偏心導桿調速器設計

摘 要 本篇畢業(yè) 設計的論文主要闡述的是偏心導桿調速器的設計。 隨著世界包裝機械技術的不斷發(fā)展和完善，包裝制造技術和成形理論研究得到了飛速的發(fā)展 ,偏心導桿調速器就也屬于包裝機械。偏心導桿調速器是一種角速度變換裝置，經(jīng)多用于包裝機回轉式封切刀具的傳動。 該調速器是一種角速度變化機構。它目的是輸出周期性的變角速度運動 ，可 運用于包裝機封切道具傳動。該設備是利用了曲柄連桿滑塊機構，操作方便，輸出穩(wěn)定 。 其工作原理為：當主動鏈輪輸入等角速度時，由于導桿和曲柄的軸心線偏置，從動鏈輪就輸出周期性的變角速度運動。首先松 開帶柄螺母，然后轉動手柄對照標尺進行調節(jié)，調整完畢，再將帶柄螺母重新固緊。偏心導桿調速器主要由帶柄螺母、錐齒輪、手柄、導桿、螺桿、曲柄、滑塊、主動鏈輪、從動鏈輪等部分組成。 本篇論文首先通過分析該設備的工作原理，確定系統(tǒng)總體方案、確定進行 偏心導桿調速器 的相關計算；其次就是對偏心導桿調速器的結構設計，繪制零件圖；最后整理資料，撰寫設計說明。 關鍵詞： 偏心導桿 ；調速器 ；曲柄 ；滑塊 II Abstract This graduate design thesis mainly elaborates the design of the eccentric rod speed governor. Automatic regulating device to reduce some machines aperiodic speed fluctuation for governor. Can make the machine speed to maintain constant value or is close to the set value. Theory and design of the governor, is the research content of mechanical dynamics. A lot of governor type. Eccentric rod governor is a mechanical governor. The governor is a kind of angular speed change mechanism. It is a periodic output variable angular velocity motion, can be used in packaging machine sealing and cutting props transmission.Eccentric rod governor is mainly composed of shank nuts, bevel gear, a handle, a guide rod, screw, a crank, slider, a driving sprocket, a driven sprocket etc. This paper first analyzed the working principle of the equipment, determine the overall plan, system determines the related calculation of eccentric rod governor； second is to structure design of eccentric rod governor, draw the part drawing； finally sorted data, writing the design description. Key words: eccentric rod；governor； crank；slider V 目 錄 摘 要 . I Abstract . II 目 錄 . V 1 緒論 . 1 1.1 本課題的研究內容和意義 . 1 1.2 國內外的發(fā)展概況 . 1 1.3 本課題應達到的要求 . 2 1.4 本課題的主要研究內容發(fā)展趨勢 . 2 1.5 設計的目的和意義 . 3 2 總體方案設計 . 5 2.1 主要組成結構 . 5 2.2 工作原理和工作過程概述 . 5 3 方案設計、分析和比較 . 8 3.1 調速器的整體分析 . 8 3.2 偏 心導桿調速器原理分析 . 8 3.3 設計方案的制定 . 10 4 調速器主要部件 . 12 4.1 無級調速器綜述 . 12 4.2 偏心導 桿主動、從動鏈輪 . 13 4.3 偏心導桿連桿 . 13 4.4 滑塊 . 14 4.5 曲柄 . 14 4.6 主動鏈輪承力軸 . 15 4.7 主動鏈輪定位軸 . 15 4.8 從動鏈輪定位軸 . 16 4.9 殼體支架 . 16 4.10 上、下錐形齒輪 . 17 4.11 帶柄螺母 . 17 4.12 手柄 . 18 4.13 手柄墊塊 . 18 4.14 滾動軸承 . 19 5 偏心導桿調速器的相關計算 . 20 5.1 偏心導桿調速器的主要要求 . 20 5.2 鏈輪參數(shù)的相關計算 . 20 5.2.1 鏈輪失效形式 . 20 5.2.2 相關計算 . 20 5.3 調速器的主動系統(tǒng) . 21 VI 5.4 軸的相關計算 . 21 5.4.1 軸的計算 . 21 5.4.2 主軸上鍵的強度校核 . 22 5.4.3 軸承的校核及總表 . 22 5.5 軸承的相關計算 . 24 5.5.1 軸承選用 . 24 5.5.2 軸承失效形式 . 24 5.5.3 軸承的壽命計算 . 24 5.6 斜齒輪的相關計算 . 24 5.6.1 齒輪的失效形式 . 24 5.6.2 斜齒輪的相關計算 . 25 6 結論與展望 . 27 6.1 結論 . 27 6.2 不足之處及未來展望 . 28 致謝 . 30 參考文獻 . 29 偏心導桿調速器 1 1 緒論 隨著世界包裝機械技術的不斷發(fā)展和完善，包裝制造技術和成形理論研究得到了飛速的發(fā)展 ,偏心導桿調速器就也屬于包裝機械。偏心導桿調速器是一種角速度變換裝置，經(jīng)多用于包裝機回轉式封切刀具的傳動。 1.1本課題的研究內容 和 意義 大學四年，眨眼間已經(jīng)接近尾聲。在這四年中，我不僅 在老師孜孜不倦的教導下學習了很多知識，同時也使自己的能力得到了加強。但是，在大學期間學到的很多知識僅僅都是理論上的，與生產(chǎn)實際有著巨大的差距。通過這次的畢業(yè)設計，我將自己在大學期間所學到的理論知識與生產(chǎn)實際相結合起來，從中能夠鍛煉我們對大學四年所學知識的綜合運用，同時也為將來我們的職業(yè)生涯打下堅實的基礎。 畢業(yè)也是一個四年制的大學教育最關鍵的環(huán)節(jié)，我想在本次畢業(yè)設計是靈活的，系統(tǒng)地運用所學知識，提高他們分析問題，解決問題的能力，培養(yǎng)認真，嚴謹?shù)慕虒W風格和硬工作細致，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度。也使自己更加熟練的掌握了如 何看待中國的有關技術資料和文檔研究所調查，收集，整理更多有價值的信息，同時保持同類產(chǎn)品優(yōu)點的同時，利用新技術，新工藝，新信息，新材料，大膽創(chuàng)新，以彌補同類產(chǎn)品的缺點，產(chǎn)品趨向于更合理，更先進，更優(yōu)化，更多的利用價值和良好的經(jīng)濟效益。 調速器固定或分檔到輸出軸和輸入軸改變的傳動比的齒輪傳動裝置，齒輪箱也稱為。由驅動機構和傳動機構組成的調速器的齒輪機構，可單獨或一起裝在同一機殼內的驅動機構。大多與普通的傳動齒輪，而有些行星齒輪傳動。一般用普通換檔機制滑動齒輪和傳播者?；瑒育X輪滑動齒輪和可變比特滑動齒輪分 。與三聯(lián)滑動齒輪傳遞，一個大的軸向尺寸，滑動可變比特緊湊型的齒輪傳動裝置，但傳輸比中的一個小的變化。離合器和點的摩擦訂婚儀式。咬合式離合器，變速器應停止或速度差時，摩擦離合器時，可以用在任何操作速度的速度差，但承載能力小，并不能得到保證兩軸嚴格同步。為了克服這個缺點，接合的離合器摩擦片的頂端，通過再次將第一摩擦板相嚙合的從動輪的同步速度。行星齒輪調速用制動控制?？偠奖粡V泛應用于機床，車輛和其他必要的齒輪機床。通常安裝在主軸州長，所謂的啟閉，其結構緊湊，便于集中操作。在機器量的改變飼料省長稱為飼料框。 隨著包 裝機的運用組件廣泛， 2012 年包裝機調速器需求量也將出現(xiàn)上漲，漲幅大約在6%左右。其中偏心式導桿調速器的需求量將同比增長 2.62%左右。 1.2國內外的發(fā)展概況 目前在中國，共有 20 多家企業(yè)從事調速器的生產(chǎn)，根據(jù)統(tǒng)計 2015 年中國調速器的生產(chǎn)量將會達到 775 萬臺。 解放初期，我國調速器事業(yè)剛剛開始起步，幾乎一片空白，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)品主要從蘇聯(lián)進口。 50 60 年代，我國調速器大部分系機械液壓型調速器。在六七十年代，我國研制了第一臺調速器，并且組裝起來安裝運行了一段時間。同時在七八十年代初，我國新建的大多數(shù)類 型的水電站都采用了電液調速器。 無錫太湖學院學士學位論文 2 1.3本課題應 達到的要求 設計分析主要操作部件 (錐齒輪、導桿、曲柄、滑塊、帶柄螺母、軸承等 )之間的相互配合關系及尺寸大小，做出連續(xù)、穩(wěn)定的周期性變速運動。設計規(guī)范，嚴格保證設計內容的正確性。要做到： (l)提高生產(chǎn)效率； (2)改善勞動條件； (3)降低產(chǎn)品成本； (4)提高產(chǎn)品質量； (5)節(jié)約基建投資。 根據(jù)包裝工藝，偏心導桿調速器要采用立式包裝布局。在設計中總體布局要求： (l)各個系統(tǒng)要求簡單明了，在能滿足各個部件正常工作的基礎上保證其結 構簡單； (2)機械操作，調整簡單，易上手，裝拆方便，聯(lián)鎖防護可靠； (3)操縱手柄位置方便操作，也考慮到潤滑系統(tǒng)等； (4)傳動機構要考慮方便、安全； (5)外形美觀大方，移動安裝方便。 1.4 本課題的主要研究內容發(fā)展趨勢 本課題主要研究的內容是：對偏心導桿調速器進行機械結構部分的設計與計算機三維實體造型以及二維圖的繪制。所設計的偏心導桿調速器滿足下面的性能要求： (l)采用連桿滑塊曲柄機構； (2)采用手動旋轉輪帶動錐齒帶動垂直的絲杠達到調整偏心距的作用； (3)主動軸與 從動軸均采用滾動軸承，軸的固定采用限位和螺栓鎖緊的方法。 偏心導桿調速器 3 圖 1.1 偏心導桿調速器設計要求 本設計要求設計出實現(xiàn)上述要求的較為合理的方案，并進行相關計算。最后對整個偏心導桿調速器進行機械結構設計，用 AutoCAD 繪制整個偏心導桿調速器的二維圖。 1.5 設計的目的和意義 偏心導桿調速器的 設計是使學生較全面、系統(tǒng)掌握和深化 有關 機械課程的基本原理和方法的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生機械運動方案設計、創(chuàng)新設計以及應用計算機對工程實際中各種機構進行分析和設計能力的一門 課程。其目的是 ： (1)使學生初步了解 畢業(yè) 設計的全過程， 訓練運用所學知識擬定設計方案的能力 。 (2)以 偏心導桿調速器的 方案設計為結合點，把 大學四年所學習 的理論和方法融會貫通起來， 對大學四年所 學 到 的理論知識 進行一次鞏固和復習 。 (3)使學生掌握 偏心導桿調速器 方案設計的方法、步驟、內容，并對 方案 分析與設計有一個 比較清晰 的概念。 (4)進一步提高學生運算、繪圖以及運用計算機和技術資料的能力。 無錫太湖學院學士學位論文 4 (5)通過編寫說明書，培養(yǎng)學生表達、歸納、總結的能力。 偏心導桿調速器 5 2 總體方案設計 2.1 主要組成結構 圖 2.1 偏心導桿調速器裝配示意圖 2.2 工作原理和工作過程概述 (1)工作原理 調速器用于減小某些機器 非周期性速度波動 的自動調節(jié)裝置?？墒箼C器轉速保持定值或接近設定值。調速器的理論和設計問題，是 機械動力學 的研究內容。調速器的種類很多。但目前應用最廣的當屬機械式調速器，其結構簡單，工作可靠，性能良好。 其中應用最廣泛的是機械式 離心調速器 。偏心導桿調速器就屬于一種機械式調速器。偏心導桿調速器是一種角速度變換機構。當主動鏈輪輸入等角速度時，由于導桿和曲柄的軸心線偏置，從動鏈輪就輸出周期性的變角速度運動。偏心導桿調速器主要由帶柄螺母、錐齒輪 、手柄、導桿、螺桿、曲柄、滑塊、主動鏈輪、從動鏈輪等部分組成。偏心導桿調速器是一種角速度變換機構。其工作原理為：當主動鏈輪輸入等角速度時，由于導桿和曲柄的軸心線偏置，從動鏈輪就輸出周期性的變角速度運動。 無錫太湖學院學士學位論文 6 (2)工作過程 首先松開帶柄螺母，然后轉動手柄對照標尺進行調節(jié)，調整完畢，再將帶柄螺母重新固緊。 2.3 主要參數(shù)的計算 圖 2.2 封切刀具傳動示意圖 角速度變化程度可用從動鏈輪的輸出角速度從與主動鏈輪的輸入角速度主之比來表示： K主從 K稱角速度變化系數(shù)，它由導桿所處的工作位置 、曲柄轉動半徑 R以及導桿和曲柄的軸心線偏 移量 決定。其變化規(guī)律如下： 222 s i n1c o s1RRK 調速器的曲柄轉動半徑 R是固定的導桿位置 視工作情況選定后角速度變化系數(shù) K就由偏移量 決定（參見下圖 K 曲線 圖）。 偏心導桿調速器 7 圖 2.3 K 曲線圖 調節(jié)偏移量 時應先松開帶柄螺母，然后轉動手柄對照標尺進行，調整完畢，應將帶柄螺母重新固緊。 當偏心導桿調速器用于包裝機回轉式封切刀具的傳動時，常取導桿的工作位置 =0，此時產(chǎn)品包裝長度和偏移量 可以從下式推算： )21(刀RlR 由于受包裝厚度、材料、封口花紋等不同因素的影響，在使用時尚應根據(jù)實際情況作微量調整。 無錫太湖學院學士學位論文 8 3 方案設計、分析和比較 3.1 調速器的整體分析 根據(jù)調速器的原理不難確定，調速器 的機械結構部分可以分為如下幾個主要的系統(tǒng) ：輸入輸出鏈輪、調速速機構、偏心距調整裝置、軸承及固定軸裝置 系統(tǒng)等主要部分。 下面將闡述 設計方案。 圖 3.1 偏心導桿調速器 3.2 偏心導桿調速器原理分析 曲柄和滑塊實現(xiàn)平面連桿機構，也被稱為曲柄旋轉和移動之間的轉換。機架組件構成的滑塊移動副曲柄滑塊機構，轉動副 A， B 曲柄連桿滑塊成員（圖 3-2 曲柄滑塊機構簡圖 ）。機構動動時，如鉸鏈中心 B的軌跡 不通過曲柄的轉動中心 O ，稱為偏置曲柄滑塊機構 (圖3-2a曲柄滑塊機構簡圖 )，其中 為偏距。如采取了不同的成員機架，還能得到導桿旋轉機構（圖 1b曲柄滑塊機構簡圖 ）、曲柄搖塊機構（圖 3-2c曲柄滑塊機構簡圖 ）和移動導桿機 構（圖 22d曲柄滑塊機構簡圖 ）。如再將曲柄搖塊機構中的導桿和滑塊對換，即得到擺動導桿機構 (圖 3-2e曲柄滑塊機構簡圖 )。 偏心導桿調速器 9 圖 3.2 曲柄滑塊機構簡圖 如滑塊 B 的軌跡 mm 通過 O ，則稱為對心曲柄滑塊機構 (圖 3-3對心曲柄滑塊機構 )。 圖 3.3 對心曲柄滑塊機構 曲柄滑塊機構廣泛應用于往復活塞式發(fā)動機，壓縮機，印刷機和其他主要機構。活塞式發(fā)動機滑入活性部位，往復運動轉換是不是整周或整周旋轉運動 ；壓縮機，壓力機曲柄活躍的部分，全周旋轉轉換來而不往非禮也。偏移滑塊曲柄滑塊機構，回報快的特點，看到的是利用這一特性來實現(xiàn)鋸片和空氣，慢跑回報快的目的。的心曲柄滑塊機構（圖 3-3 的曲柄滑塊機構 ），當 O A=AB 時，除 D 點 (AD=AB)的運動軌跡為直線外 ， 桿沿著橢圓形的軌跡，這種機制也被稱為為橢偏儀。曲柄滑塊運動特性曲線（圖 3-4曲柄滑塊機構的運動特性 ）來表示共同的曲軸轉角和滑塊行程。 無錫太湖學院學士學位論文 10 圖 3.4 曲柄滑塊機構運動特性 3.3 設計方案的制定 圖 3-5 是設計方案圖。 該方案滿足了以下要求： (1)采用連桿滑塊曲柄機構； (2)采用手動旋轉輪帶動錐齒帶動垂直的絲杠 達到調整偏心距的作用； (3)主動軸與從動軸均采用滾動軸承，軸的固定采用限位和螺栓鎖緊的方法。 圖 3.5 偏心導桿調速器的設計方案 A 向主視圖B 向A 向B 向12345678910111314121718殼體支架手柄墊塊14滾動軸承A3組合件滑塊 尼龍 1010A3定位螺釘 A31手柄 A31手柄軸承 尼龍 1010? 1 7 x ? 1 3 x 1 8311Q 2 3 5連桿1Q T 5 0 - 1 . 51曲柄 Q T 5 0 - 1 . 51主動鏈輪定位軸 鍛 鋼1鎖緊螺母3螺釘 A33螺釘 A33螺釘 A31上錐齒 4 5 鋼1下錐齒 4 5 鋼1帶柄螺母 A31標尺 H 6 2G B / T 6 5 M 1 2 X 4 01刻度指針