推料机的机械执行机构

机械原理课程设计设计说明书设计题目：加热炉推料机的执行机构综合目录1摘 要 2.设计题目 3设计题目简介4设计参数及要求5设计任务 6.运动方案设计 56.1推料机工作原理简介56.2方案设计及分析57尺寸计算 88对构件的运动分析 108.1构件的位移分析108.2构件的速度分析 118.3构件的加速度分析129设计飞轮 13 10.个人小结14参考资料15摘要随着机械行业的发展，热处理伴随其中。热处理是机械电子工业生产中极其重要的的工艺，推料机在热处理的工艺中起着举足轻重的地位，从而对推料机的设计有着较深远的意义。本次课程设计的课题是推料机的执行机构设计。该推料机的动力源是电动机，电动机通过传动装置，六杆机构，驱动滑块往复远动，工件行程时滑架上的推爪推动工件前移一个步长，当滑架返回时，由于推爪下装有压缩弹簧，推爪从工件底面滑过，工件保持不动。当滑架再次向前推进时，推爪已复位并推动新工件前移，与此同时，该推爪前方的推爪前一工位的工件一起再向前移动一个步长。如此周而复始，工件不断前移。 本设计设计的是推料机执行机构，主要包括设计方案的分析，机构尺寸的计算，对某些构件进行运动分析以及对机构的运动仿真。关键词： 推料机执行机构 六杆机构 运动仿真一、 设计题目：加热炉推料机的执行机构综合二、 设计题目简介图示为加热炉推料机结构总图与机构运动示意图。该机器用于向热处理加热炉内送料。推料机由电动机驱动，通过传动装置使推料机的执行构件（滑块）5做往复移动，将物料7送入加热炉内。设计该推料机的执行机构和传动装置。加热炉推料机结构总图与机构运动示意图三、设计参数与要求加热炉推料机设计参数如表所示。该机器在室内工作，要求冲击振动小。原动机为三相交流电动机，电动机单向转动，载荷较平稳，转速误差4%；使用期限为10年，每年工作300天，每天工作16小时。表68 加热炉推料机设计参数滑块运动行程H(mm)400滑块运动频率n(次/min)15滑块工作行程最大压力角30机构行程速比系数K1.75构件DC长度(mm)1120构件CE长度(mm)180滑块工作行程所受阻力(含摩擦阻力)(N)350滑块空回行程所受阻力（含摩擦阻力）Fr1(N)100四、设计任务1.针对图所示的加热炉推料机传动方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图；2.假设曲柄AB等速转动，画出滑块F的位移和速度的变化规律曲线；3.在工作行程中，滑块F所受的阻力为常数Fr1，在空回行程中，滑块F所受的阻力为常数Fr2；不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；4. 取曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；5. 用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。6. 图纸上绘出最终方案的机构运动简图（可以是计算机图）并编写说明书。五、设计分析1）推料机工作原理简介该推料机工作，由其电动机通过传动装置，工件机构驱动输送架作往复运动。工件行程时滑架上的推爪推动工件前移一个步长，当滑架返回时，由于推爪下装有压缩弹簧，推爪从工件底面滑过，工件保持不动。当滑架再次向前推进时，推爪已复位并推动新工件前移，与此同时，该推爪前方的推爪前一工位的工件一起再向前移动一个步长。如此周而复始，工件不断前移。2）设计方案要实现以上工作原理的推料机构，初步设计以下几个方案。a）简图该方案分析：1）由图中机构简图和受力分析可知，滑块F的行程比较小。2）对杆进行受力分析可知，滑块运动压力角可能变得很大，杆对滑块的有效力就变得很低，因此，改机构效率低。b）简图该方案分析： 优点：1）对滑块进行受力分析可知，其压力角较小，因此其传动效率较高。2）可以根据调整齿轮的位置来改变滑块的行程。 缺点：1）杆与齿轮用滑块接触处应力较集中，受力较大容易使杆发生断裂。2）若要滑块有较大行程，则需要齿轮位置较低，因此不仅会使滑块与杆的压力角增大，同时齿轮给杆的传力效率大大减低。C）简图为了方便分析，可以把齿轮等效为曲柄：方案分析：该方案结构简单，又符合设计要求，并兼有以上方案的优点，是个比较理想的方案。因此将该方案作为最终方案。六、尺寸计算假设D点到F的距离为900mm，并假设该机构运行在两个极限位置如图下所示：由已知条件：1）滑块工作行程最大压力角 = 302）滑块运动频率n(次/min) = 153）构件DC = 600 mm4）构件CE = 173 mm5) 机构行程速比系数K = 1.75解：1)求极位夹角由极位夹角公式得= = * =49.12）求杆长EF因为滑块工作行程最大压力角 = 30，不妨假设滑块在行程中左右极限压力角都达到30，而滑块的行程FF*=400,此时杆DE与杆DE”对称，因此， =400mm在三角形D中，根据余弦定理：（）2 = DE2+ 2-2DE* *Cos得:Cos=30设EF长度为x，则EF*sin30+DE*cos15=900mm，得到EF=306.7mm3）求杆长AB,BC在三角形D中，很容易得到=310.5mm设AB杆长为x，BC杆长为y。则在三角形ACC”中，由余弦定理可得：()2=(x+y)2+(y-x)2-2(x+y)(y-x)cos49.1得x=91.3mm,y=200mm.即AB = 91.3 mm BC = 200 mm4)求曲柄AB的角速度由滑块运动频率n=15次/min得到该滑块运动周期T=4S.所以，角速度w=2pi/4=rad/s七、运动分析由计算好的尺寸可以画出机构的运动简图，并对该机构进行远动仿真和对构件进行运动分析。机构运动简图用proe软件对运动进行仿真并画出输出机构的位移、速度、和加速度图1) 运动仿真动画及所有文件见文件夹2）A）输出机构（滑块F）位移运动曲线：分析：1） 从图中可以看出滑块F的运用范围在0-350mm之间走简谐运动，与实践运动范围0400mm有一定的误差，但误差不是很大。2） 从位移曲线中可以看出，运动周期T = 4 s ，这就能保证滑块的运动频率为每分钟15次。B）输出机构（滑块F）速度运动曲线：分析：1） 从图中也可以看出其运动周期T = 4 s 。2） 从图中可知，在回程运动中，其速度在很短的时间内快速增大又减小，这就保证了机构有良好的急回特性，从而使机构运动效率提高。C）输出机构（滑块F）加速度运动曲线：分析：在回程运动中，加速度快速增大，保证了机构的急回特性。八 设计飞轮已知机器运转的速度，不均匀系数，由静力分析得的平衡力矩，具有定传动比的构件的转动惯量，电动机曲柄的转速，驱动力矩为常数，曲柄各位置处的平衡力矩。步骤：1）列表：在动态静力分析中求得的各机构位置的平衡力矩，以力矩比例尺和角度比例尺绘制一个运动循环的动态等功阴力矩线图，对用图解积分法求出一个运动循环中的阴力功线图。2）绘制驱动力矩作的驱动功线图，因为常数，且一个运动循环中驱动力、功等于阴力功，故得一个循环中的线图的始末点以直线相联，即为线图。3）求最大动态剩余功，将与两线图相减，既得一个运动循环中的动态剩余功线图。该线图纵坐标最高点与最低点的距离，即表示最大动态剩余功：My12358912Nm140164440001694-214-744-1265通过图解法积分法，求得，Ma=611.8 Nm,M=0.026L/mm Mm=50N/mmA=mMH=50Nm/mm所以A=AA1测=5285=4420NmJe=Js3(3/2)2+m3(vs3/1)2+Js4(4/2)2+m4(vs4/2)2+Js5(5/2)2+m5(vs5/2)2+Js6(6/2)2+m6(vs6/2)2=0.019+4.05+0.064+0.353+0.045+0442+0.0072+0.13=5.56Kgm2JF =900max/2n2- Je=9004420/3.14217020.15-5.56=86.44Kgm2 个人小结通过本次的课程设计，我不仅把知识融会贯通，而且还丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，也认识到了机械的发展方向，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。众所周知，我们在机械原理课上所学的知识是比较理论化的，通过这些理论我了解了一些机构的运动方案与运动轨迹，至于这些构件、这些机构真正要派些什么用场，在我脑中的概念还是挺模糊的，但是在这次为完成课程设计的任务当中，我开始对传授机械原理这门课的真正意义所在有了初步了解。换句话说，因这次课程设计我把理论与实践运用结合了起来，达到了学以致用的目的。在这次的课程设计中，我学会了proe软件来绘制机构图，并且用它来实现机构运动仿真以及动画，这得感谢这一次做课程设计的机会，当然这些还远远不够，我们应该继续深入的学习。以前，我从未接触过pore，一开始用它时我只能一点点摸索着做，由于菜单中很多工具我都不太清楚，所以在画机构时总觉得与自己所要求的效果相距甚远，但我还是硬着头皮画下去，为的就是想看看自己所画的机构能否能动，在同学和老师的帮助下，果然，我画的机构图运动起来了，这是我的自信心大增，并且感到学习到了很多有用的东西。在为课程设计写说明书时，为了让说明书内容更充实，使自己的书面语言更趋向于专业化，我们组到图书馆去借了相关的书籍来翻阅。在查找资料、阅读资料的同时，我还知道了更多以前课本上没有学到过的知识。不仅把曲柄滑块机构的有关知识复习了一遍，这对我们临近的期末考试有很大的帮助。除此之外，我还把基本的四连杆机构普遍方程，四连杆机构的位置确定等通看了一次，这对构件的运动分析起了很大的帮助。经过这次设计，我知道其实要做一项课程设计并不简单，要把它做好就更不易了，从中我也感到自己的知识面其实是很狭隘的。在理论知识的贯穿上和用理论解决实际问题的能力上也有待提高，可以说这次的设计就像是一面镜子，照出了我的不足之处。但也因此而小小地锻炼了一下自己，为大四的毕业设计做了一个准备。参考资料1罗洪量主编，机械原理课程设计指导书（第二版），北京：高等教育出版社，1986年。2JJ.杰克（美）主编，机械与机构的设计原理（第一版），北京：机械工业出版社，1985年。3王玉新主编，机构创新设计方法学（第一版），天津：天津大学出版社，1996年。4张春林主编，机械原理。北京：高等教育出版社，2006。5冯鉴，何俊，雷智翔主编，机械原理。成都：西南交通大学出版社，2008。