fe3, 砂模铸造.(1)许用接触应力,查表12-4得(T H=200MPa;(2)许用弯曲应力,查表12-6得(TF=80MPa2、选择蜗杆头数Z1并估计传动
13、效率由 i=25 查表 12-2,去 zi=2,贝U Z2=izi=25X2=50;由zi=2查表12-8,估计 0.8.3 .确定蜗轮转矩T24 .确定使用系数kA、综合弹性系数ze取kA=;取ze=150 (钢配锡青铜)5 .确定接触系数zp假定di/a=,由图12-11的zp=6 .计算中央距a7 .确定模数蜗杆头数z2,蜗杆直径系数q,蜗杆导程角丫,中央距a等参数由式12-10得d 产=x m= (2a-d1)/z 2=(2 x/50mm=由表 12-1 ,假设取 m=8mmq=10, d=80mm由式(12-4)a= (q+z2)=X8X (10+50) mm=240mmm导程角 a
14、rctan0.2 11.309908 .校核弯曲强度(1)蜗轮齿形系数由当量齿数Zv=Z2/ (cos ) 3=50/ ( ) 3=53查图11-8得YFa2=(3)蜗轮齿根弯曲应力弯曲强度足够圆柱蜗杆传动各几何尺寸: 齿顶高,齿根高: ha=m=4mm h=蜗杆齿顶圆直径,蜗轮喉圆直径:dai=m(q+2)=96mm,da2=m(z2+2)=416mm齿根圆直径:dfi =m=, d f2=m=蜗杆轴向齿距:Ri=R2=R=兀m=径向间隙c=中央距a=240mm(三)槽轮的主要参数是槽数Z和拔盘圆销数 K为了让梢轮在开始和终止转动时的瞬时角速度为零,以防止圆销和梢发生撞击,圆销进入或脱落径向
15、梢的瞬时,梢的中央线应相互垂直.设Z为均匀分布的径向梢数目,那么梢轮 2转过2 0 2=2兀/Z弧度时,拔盘I的转角20 1=兀-20 2=兀-2兀/Z=90在一个运动循环内,梢轮2的运动时间T1对拔盘I的运动时间T之 比T称为运动特征性系数.当拔盘I等速转动时,这个时间之比可用转角 之比来表示.r =tm/t=2 1/2 兀=(z-2) /2z=1/4设均匀分布的圆销数目为 K那么一个循环中,梢轮2的运动时间为只有一个圆销时的K倍,t =K (z-2) /2z1,所以 K2z/ (z-2) =4一次满足条件 附图:副搅拌机构:5 .实训总结与心得:此次多功能搅拌机的设计涉及到行星轮, V带,
16、蜗杆传动以及间歇 机构等机械结构.这个实践一开始时我们想到了一个行星轮的减速装 置,利用行星轮限制正反转,后来发现想要实现这一方面的问题有些 困难.于是进行了一些拓展思考,最终将方案定为搅拌机方面的创新, 在装置中连接一个间歇机构实现搅拌机内搅拌物品的上下翻转,这样就加上了一个V带传动,一个蜗杆传动以及一个梢轮机构利用这些 机构实现了所设计搅拌机的上下翻转功能, 这样一个可以在xoy平面 做旋转的同时实现在xoz平面旋转的新型搅拌机就出世了.同时在这次实践中我获益颇多:首先此次创新设计拓展了自己的 知识面,也培养了我们敢想,敢说,敢做的意识,这些对自己的创新 思维有着很大的帮助,对于创新思维有着一些浅显的熟悉,自己也能 够做出一些简单的创新!同时对一些简易的机械机构都有了一些了 解,并掌握了这些机构各自在机械中的具体作用, 在具体的设计过程 中进一步加深了对所学课程的一些理解,对行星轮及蜗杆机构各尺寸 参数的选取都能明了.对于书本上讲解不怎么详细的间歇机构也有了 一定的了解!由于时间的关系可能各机构间的衔接还略有缺乏. 这次 创新实践在各组员之间的配合完成了,我觉得这很好的培养了我们的 团队合作精神,分工明确,大家有了各自的
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