机械原理课程设计摇摆式输送机设计说明书

20机械原理课程设计 摇摆式输送机 机械原理课程设计题目：摇摆式输送机姓名：孙欣学号：11431052专业：机械设计制造及自动化班级: 机英111学院：机械工程学院 指导教师：时祖光 2013年6月11日目 录封皮1目录 2 一、设计要求和原始数据1-1 设计要求3 1-2 原始数据3二、机构的选择与比较4 2-1 工作原理 4 2-2 机构比较4 2-3 选择原因5 2-4 其他设计方案5 三、主要机构设计 6-7四、连杆机构的运动分析 8-151、速度分析8-102、加速度分析10-123、运动仿真模拟12-155、 原动机的选择186、 传动机构（减速器）选择187、 运动循环图18-198、 对结果分析（心得体会）199、 参考文献2020摇摆式输送机一、设计要求和原始数据设计要求：该布置要求电机轴与曲柄轴垂直，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40，执行机构的传动效率按0.95计算，按小批量生产规模设计。原始数据：题 号1物料的重量G (kg)2875曲柄转速n4 (r/min)120行程速比系数K1.2位置角 1 ()60摇杆摆角角2()60l (mm)210h (mm)335lCD (mm)210二、机构的选择与比较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1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作往复移动，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克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。1电机 2传动装置(齿轮) 3执行机构（六连杆）图1摇摆式输送机示意图以下是我选择六连杆机构的主要原因：六杆机构选择图示的六杆机构的优点机构自由度F=3*52*71*0=1，原原动件等于自由度，机构可以自由运动。曲柄4可实现整轴回转，再经六杆机构使槽9做往复移动，故置在槽上的物料借助摩擦力随斜槽一起运动，物料的输送就是利用机构在某些位置输料槽有相当大的加速，使物料在惯性力作用下客服摩擦力而发生滑动，滑动方向从左到右，首先：运动副均为低副，面接触，压力小，承载能力大适用于传输重物。其次，连杆机构可以通过改变杆长来实现理想的运动轨迹，满足工作需要。最后，润滑好，摩擦小，易于加工制造，几何封闭，工作效率高。图示送料的往复运动，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。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。三、主要机构设计1、取。根据摇摆式运输机的工作原理。画出机械系统传动简图，并对这些机构进行运动和动力分析。2、用矢量方程图解法分析图示位置时滑块8 的位移、速度、加速度及摇杆6的角速度和角加速度。3、机构的动态静力分析。物料对输料槽的摩擦系数f =0.35, 设摩擦力的方向与速度的方向相反，求出曲柄最大平衡力矩和功率。4、 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。一、根据已知条件算出各杆件长度及曲柄中心点的位置1、利用作图法确定机构的运动尺寸根据原始数据，可求得，作出摇杆的两个极限位置，利用公式可计算极位夹角 P点的简单做法是做和（与成）的交点。通过三点作圆。可知圆周上任取一点作为曲柄的轴心，机构的极位夹角均等于，此圆与直线GH的交点即为曲柄中心O。由,四、连杆机构的运动分析当到达图示位置时DB竖直,以O为圆心，OA为半径画圆，以B为圆心，AB为半径画圆，如图：取如图所示的交点为A点，用图解法进行分析。根据原始数据要求，杆件4的转速n=120rad/s，则其角速度为：=120*2/60=12.57rad/s1、速度分析A点的线速度12.57*0.05902=0.742m/s大小： ？ ？方向：DB OA AB选取速度比例尺，作速度分析图（如下图所示）可得：0.01*43.42=0.434m/s0.01*43.59=0.426m/s由此可得：杆5的角速度为：0.426m/s/0.15753m=2.7042rad/s摇杆6的角速度为：0.434m/s/0.126m=3.4444rad/sC点的速度为：3.4444rad/s*0.21m=0.7233m/s大小： ？ ？方向：水平 DC 垂直其中vc7=vc=0.7233m/s。因为在图示位置时DC竖直，所以水平，则V8=vc7=0.7233m/s2、加速度分析A点的加速度为：9.33m/B点相对于D点的法向加速度为：B点相对于A点的法向加速度为：大小： 0 ？ ？方向： BD DB AO BA AB选取加速度比例尺，作加速度分析图（如上图所示）可得：摇杆6的角加速度为：C点的加速度为：因为图示位置时，滑块8与C点，共线，滑块8的加速度3、已知各杆件长度及各固定点相对位置，用solidworks作图仿真。三维图：仿真的初始位置，即摇杆竖直的时候。由曲柄的转速为120n/min=2n/sec得，机构运动的周期为1/2=0.5sec。设置仿真时间为0.5秒钟，帧数为26仿真结果：摇杆-6摇杆-6推杆-8推杆-8角速度(deg/sec)(deg/sec*2)(mm/sec)(mm/sec*2)帧数时间10.000429.66 1945.95 1949.71 8840.17 20.020444.42 -716.64 1993.03 -5604.67 30.040393.85 -4392.13 1706.41 -22682.37 40.060273.99 -7287.80 1135.16 -32619.70 50.080118.19 -7888.07 473.50 -32120.27 60.100-29.00 -6635.07 -115.26 -26400.51 70.120-143.61 -4816.87 -580.24 -20205.90 80.140-223.07 -3187.99 -929.33 -14843.70 90.160-273.60 -1923.22 -1178.44 -10149.86 100.180-302.05 -964.57 -1337.86 -5843.56 110.200-313.57 -214.83 -1414.12 -1833.92 120.220-311.52 402.76 -1413.62 1813.38 130.240-298.02 934.92 -1344.95 4955.31 140.260-274.55 1401.16 -1219.79 7440.63 150.280-242.42 1799.94 -1052.40 9169.33 160.300-203.09 2118.14 -858.09 10141.13 170.320-158.31 2344.39 -651.00 10479.81 180.340-109.91 2482.24 -441.59 10417.48 190.360-59.46 2555.87 -235.05 10241.81 200.380-7.84 2605.30 -30.79 10233.17 210.40044.89 2674.73 176.94 10621.35 220.42099.53 2800.39 397.78 11563.83 230.440157.40 2998.55 643.57 13111.46 240.460219.82 3246.80 925.26 15096.33 250.480286.97 3444.75 1246.11 16852.13 260.500355.66 3343.11 1587.18 16736.14 机构的动态静力分析用Solidworks模拟，在物料与输料糟之间加一个相互作用力，代替物料的重力，此力F=MG=28750N。再加个摩擦系数f=0.35,仿真可得：由图可知：曲柄上受的最大力F=25972N。则最大平衡力距最大功率5、 原动机的选择齿轮减速机选择高效率三相异步电动机（YXIP144）JB4053-85，改变了电磁参数：使用高导磁低损耗硅钢片，降低损耗，提高效率。用于长期持续运行，负载高的设备。满足题目要求，两班制，使用期5年根据计算最大功率要求约20KW。故在此处选择Y系列中额定功率为22KW的高效率三相异步电动机六、传动机构（减速器）选择1，齿轮减速机，结合国际技术要求制造，具有很高的科技含量。2、 节省空间，可靠耐用，承受过载能力高，功率可达90KW以上。3、能耗低，性能优越，减速机效率高达95以上。4、振动小，噪音低，节能高，选用优质段钢材料，钢性铸铁箱体，齿轮表面经过高频热处理。5、经过精密加工，确保轴平行度和定位的精度，这一切构成了齿轮传动总成的减速机配置了各类电机，形成了机电一体化，完全保证了产品使用质量特征。计算电机所需功率dP：查手册第3页表1-271带传动效率：0.96 2每对轴承传动效率：0.99 3圆柱齿轮的传动效率：0.96 4联轴器的传动效率：0.993 5卷筒的传动效率：0.96 七、运动循环图八、对结果分析（心得体会）课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。说实话，课程设计真的有点累。然而，当我一着手清理自己的设计成果，漫漫回味这三周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消。虽然这是我刚学会走完的第一步，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟的许多，另我有了一中春眠不知晓”的感悟。 通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致。课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱，但想到今后自己应当承担的社会责任，想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故，我不禁时刻提示自己，一定要养成一种高度负责，认真对待的良好习惯。 短短三周的课程设计，使我发现了自己所掌握的知识是真正如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足，几年来的学习了那么多的课程，今天才知道自己并不会用。这说明课程设计确实使我有收获了。九、参考文献1机械原理课程设计指导书裘建新 北京高等教育出版社,2005 2机械原理第七版 孙恒 陈作模 葛文杰 北京高等教育出版社,2009 3Solid Works及COSMOS Motion机械仿真设计张晋西 郭学琴编著清华大学出版社，2007.1