机械原理课程设计最终方案

机械原理课程设计最终方案一、课程设计题目设计一台用于某生产工艺的间歇运动机构，实现工件的间歇输送与定位。二、设计要求1.运动要求实现间歇运动，停歇时间为3s，运动时间为1s。运动行程为200mm，回程为0mm。2.工作条件工作环境温度在0℃至40℃之间。连续工作时间不超过8小时。3.性能要求机构运动平稳，定位精度高。结构简单，易于制造和维护。具有一定的承载能力，能够输送质量为5kg的工件。三、设计思路1.方案选择考虑到题目要求的间歇运动特性，可选择的机构有棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构等。棘轮机构结构简单，但运动平稳性较差，定位精度有限。槽轮机构运动平稳性较好，定位精度较高，但结构相对复杂。不完全齿轮机构运动平稳性和定位精度都较高，且可通过控制齿轮的形状和尺寸来实现特定的运动规律，故选择不完全齿轮机构作为本设计的间歇运动机构。2.传动系统设计确定动力源为电机，通过联轴器将电机的输出轴与减速器的输入轴相连。减速器采用圆柱齿轮减速器，根据工作要求和转速计算，选择合适的传动比，使输出轴的转速满足间歇运动机构的要求。减速器输出轴通过链条传动将动力传递给不完全齿轮机构的主动轮，实现动力的传递和运动的转换。3.间歇运动机构设计根据运动要求，设计不完全齿轮的齿数、模数、齿形等参数。确定不完全齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径等尺寸。设计不完全齿轮的停歇时间和运动时间的控制方式，可通过凸轮机构或其他控制装置来实现。4.定位装置设计为保证工件在间歇运动过程中的准确输送和定位，设计定位装置。定位装置可采用定位销、定位块等结构，与间歇运动机构协同工作，确保工件在停歇位置的精确定位。5.整体结构设计考虑到机构的安装、调试和维护，设计合理的整体结构。将各个部件合理布置在机架上，确保机构的紧凑性和稳定性。设计便于操作和观察的操作面板，设置必要的控制按钮和显示装置。四、设计计算1.电机选型根据工作要求和传动系统的总效率，计算所需的电机功率。已知间歇运动机构的工作负载、运动时间和停歇时间，以及传动系统的效率，通过公式计算电机功率。选取合适功率的电机，并根据电机的转速和输出轴直径，确定联轴器的型号。2.减速器设计根据电机的转速和间歇运动机构的要求转速，计算减速器的传动比。根据传动比和传递功率，选择减速器的类型和型号。计算减速器的各级齿轮参数，包括齿数、模数、齿宽等，进行强度校核，确保齿轮的承载能力满足工作要求。3.链条传动设计根据减速器输出轴的转速和不完全齿轮机构主动轮的转速，计算链条传动的传动比。根据传动功率和传动比，选择链条的型号和节距。计算链轮的齿数、分度圆直径、齿顶圆直径等参数，进行链条的强度校核，确保链条传动的可靠性。4.不完全齿轮机构设计根据间歇运动的要求，确定不完全齿轮的齿数。计算不完全齿轮的模数，根据强度条件和工艺要求选取合适的模数。确定不完全齿轮的齿形，采用标准渐开线齿形。计算不完全齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径等尺寸，确保不完全齿轮能够实现预定的间歇运动。5.定位装置设计计算根据工件的尺寸和定位要求，设计定位销或定位块的尺寸。计算定位装置的定位精度，通过分析定位误差的来源，采取相应的措施提高定位精度。五、结构设计1.机架设计采用钢板焊接结构制作机架，保证机架具有足够的强度和刚度。设计合理的机架外形，便于各个部件的安装和布置。在机架上设置必要的安装孔和支撑面，确保机构的安装精度。2.间歇运动机构结构设计将不完全齿轮机构安装在机架上，通过轴和轴承进行支撑。设计不完全齿轮的安装方式，确保其与主动轮之间的传动精度。考虑不完全齿轮在运动过程中的润滑和密封，防止灰尘和杂质进入机构内部。3.定位装置结构设计根据定位要求，将定位销或定位块安装在合适的位置。设计定位装置的固定方式，确保其在工作过程中的稳定性。考虑定位装置与间歇运动机构之间的协同工作，保证工件在停歇位置的精确定位。4.操作面板设计在机架上设置操作面板，布置控制按钮和显示装置。控制按钮包括启动按钮、停止按钮、急停按钮等，方便操作人员进行操作。显示装置可显示电机转速、工作状态等信息，便于操作人员了解设备的运行情况。六、润滑与密封设计1.润滑设计对于减速器、链条传动和间歇运动机构等部位，选择合适的润滑剂。根据不同部件的工作条件和要求，确定润滑方式，如飞溅润滑、油浴润滑、喷油润滑等。设计合理的润滑系统，包括润滑油箱、油泵、油管等部件，确保各部件得到良好的润滑。2.密封设计对减速器的输入轴和输出轴、链条传动的链轮轴等部位进行密封设计。采用密封件，如油封、密封圈等，防止润滑油泄漏和灰尘、杂质进入机构内部。设计密封结构时，要考虑密封件的安装和拆卸方便，以及密封效果的可靠性。七、电气控制系统设计1.控制要求分析根据工作要求，确定电气控制系统的控制要求，包括电机的启动、停止、正反转控制，间歇运动机构的停歇时间和运动时间控制等。2.控制方案设计采用可编程逻辑控制器（PLC）作为控制核心，实现对整个系统的自动化控制。通过输入模块采集控制按钮和传感器的信号，输出模块控制电机、接触器等执行元件。编写PLC程序，实现间歇运动机构的间歇运动控制和定位控制。3.电气元件选型根据控制要求，选择合适的电气元件，如接触器、继电器、熔断器、传感器等。确定电气元件的型号和规格，确保其能够满足系统的工作要求和安全要求。4.电气线路设计设计电气控制系统的主电路和控制电路，包括电机的主回路、PLC的输入输出回路、控制信号的传输线路等。绘制电气原理图，标注各电气元件的符号和连接方式，便于施工和维护。八、方案评估与优化1.方案评估对设计方案进行技术评估，检查各个部件的设计是否满足工作要求和性能指标。进行经济评估，分析设计方案的成本效益，包括原材料成本、制造成本、维护成本等。评估方案的可靠性和安全性，检查是否存在潜在的安全隐患和故障风险。2.优化措施根据评估结果，对设计方案进行优化。对于技术方面的不足，如提高机构的运动平稳性、增加定位精度等，采取相应的改进措施。在经济方面，通过优化结构设计、合理选材等方式降低成本。针对可靠性和安全性问题，完善安全防护措施，增加故障诊断和报警功能。九、设计进度安排1.第一周查阅相关资料，了解间歇运动机构的类型和应用。确定设计方案，完成课程设计任务书的撰写。2.第二周进行电机选型和减速器设计计算。完成传动系统的总体设计，绘制传动系统示意图。3.第三周设计间歇运动机构，计算不完全齿轮的参数。进行定位装置设计计算，确定定位方案。4.第四周完成整体结构设计，绘制机架、间歇运动机构和定位装置的装配图。进行润滑与密封设计，确定润滑方式和密封结构。5.第五周进行电气控制系统设计，编写PLC程序。绘制电气原理图和电气控制接线图。6.第六周对设计方案进行评估与优化，完善设计图纸和文档。撰写课程设计说明书，整理设计资料。7.第七周准备课程设计答辩，进行预答辩，根据老师意见修改完善。8.第八周正式进行课程设计答辩，展示设计成果，回答老师提问。十、预期成果1.完成一台用于某生产工艺的间歇运动机构的设计，包括机械结构设计、润滑与密封设计、电气控制系统设计等。2.绘制完整的装配图、零件图、电气原理图和电气控制接线图。3.撰写课程设计说明书，详细阐述设计思路、计算过程、设计方案和预期成果等内容。4.通过课程设计答辩，展示设计成果，证明设计方案的可行性和合理性。十一、注意事项1.在设计过程中，要严格按照设计要求和相关标准进行计算和设计，确保设计结果的准确性和可靠性。2.注意各个部件之间的配合和连接，保证机构的运动