电磁帽传动系统计算说明书.docx

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电磁帽传动系统计算说明书

SHANDONGUNIVERSITYＯＦ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

课程设计说明书

电瓷帽坯件制作机机构设计

学院：

农业工程与食品科学学院

专业：

农业机械化及其自动化

姓名:

贾玉阁

学号：

0911034064

指导教师：

宋井玲

成绩：

目录

1.电瓷帽坯件制作机的总体设计要求-----------------------------------3

1.1电瓷帽坯件制作机的用途

1.2设计要求

1.3工艺过程

2．机构原理方案----------------------------------------------------------------5

3.各机构设计方案------------------------------------------------------------6

4.方案的选择------------------------------------------------------------------13

5.课程设计总结---------------------------------------------------------------13

电瓷帽坯件制作机机构设计

（一）电瓷帽坯件制作机的总体设计要求

1．电瓷帽坯件制作机的用途

电瓷帽是变配电设备的一个重要零件，属系列产品，是易损件之一，其外形尺寸如图所示，它由瓷土做成圆柱状，并在上端挖有凹孔成“帽”；坯件晾干后再烧成瓷器。

使用时将电瓷帽翻盖在金属导杆的顶（尾）端，将起到绝缘和安全保护作用。

电瓷帽坯件制作机是制造电瓷帽坯件的一种专用机械设备。

2．设计要求

电瓷帽坯件制作机除要求按尺寸制出电瓷帽坯件外，还要求以下几点：

（1）每小时生产电瓷帽坯件约3000只，每天运转时数不少于8h。

（2）结构简单，体积小，维护方便，成本低。

（3）更换模套和冲头可生产小尺寸系列产品电瓷帽坯件，设备利用率高。

3．工艺过程

电瓷帽坯件制作机的工艺原理是冲压成型。

工艺过程如图所示。

对执行机构的运动要求是：

（1）拌料、喂入、刮平余料。

将瓷土在搅拌箱内充分拌匀，填入模孔后刮平。

搅拌箱内的搅拌叉可同时起填料推杆和刮平的作用，它在搅拌箱内做连续回转运动。

（2）物料输送和各工序转移。

转盘上的模孔数至少应有四个，其工艺只能分别为待料、填料、成型和冲出。

转盘与模孔做间歇回转运动，由控制系统控制回转速度的快慢和停顿，实现物料输送和各工序之间的转移。

（3）电瓷帽坯件的成型和冲出。

两冲头作直线往复运动，在模孔中将瓷土挤压成型和冲出电瓷帽坯件，成型冲头比冲出冲头的工作行程要长，其差值取决于电瓷帽坯件的尺寸、瓷土的土质和湿度。

（4）协调配合关系。

两冲头在模孔中运动时，转盘应静止；当两冲头脱离模孔后，转盘才可带动物料作工序转移，并且转盘的转速与搅拌转速要协调，以便填料。

（二）机构原理方案

一．拟定机器运动原理图

运动和动力由电机经带传动传入，分两条传动路线传到执行机构，一路经齿轮机

构、曲柄连杆机构传到滑杆，使滑杆做上下往复运动，以实现冲压和冲出电瓷帽

坯件的动作；另一路通过其他齿轮传动，将运动传给转盘，以实现模孔的转位动

作，同时搅拌和供给土壤。

二．机构总体分布图

1—电动机2—小带轮3—V带4—电动机支架5—大带轮6—电动机支架拉杆7—搅拌箱8—扭力弹簧9—冲头座10—冲出冲头及冲出杆11—模孔转盘及转盘齿轮z1212—滑动轴Ⅴ13—连杆14—偏心轮15－轴Ⅲ16—锥齿轮z817—锥齿轮z718—轴Ⅰ19—大齿轮z620—轴Ⅱ21－小齿轮z522—机架23—轴Ⅳ24－小齿轮z925—搅拌叉26—压紧冲头及压紧杆

（三）各机构设计

三．1.方案一：

冲头和脱模盘机构选择凸轮机构

凸轮机构

如图所示，凸轮转动，推杆连同轴及冲头上下运动。

此方案的优点是：

其能方便实现从动件的运动规律,易使推杆得到预期的运动规律，产生急回特性，响应快速，机构简单紧凑，设计简单从而实现冲压运动

方案二：

冲头和脱模盘机构选择六杆机构，模筒转盘间歇运动机构选用棘轮机构；

运动副元素均为面接触，压力较小，磨损小，加工制造容易，且连杆机构中的低副一般是几何封闭，由于连杆机构的运动必须经过中间构件进行传递，因而传动路线较长，而我们并不需要较长的路线，而且易产生较大的误差累积，同时也使机械效率降低，对于高速运动不利，不适宜此处的运动规律。

方案三：

冲头和脱模盘机构选择偏置曲柄滑块机构。

偏置曲柄滑块机构

偏置曲柄滑块机构有急回特性，但是传动力的效果不理想，必须经过中间构件进行传递，因而传动路线线较长，易产生较大的误差累计，同时也是机械效率降低，同时还存在滑块产生的惯性力难以用一般的平衡方法消除，因而不适宜。

 偏心轮用平健、止退垫圈、螺母固定在轴上。

凡是用此方法固定都要求轴颈长度比轮毂孔长度短1~2mm。

为了使螺母不与连杆相碰，将偏心轮设计出凹坑，将螺母置于凹坑中，凹坑直径可比止动垫圈直径大1~2mm。

偏心轮不宜做得太厚，可在20~25mm之间，如图5—29所示。

为了增加与轴的配合部分长度，还必须设计一凸缘。

偏心轮外缘与偏心销孔之间的壁厚定为15mm左右，因此可以算出偏心轮的外缘直径为210mm。

其他结构尺寸见图5—21。

连杆与偏心销的摩擦部分用铜套，铜套的厚度据经验一般取

，铜套的长度

，d为铜套内径（即偏心销的直径），设

，则

，取

；

，取

。

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小，对薄壁铜套其收缩量约为铜套外径过盈量的0.8~0.9倍，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。

2.送料及坯件输出机构

送料及坯件输出机构采用皮带传送，如图所示简便易行，成本低。

采用其他机构（如连杆机构），会增加总体复杂性，增加成本，殊途同归，皮带传送更好。

3加工盘及进料控制板机构

由于填料，刮平，冲压成型，坯件脱模可以同时进行，所以选择在一个加工盘上操作，如图所示，盘上开三个孔，分别为：

填料，冲压成型，坯件脱模，在间歇机构的配合下，加工盘上有条不紊地进行着填料并刮平，转模输送物料，坯件经冲头冲压成型，坯件脱模转四个步骤的转换，实现生产一体化，大大减小了机构总体尺寸，节约成本。

电瓷帽成型机的工作原理与蜂窝煤成型机相似，但是土壤间黏结性较好，冲头无需进行清扫，所以本打算将清扫装置改装成刮平装置。

但是由于简化机构的目的，通过在加料口四周安装圆柱形铁皮并配合模具盘的转动来完成刮平功能。

模具盘上共有三个工位，一个进料，一个成型，一个脱模，模具盘每转一个孔的位置，成型一个电瓷帽坯件，每旋转一周成型3个，根据要求成型一个电瓷帽坯件的时间应为3600s/3000=1.2s。

故槽轮机构的转速为50r/min。

在模具盘停歇时要同时完成进料和冲压动作，两机构原动件转速也为50r/min。

4.间歇机构

方案一：

模筒转盘间歇运动机构选用槽轮机构

槽轮机构

槽轮机构的结构简单,外形尺寸小,制造简单，机械效率高,并能平稳的间歇的进行转位,常用于速度不高的场合.槽轮机构分为外槽轮机构和内槽轮机构,均用于平行轴间的间歇传动.由于外槽轮机构静止时间大于运动时间,所以比较适合本设计要求。

方案二：

模筒转盘间歇运动机构选用棘轮机构；

棘轮机构：

工作时有较大的冲击，同时产生噪音，运动规律不准确，因此它的工作频率不能过高适合低速，载荷不大的场合

方案三：

模筒转盘间歇运动机构选用不完全齿轮机构；

不完全齿轮

不完全齿轮设计灵活，容易实现一个周期中的多次动、停时间不等的间歇运动；不完全齿轮机构和普通齿轮机构的区别，不仅在轮齿的分布上，而且在啮合传动中，当首齿进入啮合及末齿退出啮合过程中，轮齿并非在实际啮合线上啮合，

因而在此期间不能保证定传动比传动。

由于从动轮每次转动开始和终止时，

角速度有突变，故存在刚性冲击。

基于以上优缺点，不完全齿轮机构一般只

适用于低速、轻载的工作条件。

方案四：

凸轮式间歇运动机构

一般由带有特殊轮廓线的的主动凸轮和做间歇运动的从动件组成。

其传动结构简单，不仅可传递平行轴，还可传递交错轴间的间歇运动。

只要合理设计廓线，选择合适的运动规律，可使从动件运动平稳，减少冲击，得到较好的运动特征，以适应高速运转的需要。

5减速机构

如图所示，虽然蜗杆涡轮头数少，单极传动可获得较大传动比，而直齿圆柱齿轮，如图所示，能满足传动比要求且运动具有可分性，加工刀具简单，工艺成熟，造型也比较方便。

因此两种构件综合使用，兼此顾彼。

6.槽轮尺寸的计算

根据机构设计要求，中心距L=150槽轮的槽数z=3传动销数k=1。

所以传动销回转半径R=L*sin（Pi/3）=129.90mm

传动销半径r=10mm.s=L*cos（pi/3）=75

槽深h>=s-（L-R-r）=65

d1<=2（L-s）=150,所以d1=30

d2<2（L-R-r）=20且d2/2+h

b=5,R0=115

（四）方案的选择

四．方案的选择

我们可以按给定的条件，各机构的相容性和尽量使机构简单等等要求来选择方案，由此可选择三个比较简单的方案。

方案一：

冲压机构为组合机构，模具转盘机构为凸轮式间歇运动机构。

方案二：

冲压机构为偏置曲柄滑块机构，模具转盘机构为不完全齿轮机构。

方案三：

冲压机构为六杆机构，模具转盘为槽轮机构。

这三个方案经过综合评价方法来进行评估选优。

凸轮式间歇运动机构设计复杂而且装配困难，不完全齿轮机构在进入啮合和退出啮合时速度有突变，产生冲击，槽轮机构结构简单，外形尺寸小，其机械效率高，并能平稳的间歇的转位。

由此可见冲压机构选用外槽轮机构比较合适。

模具转盘机构需要有急回运动和较好的增力效果，所以选用六杆机构。

综上，选择方案三作为电瓷帽坯件成型机的最终机械运动方案。

课程设计心得

经过一周的努力自动机械化的课程设计已经接近尾声了，在这里我首先要感谢的是宋井玲副教授，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪，再就是与我一同努力的同学们，没有同学们的帮助我也不可能这么快完成本次课程设计。

在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。

在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．通过这次课程设计使我更加明白了自动机械设计这门课的重要性，流畅了设计过程通过对传动系统的设计回顾了《材料力学》《理论力学》《机械设计》课程，更进一步去串联各门课程。

本次课程的题目是电磁帽坯体机传动系统设计，课程设计完成之后更加明确了电磁帽坯体机制造坯体的过程，对设计传动系统有了更加深刻的认识和理解。

在这次设计过程中，体现出设计的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。

由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受老师们的批评与指正。

最后再次感谢我的指导老师宋井玲副教授给予技术上的指导与鼓励，同学们的合作与协助。

谢谢

参考文献

1.《自动机械设计》主编宋井玲

2.《机械原理》第七版（孙桓陈作模葛文杰主编；高等教育出版社；P109平面连杆机构的传动特点，P151凸轮机构的传动特点，P157凸轮正弦加速度运动规律P163对心平动推杆P182直齿圆柱齿轮啮合特点，P198直齿锥齿轮啮合特点，P201蜗杆涡轮传动啮合特点）。

3.《机械机构及应用》（陈国华编著；机械工业出版社；P125-128槽轮式间歇转位机构）；

4.《机械原理课程设计指导书》（孙志宏主编；兵器工业出版社）

5.《画法几何及工程制图》朱辉，曹桄，唐保宁，陈大复等主编上海科学技术出版社