摇摆式输送机课程设计.doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上机械原理课程设计说明书设计题目 摇摆式输送机 机电工程 学院 机械设计制造与其自动化 专业 班设计者 指导老师 年 月 日目录设计题目：摇摆式输送机 第一章 绪论1-1课程设计的目的机械原理、机械设计是高等工科院校机械类专业学生的主干课程，与其配套的课程设计是学生首次较全面地进行机械传动系统运动学、动力学分析和机械结构设计的一个十分重要的实践性教学环节，它是这两门课程的重要组成部分。其目的在于进一步加深学生的课本知识，并运用所学理论和方法进行一次综合性设计训练，从而培养学生独立分析问题和解决问题的能力。通过课程设计，使学生具有初步的设计机械运动方案以及设计机械传动装置

2、的结构与强度的能力，增强对机械设计中有关运动学、动力学和主要零部件的工作能力的分析与设计的完整的概念。通过课程设计，可以提高学生综合运用知识的能力，增强对机械设计工作的了解和认识，使学生具备计算、制图和使用技术资料的能力，并初步掌握电算程序的编制，能利用计算机解决有关工程设计的问题。1-2课程设计的任务总体来说，机械设计与原理课程设计的任务是进行机械系统的运动方案设计和传动零部件的工作能力设计。具体来说，就是根据给定机械的工作要求，确定机械的工作原理，拟定工艺动作和执行构件的运动形式，绘制工作循环图；选择原动机的类型和主要参数，并进行执行机构的选型与组合，设计该机械系统的几种运动方案，对各种运

3、动方案进行分析、比较和选择；对选定的运动方案中的各执行机构进行运动分析与综合，确定其运动参数，并绘制机构运动简图；进行机械动力性能分析与综合，确定调速飞轮。这些都属于机械系统的运动方案设计内容。在完成运动方案设计任务的基础上，针对已设计的运动方案和确定的原动机输出参数，选择机械传动装置的类型，分配传动装置中各级传动的传动比，并计算各级传动的运动和动力参数；进行主要传动零部件的工作能力设计计算，传动装置中各轴系零部件的结构设计及强度校核计算，箱体及附件等的设计与选用；绘制出主要零件工作图和部件装配图，编制设计计算说明书和整理有关分析设计电算程序，进行课程设计答辩。依据专业和学时的不同，这些任务可

4、以进行调整和取舍，并有所侧重。1-3、课程设计的要求在课程设计过程中，要求每个学生做到：1）了解机械产品设计过程和设计要求，以机械总体设计为出发点，采用系统分析的方法，合理确定机械运动方案和结构布局；2）以所学知识为基础，针对具体设计题目，充分发挥自己的主观能动性，独立地完成课程设计分配的各项任务，并注意与同组其他同学进行协作与协调；3）在确定机械工作原理、构思机械运动方案等过程中，要有意识地采用创新思维方法，设计出原理科学、方案先进、结构合理的机械产品；4）对设计题目进行深入分析，收集类似机械的相关资料，通过分析比较，吸取现有结构中的优点，并在此基础上发挥自己的创造性，提出几种可行的运动方案

5、，通过比较分析，优选出一、二种方案进行进一步设计。5）仔细阅读本教材，并随时查阅机械原理与设计教材和有关资料，在认真思考的基础上提出自己的见解。6）正确使用参考资料和标准规范，认真计算和制图，力求设计图纸符合国家标准，计算过程和结果正确。7）在条件许可时，尽可能多地采用计算机辅助设计技术，完成课程设计中分析计算和图形绘制。8）在课程设计过程中，应注意将方案构思、机构分析、以及设计计算等所有工作都仔细记录在笔记本上，最后将笔记本上的内容进行分类整理，补充完善，即可形成设计计算说明书。第二章 拟定其他形式方案 2-1、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

6、下图所示。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 4.曲柄 5.连杆 6.加杆 7.滑块 8.连杆 9.料槽 10.物料2-2、 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40o。执行机构的传动效率按0.95计算。按

7、小批量生产规模设计。2-3、设计数据 注：1为杆6摆到左极限位置时，杆6与水平方向夹角，2为杆6的摆角。2-4、设计内容及完成的工作量1、根据摇摆式输送机的工作原理，拟订23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。要求利用Autocad软件用图解法设计，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。用图解法分析计算当杆6分别摆到两极限位置时，滑块8的位移、速度、加速度。并将其分析计算过程详细地写在说明书中。4、 选择电动机，确定传动装置的类型，画出机械系统传动简图。进行传动装置的运动参数

8、计算（包括设计传动系统并确定其传动比分配）。5、 利用Autocad软件绘制所设计的6杆机构的机构运动简图一张（A4）。6、 编写设计计算说明书一份。2-5、其他方案设计摇摆送料机构主要有铰链四杆机构和曲柄滑块机构组成，如图2-1所示。电动机经减速装置（图中未画出）使曲柄1转动，通过1-2-3-4，使滑块5沿导路作往复运动，以实现送料的目的。为例缩短空程时间，提高生产效率，机构有急回运动。输送机在工作过程中，由于载荷变化很大，引起主轴O1速度波动，所以在轴O1上装有调节主轴速度波动的飞轮（图中未画出）。图21 六杆机构 图3-1对以上两种机构进行对比分析：图2-1为六杆机构，直接通过电动机带动

9、曲柄滑块转动从而是连杆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，结构简便，缺点是摩擦大，耗费能量多。图3-1是通过送料的往复运动我们用曲柄滑块机构实现，当输入构件等速转动时，输出构件带动滑块作往复移动，机构具有急回功能，但该方案不但设计计算比较复杂，滑块5和作平面复杂运动的连杆2和4的动平衡也比较困难 。图2-1 六杆机构第三章 设计连杆机构的运动尺寸3-1 利用作图法设计出各构件初始尺寸 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40o。执行机构的传动效

10、率按0.95计算。按小批量生产规模设计。表4-1 其它设计要求题号物料的重量G曲柄转速n4行程速比系数K极位角摇杆摆角l(mm)h(mm)Lcd(mm)4-13000N110r/min1.126070280360270注：1为杆6摆到左极限位置时，杆6与水平方向夹角，2为杆6的摆角。取Ldb=0.6 Ldc,根据作图法可以设计出 Lcd=270mm,Lbd=162mm,极位角。 取以主动件的轴心O到D点的水平面的距离为h1=100mm ，如图图4-1所示，已知L=280mm ,所以，所以L与L4的夹角，L4与BD夹角，又因为BD=162mm，则，在三角形OBD中根据余弦定理可得OB=203mm

11、 。所以，AB=OB+OA = OA+203 式4-1 如图4-2所示，OD与BD夹角为，所以可根据余弦定理算 出OB=385mm。所以，AB=OB-OA = 385-OA 式42由上面两式可得，OA=91mm，AB=294mm。图4-1图4-2所以，所设计的数据是：L1=91mm, L2=294mm,L3=162mm,L4=297.3mm。第四章 连杆机构的运动分析 根据原始数据，行程速比系数，则原动件杆4的极位夹角由于Ldb=0.6 Ldc,根据作图法可以设计出杆件4长度，杆5长度AB =294mm, 4-1. 机构运动简图根据各杆件的尺寸及相对位置，运用AutoCAD，选取长度比例尺，绘

12、画出机构运动简图，如图3.2.1，图中，红色虚线分别表示机构的上下极限位置，黑实线为一般位置。图3.2.1六杆机构运动简图4-2. 各杆件的运动分析原始数据要求，杆件1的转速，则其角速度为：点A的线速度选取速度比例尺和加速度比例尺，用相对运动图解法作出以下两个位置的速度多边形和加速度多边形 。1. 左极限位置 1）此时，机构运动简图如图3.3.1a。 2）速度分析 速度分析从A点开始，取重合点进行求解。已知点的速度 其方向垂直于,指向与的转向一致。 由运动合成原理可知，重合点有方向： 大小： 0 ？ 故，此时= 3)加速度分析 由已知得A点仅有法向加速度，即其方向沿着，并由A指向。点的加速度有

13、两构件上重合点间的加速度关系可知，有由于此时， ，故、，所以点的加速度 方向垂直于点B的加速度 方向垂直于由合成运动得， 方向： 大小： ？ ？加速度多边形如图3.3.1b，其中加速度比例尺由于，得（a） (b)图3.3.1左极限位置 2. 右极限位置 1）此时，机构运动简图如图3.3.2a。 2）速度分析 点的速度同样为 其方向垂直于,指向与的转向一致。 由运动合成原理可知，重合点有方向： 大小： 0 ？ 故，此时= 3)加速度分析 A点的法向加速度也是其方向沿着，并由A指向。由：由于此时， ，故、，所以点的加速度 方向垂直于点B的加速度 方向垂直于由合成运动得， 方向： 大小： ？ ？加速

14、度多边形如图3.3.2b，其中加速度比例尺由于，得 (a) (b) 图3.3.2右极限位置4-3. 利用连杆机构设计及仿真软件对连杆机构运动分析结果1. 曲柄摇杆机构（如图4-3.1所示）图4-3.12.连杆及凸轮机构的设计及运动仿真软件图a 连杆及凸轮机构的设计及运动仿真软件3. 运动分析结果由4-3.1图可得，并且从该软件中可得出摇摆式输送机的曲柄摇杆机构,其具体运动分析数据如下表：输入杆转角连杆角位移连杆角速度连杆角加速度输出杆角位移输出杆角速度输出杆角加速度05.7228-5.0812-23.06794.9793-5.0812-134.427315.7151-5.114-20.2394

15、4.9715-5.2827-131.535525.7073-5.1424-17.30094.9633-5.4796-128.407135.6995-5.1664-14.26094.9549-5.6717-125.051945.6917-5.1856-11.12884.9462-5.8585-121.480655.6838-5.2-7.91454.9371-6.0397-117.705665.6759-5.2096-4.62874.9279-6.2151-113.740175.668-5.214-1.28244.9183-6.3843-109.598785.6601-5.21342.11284.

16、9085-6.5471-105.296695.6522-5.20765.54524.8985-6.7033-100.8501105.6443-5.19669.00274.8882-6.8526-96.2759115.6365-5.180312.47314.8777-6.995-91.5912125.6286-5.158815.94454.867-7.1301-86.8137135.6208-5.13219.40484.8561-7.258-81.9608145.6131-5.122.84214.845-7.3785-77.0505155.6054-5.062826.24524.8338-7.4

17、915-72.1165.5977-5.020529.60294.8223-7.5969-67.1268175.5902-4.973132.90454.8107-7.6949-62.1474185.5827-4.920836.14024.799-7.7853-57.1782195.5753-4.863739.30034.7871-7.8682-52.2346205.5679-4.801842.37624.7752-7.9436-47.3316215.5607-4.735345.35984.7631-8.0116-42.4831225.5536-4.664448.24384.7509-8.0724

18、-37.702235.5466-4.589251.02154.7386-8.1259-23.0007245.5397-4.509853.68724.7263-8.1724-28.3901255.5329-4.426556.23594.7139-8.212-23.8803265.5263-4.339558.66334.7014-8.2448-19.4804275.5198-4.248860.96584.6889-8.2711-15.1986285.5134-4.154863.14094.6763-8.2909-11.0416295.5072-4.057665.18634.6638-8.3046-

19、7.0157305.5011-3.957367.10084.6512-8.3123-3.1257由上表跟下图可与用几何法计算得到的两个极限位置的结果进行比较： 由下图可知道，摇杆最大摆角为跟所要求的设计数据相差不多，且其中下图的行程速比系数跟所要求设计的数据数值接近，所以符合设计要求。 由软件计算出来的数据可得，摇杆的最大加速度，而由几何法计算得到的左极限位置的摇杆加速度，因为相差很小，符合题目要求。同理可知，故而也相差不多，也符合题意要求。综上所述，由几何法计算得到的两个极限位置的结果与用软件计算得到的结果相接近，误差不是很大，故符合设计题目的要求。在运动过程中，该机构运动曲线图如下：连杆角

20、位移曲线：图b 杆AB即连杆角位移曲线图连杆速度曲线图c 连杆速度图连杆加速度曲线图d 连杆加速度图动态仿真图e 曲柄摇杆机构动态仿真图第五章 选择电动机 5-1 各轴运动和动力参数的计算由于从电机输出的较高的转速(1500r/min ),必须经过一系列降速机构,才能达到曲柄的转速要求(110r/min ),所以要在设计中加放减速机构, 减速机构我们选择二级圆柱斜齿轮减速器。各轴的运动和动力参数主要是指轴的转速、功率和转矩，它是进行传动零部件设计计算的重要依据。现以图34所示的双级圆柱齿轮减速器为例，说明机器传动系统各轴的转速、功率及转矩的计算。图34 双级圆柱齿轮减速器简图1 电动机轴；2高

21、速轴；3中间轴；4低速轴；5工作机轴；6电动机；7带传动；8高速齿轮传动；9低速齿轮传动；10联轴器；11工作机1. 各轴的转速n（r/min）电动机轴的转速 高速轴的转速 中间轴的转速 （31）低速轴的转速 工作机轴的转速 式中 电动机的满载转速；带传动的传动比；第一级齿轮传动的传动比；第二级齿轮传动的传动比。2. 各轴的输入功率P (kw)电动机轴的功率 高速轴的功率 中间轴的功率 （32）低速轴的功率 工作机轴的功率 式中 机械传动系统的设计功率，对于通用机器，常用电动机的额定功率作为设计功率；对于专用机器，常用电动机的输出功率作为设计功率；带传动的效率；第一级齿轮传动的效率（包括齿轮啮

22、合效率和轴承效率）；第二级齿轮传动的效率（包括齿轮啮合效率和轴承效率）；双级齿轮减速器的效率，；联轴器的效率。3. 各轴的输入转矩T（Nm）由下式计算各轴的转矩 （33）5-2选择电动机由于从电机输出的较高的转速(1500r/min ),必须经过一系列降速机构,才能达到曲柄的转速要求(110r/min ),所以要在设计中加放减速机构, 减速机构我们选择二级圆柱斜齿轮减速器。因为本传动工作情况是连续单向运转,载荷变化不大,所以选用常用的封闭式Y(IP44)系列电动机.(1)确定原动机功率电动机所需工作功率2.5KW (2)确定电动机转速经查表按推荐的传动比合理范围，V带传动的传动比i24，二级圆

23、柱斜齿轮减速器传动比i840，则总传动比合理范围为i16160电动机转速的可选范围为ni（16160）859.848598.4r/min。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，使带传动与减速器传动比相差较大,选用型号=Y100L-2 额定功率kW=2.5同步转速r/min=1500满载转速r/min=14305-3确定传动装置的总传动比和分配传动比（1）总传动比由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为n/n1430/11013（2）分配传动装置传动比 式中分别为带传动和减速器的传动比。为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取2.2，则二级齿

24、轮减速器传动比为13/2.25.91 第六章 设计小结经过一个月的努力,我终于将机械原理课程设计做完了.在这次作业过程中,我遇到了许多困难,一遍又一遍的计算,一次又一次的设计方案修改这都暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足.在这次机械原理课程设计中,利用我们所学的知识,应用到实践之中去设计摇摆式输送机,使得我们对课本知识的具体应用有了一定的了解,能够更贴切于实际,也为以后的各种设计打下了一定的基础.这次课程设计也大大培养了我们综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这

25、些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力,特别是提高了分析问题和解决问题的能力,为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。总体来说,我觉得做这种类型的作业对我们的帮助还是很大的,它需要我们将学过的相关知识都系统地联系起来,从中暴露出自身的不足,以待改进.有时候,一个人的力量是有限的,合众人智慧,我相信我们的作品会更完美!第七章 参考文献 1 孙恒，陈作模，葛文杰主编.机械原理.北京：高等教育出版社，20062 濮良贵，纪名刚主编.机械设计.北京：高等教育出版社，2007电子版机械设计手册R2.04、 机械设计课程设计指导书 龚溎义 罗圣国 李平林 张力乃 黄少颜 编 龚溎义 主编高等教育出版社 1990年4月第二版5、 机械设计课程设计图册 龚溎义 潘沛霖 陈秀 严国良 编 龚溎义 主编 （哈尔滨工业大学）高等教育出版社 1989年5月第三版专心-专注-专业