機電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計

1、機電產(chǎn)品創(chuàng)新訓練任務(wù)書 姓名：學號：指導老師：時間：2011.01.11 學院：飛行器工程學院目 錄1、引言-32、創(chuàng)新方案的提出-4-53、產(chǎn)品概念以及原理介紹-53.1、產(chǎn) 品 原 理 圖-63.2、零、部件草圖-6-94、產(chǎn)品具體參數(shù)及結(jié)構(gòu)計算-9-195、實訓總結(jié)與心得-206、參考資料及文獻-217、附錄：運動簡圖1.引 言為期兩周機電產(chǎn)品創(chuàng)新實訓拉開了帷幕，我們小組經(jīng)過三次小組會議討論，總共規(guī)劃了三種方案，經(jīng)過與老師的討論和論證，最終確定創(chuàng)新產(chǎn)品為“多功能行星輪攪拌機”。經(jīng)過分工與討論，初步確定了機構(gòu)的原理圖，并且設(shè)計出了整套傳動機構(gòu)的方案，并且論證了其可行性，符合機電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計

2、要求。小組成員：組長：組員：2.方案提出：在現(xiàn)今日益發(fā)展當今社會，到處林立著高樓大廈，而在混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土的制造工藝和水平，往往直接影響著房屋結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，而在混凝土的制造中，混凝土攪拌機的性能，起著決定性的作用。一方面，舊式攪拌機在結(jié)構(gòu)設(shè)計上有很多不合理之處：1 )結(jié)構(gòu)型式過于粗糙，傳動支架與上橫梁采用灰口鑄鐵，這種薄壁支架強度低，在復雜的施工現(xiàn)場極易在碰撞中斷裂，沒有配件則整機癱瘓。2 )皮帶輪安裝在傳動支架內(nèi)部軸承座與上橫梁之間，而上橫梁與支撐架為螺栓連接，這種不穩(wěn)定的支架結(jié)構(gòu)對設(shè)備損害極大，兩軸承之間的縱向位移將使軸卡死或損失動力能。對于常規(guī)單鏟葉片式攪拌機，在沖擊載荷大和單純雙螺帶

3、式攪拌裝置中易出現(xiàn)“ 抱軸”現(xiàn)象，這會會嚴重影響電動機的工作，甚至出現(xiàn)燒毀電動機的事故。另一方面，盡管攪拌機的種類繁多，但目前使用最多的是帶有一個或兩個固定在垂直軸上的三葉螺旋槳攪拌機。這種螺旋槳攪拌機旋轉(zhuǎn)時，形成沿攪拌容器的內(nèi)壁由下向上和中心由上向下的連續(xù)翻轉(zhuǎn)液流同時懸浮體還進行旋轉(zhuǎn)運動。攪拌機運行時，在螺旋槳與攪拌容器的底部之問，構(gòu)成一個攪拌強度最小的區(qū)域因此，需要較長時間才能達到必要的混合質(zhì)量，從而浪費了電能，降低了攪拌機的工作效率。所以在這基礎(chǔ)上，我們創(chuàng)新開發(fā)了“新型多功能行星輪式攪拌機”，這種新式攪拌機主攪拌軸由行星輪帶動，可根據(jù)需要選用單個或者多個攪拌軸（即加裝行星輪），可以達到充

4、分混合物料的目的，而另一個創(chuàng)新之處，在于利用電動機輸出的動能，鏈接到一個豎直方向上的副攪拌機構(gòu)，可以最大限度的減小攪拌低強度區(qū)域，最大限度的使物料混合均勻。3.產(chǎn)品概念及原理依據(jù)gbj107-87混凝土強度檢驗評定標準，混凝土的標號和強度必須達到一定要求，這就決定了混凝土攪拌機的結(jié)構(gòu)和混合效果。所以我們?yōu)榱耸够炷恋臄嚢栊Ч雍侠砭鶆?，并且能夠符合gbj107-87的要求，在現(xiàn)有的攪拌機基礎(chǔ)上，改進設(shè)計了此款新型多功能行星輪式攪拌機。產(chǎn)品的設(shè)計理念是基于在充分利用電動機動能的情況下，使得攪拌效果達到最大化，并且能夠有效的避免“抱軸”現(xiàn)象的出現(xiàn)，而且能夠在副攪拌機構(gòu)的輔助下，更加充分的將混凝土

5、攪拌均勻。此產(chǎn)品不僅可以很好的利用能源，而且能將混凝土的生產(chǎn)提高效率，在同等條件和水品下，能夠加工質(zhì)量更加優(yōu)良的混凝土。3.1.產(chǎn) 品 原 理 圖3.2零、部件草圖（1）v帶： （小帶輪工程圖） (大帶輪工程圖)（2）蝸桿傳動裝置： （蝸桿工程圖） （蝸輪工程圖）（3）行星輪：4.產(chǎn)品具體參數(shù)及結(jié)構(gòu)計算：一、輸入機構(gòu)：（電動機的選用） 電機頻率：40hz電機額定電流：19.2a電機工作電壓：380v電機轉(zhuǎn)速：2400r/min電機功率：10.5kw二、主攪拌機構(gòu)設(shè)計：(一)行星輪設(shè)計尺寸：電動機功率p1=10.5kw，轉(zhuǎn)速n1=2400 r/min，載荷平穩(wěn)單向回轉(zhuǎn)。1.根據(jù)行星輪系中心輪1與

6、行星架h的相對轉(zhuǎn)速關(guān)系：n1=n=2400r/min 同時nh=1/4n(即n1=4nh)（n1-nh）/(n3-nh)=-z3/z1令n1=4nh，n3=0，z1=30,得z3=90。2.根據(jù)行星輪同軸條件mz3/2=mz2+mz1/2由z1=30,z3=90得z2=303. 根據(jù)行星輪系中心輪1與行星輪2的相對轉(zhuǎn)速關(guān)系：（n1-nh）/(n2-nh)=-z2/z1代入z1=30,z2=30,n1=4nh得，n2=-2nhnh =600r/min,方向與n1相同n2=1200r/min，方向與n1相反4.模數(shù)的確定：（1）選擇材料及確定需用應力：1輪用40mnb調(diào)質(zhì)，齒面硬度241286hb

7、s，2輪用40mnb調(diào)質(zhì)，齒面硬度241286hbs，3輪用zg35simn，齒面硬度241269hbs，由表11-5，取sh=1.1，sf=1.25， (2)按齒面接觸強度設(shè)計： 設(shè)齒輪按6級精度制造。取載荷系數(shù)k=1.3，齒面系數(shù)d=0.8，1齒輪上的轉(zhuǎn)矩t1=9.55106p/n1=9.5510610.5/2400=4.18104 取ze=188 = =52.5mm暫取d1=105mm又齒數(shù)z1=15，模數(shù) m=d1/z1=105/15=3.5mm齒寬 b=dd1=0.8105mm=84mm，取b1=84mm，b2=84mmd1=105mm,d2=105mm中心距 a1，2=d1+d2/

8、2=105mm又z3=90，m=3.5mm，d3=mz3=315mm中心距 a2,3=（d2+d3）/2=210mm(3)驗算輪齒彎曲強度齒形系數(shù)yfa1=2.6，ysa1=1.63 yfa2=2.6，ysa2=1.63 yfa3=2.23，ysa3=1.8由式（11-5）f1=f2=2kt1yfa1ysa1/bm2z1 =21.34.181042.61.63/（843.5230）mpa =14.9mpaf1=480mpaf3=f2yfa3ysa3/yfa1ysa1=14.92.231.8/2.61.63mpa =14.1mpaf3=408mpa(4）齒輪的圓周速度 v=d1n1/601000

9、=3.141052400/601000m/s =13.2m/s對照表11-2可知選用6級精度是合宜的。ha=ha*mhf=( ha*+c*)m又ha*=1.0，c*=0.25得 ha=m, hf=1.25mda1=d1+2ha=105+23.5mm=112mmdf1=d1-2hf=105-2.53.5mm=96.25mmda2=105+23.5mm=112mmdf2=105-2.53.5mm=96.25mmda3=315+23.5mm=322mmdf3=315-2.53.5mm=306.25mm（二）攪拌刀頭的選用： 根據(jù)使用功能的不同，可以選用多種不同的刀頭，以實現(xiàn)多功能的效果：如圖所示：三

10、：副攪拌機構(gòu)設(shè)計：（一）、v帶結(jié)構(gòu)設(shè)計1、帶型的確定 由,在結(jié)合表13-5，選取b型帶確定帶輪得基準直徑d1并驗算帶速v（1）、初選小帶輪得基準直徑d1.由書本表13-9可知d1應不小于125mm,現(xiàn)取d1 = 140mm 再由表13-9 取d2=425mm（2）、驗算帶速v由在之間，因此符合要求。2、確定中心距，確定中心距a和基準長度 （1）、取 且符合由式（13-2）得帶長查表13-2，對b帶選用 （3）、 驗算小帶輪上的包角（4）、 確定帶得根數(shù)z 由， 查表13-3得,且 i=3故查13-5得再由查表13-7得 查表13-2得 取代根數(shù)z=3綜上所述： 3軸的設(shè)計軸的材料的選擇軸選用4

11、5號鋼軸尺寸的選擇軸徑dmin110p/n 1.03=11010.6/8001.03mm=26.0mm取ds=30mm4帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計帶輪材料的選擇：v=17.6m/s120 故 選取 腹板式結(jié)構(gòu)及尺寸如下： f=14 =34 ha=4 e=19.5 hf=11 b0=15 h=11 dh=60 dr=100 大輪：d2=425350 故 選取 輪輻式結(jié)構(gòu)及尺寸如下：f=14 =38 ha=4 e=19.5 hf=11b0=15 h=11 dh=60 dr=375（二）渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)設(shè)計電動機功率p1=10.5kw，轉(zhuǎn)速n1=800r/min，傳動比i=25，載荷平穩(wěn)單向回轉(zhuǎn)。1、選擇材料并確定其

12、許用應力蝸桿用45鋼，表面淬火，硬度為4555hrc；蝸輪用zcual10fe3，砂模鑄造。（1） 許用接觸應力，查表12-4得h=200mpa;（2） 許用彎曲應力，查表12-6得f=80mpa。 2、選擇蝸桿頭數(shù)z1并估計傳動效率由i=25查表12-2，去z1=2，則z2=iz1=252=50；由z1=2查表12-8，估計。3.確定蝸輪轉(zhuǎn)矩t2 4.確定使用系數(shù)ka 、綜合彈性系數(shù)ze取ka=1.1；取ze=150（鋼配錫青銅）5確定接觸系數(shù)zp假定d1/a=0.4,由圖12-11的zp=2.86.計算中心距a 7.確定模數(shù)m，蝸桿頭數(shù)z2，蝸桿直徑系數(shù)q，蝸桿導程角，中心距a等參數(shù)由式1

13、2-10得 d10.68a0.875 =0.68236.730.875mm=82mm m=（2a-d1）/z2=(2236.73-82)/50mm=7.8mm由表12-1，若取m=8mm，q=10，d1=80mm，由式（12-4）a=0.5m（q+z2）=0.58（10+50）mm=240mm236.73mm導程角8.校核彎曲強度（1）蝸輪齒形系數(shù) 由當量齒數(shù) zv=z2/（）3=50/（cos11.3099）3=53查圖11-8得yfa2=2.35（3） 蝸輪齒根彎曲應力 彎曲強度足夠圓柱蝸桿傳動各幾何尺寸：齒頂高，齒根高：ha=m=4mm hf=1.2m=4.8mm蝸桿齒頂圓直徑，蝸輪喉圓

14、直徑：da1=m(q+2)=96mm, da2=m(z2+2)=416mm齒根圓直徑：df1=m(q-2.4)=60.8mm, df2=m(z2-2.4)=380.8mm蝸桿軸向齒距：pa1=pt2=px=m=25.13mm徑向間隙c=0.20m=1.6mm中心距a=240mm（三）槽輪的主要參數(shù)是槽數(shù)z和拔盤圓銷數(shù)k為了讓槽輪在開始和終止轉(zhuǎn)動時的瞬時角速度為零，以避免圓銷和槽發(fā)生撞擊，圓銷進入或脫落徑向槽的瞬時，槽的中心線應相互垂直。設(shè)z為均勻分布的徑向槽數(shù)目，則槽輪2轉(zhuǎn)過22=2/z弧度時，拔盤i的轉(zhuǎn)角21=-22=-2/z=90在一個運動循環(huán)內(nèi)，槽輪2的運動時間t1 對拔盤i的運動時間t

15、之比稱為運動特征性系數(shù)。當拔盤i等速轉(zhuǎn)動時，這個時間之比可用轉(zhuǎn)角之比來表示。=tm/t=21/2=（z-2）/2z=1/4設(shè)均勻分布的圓銷數(shù)目為k則一個循環(huán)中，槽輪2的運動時間為只有一個圓銷時的k倍，=k（z-2）/2z1，所以k2z/（z-2）=4 一次滿足條件附圖：副攪拌機構(gòu)：5.實訓總結(jié)與心得： 此次多功能攪拌機的設(shè)計涉及到行星輪，v帶，蝸桿傳動以及間歇機構(gòu)等機械結(jié)構(gòu)。這個實踐一開始時我們想到了一個行星輪的減速裝置，利用行星輪控制正反轉(zhuǎn)，后來發(fā)現(xiàn)想要實現(xiàn)這一方面的問題有些困難。于是進行了一些拓展思考，最終將方案定為攪拌機方面的創(chuàng)新，在裝置中連接一個間歇機構(gòu)實現(xiàn)攪拌機內(nèi)攪拌物品的上下翻轉(zhuǎn)，

16、這樣就加上了一個v帶傳動，一個蝸桿傳動以及一個槽輪機構(gòu)利用這些機構(gòu)實現(xiàn)了所設(shè)計攪拌機的上下翻轉(zhuǎn)功能，這樣一個可以在xoy平面做旋轉(zhuǎn)的同時實現(xiàn)在xoz平面旋轉(zhuǎn)的新型攪拌機就出世了。 同時在這次實踐中我獲益頗多：首先此次創(chuàng)新設(shè)計拓展了自己的知識面，也培養(yǎng)了我們敢想，敢說，敢做的意識，這些對自己的創(chuàng)新思維有著很大的幫助，對于創(chuàng)新思維有著一些淺顯的認識，自己也能夠做出一些簡單的創(chuàng)新！同時對一些簡易的機械機構(gòu)都有了一些了解，并掌握了這些機構(gòu)各自在機械中的具體作用，在具體的設(shè)計過程中進一步加深了對所學課程的一些理解，對行星輪及蝸桿機構(gòu)各尺寸參數(shù)的選取都能明了。對于書本上講解不怎么詳細的間歇機構(gòu)也有了一定的了解！由于時間的關(guān)系可能各機構(gòu)間的銜接還略有不足。這次創(chuàng)新實踐在各組員之間的配合完成了，我覺得這很好的培養(yǎng)了我們的團隊合作精神，分工明確，大家有了各自的目的做起來也就快了。有了這