偏心导杆调速器设计

摘 要 本篇毕业 设计的论文主要阐述的是偏心导杆调速器的设计。 随着世界包装机械技术的不断发展和完善，包装制造技术和成形理论研究得到了飞速的发展 ,偏心导杆调速器就也属于包装机械。偏心导杆调速器是一种角速度变换装置，经多用于包装机回转式封切刀具的传动。 该调速器是一种角速度变化机构。它目的是输出周期性的变角速度运动 ，可 运用于包装机封切道具传动。该设备是利用了曲柄连杆滑块机构，操作方便，输出稳定 。 其工作原理为：当主动链轮输入等角速度时，由于导杆和曲柄的轴心线偏置，从动链轮就输出周期性的变角速度运动。首先松 开带柄螺母，然后转动手柄对照标尺进行调节，调整完毕，再将带柄螺母重新固紧。偏心导杆调速器主要由带柄螺母、锥齿轮、手柄、导杆、螺杆、曲柄、滑块、主动链轮、从动链轮等部分组成。 本篇论文首先通过分析该设备的工作原理，确定系统总体方案、确定进行 偏心导杆调速器 的相关计算；其次就是对偏心导杆调速器的结构设计，绘制零件图；最后整理资料，撰写设计说明。 关键词： 偏心导杆 ；调速器 ；曲柄 ；滑块 II Abstract This graduate design thesis mainly elaborates the design of the eccentric rod speed governor. Automatic regulating device to reduce some machines aperiodic speed fluctuation for governor. Can make the machine speed to maintain constant value or is close to the set value. Theory and design of the governor, is the research content of mechanical dynamics. A lot of governor type. Eccentric rod governor is a mechanical governor. The governor is a kind of angular speed change mechanism. It is a periodic output variable angular velocity motion, can be used in packaging machine sealing and cutting props transmission.Eccentric rod governor is mainly composed of shank nuts, bevel gear, a handle, a guide rod, screw, a crank, slider, a driving sprocket, a driven sprocket etc. This paper first analyzed the working principle of the equipment, determine the overall plan, system determines the related calculation of eccentric rod governor； second is to structure design of eccentric rod governor, draw the part drawing； finally sorted data, writing the design description. Key words: eccentric rod；governor； crank；slider V 目 录 摘 要 . I Abstract . II 目 录 . V 1 绪论 . 1 1.1 本课题的研究内容和意义 . 1 1.2 国内外的发展概况 . 1 1.3 本课题应达到的要求 . 2 1.4 本课题的主要研究内容发展趋势 . 2 1.5 设计的目的和意义 . 3 2 总体方案设计 . 5 2.1 主要组成结构 . 5 2.2 工作原理和工作过程概述 . 5 3 方案设计、分析和比较 . 8 3.1 调速器的整体分析 . 8 3.2 偏 心导杆调速器原理分析 . 8 3.3 设计方案的制定 . 10 4 调速器主要部件 . 12 4.1 无级调速器综述 . 12 4.2 偏心导 杆主动、从动链轮 . 13 4.3 偏心导杆连杆 . 13 4.4 滑块 . 14 4.5 曲柄 . 14 4.6 主动链轮承力轴 . 15 4.7 主动链轮定位轴 . 15 4.8 从动链轮定位轴 . 16 4.9 壳体支架 . 16 4.10 上、下锥形齿轮 . 17 4.11 带柄螺母 . 17 4.12 手柄 . 18 4.13 手柄垫块 . 18 4.14 滚动轴承 . 19 5 偏心导杆调速器的相关计算 . 20 5.1 偏心导杆调速器的主要要求 . 20 5.2 链轮参数的相关计算 . 20 5.2.1 链轮失效形式 . 20 5.2.2 相关计算 . 20 5.3 调速器的主动系统 . 21 VI 5.4 轴的相关计算 . 21 5.4.1 轴的计算 . 21 5.4.2 主轴上键的强度校核 . 22 5.4.3 轴承的校核及总表 . 22 5.5 轴承的相关计算 . 24 5.5.1 轴承选用 . 24 5.5.2 轴承失效形式 . 24 5.5.3 轴承的寿命计算 . 24 5.6 斜齿轮的相关计算 . 24 5.6.1 齿轮的失效形式 . 24 5.6.2 斜齿轮的相关计算 . 25 6 结论与展望 . 27 6.1 结论 . 27 6.2 不足之处及未来展望 . 28 致谢 . 30 参考文献 . 29 偏心导杆调速器 1 1 绪论 随着世界包装机械技术的不断发展和完善，包装制造技术和成形理论研究得到了飞速的发展 ,偏心导杆调速器就也属于包装机械。偏心导杆调速器是一种角速度变换装置，经多用于包装机回转式封切刀具的传动。 1.1本课题的研究内容 和 意义 大学四年，眨眼间已经接近尾声。在这四年中，我不仅 在老师孜孜不倦的教导下学习了很多知识，同时也使自己的能力得到了加强。但是，在大学期间学到的很多知识仅仅都是理论上的，与生产实际有着巨大的差距。通过这次的毕业设计，我将自己在大学期间所学到的理论知识与生产实际相结合起来，从中能够锻炼我们对大学四年所学知识的综合运用，同时也为将来我们的职业生涯打下坚实的基础。 毕业也是一个四年制的大学教育最关键的环节，我想在本次毕业设计是灵活的，系统地运用所学知识，提高他们分析问题，解决问题的能力，培养认真，严谨的教学风格和硬工作细致，严谨的治学态度。也使自己更加熟练的掌握了如 何看待中国的有关技术资料和文档研究所调查，收集，整理更多有价值的信息，同时保持同类产品优点的同时，利用新技术，新工艺，新信息，新材料，大胆创新，以弥补同类产品的缺点，产品趋向于更合理，更先进，更优化，更多的利用价值和良好的经济效益。 调速器固定或分档到输出轴和输入轴改变的传动比的齿轮传动装置，齿轮箱也称为。由驱动机构和传动机构组成的调速器的齿轮机构，可单独或一起装在同一机壳内的驱动机构。大多与普通的传动齿轮，而有些行星齿轮传动。一般用普通换档机制滑动齿轮和传播者。滑动齿轮滑动齿轮和可变比特滑动齿轮分 。与三联滑动齿轮传递，一个大的轴向尺寸，滑动可变比特紧凑型的齿轮传动装置，但传输比中的一个小的变化。离合器和点的摩擦订婚仪式。咬合式离合器，变速器应停止或速度差时，摩擦离合器时，可以用在任何操作速度的速度差，但承载能力小，并不能得到保证两轴严格同步。为了克服这个缺点，接合的离合器摩擦片的顶端，通过再次将第一摩擦板相啮合的从动轮的同步速度。行星齿轮调速用制动控制。总督被广泛应用于机床，车辆和其他必要的齿轮机床。通常安装在主轴州长，所谓的启闭，其结构紧凑，便于集中操作。在机器量的改变饲料省长称为饲料框。 随着包 装机的运用组件广泛， 2012 年包装机调速器需求量也将出现上涨，涨幅大约在6%左右。其中偏心式导杆调速器的需求量将同比增长 2.62%左右。 1.2国内外的发展概况 目前在中国，共有 20 多家企业从事调速器的生产，根据统计 2015 年中国调速器的生产量将会达到 775 万台。 解放初期，我国调速器事业刚刚开始起步，几乎一片空白，在生产过程中产品主要从苏联进口。 50 60 年代，我国调速器大部分系机械液压型调速器。在六七十年代，我国研制了第一台调速器，并且组装起来安装运行了一段时间。同时在七八十年代初，我国新建的大多数类 型的水电站都采用了电液调速器。 无锡太湖学院学士学位论文 2 1.3本课题应 达到的要求 设计分析主要操作部件 (锥齿轮、导杆、曲柄、滑块、带柄螺母、轴承等 )之间的相互配合关系及尺寸大小，做出连续、稳定的周期性变速运动。设计规范，严格保证设计内容的正确性。要做到： (l)提高生产效率； (2)改善劳动条件； (3)降低产品成本； (4)提高产品质量； (5)节约基建投资。 根据包装工艺，偏心导杆调速器要采用立式包装布局。在设计中总体布局要求： (l)各个系统要求简单明了，在能满足各个部件正常工作的基础上保证其结 构简单； (2)机械操作，调整简单，易上手，装拆方便，联锁防护可靠； (3)操纵手柄位置方便操作，也考虑到润滑系统等； (4)传动机构要考虑方便、安全； (5)外形美观大方，移动安装方便。 1.4 本课题的主要研究内容发展趋势 本课题主要研究的内容是：对偏心导杆调速器进行机械结构部分的设计与计算机三维实体造型以及二维图的绘制。所设计的偏心导杆调速器满足下面的性能要求： (l)采用连杆滑块曲柄机构； (2)采用手动旋转轮带动锥齿带动垂直的丝杠达到调整偏心距的作用； (3)主动轴与 从动轴均采用滚动轴承，轴的固定采用限位和螺栓锁紧的方法。 偏心导杆调速器 3 图 1.1 偏心导杆调速器设计要求 本设计要求设计出实现上述要求的较为合理的方案，并进行相关计算。最后对整个偏心导杆调速器进行机械结构设计，用 AutoCAD 绘制整个偏心导杆调速器的二维图。 1.5 设计的目的和意义 偏心导杆调速器的 设计是使学生较全面、系统掌握和深化 有关 机械课程的基本原理和方法的重要环节，是培养学生机械运动方案设计、创新设计以及应用计算机对工程实际中各种机构进行分析和设计能力的一门 课程。其目的是 ： (1)使学生初步了解 毕业 设计的全过程， 训练运用所学知识拟定设计方案的能力 。 (2)以 偏心导杆调速器的 方案设计为结合点，把 大学四年所学习 的理论和方法融会贯通起来， 对大学四年所 学 到 的理论知识 进行一次巩固和复习 。 (3)使学生掌握 偏心导杆调速器 方案设计的方法、步骤、内容，并对 方案 分析与设计有一个 比较清晰 的概念。 (4)进一步提高学生运算、绘图以及运用计算机和技术资料的能力。 无锡太湖学院学士学位论文 4 (5)通过编写说明书，培养学生表达、归纳、总结的能力。 偏心导杆调速器 5 2 总体方案设计 2.1 主要组成结构 图 2.1 偏心导杆调速器装配示意图 2.2 工作原理和工作过程概述 (1)工作原理 调速器用于减小某些机器 非周期性速度波动 的自动调节装置。可使机器转速保持定值或接近设定值。调速器的理论和设计问题，是 机械动力学 的研究内容。调速器的种类很多。但目前应用最广的当属机械式调速器，其结构简单，工作可靠，性能良好。 其中应用最广泛的是机械式 离心调速器 。偏心导杆调速器就属于一种机械式调速器。偏心导杆调速器是一种角速度变换机构。当主动链轮输入等角速度时，由于导杆和曲柄的轴心线偏置，从动链轮就输出周期性的变角速度运动。偏心导杆调速器主要由带柄螺母、锥齿轮 、手柄、导杆、螺杆、曲柄、滑块、主动链轮、从动链轮等部分组成。偏心导杆调速器是一种角速度变换机构。其工作原理为：当主动链轮输入等角速度时，由于导杆和曲柄的轴心线偏置，从动链轮就输出周期性的变角速度运动。 无锡太湖学院学士学位论文 6 (2)工作过程 首先松开带柄螺母，然后转动手柄对照标尺进行调节，调整完毕，再将带柄螺母重新固紧。 2.3 主要参数的计算 图 2.2 封切刀具传动示意图 角速度变化程度可用从动链轮的输出角速度从与主动链轮的输入角速度主之比来表示： K主从 K称角速度变化系数，它由导杆所处的工作位置 、曲柄转动半径 R以及导杆和曲柄的轴心线偏 移量 决定。其变化规律如下： 222 s i n1c o s1RRK 调速器的曲柄转动半径 R是固定的导杆位置 视工作情况选定后角速度变化系数 K就由偏移量 决定（参见下图 K 曲线 图）。 偏心导杆调速器 7 图 2.3 K 曲线图 调节偏移量 时应先松开带柄螺母，然后转动手柄对照标尺进行，调整完毕，应将带柄螺母重新固紧。 当偏心导杆调速器用于包装机回转式封切刀具的传动时，常取导杆的工作位置 =0，此时产品包装长度和偏移量 可以从下式推算： )21(刀RlR 由于受包装厚度、材料、封口花纹等不同因素的影响，在使用时尚应根据实际情况作微量调整。 无锡太湖学院学士学位论文 8 3 方案设计、分析和比较 3.1 调速器的整体分析 根据调速器的原理不难确定，调速器 的机械结构部分可以分为如下几个主要的系统 ：输入输出链轮、调速速机构、偏心距调整装置、轴承及固定轴装置 系统等主要部分。 下面将阐述 设计方案。 图 3.1 偏心导杆调速器 3.2 偏心导杆调速器原理分析 曲柄和滑块实现平面连杆机构，也被称为曲柄旋转和移动之间的转换。机架组件构成的滑块移动副曲柄滑块机构，转动副 A， B 曲柄连杆滑块成员（图 3-2 曲柄滑块机构简图 ）。机构动动时，如铰链中心 B的轨迹 不通过曲柄的转动中心 O ，称为偏置曲柄滑块机构 (图3-2a曲柄滑块机构简图 )，其中 为偏距。如采取了不同的成员机架，还能得到导杆旋转机构（图 1b曲柄滑块机构简图 ）、曲柄摇块机构（图 3-2c曲柄滑块机构简图 ）和移动导杆机 构（图 22d曲柄滑块机构简图 ）。如再将曲柄摇块机构中的导杆和滑块对换，即得到摆动导杆机构 (图 3-2e曲柄滑块机构简图 )。 偏心导杆调速器 9 图 3.2 曲柄滑块机构简图 如滑块 B 的轨迹 mm 通过 O ，则称为对心曲柄滑块机构 (图 3-3对心曲柄滑块机构 )。 图 3.3 对心曲柄滑块机构 曲柄滑块机构广泛应用于往复活塞式发动机，压缩机，印刷机和其他主要机构。活塞式发动机滑入活性部位，往复运动转换是不是整周或整周旋转运动 ；压缩机，压力机曲柄活跃的部分，全周旋转转换来而不往非礼也。偏移滑块曲柄滑块机构，回报快的特点，看到的是利用这一特性来实现锯片和空气，慢跑回报快的目的。的心曲柄滑块机构（图 3-3 的曲柄滑块机构 ），当 O A=AB 时，除 D 点 (AD=AB)的运动轨迹为直线外 ， 杆沿着椭圆形的轨迹，这种机制也被称为为椭偏仪。曲柄滑块运动特性曲线（图 3-4曲柄滑块机构的运动特性 ）来表示共同的曲轴转角和滑块行程。 无锡太湖学院学士学位论文 10 图 3.4 曲柄滑块机构运动特性 3.3 设计方案的制定 图 3-5 是设计方案图。 该方案满足了以下要求： (1)采用连杆滑块曲柄机构； (2)采用手动旋转轮带动锥齿带动垂直的丝杠 达到调整偏心距的作用； (3)主动轴与从动轴均采用滚动轴承，轴的固定采用限位和螺栓锁紧的方法。 图 3.5 偏心导杆调速器的设计方案 A 向主视图B 向A 向B 向12345678910111314121718壳体支架手柄垫块14滚动轴承A3组合件滑块 尼龙 1010A3定位螺钉 A31手柄 A31手柄轴承 尼龙 1010? 1 7 x ? 1 3 x 1 8311Q 2 3 5连杆1Q T 5 0 - 1 . 51曲柄 Q T 5 0 - 1 . 51主动链轮定位轴 锻 钢1锁紧螺母3螺钉 A33螺钉 A33螺钉 A31上锥齿 4 5 钢1下锥齿 4 5 钢1带柄螺母 A31标尺 H 6 2G B / T 6 5 M 1 2 X 4 01刻度指针