机械原理课程设计摇摆式输送机.docx

机械原理课程设计摇摆式输送机机械原理课程设计摇摆式输送机说明书负责人：何竞飞学 院： 机电工程学院班 级: 机械1102班学 号： 0806110229B期：2013年7月1日目录1 .设计任务及原始参数 2 .运动方案设计 1.1 1主机构方案 1.2 电动机一一主机构（齿轮传动机构方案）1.3 总体方案图 3 .电动机选择 3.1 电动机型号 3.2 电动机的功率 4 .传动比分配 5 .齿轮机构设计 5.1 齿轮参数选择 5 .2变位齿轮设计 6 .主机构设计 7 .主机构运动分析 8 .主机构受力分析 9.主机构速度波动调节 1. 1等效力矩确定 9. 2最大盈亏功计算 10. 3等效转动惯量计算 11. 4飞轮转动惯量计算 10.设计总结 1 .课程设计的任务机械原理课程设计的任务是对机器的主体机构进行运动分析、动态静力分析，求出所有的运动副反力及平衡力矩要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸(或者编制计算程序)，编写设计计算说明书要达到课程设计的目的，务必配以课程设计的具体任务：按照选定的机械总功能要求，分解成分功能，进行机构的选型与组合；设计该机械系统的几种运动方案，对各运动方案进行对比与选择；对选定方案中的机构一一连杆机构、凸轮机构、齿轮机构，其他常用机构，组合机构等进行运动分析与参数设计；通过计算机编程，将机构运动循环图在计算机屏幕上动态地显示出来，并给出相应的运动参数值。

原始数据：参数项目物料重量G(Kg)曲柄转速n4(r∕min) 行程速比系数K 位置角Φl(°)3120 114 1.2 60摇杆摆角角①2(°) 1(mm)h(mm)ICD(mm)60 220 360 2702.运动方案设计2.1主机构方案通过查询分析几种经典的运送机结构并分析其优缺点，结合自己的改动确定了机构的基本结构位置与转动方式2.2电动机——主机构方案电动机一二级圆柱齿轮减速器一主机构示意图2.3总体设计方案电动机一二级圆柱齿轮减速器一主机构示意图3.电动机选择3.1 电动机型号结合功率及转速能够确定电动机型号为Y18L-4选自秦大同《现代机械设计手册》P25-24"Y系列三相异步电动机数据”3.2 电动机的功率设通过皮带齿轮传动后加于主机构的功率为Pr,地面与小车之间的摩擦系数f=0.01,一个周期滑杆行进的路程为Ho每次小车获得的动能为Mz车，一秒完成的周期数为n根据公式：Wl^二2FrH, (3-1) f=0.1Fr=fG, (3-2)W车二0∙5m½nαx (3-3)W=n(W车+W磨) (3-4)Pr=W∕T,能够求得：Pr=16.272Kw选择V带传动与二级齿轮传动，传动装置的总效率η=η1η2η3η4η52其中Tll为皮带传动效率，D2τ13τ14为轴承传动效率，r∣5为齿轮传动效率。

得到η=0.8711实际电动机功率P=Pr∕τιG=3120KgH=0.27mn=l.9½nax=2.lm∕sη1=0.94H2=n3=τ14=°∙98η5=0∙99数据取自毛炳秋《机械设计课程设计》P202-13P=18.6Kw,结合功率及转速能够确定电动机型号为Y18L-4（选自秦大同《现代机械设计手册》P25-24"Y系列三相异步电动机数据”）4.主机构设计主机构的设计及各杆尺寸的确定通过CAD作图测量得到要紧过程：L取一点D作为一个机架，过D做两条与水平线分别成60°与120长为270mm的直线，直线端点为C,BD=O.6CD=162mm,即可确定B点行程速比系数K=I.2,由公式0=180(K+1)/(K-I)能够求出角度为16.36°以Bl,B2点为角的边做角度16.36°,角的顶点记为D点以Bl,B2,D三点画圆，以D点水平向左做一条长为220mm的线段，垂直向上与圆交与点，连接OBI与0B2,能够测量的OBI=I66.量mm,0B2=314.14mm,根据主机构结构特点，Bl,B2为两极限位置，则0A+AB=314.14mm,AB-OA=166.22mmo根据此方程求解得0A=74.09mm,AB=240.31mmo由h=360mm可知，另一机架与D点竖直距离为360mmo测得最小传动角为43°,符合传动要求。

主机构构件长度及位置确定完毕参考计算总传动比：公式：i=3nr能够得到i=L2.6,本机构使用皮带轮加二级圆柱齿nd=1440r∕minnr=114r∕min轮减速器构成皮带轮传动比为i∕2,则齿轮机构传为动比%=12,6/2二6.2,齿轮机构设计图如下：公式：i濯二笔，设齿轮1与2间的传动比为ii，齿轮2与3之间的传动比为公式：i1=l.讥2=Jl∙4i防（毛炳秋《机械设计课程设计》P192-6i1=3,G=2.15.齿轮系的设计1 .齿轮基本数据的确定由第四步已经确定了齿轮间的传动比，根据公式能够确定各个齿的齿数根据公式2二孑能够得到：Z1=20Z2=θθZ,=20 Z3=40取齿轮的模数m=5,能够得到齿轮的基本参数:项目代号小齿轮大齿轮模数m55压力角α20°20o分度圆直径dIOOmm300mm齿顶高ha5mm齿根高hf6.25mm齿全高h11.25mm齿顶圆直径daHOmm310mm齿根圆直径df87.5mm287.5mm基圆直径db94mm282mm齿距P15.7mm基圆齿距Pb14.75mm齿厚S7.85mm齿槽宽e7.85mm1.25mm顶隙 c200mm标准中心距公式来源孙恒《机械原理》P18010-22 .变位齿轮的选取由于变速后使齿轮的的转速降低，加大了低速齿轮间的作用力，为了避免因应力过大而导致齿轮的磨损与破坏，将低速齿轮设计为变位齿轮以提高齿轮的承载能力。

资料来源孙恒《机械原理》P191根据上表公式a=m(Z3+Z2)∕2a=150mm能够求得标准中心距，能够取变位后的Z2=40中心距α=152mπιm=5公式：a,=arccos(:acosα.Z3=2O变位系数%ι+x2-(invaι-inva)(Z3+Z2)/(2tana)得到%ι+x2^θ∙2 查表可得%ι=0.15,x2^θ∙05参考公式孙恒《机械原理》P19110-28变位齿轮基本参数:名称符号不等变位齿轮传动变位系数XX1+%2=°∙2节圆直径d,d,1=201mmd2=lOO.6mm啮合角a,21.2°齿顶高ha3.75mm3.25mm齿根高hf5.5mm6mm齿顶圆直径da208.5mm107.1mm齿根圆直径df 190mm 88.6mm中心距a 150.8中心距变动系数y 0.4齿顶高降低系数∆y -0.2参考公式孙恒《机械原理》P19210-46.主机构运动分析使用CATIA完成1.构件的建立:使用CATIA将各个构件按照长度比例画出OA杆：AB杆:CDff：滑块:机架:对主机构进行运动分析∙∙使用CATIA进行DMU运动仿真，选取OA杆的转动角度为横坐标,以滑杆的速度加速度为纵坐标画出图像并进行导出o滑杆位移图像：滑杆的速度图像:滑杆的加速度图像:摆杆位移图像:摆杆角速度图像:摆杆角加速度图像:va-0.88m∕svb-Q. 5m∕svba-0. 6m∕s0%=L 5 m∕s2dg=l. 54 m∕s2W=10. 45m∕s2哈07,机构的受力分析机构分析步骤：L进行速度分析，画出每个点的速度矢量图。

2 .进行加速度分析，画出加速度矢量图3 .将角加速度及加速度化为等效惯性力4 .取单个构件进行力矢量求解得到各个力并求出等效力矩(孙恒《机械原理》P57)对当θ=150时的机构进行力分析：7. 1速度分析：根据机构特点能够列出速度矢量方程：为=%+^BA (7-1)va=2τrn∕1∕60 (7-2)画出速度矢量图：选定比例系数测量出三个速度大小7.2加速度分析根据公式α-v2∕l (7-3)求出可ag唯根据加速度矢量方程式：好+g=W+吗+α%+a^A±CD〃CD〃OA〃OA±AB1AB做出加速度矢量图:选取比例系数能够测量出QCQAas2a^A7.3加惯性力公式M=Ja (7-4)能够求出AB杆上的惯性力矩F=M∕L (7-5)F=ma (7-6)求出加在AB杆上的惯性力F2及偏移量hac-ll.lm∕S2皈二6.8m∕s2as2=8,4m∕s2q%=5.6m∕s2MAB=2Kg.m2F2=403.2Nh=13mm7.4对机构进行力分析取滑块进行分析：将C的加速度沿水平与竖直方向分解能够得到:%x°cy对滑块进行受力分析：αcx=10.7m∕s2acy-ti.lm∕s2滑块受到的力：F34xF34yF54Fα4G4列出方程:fF34%F54=m% (7・7) F34y=562NF34y-G4=macy(7-8)F34x=749N对CD杆进行受力分析:CD杆受到的力有：F43xF43y¾∕763XI763yG3CD-IOOmm对I）点取矩得到公式:CDy=253mmICDXlCDyICB。