摇摆式输送机设计1

目录前言…………………………………………………………………………………2第一章课程设计目的及任务…………………………………………3§1-1课程设计目的…………………………………………………3§1-2课程设计任务…………………………………………………4第二章摇摆式输送机设计过程………………………………………5§2-1工作原理………………………………………………………5§2-2设计要求及原始数据………………………………………5§2-3设计内容及工作量…………………………………………6§2-4其他设计方案…………………………………………………7§2-5利用解析法确定机构的运动尺寸……………………8§2-6连杆机构的运动分析……………………………………12⑴速度分析………………………………………………………12⑵加速度分析…………………………………………………13§2-7机构的动态静力分析……………………………………17第三章传动系综合………………………………………………………19§3-1电机的初步选择……………………………………………19§3-2V带的初步选择……………………………………………20§3-3减速器的三维模型………………………………………23第四章课程设计总结……………………………………………………25参考文献………………………………………………………………………26前言机械原理是一门以机构为研究对象的学科。机械原理课程设计是使学生较全面的、系统的巩固和加深机械原理课程的基本原理和方法的重要环节，是培养学生“初步具有确定机械运动方案，分析和设计机械的能力”及“开发创新能力”的一种手段。我们将从机构的运动学以及机器的动力学入手，研究机构运动的确定性和可能性，并进一步讨论机构的组成原理，从几何的观点来研究机构各点的轨迹、位移、速度和加速度的求法，以及按已知条件来设计新的机构的方法。第一章课程设计目的及任务§1-1课程设计目的培养和提高学生的创新思维能力是高等教育改革的一项重要任务。机械原理是机械类专业必修的一门重要的技术基础课，它是研究机械的工作原理、构成原理、设计原理与方法的一门学科，特别是机械原理课程中关于机械运动方案的设计是机械工程设计中最具有创造性的内容，对培养学生的创新设计能力起着十分重要的作用。机械原理课程设计是机械原理教学的一个重要环节，在机械原理课程教学基本要求中，对学习该门课程提出的要求是：“结合一个简单的机械系统，综合运用所学的原理和方法，使学生受到拟定机械运动方案的训练，并能对方案中某些机构进行分析和设计”。它要求针对某种简单机械进行机械运动简图设计，其中包括机器功能分析、工艺动作过程确定、执行机构选择、机械运动方案评定、机构尺寸综合等。依据这一基本精神，要求把培养学生的创新设计、开拓能力作为一条主线贯穿于课程设计的始终，在深入掌握机械原理基本知识、强化学生运算能力和绘图基本功的同时，开展创造性教育，培养学生创造性设计能力。机械原理课程设计目的就是：1.通过联系生产、生活实际问题的机构运动解决方案引导同学结合教材及参考资料自主学习，开拓视野和创造性的思维训练。培养学生具有初步设计常见的机构和机械的能力；2.掌握常见机构和一般传动装置的设计方法、步骤，为今后专业课的学习及实际生产的应用打好基础；3.达到对学生进行基本技能的训练，如：计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、标准、图册和规范等）能力；4、培养学生应用计算机编程语言解决机械实际问题的能力；5.加强学生的动手能力，以培养学生的创新意识。§1-2课程设计任务1.设计过程中，充分发挥自己的想象力和创造力，对每个细节认真考虑，并提出自己的见解，反对盲从；2.设计方案可根据所学（或自学）知识从日常生活、生产或查阅相关资料中，确定设计方案；3.在所提供的题目中进行选择或自拟题目，自拟题目须经任课教师同意并按任课教师所拟题目格式形成完整格式，确定题目后须在一周内提交开题报告，内容包括题目介绍、进度安排、达到的目标、关键问题的解决方法等；4.涉及的机构均必须进行计算机可视化仿真并记录其运动曲线，并要求在进行机构设计完成后须在实验室里搭建机构进行检验；5、设计作品和设计说明书在本学期机械原理课程考试前提交均有效，但在评定成绩时将考虑提交时间，过程中将安排三次过程答辩，一是进行交流，二是监控设计进度，该设计成绩在最后成绩中占20％－25％左右。第二章摇摆式输送机设计过程§2-1工作原理摇摆式输送机是一种水平传送材料用的机械，由齿轮机构和六连杆机构等组成。如图所示，电动机1通过传动装置2使曲柄4回转，再经过六连杆机构使输料槽9做往复移动，放置在槽上的物料10借助摩擦力随输料槽一起运动。物料的输送是利用机构在某些位置输料槽有相当大加速度，使物料在惯性力的作用下客服摩擦力而发生滑动，滑动的方向恒自左往右，从而达到输送物料的目的。图2-1§2-2设计要求及原始数据该布置要求电动机轴与曲柄轴垂直，使用寿命为5年，每日二班制工作。输送机在工作过程中，载荷变化较大，允许曲柄转速偏差为±5%，六连杆执行机构的最小传动角不得小于400，执行机构的传动效率按0.95计算，按小批量生产规模设计。其设计原始数据表如下表所示：§2-3设计内容及工作量⑴根据摇摆式输送机构的工作原理，拟定2~3个其他形式的机构，画出机械系统传动简图，并对这些机构进行对比分析。⑵根据设计数据确定六杆机构的运动尺寸，取lDB=0.6lDC。要求用图解法设计，并将设计结果和步骤卸载设计说明书中。⑶连杆机构的运动分析。将连杆机构放在直角坐标系下，编制程序，分析出滑块8的位移、速度、加速度及摇杆6的角速度和角加速度，作出运动曲线，并打印上述各曲线图。⑷机构的动态静力分析。物料对输料槽的摩擦因素f=0.35，设摩擦力的方向与速度的方向相反，编制程序求出摩擦力的大小，作出物料的重量G/kg3120曲柄转速n4/(r/min)114行程速比系数K1.2位置角f1(0)60摇杆摆角f2(0)60l/mm225h/mm360lDC/mm260曲线并打印摩擦力的曲线。⑸编写设计说明书一份，应包括设计任务、设计参数、设计计算过程等。§2-4其他设计方案图2-2图2-3以上两种机构的对比：图2-2所示送料的往复运动，我们用曲柄滑块机构实现，当输入构件匀速转动时，输出构件带动滑块作往复移动，机构具有急回特性，但该方案中不但设计计算比较复杂，滑块5和作平面复杂运动的连杆3和4的动平衡也比较困难。图2-3为六杆机构，直接通过电动机带动曲柄滑块转动从而使连杆2摆动最终使滑块左右运动，从而达到输送货物的效果。其优点是成本比较低，结构简单，缺点是摩擦大，耗费能量多。§2-5利用解析法确定机构的运动尺寸如下图所示，选取摇杆分别处于左、右极限位置时，由解析法进行分析。图2-4机构的自由度为：LHF=3n2PP=35270=1--??根据设计数据的要求，曲柄4的转速n4=114r/min,其角速度ω4为：41142/11.94/60radsradspw´==极位夹角：000K11.21=16.36K11.21=180180--?++q以D为原点，建立如图2-4所示的直角坐标系DXY，各点的坐标如下：D(0,0)B(-78,783)B'(78,783)C'(130,1303)O(225,Oy)C(-130,1303)则：OB=(-303,783-Oy)OB'=(-147,783-Oy)BB'=(156,0)OC=(-355,1303-Oy)OC'=(-95,1303-Oy)OD=(-225,-Oy)由余弦定理得：222OB'OBBB'2OB'OBcos+-q=解之得：Oy1=239.4193Oy2=30.7806Oy3=562.0679Oy4=-291.8679图2-5①当Oy1=239.4193时：OA=OA'=70.1006mmAB=A'B'=250.3546mmOB'=180.2540mmOB=320.4552mmOC'=96.0632mmB'C'=104mmOC=355.2860mm机构在左极限位置时，在ΔOB'C'中(如图2-5所示)，可算得此时机构的传动角:222001OB'B'C'OC'arccos24.64402OB'B'C'+-==g机构在右极限位置时，在ΔOBC(如图2-5所示)中，可算得此时机构的传动角：02221OBBCOC'arccos79.002OBBC+-=-=gp所以，001min24.6440==gg，不满足设计要求，故舍去。②当Oy2=30.7806时：OA=OA'=70.1006mmAB=A'B'=250.3546mmOB'=180.2540mmOB=320.4552mmOC'=216.3583mmB'C'=104mmOC=404.7356mm机构在左极限位置时，在ΔOB'C'(如图2-5所示)中，可算得此时机构的传动角：22202OB'B'C'OC'2OB'B'C'arccos84.64+-==-pg机构在右极限位置时，在ΔOBC(如图2-5所示)中，可算得此时机构的传动角：22202OBBCOC'2OBBCarccos41.00+-==g由于，0min241.0040==gg，故满足设计要求。③当Oy3=562.0679时：OA=OA'=35.9956mmAB=A'B'=487.5601mmOB'=451.5646mmOB=523.5557mmOC'=350.0392mmB'C'=104mmOC=489.4154mm机构在左极限位置时，在ΔOB'C'(如图2-5所示)中，可算得此时机构的传动角：222003OB'B'C'OC'2OB'B'C'arccos11.0040+-==g机构在右极限位置时，在ΔOBC(如图2-5所示)中，可算得此时机构的传动角：22203'OBBCOC2OBBCarccos65.36+-==g所以，300min11.0040==gg，不满足设计要求，故舍去。④当Oy4=-291.8679时：OA=OA'=35.9956mmAB=A'B'=487.5601mmOB'=451.5646mmOB=523.5557mmOC'=525.6897mmB'C'=104mmOC=627.1760mm机构在左极限位置时，在ΔOB'C'(如图2-5所示)中，可算得此时机构的传动角：22204OB'B'C'OC'2OB'B'C'arccos49.00+-==-pg机构在右极限位置时，在ΔOBC(如图2-5所示)中，可算得此时机构的传动角：222004'OBBC'OC2OBBCarccos5.3640+-==-pg所以，400min'405.36==gg，不满足设计要求，故舍去。综上所述：当Oy2=30.7806时，机构的各参数满足设计要求。机构的各杆长尺寸如下:曲柄OA=70.1006mm连杆AB=250.3546mm摇杆DC=260mm0min41.00=g§2-6连杆机构的运动分析⑴速度分析图2-6为方便分析与计算，取机构处于右极限位置时(如图2-6所示)的数据分析：A点的线速度为：3A4OA70.100611.938010m/s0.8369m/sV-==创=w由图得，点B为AB杆的速度瞬心，则连杆AB的角速度为：ABA3VAB0.836910rad/s3.3429rad/s250.3546-==?w摇杆DC上，B点、C点的线速度为：BC0VV==摇杆DC的角速度为：BDCDCVCD0===ww⑵加速度分析图2-7以A为基点，将B点处的所有加速度作(如图2-7所示)的分解，则：nnnBBAABABAaaaaaa+=+++ttt…………………………①B点的法向加速度为：nBBD2BD0a==w由于曲柄OA作匀速转动，则A点得切向加速度为：AOA=OA0at=¶A点得法向加速度为：nA32224m/sm/s70.100611.938010OA9.9904aw-===创故①式可变为：nnBABABAaaaatt=++………………………………………②在ΔOBD中，由余弦定理得：2222