机电产品创新设计3155.docx

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1、机电产品创新训练任务书 姓名：学号：指导老师：时间：20011.01.11 学院院：飞行行器工程程学院目 录1、引言-332、创新方方案的提提出-44-53、产品概概念以及及原理介介绍-553.1、产产 品 原 理理 图-663.2、零零、部件件草图-6-994、产品具具体参数数及结构构计算-9-195、实训总总结与心心得-206、参考资资料及文文献-2117、附录：运动简简图1.引 言言为期两周机机电产品品创新实实训拉开开了帷幕幕，我们们小组经经过三次次小组会会议讨论论，总共共规划了了三种方方案，经经过与老老师的讨讨论和论论证，最最终确定定创新产产品为“多功能能行星轮轮搅拌机机”。经过过分工

2、与与讨论，初初步确定定了机构构的原理理图，并并且设计计出了整整套传动动机构的的方案，并并且论证证了其可可行性，符符合机电电产品创创新设计计要求。小组成员：组长：组员：2.方案提提出：在现今日益益发展当当今社会会，到处处林立着着高楼大大厦，而而在混凝凝土结构构中，混混凝土的的制造工工艺和水水平，往往往直接接影响着着房屋结结构的质质量，而而在混凝凝土的制制造中，混混凝土搅搅拌机的的性能，起起着决定定性的作作用。一方面，旧旧式搅拌拌机在结结构设计计上有很很多不合合理之处处：1 )结构构型式过过于粗糙糙，传动动支架与与上横梁梁采用灰灰口铸铁铁，这种种薄壁支支架强度度低，在在复杂的的施工现现场极易易在碰

3、撞撞中断裂裂，没有有配件则则整机瘫瘫痪。22 )皮皮带轮安安装在传传动支架架内部轴轴承座与与上横梁梁之间，而而上横梁梁与支撑撑架为螺螺栓连接接，这种种不稳定定的支架架结构对对设备损损害极大大，两轴轴承之间间的纵向向位移将将使轴卡卡死或损损失动力力能。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，这这会会严严重影响响电动机机的工作作，甚至至出现烧烧毁电动动机的事事故。另一方面，尽尽管搅拌拌机的种种类繁多多，但目目前使用用最多的的是带有有一个或或两个固固定在垂垂直轴上上的三叶叶螺旋桨桨搅拌机机。这种种螺旋桨桨搅拌机机旋转时时，形成成沿搅

4、拌拌容器的的内壁由由下向上上和中心心由上向向下的连连续翻转转液流同时悬悬浮体还还进行旋旋转运动动。搅拌拌机运行行时，在在螺旋桨桨与搅拌拌容器的的底部之之问，构构成一个个搅拌强强度最小小的区域域因此，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。所以在这基基础上，我我们创新新开发了了“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（即即加装行行星轮），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，链链接到一一个竖

5、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，最最大限度度的使物物料混合合均匀。3.产品概概念及原原理依据GBBJ1007-887混凝凝土强度度检验评评定标准准，混混凝土的的标号和和强度必必须达到到一定要要求，这这就决定定了混凝凝土搅拌拌机的结结构和混混合效果果。所以以我们为为了使混混凝土的的搅拌效效果更加加合理均均匀，并并且能够够符合GGBJ1107-87的的要求，在在现有的的搅拌机机基础上上，改进进设计了了此款新新型多功功能行星星轮式搅搅拌机。产品的设计计理念是是基于在在充分利利用电动动机动能能的情况况下，使使得搅拌拌效果达达到最大大化，并并且能够够有效的的避免

6、“抱轴”现象的的出现，而而且能够够在副搅搅拌机构构的辅助助下，更更加充分分的将混混凝土搅搅拌均匀匀。此产产品不仅仅可以很很好的利利用能源源，而且且能将混混凝土的的生产提提高效率率，在同同等条件件和水品品下，能能够加工工质量更更加优良良的混凝凝土。3.1.产产 品 原 理 图3.2零、部部件草图图（1）V带带： （小带带轮工程程图） (大大带轮工工程图)（2）蜗杆杆传动装装置： （蜗蜗杆工程程图） （蜗轮轮工程图图）（3）行星星轮：4.产品具具体参数数及结构构计算：一、输入机机构：（电动机机的选用用） 电机频率：40HHz电机额定电电流：119.22A电机工作电电压：3380VV电机转速：240

7、00r/minn电机功率：10.5Kww二、主搅拌拌机构设设计：(一)行星星轮设计计尺寸：电动机功率率P1=100.5kkW，转转速n11=24400 r/mmin，载载荷平稳稳单向回回转。1.根据行行星轮系系中心轮轮1与行行星架HH的相对对转速关关系：n1=N=24000r/minn 同时时nH=1/4N(即n11=4nnH)（n1-nnH）/(n3-nH)=-z3/z1令n1=44nH，n3=0，zz1=300,得zz3=900。2.根据行行星轮同同轴条件件mz33/2=mz22+mzz1/2由z1=330,zz3=900得z22=3003. 根据据行星轮轮系中心心轮1与与行星轮轮2的相相

8、对转速速关系：（n1-nnH）/(n2-nH)=-z2/z1代入z1=30,z2=300,n11=4nnH得，n2=-22nHnH =6600rr/miin,方方向与nn1相同n2=12200rr/miin，方方向与nn1相反4.模数的的确定：（1）选择择材料及及确定需需用应力力：1轮用400MnBB调质，齿齿面硬度度24112886HBBS，2轮用400MnBB调质，齿齿面硬度度24112886HBBS，3轮用ZGG35SSiMnn，齿面面硬度22412699HBSS，由表11-5，取取SH=1.1，SSF=1.25， (2)按按齿面接接触强度度设计： 设齿轮轮按6级级精度制制造。取取载荷系

9、系数K=1.33，齿面面系数d=0.8，11齿轮上上的转矩矩T1=9.55106P/nn1=9.5510610.5/224000=4.18104 取ZE=1188 = =522.5mmm暂取d1=1055mm又齿数z11=155，模数 m=dd1/z1=1005/115=33.5mmm齿宽 b=dd1=0.81055mm=84mmm，取取b1=844mm，bb2=844mmd1=1005mmm,d22=1005mmm中心距 aa1，22=d1+d2/2=1055mm又z3=990，mm=3.5mmm，d33=mzz3=3115mmm中心距 a22,3=（d22+d3）/22=2110mmm(3

10、)验算算轮齿弯弯曲强度度齿形系数YYFa11=2.6，YYSa11=1.63 YFaa2=22.6，YYSa22=1.63 YFa3=2.223，YYSa33=1.8由式（111-5）F1=F2=22KT11YFa11YSa11/bmm2z1 =211.34.1181042.661.663/（8843.55230）MMPa =114.99MPaaF1=4800MPaaF3=F2YFa33YSa33/YFaa1YSa11=144.92.2231.88/2.61.663MPPa =114.11MPaaF3=4088MPaa(4）齿轮轮的圆周周速度 vv=d1n1/60010000=33.14410

11、5524000/66010000m/s =133.2mm/s对照表111-2可可知选用用6级精精度是合合宜的。ha=haa*mhf=( ha*+c*)m又ha*=1.00，c*=0.25得得 hha=m, hhf=1.25mmda1=dd1+2hha=1005+223.55mm=1122mmdf1=dd1-2hhf=1005-22.53.55mm=96.25mmmda2=1105+23.55mm=1122mmdf2=1105-2.553.55mm=96.25mmmda3=3315+23.55mm=3222mmdf3=3315-2.553.55mm=3066.255mm（二）搅拌拌刀头的的选用：

12、 根据使使用功能能的不同同，可以以选用多多种不同同的刀头头，以实实现多功功能的效效果：如图所示：三：副搅拌拌机构设设计：（一）、VV带结构构设计1、带型的的确定 由,在结合合表133-5，选取BB型带确定带轮得得基准直直径d11并验算算带速vv（1）、初初选小带带轮得基基准直径径d1.由书本表113-99可知d1应不小小于1225mmm,现取dd1 = 1400mm 再由表133-9 取d22=4225mmm（2）、验验算带速速v由在之间，因因此符合合要求。2、确定中中心距，确定中中心距aa和基准准长度 （1）、取 且符符合由式（133-2）得得带长查表13-2，对对B带选选用 （3）、 验算

13、小小带轮上上的包角角（4）、 确定带带得根数数z 由， 查表13-3得,且 ii=3故查13-5得再由查表13-7得 查表13-2得 取代根数ZZ=3综上所述： 3轴的设设计轴的材料料的选择择轴选用455号钢轴尺寸的的选择轴径dmiin1100P/n 1.003=1110100.6/80001.003mmm=266.0mmm取ds=330mmm4带轮结结构设计计带轮材料料的选择择：v=17.6m/s1120 故 选取 腹板板式结构及尺寸寸如下： f=14 =344 haa=4 ee=199.5 hhf=111 b0=155 h=11 dhh=600 dr=1000 大大轮：dd2=422533

14、50 故 选取 轮轮辐式结构及尺寸寸如下：f=114 =388 haa=4 ee=199.5 hhf=111b0=155 h=11 dhh=600 dr=3775（二）涡轮轮蜗杆结结构设计计电动机功率率P1=100.5kkW，转转速n11=8000r/minn，传动动比i=25，载载荷平稳稳单向回回转。1、选择材材料并确确定其许许用应力力蜗杆用455钢，表表面淬火火，硬度度为455555HRCC；蜗轮轮用ZCCuAll10FFe3，砂砂模铸造造。（1） 许用接触应应力，查查表122-4得得H=2200MMPa;（2） 许用弯曲应应力，查查表122-6得得F=880MPPa。 2、选择蜗蜗杆头数

15、数z1并估计计传动效效率由i=255查表112-22，去zz1=2，则则z2=izz1=2552=550；由z1=22查表112-88，估计计。3.确定蜗蜗轮转矩矩T2 4.确定使使用系数数kA 、综综合弹性性系数zzE取kA=11.1；取zEE=1550（钢钢配锡青青铜）5确定接接触系数数zP假定d1/a=00.4,由图112-111的zzP=2.86.计算中中心距aa 7.确定模模数m，蜗蜗杆头数数z2，蜗杆杆直径系系数q，蜗蜗杆导程程角，中心心距a等等参数由由式122-100得 d10.668a00.8775 =0.6682366.7330.8875mmm=882mmm m=（22a-d

16、d1）/zz2=(222366.733-822)/550mmm=7.8mmm由表12-1，若若取m=8mmm，q=10，dd1=800mm，由式（122-4）a=0.55m（qq+z22）=00.58（100+500）mmm=2440mmm2366.733mm导程角8.校核弯弯曲强度度（1）蜗轮轮齿形系系数 由当量量齿数 zv=z22/（）3=500/（ccos111.330999）3=533查图11-8得YYFa22=2.35（3） 蜗轮齿根弯弯曲应力力 弯曲强度足足够圆柱蜗杆传传动各几几何尺寸寸：齿顶高，齿齿根高：ha=m=4mmm hhf=1.2m=4.88mm蜗杆齿顶圆圆直径，蜗蜗轮喉

17、圆圆直径：da11=m(q+22)=996mmm, daa2=mm(z22+2)=4116mmm齿根圆直径径：dff1=mm(q-2.44)=660.88mm, df22=m(z2-2.4)=3800.8mmm蜗杆轴向齿齿距：PPa1=PPt2=PPx=m=225.113mmm径向间隙cc=0.20mm=1.6mmm中心距a=2400mm（三）槽轮轮的主要要参数是是槽数ZZ和拔盘盘圆销数数K为了让槽轮轮在开始始和终止止转动时时的瞬时时角速度度为零，以以避免圆圆销和槽槽发生撞撞击，圆圆销进入入或脱落落径向槽槽的瞬时时，槽的的中心线线应相互互垂直。设设Z为均均匀分布布的径向向槽数目目，则槽槽轮2转

18、转过22=2/Z弧度时时，拔盘盘I的转转角21=-22=-2/Z=900在一个运动动循环内内，槽轮轮2的运运动时间间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。=tm/t=221/2=（zz-2）/2z=1/44设均匀分布布的圆销销数目为为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（zz-2）/2z1，所所以K2zz/（zz-2）=44 一次满满足条件件附图：副搅搅拌机构构：5.实训总总结与心心得： 此次多多功能搅搅拌机的的设计涉涉及到行行星轮，VV带，蜗蜗杆传动动以及间间

19、歇机构构等机械械结构。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。于于是进行行了一些些拓展思思考，最最终将方方案定为为搅拌机机方面的的创新，在在装置中中连接一一个间歇歇机构实实现搅拌拌机内搅搅拌物品品的上下下翻转，这这样就加加上了一一个V带带传动，一一个蜗杆杆传动以以及一个个槽轮机机构利用用这些机机构实现现了所设设计搅拌拌机的上上下翻转转功能，这这样一个个可以在在xoyy平面做做旋转的的同时实实现在xxoz平平面旋转转的新型型搅拌机机就出世世了。 同时时在这次次实践中中我获益益颇多：首先此此次

20、创新新设计拓拓展了自自己的知知识面，也也培养了了我们敢敢想，敢敢说，敢敢做的意意识，这这些对自自己的创创新思维维有着很很大的帮帮助，对对于创新新思维有有着一些些浅显的的认识，自自己也能能够做出出一些简简单的创创新！同同时对一一些简易易的机械械机构都都有了一一些了解解，并掌掌握了这这些机构构各自在在机械中中的具体体作用，在在具体的的设计过过程中进进一步加加深了对对所学课课程的一一些理解解，对行行星轮及及蜗杆机机构各尺尺寸参数数的选取取都能明明了。对对于书本本上讲解解不怎么么详细的的间歇机机构也有有了一定定的了解解！由于于时间的的关系可可能各机机构间的的衔接还还略有不不足。这这次创新新实践在在各组

21、员员之间的的配合完完成了，我我觉得这这很好的的培养了了我们的的团队合合作精神神，分工工明确，大大家有了了各自的的目的做做起来也也就快了了。有了了这次的的创新训训练我想想以后的的一些类类似的问问题也能能够很好好的完成成！6.参考资资料及文文献：（1）机机械设计计基础 杨可桢桢 程光光蕴 李李仲生 主编第五五版 北京京：高等等教育出出版社，220066.5（2）机机电工程程创新训训练课程程指导书书 封封立耀 王云 主编（3）机机械创新新设计 黄纯颖颖 主编编高等等教育出出版社，220000.7（4）机机电创新新设计吕吕仲文 主编机械械工程出出版社，220044.1（5）机机电创新新训练讲讲义 北京京航空航航天大学学工程训训练中心心，20001.7（6）GGBJ1107-87混混凝土强强度检验验评定标标准（7）多多功能搅搅拌机传传动装置置的创新新设计朱朱秀娟 广东佛佛山职业业技术学学院21