产品管理机电产品创新设计

1、 （产品管理）机电产品创新 设计 20XX年XX月 峯年的企业咨询咸问经验.经过实战验证可以藩地执行的卓越萱理方案.值得您下载拥有 6 、参考资料及文献 -21 机电产品创新训练 任务书 姓名： 学号： 指导老师： 时间： 2011.01.11 学院：飞行器工程学院 目录 1 、引言 - 3 2 、创新方案的提出 - 4-5 3 、产品概念以及原理介绍 - 5 3.1 、产品原理图 - -6 3.2 、零、部件草图 - - -6-9 4 、产品具体参数及结构计算 - 9-19 5 、实训总结和心得 - - 20 6 、参考资料及文献 -21 7、附录：运动简图 1. 引言 为期俩周机电产品创新

2、实训拉开了帷幕，我们小组经过三次小组 会议讨论，总共规划了三种方案，经过和老师的讨论和论证，最 终确定创新产品为“多功能行星轮搅拌机” 。经过分工和讨论， 初步确定了机构的原理图，且且设计出了整套传动机构的方案， 且且论证了其可行性，符合机电产品创新设计要求。 小组成员： 组长： 组员： 2. 方案提出： 于现今日益发展当今社会，到处林立着高楼大厦，而于混凝土结 构中，混凝土的制造工艺和水平，往往直接影响着房屋结构的质量， 而于混凝土的制造中，混凝土搅拌机的性能，起着决定性的作用。 壹方面，旧式搅拌机于结构设计上有很多不合理之处： 1) 结构型 式过于粗糙， 传动支架和上横梁采用灰口铸铁， 这

3、种薄壁支架强度低， 于复杂的施工现场极易于碰撞中断裂，没有配件则整机瘫痪。 2) 皮带 轮安装于传动支架内部轴承座和上横梁之间，而上横梁和支撑架为螺 栓连接，这种不稳定的支架结构对设备损害极大，俩轴承之间的纵向 位移将使轴卡死或损失动力能。对于常规单铲叶片式搅拌机，于冲击 载荷大和单纯双螺带式搅拌装置中易出现“抱轴”现象，这会会严重 影响电动机的工作，甚至出现烧毁电动机的事故 另壹方面，尽管搅拌机的种类繁多，但目前使用最多的是带有壹 个或俩个固定于垂直轴上的三叶螺旋桨搅拌机。这种螺旋桨搅拌机旋 转时，形成沿搅拌容器的内壁由下向上和中心由上向下的连续翻转液 流同时悬浮体仍进行旋转运动。搅拌机运行

4、时，于螺旋桨和搅拌容 器的底部之问，构成壹个搅拌强度最小的区域因此，需要较长时间才 能达到必要的混合质量， 从而浪费了电能， 降低了搅拌机的工作效率。 所以于这基础上，我们创新开发了“新型多功能行星轮式搅拌 机”，这种新式搅拌机主搅拌轴由行星轮带动，可根据需要选用单个 或者多个搅拌轴（即加装行星轮） ，能够达到充分混合物料的目的， 而另壹个创新之处，于于利用电动机输出的动能，链接到壹个竖直方 向上的副搅拌机构，能够最大限度的减小搅拌低强度区域，最大限度 的使物料混合均匀。 3. 产品概念及原理 依据 GBJ107-87 混凝土强度检验评定标准 ，混凝土的标号和 强度必须达到壹定要求，这就决定了

5、混凝土搅拌机的结构和混合效 果。所以我们为了使混凝土的搅拌效果更加合理均匀，且且能够符合 GBJ107-87 的要求，于现有的搅拌机基础上，改进设计了此款新型 多功能行星轮式搅拌机。 产品的设计理念是基于于充分利用电动机动能的情况下， 使得搅 拌效果达到最大化，且且能够有效的避免“抱轴”现象的出现，而且 能够于副搅拌机构的辅助下，更加充分的将混凝土搅拌均匀。此产品 不仅能够很好的利用能源，而且能将混凝土的生产提高效率，于同等 条件和水品下，能够加工质量更加优良的混凝土。 3.1. 产品原理图 3.2 零、部件草图 （1 ）V 带： （小带轮工程图） （ 大带轮工程图 ） （ 2 ）蜗杆传动装置

6、： （蜗杆工程图） （蜗轮工程图） （3）行星轮： 4. 产品具体参数及结构计算： 壹、输入机构：（电动机的选用） 电机频率： 40Hz 电机额定电流： 19.2A 电机工作电压： 380V 电机转速： 2400r/min 电机功率： 10.5Kw 二、主搅拌机构设计： （壹）行星轮设计尺寸： 电动机功率 P1=10.5kW ，转速 n1=2400r/min ，载荷平稳单向回转 1. 根据行星轮系中心轮 1 和行星架 H 的相对转速关系： n 1 =N=2400r/min 同时 n H =1/4N（ 即 n1=4n H） n1-n H)/(n 3-nH)=-z 3/z 1 令 ni=4n H

7、, n3=0 , zi=30,得 Z3=90。 2. 根据行星轮同轴条件 mz 3/2=mz 2+mz 1/2 由 Z1=30,Z 3=90 得 Z2=30 3. 根据行星轮系中心轮 1 和行星轮 2 的相对转速关系： (n1-n H)/(n 2-n H)=-Z 2/Z1 代入 Z1=30,Z 2=30,n 1=4n H 得， n2=-2n H nH=600r/min, 方向和 n1 相同 n2=1200r/min ，方向和 n1 相反 4. 模数的确定： ( 1 )选择材料及确定需用应力： 1 轮用 40MnB 调质，齿面硬度 241286HBS ， 2 轮用 40MnB 调质，齿面硬度 2

8、41286HBS ， 3 轮用 ZG35SiMn ，齿面硬度 241269HBS ， 由表 11-5，取 SH = 1.1 , SF=1.25 , (2)按齿面接触强度设计： 设齿轮按6级精度制造。取载荷系数K=1.3，齿面系数 d=0.8 , 1齿 轮上的转矩 TI=9.55 X106XP/n i=9.55 X106X1O.5/24OO=4.18 X104 取 ZE=188 =52.5mm 暂取 d1=105mm 又齿数 z1=15 ， 模数 m=d 1/z 1=105/15=3.5mm 齿宽 b= ddi=0.8 xi05mm=84mm ，取 bi=84mm , b2=84mm d1=10

9、5mm,d 2=105mm 中心距 a1，2=d 1+d 2/2=105mm 又 z3=90 ， m=3.5mm ， d3=mz 3=315mm 中心距 a2,3= (d2+d 3)/2=210mm (3)验算轮齿弯曲强度 齿形系数 YFa1=2.6 ， YSa1 =1.63 YFa2=2.6 ， YSa2=1.63 YFa3=2.23 ， YSa3=1.8 由式( 11-5 ) OF1= OF2=2KT IYFa1 Ysal/bm 2Z1 =2 X1.3 X4.18 X104X2.6 X1.63/ (84 X3.52 X30) MPa =14.9MPa v oFi=480MPa OF3=吓2

10、丫Fa3Ysa3/YFaiYsai=14.9 X2.23 X1.8/2.6 xi.63MPa =14.1MPa v oF3】=408MPa (4 )齿轮的圆周速度 v=兀dini/60 X1OOO=3.14 X105 X2400/60 xi000m/s =13.2m/s 对照表 11-2 可知选用 6 级精度是合宜的。 ha=h a*m hf=(h a*+c *)m 又 h a* =1.0 ， c *=0.25 得 h a =m,h f=1.25m dai=d i+2h a=105+2 X3.5mm=112mm dfi=d i-2h f=105-2.5 X3.5mm=96.25mm da2=1

11、05+2 X3.5mm=112mm df2=105-2.5 X3.5mm=96.25mm d a3=315+2 X3.5mm=322mm df3=315-2.5 X3.5mm=306.25mm (二)搅拌刀头的选用： 根据使用功能的不同，能够选用多种不同的刀头，以实现多功能的效 果： 如图所示： 三：副搅拌机构设计： (壹)、V带结构设计 1 、带型的确定 由,于结合表 13-5 ，选取 B 型带 确定带轮得基准直径 d1 且验算带速 v ( 1 )、初选小带轮得基准直径 d1. 由书本表 13-9 可知 d1 应不小于 125mm, 现取 d1=140mm 再由表 13-9 取 d2=425

12、mm 2 ）、验算带速 v 由 于之间，因此符合要求。 2 、确定中心距，确定中心距 a 和基准长度 （1）、 取且符合 由式（ 13-2 ）得带长 查表 13-2 ，对 B 带选用 （3）、验算小带轮上的包角 （4 ）、确定带得根数 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 取代根数 Z=3 综上所述： 3轴的设计 轴的材料的选择 轴选用 45 号钢 轴尺寸的选择 轴 径 dmin 1103Ap/n x 1.03=110 x 3“0.6/800 x 1.03mm=26.0mm 取 ds=30mm 4 带轮结构设计 带轮材料的

13、选择： v=17.6m/s120 故选取腹板式 结构及尺寸如下： f=14 =34 oha=4e=19.5hf=11 b0=15h=11d h=60d r=100 大轮： d2=425350 故选取轮辐式 结构及尺寸如下： f=14 =38 oha=4e=19.5h f=11 b0=15h=11d h=60d r=375 （二）涡轮蜗杆结构设计 电动机功率 P1=10.5kW ，转速 n 1=800r/min ，传动比 i=25 ， 载荷平稳单向回转。 1 、选择材料且确定其许用应力 蜗 杆 用 45 钢 ， 表面 淬 火 ， 硬 度 为 4555HRC ； 蜗 轮 用 ZCuAl10Fe3

14、，砂模铸造。 (1)许用接触应力，查表12-4得阳=200MPa; (2) 许用弯曲应力，查表12-6得歼=80MPa 。 2 、选择蜗杆头数 z1 且估计传动效率 由 i=25 查表 12-2，去 zi=2，贝卩 Z2=izi=25 X2=50 ; 由 z1=2 查表 12-8 ，估计。 3. 确定蜗轮转矩 T2 4. 确定使用系数kA、综合弹性系数ZE 取 kA=1.1 ；取 zE=150 (钢配锡青铜) 5 确定接触系数 zP 假定 d1/a=0.4, 由图 12-11 的 zP=2.8 6. 计算中心距 a 7. 确定模数m，蜗杆头数Z2，蜗杆直径系数q，蜗杆导程角丫，中心 距 a 等

15、参数由式 12-10 得 d 1 P.68a .875 =0.68 X236.73 眈75 mm=82mm m= (2a-d 1) /Z2=(2 x236.73-82)/50mm=7.8mm 由表 12-1 ，若取 m=8mm ， q=10 ， d1=80mm ， 由式( 12-4 ) a= .5m (q+z 2) =0.5 x8x(1 +5 ) mm=24 mm 236.73mm 导程角 8. 校核弯曲强度 ( 1 )蜗轮齿形系数 由当量齿数 zv=z 2/ () 3=50/ (cos11.3099 )3=53 查图 11-8 得 YFa2=2.35 (3 ) 蜗轮齿根弯曲应力 弯曲强度足够

16、 圆柱蜗杆传动各几何尺寸： 齿顶高，齿根高： h a =m=4mmh f =1.2m=4.8mm 蜗杆齿顶圆直径，蜗轮喉圆直径： d a1=m(q+2)=96mm,d a2=m(z 2+2)=416mm 齿根圆直径： d f1 =m(q-2.4)=60.8mm,d f2 =m(z 2-2.4)=380.8mm 蜗杆轴向齿距：Pai =Pt2=Px= nm=25.13mm 径向间隙 c=0.20m=1.6mm 中心距 a=240mm (三)槽轮的主要参数是槽数 Z 和拔盘圆销数 K 为了让槽轮于开始和终止转动时的瞬时角速度为零，以避免圆销和槽 发生撞击，圆销进入或脱落径向槽的瞬时，槽的中心线应相

17、互垂直。 设Z为均匀分布的径向槽数目，则槽轮 2转过2靱=2 nz弧度时， 拔盘 I 的转角 2 i= n-2 2二 n-2 兀/Z=90 于壹个运动循环内， 槽轮 2 的运动时间 T1 对拔盘 I 的运动时间 T 之比 T 称为运动特征性系数。当拔盘 I 等速转动时，这个时间之比可用转角 之比来表示。 T=t m/t=2 i/2 n= (z-2 ) /2z=1/4 设均匀分布的圆销数目为 K 则壹个循环中， 槽轮 2 的运动时间为只有 壹个圆销时的 K 倍， i=K (z-2 ) /2z v 1，所以 Kv 2z/ (z-2 ) =4 壹次满足条件 附图：副搅拌机构： 5. 实训总结和心得：

18、 此次多功能搅拌机的设计涉及到行星轮， V 带，蜗杆传动以及间歇机 构等机械结构。这个实践壹开始时我们想到了壹个行星轮的减速装 置，利用行星轮控制正反转，后来发现想要实现这壹方面的问题有些 困难。于是进行了壹些拓展思考， 最终将方案定为搅拌机方面的创新， 于装置中连接壹个间歇机构实现搅拌机内搅拌物品的上下翻转，这样 就加上了壹个 V 带传动， 壹个蜗杆传动以及壹个槽轮机构利用这些机 构实现了所设计搅拌机的上下翻转功能， 这样壹个能够于 xoy 平面做 旋转的同时实当下 xoz 平面旋转的新型搅拌机就出世了。 同时于这次实践中我获益颇多：首先此次创新设计拓展了自己的知识 面，也培养了我们敢想，敢说，敢做的意识，这些对自己的创新思维 有着很大的帮助，对于创新思维有着壹些浅显的认识，自己也能够做 出壹些简单的创新！同时对壹些简易的机械机构均有了壹些了解，且 掌握了这些机构各自于机械中的具体作用，于具体的设计过程中进壹 步加深了对所学课程的壹些理解，对行星轮及蜗杆机构各尺寸参数的 选取均能明了。对于书本上讲解不怎么详细的间歇机构也有了壹定的 了解！由于时间的 关系可能各机构间的衔接仍略有不足。这次创新实 践于各组员之间的配合完成了，我觉得这很好的培养了我们的团