機(jī)械原理之鐵板運(yùn)輸機(jī)優(yōu)秀課程設(shè)計(jì)

1、湖南工業(yè)大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)資 料 袋 機(jī)械工程學(xué)院 學(xué)院（系、部） 2014 2015 學(xué)年第 二 學(xué)期 課程名稱 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 職稱 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 學(xué)號(hào) 題 目 鐵板輸送機(jī)的設(shè)計(jì) 成 績(jī) 優(yōu)秀 起止日期 2015 年6月15 日2014 年6 月 20 日目 錄 清 單序號(hào)材 料 名 稱資料數(shù)量備 注1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)12課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)13課程設(shè)計(jì)圖紙3張456機(jī) 械 原 理設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)鐵板輸送機(jī)的設(shè)計(jì)起止日期： 2015年 6 月 15日 至 2015 年 6 月 20日學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)成績(jī)指導(dǎo)教師(簽字)機(jī)械工程學(xué)院（部）2015年 6月18日目 錄1.課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 4

2、2.工作原理和工藝動(dòng)作流程圖53.運(yùn)動(dòng)方案構(gòu)思54.參考傳動(dòng)方案55. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖6 5.1運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的確定6 5.2運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的繪制76.執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇86.1間歇送料機(jī)構(gòu)的選擇 8 6.2形態(tài)學(xué)矩陣97.機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)方案的擬定108.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)尺度設(shè)計(jì)計(jì)算129.機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案評(píng)價(jià)1410.機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1711.設(shè)計(jì)總結(jié)1812.參考資料18湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)20142015 學(xué)年第 2 學(xué)期 機(jī)械工程 學(xué)院（系、部） 機(jī)械大類 專業(yè) 班級(jí)課程名稱： 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 鐵板輸送機(jī)的設(shè)計(jì) 完成期限：自 2014 年 6 月 15 日至 2014 年 6 月 2

3、0 日共 1 周內(nèi)容及任務(wù)一. 設(shè)計(jì)的任務(wù)1.根據(jù)功能要求，確定工作原理和繪制系統(tǒng)功能圖；2.按工藝運(yùn)動(dòng)過(guò)程擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖3.構(gòu)思系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案，進(jìn)行方案評(píng)價(jià)，選出較優(yōu)方案；4.對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)；5.繪制系統(tǒng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；6.編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)二. 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求每次輸送鐵板長(zhǎng)度為1900mm、2000mm或2200mm(設(shè)計(jì)時(shí)任選一種)； 剪斷工藝所需時(shí)間約為鐵板輸送周期的1/15要求鐵板停歇時(shí)間不超過(guò)剪斷工藝時(shí)間的1.5倍，以保證有較高的生產(chǎn)率；輸送機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)平穩(wěn)，振動(dòng)和沖擊應(yīng)盡量小(即要求輸送機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的加速度曲線連續(xù)無(wú)突變)動(dòng)力源：y160m4三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)，額定

4、功率為11 kw，轉(zhuǎn)速1450 r/min.進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容6.16-17構(gòu)思該機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案6.18-6.20運(yùn)動(dòng)分析及作圖6.21整理說(shuō)明書(shū)與答辯主要參考資料1 朱理機(jī)械原理北京：高等教育出版社，2008：15-2002 戴娟機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)北京：高等教育出版社，2009：15-2503 羅洪田主編.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，高等教育出版社指導(dǎo)教師： 2015 年6 月11 日系（教研室）主任： 2015 年6 月 11 日2.工作原理及工作流程圖（1）夾持和輸送鐵板，并在停歇時(shí)鐵板的待剪位置；（2）實(shí)現(xiàn)間歇送進(jìn)，并能使鐵板停歇時(shí)，運(yùn)送鐵板的構(gòu)件的速度的加速度曲線仍然連續(xù)， 使整個(gè)機(jī)構(gòu)

5、的運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)。工作流程圖：鐵板輸送剪切鐵板鐵板夾持 3. 運(yùn)動(dòng)方案構(gòu)思 執(zhí)行構(gòu)件的間歇送進(jìn)運(yùn)動(dòng)可以考慮采用兩個(gè)輥輪將鐵板壓緊，依靠輥輪和鐵板間的摩擦力將鐵板從卷料上拉出并推向前進(jìn)的輸送方式。棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)和不完全齒輪機(jī)構(gòu)等都有可能改造成使輥輪作短暫停歇的機(jī)構(gòu)，它們具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、運(yùn)動(dòng)可靠等優(yōu)點(diǎn)，但在動(dòng)力性能和動(dòng)停比等方面不能滿足設(shè)計(jì)要求，所以應(yīng)該采用組合機(jī)。4. 參考傳動(dòng)方案 5.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖5.1運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的確定機(jī)械系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)所需要的功能，通常有不只一個(gè)執(zhí)行構(gòu)件，這些執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)必須按一定的時(shí)間順序進(jìn)行。否則會(huì)出現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件相互干涉，發(fā)生打架事件。所以必須進(jìn)行機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)

6、，即畫(huà)出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的表示方法有三種：直線式運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖、同心圓式運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖、直角坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。其表示方法和優(yōu)缺點(diǎn)如下表51：類別表示方法優(yōu)缺點(diǎn)直線式（矩形循環(huán)圖）將運(yùn)動(dòng)循環(huán)的各運(yùn)動(dòng)區(qū)段的時(shí)間和順序按比例繪在直線坐標(biāo)軸上。能清楚地表示整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)件行程之間的相互順序和時(shí)間（或轉(zhuǎn)角）的關(guān)系，繪制比較簡(jiǎn)單。執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律無(wú)法顯示，直觀性差。同心圓式將運(yùn)動(dòng)循環(huán)的各運(yùn)動(dòng)區(qū)段的時(shí)間和順序按比例繪在圓形坐標(biāo)上。直觀性強(qiáng)，可以直接看出各執(zhí)行機(jī)構(gòu)原動(dòng)件在分配軸上所處的相位。便于各機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試。執(zhí)行機(jī)構(gòu)較多時(shí)，由于同心圓太多看起來(lái)不清楚。直角坐標(biāo)式將運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的各

7、運(yùn)動(dòng)區(qū)段的時(shí)間和順序按比例繪在直角坐標(biāo)軸上，實(shí)際上它是執(zhí)行構(gòu)件的位移線圖。只不過(guò)為了簡(jiǎn)明起見(jiàn)，各區(qū)段之間都用直線相連。直觀最強(qiáng)，能清楚地看到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及起迄時(shí)間。有利于指導(dǎo)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的幾何尺寸設(shè)計(jì)。 表5-15.2 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的繪制根據(jù)工藝動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)要求擬訂運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 根據(jù)圖5-2，因該方案中輸送滾既能起到輸送鐵板又能固定鐵板的作用，所以只要協(xié)調(diào)好該輸送滾的轉(zhuǎn)動(dòng)與靜止的時(shí)間，根據(jù)設(shè)計(jì)要求（剪斷工藝所需時(shí)間約為鐵板輸送周期的1/15要求鐵板停歇時(shí)間不超過(guò)剪斷工藝時(shí)間的1.5倍，以保證有較高的生產(chǎn)率），畫(huà)出如下運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。圖5 26.執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇6.1 間歇送料機(jī)構(gòu)的選擇方案a:連桿機(jī)

8、構(gòu)圖 6. 1方案b：凸輪機(jī)構(gòu)圖 6. 26.2 形態(tài)學(xué)矩陣方案1 表6-1功能元功能元分解123減速11 帶傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)減速22 帶傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)送料夾持器間歇往復(fù)移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)3 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)+連桿曲線間歇擺動(dòng)機(jī)構(gòu)定位桿間歇往復(fù)移動(dòng)4 凸輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)凸輪+連桿機(jī)構(gòu)方案2 表62功能元功能元分解123減速15 帶傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)減速2帶傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)6 蝸桿傳動(dòng)輸送滾間歇單向滾動(dòng)送料槽輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)7 連桿機(jī)構(gòu)+內(nèi)齒合行星輪間歇機(jī)構(gòu)輸送滾間歇停止定位槽輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)8 連桿機(jī)構(gòu)+內(nèi)齒合行星輪間歇機(jī)構(gòu)7.機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)方案的擬定方案一：由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)桿構(gòu)繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，到一定的

9、時(shí)候停歇來(lái)進(jìn)行剪切。如圖 7 1 圖7-1方案二：運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖如圖72所示，2-3-4-h組成兩自由度的差動(dòng)輪系，內(nèi)齒輪4和輸送滾一起作為輸出構(gòu)件。除h作為運(yùn)動(dòng)輸入構(gòu)件外，還可以取2或3作勻速運(yùn)動(dòng)輸入，另一構(gòu)件h作連續(xù)非勻速運(yùn)動(dòng)輸入，則總可以使構(gòu)件4在某段時(shí)間的角速度為零。該機(jī)構(gòu)采用齒輪1向齒輪2傳送勻速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)1通過(guò)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)abcd將變速運(yùn)動(dòng)傳輸送給系桿h，這種構(gòu)件可使4的近似停歇角大于20度。圖 7 28.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)尺度設(shè)計(jì)計(jì)算8.1 尺寸計(jì)算參照?qǐng)D7-2，根據(jù)設(shè)計(jì)要求。設(shè)鐵板輸送周期為t（即主動(dòng)輪1轉(zhuǎn)一周的時(shí)間）.基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)：齒輪2、3、4及系桿h組成的自由度為2的差動(dòng)輪系附

10、加機(jī)構(gòu)：齒輪機(jī)構(gòu)1、2和曲柄搖桿機(jī)構(gòu)abcd齒輪1和桿ab固結(jié)在一起，桿cd與系桿h是一個(gè)構(gòu)件。在主動(dòng)曲柄ab（齒輪1）等速轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間內(nèi)，從動(dòng)齒輪4按下述規(guī)律運(yùn)動(dòng)：當(dāng)曲柄開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，齒輪4停歇不動(dòng)，以等待剪切機(jī)構(gòu)將鐵板剪斷；在主動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)過(guò)一周中其余角度時(shí)，輸出構(gòu)件4轉(zhuǎn)過(guò)，這時(shí)剛好將鐵板輸送到所要求的長(zhǎng)度。且為了提高傳動(dòng)的效率，要求四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角大于。在齒輪2、3、4及系桿h組成的差動(dòng)輪系中：則 w4=(1+z2/z4)wh-(z2/z4)w2在齒輪1、2組成的定軸輪系中：i12=w1/w2=(-z2/z1)w2=(-z1/z2)w1故 w4=(1+z2/z4)wh+(z1/z4)w1

11、或 4=（1+z2/z4）h-z2/z41上式可見(jiàn)：齒輪4的輸出運(yùn)動(dòng)為構(gòu)件1和系桿h的運(yùn)動(dòng)之合成。欲使主動(dòng)齒輪1從某瞬時(shí)開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)構(gòu)件4能產(chǎn)生停歇，則應(yīng)令，即滿足：(1+z2/z4) h=-(z1/z4) 1h（-z1/（z2+z4）1此式反映了該組合機(jī)構(gòu)中四桿機(jī)構(gòu)的主、從動(dòng)桿之間的傳動(dòng)關(guān)系。欲使從動(dòng)齒輪4能實(shí)現(xiàn)停歇，就必須設(shè)計(jì)出一個(gè)能滿足上式的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。該組合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟如下：確定齒數(shù)和將上式兩邊積分后得： 4=0tw4dt=z1/z40tw1dt=(z1/z4)*2今要求當(dāng)齒輪1轉(zhuǎn)一周時(shí)，齒輪4轉(zhuǎn)，因此：z1/z4=240/360=2/3選取 則 確定齒數(shù)和假定齒輪2固定不動(dòng)，差動(dòng)輪

12、系就變成了以系桿h為輸入構(gòu)件，中心輪4為輸出構(gòu)件的行星輪系了。則 ih42=(w42-wh2)/w22-wh2得i2h4=wh2/w24=z4/（z4+z2） 1確定曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的尺寸今選取 得 由同心條件得 得 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)需同時(shí)滿足三個(gè)條件：曲柄ab轉(zhuǎn)過(guò)期間內(nèi)，每一瞬時(shí)主、從動(dòng)件要滿足公式h=-z1/(z2=z4) 1主動(dòng)桿ab能做整周回轉(zhuǎn)最小傳動(dòng)角大于 由上述計(jì)算可得構(gòu)件4的近似停歇角約為24度，剛剪斷工藝所需時(shí)間約為鐵板輸送周期的1/15，所心符合要求。9機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案評(píng)價(jià)9.1評(píng)價(jià)方案表方案1： 表9-1序號(hào)評(píng)價(jià)項(xiàng)目評(píng)價(jià)等級(jí)評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)1功能目標(biāo)完成情況很好好較好不太好不好62工作原理的先

13、進(jìn)性先進(jìn)較先進(jìn)一般低43系統(tǒng)的工作效率高較高一般低64系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)的精度高較高一般低65系統(tǒng)的復(fù)雜程度簡(jiǎn)單較復(fù)雜復(fù)雜56系統(tǒng)方案的使用性使用一般不使用57系統(tǒng)方案的可靠性可靠較可靠一般不可靠88系統(tǒng)方案的新穎性新穎較新穎不新穎89系統(tǒng)方案的經(jīng)濟(jì)成本低較低高較高810系統(tǒng)方案的環(huán)保問(wèn)題好較好不好10評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)累計(jì)66方案2： 表9-2序號(hào)評(píng)價(jià)項(xiàng)目評(píng)價(jià)等級(jí)評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)1功能目標(biāo)完成情況很好好較好不太好不好102工作原理的先進(jìn)性先進(jìn)較先進(jìn)一般低63系統(tǒng)的工作效率高較高一般低84系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)的精度高較高一般低105系統(tǒng)的復(fù)雜程度簡(jiǎn)單較復(fù)雜復(fù)雜106系統(tǒng)方案的使用性使用一般不使用107系統(tǒng)方案的可靠性可靠較可

14、靠一般不可靠108系統(tǒng)方案的新穎性新穎較新穎不新穎89系統(tǒng)方案的經(jīng)濟(jì)成本低較低高較高610系統(tǒng)方案的環(huán)保問(wèn)題好較好不好6評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)累計(jì)84根據(jù)以上兩運(yùn)動(dòng)方案評(píng)價(jià)表，可看出方案2要優(yōu)與方案1，故本設(shè)計(jì)采用方案210.機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖總結(jié)11.設(shè)計(jì)總結(jié)經(jīng)過(guò)幾天的不斷努力，我終于將機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)做完了.看到自己的勞動(dòng)成果，感覺(jué)還是收獲頗多，通過(guò)這幾天的課程設(shè)計(jì)，讓我真切的認(rèn)識(shí)到理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相互結(jié)合的重要性，以及在設(shè)計(jì)中需要考慮的內(nèi)容和所遇到的問(wèn)題比我們所想的要多的多，需要我們有足夠的耐心去完成。在這次作業(yè)過(guò)程中我遇到了許多困難，比如對(duì)很多學(xué)過(guò)的軟件，如auto cad、proe、word還是很不熟悉，在使用的時(shí)候總是會(huì)遇到這樣或那樣的困難。一遍又一遍的計(jì)算一次又一次的設(shè)計(jì)方案修改這都暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足. 課程設(shè)計(jì)初期，我們對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象的結(jié)構(gòu)關(guān)系和參數(shù)表達(dá)往往是模糊的，許多細(xì)節(jié)在一開(kāi)始不是很清楚，隨著設(shè)計(jì)過(guò)程的深入，這些關(guān)系才逐漸清楚起來(lái)；課程設(shè)計(jì)