机械原理课程设计摇摆送料机构.doc

机械原理课程设计 摆式送料机构总体设计

机械原理课程设计说明书

题目：摆式送料机构总体设计
姓名：冯帅
学号：
专业：
班级:
学院：交通与车辆工程学院
指导教师：

2013年7月9日
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机械原理课程设计 摆式送料机构总体设计
目录

第一章 机械原理课程设计指导书 1
一．机械原理课程设计的目的 1
二．机械原理课程设计的任务 2
三．课程设计步骤 2
四．基本要求 2
五．时间安排 3
六．需交材料 3
第二章 摆式送料机构总体设计过程 3
一 工作原理 3
二 设计方案 4
三 利用解析法确定机构的运动尺寸 5
四 连杆机构的运动分析 10
⑴速度分析 10
⑵加速度分析 11
第三章 课程设计总结 13
第四章 参考文献 13

第一章 机械原理课程设计指导书
一．机械原理课程设计的目的
    机械原理课程设计是机械原理课程教学中最后的一个重要的实践性教学环节，是培养学个进行自动机械总体方案设计、运动方案设计、执行机构选型设计，传动方案设计控制系统设计以及利用用计算机对工程实际中各种机构进行分析和设计能力的一个重要的川练过程。其目的如下：
    (1)通过课程设计，综合运用所学的知识，解决工程实际问题。并使学生进一步巩固和加深所学的理论知识。
    (2)使学生得到拟定机械总体方案、运动方案的训练，并且有初步的机械选型与组合及确定传动方案的能力，培养学生开发、设计、创新机械产品的能力。
    (3)使学生掌握自动机械设计的内容、方法、步骤，并对动力分析与设计有个较完整的概念。
(4)进一步提高学生的运算、绘图、表达及运用计算机和查阅有关技术资料的能力。
(5)通过编写说明书，培养学生的表达、归纳及总结能力。
二．机械原理课程设计的任务
    机械原理课程设计的任务一般分为以下几部分。
    (1)根据给定机械的工作要求，合理地进行机构的选型与组合。
    (2)拟定该自动机械系统的总体、运动方案(通常拟定多个)，对各运动方案进行对比和选择，最后选定一个最佳方案作为个设计的方案，绘出原理简图。
(3)传动系统设计，拟定、绘制机构运动循环图。
三．课程设计步骤
1．机构设计和选型
（1）根据给定机械的工作要求，确定原理方案和工艺过程。
（2）分析工艺操作动作、运动形式和运动规律。
（3）拟定机构的选型与组合方案，多个方案中选择最佳的。
（4）设计计算。
（5）结构设计、画图。
（6）编写设计计算说明书。
2．自动机械总体方案设计
（1）根据给定机械的工作要求，确定实现功能要求原理方案。
（2）根据原理方案确定工艺方案和总体结构。
（3）拟定工作循环图。
（4）设计计算。
（5）画图。
（6）编写设计计算说明书。
3．自动机械传动系统设计
（1）分析工艺操作动作、各机构运动形式和运动规律选择动力机。
（2）确定传动机构方案和采用的传动形式，多个方案中选择最佳的。
（3）传动比分配、设计计算。
（4）传动系统结构设计。
（5）结构设计、画图。
（6）编写设计计算说明书。
四．基本要求
1．课程设计必须独立的进行，每人必须完成设计图样A3一张，能够较清楚地表达所设计内容的原理、空间位置及有关结构。
2．根据设计任务书要求，合理的确定尺寸、运动及动力等有关参数。
3．进行相关的设计计算。
4．正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。
5．编写设计计算说明书，说明方案确定的方法、依据，并进行分析和有关设计计算，把设计中所涉及的问题说明清楚。说明书力求用工程术语，文字通顺简练，字迹工整、插图清晰，5000字左右。
五．时间安排
共一周5天
查资料          1天
确定方案        1天
设计计算        1天
绘图            1天
写设计说明书    1天
六．需交材料
1．A3图纸一张（手画和计算机绘图均可）。
2．设计计算说明书一份（手写和打印均可）。
第二章 摆式送料机构总体设计过程
一 工作原理
1．工作原理
摆动式搬运机是生产中经常用来对较笨重的货物或工件进行移位搬运的机械，其工作原理如图所示，电动机通过减速轮系(减速器)驱动一个六杆机构，原动构件1为该机构的物柄O1A，而滑块5为其输出构件，利用沿块5的往复移动来搬运货物或工件。

2．设计数据
设计数据见表。

3．设计提示
为机器运转平稳曲柄轴应设有飞轮。

二 设计方案

图2-2

图2-3
以上两种机构的对比：图2-2所示送料的往复运动，我们用曲柄滑块机构实现，当输入构件匀速转动时，输出构件带动滑块作往复移动，机构具有急回特性，但该方案中不但设计计算比较复杂，滑块5和作平面复杂运动的连杆3和4的动平衡也比较困难。图2-3为六杆机构，直接通过电动机带动曲柄滑块转动从而使连杆2摆动最终使滑块左右运动，从而达到输送货物的效果。其优点是成本比较低，结
构简单，缺点是摩擦大，耗费能量多。
三 利用解析法确定机构的运动尺寸
如下图所示，选取摇杆分别处于左、右极限位置时，由解析法进行分析。
图2-4
机构的自由度为：
根据设计数据的要求，曲柄4的转速n4=114r/min,其角速度4为：

极位夹角：
以D为原点，建立如图2-4所示的直角坐标系DXY，各点的坐标如下： D(0,0) B(-78,78) B'(78,78) C'(130,130) O(225,Oy) C(-130,130)
则：OB=(-303,78-Oy) OB'=(-147,78-Oy) BB'=(156,0)
OC=(-355,130-Oy) OC'=(-95,130-Oy) OD=(-225,-Oy)
由余弦定理得：
解之得：Oy1=239.4193 Oy2=30.7806
Oy3=562.0679 Oy4=-291.8679

图2-5
①当Oy1=239.4193时：OA=OA'=70.1006 mm AB=A'B'=250.3546mm
OB'=180.2540mm OB=320.4552mm
OC'=96.0632mm B'C'=104mm
OC=3552860mm
机构在左极限位置时，在ΔOB'C'中(如图2-5所示)，可算得此时机构的传动角:

机构在右极限位置时，在ΔOBC(如图2-5所示)中，可算得此时机构的传动角：

所以，，不满足设计要求，故舍去。
②当 Oy2=30.7806 时：OA=OA'=70.1006 mm AB=A'B'=250.3546mm
OB'=180.2540mm OB=320.4552mm
OC'=216.3583mm B'C'=104mm
OC=404.7356mm
机构在左极限位置时，在ΔOB'C'(如图2-5所示)中，可算得此时机构的传动角：

机构在右极限位置时，在ΔOBC(如图2-5所示)中，可算得此时机构的传动角：

由于，，故满足设计要求。
③当 Oy3=562.0679时：OA=OA'=35.9956 mm AB=A'B'=487.5601mm
OB'=451.5646mm OB=523.5557mm
OC'=350.0392mm B'C'=104mm
OC=489.4154mm
机构在左极限位置时，在ΔOB'C'(如图2-5所示)中，可算得此时机构的传动角：

机构在右极限位置时，在ΔOBC(如图2-5所示)中，可算得此时机构的传动角：

所以，，不满足设计要求，故舍去。
④当 Oy4=-291.8679时：OA=OA'=35.9956 mm AB=A'B'487.5601mm
OB'=451.5646mm OB=523.5557mm
OC'=525.6897mm B'C'=104mm
OC=627.1760mm
机构在左极限位置时，在ΔOB'C'(如图2-5所示)中，可算得此时机构的传动角：

机构在右极限位置时，在ΔOBC(如图2-5所示)中，可算得此时机构的传动角：

所以，，不满足设计要求，故舍去。
综上所述：当Oy2=30.7806 时，机构的各参数满足设计要求。
机构的各杆长尺寸如下:曲柄OA=70.1006mm
连杆AB=250.3546mm
摇杆DC=260mm
四 连杆机构的运动分析
⑴速度分析

图2-6
为方便分析与计算，取机构处于右极限位置时(如图2-6所示)的数据分析：
A点的线速度为：

由图得，点B为AB杆的速度瞬心，则连杆AB的角速度为：

摇杆DC上，B点、C点的线速度为：

摇杆DC的角速度为：

⑵加速度分析

图2-7
以A为基点，将B点处的所有加速度作(如图2-7所示)的分解，则：
…………………………①
B点的法向加速度为：

由于曲柄OA作匀速转动，则A点得切向加速度为：

A点得法向加速度为：

故①式可变为：
………………………………………②
在ΔOBD中，由余弦定理得：

将②式中的各加速度分别在图示的X轴、Y轴上投影有：
X轴上：……………………③
Y轴上: ……………………④
联解③④得： 方向与图中假设方向相反

所以，摇杆CD的角加速度为：

在误差允许的范围内，上述理论分析结果与下列曲线上对应时刻的数据基本一致，故计算是正确的。

第三章 课程设计总结
这次机械原理课程设计虽然耗时相当长，也很辛苦，但当着手去做的过程中学到很多知识，我的专业能力有了较大的提高。在这次设计中我深刻体会到理论知识与实践相结合的重要性，确实也印证了“实践是检验真理的唯一标准”。没有理论的支撑，实践就没有意义；没有实际实践结果的检验，理论就是一纸空谈。在设计的过程中我翻阅了许多资料书：理论力学、材料力学、自动机械、软件的相关资料等，还多次上网查资料，通过借鉴相关专业人士在设计中的分析问题的突破口；处理问题的方法、途径来指导自己的整个设计。其次，这次课程设计让我对AUTOCAD 2007的应用更加熟悉。也感谢所有帮助过我的同学，感谢老师让我学到很多知识让我的理论知识和动手能力提高了很多！
第四章 参考文献

[1]《自动机械设计》 宋井玲 国防工业出版社 2011年10月第1 版
[2]《自动机械》 冯鉴 何俊 雷智翔 西南交通大学出版社 2008 年8月第1版
[3]《理论力学》 江晓仑 中国铁道出版社 2004年7月第1版
[4]《材料力学》 江晓禹 西南交通大学出版社 2009年2月第4版

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