机械原理课程设计-搅拌机

湖南科技大学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：机三学生姓名：刘丁丁2013-6-7一设计题目：设计一用单相电动机作动力源的搅拌机给定数据要求〔1〕机构运动简图设计数据设计内容连杆机构的运动分析符号n2LABLBCLCDLDEDOAO单位/minmmmmmmmmmmmm数据812385954101350520410〔2〕机构动态静力分析设计数据连杆机构的动态静力分析符号S3S4Js3Js4G3G4单位位于BE中点位于CD中点㎏·㎡㎏·㎡NN数据190.51100420二应完成的工作1速度、加速度和机构受力分析图2设计说明书1份。目录摘要.............................................................................................5第一章搅拌机多用途和设计要求.........................................72.1机械简介....................................................................72.2机构用途....................................................................72.3技术方法....................................................................7第二章机构简介与设计..................................................83.1机构简介...................................................................83.2机构简图...................................................................83.3设计数据....................................................................93.4速度、加速度析.......................................................10第三章静力分析.............................................................12结论.....................................................................................17心得体会.............................................................................18致谢.....................................................................................19参考文献.............................................................................20摘要老式搅拌机体积庞大，结构复杂，本钱高，效率低。先进的搅拌技术设备，是降低生产本钱，提高成品质量做了很大的改良。该机采用单相电动机做动力源，可在光大的农村使用，不用担忧需要较高的的动力电压的问题。文中较详细的介绍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，降低了本钱价格，提高了效率。第一章搅拌机的用途和设计要求2.1机构设计目的1〕改良现有的搅拌机模式，使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，稳定可靠，容易操作等特点。搅拌机是用于对物料进行混合所用。它能使物料在进行加热或在其他行业中能足够的进行混合，到达两种或两种以上的物料在搅拌下混合的非常均匀。到达人们满意的程度。该机构也可用在进行农药的混合。2.3课题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的曲柄摇杆机构，我们所要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。绘出机构上拌勺的运动轨迹，和各个点上的速度与加速度。第二章机构简介与设计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如下图，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〕带动曲柄顺时针旋转，驱使曲柄摇杆机构运动，同时通过蜗轮蜗杆带动容器绕垂直轴缓慢旋转。当连杆运动时，固联在其上的拌勺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，如下图。3.2搅拌机机构简图3.3设计数据设计内容连杆机构的运动分析符号n2LABLBCLCD单位r/minmmmmmm数据81238595410连杆机构的动态静力分析符号Js3Js4G3G4单位㎏·㎡㎏·㎡NN数据110.511004203.4做构件处于位置3的速度多边形和加速度多边形1速度分析ω2=2πn/60=2π×81/60=8.41rad/sVB=ω2LAB=8.41×0.240=2.08m/sVC=VB+VCB大小：？ω2×LAB?方向：C⊥DA⊥BB⊥C选取速度比例尺μv=0.05m/s/mm做速度多边形求出ω2和ω3，再用速度影像求出E3点的速度。ωc=VC/LCD=μv·pc/LCD=0.05×28.3/0.410=3.45rad/sω3=VCB/LBC=μv·bc/LBC=0.05×10.8/0.5=1.08rad/sVEf=μv·pe=0.05×24.5=1.23m/s2加速度分析aC=aCt+aCn=aB+aCBt+aCBn大小：？ωc²LCDω2²LAB？ω3²LBC方向：C⊥DC→DB→AC→B⊥CBaCBn=ω3²LBC=0.9489²×0.5=0.45m/s²aB=ω2²LAB=8.41²×0.240=16.97m/s²aCn=ωc²LCD=3.387²×0.460=5.28m/s²选比例尺μa=0.25m/s²／mm作图，并用加速度影像求Ef点的加速度aEf=μa·p’e’=0.25×71.42=17.86m/s²第三章静力分析4.1曲柄摇杆机构的动态静力分析：各构件的重量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。以上内容作在运动分析的同一张在纸上。4.2画阻力线图1.选取阻力比例尺，画阻力线图μQ=25N/mm见1号图纸。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和惯性偶矩MI其合成一力，求出该力至重心的距离hI1Ef点：作用在连杆3上的惯性力及惯性力偶矩由加速度多边形得：MI3=JS3·a3=JS3·acbт/LCB=JS3·μ·nb‵c‵/LCB=17×0.25×39.34/0.5=334.39N·MPI3=m3·aS3=G3/g·μa·p‵s3‵=(1100/9.81)·0.25·41.352=1159.21Nh3=MI3/PI3=334.39/1159.21=0.288m杆2作用在连架杆4上的惯性力偶矩由加速度多边形得：PI4=m4·aS4=G4/g·μa·p‵s4=410/9.81×0.25×20.220=203.317MI4=JS4·a4=JS4·acbт/LCD=JS4·μa·nc‵c‵/LCD=0.5×35.515×0.25/0.5=8.88N·MH4=MI4/PI4=13.53/203.317=0.067m4.3机构的动态静力分析选比例尺μ1=0.005/mm作图，见1号图纸3-4组示力体。先将各构件产生的惯性力视为外力加于相应构件上，并按静力分析见1号图纸。先将机构3,4上作用的外G3、G4，总惯性力Pi3、Pi4，然后将运动副B、D中带求的反力分解为沿CD和CB方向的法向分力及垂直CD及CB的切向分力，再分别就构件3、4对C点取矩，那么根据力矩平衡条件得Ef点：3杆：R23TLBC-G3h1-PI3h3+QLf=0于是R23T=314.41N4杆：R23tLCD-G4h1-PI$h4=0于是R14T=172.32N再根据整个构件组3、4的力平衡条件得：Q+R14n+R14T+G4+PI$+R23+G3+PI3=0选取比例尺μp=10N/mm用作图法作图见1号图纸Ef点：R14=μp×ig=2631NR23=μp×eg=357N最后取构件2为别离体，对A点列力矩平衡方程Ef点：Mg=R32×L×μ1即：Mg根据构件4的平衡条件PI4+G3+R14+R34=0画力的多边形求R34得：R34=μp×da=2120N(Ef点)4.4曲柄平衡方程l=0.01998mM平=R32×l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，并对新式搅拌机的动力源、传动系统、执行系统进行了方案讨论，得出了最后的总体方案。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。此次设计的搅拌机和老式的搅拌机相比，具有生产效率高，结构简单，性能更稳定，更容易操作，适用范围更广的特点。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。熟悉了进行速度和加速度分析的多种常用方法，并掌握了如何选用标准件，如何查阅和使用手册，如何绘制曲柄摇杆机械运动简图。这次设计贯穿了函授所学的专业知识，综合运用了各学科专业的内容。我相信这次设计对以后的工作学习都会有很大的帮助。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。通过这次课程设计，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解，进一步激发了我们对专业知识的兴趣，并能够结合实际存在的问题在专业领域内进行更深入的学习。由于水平和所学知识有限，而机械设计又是一门非常深奥的学科，设计中有许多缺乏和需要改良的地方，希望老师指出，我们必定再接再厉，努力完善。参考文献《机械原理课程设计手册》邹慧君主编，高等教育出版社，19982.《机械原理课程设计》曲继方主编，机械工业出版