搖擺式輸送機(jī)設(shè)計說明書

1、機(jī)械原理課程設(shè)計說明書題目： 搖擺式輸送機(jī) 學(xué)院： 機(jī)電工程學(xué)院 班級： 學(xué)號： 設(shè)計者 指導(dǎo)教師 張日紅 2010 年 7 月 15 日目 錄第一章 機(jī)械原理課程設(shè)計前言21-1 課程設(shè)計的目的31-2 課程設(shè)計的任務(wù)3第二章:搖擺式輸送機(jī)設(shè)計過程42-1 工作原理42-2 設(shè)計要求和原始數(shù)據(jù)52-3 設(shè)計內(nèi)容及工作量62-4 其他設(shè)計方案62-5 利用作圖法確定機(jī)構(gòu)的運動尺寸72-6 連桿機(jī)構(gòu)的運動分析9（一）、速度分析10（二）、加速度分析122-7 機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析162-8 飛輪轉(zhuǎn)動慣量的確定17第三章:課程設(shè)計總結(jié)20參考文獻(xiàn)21第一章 機(jī)械原理課程設(shè)計前言機(jī)械原理是一門以機(jī)器和

2、機(jī)構(gòu)為研究對象的學(xué)科。機(jī)械原理課程設(shè)計是使學(xué)生較全面的、系統(tǒng)鞏固和加深機(jī)械原理課程的基本原理和方法的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生“初步具有確定機(jī)械運動方案，分析和設(shè)計機(jī)械的能力”及“開發(fā)創(chuàng)新能力”的一種手段。我們將從機(jī)構(gòu)的運動學(xué)以及機(jī)器的動力學(xué)入手，研究機(jī)構(gòu)運動的確定性和可能性，并進(jìn)一步討論的組成原理，從幾何的觀點來研究機(jī)構(gòu)各點的軌跡、位移、速度和加速度的求法，以及按已知條件來設(shè)計新的機(jī)構(gòu)的方法。機(jī)械原理課程設(shè)計所研究的問題又可歸納為二類：（1）、根據(jù)已有的機(jī)構(gòu)和主要參數(shù)來分析該機(jī)構(gòu)和所組成機(jī)構(gòu)的各種特性，即結(jié)構(gòu)分析，運動分析。（2）、根據(jù)預(yù)期的各種特性來確定新的機(jī)構(gòu)的形式，結(jié)構(gòu)和參數(shù)，即機(jī)構(gòu)的設(shè)計問

3、題，如機(jī)構(gòu)的運動設(shè)計，機(jī)構(gòu)的平衡設(shè)計以及速度的調(diào)節(jié)。電子計算機(jī)的應(yīng)用為此次課程設(shè)計提供方便，我們可以利用AutoCAD作圖，SolidWorks建模并仿真，從而能看到機(jī)構(gòu)的運動。1-1 課程設(shè)計的目的機(jī)械原理課程設(shè)計是高等工業(yè)學(xué)校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生第一次較全面的機(jī)械運動學(xué)和動力學(xué)分析的訓(xùn)練，是機(jī)械原理課程的一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是：（1）、進(jìn)一步加深學(xué)生所學(xué)的理論知識。（2）、培養(yǎng)學(xué)生獨立解決有關(guān)本課程實際問題的能力，使學(xué)生對于機(jī)械運動學(xué)和動力學(xué)的分析與設(shè)計有一較完整的概念。（3）、通過對具體問題的分析、計算、制圖、技術(shù)資料的使用，電算程序的編制及計算機(jī)使用等各環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題

4、和解決問題的工程技術(shù)能力。1-2 課程設(shè)計的任務(wù)機(jī)械原理課程設(shè)計的任務(wù)是對機(jī)器的主體機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動分析、動態(tài)靜力分析，求出所有的運動副反力及平衡力矩。要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計任務(wù)，繪制必要的圖紙（或編制計算程序），編寫設(shè)計計算說明書。要達(dá)到課程設(shè)計的目的，必須配以課程設(shè)計的具體任務(wù)：按照選定的機(jī)械總功能要求，分解成分功能，進(jìn)行機(jī)構(gòu)的選型與組合；設(shè)計該機(jī)械系統(tǒng)的幾種運動方案，對各運動方案進(jìn)行對比和選擇；對選定方案中的機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)，其他常用機(jī)構(gòu)，組合機(jī)構(gòu)等進(jìn)行運動分析與參數(shù)設(shè)計；通過計算機(jī)編程，將機(jī)構(gòu)運動循環(huán)圖在計算機(jī)屏幕上動態(tài)地顯示出來，并給出相應(yīng)的運動參數(shù)值。第二章:搖擺式輸送機(jī)設(shè)計

5、過程2-1 工作原理搖擺式輸送機(jī)是一種水平傳送材料用的機(jī)械，由齒輪機(jī)構(gòu)和六連桿機(jī)構(gòu)等組成。如圖1所示，電動機(jī)1通過傳動裝置2使曲柄4回轉(zhuǎn)，再經(jīng)過六連桿機(jī)構(gòu)使輸料槽9作往復(fù)移動，放置在槽上的物料10借助摩擦力隨輸料槽一起運動。物料的輸送是利用機(jī)構(gòu)在某些位置輸料槽有相當(dāng)大加速度，使物料在慣性力的作用下克服摩擦力而發(fā)生滑動，滑動的方向恒自左往右，從而達(dá)到輸送物料的目的。1電機(jī) 2傳動裝置 3執(zhí)行機(jī)構(gòu)圖1搖擺式輸送機(jī)示意圖2-2 設(shè)計要求和原始數(shù)據(jù)設(shè)計要求：該布置要求電機(jī)軸與曲柄軸垂直，使用壽命為5年，每日二班制工作。輸送機(jī)在工作過程中，載荷變化較大，允許曲柄轉(zhuǎn)速偏差為5%，六連桿執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最小傳動角

6、不得小于40，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳動效率按0.95計算，按小批量生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計。原始數(shù)據(jù)：題 號1物料的重量G (kg)3000曲柄轉(zhuǎn)速n4 (r/min)110行程速比系數(shù)K1.12位置角 1 ()60搖桿擺角角2()70l (mm)280h (mm)360lCD (mm)2702-3 設(shè)計內(nèi)容及工作量1、根據(jù)搖擺式輸送機(jī)的工作原理，擬定23個其他形式的機(jī)構(gòu)，畫出機(jī)械系統(tǒng)傳動簡圖，并對這些機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動和動力分析。2、根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)確定六桿機(jī)構(gòu)的運動尺寸，取lDB=0.6lDC。要求用圖解法設(shè)計，并將設(shè)計結(jié)果和步驟寫在設(shè)計說明書中。3、連桿機(jī)構(gòu)的運動分析。將連桿機(jī)構(gòu)放在直角坐標(biāo)系下，分析出滑塊8的位移、速

7、度、加速度及搖桿6的角速度和角加速度，作出運動曲線，并打印上述各曲線圖。4、機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析。物料對輸料槽的摩擦系數(shù)f =0.35, 設(shè)摩擦力的方向與速度的方向相反，求出外加力大小，求出曲柄最大平衡力矩和功率。5、 編寫設(shè)計說明書一份。應(yīng)包括設(shè)計任務(wù)、設(shè)計參數(shù)、設(shè)計計算過程等。2-4 其他設(shè)計方案圖2-1 圖3-1以上兩種機(jī)構(gòu)的分析對比：圖2-1為六桿機(jī)構(gòu)，直接通過電動機(jī)帶動曲柄滑塊轉(zhuǎn)動從而是連桿2擺動最終使滑塊左右運動，從而達(dá)到輸送貨物的效果。其優(yōu)點是成本比較低，結(jié)構(gòu)簡便，缺點是摩擦大，耗費能量多。圖3-1是通過送料的往復(fù)運動我們用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實現(xiàn)，當(dāng)輸入構(gòu)件等速轉(zhuǎn)動時，輸出構(gòu)件帶動滑塊作

8、往復(fù)移動，機(jī)構(gòu)具有急回功能，但該方案不但設(shè)計計算比較復(fù)雜，滑塊5和作平面復(fù)雜運動的連桿2和4的動平衡也比較困難 。2-5 利用作圖法確定機(jī)構(gòu)的運動尺寸根據(jù)原始數(shù)據(jù)，可求得，并作出搖桿的兩個極限位置，利用公式，計算出。選取一點P，使。P點的簡單做法是做和（與成）的交點。通過三點作圓。可知圓周上任取一點作為曲柄的軸心，機(jī)構(gòu)的極位夾角均等于，此圓與直線GH的交點即為曲柄中心O。這樣的位置有兩個，可以驗證以O(shè)為曲柄中心的傳動角1小于（最小傳動角發(fā)生在曲柄與機(jī)架的兩個共線位置，如下圖所示），與要求相矛盾，故排除。由，可得：2-6 連桿機(jī)構(gòu)的運動分析如下圖所示，選取桿6與垂直線的夾角為30時的位置,用圖解

9、法進(jìn)行分析。根據(jù)原始數(shù)據(jù)要求，桿件4的轉(zhuǎn)速，則其角速度為：（一）、速度分析A點的線速度大小： ？ ？方向：DB OA AB選取速度比例尺，作速度分析圖（如下圖所示）可得：由此可得：桿5的角速度為：搖桿6的角速度為：C點的速度為：大?。?？ ？方向：水平 DC 垂直其中。選取速度比例尺，作速度分析圖（如下圖所示）可得：（二）、加速度分析A點的加速度為：B點相對于D點的法向加速度為：B點相對于A點的法向加速度為：大小： 0 ？ ？方向： BD DB AO BA AB選取加速度比例尺，作加速度分析圖（如上圖所示）可得：由此可得：搖桿6的角加速度為：C點的加速度為：大?。?？ ？方向： 水平 CD 水

10、平 垂直其中，選取加速度比例尺，作加速度分析圖（如上圖所示）可得：用SolidWorks建模仿真所得運動曲線圖如下（機(jī)構(gòu)模型圖見后面）：推桿8的位移曲線：推桿8的速度曲線：推桿8的加速度曲線：搖桿6的角速度曲線：搖桿6的角加速度曲線：2-7 機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析在物料上添加一個摩擦力，大小為：方向為水平向左。此摩擦力在0.26s內(nèi)為10290N，在0.260.545s內(nèi)為0。表達(dá)式為：IF(time-0.26:10290,10290,0)最大平衡力矩為：功率為：2-8 飛輪轉(zhuǎn)動慣量的確定首先，繪制平衡力矩與角度的曲線圖（如下圖所示）：把上圖的橫坐標(biāo)等分為51份，通過對平衡力矩曲線的積分求出阻力功

11、。積分求法：根據(jù)阻力功等于驅(qū)動功，繪出驅(qū)動力矩的曲線圖：把兩條曲線的對應(yīng)力矩值相減，得到下圖：對差值曲線的各段（共分為51段）分別進(jìn)行積分，得到盈虧功圖：選取盈虧功曲線上最高點和最低點的值，作差，得到最大盈虧功根據(jù)曲柄的長度、寬度和厚度，用Pro/E的質(zhì)量屬性進(jìn)行分析可得：飛輪的轉(zhuǎn)動慣量為：輸送機(jī)模型圖：第三章:課程設(shè)計總結(jié)作為一名機(jī)械自動化專業(yè)的大二學(xué)生，我覺得做機(jī)械原理課程設(shè)計是十分有意義的，而且是十分必要的。在已度過的大學(xué)時間里，我們大多數(shù)接觸的是公共和專業(yè)基礎(chǔ)課，在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)課的理論知識，而做類似的課程設(shè)計就為我們提供了良好的實踐平臺，使我們能把所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課理論知識運用到實踐中去。在做本次課程設(shè)計的過程中，我感觸最深的當(dāng)屬用AutoCAD畫圖和用SolidWorks建模仿真。在制作過程中，我對以前學(xué)過的技術(shù)更加熟練，同時又學(xué)到了更多的技術(shù)。兩周的課程設(shè)計雖然已經(jīng)結(jié)束了，但是從中學(xué)到的知識會讓我受益終身。相信這次設(shè)計帶給我們的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和一絲不茍的科學(xué)作風(fēng)將會給我們未來的工作和學(xué)習(xí)打下一個更堅實的基礎(chǔ)。發(fā)現(xiàn)、提出、分析、解決問題和實踐能力的提高都會受益于我在以后的學(xué)習(xí)、工作和生活中。參考文獻(xiàn)1、機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書 龔溎義 羅圣國 李平林 張力乃 黃少顏 編 龔溎義 主編高等教育出版社 1990年4月第二版機(jī)械設(shè)計課程