机械原理课程设计方案麦秸秆打包机.doc

机械原理课程设计设计计算说明书设计题目：麦秸打包机设计设计者：学号：专业班级：机械工程班指导教师：完成日期： 2016 年月日天津理工大学机械工程学院目录一、设计题目1.1目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 11.2目⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 11.3条件及要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 21.4任⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 2二、执行机构运动方案设计2.1 功能分解与工作分解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯？2.2方案与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯？2.3 行机构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯？2.4 行机构运分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯？2.5 机械系方案运⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯？三、传动系统方案设计3.1 方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯？3.2 机的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯？3.3 装置的比和各比分配⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯？3.4 装置的运和力参数算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯？四、设计小结五、参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯？⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯？一设计题目1.1 设计目的机械原理课程设计是我们第一次较全面的机械设计的初步训练，是一个重要的实践性教学环节。

设计的目的在于，进一步巩固并灵活运用所学相关知识；培养应用所学过的知识，独立解决工程实际问题的能力，使对机械系统运动方案设计 ( 机构运动简图设计 ) 有一个完整的概念，并培养具有初步的机构选型、组合和确定运动方案的能力，提高我们进行创造性设计、运算、绘图、表达、运用计算机和技术数据诸方面的能力，以及利用现代设计方法解决工程问题的能力，以得到一次较完整的设计方法的基本训练。

机械原理课程设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个构件的尺寸等进行构思、分析和计算，是机械产品设计的第一步，是决定机械产品性能的最主要环节，整个过程蕴涵着创新和发明。

为了综合运用机械原理课程的理论知识，分析和解决与本课程有关的实际问题，使所学知识进一步巩固和加深，我们参加了此次的机械原理课程设计。

1.2 设计题目麦秸打包机机构及传动装置设计该麦秸打包机工艺动作如图所示，使人工将麦秸挑到料仓上方，撞板B 上下运动（不一定是直线运动）将麦秸喂入料仓，滑块 A 在导轨上水平往复运动，将麦秸向料仓前部推挤。

每隔一定时间往料仓中放入一块木板，木版的两面都切出两道水平凹槽。

这样，麦秸将被分隔在两块木版之间并被挤压成长方形。

从料仓侧面留出的空隙中将两根弯成∏型的铁丝穿过两块木版凹槽留出的空洞，在料仓的另一侧将铁丝绞接起来，麦秸即被打包，随后则被推出料仓。

打包机由电动机驱动，经传动装置减速，再通过适当的机构实现滑块和撞板的运动。

传动装置方案采用：带传动+二级圆柱斜齿轮减速器；1.3 设计条件及设计要求执行构件的位置和运动尺寸如图所示，当滑块处于极限位置 A1 和 A2 时，撞板分别处于极限位置 B1 和 B2 ，依靠重力将麦秸喂入料仓。

一个工作循环所需的时间 T（秒），打包机机构的输入轴转矩为 M。

其余尺寸见下表：方案号T(s) M （ Nm ）l1 l2 l3 l4 l 5 l6 (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm)1 1.00 440 300 400 250 800 200 600 说明和要求：（1）工作条件：一班制，田间作业，每年使用二个月；（2）使用年限：六年；（3）生产批量：小批量试生产（十台）；（4）工作周期 T 的允许误差为± 3%之内。

1.4 设计任务1、执行机构设计及分析1）执行机构的选型及其组合2）拟定执行机构方案，并画出机械传动系统方案示意图3）画出执行机构的运动循环图4）执行机构尺寸设计，画出总体机构方案图，确定其基本参数、标明主要尺寸5）画出执行机构运动简图6）对执行机构进行运动分析2、传动装置设计1)选择电动机2)计算总传动比，并分配传动比3)计算各轴的运动和动力参数3、撰写课程设计说明书二、执行机构运动方案设计2.1 功能分解与工艺动作分解1)功能分解为了实现打包机打包的总功能，将功能分解为：滑块的左右运动和撞板的上下运动。

2)工艺动作过程要实现上述分功能，有下列工艺动作过程：(1)滑块向前移动，将草杆向右推。

(2)滑块快速向左移动同时撞板向下运动，将草杆打包。

(3)当撞板向下移动到最大位移处时，滑块也将再次准备向右移动，至此，此机构完成了一个运动循环。

2.2方案选择与分析1.概念设计根据以上功能分析，应用概念设计的方法，经过机构系统搜索，可得“形态学矩阵”的组合分类表，如表 1 所示。

表 1组合分类表滑块左右移动曲柄导杆机构曲柄滑块机构组合机构连杆机构撞板上下移动曲柄导杆机构曲柄滑块机构组合机构连杆机构因滑块左右移动与撞板上下移动可用同一机构完成，故可满足冲床总功能的机械系统运动方案有 N 个，即 N＝ 2 X 2 X 2 X 2 个＝ 16 个。

运用确定机械系统运动方案的原则与方法，来进行方案分析与讨论。

2.方案选择1)滑块水平运动的机构方案选择滑块左右运动的要求：主动件作回转或摆动运动，从动件( 执行构件 ) 作直线左右往复运动，行程中有等速运动段( 称工作段 ) ，机构有较好的动力特性。

根据功能要求，考虑功能参数（如生产率、生产阻力、行程和行程速比系数等）及约束条件，可以构思出如下能满足从动件( 执行构件 ) 作直线左右往复运动的一系列运动方案。

滑块左右运动方案1：三角正弦机构滑块左右运动方案2：槽轮滑块机构滑块左右运动方案3: 六连杆机构滑块左右运动方案4：连杆复合机构滑块左右运动方案5: 导杆机构滑块左右运动方案6：连杆复合机构滑块左右运动方案7: 齿轮 - 连杆组合机构滑块左右运动方案8：内凸轮机构滑块左右运动方案9: 曲柄滑块机构滑块左右运动方案10：外凸轮机构表2. 上述满足执行构件水平运动各个机构运动方案定性分析主要性能特征方功能功能质量经济适用性案二运加压一级级磨损复加工运动增工作平成动号时间传动传与变效率杂装配变换力稳性本尺①角②动形性难度寸角１满足无较短较小--- 一般一般高简单易低大２满足无较短小--- 较平稳剧烈较高较复易一小杂般３满足无较短小--- 较平稳一般较高一般易一较般大４满足较短较大大一般一般高较复较难一小强杂般５满足无长较小--- 一般有一般较高较复较难一大杂般6 满足弱长大大一般一般高较简一般一大单般7 满足弱长大--- 有冲击剧烈较高较复难较大杂高8 满足无长较小--- 有冲击剧烈较高较复较难一大杂般9 满足无较短较小--- 较平稳低高简单易低小10 满足无长较小--- 有冲击剧烈较高较复较难较大杂高注：①加压时间是指在相同施压距离内，撞板向下移动所用的时间，越长则越有利。

②一级传动角指连杆机构的传动角；二级传动角指六杆机构或连杆复合机构中后一级机构的传动角。

③评价项目应因机构功能不同而有所不同。

对以上方案初步分析如表2。

从表中的分析结果不难看出：方案 2,3,5,9性能显较差;方案:1,4,6,7,8,10有较好综合性能;其中 1,4,7,10这四个方案可作为被选方案，待运动设计，运动分析和动力分析后，通过定量评价选出最优方案。

2). 撞板下压机构方案选择撞板下压机构的运动要求：主动件作回转或摆动运动，从动件 ( 执行构件 ) 作直线（或近似直线）上下往复运动，行程中有等速运动段 ( 称工作段 ) ，机构有较好的动力特性。

根据功能要求，考虑功能参数（如生产率、生产阻力、行程和行程速比系数等）及约束条件，可以构思出如下能满足从动件 ( 执行构件 ) 作直线上下往复运动的一系列运动方案。

执行构件铅垂运动机构方案1：连杆复合机构执行构件铅垂运动机构方案2：凸轮机构执行构件铅垂运动机构方案3：连杆复合机构执行构件铅垂运动机构方案4：齿轮复合机构执行构件铅垂运动机构方案5：凸轮复合机构执行构件铅垂运动机构方案6：连杆复合机构执行构件铅垂运动机构方案7：凸轮连杆齿轮齿条复合机构执行构件铅垂运动机构方案8：凸轮机构执行构件铅垂运动机构方案9：齿轮齿条机构执行构件铅垂运动机构方案10：连杆复合机构表 2 上述满足执行构件铅垂运动各个机构运动方案定性分析方功能功能质量经济适用性案运动加压一级二级平稳磨损运动复杂加工成本运动号变换时间传动传动性与变效率性装配尺寸①角②角形难度1满足较短较大较大一般小较大一般一般一般较小2 满足长较大--- 有冲大较大一般较难较高大击3满足较长较大较大一般小较大一般一般一般较大4 满足较短较大--- 较好较大一般较复较难高较小杂5 满足较长较大--- 有冲大较大一般较难较高较大击6满足较短较大较大一般小较大较难一般一般一般满足较长较大较大一般大较大较难较难高小7满足较长较大--- 有冲大较大一般一般较高大8击满足较短较大--- 较好一般一般一般一般一般较小9满足较长较大较大一般小一般较复一般一般较大10杂注：①加压时间是指在相同施压距离内，撞板向下移动所用的时间，越长则越有利。

②一级传动角指连杆机构的传动角；二级传动角指六杆机构或连杆复合机构中后一级机构的传动角。

③评价项目应因机构功能不同而有所不同。

对以上方案初步分析如表3。

从表中的分析结果不难看出，方案2， 4， 5，7 的性显较差；方案1，3，6，8，9， 10 尚可行且有较好综合性能并各自都有特点，这六个方案可作为被选方案，待运动设计，运动分析和动力分析后，通过定量评价选出最优方案。

3.执行机构运动方案的形成机器中各工作机构都可按前述方法构思出来，并进行评价，从中选出最佳的方案。

将这些机构有机地组合起来，形成一个运动和动作协调配合的机构系统。

为使各执行构件的运动、动作在时间上相互协调配合，各机构的原动件通常由同一构件统一控制。

在选择方案时还需要进行非机械行业的综合考虑，例如机械的市场创新性，市场前瞻性，再开发性等各种各样的因素，这样会大大提高机械的价值和生命期。

通过对上述方案的拼装和组合，和多方因素的考虑，由此可以设计出以下组合方案以供选择。

1)连杆组合机构方案说明：如图 1 所示，目前此方案综合性能不是很理想，传动性能较差，但是可以将左右移动滑块上方的槽去掉，用一个杆连接直接连接另一个槽的滑块，可以大大改善此机构性能。

图 1连杆组合机构运动说明：此机构左端的曲柄摇杆机构的摇杆为复合杆，在曲柄工作时摇杆将动力输出给左右运动的滑块，滑块又将动力通过正弦机构传给上下运动的滑块，从而完成打包机所需要的运动。

2)齿轮齿条组合机构方案说明：如图 1 所示，整个机构的动力传输由三个齿轮联合组成，齿轮传动有着高稳定性，可以承受重载和高速载荷等优点，而且结构简单，加工方便易于维护，整体方案相对节省空间。