机械毕业设计（论文）-挤压成型打填机设计【全套图纸】

编号编号 无锡太湖学院 毕毕业业设设计计（论论文文） 题目：题目： 挤压成型打填机设计挤压成型打填机设计 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业 学 号： 学生姓名： 指导教师： （职称：副教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文） 诚诚 信信 承承 诺诺 书书 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 挤压成型打填机 是本 人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计 （论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文） 不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 93 学 号： 0923141 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 无无锡锡太太湖湖学学院院 信 机 系系 机械工程及自动化 专专业业 毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书 一一、题题目目及及专专题题： 1、题目 挤压成型打填机设计 2、专题 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据 课题来源于生产实际。 挤压成型打填机的设计是一种自动生产秧苗钵体的机 械设备。可用于制作圆柱形带种籽孔的棉花、玉米、瓜果、 花卉以及中草药等多种蔬菜农作物育苗用营养钵。秧苗 用钵体培育后移栽，能保证秧苗质量，达到早育、早熟、 早上市、稳产、高产的目的，还可节省劳力、种子肥料、 农药，同时，该设备生产效率高，结构简单，稳固可靠，容易操作，是现代农 业生产必不可少的工具。 生 产 率： 4000 个/小时 使用期限：810 年，67 个月检修一次。 特 点：结构简单，体积小，维护方便，成本低。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 1.通过该设计使学生熟悉机械设计的一般思路。 2.使学生掌握机械设计的方法和技巧。 3. 通过设计巩固机械制图、金属材料、机械设计基础等课程的知识。 II 4.完成主要部件的参数计算。 5.完成标准件的选用。 6.完成零、部件图 8 张以上。 7.完成挤压成型打填机总装图 1 张。 8.撰写毕业说明书一份。 计算正确完整，文字简洁通顺，书写整齐清晰。 论文中所引用的公式和数据应注明出处。 四、接受任务学生：四、接受任务学生： 机械 93 班班 姓名姓名 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师指导教师 签名签名 签名签名 签名签名 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所所长学科组组长研究所所长 签名签名 系主任系主任 签名签名 2012 年年 11 月月 12 日日 IIIIII 摘摘 要要 老式挤压成型打填机由蜂窝煤成型机改进得来，体积庞大，结构复杂，成本高， 效率低。本设计从老式挤压成型打填机出发，在传动系统和执行机构上都做了很大的 改进。本机每小时能生产 4000 个钵体，可广泛应用于玉米、蔬菜、瓜果等秧苗的制钵。 该机采用单相电动机做动力源，可在广大的农村使用，不用担心需要较高的动力电压 的问题。文中较详细的设计了挤压成型打填机的传动系统和执行机构，对各个零件做 了具体的结构尺寸设计，并对受载荷较大的零件进行了精确的校核。包括齿轮、带轮、 轴和轴承等零部件的校核。该机的设计大量运用标准件，大大缩短了设计工作量和降 低了生产制造周期及成本。主要设计内容有：方案的确定；电机的选择；各轴的转速、 功率和转矩计算；带、齿轮、及锥齿轮的设计与计算；轴的最小直径；带、齿轮、及 锥齿轮的尺寸计算以及方案图、装配图和零件图的绘制。 关键词关键词：挤压成型打填机; 钵体; 传动系统 ;执行机构 IV Abstract The old system of seedlings from the legacy of improvement in the briquettes machine, the size, structure complex, high cost and low efficiency. The design of the legacy from the old system of starting seedlings in the transmission system and executing agencies have done on a lot of improvement. The machine can produce per hour legacy of 4000, can be widely applied to corn, vegetables, fruits and other seedlings of the legacy system. The aircraft uses a single-phase motors to power source, can be used in the vast rural areas, need not worry about a higher power voltage problem. In a more detailed design of the system for the seedlings Bowl drive system and implementing agencies, the various parts to do a specific size of the structure design, and in the larger load of spare parts for the precise calibration. Including gear, pulley, and axle bearings and other parts of the check. The extensive use of the aircraft design standard parts, greatly reducing the workload of the design and lower manufacturing costs and manufacturing cycle. Main design elements include: the determination of the project, choice of Motor and the speed of every axial, the calculation of power and torque, the design and calculation of the belt or gear and the Bevel gear, the smallest diameter of axis, calculation to the size of belt wheel and gears and Bevel gear and protracting the drawing of the project and the assemblage and the part. Key words: the legacy of the legacy of seedlings; Bowl transmission system Implementing agencies V V 目 录 摘 要III AbstractIV 目 录.V 1 绪 论1 1.1 选题的目的和意义1 1.2 本课题在国内外的研究状况1 1.3 课题研究的内容及拟采取的技术、方法2 2 育秧钵机的用途和设计要求3 2.1 用途3 2.2 设计要求3 3 方案确定5 3.1 工艺分析5 3.1.1 最早的手工制秧钵的方法5 3.1.2 运动机构6 3.1.3 对各运动机构的要求7 3.2 拟定机器的工作原理图和运动循环图8 3.3 方案确定10 3.3.1 模孔转盘方案的讨论11 4 运动设计与动力计算12 4.1 电动机的选择12 4.1.1 电动机的功率确定12 4.1.2 选择电动机13 4.2 确定各传动机构的传动比13 4.3 计算各轴的转速和功率14 5 章结构设计.16 5.1 模孔转盘的结构和尺寸16 5.2 转盘齿轮的结构和尺寸16 5.3 曲柄（偏心轮）滑块（滑杆）机构的结构尺寸17 5.4 锥齿轮的结构尺寸21 5.5 直齿圆柱齿轮的结构和尺寸24 5.6 带轮的结构和尺寸25 5.7 轴的结构设计26 5.8 绘制总装配图28 6 主要零件的强度校核.30 6.1 转盘齿轮对（齿轮 5、齿轮 6）30 7 结论与展望.31 VI 7.1 结论31 7.2 展望31 致谢32 参考文献33 挤压成型打填机设计 1 1 1 绪绪 论论 1.1 选题的目的和意义选题的目的和意义 挤压成型打填机是一种自动生产秧苗钵体的机械设备。可用于制作圆柱形带种籽孔 的棉花、玉米、瓜果、 花卉以及中草药等多种蔬菜农作物育苗用营养钵。秧苗用钵体 培育后移栽，能保证秧苗质量，达到早育、早熟、早上市、稳产、高产的目的，还可 节省劳力、种子肥料、农药。同时，该设备生产效率高，结构简单，稳固可靠，容易 操作。是现代农业生产必不可少的工具。中国是世界最大的蔬菜生产国，蔬菜产量占 世界总产量的 60%左右。我国蔬菜栽植机械的发展较慢，秧苗栽植几乎全部由人工完 成，不仅劳动强度大、生产效率低，而且栽植质量差、生产成本高。显而易见，实现 蔬菜农作物栽植机械化已成为农业生产的迫切需要。 选挤压成型打填机作为毕业设计的内容，一方面，可全面的总结大学四年来所学的 专业知识，并将本专业各方面的知识的运用结合起来，锻炼了自己的机械综合运用专 业素质；另一方面，初步尝试了从事系统的科学研究，通过本次设计，深入认识了一 般成型机的设计方法和思路，对毕业以后的工作学习有很大的帮助。此外，挤压成型 打填机的设计内容、工作量适合，作为毕业设计的内容是完全符合要求的。 1.2 本课题在国内外的研究状况本课题在国内外的研究状况 1.国内的发展概况 我国对机械制钵机研究始于 20 世纪 70 年代，至今已研制了多种型号的制钵机。 在“七五”期间，北京引进国外机械化育苗生产线，主要以生产蔬菜苗钵为主，可以 实现钵土制备、钵体成形、打坑、精密播种及覆土等工艺的机械化。在“八五”期间， 经农业部立项，进行了“盘苗设备及配套技术研究” ，研制出“精密播种生、产线设备 ” ，主要用来制造以蔬菜、甜菜为主的苗钵。 “机械化制钵机的研制”课题被国家科委 列入“九五”攻关项目，已研制出 2ZBJ-50 型机械化制钵机，能实现制钵过程机械化 操作，制造出来的营养钵能够满足玉米、棉花等经济作物的移栽要求。总体来讲，我 国制钵机的研制与开发有了较大发展。目前，我国在这方面的研究也很多，并且有越 来越多的适应性更广的机型正在研究中或已研制出来，将能更好的为国民生产发展作 贡献。 2.国外发展概况 20 世纪初期，欧洲一些国家开始大量种植蔬菜和经济作物，出现了早期的近代秧 苗栽植机具。这些机具仍为手动栽植，只是减轻了栽秧者肢体反复屈伸的繁重劳动； 到 20 世纪 30 年代后期，出现了栽植机构或栽秧器代替人工直接栽秧，使送秧入沟过 程实现了机械化；自 20 世纪 50 年代开始，欧洲国家开展作物压缩土钵育苗及移栽的 生产技术研究，研制出多种不同结构型式的半自动移栽机和制钵机；至 20 世纪 70 无锡太湖学院学位学士论文 2 年代，前苏联蔬菜栽植机械化水平为 58%，国营农场已达 67%；到 20 世纪 80 年 代，半自动移栽机已在西方国家的农业生产中广泛使用，制钵；育苗和移栽已形成完 整的机械作业系统，实现了各种机见配套使用。到目前为止，作物压缩土钵成型、钵 上单粒精密播种和相应的自动化移栽设备在技术上基本达到了完善，亦广泛应用于实 际生产。欧洲的几个主要国家(如法国、德国、荷兰、西班牙、丹麦等)大部分的蔬菜生 产和几乎全部的大地花卉生产都采用育苗移栽生产工艺。 1.3 课题研究的内容及拟采取的技术、方法课题研究的内容及拟采取的技术、方法 本课题是对挤压成型打填机的成型机的设计。设计主要针对执行机构的运动展开。 为了达到要求的运动精度和生产率，必须要求传动系统具有一定的传动精度并且各传 动元件之间应满足一定的关系，以实现各零部件的协调动作。该设计均采用新国标， 运用模块化设计，设计内容包括动力源的选择设计，传动件的设计，执行机构的设计 及设备零部件等的设计。 挤压成型打填机设计 3 3 2 育秧钵机的用途和设计要求育秧钵机的用途和设计要求 2.1 用途用途 挤压成型打填机是一种制作培育秧苗钵体土胚的机器，该机可替代人工自动制作秧 钵，具有生产效率高，结构简单，稳固可靠，容易操作等特点。 育秧钵是一种培育秧苗用的土胚，它能使秧苗在育秧期有足够的养料及秧苗成长 后能方便的移植到田间栽种。育秧钵由配有各种肥料的土壤做成圆柱形状并在上端挖 一个凹孔使之成钵状。使用时将种子播在凹孔中，用土覆盖，待秧苗成长后连育秧钵 一起移到田间栽种即可。 2.2 设计要求设计要求 1.秧钵的结构尺寸（见图 2.1） 图 2.1 育秧钵 2.生产率 3000 个/小时。 3.设备名称 ZB60 型育秧钵机。 4.特点 结构简单，体积小，维护方便，成本低。 5.使用期限 810 年，67 个月检修一次。 无锡太湖学院学位学士论文 4 图 2.2 育秧钵制钵机 挤压成型打填机设计 5 5 3 方案确定方案确定 3.1 工艺分析工艺分析 3.1.1 最早的手工制秧钵的方法最早的手工制秧钵的方法 步骤：（1）将肥料和土壤拌均匀，用筛子筛细。 （2）将上述土壤放入一个模子，见图 3.1 a 。 （3）用一冲头将土壤冲紧，冲头下部有一凸头，见图 3.1 b 。 （4）再将模子托起，育秧钵被冲出，见图 3.1 c 。 a) b) c) 图 3.1 手工制作育秧钵 由手工制造方法可知，制造钵体需要三个工艺流程，即填料冲压成型冲出成 品进入下一个循环。 2. 老式制钵机 这种制作方法很像制作蜂窝煤，如图 3.2 所示。它的动作过程是这样的：电动机 经带传动、齿轮传动将动力和运动传给齿轮 7。齿轮 7 一方面通过偏心销使运动经由连 杆 8 传动滑动支架作上下移动，另方面齿轮 7 又由一对锥齿轮将运动传到端面凸轮离 合器 11（它和轴用导向键联接，不仅能随陬转动，而且还能在轴上移动） 。若端面凸轮 在旁边固定着的从动滚子 10 的强制下，向上抬起并压缩弹簧，离合器 11 就处在脱开 状态，在其下面的齿轮 9（和轴空套）就不会转动。当端面凸轮继续转到凸轮凹面与从 动滚子 10 接触时，端面凸轮就会在弹簧力的作用下向下推移。是离合器啮合，运动就 经过齿轮 9 带动转盘转动。当转到一定位置时，凸轮会再次转到凸轮面与滑轮接触， 此时凸轮又会在滑轮的强制下使离合器再次脱开，齿轮 9 就会停止转动。这一过程恰 好转盘转过 60，而被定位销 20 销住，也就是在转盘停顿的时间里，滑动支架正好带 着固定在它上面的压紧冲头和冲出冲头在模孔中作一次上下往复运动，以完成压紧和 冲出一只育秧钵的过程。 这种制钵机有如下的缺点： （1） 结构复杂、零件较多； （2） 容易损坏、不易维修； （3） 造价较高。 无锡太湖学院学位学士论文 6 3.新方案的形成 在设计新的制钵机时有下面几点值得改进： （1）挤压成型打填机的压制压力较小，用手制造时估计冲击压力约为 100 公斤左右， 故压紧机构可以设计得简单一些； （2） 老式制钵机的转盘是间歇运动，是靠端面凸轮离合器实现的。凸轮没转动 60 就停顿一次，机构比较复杂，凸轮不易制作，且容易失效，造价也高。如果有办法在 转盘转动的同时进行压紧和冲出动作，就可以取消定位装置和端面凸轮离合器专职， 这样，动作和机构都比较简单、也不容易失效； （3） 搅拌叉 19 可以直接装在齿轮 9 的轴上、省掉一对锥齿轮； （4） 用转盘的方法将模孔转位，此方法比较见大，应该保留； （5） 传动机构比较简单，如有可能当然还可以设计得更简单一些。 这样，在参考老式制钵机的基础上加以改进，就形成了一个新的设计方法，见图 3.3 所 示。 3.1.2 运动机构运动机构 在确定上述方案之后就可以进行机构设计，整个机器由以下机构组成： 1.工作机构:工作机构要求完成： （1） 将没有搅拌均匀的配有肥料的土壤再次搅拌均匀，然后拨入模孔直至充满再 次将多余的土壤刮掉 图 3.2 老式育秧机 （2） 模孔中松散的土壤经第一道工位压紧后，再经第二道工位压紧成型的育秧 钵从模孔中冲出； （3） 将没有经过压紧和冲出过程的模孔移到压紧和冲出冲头下面，进行压紧个 冲出。 挤压成型打填机设计 7 7 针对工作机构的要求，并参考老式制钵机的工作机构，改进后的新方案有如下的 一些特点： 1) 搅拌的结构不变； 2) 模孔转盘的结构不变，只是将间歇转动改变为连续转动，取消了端面凸轮离合 器，简化了机构； 3) 因为转盘转动是连续的，无停顿时间，所以要求冲头在压紧和冲出过程中，也 要跟随转盘一起转动。而在回程中当脱离转盘后，又要回到原来的位置，进行下一次 压紧和冲出动作。为此，就设想出图 3.3 的机构。图中两个冲头固定在冲头座上，而冲 头座空套在轴上，由偏心轮经过来年感带动来年感个冲头一起上下运动，完成压紧和 冲出动作。当冲头进入模孔后，就随转盘一起转动。而当冲头腿粗原来的位置和准确 的进入模孔时，由于扭力弹簧的作用，冲头就回到原来的位置。为了使冲头准确地回 到原来的位置和准确地进入模孔，必须设计定位了调整装置。调整螺钉固定在轴上， 用调整螺钉调整冲头的平面位置，以使冲头准确地进入模孔。 图 3.3 转盘冲头机构 3.1.3 对各运动机构的要求对各运动机构的要求 1.搅拌原料、填料、刮除余料 为了能更好的使各种原料混合均匀，土壤原料可在送入搅拌器前人工进行加工均 匀混合，将土壤在搅拌箱内充分搅拌均匀，然后靠搅拌器推动及自身的重力和流动性 填入模孔后刮平。搅拌器以旋转的方式运动，以实现连续循环工作。 2.物料的输送和各工艺的转接 为了实现指定的生产，要求转盘上的模数孔不得少于 4 个，即待料模孔、填料模孔、 成型模孔、冲出模孔。模孔制作在转盘上，一起作回转运动，在各个传动件的协调动 无锡太湖学院学位学士论文 8 作下，使其具有一定的速度和位移，完成钵体的制作工艺。 图 3.4 制作育秧钵的工艺流程图 3.成型和冲出的实现 为了提高生产率和简化结构，将成型和冲出分两个冲头同时实现，冲头作上下直 线往复运动，由于成型和冲出要求的行程不同，故两冲头的长度有差别，其尺寸长度 与钵体和转盘的尺寸有关。由于两冲头的运动规律相同，可用同一个机构来带动，因 行程较长，这里选用曲柄滑块机构来带动两冲头动作。 4.各机构之间的协调关系 为了使该机实现规定的动作，要求各机构（包括传动机构、执行机构和其它辅助机 构）必须满足一定的关系，不能发生干涉。因该机的转盘是连续旋转的，所以要求冲 头在冲压和冲出过程中能与转盘一起转动，而在冲压或冲出完成后，能立即回到初始 位置，继续下一个循环动作。同时，冲头在冲压前（即空行程结束时）要能与转盘的 模孔很好的配合上，这就要求带动冲头的曲柄滑块机构和带动转盘的转位机构的速比 一定和满足一定的传动精度。 5.各传动机构的速度控制和实现 为了实现已经拟定的生产率，考虑到原动机（这里用电动机）的转速过高的问题， 需用减速装置将原动机的速度降到所需的速度。在各种的传动系统中，齿轮传动以其 传动效率精度高，结构紧凑，传动平稳，寿命长的优点而得到广泛的应用，所以这里 主要选用齿轮作各执行机构的传动装置。 3.2 拟定机器的工作原理图和运动循环图拟定机器的工作原理图和运动循环图 1 工作原理图 该机的动力由电动机经减速装置减速后，分两条传动路线传动到执行机 挤压成型打填机设计 9 9 图 3.5 育秧钵工作原理图 构，一路经齿轮机构、曲柄连杆机构传到滑杆，滑杆带动冲头作上下的直线往复运动； 另一路通过其它齿轮传动，将动力提供给转盘和搅拌器，使其实现物料的搅拌和模孔 转盘的转位动作。 2.绘制两冲头工作循环图 由于冲头每作一次循环运动，转盘转动 60，这里按转盘每转动 60（偏心轮转 动 360）为一周期进行绘制循环图。冲头的行程位移公式（以冲头运动到最低点为位 置零点）为： （3.1） 其中 e为偏心轮的半径； 为偏心轮的转角； 1 s 连杆长度； 2 s 导杆的长度。 画出冲头的运动循环图如下： 无锡太湖学院学位学士论文 10 图 3.6 育秧钵机直线型运动循环图 3.3 方案确定方案确定 本次设计由老式制钵机改进得来，通过对老式制钵机的结构功能分析，并针对各 个机构分别进行讨论，得出新的制钵机方案。其老式制钵机的结构简图如下： 挤压成型打填机设计 1111 图 3.7 老式制钵机的工作原理图 3.3.1 模孔转盘方案的讨论模孔转盘方案的讨论 1.连续式 特点：直接用齿轮传递功率和动力，转盘工作过程中不停歇。实现简单、可靠， 没有冲击、振动，运动平稳。但对冲头工作中的定位和运动精度的要求相对较高。 2.停歇式（间歇式） 对本机来说，由于其结构相对简单，冲击不是很大，精度要求一般，因此可选用 比较常用的槽轮机构做本机的间歇式运动机构。 特点：转位迅速，效率高，对冲头的控制相对简单，机构零部件较多，加工制造 有一定的困难，调节性能差，在拨销进入和脱出槽轮时会产生有限的二次冲击。 鉴于以上两种方案各有其特点，并针对，本次设计要求，该机采用连续式运动转 盘机构。 无锡太湖学院学位学士论文 12 4 运动设计与动力计算运动设计与动力计算 4.1 电动机的选择电动机的选择 4.1.1 电动机的功率确定电动机的功率确定 电动机的功率由该设备所消耗的功率决定。该设备消耗的功率主要有： 1.压紧和冲出时作功 冲头工作时平均所受的压力取 100kg（按经验选取） ，冲头总行程为 160mm ，上 下一次总位移为 320mm ，每小时往复 4000 次，所消耗功率按下式计算 P =F v=3600 nS F （4.1） 式中 F冲头在行程中所受的平均压力，单位 N； S冲头每次行程的位移量，单位 m ； n冲头每小时的行程次数，单位 次/小时。 因此 冲 P =F v=3600 nS F =9.8100 3600 400032. 0 0.348kw 2.转盘转动过程中克服摩擦力做功 转盘克服的摩擦力有：（1）底板（土钵挡板）与转盘的摩擦； （2）搅拌箱的搅拌器与转盘的摩擦； （3）土壤与转盘的摩擦。 其消耗的功率大约为： 盘 P =0.2kw （类比法，参考文献5） 3.搅拌器消耗功率 由于搅拌器的转速不高，估计推动 1 立方米的土料需要 1 吨的力。 搅拌器的体积为： V = hr 2 =3.14 2 2 . 0 0.25=0.02512 3 m (4.2) 推动的土料需要的平均力： F=02512 . 0 10008 . 9 =246.176 消耗功率： P =F v=Fr =246.1766.9080.2=0.34kw 取 搅 P =0.34kw 总的工作功率： 挤压成型打填机设计 1313 总 P = 冲 P + 盘 P + 搅 P =0.348+0.2+0.34=0.888kw (4.3) 总的机械效率选： 总 =0.75 则电动机的功率为： 电 P = 总 总 P = 75 . 0 888 . 0 =1.184kw 4.1.2 选择电动机选择电动机 由于该机为农用机械，主要是针对农村和农场设计的，一般的农村用电电压为 220V，又异步电动机比直流电动机使用方便，价格低廉，因此该机采用单相电容启动 异步电动机作动力源。电动机型号为 YC100L4，其特性参数见下表。 表 4-1 电动机的特性参数 电压 / V 功率 /kW 转速 /rmin 1 效率 （%） 功率 因数 堵堵堵堵 堵堵堵堵 堵堵堵堵 堵堵堵堵 堵转电 流 /A 2201.51500730.752.51.837 采用 B3 型安装，其安装尺寸见下表。 表 4-2 电动机的安装尺寸 安装尺寸 系列机座号 ABCDEFGHK YC 系列 100L16014063286082410012 外型尺寸见下表 表 4-3 电动机的外型尺寸 外型尺寸（不大于） ABACAEDHL 205220130260430 4.2 确定各传动机构的传动比确定各传动机构的传动比 该机的传动机构传动路线组成：电动机的动力经带轮传给单级开式齿轮减速器， 然后分两路传动，一路由锥齿轮传给转盘和搅拌器，另一路由偏心轮带动滑杆和冲头 作上下的往复运动。 考虑到生产率的要求和工作机构的配合，各传动机构的传动比应满足下列关系： 无锡太湖学院学位学士论文 14 1.转盘转速 转盘 n = 60转盘的模孔数 每小时生产定额 （4.4） = 齿 i =11.11 转/分 2.偏心轮的转速 根据设计工艺，转盘每转一圈，要求冲头作 6 次上下往复运动，则偏心轮的转速 为： 偏 n = 转盘 n 6=11.116=66.66 转/分 3.总的传动比 主传动路线要求将电动机的转速经带传动 带 i ，直齿圆柱齿轮传动 齿 i 降到偏心轮的 转速，其总的传动比 主 i 为： 主 i = 带 i 齿 i = 偏 电 n n = 66.66 1500 =22.5 由于带传动的传动比不宜太大，一般510，故可分配传动比 带 i =4， 直齿 i =5.6。 4.内传动路线传动比 要求偏心轮转 6 圈时转盘旋转一圈，因此就要求两锥齿轮的传动比 锥齿 i 和转盘齿轮 的传动比 转盘齿 i 乘积等于 6，即： 内 i = 转盘 偏 n n = 锥齿 i 转盘齿 i =6 5.其它齿轮的传动比 为了保证转盘和搅拌器的尺寸和搅拌器的速度，并简化机构，选两直齿锥齿轮的 传动比 锥齿 i =1，则小齿轮 5 和直齿圆柱齿轮的传动比 转盘齿 i =6。所以小齿轮 5 的转速、 搅拌器的转速和偏心轮的转速三者相同。 4.3 计算各轴的转速和功率计算各轴的转速和功率 根据传动比及功率计算方法，可按公式 2 n = i n1 和 2 p = 1 p 计算。 已知电动机 YC100L4，其 电 p =1.5KW 电 n =1500r/mir，又 带 i =4， 2 i =5.6， 3 i =1， 4 i =6，选 挤压成型打填机设计 1515 带 =0.95 参考文献11（第四卷）表 33.14 齿 =0.98 参考文献11（第四卷）表 33.11 滚 =0.99 参考文献11 偏心轮 =0.9 类比法，参考文献5 1.各轴转速 轴 n = 带 电 i n = 4 1500 =375 r/min 轴 n = 直齿 i n = 6 . 5 375 =66.96 r/min 轴 n = 锥齿 i n = 1 96.66 =66.96 r/min 2.各轴功率 由前面的计算可知，转盘所需功率 转盘 P =0.2 kw。所以有 轴 P = 滚齿 转盘 P + 滚 搅拌 P = 99. 098 . 0 2 . 0 + 99 . 0 34 . 0 =0.5490.55 kw 轴 P = 滚齿 P + 滚偏心 冲 P = 99 . 0 98 . 0 547 . 0 + 99 . 0 9 . 0 348 . 0 =0.955 kw 轴 P = 滚齿 P = 99 . 0 98 . 0 955 . 0 =0.99 kw 无锡太湖学院学位学士论文 16 5 章结构设计章结构设计 5.1 模孔转盘的结构和尺寸模孔转盘的结构和尺寸 转盘上有六个均匀分布的模孔，根据育秧机的规格，现确定模孔的高度 H=120 毫 米，孔径 d=60 毫米，转盘的材料为铸铁 HT15-33。由于强度较低，孔与外圆之间的壁 厚不宜太薄，取为 10 毫米，孔与孔之间的壁厚为 15 毫米，从而可以设计转盘的结构 尺寸。如图 5-1，经过计算转盘外圆直径应为 230 毫米。 5.2 转盘齿轮的结构和尺寸转盘齿轮的结构和尺寸 齿轮与转盘可做成一体，材料都是 HT15-33。由于强度较容易磨损，故模数可选 择大一些，现定为 m=4 毫米，这样就可以保持一定的寿命。与其配合的小齿轮，故可 以用 35 号钢调质处理。 根据 6 4 i ,若取小齿轮数 108 6 z ，从而可以算出它们的几何尺寸 小齿轮分度圆直径 毫米；72184 55 mzd 大齿轮分度圆直径 毫米；4321084 66 mzd 小齿轮齿顶圆直径 毫米；）（）（ 顶 8021842 55 zmd 大齿轮齿顶圆直径 毫米；）（）（ 顶 440210842 66 zmd 小齿轮齿根圆直径 毫米；）（）（ 顶 625 . 21845 . 2 55 zmd 小齿轮齿根圆直径 毫米；）（）（ 顶 4225 . 210845 . 2 66 zmd 由于齿轮是铸造齿轮，又是开式传动方式，取齿宽系数 85 m ，则齿宽 毫米32204)85(mB m ，取 B=30 毫米； 中心距 毫米252)10818(4 2 1 )( 2 1 65 zzma 小齿轮 毫米 顶 160 5 d ，应做成实心结构，其孔径由与其相配的轴的结构尺寸决定； 大齿轮 毫米 顶 500 6 d ，应做成辐板式结构。由于它和转盘做成一体，六个模孔正好可 作为齿轮辐板上的孔，中间的孔径由滑杆的直径决定。 在决定齿轮尺寸时，还要考虑搅拌箱的结构。由图可以看到，如果两齿轮中心距 a 太小，势必就会缩小搅拌箱的直径。上面决定的 a=252 毫米对搅拌箱来说上合适的。 结构尺寸如图： 挤压成型打填机设计 1717 图 5.1 模孔转盘结构图 5.3 曲柄（偏心轮）滑块（滑杆）机构的结构尺寸曲柄（偏心轮）滑块（滑杆）机构的结构尺寸 见图 5.1，此处偏心轮的偏心距即相当于曲柄长度 a，滑杆即相当于滑块，画成简 图，如图 5.2。它是属于对心曲柄滑块机构。 （1） 偏心距的确定 无锡太湖学院学位学士论文 18 见图 3.7 可见，滑杆上下往复移动的行程 S，要等于模孔的高度和冲头在模孔外的一段 距离之和，即 S=100+60=160 毫米。参考平面连杆机构部分，S=2a，见图 5.2，得到： 毫米80 2 160 2 S a （2） 具体结构 （见图 5.3） 图 5.2（a）曲柄连杆示意图 图 5.2(b)曲柄连杆机构结构图 (3)偏心轮的设计 偏心轮用平键，止退垫圈，圆螺母固定在轴上，凡是用此种方法固定的，都要求 轴颈长度比轮毂孔长度短 12 毫米。为了使螺母不与连杆相碰，将偏心轮设计成凹坑， 将螺母置于凹坑中，凹坑直径可比止退垫圈直径大 12 毫米。偏心轮不宜做的太厚， 可在 2025 毫米之间。为了增加与轴的配合部分长度，还必须设计一凸缘。偏心轮外 圆与偏心销孔之间的壁厚考虑为 15 毫米左右，因此可以算出偏心轮的外圆直径为 210 毫米。偏心轮的结构与尺寸见图 5.3。 挤压成型打填机设计 1919 图 5.3 偏心轮的结构尺寸图 （4）决定连杆的长度和尺寸 曲柄滑块机构存在的条件是：曲柄的长度 a 要小于或等于连杆的长度 b,见图 5.5，即 ba 。在设计时，一般取最小的传动角 小 适当的选的偏大一些，为此，将 小 选为 70 度。则连杆的长度为： 毫米 小 240 70cos 80 cos a b (5.1) （5）偏心销的装配 连杆与偏心销的装配其摩擦部分用铜套。铜套的厚度根据经验一般取 d)125 . 0 1 . 0( ，铜套的长度 )5 . 11 (dL ，d 为铜套的内径 25 毫米，则 125 . 3 5 . 2 125. 01 . 0 d）（ 取 毫米3 ； 5372525511（L 无锡太湖学院学位学士论文 20 取 L=30 毫米。 在决定铜套内径的公差时，要特别注意当铜套压入连杆孔时铜套内径的缩量约为铜套 外径过盈量的 0.80.9（这里指的是薄壁铜套） ，因此在确定铜套尺寸时，要适当加大铜 套的内径与轴配合的间隙，其加大量由计算得到，见图 5.4。 图 5.4 曲柄连杆机构 图 5.5 薄壁铜套压入前后的间隙变化 挤压成型打填机设计 2121 5.4 锥齿轮的结构尺寸锥齿轮的结构尺寸 在决定锥齿轮的尺寸之前，先要确定以下一些条件： （1） 该齿轮速比 , 1 3 i 故二齿轮的齿数相等， 43 zz ，初步选定为 20，即 43 zz =20； （2） 该齿轮的受力较大，故材料选用铸钢 ZG35； （3） 该齿轮的传动功率是第 轴的功率， 千瓦 轴 52 . 0 3 NN 。 根据上列一些条件就可以求锥齿轮的模数，其求法如下： 1）求锥齿轮的当量齿数 z cos z z 式中 Z-锥齿轮齿数； Z=20 -分度圆锥角。 1 20 20 4 3 z z tg 则 45 2）代入上式得 3 . 28 45cos 20 z 3）根据 z 求齿形系数 Y 4）查表可得齿形系数 Y=0.282； 5）根据齿轮材料求 弯 6）查表查的铸钢单向工作时的 弯 =16.5 公斤/毫米 2 ，因为是开式传动，所以 将 弯 降低 20 0 0 使用，得 ；毫米公斤 弯 2 0 0 / 2 . 13)201 ( 5 . 16 7）求 Y 弯 值 8）得 Y ； 弯 72 . 3 2 . 13282 . 0 9）求齿宽系数 B m及齿宽 一般选取 为锥距），则：（L L B 3 1 无锡太湖学院学位学士论文 22 65 . 5 45sin5 20 sin5 z m 求锥齿轮平均模数 平 m 由上述一些条件查得 平 m =4.5； 求锥齿轮大端模数 m 毫米 ）（）（ 平 4 . 5 3 1 5 . 01 5 . 4 5 . 01 L B m m 由于 5.4 不是标准模数，故实际选用 m=6。 确定了锥齿轮的模数，齿数，L B ，就可以根据计算几何尺寸，计算方法如下； 分度圆锥角 45, 1 4 3 z z tg 齿顶高 毫米 顶 6 mh 齿根高 跟 h =1.2m=1.2 6=7.2 毫米 齿高 h= 顶 h + 跟 h =6+7.2=13.2 毫米 分度圆直径 d=mz=620=120 毫米 齿顶直径 毫米 顶 48.129)707 . 0 220(6 )cos2( zmd 齿根圆直径 毫米 根 8 . 109)45cos4 . 220(6 )cos4 . 2( zmd 锥距 毫米86.84 45sin2 120 sin2 d L 齿宽 毫米，取2828.28 3 86.84 3 B L B 齿顶角 34 0707 . 0 86.84 6 顶 顶 顶 L h tg 挤压成型打填机设计 2323 齿根角 154 0848 . 0 86.84 2 . 7 顶 根 根 L h tg 齿顶圆锥角 3493445 顶顶 齿根圆锥角 94015445 根根 图 5.6 锥齿轮的各部分尺寸 锥齿孔的直径由与其配合的轴径决定，现取为 顶 d =40 毫米，则孔径也是 40 毫米； 轮毂直径 毫米 轴毂 64406 . 16 . 1dd 轮毂宽度 毫米 毫米 毫米 轴 365 . 05 . 0 1863,103 48402 . 12 . 1 00 1 ml m dL 无锡太湖学院学位学士论文 24 图 5.7 一对相啮合的锥齿轮 5.5 直齿圆柱齿轮的结构和尺寸直齿圆柱齿轮的结构和尺寸 一般来说，转速高，转矩就小，模数也就可以小一些。齿轮 5，齿轮 6 转速低，并 已选定模数 m=4，这里的齿轮 1，齿轮 2 转速较高，模数相应的就该小一些，现在确 定为 m=3.又根据 i2=7,确定齿数 z1=17,则 z2=17x7=119.至于他们的几何尺寸和结构，设 计和计算方法和转盘齿轮一样，这里不在重复。大齿轮 2 的结构如图 5.8 所示。 图 5.8 大齿轮结构图 挤压成型打填机设计 2525 5.6 带轮的结构和尺寸带轮的结构和尺寸 5.6.1 v 带的设计带的设计 已知带所传递的名义功率 N 电=1.1 千瓦，根据“七，带传动”部分表 7-4 计算如 下： 由表 7-5，选取工作情况系数 KI=1，则计算功率 N 计=KIxN 电=1.1 千瓦 根据 N 计=1.1 千瓦和 N 电=1410 转/分，由图 7-9 查的为 O 型胶带，但考虑到农村 使用情况，工作条件较差，日晒雨淋，胶带容易失效，故选用 A 型胶带。 5.6.2 v 带轮的设计带轮的设计 参考表 7-3 和 7-6，选取小带轮直 d1=100 毫米：大带轮直径 d2=ixd1=4x100 毫米；验 算 秒米/4 . 7 100060 141010014. 3 100060 11 nd v 25 米/秒，故合用； 初定中心距 a0(见公式 7-2)， 0.7（d1+d2）a02(d1+d2) 0.7(100+400)a02(100+400) 350a01000,取 a0=600 毫米; 三角胶带的计算长度（见公式 7-3）应为： 毫米 计 5 . 2022 6004 )400100( )400100( 2 14 . 3 6002 4 )( )( 2 2 2 0 2 12 2100 a dd ddaL 从表 7-7 中选取 A 带相近的计算长度 L 计=2033 毫米，其内周长 L 内=2000 毫米； 实际中心距 a 应为： 毫米 计计 25.605 2 5 . 20222033 600 2 0 0 LL aa 验算小带轮包角 a1(见公式 7-1)： 故合用； 00000 12 0 1 120 6 . 151 3 . 57 25.605 100400 180 3 . 57180 a dd a 计算三角胶带根数 Z。由表 7-8 查得，当 v=7.4 米/秒、A 型胶带小带轮直径 d1=100 毫米时，单根胶带所能传递的功率 N0=1 千瓦，当 a1=151.6 时，由表 7-9 查的 K 包角 0.93；由表 7-7 查的 K 带长=1.03 从而得到： ， 带长包角 计 1 . 1 03 . 1 93 . 0 1 1 . 1 0 KKN N Z 取 Z=2 根。 大带轮的材料均选用 HT20-40 灰口铸铁； 结构型式，当 d 轴小=18 毫米，d1=100 毫米时，查得小带轮为实心轮；当 d 轴大 =30 毫米，d2=400 毫米时，大带轮在四椭圆轮辐附近，故采用四椭圆轮辐结构。 带轮的轮槽尺寸。 无锡太湖学院学位学士论文 26 带传动和大带轮的结构尺寸见图 5.9 和图 5.10 图 5.9 减速器机构带传动示意图 图 5.10 减速器机构中大带轮结构尺寸图 5.7 轴的结构设计轴的结构设计 现以该机的 II 轴为例说明轴的结构设计。由图 5.11 可以看出，此轴上装有一个正 齿轮、一个圆锥齿轮和一个偏心轮 ,即承受转矩，又承受弯矩，属于转轴。设计 时除了考虑强度外，还有一定的刚度。从受力的情况判断，安装轴劲部分是危险断面， 挤压成型打填机设计 2727 可以利用第 221 页所介绍的方法，求出他的最小直径： ,3 n N Ad轴 厘米 式中 A-系数，轴的材料为 45#钢，调质处理，由表 13-2 得知 A=12； NII-II 轴所传递的功率，前面已计算 NII=0.845 千瓦； nII-II 轴的转速，前面已经计算 nII=50.4 转/分。 代入上式则得 09 . 3 4 . 50 857 . 0 123 轴 d 厘米=30.9 毫米。 考虑轴的键槽会削弱轴的强度，故轴径适当加大，选用标准直径 d=35 毫米。 有了轴的最小直径，就可以根据轴上零件的装拆和加工等因素，进行具体的结构 设计。如齿轮、偏心轴像定位的轴肩直径不能太小，故加了套筒，帮助轴向承压。如 果不加轴套而加大轴肩直径，势必引起轴的其他部位直径一起加大，从强度上来说这 是不必要的。在者齿轮、偏心轮的的轴端固定形式，采用圆螺母和止退镙圈比较合适。 整个轴的装配结构，如图 5.12 所示。 图 5.11 轴的结构和弯矩扭矩图 无锡太湖学院学位学士论文 28 图 5.12 轴的结构设计 5.8 绘制总装配图绘制总装配图 在绘制好总体结构图、主要零部件结构图的前提下，就可以进行总装配的绘制工 作。为了急于求成，有的人不画总转配图和零件图，并急于投产。其结果