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编写课程设计说明书。
第2题块状物品推送机的机构综合与结构设计
一、设计题目
在自动包裹机的包装作业过程中,经常需要将物品从前一工序转送到下一工序。
现要求设计一用于糖果、香皂等包裹机中的物品推送机,将块状物品从一位置向上推送到所需的另一位置,如图6-2所示。
二、设计数据与要求
1.
向上推送距离H=120mm,生产率为每分钟推送物品120件;
2.
推送机的原动机为同步转速为3000转/分的三相交流电动机,通过减速装置带动执行机构主动件等速转动;
3.
由物品处于最低位置时开始,当执行机构主动件转过1500时,推杆从最低位置运动到最高位置;
当主动件再转过1200时,推杆从最高位置又回到最低位置;
最后当主动件再转过900时,推杆在最低位置停留不动;
4.
设推杆在上升运动过程中,推杆所受的物品重力和摩擦力为常数,其值为500N;
设推杆在下降运动过程中,推杆所受的摩擦力为常数,其值为100N;
图6-2推送机工作要求
5.
使用寿命10年,每年300工作日,每日工作16小时;
6.
在满足行程的条件下,要求推送机的效率高(推程最大压力角小于350),结构紧凑,振动噪声小。
三、设计任务
确定电动机的功率与满载转速;
设计传动系统中各机构的运动尺寸,绘制推送机的机构运动简图;
在假设电动机等速运动的条件下,绘制推杆在一个运动周期中位移、速度和加速度变化曲线;
如果希望执行机构主动件的速度波动系数小于3%,求应在执行机构主动件轴上加多大转动惯量的飞轮;
进行推送机减速系统的结构设计,绘制其装配图和两张零件图;
7.
四、设计提示
实现推送机推送要求的执行机构方案很多,下面给出几种供设计时参考。
凸轮机构图6-3所示的凸轮机构,可使推杆实现任意的运动规律,但行程较小。
凸轮-齿轮组合机构图6-4所示的凸轮-齿轮组合机构,可以将摆动从动件的摆动转化为齿轮齿条机构的齿条直线往复运动。
当扇形齿轮的分度圆半径大于摆杆长度时,可以加大齿条的位移量。
凸轮-连杆组合机构图6-5所示的凸轮-连杆组合机构也可以实现行程放大功能,但效率较低。
图6-3凸轮机构图6-4凸轮-齿轮组合机构图6-5凸轮-连杆组合机构
连杆机构图6-6所示的连杆机构由曲柄摇杆机构ABCD与曲柄滑块机构GHK通过连杆EF相联组合而成。
连杆BC上E点的轨迹,在
部分近似呈以F点为圆心的圆弧形,因此,杆FG在图示位置有一段时间实现近似停歇。
5.固定凸轮-连杆组合机构图6-7所示的固定凸轮-连杆组合机构,可视为连杆长度BD可变的曲柄滑块机构,改变固定凸轮的轮廓形状,滑块可实现预期的运动规律。
图6-6
连杆机构图6-7固定凸轮-连杆组合机构
第3题颚式破碎机的机构综合与传动系统设计
设计题目
颚式破碎机是一种利用颚板往复摆动压碎石料的设备。
工作时,大块石料从上面的进料口进入,而被破碎的小粒石料从下面的出料口排出。
图6-8为一复摆式颚式破碎机的结构示意图。
图中连杆2具有扩大衬套c,套在偏心轮1上,1与带轮轴A固联,并绕其轴线转动。
摇杆3在C、D两处分别与连杆2和机架相联。
连杆2(颚臂)上装有承压齿板a,石料填放在空间b中,压碎的粒度用楔块机构4调整。
弹簧5用以缓冲机构中的动应力。
图6-9为一简摆式颚式破碎机的结构示意图。
当与带轮固联的曲柄1绕轴心O连续回转时,在构件2、3、4的推动下,动颚板5绕固定点F往复摆动,与固定颚板6一起,将矿石压碎。
设计颚式破碎机的的执行机构和传动系统。
图6-8复摆式颚式破碎机图6-9简摆式颚式破碎机
颚式破碎机设计数据如表6-1所示。
表6-1
颚式破碎机设计数据
分组号
进料口尺寸
(mm)
颚板有效工作长度
最大进料粒度
出料口调整范围
最大挤压压强
(Mpa)
曲柄转速
(rpm)
1
120×
200
100
10~30
300
2
150×
250
120
10~40
210
270
3
200×
150
20~40
220
4
250×
350
20~50
230
为了提高机械效率,要求执行机构的最小传动角大于650;
为了防止压碎的石料在下落时进一步碰撞变碎,要求动颚板放料的平均速度小于压料的平均速度,但为了减小驱动功率,要求速比系数k(压料的平均速度/放料的平均速度)不大于1.2。
采用380V三相交流电动机。
该颚式破碎机的设计寿命为5年,每年300工作日,每日16小时。
针对图6-8和图6-9所示的颚式破碎机的执行机构方案,依据设计数据和设计要求,确定各构件的运动尺寸,绘制机构运动简图,并分析组成机构的基本杆组;
假设曲柄等速转动,画出颚板角位移和角速度的变化规律曲线;
在颚板挤压石料过程中,假设挤压压强由零到最大线性增加,并设石料对颚板的压强均匀分布在颚板有效工作面上,在不考虑各处摩擦、构件重力和惯性力的条件下,分析曲柄所需的驱动力矩;
取曲柄轴为等效构件,要求其速度波动系数小于15%,确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量;
对曲柄轴进行动平衡计算;
确定传动系统方案,设计传动系统中各零部件的结构尺寸;
绘制颚式破碎机的装配图和曲柄轴的零件图;
9.
四、
设计提示
动颚板长度取为其工作长度的1.2倍,为了不使石料被挤推出破碎室,两颚板间夹角
。
将动颚板摆角范围取为
在进行曲柄轴的动平衡时,应将曲柄上的飞轮分成大小和重量相同的两个轮子,其中一个兼作带轮用。
第4题压床机构综合与传动系统设计
压床是应用广泛的锻压设备,用于钢板矫直、压制零件等。
图6-10所示为*压床的运动示意图。
电动机经联轴器带动三级齿轮(
-
、
)减速器将转速降低,带动冲床执行机构(六杆机构ABCDEF)的曲柄AB转动(图6-11),六杆机构使冲头5上下往复运动,实现冲压工艺。
现要求完成六杆机构的尺寸综合,并进行三级齿轮减速器的强度计算和结构设计。
二、设计数据
六杆机构的中心距
,构件3的上、下极限位置角
,滑块5的行程H,比值
,曲柄转速
以及冲头所受的最大阻力
等列于表6-2。
针对图6-11所示的压床执行机构方案,依据设计要求和已知参数,确定各构件的运动尺寸,绘制机构运动简图,并分析组成机构的基本杆组;
图6-10*压床的运动示意图图6-11压床六杆机构
表6-2
六杆机构的设计数据
已知参数
分组
(°
)
H
(KN)
50
140
60
0.5
0.25
6
170
260
180
5
70
310
90
9
假设曲柄等速转动,画出滑块5的位移和速度的变化规律曲线;
在压床工作过程中,冲头所受的阻力变化曲线如图6-12所示,在不考虑各处摩擦、构件重力和惯性力的条件下,分析曲柄所需的驱动力矩;
取曲柄轴为等效构件,要求其速度波动系数小于10%,确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量;
绘制压床传动系统的装配图和齿轮、轴的零件图;
8.
图6-12压床阻力曲线图
第5题自动送料冲床机构综合与传动系统设计
图6-13为*冲床机构运动方案示意图。
该冲床用于在板料上冲制电动玩具中需要的薄壁齿轮。
电动机通过V带传动和单级齿轮传动(图中未画出)带动曲柄
转动,通过连杆
带动滑块上下往复运动,实现冲制工艺。
针对图6-13所示的冲床机构运动方案,进行执行机构的综合与分析,并进行传动系统结构设计。
图6-13冲床机构运动方案示意图
依据冲床工况条件的限制,预先确定了有关几何尺寸和力学参数,如表6-3所示。
要求所设计的冲床结构紧凑,机械效率高。
图6-14冲头所受阻力曲线
表6-3冲床机构设计数据
生产率
(件/min)
送料距离
130
板料厚度
轴心高度
1060
1040
1020
1000
冲头行程
80
辊轴半径
大齿轮轴心坐标
460
450
440
430
大齿轮轴心偏距
30
送料机构最小传动角
(0)
45
速度不均匀系数
0.03
板料送进阻力
(N)
530
520
510
500
冲压板料最大阻力
2300
2200
2100
2000
冲头重力
绘制冲床机构的工作循环图,使送料运动与冲压运动重叠,以缩短冲床工作周期;
针对图6-13所示的冲床的执行机构(冲压机构和送料机构)方案,依据设计要求和已知参数,确定各构件的运动尺寸,绘制机构运动简图;
假设曲柄等速转动,画出滑块C的位移和速度的变化规律曲线;
在冲床工作过程中,冲头所受的阻力变化曲线如图6-14所示,在不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下,分析曲柄所需的驱动力矩;
取曲柄轴为等效构件,确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量;
绘制冲床传动系统的装配图和齿轮、轴的零件图;
9.
第6题插床机构综合与传动系统设计
插床是常用的机械加工设备,用于齿轮、花键和槽形零件等的加工。
图6-15为*插床机构运动方案示意图。
该插床主要由带转动、齿轮传动、连杆机构和凸轮机构等组成。
电动机经过带传动、齿轮传动减速后带动曲柄1回转,再通过导杆机构1-2-3-4-5-6,使装有刀具的滑块沿道路y-y作往复运动,以实现刀具切削运动。
为了缩短空程时间,提高生产率,要求刀具具有急回运动。
刀具与工作台之间的进给运动,是由固结于轴
上的凸轮驱动摆动从动件
和其他有关机构(图中未画出)来实现的。
`
图6-15插床机构运动方案示意图
图6-16插刀所受阻力曲线
针对图6-15所示的插床机构运动方案,进行执行机构的综合与分析,并进行传动系统结构设计。
依据插床工况条件的限制,预先确定了有关几何尺寸和力学参数,如表6-4所示。
要求所设计的插床结构紧凑,机械效率高。
表6-4插床机构设计数据
插刀往复次数
(次/min)
插刀往复行程
插削机构行程速比系数
中心距
160
杆长之比
质心坐标
55
125
115
凸轮摆杆长度
凸轮摆杆行程角
15
推程许用压力角
推程运动角
回程运动角
远程休止角
10
推程运动规律
等加速等减速
余弦加速度
正弦加速度
3-4-5次多项式
回程运动规律
等速
最大切削阻力
阻力力臂
滑块5重力
340
330
320
构件3重力
构件3转动惯量
(kgm2)
0.12
0.11
0.1
针对图6-15所示的插床的执行机构(插削机构和送料机构)方案,依据设计要求和已知参数,确定各构件的运动尺寸,绘制机构运动简图;
假设曲柄1等速转动,画出滑块C的位移和速度的变化规律曲线;
在插床工作过程中,插刀所受的阻力变化曲线如图6-16所示,在不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下,分析曲柄所需的驱动力矩;
确定插床减速传动系统方案,设计减速传动系统中各零部件的结构尺寸;
绘制插床减速传动系统的装配图和齿轮、轴的零件图;
第7题带式输送机的传动装置设计
图6-17所示为带式输送机的六种传动方案,设计该带式输送机传动系统。
a)
b)
c)
d)
e)
f)
图6-17带式输送机的六种传动方案
带式输送机的已知条件如表6-5所示。
输送带鼓轮的传动效率为0.97(包括鼓轮和轴承的效率损失),该输送机为两班制工作,连续单向运转,用于输送散粒物料,如谷物、型沙、煤等,工作载荷较平稳,使用寿命为10年,每年300个工作日。
一般机械厂小批量制造。
表6-5
带式输送机的已知条件
方案编号
a)
b)
c)
d)
e)
f)
输送带工作拉力F(N)
2700
2500
2400
2600
输送带工作速度v(m/s)
1.4
1.3
1.2
1.1
1.0
鼓轮直径D(mm)
240
分析各种传动方案的优缺点,选择(或由教师指定)一种方案,进行传动系统设计;
确定电动机的功率与转速,分配各级传动的传动比,并进行运动及动力参数计算;
进行传动零部件的强度计算,确定其主要参数;
对齿轮减速器进行结构设计,并绘制减速器装配图;
对低速轴上的轴承以及轴等进行寿命计算和强度校核计算;
对主要零件如轴、齿轮、箱体等进行结构设计,并绘制零件工作图;
第8题螺旋输送机的传动装置设计
图6-18所示为螺旋输送机的六种传动方案,设计该螺旋输送机传动系统。
图6-18螺旋输送机的六种传动方案
螺旋输送机的已知条件如表6-6所示。
该输送机为两班制工作,连续单向运转,用于输送散粒物料,如谷物、型沙、煤等,工作载荷较平稳,使用寿命为8年,每年300个工作日。
表6-6
螺旋输送机的已知数据
输送螺旋转速n(r/min)
输送螺旋所受阻力矩T(Nm)
95
85
75
第9题平板搓丝机的执行机构综合与传动装置设计
图6-19为平板搓丝机结构示意图,该机器用于搓制螺纹。
电动机1通过V带传动、齿轮传动3减速后,驱动曲柄4转动,通过连杆5驱动下搓丝板(滑块)6往复运动,与固定上搓丝板7一起完成搓制螺纹功能。
滑块往复运动一次,加工一个工件。
送料机构(图中未画)将置于料斗中的待加工棒料8推入上、下搓丝板之间。
图6-19平板搓丝机结构示意图
平板搓丝机设计数据如表6-7所示。
表6-7
平板搓丝机设计数据
最大加工直径
最大加工长度
滑块行程
搓丝动力
(kN)
8
300~320
40
320~340
32
12
340~360
24
14
360~380
11
20
该机器室内工作,故要求振动、噪声小,动力源为三相交流电动机,电动机单向运转,载荷较平稳。
工作期限为十年,每年工作300天;
每日工作8小时。
针对图6-19所示的平板搓丝机传动方案,依据设计要求和已知参数,确定各构件的运动尺寸,绘制机构运动简图;
假设曲柄AB等速转动,画出滑块C的位移和速度的变化规律曲线;
在工作行程中,滑块C所受的阻力为常数(搓丝动力),在空回行程中,滑块C所受的阻力为常数1kN;
不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下,分析曲柄所需的驱动力矩;
设计减速传动系统中各零部件的结构尺寸;
绘制减速传动系统的装配图和齿轮、轴的零件图;
第10题加热炉推料机的执行机构综合与传动装置设计
图6-20为加热炉推料机结构总图与机构运动示意图。
该机器用于向热处理加热炉内送料。
推料机由电动机驱动,通过传动装置使推料机的执行构件(滑块)5做往复移动,将物料7送入加热炉内。
设计该推料机的执行机构和传动装置。
图6-20加热炉推料机结
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