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1、目录 一、设计题目 1.1 设计题目 1 1.2 工作原理及工艺动作过程 1 1.3 原始数据及设计要求 1 1.4 设计方案提示 1 1.5 设计任务 2 二、原动机的选择 2 三、机械系统运动方案的拟定与比较 3.1 方案一 2 3.2 方案二 3 3.3 方案的比较与选定 4 四、机构设计与计算 4.1 基础机构设计 4 4.1.1 槽轮机构 4 4.1.2 连杆机构 5 4.1.3 曲柄滑块机构 6 4.2 运动循环图 6 4.3 机构尺度综合 7 4.4 运动分析（包括运动线图） 7 4.5 动力分析 8 4.6 基本机构设计图 9 4.7 机构运动简图 11 4.8 机构动态静力分
2、析 11 4.9 飞轮设计 12 五、参考资料 12 六、设计心得 12 一、设计题目 1.1 设计题目: 电机转子嵌绝缘纸机 1.2 工作原理及工艺动作过程 工作原理： 为了提高电机转子空槽内嵌入绝缘纸的生产效率和工作质量，构思一 种高效电机转子嵌绝缘纸机是很有必要的。 工艺动作过程： （1）送纸：将一定宽度、卷成一卷的绝缘纸送一定量到位； （2）切纸：按需要切下一段绝缘纸； （3）插纸：将插刀对折切下的绝缘纸，插入空槽内； （4）推纸：将插入槽内的绝缘纸推到要求的位置； （5）间歇转动电机转子。间歇转动转子使之进入下一工作循环。 1.3 原始数据及设计要求 （1）每分钟嵌纸 80 次； （
3、2）电机转子尺寸：直径D=35 50mm ，长度 L=3050mm ； （3）工作台面离地面距离约11001200mm ； （4）机构的结构尽量简单紧凑，工作可靠，噪声较小。 1.4 设计方案提示 根据绝缘电机嵌绝缘纸机的工艺动作, 可分为间歇送入机构 , 切纸 机构, 间歇转动机构。而且这些机构可以采用多种不同的机构形式。故 运用形态学矩阵来加以选型。 执行机构可采用的机构型式 间歇送纸机构不完全齿轮棘轮机构槽轮机构曲柄摇杆 切纸机构凸轮机构曲柄摇杆 传动机构不完全齿轮棘轮机构槽轮机构曲柄摇杆 1 1.5 设计任务 （1）按工艺动作要求拟定运动循环图； （2）进行送纸，切纸，插纸，推纸，转子
4、分度五个执行机构的选型； （3）机械运动方案的评定和选择； （4）按选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案； （5）画出机械运动方案简图； （6）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。 二、原动机的选择 机械系统通常由原动机、 传动装置、工作机和控制操纵部件及其他辅助零部 件组成。工作机是机械系统中的执行部分，原动机是机械系统中的驱动部分，传 动装置则是把原动机和工作机有机联系起来，实现能量传递和运动形式转换不可 缺少的部分。 由于 YZ 、 YZR系列起重及冶金用三相异步电动机具有较高的机械强度及过载 能力，能承受经常的机械冲击及振动，转动惯量小，过载能力大，适用于经常快 速起动及
5、逆转、电气及机械制动的场合，还适用于有过负荷、 有显著振动和冲击 的设备，所以我们选择YZ 、YZR系列起重及冶金用三相异步电动机做为原动机。 三、机械系统运动方案的拟定与比较 3.1 方案一 电机转子嵌绝缘纸机的工作目的是将绝缘纸镶嵌入电子转子中，使电机的转 子和定子之间有了绝缘纸作用而避免工作时造成损坏。设计此机械的目的在于实 现转子上下料、绝缘纸进料、成型裁切、插纸入槽、转换槽位等工作均由设备自 动完成。 2 3.2 方案二 在该方案中，如图所示，采用不完全齿轮实现其间歇运动，由电动机带动 其不完全齿轮转动，切刀、插刀机构采用曲柄滑块机构推动刀具运动。 整体三维图 3 槽轮带动辊轴完成间
6、歇送料, 锥齿和杆件传动带动各轴转动完成切纸和压 纸的过程 , 槽轮间歇机构带动电机转子转动，完成一个工作循环。 3.3 方案的比较与选定 采用主要机构机构的优点机构的缺点 方案一 槽轮机构 槽 轮 机 构 具有 机构 简 单、制造容易、 工作可靠和 机械效率高等特点。 与棘轮 机构相比，冲击和噪声较 小; 槽轮机构在工作时， 槽轮的角速度不是常 数，在转位开始与终 止时，均存在角加速 度，从而产生冲击， 并且它随转速的增加 及槽轮槽数的减小而 加剧，故一般不宜用 于高速场合,可以适 用于低速机构 ; 方案二 槽轮机构 曲柄滑块机构 槽轮机构具有机构简单、 制 造容易、工作可靠和机械效 率高等
7、特点。与棘轮机构相 比，冲击和噪声较小;曲柄 滑块具有急回特性， 可节约 工作时间，提高效率。 槽轮机构一般不宜用 于高速场合,曲柄滑 块 杆 件 占 用 空 间 较 大； 综合两种方案的优缺点，最终选择方案二。 四、机构设计与计算 4.1 基础机构的设计 4.1.1 槽轮机构 间歇机构采取槽轮机构。槽轮的转速n=(120/60)60o 360o 60=20r/min（槽数 z =6）,带销的圆盘的转速n=4n=80r/min。 为很好的满足此机构的要求，我们选取Y160M2-8型电动机，转速 n=720r/min，功率 p=5.5kw,功率因数 cos=0.74。 为使槽轮转速达到要求， 须
8、进行减速设计， 所以通过两次齿轮外啮合， 即： i14=(Z2*Z3)/(Z1*Z2 )=n1/n4=720/120=6 4 只需满足：（Z2*Z3）/(Z1*Z2)=6 定 Z1=20,m=3;则 Z2=60,m=3;i12=Z2/Z1=60/20=3 n2=720/3=240(r/min) 定 Z2 =18,m=6,则 Z3=36,m=6;i23=Z3/Z2 =36/18=2 n3=240/2=120(r/min) 槽轮转速 n=n3/6=120/6=20（r/min） 在一个循环中，槽轮进程的时间t=0.125s 进料长度 L=R*0.125*0.5*2* (其中， R 为导辊半径 )
9、R=L/(0.125*0.5*2* ) Rmax=Lmax/(0.125*0.5*2* ) =0.048/(0.125*0.5*2* ) =122.23mm Rmin=Lmin/(0.125*0.5*2* ) =0.012/(0.125*0.5*2* ) =30.56mm 4.1.2 曲柄滑块机构 1、曲柄滑块机构2（莫烨诚、柯双焱设计）(如下图 ) 5 4.1.3 曲柄滑块机构 3（如下图） 曲柄滑块机构 1 动态仿真图曲柄滑块机构 2 动态仿真图 曲柄滑块机构 3 动态仿真图 4.2 运动循环图 送纸 切纸 插纸 推纸 0?90?180?270?360? 6 4.3 机构尺度综合（如下图）
10、 4.4 运动分析及动力分析（如下图） 曲柄滑块 1 位移曲线曲柄滑块 1 速度曲线 曲柄滑块 1 加速度曲线曲柄滑块 2 位移曲线 7 曲柄滑块 3 位移曲线曲柄滑块 3 速度曲线 8 曲柄滑块 3 加速度曲线 4.6 基本机构设计图 槽轮机构 9 推纸机构 送、切、推纸机构 10 4.7 机构运动简图 (同下) 4.8 机构动态静力分析 曲柄滑块机构 切纸、插纸、推纸部分采用曲柄滑块机构。假设各杆质心均在杆件中心 处，曲柄质量为m1,连杆质量为 m2，滑块（实为刀具）质量为m3。其运动 简图如下图所示： 13 11 对各杆件及滑块进行受力分析有： 根据牛顿第二定律有： F41 + m1g
11、+ F21 = J1a1 F12 + m2g + F32 = J2 a2 Fr + Fn + F23 + m3g = J3a3 根据前面的已知量可大致估算出连杆的质量为0.7kg,滑块（实为刀具）的质 量为 1.2kg。 其他机构可以类比此方法估算出相应参数，此处不再重复。 4.9 飞轮设计 此部分要根据具体情况合理设计，此处不做详解，也可参考相关书籍。 五、参考资料 【1】 葛文杰，机械原理（第六版），高等教育出版社 【2】 机械原理课程设计手册 ，高等学校教材 六、设计心得 机械原理课程设计接近尾声， 经过漫长时间的奋战， 我们的课程设计终于基 本完成了。 在这个过程中我们学到的不仅有专业
12、知识，还有团队合作精神，团队 成员细致分工，然后认真整合之后形成一个完美的作品。 我们小组做的是电机转子嵌绝缘纸机，由于理论知识不足，也没有相关经验， 刚开始有些手忙脚乱，不知从何入手。刚开始又还有各种专业考试，做课程设计 12 的同时也要忙着复习，心力交瘁。 在设计的过程中， 我们小组通过阅读大量资料，与同学交流等方式，使我们 学到不少知识，也经历不少艰辛，但同样收获巨大， 而且大大提高了我们的动手 能力。 很多人认为两周时间很长， 但我们丝毫没有感觉到时间的充裕。我们第一周 的时间是选定题目、收集资料、做方案设计，经过不断修改、讨论和分析各个方 案的优缺点和不足， 最终我们选定了最佳的方案
13、。 第二周的任务就着重在详细设 计的方面。这个阶段我们分工合作，有条不紊。我们使用的机构类型有很多，需 要讨论的问题也有很多。 比如槽轮中槽数的选择、 凸轮的轮廓设计和运动性能分 析及其优化、齿轮模数的选择和变位系数的计算、滑块和杆长的设计，这都需要 理论知识来指导。 我们收获的另外一点就是对设计方法的认识，对CAD 的认识，大一下学期 时学过一些 CAD 知识，而第一次这么完整的用CAD 细致地表达自己的思想， 还是遇到了不少困难。 这次课程设计， 让我们领会到了干什么事都要有耐心，要尽自己的努力，突 破思维定式，敢于想敢于做， 更要懂得分工与合作， 这让我们体会到学习中的快 乐。 取得优异成绩， 绝不是侥幸和巧合， 那都是自己努力之后的成果。 我们要有 上进心，要不怕困难， 不骄不躁。以前我们总觉得很多东西都会， 一旦自己动手， 就发现很多问题。 这次的课程设计让我们明白了， 万事开头难。我们要端正态度， 态度决定一切，总之，我们应将学到的知识与生活实际相联系。 13