機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)-四連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)報(bào)告

1、機(jī)械課程設(shè)計(jì)送料機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算說明書級(jí)：建環(huán)（2）班學(xué)號(hào)：2014111119姓名：王謙指導(dǎo)老師：劉光帥2016年07月20日機(jī)械課程設(shè)計(jì)機(jī)械課程設(shè)計(jì)- #- -目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 第一章方案設(shè)計(jì)-2- HYPERLINK l bookmark6 1.1問題提出與設(shè)計(jì)要求-2- HYPERLINK l bookmark8 1.2方案比較和選擇-3- HYPERLINK l bookmark10 第二章機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-4- HYPERLINK l bookmark12 2.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)-4- HYPERLINK l bookmark14 最小

2、傳動(dòng)角校驗(yàn)-5- HYPERLINK l bookmark16 2.3設(shè)計(jì)結(jié)果-6- HYPERLINK l bookmark18 第三章機(jī)構(gòu)分析-7- HYPERLINK l bookmark20 3.1機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析-7- HYPERLINK l bookmark22 3.2機(jī)構(gòu)的受力分析-8- HYPERLINK l bookmark24 第四章帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)-9- HYPERLINK l bookmark26 4.1帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)內(nèi)容-9- HYPERLINK l bookmark28 4.2帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)方法與步驟-9- HYPERLINK l bookmark30 第五章設(shè)計(jì)總結(jié)-12- HY

3、PERLINK l bookmark32 5.1結(jié)論-12- HYPERLINK l bookmark34 5.2收獲與體會(huì)-13- HYPERLINK l bookmark36 致謝-13- HYPERLINK l bookmark38 參考文獻(xiàn)-14- HYPERLINK l bookmark40 附錄-14-附圖1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖附圖2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)線圖附圖3機(jī)構(gòu)受力圖附圖4帶輪零件圖機(jī)械課程設(shè)計(jì)機(jī)械課程設(shè)計(jì)第一章方案設(shè)計(jì)1.1問題提出與設(shè)計(jì)要求1.1.1問題提出某工廠有一送料機(jī)構(gòu)，將坯料在垂直平面內(nèi)移動(dòng)。這一送料機(jī)構(gòu)由連桿機(jī)構(gòu)和帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，每分鐘輸送3件坯料，根據(jù)給定的（W,i，4，tj,設(shè)

4、計(jì)這一裝置。配料的重量：W=0.8（噸）帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比:i=2.配料的運(yùn)動(dòng)位置（Aj,tj）：t1=180,A】（25.0,30.0）；t2=145,Ai（30.0,45.0）；t3=90,A】（35.0,60.0）。1.1.2設(shè)計(jì)要求（1）機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：平面四連桿機(jī)構(gòu):為了保證機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率應(yīng)存在曲柄，滿足桿長條件，即：九最短桿長度+最短桿長度W其他兩桿長度之和；b.最短桿為連架桿或機(jī)架。為了保證機(jī)構(gòu)傳動(dòng)良好，應(yīng)滿足最小傳動(dòng)角Ymin40r:為提高效率，機(jī)構(gòu)應(yīng)具有急回運(yùn)動(dòng)特性；A、E、C、D各點(diǎn)排列順序不變。（此設(shè)計(jì)中AD表示機(jī)架，BC表示連桿，AB表示搖桿，DC表示曲柄）帶

5、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：在保證帶傳動(dòng)不打滑條件下具有一定的疲勞強(qiáng)度和使用壽命。（2）方案選擇合理，符合實(shí)際生產(chǎn)要求。（3）對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和受力分析合理，出示設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖運(yùn)動(dòng)和受力分析線圖以及帶輪零件圖。機(jī)械課程設(shè)計(jì)機(jī)械課程設(shè)計(jì)- - -1.2方案比較和選擇.平面四連桿機(jī)構(gòu)可供選擇的方案有：3曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；b.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；C.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。常用的帶傳動(dòng)可供選擇的機(jī)構(gòu)有：V帶傳動(dòng)，平帶傳動(dòng)，多楔形帶傳動(dòng)，圓形帶傳動(dòng)，同步帶傳動(dòng)。下表為帶傳動(dòng)的類型和特征對(duì)比表。表格1帶傳動(dòng)的類型和特征對(duì)比表類型特征V帶傳動(dòng)截面為等腰梯形，能產(chǎn)生較大摩擦力，傳遞功率大平帶傳動(dòng)截面為扁平矩形，多用于傳動(dòng)中心距較大的情況圓形帶傳動(dòng)

6、截面為圓形，牽引能力小多楔形帶傳動(dòng)相當(dāng)于多根V帶組合而成，主要用于大功率且要求結(jié)構(gòu)緊湊的場合同步帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)相識(shí)，可用于要求有準(zhǔn)確傳動(dòng)比的地方，成本較高平面四連桿機(jī)構(gòu)方案比較：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)是以曲柄為原動(dòng)件，作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，而從動(dòng)件搖桿作變速往復(fù)擺動(dòng),連桿作平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，符合題設(shè)傳動(dòng)要求。且曲柄搖桿機(jī)構(gòu)是由轉(zhuǎn)動(dòng)副組成，摩擦阻力較小。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)是由轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)福組成，通常情況下移動(dòng)副所受的摩擦阻力比較大，從而影響了機(jī)構(gòu)整體的工作效率。因此，四連桿機(jī)構(gòu)選擇曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案比較：圓形帶傳動(dòng)牽引能力小，多楔形帶傳動(dòng)用于大功率傳動(dòng)。同步帶傳動(dòng)成本太高。而V帶是一般機(jī)械中應(yīng)用最廣的一種

7、傳動(dòng)形式。其橫截面成等腰梯形，帶輪上也做有相應(yīng)的輪槽。傳動(dòng)時(shí),V帶只和輪槽的側(cè)面接觸,根據(jù)槽面摩擦原理，在同樣的張緊力下,V帶較平帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的摩擦力，故可傳遞較大的功率;而且V帶大多己經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化并可大量生產(chǎn)。故結(jié)合題設(shè)要求，帶傳動(dòng)選擇V帶傳動(dòng)。帶傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)比較功率較大時(shí)齒輪機(jī)構(gòu)的尺寸比較大，且由于變載和工作環(huán)境會(huì)造成潤滑效果較差的影響，從而使齒輪壽命減少。而帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中無需潤滑，中心距較大，受外界干擾較小，且方便更換，故帶傳動(dòng)比較合適。綜上所述，選擇曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)送料裝置。第二章機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)圖解法設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)過程如下：1、已知配料的三個(gè)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)位置

8、(Aj,tj)：ti=180,Ai(25.0,30.0)；t2=145,Ai(30.0,45.0)；t3=90,A】(35.0,60.0)。其中Ai、A?、A3分別對(duì)應(yīng)物料的三個(gè)位置Wl、W2、W3o2、根據(jù)角度和應(yīng)用實(shí)際條件假設(shè)出連桿BC的長度以及物料W與連桿BC的相對(duì)位置關(guān)系。3、根據(jù)連桿EC的三個(gè)假設(shè)位置分別作對(duì)應(yīng)的機(jī)架端點(diǎn)A、Do4、重復(fù)假設(shè)連桿BC的長度以及物料W與連桿EC的相對(duì)位置關(guān)系，直到滿足或接近設(shè)計(jì)要求(曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且傳動(dòng)角大于40)o5、最終設(shè)計(jì)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，最小傳動(dòng)角7mm=18o其中AD表示機(jī)架，BC表示連桿，AB表示搖桿，DC表示曲柄。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程圖2.2

9、最小傳動(dòng)角校驗(yàn)機(jī)構(gòu)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其傳動(dòng)角的大小是變化的。為了保證機(jī)構(gòu)傳動(dòng)良好，設(shè)計(jì)時(shí)通常應(yīng)使YminN40最小傳動(dòng)角Ymin的確定方法，當(dāng)曲柄CD與機(jī)架AD兩次共線之一時(shí)連桿EC與搖桿AB所夾的銳角即為最小傳動(dòng)角，如下圖所示，因?yàn)?839,故此曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角7mm=18o最小傳動(dòng)角校驗(yàn)圖1機(jī)械課程設(shè)計(jì)機(jī)械課程設(shè)計(jì)- - -最小傳動(dòng)角校驗(yàn)圖22.3設(shè)計(jì)結(jié)果下圖為四連桿機(jī)構(gòu)縮略簡圖，具體設(shè)計(jì)結(jié)果見附圖1一一機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。搖桿簡圖第三章機(jī)構(gòu)分析31機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析假設(shè)帶輪傳動(dòng)中小帶輪為轉(zhuǎn)速為nx=300r/min的原動(dòng)件，大帶輪為n2=15Or/min的輸出動(dòng)件。且大帶輪與四連桿機(jī)構(gòu)中的曲柄CD

10、相固結(jié)，貝ij曲柄的轉(zhuǎn)速也為巾=150r/niino設(shè)大帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為a,且a=2nn2to以機(jī)架D為原點(diǎn)，建立如圖所示直角坐標(biāo)系。C點(diǎn):xc=1CDcosa=lCDcos32nn2t),yc=1CDsina=la)siriiB(Iqd2nn2t)；砥。=lcDsina=1CD(osinifinn21),vyc=1CDcocosa=lCD(ocostf2nn2t)；axc=Iqd3cosa=Iqdcosf27iH21),ayc=Iqdsina=la)sinE輕im2t);W點(diǎn)：(xw-xB)2+(yw-Yb)2=1張，(xw-xc)2+(Yw一Yc)2=vcC點(diǎn)運(yùn)動(dòng)分析圖見附圖2一一機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)

11、線圖。機(jī)械課程設(shè)計(jì)機(jī)械課程設(shè)計(jì)3.2機(jī)構(gòu)的受力分析如下列受力圖所示，在四連桿機(jī)構(gòu)中，忽略桿自身的重量，AB、CD兩桿可假想為二力桿。力的解析方程：BC：苻+石+耳=0AB：Fa=FbCD：Fc=Fd整體：苻+嘉+石=0整體：gaah-mdc-faxa=o搖桿AB受力圖曲柄AB受力圖連桿BC受力圖s機(jī)械課程設(shè)計(jì)機(jī)械課程設(shè)計(jì)- #- -第四章帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)4.1帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)給定的原始數(shù)據(jù)為：載荷W=0.8kN,傳動(dòng)比i12=2以及傳動(dòng)位置要求和工作條件。V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)內(nèi)容：確定帶的計(jì)算功率、型號(hào)、根數(shù)、基準(zhǔn)長度，帶輪基準(zhǔn)直徑、驗(yàn)算帶速、確定中心距及結(jié)構(gòu)尺寸等。4.2帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)方法與步驟在曲

12、柄逆時(shí)針運(yùn)行工作中，假定物料的能量（包括動(dòng)能與勢(shì)能）全部由曲柄扭轉(zhuǎn)功率提供，由于是變速運(yùn)動(dòng)，則物料按規(guī)定運(yùn)動(dòng)所需的能量是隨時(shí)間變化的，根據(jù)實(shí)際可知，物料從下止點(diǎn)到最小傳動(dòng)角處的過程中的平均功率可表示物料在整個(gè)運(yùn)動(dòng)中所需的最小功率，也即是曲柄的最小扭轉(zhuǎn)功率。（一）計(jì)算功率艮缺建立如下圖所示的直角坐標(biāo)系，最小功率P求解過程如下：1）己知每分鐘輸送3件坯料，考慮到實(shí)際運(yùn)輸情況，假設(shè)大帶輪轉(zhuǎn)速n2=150r/niin，則小帶輪轉(zhuǎn)速為心=300r/minc則曲柄最小角速度=27in2=2ti=57rrad/soC點(diǎn)的最小速度為Vc=WclCD=|j-=6.975m/so如下圖所示，E點(diǎn)為此時(shí)的速度瞬心，

13、可得此時(shí)的瞬時(shí)角速度為W=籍=9.56廠ad/s,由速度瞬心法可求得物料W的瞬時(shí)速度為片伊=WIbw=9.56X0.103=0.984m/s。且此時(shí)物料W所處的高度為血=2.418m,故此時(shí)物料的總能1=“鄧%+mi=232.96J。2）同理當(dāng)物料運(yùn)動(dòng)到最小傳動(dòng)角處時(shí)，A點(diǎn)為速度瞬心，此時(shí)物料的總能可用同樣方法的“2=mV2/2+mg/i2=1023.3/oW2-Wr=671.43/o3）物料從下止點(diǎn)到最小傳動(dòng)角處的過程中曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為16，此過程所用的時(shí)間At=-=0.01333s,平均功率P=32.9kwo則200/1At該機(jī)構(gòu)正常工作所需的最小功率為32.9kWo機(jī)械課程設(shè)計(jì)機(jī)械課程設(shè)

14、計(jì)查表96的Ka=1.1,貝IJPc。=P=1.1X32.9=36.19kw下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)簡圖最小傳動(dòng)角時(shí)運(yùn)動(dòng)簡圖確定V帶的截型由4a=36.19kw和主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速n1=300r/min,查圖9-9選定D型帶。確定帶輪基準(zhǔn)直徑Di和D2參照?qǐng)D9-9和表9-3取小帶輪的基準(zhǔn)直徑Di=400nmio大帶輪的基準(zhǔn)直徑D2=ii2Di(l-)=2x400 x(l-0.01)=792mm10機(jī)械課程設(shè)計(jì)機(jī)械課程設(shè)計(jì)- #- -查表9-3取標(biāo)準(zhǔn)值D?=800mm（四）驗(yàn)算帶的速度V浮益=需=6.28砒s,速度介于525m/s之間，合適。（五）確定中心距a帶的基準(zhǔn)長度Ld已知Di=400mm,D2=800m

15、m,一般取0.7(D1+D2)a02(Dj+Z)2),則840a0120丄a1544.5包角合適。（七）確定V帶根數(shù)z查表得，當(dāng)Dj=400mm,ni=300r/niin時(shí),Po=7.90kw,AP0=O.78kw,Ka=0.96,KL=0.96則帶的根數(shù):ca36.19Z=452(Po+APo)Kl(790+0.78)X0.96X0.96取Z=5（八）確定帶的張緊力Fo根據(jù)表91查的q=0.62kg/m9500X36.19+W=5X6.281+0.62X6282=948.9/V（九）計(jì)算壓軸力FqFq=2ZF0sin導(dǎo)=2X5X948.9Xsin=9407.8N機(jī)械課程設(shè)計(jì)機(jī)械課程設(shè)計(jì)（十）

16、帶輪的結(jié)構(gòu)因?yàn)镈i300mm,故帶輪的結(jié)構(gòu)型式采用輪輻式，帶輪結(jié)構(gòu)參數(shù)：根據(jù)實(shí)際情況假設(shè)d=lOOnim,貝ijdi=2d=200mm,L=1.5d=150mm,血=P/nZa=83.8mm，則h2=08hi=67mm,bi=33.52mm,b?=26.82mm,fi=1676mm,=13.4mm。設(shè)計(jì)見附圖4一一帶輪零件圖。第五章設(shè)計(jì)總結(jié)5.1結(jié)論經(jīng)過以上分析與設(shè)計(jì)，最終確定此送料裝置由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和v帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。機(jī)構(gòu)簡圖如下：四連桿帶輪組合機(jī)構(gòu)簡圖相關(guān)尺寸和參數(shù):曲柄搖桿機(jī)構(gòu):桿件類型長度AB搖桿620.72mmEC連桿725.00mmDC曲柄442.27mmAD機(jī)架887.47mm1

17、2機(jī)械課程設(shè)計(jì)機(jī)械課程設(shè)計(jì)- - -V帶型號(hào)及尺寸參數(shù):D型帶基準(zhǔn)直徑Di基準(zhǔn)直徑d2中心跖a帶數(shù)z包角a(ni=300rad/niin)400mm800nmi1544.5mm5165曲柄搖桿機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)動(dòng)副組成，減小機(jī)構(gòu)間的摩擦，可以提高機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率。而V帶傳動(dòng)是一種應(yīng)用最廣的傳動(dòng)形式，它比平帶傳動(dòng)可以產(chǎn)生較大的摩擦力，因此可傳動(dòng)較大的功率。且允許較大的傳動(dòng)比。結(jié)構(gòu)緊湊。且V帶己經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，制造維護(hù)方便。綜上所述，此機(jī)構(gòu)符合設(shè)計(jì)和使用要求。5.2收獲與體會(huì)此次機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)雖然簡單，可由于所給定的條件和信息量過少，且所給條件在實(shí)際生產(chǎn)生活中很難滿足，使得這次設(shè)計(jì)變得相當(dāng)耗時(shí)費(fèi)力。但也進(jìn)一步加深了對(duì)本學(xué)期所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和工程概論課程中相關(guān)知識(shí)的應(yīng)用。從實(shí)際出發(fā)，將連桿機(jī)構(gòu)和v帶傳動(dòng)應(yīng)用于實(shí)際例子進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，更深層次的了解曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和雙曲柄機(jī)構(gòu)等連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，從而選定曲柄搖桿機(jī)構(gòu)作為送料機(jī)構(gòu)之一。而在V帶的選擇過程中，同樣也了解了帶傳動(dòng)的類型及特點(diǎn)，同時(shí)利用功率估算，最終選擇了V帶中的D型帶。在整個(gè)機(jī)構(gòu)尺寸的過程中，也認(rèn)識(shí)到實(shí)際設(shè)計(jì)的嚴(yán)格要求以及課本知識(shí)的局限性。在短暫的實(shí)習(xí)過程中，進(jìn)一步掌握了對(duì)工程制圖的技巧，也對(duì)office的公式編輯得到了進(jìn)一步的了