機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)-搖擺式輸送機(jī)

1、課程設(shè)計(jì)機(jī)械工程學(xué)院_級_班 設(shè)計(jì)題目：搖擺式輸送機(jī) 指導(dǎo)教師：_作 者：姓名：_ 學(xué)號：_成績：_姓名：_ 學(xué)號：_成績：_姓名：_ 學(xué)號：_成績：_姓名：_ 學(xué)號：_ 成績：_2011年6月30日目 錄一、機(jī)構(gòu)的工作原理3二、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖3三、機(jī)構(gòu)的自由度和行程速比系數(shù)k值3四、使用adams軟件進(jìn)行仿真4五、運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)分析5六、設(shè)計(jì)新機(jī)構(gòu)6（一）機(jī)構(gòu)一61、設(shè)計(jì)方案62、機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖63、機(jī)構(gòu)的自由度和行程速比系數(shù)k值74、使用adams軟件進(jìn)行仿真75、運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)分析8（二）機(jī)構(gòu)二91、設(shè)計(jì)方案92、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖103、機(jī)構(gòu)的自由度和行程速比系數(shù)k值104、使用adams軟

2、件進(jìn)行仿真115、運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)分析11七、搖擺式輸送機(jī)建模過程15八、比較分析23九、課程設(shè)計(jì)的體會23十、參考文獻(xiàn)23一、機(jī)構(gòu)的工作原理曲柄滑塊式輸送機(jī)是一種水平傳送材料用的機(jī)械，由齒輪機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)等組成。如圖1所示，電動機(jī)通過傳動裝置使曲柄1回轉(zhuǎn)，再經(jīng)過連桿機(jī)構(gòu)使輸料槽3作往復(fù)移動，放置在槽上的物料借助摩擦力隨輸料槽一起運(yùn)動，從而達(dá)到輸送物料的目的。二、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖 圖1 曲柄滑塊式式輸送機(jī)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖利用auto cad設(shè)計(jì)，見圖1。其設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下：各桿長度為l1=100mm, l2=300mm, e=70mm 表一 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)參數(shù)構(gòu)件號123質(zhì)量m(kg)10200轉(zhuǎn)動慣

3、量j()1.11.80阻力f=10700n三、機(jī)構(gòu)的自由度和行程速比系數(shù)k值 機(jī)構(gòu)自由度f3n2pl3ph3×32×401 行程速比系數(shù) k=1.2 有急回特性。四、使用adams軟件進(jìn)行仿真運(yùn)動仿真前的圖像如下：圖2建模仿真后的運(yùn)動圖像如下：圖3圖4五、運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)分析（一）輸出構(gòu)件（滑塊3）的位移、速度和加速度的數(shù)值和曲線 （1）輸出構(gòu)件的位移曲線圖5（2）輸出構(gòu)件的速度曲線圖6（3）輸出構(gòu)件的加速度曲線 圖7（二）原動件的驅(qū)動力矩曲線 圖8六、設(shè)計(jì)新機(jī)構(gòu)（一）機(jī)構(gòu)一1、設(shè)計(jì)方案傳動滑塊式輸送機(jī)是一種水平傳送材料用的機(jī)械，由齒輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)等組成。如下圖所示，電動機(jī)

4、通過傳動裝置使曲柄1回轉(zhuǎn)，再經(jīng)過連桿機(jī)構(gòu)使輸料槽7作往復(fù)移動，放置在槽上的物料借助摩擦力隨輸料槽一起運(yùn)動，從而達(dá)到輸送物料的目的。2、機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖圖9傳動滑塊式輸送機(jī)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖利用auto cad設(shè)計(jì)，見圖9。其設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下：=70mm，=200mm, =100mm，=190mm，=200mm表二 傳動滑塊式輸送機(jī)構(gòu)件1234567質(zhì)量m(kg)0015151520轉(zhuǎn)動慣量j()001.11.71.11.8f=10700n3、機(jī)構(gòu)的自由度和行程速比系數(shù)k值 機(jī)構(gòu)自由度f3n2pl3ph3×72×1001 行程速比系數(shù)k=1.2 有急回特性。4、使用adams軟件進(jìn)行仿真

5、運(yùn)動仿真前的圖像如下：圖10建模仿真后的運(yùn)動圖像如下：圖115、運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)分析（1）、輸出構(gòu)件的位移曲線圖12（2）、輸出構(gòu)件的速度曲線圖13（3）、輸出構(gòu)件的加速度曲線圖14（4）、輸出件的受力曲線 圖15（5）、原動件的驅(qū)動力矩曲線圖16（二）機(jī)構(gòu)二1、設(shè)計(jì)方案搖擺式輸送機(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。如下圖所示，電動機(jī)通過傳動裝置使曲柄1回轉(zhuǎn)，再經(jīng)過六連桿機(jī)構(gòu)使輸料槽6作往復(fù)移動，放置在槽上的物料借助摩擦力隨輸料槽一起運(yùn)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

6、的目的。2、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖圖17搖擺式輸送機(jī)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖利用auto cad設(shè)計(jì)，見圖17。其設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下：各桿長度為=70mm =290mm =260mm =150mm h=360mm l=225mm 表三 搖擺傳輸機(jī)構(gòu)參數(shù)構(gòu)件12345質(zhì)量m（）1015151020轉(zhuǎn)動慣量j（）00.110.18100 阻力f=10700n3、機(jī)構(gòu)的自由度和行程速比系數(shù)k值 機(jī)構(gòu)自由度f3n2pl3ph3×52×701 行程速比系數(shù) k=1.2 有急回特性。4、使用adams軟件進(jìn)行仿真運(yùn)動仿真前的圖像如下：圖18建模仿真后的運(yùn)動圖像如下：圖195、運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)分析（1）、輸出構(gòu)件

7、的位移曲線圖20（2）、輸出構(gòu)件的速度曲線圖21（3）、輸出構(gòu)件的加速度曲線圖圖22（4）、輸出構(gòu)件的受力曲線圖圖23（5）、原動件驅(qū)動力矩曲線圖圖24（6）、b點(diǎn)力矩曲線圖圖25（7）、c點(diǎn)力矩曲線圖圖26(8)、c點(diǎn)在x方向上的受力曲線圖圖27（9）、c點(diǎn)在y方向上的受力曲線圖圖28圖1 更改網(wǎng)格尺寸和網(wǎng)格間距 圖2 創(chuàng)建曲柄1七、搖擺式輸送機(jī)建模過程1、啟動adams2010。2.1、設(shè)置合適的網(wǎng)格尺寸和網(wǎng)格間距 main menu<setting<working grid main tool box size:x=500mm,y=250mm spacing:x=20mm,y

8、=20mm 2.2 選擇合適的視圖位置1 用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊動態(tài)放大圖標(biāo)。 （dynamic zoom）2 用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊動態(tài)移動圖標(biāo)。 （dynamic translate）3.1創(chuàng)建機(jī)構(gòu)的各個(gè)部件1 創(chuàng)建曲柄1。 在adams/view零件庫中選擇link 圖標(biāo)（如圖2）。 links: new part length=70mm width=20mm圖3 創(chuàng)建連桿2 圖4 創(chuàng)建 t型桿5 depth=20mm2 創(chuàng)建搖桿3。 在adams/view零件庫中選擇link 圖標(biāo)（如圖3）。 links: new part length=290mm width=20mm depth=20mm3 創(chuàng)建

9、t型滑桿5。 在adams/view零件庫中選擇plate 圖標(biāo)(如圖4）。 plate: new part thickness:5 radius:54 創(chuàng)建滑道6。 在adams/view零件庫中選擇box圖 標(biāo)（如圖5） box: on ground 此時(shí)，不選中l(wèi)ength，width，depth 的復(fù)選框。圖5 創(chuàng)建機(jī)架 圖6 輸入滑塊尺寸5 創(chuàng)建滑塊4 在adams/view零件庫中選擇box 圖標(biāo)（如圖6）。 box:new part length=50; height=40; depth=40; 此時(shí)，要選中l(wèi)ength，width，depth 的復(fù)選框。創(chuàng)建構(gòu)建過程中實(shí)時(shí)查看鼠

10、標(biāo)位置，以輔助構(gòu)建的創(chuàng)建。 main menu<view<coordinate window（或按f4）3.2對構(gòu)建特性進(jìn)行修改。241 曲柄1(part_2)質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量修改（如圖7）。 在part_2上右擊鼠標(biāo) mass1.0e-110kg; lxx=lyy=lzz=0;2 連桿2(part_3) 質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量修改(如圖8）在part_4(link)上右擊鼠標(biāo)mass20kg，lxx=lyy=0,lzz=0.11kg·m2圖7 修改曲柄1（part_2）的特性 圖 8 修改連桿2（part_3)的特性搖桿3(part_4) 質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量修改(如圖9）在part_

11、4(link)上右擊鼠標(biāo)mass20kg，lxx=lyy=0,lzz=0.15kg·m2t型桿(part_5) 質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量修改(如圖10）在part_4(link)上右擊鼠標(biāo)mass20kg，lxx=lyy=0,lzz=0.20kg·m2圖9 修改搖桿3（part_4）的特性 圖10 修改搖桿5（part_5）的特性 圖11 曲柄1與機(jī)架的轉(zhuǎn)動副 圖12 曲柄1與連桿2的轉(zhuǎn)動副3.3創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)副和移動副1 創(chuàng)建曲柄1與機(jī)架的轉(zhuǎn)動副 （如圖11）。 選擇adams/view約束庫中 的旋轉(zhuǎn)副（joint: revolute）； 選1 location；normal to g

12、rid； 分別點(diǎn)擊曲柄1和ground，再點(diǎn) 擊曲柄的marker_2，創(chuàng)建joint_1。 同理，創(chuàng)建搖桿與機(jī)架的轉(zhuǎn)動副。2 創(chuàng)建曲柄1與連桿2的轉(zhuǎn)動副 （如圖12）。 選擇adams/view約束庫中的轉(zhuǎn) 動副（joint: revolute） 選2 bod -1loc；normal to grid； 分別點(diǎn)擊曲柄1和連桿2，再點(diǎn)二 者接觸點(diǎn)，創(chuàng)建joint_2。3 創(chuàng)建連桿2與搖桿3的轉(zhuǎn)動副 （如圖13）。 選擇adams/view約束庫中的轉(zhuǎn) 動副（joint: revolute） 選2 bod -2 loc；normal to grid； 分別點(diǎn)擊連桿2和搖桿3，再分別 點(diǎn)擊滑塊的p

13、art_5.cm和曲柄的 圖13 連桿2與搖桿3的轉(zhuǎn)動副 圖14 滑塊4與t型桿的移動副 part_8，創(chuàng)建joint_3;同理，創(chuàng)建搖桿3和滑塊4的轉(zhuǎn)動副。4 創(chuàng)建滑塊4與t型桿的移動副 （如圖14）。 選擇adams/view約束庫中的移 動副（joint: translational）； 選2 bod -2 loc；pick feature； 分別點(diǎn)擊滑塊2和搖桿3，再分別 點(diǎn)擊滑塊的part_6.cm和連桿的 part_4.cm；這時(shí)出現(xiàn)白色箭頭， 移動鼠標(biāo)，使白色箭頭的方向與 搖桿平行，雙擊，創(chuàng)建移動副。建模過程，添加轉(zhuǎn)動副和移動副的效果圖如下圖：圖15 曲柄1與ground的轉(zhuǎn)動副

14、圖18 滑塊4與t型桿的移動副圖16 曲柄1與連桿2的轉(zhuǎn)動副圖17 連桿2與搖桿3的轉(zhuǎn)動副圖19 給曲柄添加驅(qū)動 圖20 給滑道6添加約束4.1創(chuàng)建驅(qū)動與施加載荷1 給曲柄1添加驅(qū)動（如圖19） 在adams/view驅(qū)動庫中選擇旋轉(zhuǎn)驅(qū)動 （rotational joint motion）按鈕 ； 轉(zhuǎn)速114r/min，speed為114*360/60 度每秒，逆時(shí)針；在adams/view工作 窗口中，用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊曲柄上旋轉(zhuǎn) 副（joint_1），一個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動創(chuàng)建出來。2 給滑道6加上約束（如圖20） 選擇adams/view約束庫中的固定 （joint: fixed）按鈕； 選2 bod

15、 -2 loc；normal to grid; 分別點(diǎn)擊滑道6和ground，并點(diǎn)擊 part_11.cm，將滑道6固定。3 給t型桿添加載荷（如圖21） 在adams/view力庫中選擇單作用力按鈕 選body moving, pick feature, 點(diǎn)選 force復(fù)選框?qū)懭?0700n 在滑塊5上右擊（如圖22)， 點(diǎn)選modify，進(jìn)入圖23界面，圖 21 添加載荷圖22 修改載荷過程1點(diǎn)more(如圖23），進(jìn)入function builder（如圖24），在對話框中輸入sign(10700圖23 修改載荷過程2 圖24 修改載荷過程3圖26 滑道6添加約束后效果圖圖25 曲柄1

16、添加驅(qū)動后效果圖給曲柄1添加驅(qū)動和給滑道添加載荷的效果圖，分別如圖25,26所示4.2運(yùn)動仿真與位移，速度，加速度，力，力矩分析。1 運(yùn)動仿真建模完成后，點(diǎn)擊（interactive simulation controls）按鈕，輸入合適的end time和steps即可進(jìn)行運(yùn)動仿真。完成后，可在窗口空白處右擊鼠標(biāo)，彈出圖28所示的快捷菜單，點(diǎn)擊shaded<s>，即可創(chuàng)建三維立體模型。2 仿真分析右擊，輸出件（t型桿），依次選擇joint15,<measure(如圖29所示），彈出圖30所示的界面，選擇force,選擇待分析的方向，點(diǎn)ok即可彈出該點(diǎn)出的受力圖，右擊受力圖（

17、如圖31），選擇transfer to full plot,t彈出圖32對話框，對受力分析做后期處理即可。同理，可對機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的速度，加速度，位移等變量進(jìn)行仿真分析。圖29 仿真分析1圖27 運(yùn)動仿真步驟 圖28 創(chuàng)建三維模型圖30 仿真分析2圖 31 仿真分析3圖32 仿真分析4八、比較分析 通過adams軟件的仿真分析，我們得出了以上三個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)曲線。下面，我們將從四個(gè)方面對機(jī)構(gòu)進(jìn)行對比分析：1、 輸出構(gòu)件速度通過三個(gè)機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件速度曲線，我們發(fā)現(xiàn)：三種機(jī)構(gòu)的速度峰值相差不大。曲柄滑塊與傳動式滑塊輸送機(jī)曲線變化平緩，急回特性不明顯；而搖擺式輸送機(jī)的急回特性較好。2、輸出構(gòu)件加

18、速度通過三個(gè)機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件加速度曲線，我們發(fā)現(xiàn)：曲柄滑塊的加速度峰值最大，傳動式滑塊輸送機(jī)加速度值不穩(wěn)定，變化急劇；搖擺式輸送機(jī)的加速度變化穩(wěn)定，并且加速度峰值較低。 3、輸出件的受力通過三個(gè)機(jī)構(gòu)的原動件驅(qū)動力矩曲線，我們發(fā)現(xiàn)：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)輸出件受力峰值較大，而傳動滑塊機(jī)構(gòu)的輸出件的受力是沖形式，突變很大。而搖擺式輸送機(jī)輸出件受力變化均勻，穩(wěn)定。綜述：搖擺式輸送機(jī)相比另兩種優(yōu)點(diǎn)較多，傳動式輸出件需要受到脈沖力的帶動，即力會發(fā)生躍變，會對整個(gè)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生沖擊，使整個(gè)機(jī)構(gòu)震動嚴(yán)重，損害構(gòu)件，產(chǎn)生較大噪音，并縮短使用壽命。而且對于所需運(yùn)輸?shù)木艿奈锛碚f，此機(jī)構(gòu)必然不會再適用。曲柄滑塊加速度峰值較大，需要更大的力來維持。而搖擺式輸送機(jī)中，輸出件速度，加速度穩(wěn)定，不會發(fā)生躍變，受力也穩(wěn)定，而且保證了急回特性的要求。不會使機(jī)構(gòu)產(chǎn)生較大震動，有利于機(jī)構(gòu)平穩(wěn)運(yùn)行。九、課程設(shè)計(jì)的體會通過這段時(shí)間的設(shè)計(jì)，我受益匪淺，不僅在學(xué)問方面有所提高，而且在為人處事方面有了更多的認(rèn)識。當(dāng)我們遇到一個(gè)問題時(shí)，首先不能畏懼，而是要對自己有信心，相信通過自己的努力一定能解決的。就像人們常說的在戰(zhàn)略上藐視它。但是在戰(zhàn)術(shù)上的重視它。通過慎重的考慮認(rèn)真的分析，腳踏實(shí)地去完成它，克服重重困難，當(dāng)你成功實(shí)現(xiàn)目標(biāo)時(shí)，