油压机移送机构课程设计.doc

广西大学机械原理课程设计说明书 设计题目： 油压机移送机构 专业班级: 设 计 者： 指导教师: 广西大学机械工程学院2012年 月 日目录：第一章 设计需求及采用方案选择11 设计任务12 设计方案及机构简图第二章 机构尺寸综合、运动分析及动力分析21 确定机构尺寸211 原始数据212 尺寸综合分析22 采用分析法进行机构的运动分析和动力分析221运动分析222动力分析23 编程计算第三章 虚拟样机实体建模与仿真31 样机模型建立311 创建样机几何模型312 添加样机约束副313 创建样机运动和动力314 样机仿真32 模型仿真分析321 测量样机的运动学和动力学参数322 仿真结果的保存和结果输出第四章 虚拟样机仿真结果与机构运动分析结果的比较第五章 设计总结51 工作总结52 设计过程总结53 设计展望设计油压机模具移动机构第一章 设计需求及采用方案选择一、设计任务为500吨压油机设计一模车移送机构。油压机用来压制砂轮，要求模车能运载模具，模具装在模车上。加压前，模具在油压机外装料，装料完毕，模具送往油压机中心，压制完成后，模具移出机外，退出成品，重新装料，进行第二次循环。 已知数据：模车，模具，砂轮总重g21560n，模具运行所受阻力pr1200n，从装料位置到加压位置，模车行程s1500mm。 要求左，右两模车交替工作，单机分别驱动，可实现外装料和机内加压同时进行，与单车相比，生产率高。这种驱动方式增加了原动机数目和对控制系统的要求，但运动链缩短，使移动机构简单，工艺性，可靠性和机械效率均可提高。在装料和加压位置，模车应有一定的停歇。停歇时间不确定。模车速度不大于0.25m /s。1.2设计方案及机构简图根据设计任务，模车在装料位置和压制位置之间往复运动。往复运动用往复运动机构来实现比较简单。由于要求的往复运动是具有间歇的，即模车装料送入油压机中心需要停歇实现压制。压制完成后模车返回原位停歇，退出压成的砂轮，再重新装料。为了较好地实现这些要求，应进行方案选择。（1）、如图1所示的凸轮机构，通过凸轮1带动杆件2，该装置可以放大滑块5的行程，但凸轮机构是高副机构，不宜传递较大的动力，且停歇的时间不宜控制。图（1）（2）、图2所示的凸轮机构，可以放大滑块的行程，但由于设计要求的行程比较大，若满足这样大的行程要求，移动机构的机构尺寸必然相当大。且凸轮机构是高副机构，不宜传递较大的动力。图2（3）、如图3所示。机构中活塞行程通过杆件3放大，可达到所需的行程设计要求。当模车推到油压车中心后，通过行程控制开关控制其停歇。改变油缸的进油方向，可控制模车往复移动。但是杆件3与滑块4接触处受力大，材料强度要求高。图（3）（4）、如图4所示。该机构由油缸活塞（构件1）带动摇杆滑块（构件5）往复运动。活塞行程通过杆件3放大，从而达到所需的行程设计要求。当模车被推到装料或压制位置时，通过油缸活塞行程控制开关控制其停歇。通过改变油缸的进油方向，可控制模车往复移动。 图（4）该机构与其他的机构相比其优越之处是：该机构的结构简单，而且是低副机构，故制造和维修更加方便，工作可靠，停歇时间容易控制。所以选用此方案。第二章 机构尺寸综合、运动分析及动力分析21 机构的尺寸计算211 原始数据为了满足模车行程的要求及考虑到油缸活塞的加工能够保证，给定有关参数如下：油缸行程h450mm，模车在始点（装料）位置139，活塞相对油缸的位移为零，此时lobmin700mm，模车距离a点为500mm，a点离油缸摇臂处o点为850mm；模车在终点（压制）位置220，此时lobmax1150mm，始点和终点间距离（即模车行程）s1500mm（见设计任务）。为保证在初始位置传力良好及结构的紧凑，取摇杆滑块（模车）机构的最大压力角max40，设油液推动活塞等速运动，已知v50mm/s 。212 尺寸综合分析根据上面的条件，求解相关的尺寸和参数：lab1 ,lad1,lc1d1 ，及d1od2，如下图（5）所示图（5）根据题意及机构原理可知，当模车在始点位置时，ob1与ao的夹角139，由余弦定理得：ab1ao+ob1-2aoob1cos1得ab1解得 ab1539.44 即,ab1ab2539.44 mm cosd1ao 0.57085解得 d1aoarccos0.5246455.19由正弦定理得：sinab2o0.53892ab2oarcsin0.5389232.61 由几何性质可知 d2ao180-20-32.61127.39 ； c2ad2180-127.3952.61 , ad2c2180-c2ad2-493.39 , d1od2d2oa-d1oa130.1-58.3686.46 。由正弦定理得： 和 则有 解得 c2d21603.87 mm又 ad2解得 ad21119.70 mm sin30.573193arcsin0.57319解得 334.97综上所述：lc1d1lc2d21603.87 mm ，lab1lab2539.44 mm , lad1lad21119.70 mm ；d1ao55.19 , d2ao127.39 , d1od286.46 。 22 采用分析法进行机构的运动分析和动力分析221运动分析在图（4）向量aob中，有 ， ；等式两边乘得 由复数性质可知： 所以有 在adc中， 两边求导：根据复数性质得： 又 对vc其求导得后两边同时乘以可得：由复数性质可知：解得： 222动力分析对模车及点a进行受力分析：p1=mac，pr为模车所受阻力 、 模车受力分析图 点a受力分析图 由,得，r45cos（4）prp1 所以r45（p1 + pr）/cos（4）（p1 + pr）/cos4 （34）对有，n56+r45sin（4）g所以n65 gr45sin4 （35）由（34）、（35）得 n65 g+（p1 + pr）sin4/cos4 （36）再根据3的受力分析有：r34r45 由,得，r63x +r23cos1r43cos（4）对有， r63yr23sin1r43sin（4）又m(o）r23|oa|sin1r43 |ac|sin4所以， r23r43 |ac|sin4/|oa| sin1所以，r63r452+r232-2r45r23cos(-4-1)23编程计算程序原文如下：#include#include#define c1c2 1500 / 模车的行程长度#define ac1 500 / ac两点间的长度 #define h 450 / 油缸推程的长度#define bo1 700 / 杆bo长度 #define ao 850 / ao长度 #define v 50 / 活塞的速度#define pr 1200 / 模车受的阻力大小#define g 21560 / 模车的总重量#define m 2200 / 模车总质量大小#define a1 0.6850678408 / 角aob的初始大小（弧度） #define a2 0.349065851 / 角aob的末时大小（弧度） #define a3 0.593411945 / 末时压力角（弧度） #define pi 3.141592654 / 圆周率的值void main()int t0;double ad,ab,cd,bo,a7,ac;double b1,b2,b3,b4,b5,a4,a5,a6;double w1,w2,w3;double a1,a2,ac,vc;double r45,r65,r23,r63; absqrt(ao*ao+bo1*bo1-2*ao*bo1*cos(a1);a4acos(ab*ab+ao*ao-1250*1250)/(2*ab*ao); a5pi-a4; a6pi-a3-a5; cd(ac1+c1c2)*sin(a5)/sin(a6); ad(ac1+c1c2)*sin(a3)/sin(a6); cout课程设计程序运行结果如下：endl;coutababta4a4tcdcdtadadtendl;cout各点状态如下:endl;cout*endl;for(t0;t9;t+) bo700+v*t; b1acos(bo*bo+ao*ao-ab*ab)/(2*bo*ao); b5acos(ao*ao+ab*ab-bo*bo)/(2*ao*ab); b2pi-b5; b4asin(sin(b5)*(ad/cd); b3pi-b4; accd*(sin(pi-b4-b2)/sin(b2); w2(-1)*v/(ab*sin(b2-b1); w1ab*w2*cos(b2-b1)/bo; a2(w1*w1*bo-ab*w2*w2*cos(b2-b1)/(ab*sin(b2-b1); a1(ab*a2*cos(b2-b1)+(ab*w2*w2*sin(b2-b1)-(2*w1*v)/bo; w3(w2*ad*cos(b2)/(cd*cos(b3); vc(-1)*bo*w2*sin(b2-b3)/cos(b3); ac(cd*w3*w3)-(ad*a2*(b2-b3)-(ad*w2*w2*cos(b2-b3)/cos(b3); r45(m*ac*0.001+pr)/cos(b4); r65g-r45*sin(b4); r23(r45*ac*sin(b4)/(ao*sin(b1); r63sqrt(r45*r45+r23*r23-2*r45*r23*cos(b4-b1);coutttendl; coutacactboboendl;coutb1b1tb2b2tb3b3tb4b4tb5b5endl;coutvcvcmm/stw1w1tw2w2tw3w3endl;coutacacmm/s2tendl;coutr23r23ntr63r63ntr45r45ntr65r65nendl;cout*endl;课程设计程序运行结如果下：ab581.412 a42.25013 cd1558.01 ad1177.1各点状态如下:*t0ac575.43 bo700b10.785398 b22.12307 b32.44293 b40.698664 b51.01852vc27.9478mm/s w1-0.0186558 w2-0.0972272 w3-0.0503296ac9.53282mm/s2r231043.29n r63562.515n r451594.58n r6520534.4n*t1ac627.558 bo755b10.764337 b22.02484 b32.39524 b40.746357 b51.11675vc36.9804mm/s w1-0.0233586 w2-0.0993413 w3-0.0448385ac11.9204mm/s2r231285.42n r63385.704n r451670.22n r6520426n*t2ac691.619 bo810b10.73885 b21.92418 b32.35375 b40.787839 b51.21741vc48.824mm/s w1-0.0275518 w2-0.102088 w3-0.0378415ac14.862mm/s2r231590.22n r63177.279n r451747.57n r6520321.3n*t3ac770.516 bo865b10.709322 b21.82043 b32.32019 b40.821398 b51.32117vc64.2331mm/s w1-0.0314782 w2-0.105555 w3-0.0289217ac18.3281mm/s2r231971.19n r63260.107n r451820.79n r6520227n*t4ac867.628 bo920b10.675914 b21.71278 b32.29668 b40.844914 b51.42881vc83.9641mm/s w1-0.0353438 w2-0.109893 w3-0.0176996ac22.1466mm/s2r232439.06n r63664.804n r451881.19n r6520153n*t5ac986.596 bo975b10.638587 b21.60027 b32.28565 b40.855942 b51.54132vc108.59mm/s w1-0.0393517 w2-0.11534 w3-0.00391777ac25.9829mm/s2r232996.59n r631197.55n r451917.85n r6520111.7n*t6ac1130.91 bo1030b10.597085 b21.48161 b32.28972 b40.851871 b51.65999vc138.266mm/s w1-0.043738 w2-0.12228 w30.0124949ac29.4564mm/s2r233633.74n r631840.03n r451920.51n r6520114.8n*t7ac1303.39 bo1085b10.550879 b21.35501 b32.3115 b40.830094 b51.78658vc172.573mm/s w1-0.0488269 w2-0.131344 w30.0314866ac32.4736mm/s2r234328.05n r632569.87n r451884.16n r6520169.5n*t8ac1505.69 bo1140b10.499028 b21.21785 b32.35359 b40.788001 b51.92375vc210.578mm/s w1-0.055139 w2-0.143656 w30.0531955ac35.8139mm/s2r235055.44n r633357.41n r451813.21n r6520274.5n*t9ac1738.16 bo1195b10.439878 b21.0659 b32.41911 b40.722478 b52.0757vc251.122mm/s w1-0.0636554 w2-0.16145 w30.0786531ac42.3484mm/s2r235815.97n r634188.19n r451723.83n r6520420.1n*press any key to continue第三章 虚拟样机实体建模与仿真31 样机模型建立样机的模型32 模型仿真分析（1）、连杆3的速度、位移、及加速度的仿真分析：连杆3的速度连杆3的位移连杆3的加速度（2）、模车6的速度、位移、及加速度的仿真分析：模车6的速度模车6的位移模车6的加速度第四章 虚拟样机仿真结果与机构运动分析结果的比较在数据分析中，c语言程序语言输出的是某些特定的时刻的物体的速度和位移，它直观的表示了物体在一定时间上的速度或位移，便于计算单一确定的数据。而amdas软件所能表达出来的是物体的速度（位移）与时间的图像关系。通过对将虚拟样机仿真的结果与前面机构分析所得到的结果进行相关的比较分析，两者在数据上基本一致，说明该机构的设计是正确合理的。第五章 设计总结51 工作总结第一次体会课程设计，感觉很新鲜也很无头绪，无从下手的时候，到处找资料，后来才发现老师给的这份指导书已经很详细了，所以我们基本进行得很顺利。不管是课程设计的要求，是设计方案的选择，还是设计时间及进度安排到任务的分配，我们最注重的是合作精神。小组共有10个人，我们根据各自所长，分工合作。所以顺利完成了这次任务。我们的主要工作分配分为4大块：1. 绘制机械系统运动简图，机械运动方案设计2. 机构运动及动力分析，编程计算3. 基于adams的机构建模与仿真4. 设计说明书的编制 这些工作大家都是一起参与的，但是也有专门的负责人，这样既能保证准确率，也能保证我们的速度进展，同时我们在工作过程中学到了很多，大家一起研究，一起进步52 设计过程总结根据设计任务，模车在装料位置和压制位置之间往复运动，而且行程比较大。因而设计的机构要有较大的行程控制，停歇时间也比较容易控制。由于要传动较大的动力，应选用低副机构。设计一个机构不仅仅只考虑它的工作性能需要，我们更需要考虑制造机构的成本，以及工人操作是否方便，还有维修的方便性，还有工作的可靠性等。在这个油压机模具移送机构设计过程中，我们深刻的理解了机械原理知识，并查阅了相关资料，不过水平有限这句话，让我们在这个设计中深刻体会到了，还有时间紧了点，如果不是考试时间就开始做，我相信我们还可以做得更好。53 设计展望设计要求左，右两模车交替工作，单机分别驱动，可实现外装料和机内加压同时进行，与单车相比，生产率高。这种驱动方式增加了原动机数目和对控制系统的要求，但运动链缩短，使移动机构简单，工艺性，可靠性和机械效率均可提高。我们从设计要求出发，同时还考虑产品的成本问题，以及工人操作的方便性等，我们期待着我们的设计是符合生产需要的，同时它的优点是看得到的，是符合现代化生产，符合现代化“