机电产品创新设计

1、PAGE PAGE 22机电产品品创新训训练任务书姓名：学号：指导老师师：时间：220111.011.111学院：飞飞行器工工程学院院目 录1、引言言32、创新新方案的的提出4-553、产品品概念以以及原理理介绍53.1、产 品品 原 理 图图-663.2、零、部部件草图图-6-994、产品品具体参参数及结结构计算算9-195、实训训总结与与心得-206、参考考资料及及文献-2117、附录录：运动动简图1.引 言为期两周周机电产产品创新新实训拉拉开了帷帷幕，我我们小组组经过三三次小组组会议讨讨论，总总共规划划了三种种方案，经过与与老师的的讨论和和论证，最终确确定创新新产品为为“多功能能行星轮轮

2、搅拌机机”。经过过分工与与讨论，初步确确定了机机构的原原理图，并且设设计出了了整套传传动机构构的方案案，并且且论证了了其可行行性，符符合机电电产品创创新设计计要求。小组成员员：组长：组员：2.方案案提出：在现今日日益发展展当今社社会，到到处林立立着高楼楼大厦，而在混混凝土结结构中，混凝土土的制造造工艺和和水平，往往直直接影响响着房屋屋结构的的质量，而在混混凝土的的制造中中，混凝凝土搅拌拌机的性性能，起起着决定定性的作作用。一方面，旧式搅搅拌机在在结构设设计上有有很多不不合理之之处：11 )结结构型式式过于粗粗糙，传传动支架架与上横横梁采用用灰口铸铸铁，这这种薄壁壁支架强强度低，在复杂杂的施工工

3、现场极极易在碰碰撞中断断裂，没没有配件件则整机机瘫痪。2 )皮带轮轮安装在在传动支支架内部部轴承座座与上横横梁之间间，而上上横梁与与支撑架架为螺栓栓连接，这种不不稳定的的支架结结构对设设备损害害极大，两轴承承之间的的纵向位位移将使使轴卡死死或损失失动力能能。对于常常规单铲铲叶片式式搅拌机机，在冲冲击载荷荷大和单单纯双螺螺带式搅搅拌装置置中易出出现“ 抱轴轴”现象，这会会会严重影影响电动动机的工工作，甚甚至出现现烧毁电电动机的的事故。另一方面面，尽管管搅拌机机的种类类繁多，但目前前使用最最多的是是带有一一个或两两个固定定在垂直直轴上的的三叶螺螺旋桨搅搅拌机。这种螺螺旋桨搅搅拌机旋旋转时，形成沿沿

4、搅拌容容器的内内壁由下下向上和和中心由由上向下下的连续续翻转液液流同同时悬浮浮体还进进行旋转转运动。搅拌机机运行时时，在螺螺旋桨与与搅拌容容器的底底部之问问，构成成一个搅搅拌强度度最小的的区域因因此，需需要较长长时间才才能达到到必要的的混合质质量，从从而浪费费了电能能，降低低了搅拌拌机的工工作效率率。所以在这这基础上上，我们们创新开开发了“新型多多功能行行星轮式式搅拌机机”，这种种新式搅搅拌机主主搅拌轴轴由行星星轮带动动，可根根据需要要选用单单个或者者多个搅搅拌轴（即加装装行星轮轮），可可以达到到充分混混合物料料的目的的，而另另一个创创新之处处，在于于利用电电动机输输出的动动能，链链接到一一个

5、竖直直方向上上的副搅搅拌机构构，可以以最大限限度的减减小搅拌拌低强度度区域，最大限限度的使使物料混混合均匀匀。3.产品品概念及及原理依据GGBJ1107-87混混凝土强强度检验验评定标标准，混凝土土的标号号和强度度必须达达到一定定要求，这就决决定了混混凝土搅搅拌机的的结构和和混合效效果。所所以我们们为了使使混凝土土的搅拌拌效果更更加合理理均匀，并且能能够符合合GBJJ1077-877的要求求，在现现有的搅搅拌机基基础上，改进设设计了此此款新型型多功能能行星轮轮式搅拌拌机。产品的设设计理念念是基于于在充分分利用电电动机动动能的情情况下，使得搅搅拌效果果达到最最大化，并且能能够有效效的避免免“抱轴

6、”现象的的出现，而且能能够在副副搅拌机机构的辅辅助下，更加充充分的将将混凝土土搅拌均均匀。此此产品不不仅可以以很好的的利用能能源，而而且能将将混凝土土的生产产提高效效率，在在同等条条件和水水品下，能够加加工质量量更加优优良的混混凝土。3.1.产品原理图3.2零零、部件件草图（1）VV带： （小小带轮工工程图） (大带轮轮工程图图)（2）蜗蜗杆传动动装置： （蜗杆工工程图） （蜗蜗轮工程程图）（3）行行星轮：4.产品品具体参参数及结结构计算算：一、输入入机构：（电动机机的选用用）电机频率率：400Hz电机额定定电流：19.2A电机工作作电压：3800V电机转速速：24400rr/miin电机功率

7、率：100.5KKw二、主搅搅拌机构构设计：(一)行行星轮设设计尺寸寸：电动机功功率P11=100.5kkW，转转速n11=24400 r/mmin，载荷平平稳单向向回转。1.根据据行星轮轮系中心心轮1与与行星架架H的相相对转速速关系：n1=NN=24400rr/miin 同同时nHH=1/4N(即n11=4nnH)（n1-nH）/(n3-nH)=-z3/z1令n1=4nHH，n3=0，z1=300,得zz3=900。2.根据据行星轮轮同轴条条件mzz3/2=mz22+mzz1/2由z1=30,z3=900得z22=3003. 根根据行星星轮系中中心轮11与行星星轮2的的相对转转速关系系：（n

8、1-nH）/(n2-nH)=-z2/z1代入z11=300,z22=300,n11=4nnH得，n2=-22nHnH =6000r/mmin,方向与与n1相同n2=112000r/mmin，方向与与n1相反4.模数数的确定定：（1）选选择材料料及确定定需用应应力：1轮用440MnnB调质质，齿面面硬度22412866HBSS，2轮用440MnnB调质质，齿面面硬度22412866HBSS，3轮用ZZG355SiMMn，齿齿面硬度度24112669HBBS，由表111-5，取SHH=1.1，SSF=1.25， (2)按齿面面接触强强度设计计： 设齿齿轮按66级精度度制造。取载荷荷系数KK=1.3

9、，齿齿面系数数d=0.8，11齿轮上上的转矩矩T1=99.555106P/nn1=9.5510610.5/224000=4.18104取ZE=1888 = =552.55mm暂取d11=1005mmm又齿数zz1=155，模数 m=d1/z1=1005/115=33.5mmm齿宽 b=dd1=0.81055mm=84mmm，取取b1=844mm，b2=844mmd1=1105mmm,dd2=1005mmm中心距 a1，2=dd1+d2/2=1055mm又z3=90，m=33.5mmm，dd3=mzz3=3115mmm中心距 aa2,33=（dd2+d3）/22=2110mmm(3)验验算轮齿齿

10、弯曲强强度齿形系数数YFaa1=22.6，YSaa1=11.633 YFFa2=2.66，YSSa2=1.663 YFa33=2.23，YSaa3=11.8由式（111-55）F1=F2=22KT11YFa11YSa11/bmm2z1=211.34.1181042.661.663/（843.55230）MPaa =14.9MPPaF1=4800MPaaF3=F2YFa33YSa33/YFaa1YSa11=144.92.2231.88/2.61.663MPPa=14.1MPPaF3=4088MPaa(4）齿齿轮的圆圆周速度度v=dd1n1/60010000=33.144105524000/660

11、10000m/s =113.22m/ss对照表111-22可知选选用6级级精度是是合宜的的。ha=hha*mhf=( ha*+c*)m又ha*=1.0，cc*=0.25得得 hha=m, hhf=1.25mmda1=d1+2hha=1005+223.55mm=1122mmdf1=d1-2hhf=1005-22.53.55mm=96.25mmmda2=1055+23.55mm=1122mmdf2=1055-2.53.55mm=96.25mmmda3=3155+23.55mm=3222mmdf3=3155-2.53.55mm=3066.255mm（二）搅搅拌刀头头的选用用： 根据据使用功功能的不不

12、同，可可以选用用多种不不同的刀刀头，以以实现多多功能的的效果：如图所示示：三：副搅搅拌机构构设计：（一）、V带结结构设计计1、带型型的确定定 由由,在结结合表113-55，选取BB型带确定带轮轮得基准准直径dd1并验验算带速速v（1）、初选小小带轮得得基准直直径d11 QUOTE dd1.由书本表表13-9可知知d1应不不小于1125mmm,现取dd1 = 1400mm 再由表113-99 取dd2=4225mmm QUOTEdd1=180mm（2）、验算带带速v由在之间，因此符符合要求求。2、确定定中心距距，确定中中心距aa和基准准长度 QUOTE Ld（1）、取且符合合由式（113-22）

13、得带带长查表133-2，对B带带选用（3）、 验算算小带轮轮上的包包角 QUOTE a1180-dd2-dd157.3a=180-(450-180)57.362015590（4）、 确定定带得根根数z由，查表133-3得得,且 i=33故查133-5得得再由查表133-7得得 查表133-2得得 取代根数数Z=33综上所述述：3轴的的设计轴的材材料的选选择轴选用445号钢钢轴尺寸寸的选择择轴径dmmin1100P/n 1.003=1110100.6/80001.003mmm=266.0mmm取ds=30mmm4带轮轮结构设设计带轮材材料的选选择：v=177.6mm/s1120 故 选取 腹板板

14、式结构及尺尺寸如下下：f=144 =344 haa=4 ee=199.5 hhf=111b0=115 hh=111 ddh=600 dr=1000 大轮：d2=42253350 故 选取 轮轮辐式结构及尺尺寸如下下：f=14 =388 haa=4 ee=199.5 hhf=111b0=155 h=11 dhh=600 dr=3775（二）涡涡轮蜗杆杆结构设设计电动机功功率P11=100.5kkW，转转速n11=8000r/minn，传动动比i=25，载荷平平稳单向向回转。1、选择择材料并并确定其其许用应应力蜗杆用445钢，表面淬淬火，硬硬度为445555HRRC；蜗蜗轮用ZZCuAAl100F

15、e33，砂模模铸造。许用接触触应力，查表112-44得H=2200MMPa;许用弯曲曲应力，查表112-66得F=880MPPa。 2、选择择蜗杆头头数z11并估计计传动效效率由i=225查表表12-2，去去z1=2，则z22=izz1=2552=550；由z1=2查表表12-8，估估计。3.确定定蜗轮转转矩T224.确定定使用系系数kAA 、综综合弹性性系数zzE取kA=1.11；取zzE=1550（钢钢配锡青青铜）5确定定接触系系数zPP假定d11/a=0.44,由图图12-11的的zP=2.86.计算算中心距距a7.确定定模数mm，蜗杆杆头数zz2，蜗杆杆直径系系数q，蜗杆导导程角，中心

16、心距a等等参数由由式122-100得d100.688a0.8755 =00.6882366.7330.8875mmm=882mmm m=（2aa-d11）/zz2=(222366.733-822)/550mmm=7.8mmm由表122-1，若取m=8mmm，q=10，d1=800mm，由式（112-44）a=0.5m（q+zz2）=00.58（100+500）mmm=2440mmm2366.733mm导程角8.校核核弯曲强强度（1）蜗蜗轮齿形形系数 由当当量齿数数 zv=zz2/（）3=500/（ccos111.330999）3=533查图111-8得得YFaa2=22.355蜗轮齿根根弯曲应

17、应力弯曲强度度足够圆柱蜗杆杆传动各各几何尺尺寸：齿顶高，齿根高高：haa=m=4mmm hhf=1.2m=4.88mm蜗杆齿顶顶圆直径径，蜗轮轮喉圆直直径：dda1=mm(q+2)=96mmm, dda2=mm(z22+2)=4116mmm齿根圆直直径：ddf1=mm(q-2.44)=660.88mm, df22=m(z2-2.4)=3800.8mmm蜗杆轴向向齿距：Pa11=Pt22=Px=m=225.113mmm径向间隙隙c=00.200m=11.6mmm中心距aa=2440mmm（三）槽槽轮的主主要参数数是槽数数Z和拔盘盘圆销数数K为了让槽槽轮在开开始和终终止转动动时的瞬瞬时角速速度为零

18、零，以避避免圆销销和槽发发生撞击击，圆销销进入或或脱落径径向槽的的瞬时，槽的中中心线应应相互垂垂直。设设Z为均均匀分布布的径向向槽数目目，则槽槽轮2转转过22=2/Z弧度时时，拔盘盘I的转转角21=-22=-2/Z=900在一个运运动循环环内，槽槽轮2的的运动时时间T1 对拔拔盘I的的运动时时间T之之比称为运运动特征征性系数数。当拔拔盘I等等速转动动时，这这个时间间之比可可用转角角之比来来表示。=tmm/t=21/2=（zz-2）/2z=1/44设均匀分分布的圆圆销数目目为K则一个个循环中中，槽轮轮2的运运动时间间为只有有一个圆圆销时的的K倍，=K（z-2）/2z1，所所以K2zz/（zz-2

19、）=44 一次满满足条件件附图：副副搅拌机机构：5.实训训总结与与心得： 此次次多功能能搅拌机机的设计计涉及到到行星轮轮，V带带，蜗杆杆传动以以及间歇歇机构等等机械结结构。这这个实践践一开始始时我们们想到了了一个行行星轮的的减速装装置，利利用行星星轮控制制正反转转，后来来发现想想要实现现这一方方面的问问题有些些困难。于是进进行了一一些拓展展思考，最终将将方案定定为搅拌拌机方面面的创新新，在装装置中连连接一个个间歇机机构实现现搅拌机机内搅拌拌物品的的上下翻翻转，这这样就加加上了一一个V带带传动，一个蜗蜗杆传动动以及一一个槽轮轮机构利利用这些些机构实实现了所所设计搅搅拌机的的上下翻翻转功能能，这样样一个可可以在xxoy平平面做旋旋转的同同时实现现在xooz平面面旋转的的新型搅搅拌机就就出世了了。 同同时在这这次实践践中我获获益颇多多：首先先此次创创新设计计拓展了了自己的的知识面面，也培培养了我我们敢想想，敢说说，敢做做的意识识，这些些对自