机械原理课程设计 摇摆式输送机设计说明书

机械原理课程设计说明书

题目：摇摆式输送机

学院：机电工程学院

班级：--------

学号： ------------

设计者： -------

指导教师：张日红

2011 年月日

目录

一、机械原理课程设计的目的和内容 ________________________ 3

1.1课程设计的目的 _____________________________________ 3

1.2课程设计的题目 _____________________________________ 3

1.3工作原理 ___________________________________________ 3

1.4 设计要求和原始数据_________________________________ 4

1.5 设计内容及工作量___________________________________ 5

二、摇摆式输送机设计过程 _________________________________ 5

2.1 其他设计方案_____________________________________ 5

2.2图解法确定机构的运动尺寸 ___________________________ 7

2.3 连杆机构的运动分析_________________________________ 8

2.31图解法分析 ________________________________________ 8

（一）、速度分析 ____________________________________ 9

（二）、加速度分析 _________________________________ 11

2.32用SolidWorks建模仿真所得运动曲线图如下 ___________ 13

2.4机构的动态静力分析 ________________________________ 15 第三章:课程设计总结_____________________________________ 16 参考文献 ________________________________________________ 17

一、机械原理课程设计的目的和内容

1.1课程设计的目的

机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第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题的能力，使学生对于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。

1.2课程设计的题目

摇摆式输送机

1.3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9作往复移动，放置在槽上的物料10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1摇摆式输送机示意图

1.4 设计要求和原始数据

设计要求：

该布置要求电机轴与曲柄轴垂直，使用寿命为5年，每日二班制工作。输送机在工作过程中，载荷变化较大，允许曲柄转速偏差为±5%，六连杆执行机构的最小传动角不得小于40°，执行机构的传动效率按0.95计算，按小批量生产规模设计。

原始数据：

1.5 设计内容及工作量

1、根据摇摆式输送机的工作原理，拟订2~3个其他形式的机构，画出机械系统传动简图，并对这些机构进行对比分析。

2、根据设计数据确定六杆机构的运动尺寸，取lDB=0.6lDC。要求用图解法设计，并将设计结果和步骤写在设计说明书中。

3、连杆机构的运动分析。将连杆机构放在直角坐标系下，编制程序分析出滑块8的位移、速度、加速度及摇杆6的角速度和角加速度，作出运动曲线，并打印上述各曲线图。

4、机构的动态静力分析。物料对输料槽的摩擦系数f =0.35, 设摩擦力的方向与速度的方向相反，编制程序求出外加力大小，作出曲线并打印外加力的曲线，求出曲柄最大平衡力矩和功率。

5、编写设计说明书一份。应包括设计任务、设计参数、设计计算过程等。

二、摇摆式输送机设计过程

2.1 其他设计方案

图2-1

图2-2

以上两种机构的分析对比：图2-1为六杆机构，直接通过电动机带动曲柄滑块转动从而是连杆1回转终使滑块左右运动，从而达到输送货物的效果。其优点是成本比较低，结构简便，缺点是摩擦大，耗费能量多。图2-2通过送电动机带动曲柄4回转，从而使8往复移动达到输送货物的效果。该机构的滑块8和作平面复杂运动的连杆的动平衡比较容易，但是该机构的设计和计算比较复杂。

2.2图解法确定机构的运动尺寸

图2-3

设计步骤：

① 根据原始数据，可求得m m 150m m 2506.06.0=?==DC DB l l ； ② 作出摇杆的两个极限位置12DB DB 、，利用公式

180K -1)/θ=（（，计算出10.19θ=；

③ 选取一点P ，使12B PB θ∠=。P 点的简单做法是做212()B M B B ⊥和

1B N （与12B B 成090θ-）的交点。通过12,,P B B 三点作圆；

④ 在圆周上任取一点作为曲柄的轴心，则机构的极位夹角均等于θ，作直线l 与此圆的交点O ，此即为曲柄中心O 。然后你标出相应数据。

设计结果：

由1OB l 208.95mm =，2l 379.78mm OB =可得：

21

OA l l 85.42mm 2OB OB l -==

21

l l 294.37mm 2

OB OB AB l +==

2.3 连杆机构的运动分析

2.31图解法分析

如下图2-4所示，选取杆6与垂直线的夹角为30°时的位置,用图解法进行分析。

图2-4

根据原始数据要求，杆件4的转速min 118r n =，则其角速度4ω为：

s rad s rad 35.1260

21184=?=πω

（一）、速度分析

A 点的线速度s m s m A 05.108542.035.12l OA 4=?==ων

BA A B v v v +=

大小： ？ √ ？ 方向：⊥DB ⊥OA ⊥AB

选取速度比例尺()mm

s m 01.0=νμ，作速度分析图（如下图所示）可得：

图2-5

s m s m pb B 96.058.9501.0=?=?=νμν

s m s m ab B 17.053.1601.0A =?=?=νμν

由此可得：

杆5的角速度为：s rad s rad

l AB

13.115

.017.0BA

5==

=

νω 摇杆6的角速度为：s rad s rad

l DB

4.615

.096.0B

6===

νω

C 点的速度为：s m s m l DC C 60.125.04.66=?=?=ων

78C78C v v v +=

大小： ？ √ ？ 方向：水平 ⊥DC 垂直

其中s m 60.1C C7==νν。

选取速度比例尺()mm

s m 01.0=νμ，作速度分析图（如下图所示）可

得：

图2-6

s m s m 81.001.8101.07C 8=?=ν

s

m s m 38.129.13801.08=?=ν

（二）、加速度分析

A 点的加速度为：2

2

224A 03.1308542

.035.12s m

s

m l a OA =?=?=ω

B 点相对于D 点的法向加速度为：

2

2

22

614.615.04.6s m

s

m

l a DB n

BD =?=?=ω

B 点相对于A 点的法向加速度为：

2

2

22538.029437.013.1s m

s

m

l a AB n BA =?=?=ω

ττBA n BA A BD n BD D B a a a a a a a ++=++=

大小： 0 √ ？ √ √ ？ 方向： B →D ⊥DB A →O B →A ⊥AB 选取加速度比例尺()

mm s m a 2

1.0=μ，作加速度分析图，如图2-7

可得：

图2-7

22

73.1429.1471.0s m

s m

a B =?=

22BD

39.1388.1331.0s

m s m a =?=τ

由此可得：

摇杆6的角加速度为：22BD 627.8915

.039.13s rad s rad l a DB ===τα C 点的加速度为：22

22

624.1025.04.6s m

s

m l a DC

C =?=?=ω

r C78k C787C 8a a a a ++=

大小： ？ √ √ ？ 方向： 水平 C →D 水平 垂直

其中2

C C724.10s

m

a a ==，2

2

C786k C7837.1081

.04.622s m

s

m a =??=?=νω

则选取加速度比例尺()

mm s m a 2

1=μ，

作加速度分析图（如上图所示）可得：

图2-8

22

819.519.51s m

s

m

a =?=

2.32用SolidWorks建模仿真所得运动曲线图如下（机构模型图见后面）：

推杆8的位移曲线：

推杆8的速度曲线：

推杆8的加速度曲线：

摇杆6的角速度曲线：

摇杆6的角加速度曲线：

2.4机构的动态静力分析

在物料上添加一个摩擦力，大小为：

N

N g G f 96048.9280035.0F =??=??=阻

方向为水平向左。

此摩擦力在0.23s 内为9604N ，在0.23～0.504s 内为0。 表达式为：

IF(time-0.23:9604,9604,0) 最大平衡力矩为：

m

N ?=406.350M max

功率为：

W

W 4225.501835.12350.406M P 4max =?=?=ω

输送机模型图：

第三章:课程设计总结

作为一名机械自动化专业的大二学生，我觉得做机械原理课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的大学时间里，我们大多数接触的是公共和专业基础课，在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，而做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台，使我们能把所学的专业基础课理论知识运用到实践中去。

在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属用AutoCAD画图和用SolidWorks建模仿真。在制作过程中，我对以前学过的技术更加熟练，同时又学到了更多的技术。