机械专业系统设计大作业.docx

机械系统设计大作业

目录
第1章 总体方案设计 1
1.1 研究给定设计任务 1
1.2设计任务抽象化 1
1.3确定工艺原理方案 1
1.4工艺方案设计 1
1.5功效分解功效树 2
1.6确定每种功效方案 2
1.7确定边界条件 2
1.8方案评价 3
1.9方案简图 3
1.10总体部署 4
1.11总要参数确实定 4
1.12循环图 4
第2章 实施系统设计 6
2.1运动分析 6
2.2动力分析 6
第3章 传动系统设计 9
3.1动力机选择 9
3.2运动和动力参数确实定 9
3.3运动和动力参数确定 9
3.4传动零件设计计算 10

第1章 总体方案设计
1.1 研究给定设计任务
表1.1 设计任务书
编号

名称
电机冷却系统
设计单位

起止时间

设计人员

设计费用

设计要求
1
功效
关键功效：对大功率电机进行冷却
2
适应性
工作对象：大豆、小麦、玉米
每次筛重：10kg~20kg
环境：多尘、振动
3
性能
动力：功率300w左右
整机重量小于25kg
外形尺寸1500×800×500
4
工作能力
三分钟完成一次振动分离
5
可靠度
98%
6
使用寿命
5年
7
经济成本
600元
8
人机工程
操作方便，便于筛选完谷物搜集
9
安全性
有漏电保护
1.2设计任务抽象化

图1.1系统黑箱
1.3确定工艺原理方案
物理振动原理
1.4工艺方案设计

人工倒入适量谷物 打开开关 振动工作 关闭电源

搜集分离洁净谷物
图1.2工艺路线图
1.5功效分解功效树

图1.3功效树
1.6确定每种功效方案
分离功效：铁丝网格、带孔铁板、带孔塑料板
动力功效：电机
控制功效：开关
表1.2 功效解形态学矩阵
分功效
功效解
A
B
C
分离功效
铁丝网格
带孔铁板
带孔塑料板

1.7确定边界条件

图1.4边界条件
1.8方案评价
评价标准：满足功效要求、经济、质量轻
评价方法：一对一比较
表1.3方案评分表
方案代号
一对一比较
评分
A
B
C
A

1
1
2
B
0

0
0
C
0
1

1
经过评价选择A方案：
分离功效：铁丝网格
动力功效：电机
控制功效：开关
1.9方案简图

1机架、2振动筛摇杆、3振动筛铁丝网、4振动筛曲柄、5电机
图1.5方案简图
1.10总体部署

图1.6总体部署图
1.11总要参数确实定
尺寸参数：整体长宽高1500×800×500mm
运动参数：曲柄回转速率n=120r/分
1.12循环图

图1.7曲柄循环图
因为仅有一个实施头，不存在干涉情况，所以不需进行时间、空间同时化。

第2章 实施系统设计
2.1运动分析
2.1.1运动参数确定
1.偏心曲柄摇杆机构参数确定
曲柄回转速率n=120r/分
2.1.2运动尺寸确定
1. 偏心曲柄摇杆机构
确定曲柄长度L1，连杆长度L2，摇杆长度L3、机架长L4和偏心距e
图2.1偏心曲柄摇杆机构
由机器总体尺寸取L4=1400mm，L2=1300mm，e=60mm；
由曲柄存在条件和机器总高取L1=100mm得L2>202mm，取L2=210mm
2.2动力分析
1. 偏心曲柄摇杆机构动力分析

图2.2偏心曲柄摇杆机构动力分析
A. 运动分析
位移方程

速度方程

加速度运动方程

B.力分析

图2.3连杆摇杆力分析
对于连杆2有R12=R32，
对于摇杆3有R43=R23，

图2.4曲柄力分析
对于曲柄1有R21=R41，

第3章 传动系统设计
3.1动力机选择
查Y系列电机表取Y80M1-1型号电机额定功率0.55kw，额定转速1390r/min。
(参考新乡市永清筛分机械PZS家用振动筛）
3.2运动和动力参数确实定
3.21总传动比
i=n电机/n曲柄=1390/120=11.58，取为i=12
选择减速比为12齿轮减速器
3.3运动和动力参数确定
确定各轴功率、转速、转矩
联轴器效率： =0.99
球轴承： =0.99
齿轮啮合效率： = 0.97
0轴（电机主轴）

Ⅰ轴（减速器高速轴）

Ⅱ轴（减速器中间轴）

Ⅲ轴（减速器低速轴）

Ⅳ轴（曲柄轴）

表3.1 各轴运动参数
轴序号
功 率
P/ KW
转 速
n/(r/min)
转 矩
T/N.m
传动形式
传动比i
效率η
0轴
0.55
1390
3.78
连轴器
1.0
0．99
Ⅰ轴
0.539
1390
3.7
齿轮传动
4.0
0．96
Ⅱ轴
0.523
347.5
14.37
齿轮传动
3.0
0．96
Ⅲ轴
0.507
115.8
41.81
连轴器
1.0
0．99
Ⅳ轴
0.503
115.8
41.48
3.4传动零件设计计算
（1）选择轴材料:轴材料为45号钢，调质处理。
（2）按扭矩初步估算轴端直径，其轴径可按下式求得：

查《机械设计》表（8-2）得：=107~118，取：=115
考虑轴端有一个键槽，在计算时应该增加3%～5%
=18.76mm
考虑轴和联轴器相配合由联轴器规格，将外伸段直径加工取标准值取：=20mm
（3） 初选滚动轴承
考虑零件成本和安装使用方便选择深沟球轴承，查《机械设计课程设计》和轴配合轴承选择滚动轴承6205 GB/T276-1994。

图3.1 曲柄轴简图