摇摆式输送机设计说明书课件

机械原理课程设计说明书设计题目 摇摆式输送机机械工程 学院机械设计制造与其自动化 专业机英 1003 班设计者指导老师：2012 年 7 月 8 日星期日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 利用图解法确定机构的运动尺寸 .8 2-6 连杆机构的运动分析.12速度分析.12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 3-2 V 带的初步选择.20第四章课程设计总结.22参考文献. 23摇摆式输送机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 3- 执行机构图 1 摇摆式输送机示意图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士 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)2820曲柄转速 n4(r/min)114行程速比系数 K1.2位置角I()60摇杆摆角角2( )60l (mm)225h (mm)360lCD(mm)260 2-3设计内容及工作量1、根据摇摆式输送机的工作原理，拟定 2 3 个其他形式的机构, 画出机械系统传动简图，并对这些机构进行运动和动力分析。2、 取LDB=0.61DC。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。3、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。4、 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。5、 编写设计说明书一份。应包括设计任务、设计参数、设计计算过一.其他设计方案曲柄滑块转动从而是连杆 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，结构简便，缺点是摩擦大，耗费 能量多。图 3-1 是通过送料的往复运动我们用曲柄滑块机构实现，当输入构件等速转动时，输出构件带动滑块作往复移动，机构具有急回 功能，但该方案不但设计计算比较复杂， 滑块 5 和作平面复杂运动的 连杆2 和 4 的动平衡也比较困难。二、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IDB=06DC=0.6 0.27m = 0.162m，并作出摇 杆的两个极限位置DB、DB2，利用公式-180(K-1)/(K+1)，计算出v T0.19。选取一点 P,使.B1PB2 - oP 点的简单做法是做B2M(_BB2)和BiN（与B1B2成90）的交点。通过P,呂且三点作圆。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二，此圆与直线GH 的交点即为曲柄中心 0。这样的位置有两个，可以验证以 O 为曲 柄中心的传动角丫i小于40（最小传动角发生在曲柄与机架的两个共 线位置，如下图所示），与要求相矛盾，故排除。 2-6 连杆机构的运动分析如下图所示，选取杆 6 与垂直线的夹角为 30时的位置，用图解法进 行I0A二OB2一I0B1-=89.45mmIAB二l0B2I0B10B22 二297.9mm由IOB1=27.65mm, l0B2= 386.54mm 可得:分析。根据原始数据要求，杆件 4 的转速n 10扁n,贝 S 其角速度 r 为:（一）、速度分析A 点的线速度、A八4lA=11.52 0.08945ms =1.03msVB二VAVBA大小：？“？方向：丄 DB 丄 OA 丄 AB选取速度比例尺 弋-0.01m smm，作速度分析图（如下图所示）可110 260G= 11.52得：由此可得：杆 5 的角速度为：”亡彘叫=1.8 叫摇杆 6 的角速度为：= rads=5.19rads1DB0.162C 点的速度为：C = 6IDC= 5.19 0.27ms= 1.40msV厂VC7V8C7+BA= A/abO.OI沃32又=0.32、B二大小：？V?方向：水平丄 DC垂直其中C7二c=1.40ms。选取速度比例尺-0.01m smm，作速度分析图（如下图所示）可V8C7 =0.0仆70% = 0.70叹% =0.01汉121叹=1.21叹（二）、加速度分析A 点的加速度为：a42JOA= 11.5227.08945少$2=11.87%2大小:得:B 点相对于 D 点的法向加速度为:aB62IDB二 5.1920.162B 点相对于 A 点的法向加速度为:naBAIAB=1.0820.297090.35naBDaBD. naBAaBA二4.36方向:D丄 DB A O B A 丄 AB可得:由此可得：摇杆6的角加速度为：a6 = aj =01；8r% = 72.10r%C 点的加速度为：ac二灼62be =5.192汉 0.27%2= 7.27 叽2a8+k+r-aC 7a8C7a8C7大小：？VV?方向： 水平CTD水平垂直1/TaBAaBD选取加速度比例尺 =0.1mm，作加速度分析图（如上图所示）aB=0.1 124.7二 12.47aBD=0.1116.8m= 11.68其中ac7=ac= 7.27%2,a8c7 =2灼6 78C7= 2域5.19汉0.70%2= 7.27听272J选取加速度比例尺 -0.1msmm，作加速度分析图（如上图所示）可得：3、已知各杆件长度及各固定点相对位置，用solidworks作图仿真。二 0.1 36.3=3.63%三维图：仿真的初始位置，即摇杆竖直的时候其中ac7=ac= 7.27%2,a8c7 =2灼6 78C7= 2域5.19汉0.70%2= 7.27听2由曲柄的转速为 114n/min=1.9n/sec 得， 机构运动的周期为 1/1.9=0.526sec。设置仿真时间为 0.6 秒钟，帧数为 30。仿真结果：摇杆-6 角速度（deg/sec）摇杆-6(deg/sec*2)推杆-8(mm/sec)推杆-8(mm/sec*2)帧数时间10.000429.661945.951949.718840.1720.020444.42-716.641993.03-5604.6730.040393.85-4392.131706.41-22682.3740.060273.99-7287.801135.16-32619.70Sec50.080118.19-7888.07473.50-32120.276O.1OO-29.00-6635.07-115.26-26400.5170.120-143.61-4816.87-580.24-20205.9080.140-223.07-3187.99-929.33-14843.7090.160-273.60-1923.22-1178.44-10149.86100.180-302.05-964.57-1337.86-5843.56110.200-313.57-214.83-1414.12-1833.92120.220-311.52402.76-1413.621813.38130.240-298.02934.92-1344.954955.31140.260-274.551401.16-1219.797440.63150.280-242.421799.94-1052.409169.33160.300-203.092118.14-858.0910141.13170.320-158.312344.39-651.0010479.81180.340-109.912482.24-441.5910417.48190.360-59.462555.87-235.0510241.81200.380-7.842605.30-30.7910233.17210.40044.892674.73176.9410621.35220.42099.532800.39397.7811563.83230.440157.402998.55643.5713111.46240.460219.823246.80925.2615096.33250.480286.973444.751246.1116852.13260.500355.663343.111587.1816736.14270.520415.622475.021883.9111865.40280.540445.72282.722011.63-362.55290.560417.88-3211.191833.97-17609.72300.580317.92-6584.281335.69-30688.06310.600168.34-7955.85679.97-33158.66T-摇杆-6角速度(deg/sec)-400. 00500. 00400. 00300.00200. 00100. 000. 00-100. 00-200. 00-300.00sec摇杆-6 (deg/sec*2)-推杆8 (mm/sec)-2000.00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二MG=28200N。再加个摩擦系数 f=0.35，仿真可得：zoooo,oo-40000. 00t-推杆-8 (mm/sec*2)10Q0Q, ooo. oo-10000, 00-20000, 00-30000, 00由图可知：曲柄上受的最大力 F=25972N。则最大平衡力距Mmax二F& 二25972N 0.070105m二1820.77N /m最大功率I-R2 577201241427584260.000. 100.200.300,400.500,600.700600.901时间(sec)P二Mmax4820.77N/m 11.94rad/s = 21739.96W第三章传动系综合图 3 1初步确定传动系统总体方案如图 4 1 所示。选择 V 带传动和二级减速器（锥齿轮-斜齿轮）。传动装置的总效 率：h=hh21%h h5=0.94xo.98xo.98x0.98x0.99 】=0.867;hl为 V 带的效率，%2为轴承 1 的效率，%3为第一对轴承的效率，%4为 第二对轴承的效率，%5为每对齿轮啮合传动的效率（齿轮为 6 级精度， 稀油润滑）。 4-1电机的初步选择电动机所需工作功率为： Pd= Pw/h= 38/0.867 = 43.83kw。执行机构的曲柄转速为 n= 114r/min，经查表按推荐的传动比合理范围，V 带传动的传动比 i1= 24, 一级圆锥齿轮减速器的传动比 i2=24, 单级圆柱斜齿轮减速器传动比 i3= 18,则总传动比合理范围为 i = 4128,电动机转速的可选范围为n= ixn=（4128）x114= 456 14592r/min。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选定型号为Y2- 280S- 6 的三相异步电动机，额定功率为 45kW 额定电流 85.9A，满载转速 no= 980 r/min，同步转 速1000r/min。传动装置的总传动比和传动比分配如下：(1) 总传动比由选定的电动机满载转速 no和工作机主动轴转速 n,可得传动装 置总传动比为 i = no/n = 980/114 = 8.6。(2) 传动装置传动比分配i = iiXi2式中 ii, i2分别为带传动和减速器的传动比。为使 V 带 传动外廓尺寸不致过大，初步取 ii= 3.61，则减速器传动比为 i2= i/ ii= 8.6/3.61 =2.38。 4-2V带传动的设计(1) 确定计算功率Pc=kfO=1.?2 45 54,式中kA为工作情况系数，PO为电 机输出功率。(2) 选择带型号根据Pc=54kw，n0=980r/min，查图初步选用C型带。(3) 选取带轮基准直径dd1，dd2查表选取小带轮基准直径dd1=280mm，则大带轮基准直径dd2=h(1- x)dd1=3.61(1- 0.01)? 2801000.692mm, 式中 x 为带的滑动率，通常取(1% 2%,查表后取dd2=800mm。(4) 验算带速 VV=60创000=P6O8000030=14.36m/S,在102 0m/s范围内，V带充分发挥。(5) 确定中心距a和带的基准长度Ld在0.7(dd1+ dd2)#a02(dd1+ dd2)范围内，初定中心距a0=1500mm，所以带长为：L心=2a0+2(dd1+dd2)+(dd24ddd1)2=2150+P(28(+ 100卯0寫080)=5096mm查图选取C型带的基准长度Ld=5000mm，得实际中心距为:=2Ld-P(dd1+ dd2)+,2Ld-P(dd1+ dd2)2- 8(dd1- dd2)2a-=2?5000 p? (280 1000)+ ,2? 5000 p?(280 1000)2- 8? (1000 280)2=8=1450.53mm故，取a=1451mm(6) 验算小带轮包角a1doa1=1800-dd2- dd1157.30=1800-吧；？吧；？80057.3。a1451=151.5031200所以，包角合适。确定 V 带根数 Z因dd1=280mm，带速V= 14.36m/s，传动比 i1=3.61,查表得单根 V 带所能传递的功率p0= 8.59kw,功率增量Dp0= .83kw,包角修正系数Ka= 0.925,带长修正系数KL=10.7，则由公式得Z = _pc_ =_54_=5 79(P0+ LP)KaKL(8059+ 0.83)创 0.925 1.07故选 6 根带。带轮齿形及 V 带外观示意图:图3-2图3-3第四章课程设计总结这次机械原理课程设计虽然耗时相当长， 也很辛苦，但当着手去做的 过程中学到很多知识，我的专业能力有了较大的提高。 在这次设计中 我深刻体会到理论知识与实践相结合的重要性，确实也印证了 “实践 是检验真理的唯一标准”。没有理论的支撑，实践就没有意义；没有 实际实践结果的检验，理论就是一纸空谈。在设计的过程中我翻阅了许多资料书：理论力学、材料力学、机械原理、软件的相关资料等， 还多次上网查资料， 通过借鉴相关专业人士在设计中的分析问题的突 破口；处理问题的方法、途径来指导自己的整个设计。其次，这次课 程设计让我对 AUTOCAD 201、0ADAMS 200、5 CAXA 2007 等软件的应用 更加熟悉。 也感谢所有帮助过我的同学， 感谢老师让我学到很多知识 让我的理论知识和动手能力提高了很多！参考文献1 机械原理课程设计 王淑仁 科学出版社 2006 年 9 月 第 1 版2 机械原理 冯鉴 何俊 雷智翔 西南交通大学出版社 2008 年 8月第 1 版江晓仑 中国铁道出版社 2004 年 7 月第 1江晓禹 西南交通大学出版社 2009 年 2 月5机械设计课程设计手册（第二版）清华大学 吴宗泽， 北京科技大学 罗圣国主编6 机械设计课程设计指导书 龚溎义 高等教育出版社 第 2 版3理论力学版4材料力学第4 版