搅拌机说明书.doc

机械原理课程设计说明书设计题目：搅拌机学 院：机电工程学院专 业：机械设计制造及其自动化 班级学号：110611037设 计 者：李绿辉 指导教师： 夏翔2013年6月12日目 录一、机构简介2二、设计数据2三、设计内容3四、设计方案及过程41.做拌勺E的运动轨迹42.做构件两个位置的运动简图43.对构件处于位置3和8时进行速度和加速度分析6五、心得体会9六、参考文献10一、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如附图1-1（a）所示，电动机经过齿轮减速（图中只画出齿轮副Z1-Z2）,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，如附图1-1（b）所示。附图1-1 搅拌机构 （a）阻力线图 （b）机构简图二、设计数据设计数据如附表1-1所示。附表1-1 设计数据内容连杆机构的运动分析符号n 2xylABlBClCDlBES3S4单位r/minmm方案705254002405754051360位于BE中点位于 CD 中点方案655304052405804101380方案605354202455904201390方案605454252456004301400内容连杆机构的动态静力分析及飞轮转动惯量齿轮机构设计符号G3G4JS3JS4FrmaxFrminZ1Z2ma单位NNmm（）方案120040018.50.620005000.052375820方案1250420190.3522005500.052676820方案130045019.50.724006000.0420651020方案1350480200.7526006500.0423641020三、设计内容1.连杆机构的设计及运动分析已知：各构件尺寸及质心S的位置，中心距x,y,曲柄2每分钟转速n2。要求：设计曲柄摇杆机构，画机构运动简图，作机构1-2个位置的速度多边形和加速度多边形，拌勺E的运动线图。以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上。 附表1-2 机构位置分配图学生编号1234567891011121314位置编号123456788910111112678891011111212345曲柄位置图的做法，如图1-2所示：取摇杆在左极限位置时所对应的曲柄作为起始位置1，按转向将曲柄圆周作十二等分，得12个位置。并找出连杆上拌勺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。并求出拌勺E离开及进入容积所对应两个曲柄位置8和11。 附图1-2 曲柄位置2.连杆机构的动态静力分析已知：各构件的重量G及对质心轴的转动惯量JS（构件2的重量和转动惯量略去不计），阻力线图（拌勺E所受阻力的方向与力点的速度方向相反），运动分析中所得的结果。要求：确定机构1-2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。以上内容画在运动分析的同一张纸上。3.用解析法校核机构运动分析和动态静力分析结果编写机构运动分析和动态静力分析主程序，并调试通过，得到给定位置的计算结果。根据解析法的结果，分析图解法的误差及产生原因。4.飞轮设计已知：机器运转的速度不均匀系数，曲柄轴A的转数n2，由动态静力分析所得的平衡力矩Mb；驱动力矩Md为常数。要求：用简易方法确定安装在轴A上的飞轮转动惯量JF。等效力矩图和能量指示图画在坐标纸上。5.齿轮机构的设计已知：齿数Z1，Z2，模数m，分度圆压力角，中心距a（表1-1中的y）；齿轮为正常齿制。要求：选择变为系数，计算该对齿轮转动的各部位尺寸，以2号图纸绘制齿轮传动的啮合图。6.编写设计说明书四、设计方案及过程选择第二组数据（x =530mm，y=405mm，lAB=240mm，lBC=580mm，lCD=410mm，lBE=1380mm）进行设计。1.做拌勺E的运动轨迹附图1-3 拌勺E运动轨迹首先，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。2.做构件两个位置的运动简图 根据设计要求，选择3和8位置作构件的运动简图。先对应附图1-2分别做出在位置3和8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3和8的运动简图。如附图1-4所示。 附图1-4 （a） 构件在3位置的运动简图 附图1-4 （b） 构件在8位置的运动简图3.做构件处于位置3和8时的速度多边形和加速度多边形a.对3位置C 、E点进行速度分析和加速度分析 1.速度分析 如附图1-5所示 选取速度比例尺= 附图1-5 3位置速度分析对于C点 VC = VB + VCB 方向： 大小： ？ ？2=rad/s VB=2 AB=1.32m/sVC=pc=0.0263.421m/s=1.27m/sVCB=bc=0.0215.26m/s=0.31m/s3=VCB/BC=0.53rad/s对于E点 VE = VB + VEB 方向： ？ 大小： ？ VEB=3BE=0.73m/s VE=pe=1.32m/s2.加速度分析如附图1-6所示 选取加速度比例尺为= 对于C点 = + = + + 方向： CD BA CB 大小： ？ ?附图1-6 3位置加速度分析4=VC/CD=3.10rad/s=42CD=3.94m/s2=22AB=11.14m/s2=32BC=0.16m/s2=250.4mm=5.0m/s2=345.8mm=6.92m/s23=/BC=11.93rad/s2 对于E点 =+ + 方向： ？ BA EB 大小： ？ =22AB=11.14 m/s2=32EB=0.387 m/s2=3EB=16.46 m/s2=67.59mm=6.76m/s2附图1-7 8位置速度分析b. 对8位置C 、E点进行速度分析和加速度分析1.速度分析 如附图1-7所示 选取速度比例尺= 对于C点 VC = VB + VCB 方向： 大小： ？ ？2=rad/s VB=2AB=1.32m/sVC=pc=0.0221.5m/s=0.43m/sVCB=bc=0.0268.8m/s=1.38m/s3=VCB/BC=2.37rad/s对于E点 VE = VB + VEB 方向： ？ 大小： ？ VEB=3BE=3.27m/s VE=pe=2.06m/s2.加速度分析如附图1-8所示 选取加速度比例尺为= 对于C点 = + = + + 方向： CD BA CB 大小： ？ ?附图1-8 （a） 8位置C点加速度分析4=VC/CD=1.05rad/s=42CD=0.45 m/s2=22AB=11.14 m/s2=32BC=3.26 m/s2=50mm=7.68m/s2 =12mm=1.17m/s23=/BC=2.01rad/s2对于E点 =+ + 方向： ？ BA EB 大小： ？ 附图1-8 （b） 8位置E点加速度分析=22AB=11.14 m/s2=32EB=7.75 m/s2=3EB=2.77 m/s2=11mm=3.05m/s2 4.确定惯性力P1和惯性力矩M1根据各构件重心的加速度及角加速度，确定各构件的惯性力p1和惯性力矩M1，其合成为一力，求出该力至重心的距离hi.(对3位置)1.作用在连杆3上的惯性力和惯性力偶矩有加速度多边形得：MI3=JS33=1911.93=226.67NMPI3=m3s3=G3/gp s3=1250/9.80.133.795=431.058h3= MI3/ PI3=226.67/431.058=0.53m2.作用在连架杆4上的惯性力偶矩由加速度多边形得：PI4=m4s4=G4/gp s4=420/9.80.125.0445=107.333MI4=JS44=0.3561.19=21.417NMh4= MI4/ PI4=21.417/107.333=0.199m5.机构的动态静力分析对于杆BE，加上惯性力Fa = ms3 as3,惯性力矩Ma=J s3 aBE后处于平衡， 即：Fx=0，Fy=0，M=0，Fx=Frcosr+Fcx+Fbx+Facosa=0Fy=Frsinr+Fcy+Fby+Fsina-G=0Ms3=Ma+S3EFr+S3BFbx+S3BFby+S3CFcx+S3CFcy=0解得Ms4aCD处于平衡状态，即：Fx=-Fcx+FDx+Facosa=0Fy=-Fcy+FDy+Fasina-G=0Ms3=Ma+S4CFcx+S4CFcy+S4DFDx+S4DFDy=0解得FBX=-1123.9NFBy=1947NFcx=-1836NFcy=-995.5NFDX=-308.9NFDy=-551.4N曲柄上的平衡力矩M=-476.97n.m五、飞轮设计对于杆BE，加上惯性力Fa = ms3 as3,惯性力矩Ma=J s3 aBE后处于平衡， 即：Fx=0，Fy=0，M=0，Fx=Frcosr+Fcx+Fbx+Facosa=0Fy=Frsinr+Fcy+Fby+Fsina-G=0Ms3=Ma+S3E*Fr+S3B*Fbx+S3B*Fby+S3C*Fcx+S3C*Fcy=0解得Ms4aCD处于平衡状态，即：Fx=-Fcx+FDx+Facosa=0Fy=-Fcy+FDy+Fasina-G=0Ms3=Ma+S4C*Fcx+S4C*Fcy+S4D*FDx+S4D*FDy=0解得FBX=-1123.9NFBy=1947NFcx=-1836NFcy=-995.5NFDX=-308.9NFDy=-551.4N曲柄上的平衡力矩M=-476.97n.m六、齿轮机构设计1.变为系数的选择由a=y=405mm acos=acos=arccos（acoa/a）又a=m/2（z1+z2）=408 =20=18.8带入变为齿轮无侧隙啮合方程：inv=2tan（x1+x2）/（z1+z2）+invx1+x2=-0.4且xmin= xmin=-取x1=0.1，则x2=0.32.齿轮传动各部分尺寸分度圆直径：d1=mz1=208mm d2=mz2=608mm齿距：p=m=25.13顶隙：c=c*m=2节圆直径：d1=d1cos/cos=206mmd2 =d2 cos/cos=603mm中心距变动系数：y=（a-a）/m=-mm齿顶高降低系数：y=x1+x2-y=-0.025mm齿顶高：ha1=（ha*+x1-y）m=0.925mm ha1=（ha*+x2-y）m=0.725mm齿根高：hf1=（ha*+c*-x1）m=10.8mm hf2=（ha*+c*-x2）m=12.4mm齿顶圆直径：da1=d1+2ha1=209.85mmda2=d2+2ha2=604.45mm齿根圆直径：df1=d1-2hf1=186.4mmdf2=d2-2hf2=575.2mm七、心得体会课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程，必须要自己思考，自己动手实践，才能提升自己观察、分析和解决问题的实际工作能力。课程设计也是一种学习同学优秀品质的过程,比如我组的贺辉同学,确实他在学习上取得了很多傲人的成绩,但是我所赞赏的还是他追求的过程,当遇到问题的时候,那种斟酌的态度就值得我们每一位学习,人家是在用心造就自己的任务,而且孜孜不倦,追求卓越。 通过这次为期一周的课程设计，我拓宽了知识面，锻炼了能力，综合素质得到较大提高。 对我们机械专业的本科生来说，实际能力的培养至关重要，而这种实际能力的培养单靠课堂教学是远远不够的，必须从课堂走向实践。通过课程设计，让我们找出自身状况与实际需要的差距，并在以后的学习期间及时补充相关知识，为求职与正式工作做好充分的知识、能力准备，从而缩短从校园走向社会的心理转型期。在这一星期的课程设计之后，我们普遍感到不仅实际动手能力有所提高，更重要的是通过对机械设计流程的了