摇摆式输送机课程设计

自动机械课程设计说明书 题目 摆式送料机构总体设计 姓名 学号 专业 班级 学院 农业工程与食品科学学院 指导教师 2012 年 6 月 9 日 自动机械设计课程设计 摆式送料机构总体设计 1 目目 录录 前言 2 第一章 课程设计的指导书 3 1 1 课程设计目的 3 1 2 课程设计任务 3 第二章 摇摆式输送机设计过程 4 2 1 工作原理 4 2 2 设计要求及原始数据 5 2 3 设计内容及工作量 5 2 4 其他设计方案 5 2 5 利用解析法确定机构的运动尺寸 6 2 6 连杆机构的运动分析 12 第三章 传动系综合 14 3 1 电机的初步选择 14 3 2 V 带的初步选择 15 第四章 课程设计总结 18 第五章 参考文献 18 自动机械设计课程设计 摆式送料机构总体设计 2 前前 言言 自动机械设计是一门以机构为研究对象的学科 自动机 械课程设计是使学生较全面的 系统的巩固和加深自动机械 课程的基本原理和方法的重要环节 是培养学生 初步具有 确定机械运动方案 分析和设计机械的能力 及 开发创新 能力 的一种手段 我们将从机构的运动学以及机器的动力 学入手 研究机构运动的确定性和可能性 并进一步讨论机 构的组成原理 从几何的观点来研究机构各点的轨迹 位移 速度和加速度的求法 以及按已知条件来设计新的机构的方 法 自动机械设计课程设计 摆式送料机构总体设计 3 第一章第一章 自动机械设计课程设计指导书自动机械设计课程设计指导书 一 自动机械设计课程设计的目的一 自动机械设计课程设计的目的 自动机械设计课程设计是自动机械设计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 自动机械课程设计的任务二 自动机械课程设计的任务 自动机械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 自动机械设计课程设计 摆式送料机构总体设计 4 四 基本要求四 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 自动机械设计课程设计 摆式送料机构总体设计 5 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 自动机械设计课程设计 摆式送料机构总体设计 6 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 自动机械设计课程设计 摆式送料机构总体设计 7 图 2 4 机构的自由度为 LH F 3n2PP 3 5270 1 根据设计数据的要求 曲柄 4 的转速 n4 114r min 其角速度 4为 4 1142 11 94 60 rad srad s p w 极位夹角 000 K11 21 16 36 K11 21 180180 q 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 130 130 333 O 225 Oy C 130 130 3 则 OB 303 78 Oy OB 147 78 Oy BB 156 0 33 OC 355 130 Oy OC 95 130 Oy OD 225 Oy 33 由余弦定理得 222 OB OBBB 2 OB OB cos q 自动机械设计课程设计 摆式送料机构总体设计 8 解之得 Oy1 239 4193 Oy2 30 7806 Oy3 562 0679 Oy4 291 8679 图 2 5 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 355 2860mm 机构在左极限位置时 在 OB C 中 如图 2 5 所示 可算得此时 机构的传动角 222 00 1 OB B C OC arccos24 6440 2 OB B C g 机构在右极限位置时 在 OBC 如图 2 5 所示 中 可算得此时机 构的传动角 自动机械设计课程设计 摆式送料机构总体设计 9 0 222 1 OBBCOC arccos79 00 2 OB BC gp 所以 00 1min 24 6440 gg 故满足设计要求 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 OB C 如图 2 5 所示 中 可算得此时 机构的传动角 222 00 3 OB B C OC 2 OB B C arccos11 0040 g 自动机械设计课程设计 摆式送料机构总体设计 10 机构在右极限位置时 在 OBC 如图 2 5 所示 中 可算得此时机 构的传动角 222 0 3 OBBCOC 2 OB BC arccos65 36 g 所以 3 00 min 11 0040 gg 不满足设计要求 故舍去 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 OB C 如图 2 5 所示 中 可算得此时 机构的传动角 222 0 4 OB B C OC 2 OB B C arccos49 00 pg 机构在右极限位置时 在 OBC 如图 2 5 所示 中 可算得此时机 构的传动角 222 00 4 OBBC OC 2 OB BC arccos5 3640 pg 所以 4 00 min 405 36 gg 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 自动机械设计课程设计 摆式送料机构总体设计 11 速度分析速度分析 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 3 A4 OA70 1006 11 9380 10m s0 8369m sV Aw 由图得 点 B 为 AB 杆的速度瞬心 则连杆 AB 的角速度为 AB A3 V AB 0 8369 10rad s3 3429rad s 250 3546 w 摇杆 DC 上 B 点 C 点的线速度为 BC 0VV 摇杆 DC 的角速度为 自动机械设计课程设计 摆式送料机构总体设计 12 BDCD C V CD 0 ww 加速度分析加速度分析 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 nnn BBAABABA a a a a aa ttt B 点的法向加速度为 n B BD 2 BD0a Aw 由于曲柄 OA 作匀速转动 则 A 点得切向加速度为 自动机械设计课程设计 摆式送料机构总体设计 13 AOA OA0at A A 点得法向加速度为 n A 3222 4 m sm s70 1006 11 9380 10OA9 9904aw A 故 式可变为 nn BABABA a a aa tt 在 OBD 中 由余弦定理得 222222 320 4552156227 0957 0 7547 2320 4552 156 OBBDOD 2 OB BD cosq 2 0 65611cossinqq 将 式中的各加速度分别在图示的 X 轴 Y 轴上投影有 X 轴上 nn BABABA sinsincosa aaa tt qqq Y 轴上 nn ABABA 0coscossinaaatqqq 联解 得 BA 2 m s14 71at 方向与图中假设方向相反 B 2 m s19 4915at 所以 摇杆 CD 的角加速度为 2 B CDBD 3 BD 19 4915 156 10 rad s124 9457rad s at 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 自动机械设计课程设计 摆式送料机构总体设计 14 第三章第三章 传动系综合传动系综合 图3 1 初步确定传动系统总体方案如图4 1所示 选择 V 带传动和二级减速器 锥齿轮 斜齿轮 传动装置的总效率 h 1 h 2 h 3 h 4 h 2 5 h 0 94 0 98 0 98 0 98 0 99 0 867 1 h 为 V 带的效率 2 h 为轴承1的效率 3 h 为第一对轴承的效率 4 h 为 第二对轴承的效率 5 h 为每对齿轮啮合传动的效率 齿轮为6级精度 稀油润滑 一 电机的初步选择 电动机所需工作功率为 Pd Pw h 38 0 867 43 83kw 执 行机构的曲柄转速为 n 114r min 经查表按推荐的传动比合理范围 自动机械设计课程设计 摆式送料机构总体设计 15 V 带传动的传动比 i1 2 4 一级圆锥齿轮减速器的传动比 i2 2 4 单 级圆柱斜齿轮减速器传动比 i3 1 8 则总传动比合理范围为 i 4 128 电动机转速的可选范围为n i n 4 128 114 456 14592r 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 选定型号为 Y2 280S 6的三相异 步电动机 额定功率为45kW 额定电流85 9A 满载转速 n0 980 r min 同步转速1000r min 传动装置的总传动比和传动比分配如下 1 总传动比 由选定的电动机满载转速 n0和工作机主动轴转速 n 可得传动装 置总传动比为 i n0 n 980 114 8 6 2 传动装置传动比分配 i i1 i2式中 i1 i2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 i1 3 61 则减速器传动比为 i2 i i1 8 6 3 61 2 38 二 带传动的设计 1 确定计算功率 Aoc PP1 2 4554kwk A 式中 A k 为工作情况系数 o P 为电 机输出功率 2 选择带型号 根据 c P54kw980r min 0 n 查图初步选用 型带 3 选取带轮基准直径 d1d2 dd 自动机械设计课程设计 摆式送料机构总体设计 16 查表选取小带轮基准直径 d1 280mmd 则大带轮基准直径 1d2d1 1 10 01 2801000 692mm3 61ddix 式中x为带 的滑动率 通常取 1 2 查表后取 d2 800mmd 4 验算带速 V d1 d280 980 14 36m s 60 100060 1000 V pp 0 n 在 m s 范围内 带充分发挥 5 确定中心距a和带的基准长度 d L 在 d1d10d2d2 2 0 7 dd dda 范围内 初定中心距 0 1500mma 所以带长为 2 d2d1 0 0 d10dd2 2 dd 4d 2 ddLa p 2 2 1000280 4 1500 2 1500 2801000 p 5096mm 查图选取 型带的基准长度 d 5000mmL 得实际中心距为 dd1d2dd1d2d1d2 22 2L dd 2L dd 8 dd 8 a pp 22 2 5000 280 1000 2 5000 280 1000 8 1000280 8 pp 1450 53mm 故 取 1451mma 6 验算小带轮包角 1 a 00 1 d2d1 180 dd 57 3 a a 00 180 1000280 57 3 1451 自动机械设计课程设计 摆式送料机构总体设计 17 00 151 5120 所以 包角合适 7 确定 V 带根数 Z 因 d1 280mmd 带速V 14 36m s 传动比 i1 3 61 查表