摇摆式输送机设计说明书官大衍

1、- 0 - / 34 文档可自由编辑打印机械原理课程设计说明书机械原理课程设计说明书题目：题目： 摇摆式输送机 学院：学院： 机电工程学院 姓名姓名： 官 大 衍 班级：班级： 机械设计及其自动化 1006学号：学号： 0806100728 - 1 - / 34 文档可自由编辑打印目目 录录第 1 章 机械原理课程设计前言.21.1 课程设计的目的 .21.2 课程设计的任务 .3第 2 章 摇摆式输送机设计过程.42.1 工作原理 .42.2 设计要求 .52.3 电动机的选择 .52.4 齿轮设计 .6第 3 章 导杆机构的分析.83.1 杆长分析 .83.2 速度分析 .103.3 加速

2、度分析 .143.4 动态静力分析 .19第 4 章 飞轮的设计与分析 .244.1 机构的速度波动调节 .244.2 飞轮转动惯量的确定 .26第 5 章 课程设计总结.29参考文献.29- 2 - / 34 文档可自由编辑打印第第 1 章章 机械原理课程设计机械原理课程设计概述概述机械原理是一门以机器和机构为研究对象的学科。机械原理课程设计是较全面的系统巩固和加深机械原理课程的基本原理和方法的重要环节，是培养“初步具有确定机械运动方案，分析和设计机械的能力”及“开发创新能力”的一种手段。机械原理课程设计将从机构的运动学以及机器的动力学入手，研究机构运动的确定性和可能性，并进一步讨论的组成原

3、理，从几何的观点来研究机构各点的轨迹、位移、速度和加速度的求法，以及按已知条件来设计新的机构的方法。机械原理课程设计所研究的问题又可归纳为二类：（1） 、根据已有的机构和主要参数来分析该机构和所组成机构的各种特性，即结构分析，运动分析。（2） 、根据预期的各种特性来确定新的机构的形式，结构和参数，即机构的设计问题，如机构的运动设计，机构的平衡设计以及速度的调节。1.11.1 课程设计的目的课程设计的目的机械原理课程设计是一次较全面的机械运动学和动力学分析的训练，是机械原理课程的一个重要的实践性教学环节。其目的是：（1） 、进一步加深学生所学的理论知识。（2） 、培养学生独立解决有关本课程实际问

4、题的能力，使学生对于- 3 - / 34 文档可自由编辑打印机械运动学和动力学的分析与设计有一较完整的概念。（3） 、通过对具体问题的分析、计算、制图、技术资料的使用，电算程序的编制及计算机使用等各环节，培养学生独立分析问题和解决问题的工程技术能力。1.21.2 课程设计的任务课程设计的任务(1)电动机的选择；(2)设计齿轮变速装置；(3)设计导杆机构；(4)机构的运动分析；(5)机构的动态静力分析；(6)速度波动的调节与飞轮设计。要求学生根据设计任务，求出所有的运动副反力及平衡力矩，绘制必要的图纸（或编制计算程序） ，编写设计计算说明书。要达到课程设计的目的，必须配以课程设计的具体任务：按照

5、选定的机械总功能要求，分解成分功能，进行机构的选型与组合；设计该机械系统的几种运动方案，对各运动方案进行对比和选择；对选定方案中的机构连杆机构、凸轮机构、齿轮机构，其他常用机构，组合机构等进行运动分析与参数设计；通过计算机编程，将机构运动循环图在计算机屏幕上动态地显示出来，并给出相应的运动参数值。- 4 - / 34 文档可自由编辑打印第第 2 章章 摇摆式输送机设计过程摇摆式输送机设计过程2.12.1 工作原理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 5 作往复移动，放

6、置在槽上的物料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 2-1 摇摆式输送机示意图- 5 - / 34 文档可自由编辑打印2.2 设计设计要求要求表表 2-12-1 原始数据原始数据方 案 号物料的重量 G (kg)2000曲柄转速 n1(r/min)75行程速比系数 K2位置角 1 ()60位置角 2()120a(mm)325b(mm)150H (mm)300CD/O23.5模数（mm）1m4模数（mm）2m80.05- 6 -

7、/ 34 文档可自由编辑打印2.32.3 电动机的选择电动机的选择 根据电动机功率公式（其中 H=200mm，Fr=6000N）TFHPr9 . 0选定下述参数的 Y 系列三相异步电动机：表表 2-22-2 原始数据原始数据电动机型号额定功率（KW）电动机转速（r/min）同步转速（r/min）Y132M-47.5150014402.42.4 齿轮设计：齿轮设计：图图 2-12-1 齿轮转动示意图齿轮转动示意图齿轮变速方案如图，由同心要求我们可以建立下列方程：- 7 - / 34 文档可自由编辑打印 (2-2)2321122zzmzzm其中为各齿轮的模数，分别代表各齿轮齿数。1m3221zzz

8、z再有下列行星轮和定轴轮转速关系公式： (2-3)21323113zzzzwwwwiHHH (2-4)HHii1311 (2-5)Hww 4 (2-6)64545zzi (2-7)4545zzi其中代表齿轮间的传动比，代表齿轮的转速。xxixw从前一章我们已经确定了电动机的转速为 1440r/min，所以我们有75144015i因此，联立上述各式，我们选择确定了各齿轮参数，如下表： 表表 2-42-4 齿轮参数齿轮参数序号12 2345模数447788齿数174017511740- 8 - / 34 文档可自由编辑打印第第 3 3 章章 导杆机构的分析导杆机构的分析3.1 杆长分析杆长分析由行

9、程系数比 (3-1)180180k可以求得极位角 =60。O1ABO2构成了曲柄摇杆机构，由极限位置角 1，2，和极位角 求得 O1A,AB,O2B 杆长。方程式如下： (3-2) (3-3) (3-4)由以上 3 式解出杆长为 O1A=179.00mmAB=671.11mmO2B=739.26mm其中,AOl11ABl 2BOl213同样由几何关系可得 (3-5)22122SinHCO解得：O2C=300mm， CD=1125mm- 9 - / 34 文档可自由编辑打印则我们第四组要求的二号、七号和右极限位置如图 O2 A2 A 7 O A 1右D B B 7图图 3-13-1 二号、七号和

10、右极限位置二号、七号和右极限位置也可以用图解法根据原始数据，求出极位夹角 =60 度，作出摇杆的两个极限位置直线， 由原始数据得2122O BO B、，作出如下左、右极限位置示意图：O12260BO B- 10 - / 34 文档可自由编辑打印图图 3-23-2 左、右极限位置左、右极限位置由于 、是一个圆上的圆周角。O12260BO BO11260BO B做出圆与直线的交点即为 B1、B2，在图上量得2122O BO B、11O=429.64mmB12O=850.59mmB又 111 OA BAO B112O+ AA BO B解得：1= 179.mm, = 671.1mm并量得 2739.3

11、mmO B O2 经对比，图解法和解析法所得结果接近，说明杆长正确。3.23.2 速度分析速度分析首先对 2 号位置进行速度分析，由瞬心法可得O1B1B2O2C1C2- 11 - / 34 文档可自由编辑打印 V A (3-6)1261216122wppppw AVBA=Wr*lAB (3-7)VA=1.405m/s V B 图图 3-33-3再选取合适比例作图，由作图法我们可以分析得知 （3-BABAvvv8）大小： ？ ？方向：DB OA AB作如下速度分析图： A PB 图图 3-43-4可得：VB=5.58m/s （3-COBOBcllVV229）解得：2.9m/scV- 12 - /

12、 34 文档可自由编辑打印同理，我们对构件 4 和构件 5 进行速度分析有 V DD V V CDC 图图 3-53-5 （3-DCDCvvv10）大小： ？ ？方向： 水平 DC O2C再作如下速度分析图： D PC 图图 3-63-6可得：VD=1.89m/s 用对 7 号位置进行速度分析： (3-11)1261216122wppppw VBA=Wr*lA A O 1- 13 - / 34 文档可自由编辑打印(3-12) VA VA=1.405m/s B VB 图图 3-73-7 （3-13）BABAvvv大小： ？ ？方向：DB OA AB再作如下速度分析图： P B A 图图 3-83

13、-8可得VB=1.68m/s （3-COBOBcllVV2214）=0.68m/scV （3-DCDCvvv15）- 14 - / 34 文档可自由编辑打印大小： ？ ？方向： 水平 DC O2C再作如下速度分析图： P D C 图图 3-93-9可得：VD=0.35m/s对右极限位置进行速度分析 （3-BABAvvv16）大小： ？ ？方向：DB OA AB选取速度比例尺，作速度分析图（如下图所m0.25csm示）可得： A - 15 - / 34 文档可自由编辑打印 P（B） 图图 3-103-10量取得 AA=1.405Bms在极限位置经分析 D0C0D03.33.3 加速度分析加速度分

14、析利用前面得到的各构件速度，就可以求出其对应的法相加速度，再按比例作图，由作图法做出加速度多边形，从而量取得知其他的加速度参数。2 号位置的加速度分析：根据速度已知量求得的法向加速度大小和法向加速度和切向加速度方向，我们可以得到下列等式： （3-nnBBBABABAaaaaaa17）大小： ？ ？方向： BO2 O2B AO1 BA AB由 （3-BOBnBlVa2217）- 16 - / 34 文档可自由编辑打印解得：11.03 m/s2nAa则有： 23.08m/s2nBAa作如下加速度分析图： nBAanBa BAaBaaA图图 3-113-11量取可得：=38.67m/s2 (3-nB

15、a18）=46.64m/s2 Ba(3-19）又因为有： （3-BOBla2320） （3-COCnClVa2221） （3-COCla2522）- 17 - / 34 文档可自由编辑打印解得：=20.49m/s2nCDa分析 D 点的加速度: （3-nnCCDDCDCaaaaa23）大小： ？ ？方向： 水平 CO2 CO2 DC DC作如下加速度分析图 nCaCa Da图图 3-123-12量取可得：aD=20.69m/s27 号位置的加速度分析：根据速度已知量求得的法向加速度大小和法向加速度和切向加速度方向，我们可以得到下列等式： （3-nnBBBABABAaaaaaa24）大小： ？

16、？方向： BO2 O2B AO1 BA AB- 18 - / 34 文档可自由编辑打印由 （3-BOBnBlVa2225） 解得：11.03 m/s2nAa0.19 m/s2nBAa作如下加速度分析图： nBaBaBAa nBAa aA图图 3-133-13又因为有 （3-BOBla2326） （3-COCnClVa2227） （3-COCla2528）解得：=2.33 m/s2 nCDa再对构件 2 和构件 3 分析，同样可以有下列等式： （3-29）nnCCDDCDCaaaaa大小： ？ ？- 19 - / 34 文档可自由编辑打印方向： 水平 CO2 CO2 DC DC其中 ， nDC0

17、a作如下加速度分析图： nCa Ca aA 图图 3-143-14可得：aD=2.35 m/s2右极限位置的加速度分析：根据速度已知量求得的法向加速度大小和法向加速度和切向加速度方向，我们可以得到下列等式： （3-nnBBBABABAaaaaaa30）大小： ？ ？方向： BO2 O2B AO1 BA AB由= （3-BOBnBlVa2230）解得：11.03 m/s2nAa选取合适比例做出加速度多边形，由作图法我们可以量取=0m/s2nBa=33.1m/s2Ba- 20 - / 34 文档可自由编辑打印又因为有 （3-BOBla2331） COCnClVa22（3-32） （3-COCla2

18、533）可解得：=6.6 m/s2nCDa aD=12.4 m/s23.43.4 动态静力分析动态静力分析 首先将机构拆分成自由度为 1 的曲柄，和自由度为 0 的两个杆组进行动态静力分析。 （下列计算公式中构件中的角度用相同字母代替表示该力方向与杆件的夹角，但是其大小并不是相同的。 ）2 号位置：构件 4 和构件 5 组成的杆组受力如图 5G- 21 - / 34 文档可自由编辑打印 34F4IM5IF n34F4G4IF65F 图图 3-153-15对 D 点取矩有 （3-0cos2cos23442414CDFMCDFCDGMtRII34）因为已知的方向，我们选取合适的比例做出力多边形，进

19、而nRF34量取出的大小。nRF34=276nRF34分别对构架 2 个构件 3 进行 B 点取矩对构件 2： （3-35）222JMI （3-36）m064N. 02IM （3-37）222maFI解得：N6172IF （3-0cos2cos21222212ABFMABFABGMtRII38）对构件 3： （3-333JMI39）- 22 - / 34 文档可自由编辑打印 （3-mN 056. 03IM40） （3-333maFI41）N5503IF0sincoscos2cos242234322342133223123COBOFCOBOFBOFMBOFBOGMtRnRtRII 由于已知的方向

20、，我们选取合适的比例做出力多边形，nRF12nRF36进而量取出和的大小。nRF12nRF36=457NnRF12=155NnRF367 号位置：构件 4 和构件 5 组成的杆组受力如图 5G 34F4IM5IF n34F4G4IF65F 图图 3-163-16对 D 点取矩有 （3-0cos2cos23442414CDFMCDFCDGMtRII43）- 23 - / 34 文档可自由编辑打印由于已知的方向，选取合适的比例做出力多边形，进而量取nRF34出的大小。nRF34分别对构架 2 个构件 3 进行 B 点取矩对构件 2： （3-222JMI44） （3-mMIN 0002. 0245）

21、 （3-222maFI46）解得：N （3-1752IF47） （3-0cos2cos21222212ABFMABFABGMtRII48）对构件 3： （3-333JMI49） （3-m009N. 03IM50） （3-333maFI51）解得：N7253IF- 24 - / 34 文档可自由编辑打印0sincoscos2cos242234322342133223123COBOFCOBOFBOFMBOFBOGMtRnRtRII因为已知的方向，我们选取合适的比例做出力多边形，进而nRF12nRF36量取出和的大小nRF12nRF36=2163 NnRF12=712 N。nRF36杆组力的矢量图：

22、图图 3-173-17 7 7 号位置杆组力的矢量图号位置杆组力的矢量图右极限位置：构件 4 和构件 5 组成的杆组受力如图 5G 34F4IM5IF n34F4G4IF65F 图图 3-183-18对 D 点取矩有：- 25 - / 34 文档可自由编辑打印 （3-0cos2cos23442414CDFMCDFCDGMtRII53）由于已知的方向，选取合适的比例做出力多边形，进而量取nRF34出的大小。nRF34分别对构架 2 个构件 3 进行 B 点取矩对构件 2： （3-222JMI54） （3-m7N.22IM55） （3-222maFI56）解得：NFI4.1342 （3-0cos2

23、cos21222212ABFMABFABGMtRII57）对构件 3： （3-333JMI58） （3-mNMI.84.5359） （3-333maFI- 26 - / 34 文档可自由编辑打印60）解得：NFI29830sincoscos2cos242234322342133223123COBOFCOBOFBOFMBOFBOGMtRnRtRII 由于已知的方向，选取合适的比例做出力多边形，进而nRF12nRF36量取出的大小。nRF12nRF36=1650NnRF12=830NnRF36作出如下右极限位置杆组力的矢量图：图图 3-193-19 右极限位置杆组力的矢量图右极限位置杆组力的矢量图

24、第第 4 4 章章 飞轮的设计与分析飞轮的设计与分析4.1 机构的速度波动调节机构的速度波动调节:运动的速度不均匀系数 ，由动态静力分析所得的平衡力矩 My具有定传动比的各构件的转动惯量 J，电动机、曲柄的转速 no和n。驱动力据为常数。列表汇聚同组同学在动态静力分析中求得的机构位置的平衡力矩 My，一适当比例 1.绘制出一个动态等功阻力矩线图。 rdMM- 27 - / 34 文档可自由编辑打印对线图用图解积分法求出一个运动循环中的阻力功 rdMM线图 rrAA 绘制驱动力矩 Md所做的驱动功线图。因为 Md常数，切 ddAA 一个运动循环中驱动功等用途阻力功，故将线图的始末两 rrAA 点

25、一直线相连，即为。 ddAA 求最大盈亏功.将与两线图相减，记得maxE ddAA rrAA 一个运动循环中的动态盈亏功线图。该线图的最高点与最 EE低点的距离，即表示最大盈亏功。maxE由所确定的最大盈亏功求出飞轮的转动惯量。maxE摆式搬运机的位移、速度、加速度由整组成员的数据通过描点法绘制。数据如下：表表 4-14-1 位移、速度、加速度数据位移、速度、加速度数据123左极限4567891011右极限12- 28 - / 34 文档可自由编辑打印位移（mm）3013025029828625526518013590452速度（m/s）1.62.01.050-0.32-0.6-0.75-0.

26、8-0.82-0.9-0.45-0.301.6加速度（m/s2）-28-14-610942.5210-1-2-4-4.5计算各个位置的阻力矩：表表 4-24-2 阻力矩数据阻力矩数据4.24.2 飞轮转动惯量的确定飞轮转动惯量的确定绘制平衡力矩与角度的曲线图（如下图所示）：123左4567891011右12M18.4507944.358.6160409.2275160.8835032.67.222- 29 - / 34 文档可自由编辑打印图图 4-14-1 平衡力矩与角度的曲线图平衡力矩与角度的曲线图通过对平衡力矩曲线的积分求出阻力功： （4-n112WnniiiiWM阻1）因而平衡力矩与角度的曲线图中曲线与横坐标所围面积即为阻力矩做的功：27 格503.146=706.5 J W 阻根据阻力功等于驱动功， （4-2WM阻驱2）- 30 - / 34 文档可自由编辑打印得出驱动力矩大小为M112.4N m驱绘出如下驱动力矩图： 图图 4-14-1 驱动力矩图驱动力矩图最大盈亏功： （4-maxmaxminWEE3）解得：max226( 114