机械系统设计大作业.docx
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机械系统设计大作业
机械系统设计大作业
第1章总体方案设计
1.1研究给定的设计任务
表1.1设计任务书
编号
名称
电机冷却系统
设计单位
起止时间
设计人员
设计费用
设计要求
1
功能
主要功能：
对大功率电机进行冷却
2
适应性
工作对象：
大豆、小麦、玉米
每次筛重：
10kg~20kg
环境：
多尘、振动
3
性能
动力：
功率300w左右
整机重量小于25kg
外形尺寸1500×800×500
4
工作能力
三分钟完成一次振动分离
5
可靠度
98%
6
使用寿命
5年
7
经济成本
600元
8
人机工程
操作方便，便于筛选完的谷物收集
9
安全性
有漏电保护
1.2设计任务抽象化
图1.1系统黑箱
1.3确定工艺原理方案
物理振动原理
1.4工艺方案设计
人工倒入适量谷物打开开关振动工作关闭电源
收集分离干净的谷物
图1.2工艺路线图
1.5功能分解功能树
图1.3功能树
1.6确定每种功能方案
分离功能：
铁丝网格、带孔铁板、带孔塑料板
动力功能：
电机
控制功能：
开关
表1.2功能解形态学矩阵
分功能
功能解
A
B
C
分离功能
铁丝网格
带孔铁板
带孔塑料板
1.7确定边界条件
图1.4边界条件
1.8方案评价
评价原则：
满足功能要求、经济、质量轻
评价方式：
一对一比较
表1.3方案评分表
方案代号
一对一比较
评分
A
B
C
A
1
1
2
B
0
0
0
C
0
1
1
经过评价选择A方案：
分离功能：
铁丝网格
动力功能：
电机
控制功能：
开关
1.9方案简图
1机架、2振动筛摇杆、3振动筛铁丝网、4振动筛曲柄、5电机
图1.5方案简图
1.10总体布置
图1.6总体布置图
1.11总要参数的确定
尺寸参数：
整体长宽高1500×800×500mm
运动参数：
曲柄回转速率n=120r/分
1.12循环图
图1.7曲柄循环图
由于仅有一个执行头，不存在干涉情况，所以不需进行时间、空间同步化。
第2章执行系统设计
2.1运动分析
2.1.1运动参数确定
1.偏心曲柄摇杆机构参数确定
曲柄回转速率n=120r/分
2.1.2运动尺寸确定
1.偏心曲柄摇杆机构
确定曲柄长度L1，连杆长度L2，摇杆长度L3、机架长L4和偏心距e
图2.1偏心曲柄摇杆机构
由机器的总体尺寸取L4=1400mm，L2=1300mm，e=60mm；
由曲柄存在条件和机器总高取L1=100mm得L2>202mm，取L2=210mm
2.2动力分析
1.偏心曲柄摇杆机构动力分析
图2.2偏心曲柄摇杆机构动力分析
A.运动分析
位移方程
速度方程
加速度运动方程
B.力分析
图2.3连杆摇杆力分析
对于连杆2有R12=R32，
对于摇杆3有R43=R23，
图2.4曲柄力分析
对于曲柄1有R21=R41，
第3章传动系统设计
3.1动力机选择
查Y系列电机表取Y80M1-1型号电机额定功率0.55kw，额定转速1390r/min。
（参考新乡市永清筛分机械有限公司的PZS家用振动筛）
3.2运动与动力参数的确定
3.21总传动比
i=n电机/n曲柄=1390/120=11.58，取为i=12
选择减速比为12的齿轮减速器
3.3运动与动力参数确定
确定各轴功率、转速、转矩
联轴器效率：
=0.99
球轴承：
=0.99
齿轮啮合效率：
=0.97
0轴（电机主轴）
Ⅰ轴（减速器高速轴）
Ⅱ轴（减速器中间轴）
Ⅲ轴（减速器低速轴）
Ⅳ轴（曲柄轴）
表3.1各轴运动参数
轴序号
功率
P/KW
转速
n/（r/min）
转矩
T/N.m
传动形式
传动比i
效率η
0轴
0.55
1390
3.78
连轴器
1.0
0．99
Ⅰ轴
0.539
1390
3.7
齿轮传动
4.0
0．96
Ⅱ轴
0.523
347.5
14.37
齿轮传动
3.0
0．96
Ⅲ轴
0.507
115.8
41.81
连轴器
1.0
0．99
Ⅳ轴
0.503
115.8
41.48
3.4传动零件设计计算
（1）选择轴的材料:
轴的材料为45号钢，调质处理。
（2）按扭矩初步估算轴端直径，其轴径可按下式求得：
查《机械设计》表（8-2）得：
=107~118，取：
=115
考虑轴端有一个键槽，在计算时应该增加3%～5%
=18.76mm
考虑轴与联轴器相配合由联轴器的规格，将外伸段直径加工取标准值取：
=20mm
（3）初选滚动轴承
考虑零件的成本和安装使用方便选用深沟球轴承，查《机械设计课程设计》与轴配合轴承选用滚动轴承6205GB/T276-1994。
图3.1曲柄轴简图
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