自动喂料搅拌机设计

百度文库-让每个人平等地提升自我1XXX学院课程设计成果说明书题目：自动喂料搅拌机设计学生姓名：xxx学号：0学院：xxxx学院班级：C08机械（1）指导教师：同组者：2010年6月18日百度文库-让每个人平等地提升自我2目录设计任务书……………………………………………03第一章、机器运动系统简图…………………………04绘制运动简图…………………………………………04第二章、机器运动循环图……………………………05运动循环图………………………………………05第三章、机构传动方案的设计………………………06设计传动方案……………………………………………06第四章、机构尺寸设计………………………………07设计搅拌机构的尺寸……………………………………07设计喂料机构的尺寸……………………………………07第五章、连杆机构的运动及动态静力分析…………08连杆机构的运动分析……………………………………08连杆机构的动态静力分析………………………………11第六章、飞轮转动惯量的确定………………………15确定转动惯量……………………………………………15第七章、机械运动方案评价……………………………16方案评价表………………………………………………16结束语…………………………………………………17参考文献………………………………………………17百度文库-让每个人平等地提升自我3设计任务书1．设计要求（1）机器应包括齿轮（或蜗杆蜗轮）机构、连杆机构、凸轮机构三种以上机构。（2）设计机器的运动系统简图、运动循环图。（3）设计实现搅料拌勺点E轨迹的机构，一般可采用铰链四杆机构。该机构的两个固定铰链A、D的坐标值已在表给出（在进行传动比计算后确定机构的确切位置时，由于传动比限制，D点的坐标允许略有变动）。（4）对平面连杆机构进行运动分析，求出机构从动件在点E的位移（轨迹）、速度、加速度；求机构的角位移、角速度、角加速度；绘制机构运动线图。（5）对连杆机构进行动态静力分析。曲柄1的质量与转动惯量略去个计，平面连杆机构从动件2、3的质量2m、3m及其转动惯量s2J、s3J以及阻力曲线Q参见表。根据minQ、maxQ和拌勺工作深度h绘制阻力线图，拌勺所受阻力方向始终与点E速度力向相反。根据各构件重心的加速度以及各构件用加速度确定各构件惯性力iF和惯性力偶矩iM，将其合成为一力，求出该力至重心距离ihiFL=M将所得结果列表。求出各位置的机构阻力、各运动副反作用力、平衡力矩，将计算结果列表。（6）飞轮转动惯量的确定。飞轮安装在高速轴上，已知机器运转不均匀系数（见表）以及阻力变化曲线。注意拌勺进人容器及离开容器时的两个位置，其阻力值不同（其中一个为0），应分别计算。驱动力矩dM为常数。绘制rM-（全循环等效阻力矩曲线）、dM-（全循环等效驱动力矩曲线）、E-（全循环动能增量曲线）等曲线。求飞轮转动惯量FJ。（7）设计实现喂料动作的凸轮机构。根据喂料动作要求，并考虑机器的基本厂寸与位置，设计控制喂料机开启动作的摆动从动件盘形凸轮机构。确定其运动规律，选取基圆半径与滚子半径，求出凸轮实际廓线坐标值，校核最大压力角与最小曲率半径。绘制凸轮机构设计图。（8）设计实现缓慢整周回转的齿轮机构（或蜗轮蜗杆机构）。（9）编写设计计算说明书。（10）学生对进一步完成：凸轮的数控加工、机器的计算机动态演示验证等。3．设计提示百度文库-让每个人平等地提升自我4（1）此题包含较丰富的机构设计与分析内容，如平面连杆机构实现运动轨迹的设计、平面连杆机构的运动分析与动态静力分析、飞轮转动惯量确定，以及齿轮机构设计、凸轮机构设计等。由于题量较大，教师可根据情况确定全部或部分完成该题的设计任务，也可以由一组学生完成全题。（2）可使固联在铰链四杆机构连杆上的某点作为拌勺的点E，实现预期的搅料轨迹。由于点E轨迹仅要求实现8点坐标，可以用多种方法设计该平面连杆机构。第一章、机器运动系统简图百度文库-让每个人平等地提升自我5第二章、机器运动循环图方案A喂料口开启40s关闭60s搅拌勺不搅拌搅拌容器匀速转动φ144°216°方案B喂料口开启50s关闭80s搅拌勺不搅拌搅拌容器匀速转动φ158°202°百度文库-让每个人平等地提升自我6第三章、、传动方案设计方案A，已知电动机转速为1440r/min，容器转速70r/min，由计算可知，处于同一轴上的凸轮及不完全齿轮的转速为min，最高传动比达2400，故可以设计如下：从电动机输出，经二级减速器减速输出，通过一对具有一定传动比的齿轮的啮合传动，传递给容器，从而使容器达到要求的转速；同时，从减速器输出的传动轴带动蜗杆，通过具有较大传动比的蜗轮蜗杆传动，传递给蜗轮，从而使与蜗轮同轴运动的凸轮及不完全齿轮达到要求的转速。具体计算如下：选择传动比为24的二级减速器，此时输出转速为1440/24=60r/min；要求的容器转速为70r/min，齿轮的传动比应为60/70=7/6；蜗杆与减速器输出相连，转速为60r/min，蜗轮转速为min，蜗轮蜗杆的传动比应为60/=100；搅拌四杆机构的曲柄转速可定为10r/min，故不完全齿轮与曲柄所在齿轮的传动比应为10=。方案B，已知电动机转速为1440r/min，容器转速65r/min，由计算可知，处于同一轴上的凸轮及不完全齿轮的转速为min，最高传动比达2570，故可以设计如下：从电动机输出，经二级减速器减速输出，通过一对具有一定传动比的齿轮的啮合传动，传递给容器，从而使容器达到要求的转速；同时，从减速器输出的传动轴带动蜗杆，通过具有较大传动比的蜗轮蜗杆传动，传递给蜗轮，从而使与蜗轮同轴运动的凸轮及不完全齿轮达到要求的转速。具体计算如下：选择传动比为24的二级减速器，此时输出转速为1440/24=60r/min；要求的容器转速为65r/min，齿轮的传动比应为60/65=13/12；蜗杆与减速器输出相连，转速为60r/min，蜗轮转速为min，蜗轮蜗杆的传动比应为60/=107；搅拌四杆机构的曲柄转速可定为10r/min，故不完全齿轮与曲柄所在齿轮的传动比应为10=。百度文库-让每个人平等地提升自我7第四章、、机构尺寸的设计1、实现搅料拌勺点E轨迹的机构的设计要实现此轨迹可采用铰链四杆机构，由于该四杆机构的两个固定铰链以及所要实现轨迹上的八个点的坐标已知，故可以根据四杆机构设计方法中轨迹设计法的解析法对各个杆长进行设计，其设计原理如下：E点的轨迹方程为：式中共有九个待定尺寸参数，即铰链四杆机构的连杆点最多能精确通过给定轨迹上所选的九个点。当需通过的轨迹点数少于九个时，可预先选定某些机构参数，以获得唯一解。将已知的轨迹中的八个点的坐标代入方程中计算可得出各个杆件的长度，但是由于方程比较复杂不易求解，因此先通过图解法大致确定出曲柄长度然后在代入方程求连杆长度。方案A：假定曲柄长度Lab为240mm，已知Lad=640mm，代入方案A的数据可得出其余两个杆长分别为Lbc=570mm、Lcd=400mm。方案B：假定曲柄长度Lab为240mm，已知Lad=640mm，代入方案B的数据可得出其余两个杆长分别为Lbc=563mm、Lcd=404mm。2、实现喂料动作的凸轮机构的设计在此动作中受轻载而且低速运转，故只需采用等速变化规律的盘型直动从动凸轮机构即可达到要求。凸轮机构的推程与喂料系统开口的大小相同，设其为100mm，喂料系统的开百度文库-让每个人平等地提升自我8启和关闭过程是一个快速的过程，故设其推程角和回程角为5度，根据物料喂入时间和每次搅拌时间即可确定远近休止角的大小，对于方案A，其远休止角为216度。根据机构的整体尺寸设定凸轮的基圆半径为400mm，为尽量减小压力角而设定凸轮的偏心距为200mm。对于方案B，其远休止角为202度。根据机构的整体尺寸设定凸轮的基圆半径为515mm，为尽量减小压力角而设定凸轮的偏心距为257mm。第五章、、连杆机构的运动及动态静力分析四杆机构的运动及动态静力分析可采用C语言编程和ProE绘图软件完成、以及图解法等方法完成，本方案使用ProE绘图软件对机构进行运动分析，用图解法对机构进行动态静力分析。其分析结果如下所示：1、连杆机构的运动分析：利用ProE绘图软件可得到机构的轨迹曲线、（位移—时间曲线）、（速度—时间曲线）、（加速度—时间曲线）分别如下所示：方案A百度文库-让每个人平等地提升自我9AnalysisDefinition1::measure1(mm)524.6650622624.6650622724.6650622824.6650622924.66506221024.6650621124.665062024681012时间(秒)位移AnalysisDefinition1::measure2(mm/sec)52.95756739102.9575674152.9575674202.9575674252.9575674302.9575674352.9575674402.9575674452.9575674024681012时间(秒)速度AnalysisDefinition1::measure3(mm/sec^2)4.84518052154.84518052104.8451805154.8451805204.8451805254.8451805304.8451805354.8451805404.8451805024681012时间(秒)加速度方案B：百度文库-让每个人平等地提升自我10AnalysisDefinition1::measure2(mm/sec)时间(秒)速度AnalysisDefinition1::measure1(mm)1145.024681012时间(秒)位移百度文库-让每个人平等地提升自我112、连杆机构的动态静力分析：已知：各构件的重量m对重心轴的转动惯量，阻力线图阻力线图（斜率为m）方案A（1）确定各机构的惯性力和惯性力偶矩：作用在连杆BC上的惯性力偶矩：PI3=m3×aS3=G3/g×as3=1086N方向与as3相反MI3=JS3×αCB==h3=（MI3/PI3）=159.46mm作用在连杆AB上的惯性力和惯性力偶矩为PI4=m4×as4=方向与as4相反MI4=JS4×αCD=h4=（MI4/PI4）=74.0mm（2）以BC杆为研究对象，受力如下图：AnalysisDefinition1::measure3(mm/sec^2)时间(秒)加速度百度文库-让每个人平等地提升自我12ΣM（c）=0即Rt23×LBC-G3×h'3+PI3×h'4-Q×LcE=0求得Rt23=（3）以CD杆为研究对象：受力如下图：ΣM（c）=0即G4×h5+Pi4×(Lcd/2-h4)+Rt14×Lcd=0求得Rt14=(方向与假设相反)（4）根据构件3，4杆组平衡，作用在其上所有的外力的矢量和等于0，ΣF=0，得：Rt23+Rn23+PI3+G3+Q+PI4+Rt14+Rn14=0式子中只有Rn14，Rn23的大小未知，故可作力矢量多边形，比例尺μF，力的多边形如下图所示：百度文库-让每个人平等地提升自我13根据以上各步骤和力多边形及力比例尺确定Rn23，Rn14：Rn23=Rn14=所以可得3杆给2杆的力由Fr322=Rt232+Rn232得Fr32=方向如图所示（5）对AB杆列力平衡方程，得：Fr12=Fr32=方向与Fr32方向相反设在曲柄上加的平衡力偶矩为Mb,则Mb=Fr32×h12=×=，方向如下图方案B同理可得（1）作用在连杆BC上的惯性力偶矩：PI3=m3×aS3=G3/g×as3=1254N方向与as3相反MI3=JS3×αCB==作用在连杆AB上的惯性力和惯性力偶矩为PI4=m4×as4=方向与as4相反MI4=JS4×αCD=（2）以BC杆为研究对象百度文库-让每个人平等地提升自我14求得Rt23=（3）以CD杆为研究对象求得Rt14=(方向与假设相反)（4）求得Fr32=（5）对AB杆列力平衡方程，得：Fr12=Fr32=