机械原理课程设计---搅拌机.doc

齐齐哈尔大学普通高等教育 机械原理课程设计 题目题号：_搅拌机_ 学 院： 机电工程学院_专业班级: 机电112班_ 学生姓名： 曹冬冬_ 指导教师： 包丽_2013年6月11日 成 绩： 机械原理课程设计成绩评阅表题目评分项目分值 评价标准评价等级得分A级（系数1.0）C级（系数为0.6）选题合理性题目新颖性20课题符合本专业的培养要求，新颖，有创新基本符合，新颖性一般内容和方案技术先进行20设计内容符合本学科理论与时间发展趋势，科学性强。方案确定合理，技术方法正确有一定的科学性，方案和技术一般文字与图纸质量30设计说明书结构完整，层次清楚，语言流畅。设计图纸质量高，错误较少设计说明书结构一般，层次较清楚，无重大语法错误。图纸质量一般，有较多错误独立工作及创造性10完全独立工作，有一定创造性独立工作及创作型一般工作态度10遵守纪律，工作认真，勤奋好学工作态度一般答辩情况10介绍，发言准确，清晰，回答问题正确介绍，发言一般，回答问题有较多错误评价总分总体评价注：1.评价等级分为A.B.C.D四级，低于A高于C为B,低于C为D.2.每项得分=分值x等级系数（等级系数：A为1.0,B为0.8，C为0.6.D为0.4)3：总体评价栏填写“优”“良”“中”“及格”“不及格”之一齐齐哈尔大学机械电子专业机械原理课程设计任务书一设计题目: 搅拌机给定数据及要求机构运动简图设计数据方案连杆机构的运动分析连杆机构的动态静力分析及飞轮转动惯量的确定xylABlBClCDlBES3S4n2G3G4Js3Js4QmaxQminMmr/minNKg.m2N15404252455954251400601300470200.725006300.04二 应完成的工作1 速度、加速度和机构受力分析图一张（画在A0图纸上）2 设计说明书1份学生姓名：曹冬冬班级：机电112学号：2011113040指导教师： 包丽目录摘要1第一章 机构实体模型3第二章 搅拌机的用途和设计要求4 2.1 设计目的4 2.2 机构用途4 2.3 技术方法4第三章 机构简介与设计数据5 3.1机构简介5 3.2 机构数据5第四章 运动设计与运动分析6 4.1 曲柄摇杆机构的运动分析6 4.1.1 机构运动简图6 4.1.2 速度分析7 4.1.3 加速度分析84.2 曲柄摇杆机构的动态静力分析9 4.2.1 阻力曲线9 4.2.2 确定惯性力和惯性力偶锯9 4.2.3 机构的动态静力分析9 4.2.4 曲柄平衡力矩12结论17参考文献18摘要 搅拌机，是一种带有叶片的轴在圆筒或槽中旋转，将多种原料进行搅拌混合，使之成为一种混合物或适宜稠度的机器。 搅拌机分为好多种，有强制式搅拌机、单卧轴搅拌机、双卧轴搅拌机等等。注意事项：搅拌机及自动供料机，必须把里面清洗干净，尤其是冬天，这样能延长寿命。搅拌机即是混合机，因为混合机的通常作用就是混合搅拌各类干粉砂浆，故俗称搅拌机 老式搅拌机体积庞大，结构复杂，成本高，效率低。先进的搅拌机技术设备，是降低生产成本，提高成品质量的重要环节，本设计从老式搅拌机出发，在传动系统和执行机构上都做了很大的改进。该机采用单相电动机做动力源，可在广大的农村使用，不用担心需要较高的动力电压的问题。文中教详细的设计了搅拌机的传动系统和执行机构，并对曲柄摇杆进行了详细的速度分析和加速度分析。本机在满足生产需要的同时，改变了以往的复杂设计模式，大大缩短了生产周期，降低了成本价格，提高了效率。关键词：搅拌机 曲柄摇杆机构第一章 机构实体模型 第二章 搅拌机的用途和设计要求2.1机构设计目的1. 改进现有的搅拌机模式，是搅拌机更加容易生产使用；2. 使机构的结构更加简单，更容易拆卸安装；3. 使用简单，使用者更容易掌握操作流程；4. 更好的使同学们把所学的东西应用到实际的生活中去。2.2机构用途搅拌机是一种对物料进行混合均匀的机器，该机可代替人工在不方便或完成不了时使用，具有生产效率高，结构简单，稳固可靠，容易操作等特点。搅拌机是用于对物料进行混合所用。能使物料在进行加热或在其他行业中能足够的进行混合，达到两种或是两种以上的物质在其搅拌下混合的非常均匀。达到人们满意的程度。该机构也可用在进行农药的混合。2.3研究的内容及拟采取的技术、方法本课题是对搅拌机的成型机的设计。设计主要针对执行机构的运动展开。该机构应用了机械原理中曲柄摇杆机构，我们所研究的画出该机构的运动简图并且对连杆机构进行运动分析和动态静力分析。绘出机构上搅拌的运动轨迹，和各个点上的速度与加速度。第三章 机构简介与设计数据3.1 机构简介搅拌机常应用于化学工业和食品工业中对拌料进行搅拌工作，电动机经过齿轮减速，通过联轴节（电动机与联轴节图中未画）带动曲柄2顺时针旋转，驱使曲柄摇杆机构1-2-3-4运动，同时通过蜗轮蜗杆带动容器绕垂直轴缓慢旋转。当连杆3运动时，固联在其上的拌勺E即沿图中虚线所示轨迹运动而将容器中的拌料均匀拨动。工作时，假定拌料对拌勺的压力与深度成正比，即产生的阻力按直线变化。 3.2设计数据方案连杆机构的运动分析连杆机构的动态静力分析及飞轮转动惯量的确定xylABlBClCDlBES3S4n2G3G4Js3Js4QmaxQminMmr/minNKg.m2N15404252455954251400601300470200.725006300.04第四章 运动设计与动力计算4.曲柄摇杆机构的运动分析4.1.1 做机构运动简图 选取长度比例尺U=0.005m/mm，按两个曲柄位置作出机构运动简图。曲柄位置图的做法： 首先，做出摇杆在左极限位置（即AB与BC杆共线时）所对应的曲柄位置1，然后按转向将曲柄圆周作十二等分，得12个位置。再根据其他各杆的长度找出连杆上拌勺E的各对应点E1,E2E12,绘出正点轨迹。按拌勺的运动轨迹的最低点向下量40mm定出容器地面位置，再根据容器高度定出容积顶面位置。容积顶面位置与拌勺E的轨迹的两个交点E8和E11，其所对应的两个曲柄位置8和11即为拌勺E离开及进入容积时所对应的曲柄位置。如附图1-3所示。附图1-3 拌勺E运动轨迹做构件7位置的运动简图： 根据设计要求，选择7位置作构件的运动简图。先对应附图1-3分别做出在位置7的曲柄AB，然后分别以B为圆心，BC长为半径和以D为圆心，DC长为半径画圆弧，两圆弧的交点即为C点位置。延长BC画虚线至E点使BE长为1390mm,即作出了构件在位置7的运动简图。如附图1-4所示。 附图1-4 构件在7位置的运动简图4.1.2 速度分析选取速度比例尺= ，用相对运动图解法求曲柄在与水平重合时即7点时E点的速度。对于C点 VC = VB + VCB 方向： 大小： ？ ？2=2n/60= 6.28rad/s VB=2 AB=1.54m/sVC=pc=0.058.4 m/s=0.42m/s4= VC/CD=0.42/0.425=0.988rad/sVCB=bc=0.0531.5m/s=1.58m/s 3=VCB/BC=1.58/0.590=2.678rad/s对于E点 VE = VB + VEB 方向： ？ 大小： ？ VEB=3BE=2.678/1.400=1.913m/s VE=pe=0.0539.5=1.98m/s4.1.3加速度分析选取加速度比例尺为= 对于C点 = + = + + 方向： CD BA CB 大小： ？ ?=42CD=0.98820.425=0.415m/s2=22AB=6.2820.245=9.662m/s2=32BC=2.67820.595=4.26m/s2=pc=0.1192.8=19.28 m/s2=116.82mm=11.682m/s23=/BC=11.68/0.595=19.6rad/s2 对于E点 =+ + 方向： ？ BA EB 大小： ? =22AB=9.662m/s2=32EB=2.67821.40=10.04 m/s2=3EB=19.281.40=27.00m/s2=pe=0.1337.75=33.775m/s24.2 曲柄摇杆机构的动态静力分析已知： 各构件的质量G及对重心轴的转动惯量JS（构件2的重量和转动惯量滤去不计），阻力线图(拌勺E所受阻力的方向与E点的速度方向相反)运动分析中所得结果。要求： 确定机构两个位置（同运动分析）的各运动副反力及加于曲柄上的平衡力矩。4.2.1 画阻力线图选取阻力比例尺，画阻力线图UQ=25N/mm 4.2.2 确定惯性力PI和惯性力矩MI根据各构件重心的加速度及角速度，确定各构件的惯性力PI和惯性力矩MI，其合成为一力，求出该力至重心的距离hi.1, 作用在连杆3上的惯性力和惯性力偶矩由加速度多边形得：MI3=JS33=JS3/BC=2019.28=385.600NmPI3=m3as3=G3/gps3=1400/9.80.1210.085=3012.143Nh3= MI3/ PI3=385.600/3012.143=0.128m2, 作用在连架杆4上的惯性力偶距由加速度多边形得：PI4= m4as4=G4/gps4=470/9.80.196.105=460.912NMI4=JS44=0.630.1192.8/0.426=28.513Nmh4= MI4 /PI4=28.513/460.912=0.0618m4.2.3 机构的动态静力分析 选比例尺=25N/m作图，先将各构件产生的惯性力视为外力加于相应当构件上，并按静力分析如下图。先将构件3，4上作用的外力G3 ,G4，总惯性力PI3PI4然后将运动副BD中待求得反力R14,R13分解为沿CD及CB方向的法向分力R14n及R23n垂直CD及CB的切向分力R14t,R23t,再分别就构件3,4 对C点取距。则根据力矩平衡条件得： 4杆： Rt4LCD+G4h5+p14h4=0 Rt4=-(42527.990+460.91240.578)/81 =-377.760N3杆：-RT23LBC+G3h2+Qh1-P13h3=0 RT23=(120019.28+1800147.466-3012.14312.800)/115 =2174.081N在根据整个构件组3,4的力平衡条件得:Rn14+Rt14+Rt23+Rn23+G4+P14+P13+Q+G3=0如图可知：R14=pn=25377.760=9444.0N R23=en=25295.052=7376.3N根据构件4的平衡条件 P14+G4+R34+R14=0画力的多边形求R34如下图：得：R34=pn=25377.76=9444.0N4.2.4 曲柄平衡力矩最后取构件2为分离体，对A点列力矩平衡方程：MA=R32L =7376.34.73750.005=174.736Nm因此应在曲柄上要加的平衡力矩是MA=174.736Nm。如下图结论 本文通过对老式搅拌机的结构形状进行分析，针对老式搅拌机的缺点，提出了一种新式的搅拌机，并对新式的搅拌机动力源,传动系统，执行系统进行方案讨论，得出最后的总体方案。按总体方案对各种零部件的运动关系进行分析得出搅拌机的整体结构尺寸，再重新调整整体结构，整理得出最后的设计图纸和说明书。此次设计搅拌机和老式的搅拌机相比，具有生产效率高，结构简单，性能更加稳定，更容易操作，使用范围更广的特点。通过对搅拌机的设计，使我对成型机械的设计方法，步骤有了较深的认识。熟悉了进行设计速度和加速的分析的多种常用方法，并掌握了如何选用标准件，如何使用和查阅手册，如何绘制曲柄摇杆机械运动简图。这次设计贯穿了所学的专业知识，综合运用了各科专业的内容。从中使我学习了很多平时在课本中未学到的或者未深入的内容。我相信这次设计对以后的工作学习会有很大的帮助。由于自己所学的知识有限，而机械设计又是一门非常深奥的学科，设计中肯定存在许多的不足和需要改进的地方，希望老师指出，在以后的工作学习中去完善它们。参考文献【1】孙恒，陈作模。机械原理。六版。北京；高等教育出版社，2001【2】机械设计手册编委会，机械设计手册，新版