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1、機械原理課程設(shè)計說明書設(shè)計題目 搖擺式輸送機機械工程 學(xué)院機械設(shè)計制造與其自動化 專業(yè)機英 1003 班設(shè)計者指導(dǎo)老師：2012 年 7 月 8 日星期日第一章課程設(shè)計目的及任務(wù). 3 1-1課程設(shè)計目的.3 1-2課程設(shè)計任務(wù).4第二章?lián)u擺式輸送機設(shè)計過程 . 5 2-1 工作原理.5 2-2設(shè)計要求及原始數(shù)據(jù).5 2-3 設(shè)計內(nèi)容及工作量 . 6 2-4其他設(shè)計方案.7 2-5 利用圖解法確定機構(gòu)的運動尺寸 .8 2-6 連桿機構(gòu)的運動分析.12速度分析.12加速度分析.13 2-7 機構(gòu)的動態(tài)靜力分析.17第三章傳動系綜合.19 3-1 電機的初步選擇.19 3-2 V 帶的初步選擇.2

2、0第四章課程設(shè)計總結(jié).22參考文獻. 23搖擺式輸送機工作原理搖擺式輸送機是一種水平傳送材料用的機械，由齒輪機構(gòu)和六連桿機構(gòu)等組成。如圖 1 所示，電動機 1 通過傳動裝置 2 使曲柄 4 回 轉(zhuǎn)，再經(jīng)過六連桿機構(gòu)使輸料槽 9 作往復(fù)移動，放置在槽上的物料 10 借助摩擦力隨輸料槽一起運動。物料的輸送是利用機構(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，滑動的方向恒自左往右，從而達(dá)到輸送物料的目的。1-電機 2- 傳動裝置 3- 執(zhí)行機構(gòu)圖 1 搖擺式輸送機示意圖設(shè)計要求和原始數(shù)據(jù)設(shè)計要求：該布置要求電機軸與曲柄軸垂直， 使用壽命為 5 年，每日二班制 工作

3、。輸送機在工作過程中，載荷變化較大，允許曲柄轉(zhuǎn)速偏差為士 5%六連桿執(zhí)行機構(gòu)的最小傳動角不得小于40,執(zhí)行機構(gòu)的傳動效率按 0.95 計算，按小批量生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計。原始數(shù)據(jù)：題號1物料的重量 G (kg)2820曲柄轉(zhuǎn)速 n4(r/min)114行程速比系數(shù) K1.2位置角I()60搖桿擺角角2( )60l (mm)225h (mm)360lCD(mm)260 2-3設(shè)計內(nèi)容及工作量1、根據(jù)搖擺式輸送機的工作原理，擬定 2 3 個其他形式的機構(gòu), 畫出機械系統(tǒng)傳動簡圖，并對這些機構(gòu)進行運動和動力分析。2、 取LDB=0.61DC。根據(jù)搖擺式運輸機的工作原理。畫出機械系統(tǒng)傳動簡圖，并對這些機構(gòu)進行

4、運動和動力分析。3、用矢量方程圖解法分析圖示位置時滑塊8 的位移、速度、加速度及搖桿 6 的角速度和角加速度。4、 機構(gòu)的動態(tài)靜力分析。物料對輸料槽的摩擦系數(shù)f =0.35,設(shè)摩擦力的方向與速度的方向相反，求出曲柄最大平衡力矩和功率。5、 編寫設(shè)計說明書一份。應(yīng)包括設(shè)計任務(wù)、設(shè)計參數(shù)、設(shè)計計算過一.其他設(shè)計方案曲柄滑塊轉(zhuǎn)動從而是連桿 2 擺動最終使滑塊左右運動，從而達(dá)到輸送 貨物的效果。其優(yōu)點是成本比較低，結(jié)構(gòu)簡便，缺點是摩擦大，耗費 能量多。圖 3-1 是通過送料的往復(fù)運動我們用曲柄滑塊機構(gòu)實現(xiàn)，當(dāng)輸入構(gòu)件等速轉(zhuǎn)動時，輸出構(gòu)件帶動滑塊作往復(fù)移動，機構(gòu)具有急回 功能，但該方案不但設(shè)計計算比較復(fù)

5、雜， 滑塊 5 和作平面復(fù)雜運動的 連桿2 和 4 的動平衡也比較困難。二、根據(jù)已知條件算出各桿件長度及曲柄中心點的位置1、利用作圖法確定機構(gòu)的運動尺寸根據(jù)原始數(shù)據(jù)，可求得IDB=06DC=0.6 0.27m = 0.162m，并作出搖 桿的兩個極限位置DB、DB2，利用公式-180(K-1)/(K+1)，計算出v T0.19。選取一點 P,使.B1PB2 - oP 點的簡單做法是做B2M(_BB2)和BiN（與B1B2成90）的交點。通過P,呂且三點作圓。可知圓周上任取一點作為曲柄的軸心，機構(gòu)的極位夾角均等于二，此圓與直線GH 的交點即為曲柄中心 0。這樣的位置有兩個，可以驗證以 O 為曲

6、柄中心的傳動角丫i小于40（最小傳動角發(fā)生在曲柄與機架的兩個共 線位置，如下圖所示），與要求相矛盾，故排除。 2-6 連桿機構(gòu)的運動分析如下圖所示，選取桿 6 與垂直線的夾角為 30時的位置，用圖解法進 行I0A二OB2一I0B1-=89.45mmIAB二l0B2I0B10B22 二297.9mm由IOB1=27.65mm, l0B2= 386.54mm 可得:分析。根據(jù)原始數(shù)據(jù)要求，桿件 4 的轉(zhuǎn)速n 10扁n,貝 S 其角速度 r 為:（一）、速度分析A 點的線速度、A八4lA=11.52 0.08945ms =1.03msVB二VAVBA大?。?？“？方向：丄 DB 丄 OA 丄 AB選取

7、速度比例尺 弋-0.01m smm，作速度分析圖（如下圖所示）可110 260G= 11.52得：由此可得：桿 5 的角速度為：”亡彘叫=1.8 叫搖桿 6 的角速度為：= rads=5.19rads1DB0.162C 點的速度為：C = 6IDC= 5.19 0.27ms= 1.40msV廠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。選取速度比例尺-0.01m smm，作速度分析圖（如下圖所示）可V8C7 =0.0仆70% = 0.70嘆% =0.01漢121嘆=1.21嘆（二）、加速度分析A 點的加速度為：a

8、42JOA= 11.5227.08945少$2=11.87%2大小:得:B 點相對于 D 點的法向加速度為:aB62IDB二 5.1920.162B 點相對于 A 點的法向加速度為: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：搖桿6的角加速度為：a6 = aj =01；8r% = 72.10r%C 點的加速度為：ac二灼62be =5.192漢 0.27%2= 7.27 嘰2a8+k+r-aC 7a8C7a8C7大?。?？VV?方向： 水平CTD水平垂直1/TaBAaBD選取加速度比例尺 =0

9、.1mm，作加速度分析圖（如上圖所示）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漢0.70%2= 7.27聽272J選取加速度比例尺 -0.1msmm，作加速度分析圖（如上圖所示）可得：3、已知各桿件長度及各固定點相對位置，用solidworks作圖仿真。二 0.1 36.3=3.63%三維圖：仿真的初始位置，即搖桿豎直的時候其中ac7=ac= 7.27%2,a8c7 =2灼6 78C7= 2域5.19漢0.70%2= 7.27聽2由曲柄的轉(zhuǎn)速為 114n/min=1.9n/sec

10、 得， 機構(gòu)運動的周期為 1/1.9=0.526sec。設(shè)置仿真時間為 0.6 秒鐘，幀數(shù)為 30。仿真結(jié)果：搖桿-6 角速度（deg/sec）搖桿-6(deg/sec*2)推桿-8(mm/sec)推桿-8(mm/sec*2)幀數(shù)時間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

11、-29.00-6635.07-115.26-26400.5170.120-143.61-4816.87-580.24-20205.9080.140-223.07-3187.99-929.33-14843.7090.160-273.60-1923.22-1178.44-10149.86100.180-302.05-964.57-1337.86-5843.56110.200-313.57-214.83-1414.12-1833.92120.220-311.52402.76-1413.621813.38130.240-298.02934.92-1344.954955.31140.260-274.55

12、1401.16-1219.797440.63150.280-242.421799.94-1052.409169.33160.300-203.092118.14-858.0910141.13170.320-158.312344.39-651.0010479.81180.340-109.912482.24-441.5910417.48190.360-59.462555.87-235.0510241.81200.380-7.842605.30-30.7910233.17210.40044.892674.73176.9410621.35220.42099.532800.39397.7811563.83

13、230.440157.402998.55643.5713111.46240.460219.823246.80925.2615096.33250.480286.973444.751246.1116852.13260.500355.663343.111587.1816736.14270.520415.622475.021883.9111865.40280.540445.72282.722011.63-362.55290.560417.88-3211.191833.97-17609.72300.580317.92-6584.281335.69-30688.06310.600168.34-7955.8

14、5679.97-33158.66T-搖桿-6角速度(deg/sec)-400. 00500. 00400. 00300.00200. 00100. 000. 00-100. 00-200. 00-300.00sec搖桿-6 (deg/sec*2)-推桿8 (mm/sec)-2000.00機構(gòu)的動態(tài)靜力分析用 Solidworks 模擬，在物料與輸料糟之間加一個相互作用力，代替物 料的重力，此力 F二MG=28200N。再加個摩擦系數(shù) f=0.35，仿真可得：zoooo,oo-40000. 00t-推桿-8 (mm/sec*2)10Q0Q, ooo. oo-10000, 00-20000, 00

15、-30000, 00由圖可知：曲柄上受的最大力 F=25972N。則最大平衡力距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時間(sec)P二Mmax4820.77N/m 11.94rad/s = 21739.96W第三章傳動系綜合圖 3 1初步確定傳動系統(tǒng)總體方案如圖 4 1 所示。選擇 V 帶傳動和二級減速器（錐齒輪-斜齒輪）。傳動裝置的總效 率：h=hh21%h h5=0.94xo.98xo.98x0.98x0.99 】=0.

16、867;hl為 V 帶的效率，%2為軸承 1 的效率，%3為第一對軸承的效率，%4為 第二對軸承的效率，%5為每對齒輪嚙合傳動的效率（齒輪為 6 級精度， 稀油潤滑）。 4-1電機的初步選擇電動機所需工作功率為： Pd= Pw/h= 38/0.867 = 43.83kw。執(zhí)行機構(gòu)的曲柄轉(zhuǎn)速為 n= 114r/min，經(jīng)查表按推薦的傳動比合理范圍，V 帶傳動的傳動比 i1= 24, 一級圓錐齒輪減速器的傳動比 i2=24, 單級圓柱斜齒輪減速器傳動比 i3= 18,則總傳動比合理范圍為 i = 4128,電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為n= ixn=（4128）x114= 456 14592r/min。綜

17、合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，選定型號為Y2- 280S- 6 的三相異步電動機，額定功率為 45kW 額定電流 85.9A，滿載轉(zhuǎn)速 no= 980 r/min，同步轉(zhuǎn) 速1000r/min。傳動裝置的總傳動比和傳動比分配如下：(1) 總傳動比由選定的電動機滿載轉(zhuǎn)速 no和工作機主動軸轉(zhuǎn)速 n,可得傳動裝 置總傳動比為 i = no/n = 980/114 = 8.6。(2) 傳動裝置傳動比分配i = iiXi2式中 ii, i2分別為帶傳動和減速器的傳動比。為使 V 帶 傳動外廓尺寸不致過大，初步取 ii= 3.61，則減速器傳動比為 i2= i/ ii

18、= 8.6/3.61 =2.38。 4-2V帶傳動的設(shè)計(1) 確定計算功率Pc=kfO=1.?2 45 54,式中kA為工作情況系數(shù)，PO為電 機輸出功率。(2) 選擇帶型號根據(jù)Pc=54kw，n0=980r/min，查圖初步選用C型帶。(3) 選取帶輪基準(zhǔn)直徑dd1，dd2查表選取小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1=280mm，則大帶輪基準(zhǔn)直徑dd2=h(1- x)dd1=3.61(1- 0.01)? 2801000.692mm, 式中 x 為帶的滑動率，通常取(1% 2%,查表后取dd2=800mm。(4) 驗算帶速 VV=60創(chuàng)000=P6O8000030=14.36m/S,在102 0m/s范圍內(nèi)

19、，V帶充分發(fā)揮。(5) 確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度Ld在0.7(dd1+ dd2)#a02(dd1+ dd2)范圍內(nèi)，初定中心距a0=1500mm，所以帶長為：L心=2a0+2(dd1+dd2)+(dd24ddd1)2=2150+P(28(+ 100卯0寫080)=5096mm查圖選取C型帶的基準(zhǔn)長度Ld=5000mm，得實際中心距為:=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=145

20、1mm(6) 驗算小帶輪包角a1doa1=1800-dd2- dd1157.30=1800-吧；？吧；？80057.3。a1451=151.5031200所以，包角合適。確定 V 帶根數(shù) Z因dd1=280mm，帶速V= 14.36m/s，傳動比 i1=3.61,查表得單根 V 帶所能傳遞的功率p0= 8.59kw,功率增量Dp0= .83kw,包角修正系數(shù)Ka= 0.925,帶長修正系數(shù)KL=10.7，則由公式得Z = _pc_ =_54_=5 79(P0+ LP)KaKL(8059+ 0.83)創(chuàng) 0.925 1.07故選 6 根帶。帶輪齒形及 V 帶外觀示意圖:圖3-2圖3-3第四章課程

21、設(shè)計總結(jié)這次機械原理課程設(shè)計雖然耗時相當(dāng)長， 也很辛苦，但當(dāng)著手去做的 過程中學(xué)到很多知識，我的專業(yè)能力有了較大的提高。 在這次設(shè)計中 我深刻體會到理論知識與實踐相結(jié)合的重要性，確實也印證了 “實踐 是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”。沒有理論的支撐，實踐就沒有意義；沒有 實際實踐結(jié)果的檢驗，理論就是一紙空談。在設(shè)計的過程中我翻閱了許多資料書：理論力學(xué)、材料力學(xué)、機械原理、軟件的相關(guān)資料等， 還多次上網(wǎng)查資料， 通過借鑒相關(guān)專業(yè)人士在設(shè)計中的分析問題的突 破口；處理問題的方法、途徑來指導(dǎo)自己的整個設(shè)計。其次，這次課 程設(shè)計讓我對 AUTOCAD 201、0ADAMS 200、5 CAXA 2007 等軟件的應(yīng)用 更加熟悉。 也感謝所有幫助過我的同學(xué)， 感謝老師讓我學(xué)到很多知識 讓我的理論知識和動手能力提高了很多！參考文獻1 機械原理課程設(shè)計 王淑仁 科學(xué)出版社 2006 年 9 月 第 1 版2 機械原理 馮鑒 何俊 雷智翔 西南交通大學(xué)出版社 2008 年 8月第 1 版江曉侖 中國鐵道出版社 2004 年 7 月第 1江曉禹 西南交通大學(xué)出版社 2009 年 2 月5機械設(shè)計課程設(shè)計手冊（第二版）清華大學(xué) 吳宗澤， 北京科技大學(xué) 羅圣國主編6 機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書 龔溎義 高等教育出版社 第 2 版3理論力學(xué)版4材料力學(xué)第4 版