機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)--搖擺式輸送機(jī)設(shè)計(jì)說明書

1、<p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)前言2</p><p>　　§1-1 課程設(shè)計(jì)的目的3</p><p>　　§1-2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)3</p><p>　　第二

2、章:搖擺式輸送機(jī)設(shè)計(jì)過程4</p><p>　　§2-1 工作原理4</p><p>　　§2-2 設(shè)計(jì)要求和原始數(shù)據(jù)5</p><p>　　§2-3 設(shè)計(jì)內(nèi)容及工作量6</p><p>　　§2-4 其他設(shè)計(jì)方案6</p><p>　　§2-5 利

3、用作圖法確定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸7</p><p>　　§2-6 連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析9</p><p>　?。ㄒ唬⑺俣确治?0</p><p>　?。ǘ⒓铀俣确治?2</p><p>　　§2-7 機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析16</p><p>　　§2-8 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定1

4、7</p><p>　　第三章:課程設(shè)計(jì)總結(jié)20</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)21</b></p><p>　　第一章 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)前言</p><p>　　機(jī)械原理是一門以機(jī)器和機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象的學(xué)科。機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是使學(xué)生較全面的、系統(tǒng)鞏固和加深機(jī)械原理課程的基本原理和方法的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生“初

5、步具有確定機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案，分析和設(shè)計(jì)機(jī)械的能力”及“開發(fā)創(chuàng)新能力”的一種手段。我們將從機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)以及機(jī)器的動(dòng)力學(xué)入手，研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的確定性和可能性，并進(jìn)一步討論的組成原理，從幾何的觀點(diǎn)來研究機(jī)構(gòu)各點(diǎn)的軌跡、位移、速度和加速度的求法，以及按已知條件來設(shè)計(jì)新的機(jī)構(gòu)的方法。</p><p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)所研究的問題又可歸納為二類：</p><p>　?。?）、根據(jù)已有的機(jī)構(gòu)和主要參數(shù)來分

6、析該機(jī)構(gòu)和所組成機(jī)構(gòu)的各種特性，即結(jié)構(gòu)分析，運(yùn)動(dòng)分析。</p><p>　　（2）、根據(jù)預(yù)期的各種特性來確定新的機(jī)構(gòu)的形式，結(jié)構(gòu)和參數(shù)，即機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題，如機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)的平衡設(shè)計(jì)以及速度的調(diào)節(jié)。</p><p>　　電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用為此次課程設(shè)計(jì)提供方便，我們可以利用AutoCAD作圖，SolidWorks建模并仿真，從而能看到機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。</p><p>

7、　　§1-1 課程設(shè)計(jì)的目的</p><p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是高等工業(yè)學(xué)校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生第一次較全面的機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析的訓(xùn)練，是機(jī)械原理課程的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是：</p><p>　?。?）、進(jìn)一步加深學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)。</p><p>　?。?）、培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決有關(guān)本課程實(shí)際問題的能力，使學(xué)生對(duì)于機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析

8、與設(shè)計(jì)有一較完整的概念。</p><p>　?。?）、通過對(duì)具體問題的分析、計(jì)算、制圖、技術(shù)資料的使用，電算程序的編制及計(jì)算機(jī)使用等各環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的工程技術(shù)能力。</p><p>　　§1-2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)</p><p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是對(duì)機(jī)器的主體機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)態(tài)靜力分析，求出所有的運(yùn)動(dòng)副反力及平衡力矩。要

9、求學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，繪制必要的圖紙（或編制計(jì)算程序），編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。</p><p>　　要達(dá)到課程設(shè)計(jì)的目的，必須配以課程設(shè)計(jì)的具體任務(wù)：按照選定的機(jī)械總功能要求，分解成分功能，進(jìn)行機(jī)構(gòu)的選型與組合；設(shè)計(jì)該機(jī)械系統(tǒng)的幾種運(yùn)動(dòng)方案，對(duì)各運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行對(duì)比和選擇；對(duì)選定方案中的機(jī)構(gòu)——連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)，其他常用機(jī)構(gòu)，組合機(jī)構(gòu)等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析與參數(shù)設(shè)計(jì)；通過計(jì)算機(jī)編程，將機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖在計(jì)算機(jī)屏幕上動(dòng)態(tài)

10、地顯示出來，并給出相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)值。</p><p>　　第二章:搖擺式輸送機(jī)設(shè)計(jì)過程</p><p>　　§2-1 工作原理</p><p>　　搖擺式輸送機(jī)是一種水平傳送材料用的機(jī)械，由齒輪機(jī)構(gòu)和六連桿機(jī)構(gòu)等組成。如圖1所示，電動(dòng)機(jī)1通過傳動(dòng)裝置2使曲柄4回轉(zhuǎn)，再經(jīng)過六連桿機(jī)構(gòu)使輸料槽9作往復(fù)移動(dòng)，放置在槽上的物料10借助摩擦力隨輸料槽一起運(yùn)動(dòng)。物料

11、的輸送是利用機(jī)構(gòu)在某些位置輸料槽有相當(dāng)大加速度，使物料在慣性力的作用下克服摩擦力而發(fā)生滑動(dòng)，滑動(dòng)的方向恒自左往右，從而達(dá)到輸送物料的目的。</p><p>　　1——電機(jī) 2——傳動(dòng)裝置 3——執(zhí)行機(jī)構(gòu)</p><p>　　圖1搖擺式輸送機(jī)示意圖</p><p>　　§2-2 設(shè)計(jì)要求和原始數(shù)據(jù)</p><p><b&

12、gt;　　設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　該布置要求電機(jī)軸與曲柄軸垂直，使用壽命為5年，每日二班制工作。輸送機(jī)在工作過程中，載荷變化較大，允許曲柄轉(zhuǎn)速偏差為±5%，六連桿執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角不得小于40°，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率按0.95計(jì)算，按小批量生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　原始數(shù)據(jù)：</b></p>

13、<p>　　§2-3 設(shè)計(jì)內(nèi)容及工作量</p><p>　　1、根據(jù)搖擺式輸送機(jī)的工作原理，擬定2～3個(gè)其他形式的機(jī)構(gòu)，畫出機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)簡圖，并對(duì)這些機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析。</p><p>　　2、根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)確定六桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，取lDB=0.6lDC。要求用圖解法設(shè)計(jì)，并將設(shè)計(jì)結(jié)果和步驟寫在設(shè)計(jì)說明書中。</p><p>　　3

14、、連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。將連桿機(jī)構(gòu)放在直角坐標(biāo)系下，分析出滑塊8的位移、速度、加速度及搖桿6的角速度和角加速度，作出運(yùn)動(dòng)曲線，并打印上述各曲線圖。</p><p>　　4、機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析。物料對(duì)輸料槽的摩擦系數(shù)f =0.35, 設(shè)摩擦力的方向與速度的方向相反，求出外加力大小，求出曲柄最大平衡力矩和功率。</p><p>　　5、 編寫設(shè)計(jì)說明書一份。應(yīng)包括設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)計(jì)算

15、過程等。</p><p>　　§2-4 其他設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　圖2-1 </b></p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　以上兩種機(jī)構(gòu)的分析對(duì)比：圖2-1為六桿機(jī)構(gòu)，直接通過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曲柄滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)從而是連桿2擺動(dòng)最終使滑塊左右運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到輸

16、送貨物的效果。其優(yōu)點(diǎn)是成本比較低，結(jié)構(gòu)簡便，缺點(diǎn)是摩擦大，耗費(fèi)能量多。圖3-1是通過送料的往復(fù)運(yùn)動(dòng)我們用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)輸入構(gòu)件等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸出構(gòu)件帶動(dòng)滑塊作往復(fù)移動(dòng)，機(jī)構(gòu)具有急回功能，但該方案不但設(shè)計(jì)計(jì)算比較復(fù)雜，滑塊5和作平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的連桿2和4的動(dòng)平衡也比較困難 。</p><p>　　§2-5 利用作圖法確定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸</p><p>　　根據(jù)原始數(shù)據(jù)，可求得，

17、并作出搖桿的兩個(gè)極限位置，利用公式，計(jì)算出。選取一點(diǎn)P，使。P點(diǎn)的簡單做法是做和（與成）的交點(diǎn)。通過三點(diǎn)作圓。可知圓周上任取一點(diǎn)作為曲柄的軸心，機(jī)構(gòu)的極位夾角均等于，此圓與直線GH的交點(diǎn)即為曲柄中心O。這樣的位置有兩個(gè)，可以驗(yàn)證以O(shè)＇為曲柄中心的傳動(dòng)角γ1小于（最小傳動(dòng)角發(fā)生在曲柄與機(jī)架的兩個(gè)共線位置，如下圖所示），與要求相矛盾，故排除。</p><p><b>　　由，可得：</b><

18、;/p><p>　　§2-6 連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　如下圖所示，選取桿6與垂直線的夾角為30°時(shí)的位置,用圖解法進(jìn)行分析。</p><p>　　根據(jù)原始數(shù)據(jù)要求，桿件4的轉(zhuǎn)速，則其角速度為：</p><p><b>　?。ㄒ唬?、速度分析</b></p><p>

19、<b>　　A點(diǎn)的線速度</b></p><p>　　大?。?？ √ ？</p><p>　　方向：⊥DB ⊥OA ⊥AB</p><p>　　選取速度比例尺，作速度分析圖（如下圖所示）可得：</p><p><b>　　由此可得：</b></p><p&

20、gt;<b>　　桿5的角速度為：</b></p><p><b>　　搖桿6的角速度為：</b></p><p><b>　　C點(diǎn)的速度為：</b></p><p>　　大?。?？ √ ？</p><p>　　方向：水平 ⊥DC 垂直</p&

21、gt;<p><b>　　其中。</b></p><p>　　選取速度比例尺，作速度分析圖（如下圖所示）可得：</p><p><b>　　（二）、加速度分析</b></p><p><b>　　A點(diǎn)的加速度為：</b></p><p>　　B點(diǎn)相對(duì)于D點(diǎn)的法向加

22、速度為：</p><p>　　B點(diǎn)相對(duì)于A點(diǎn)的法向加速度為：</p><p>　　大?。?0 √ ？ √ √ ？</p><p>　　方向： B→D ⊥DB A→O B→A ⊥AB</p><p>　　選取加速度比例尺，作加速

23、度分析圖（如上圖所示）可得：</p><p><b>　　由此可得：</b></p><p>　　搖桿6的角加速度為：</p><p><b>　　C點(diǎn)的加速度為：</b></p><p>　　大?。?？ √ √ ？</p><p>　　方向：

24、 水平 C→D 水平 垂直</p><p><b>　　其中，</b></p><p>　　選取加速度比例尺，作加速度分析圖（如上圖所示）可得：</p><p>　　用SolidWorks建模仿真所得運(yùn)動(dòng)曲線圖如下（機(jī)構(gòu)模型圖見后面）：</p><p><b>　　推桿8的位移曲線：</

25、b></p><p><b>　　推桿8的速度曲線：</b></p><p>　　推桿8的加速度曲線：</p><p>　　搖桿6的角速度曲線：</p><p>　　搖桿6的角加速度曲線：</p><p>　　§2-7 機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析</p><p>

26、　　在物料上添加一個(gè)摩擦力，大小為：</p><p><b>　　方向?yàn)樗较蜃蟆?lt;/b></p><p>　　此摩擦力在0.26s內(nèi)為10290N，在0.26～0.545s內(nèi)為0。</p><p><b>　　表達(dá)式為：</b></p><p>　　IF(time-0.26:10290,10290

27、,0)</p><p><b>　　最大平衡力矩為：</b></p><p><b>　　功率為：</b></p><p>　　§2-8 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定</p><p>　　首先，繪制平衡力矩與角度的曲線圖（如下圖所示）：</p><p>　　把上圖的橫坐標(biāo)等

28、分為51份，通過對(duì)平衡力矩曲線的積分求出阻力功。</p><p><b>　　積分求法：</b></p><p>　　根據(jù)阻力功等于驅(qū)動(dòng)功，，繪出驅(qū)動(dòng)力矩的曲線圖：</p><p>　　把兩條曲線的對(duì)應(yīng)力矩值相減，得到下圖：</p><p>　　對(duì)差值曲線的各段（共分為51段）分別進(jìn)行積分，得到盈虧功圖：</p&g

29、t;<p>　　選取盈虧功曲線上最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的值，作差，得到最大盈虧功</p><p>　　根據(jù)曲柄的長度、寬度和厚度，用Pro/E的質(zhì)量屬性進(jìn)行分析可得：</p><p><b>　　飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：</b></p><p><b>　　輸送機(jī)模型圖：</b></p><p>　

30、　第三章:課程設(shè)計(jì)總結(jié)</p><p>　　作為一名機(jī)械自動(dòng)化專業(yè)的大二學(xué)生，我覺得做機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是十分有意義的，而且是十分必要的。在已度過的大學(xué)時(shí)間里，我們大多數(shù)接觸的是公共和專業(yè)基礎(chǔ)課，在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)課的理論知識(shí)，而做類似的課程設(shè)計(jì)就為我們提供了良好的實(shí)踐平臺(tái)，使我們能把所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去。</p><p>　　在做本次課程設(shè)計(jì)的過程中，我感觸最深的當(dāng)

31、屬用AutoCAD畫圖和用SolidWorks建模仿真。在制作過程中，我對(duì)以前學(xué)過的技術(shù)更加熟練，同時(shí)又學(xué)到了更多的技術(shù)。</p><p>　　兩周的課程設(shè)計(jì)雖然已經(jīng)結(jié)束了，但是從中學(xué)到的知識(shí)會(huì)讓我受益終身。相信這次設(shè)計(jì)帶給我們的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和一絲不茍的科學(xué)作風(fēng)將會(huì)給我們未來的工作和學(xué)習(xí)打下一個(gè)更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。發(fā)現(xiàn)、提出、分析、解決問題和實(shí)踐能力的提高都會(huì)受益于我在以后的學(xué)習(xí)、工作和生活中。 </

32、p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 龔溎義 羅圣國 李平林 張力乃 黃少顏 編 龔溎義 主編高等教育出版社 1990年4月第二版機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè)</p><p>　　2、《機(jī)械原理》（第七版） 孫桓 陳作摸 葛文杰 主編 高等教育出版社，2006.5</p><p>