機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)-推料機(jī)的機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)

機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：加熱爐推料機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)綜合目錄1摘 要 2.設(shè)計(jì)題目 3設(shè)計(jì)題目簡(jiǎn)介4設(shè)計(jì)參數(shù)及要求5設(shè)計(jì)任務(wù) 6.運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 56.1推料機(jī)工作原理簡(jiǎn)介56.2方案設(shè)計(jì)及分析57尺寸計(jì)算 88對(duì)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)分析 108.1構(gòu)件的位移分析108.2構(gòu)件的速度分析 118.3構(gòu)件的加速度分析129設(shè)計(jì)飛輪 13 10.個(gè)人小結(jié)14參考資料15摘要隨著機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，熱處理伴隨其中。熱處理是機(jī)械電子工業(yè)生產(chǎn)中極其重要的的工藝，推料機(jī)在熱處理的工藝中起著舉足輕重的地位，從而對(duì)推料機(jī)的設(shè)計(jì)有著較深遠(yuǎn)的意義。本次課程設(shè)計(jì)的課題是推料機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。該推料機(jī)的動(dòng)力源是電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置，六桿機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)滑塊往復(fù)遠(yuǎn)動(dòng)，工件行程時(shí)滑架上的推爪推動(dòng)工件前移一個(gè)步長(zhǎng)，當(dāng)滑架返回時(shí)，由于推爪下裝有壓縮彈簧，推爪從工件底面滑過(guò)，工件保持不動(dòng)。當(dāng)滑架再次向前推進(jìn)時(shí)，推爪已復(fù)位并推動(dòng)新工件前移，與此同時(shí)，該推爪前方的推爪前一工位的工件一起再向前移動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)。如此周而復(fù)始，工件不斷前移。 本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是推料機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要包括設(shè)計(jì)方案的分析，機(jī)構(gòu)尺寸的計(jì)算，對(duì)某些構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析以及對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真。關(guān)鍵詞： 推料機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 六桿機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)仿真一、 設(shè)計(jì)題目：加熱爐推料機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)綜合二、 設(shè)計(jì)題目簡(jiǎn)介圖示為加熱爐推料機(jī)結(jié)構(gòu)總圖與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖。該機(jī)器用于向熱處理加熱爐內(nèi)送料。推料機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)傳動(dòng)裝置使推料機(jī)的執(zhí)行構(gòu)件（滑塊）5做往復(fù)移動(dòng)，將物料7送入加熱爐內(nèi)。設(shè)計(jì)該推料機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)裝置。加熱爐推料機(jī)結(jié)構(gòu)總圖與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖三、設(shè)計(jì)參數(shù)與要求加熱爐推料機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)如表所示。該機(jī)器在室內(nèi)工作，要求沖擊振動(dòng)小。原動(dòng)機(jī)為三相交流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)單向轉(zhuǎn)動(dòng)，載荷較平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速誤差4%；使用期限為10年，每年工作300天，每天工作16小時(shí)。表68 加熱爐推料機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)滑塊運(yùn)動(dòng)行程H(mm)400滑塊運(yùn)動(dòng)頻率n(次/min)15滑塊工作行程最大壓力角30機(jī)構(gòu)行程速比系數(shù)K1.75構(gòu)件DC長(zhǎng)度(mm)1120構(gòu)件CE長(zhǎng)度(mm)180滑塊工作行程所受阻力(含摩擦阻力)(N)350滑塊空回行程所受阻力（含摩擦阻力）Fr1(N)100四、設(shè)計(jì)任務(wù)1.針對(duì)圖所示的加熱爐推料機(jī)傳動(dòng)方案，依據(jù)設(shè)計(jì)要求和已知參數(shù)，確定各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；2.假設(shè)曲柄AB等速轉(zhuǎn)動(dòng)，畫(huà)出滑塊F的位移和速度的變化規(guī)律曲線(xiàn)；3.在工作行程中，滑塊F所受的阻力為常數(shù)Fr1，在空回行程中，滑塊F所受的阻力為常數(shù)Fr2；不考慮各處摩擦、其他構(gòu)件重力和慣性力的條件下，分析曲柄所需的驅(qū)動(dòng)力矩；4. 取曲柄軸為等效構(gòu)件，確定應(yīng)加于曲柄軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；5. 用軟件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，并畫(huà)出輸出機(jī)構(gòu)的位移、速度、和加速度線(xiàn)圖。6. 圖紙上繪出最終方案的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（可以是計(jì)算機(jī)圖）并編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)。五、設(shè)計(jì)分析1）推料機(jī)工作原理簡(jiǎn)介該推料機(jī)工作，由其電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置，工件機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)輸送架作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。工件行程時(shí)滑架上的推爪推動(dòng)工件前移一個(gè)步長(zhǎng)，當(dāng)滑架返回時(shí)，由于推爪下裝有壓縮彈簧，推爪從工件底面滑過(guò)，工件保持不動(dòng)。當(dāng)滑架再次向前推進(jìn)時(shí)，推爪已復(fù)位并推動(dòng)新工件前移，與此同時(shí)，該推爪前方的推爪前一工位的工件一起再向前移動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)。如此周而復(fù)始，工件不斷前移。2）設(shè)計(jì)方案要實(shí)現(xiàn)以上工作原理的推料機(jī)構(gòu)，初步設(shè)計(jì)以下幾個(gè)方案。a）簡(jiǎn)圖該方案分析：1）由圖中機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖和受力分析可知，滑塊F的行程比較小。2）對(duì)桿進(jìn)行受力分析可知，滑塊運(yùn)動(dòng)壓力角可能變得很大，桿對(duì)滑塊的有效力就變得很低，因此，改機(jī)構(gòu)效率低。b）簡(jiǎn)圖該方案分析： 優(yōu)點(diǎn)：1）對(duì)滑塊進(jìn)行受力分析可知，其壓力角較小，因此其傳動(dòng)效率較高。2）可以根據(jù)調(diào)整齒輪的位置來(lái)改變滑塊的行程。 缺點(diǎn)：1）桿與齒輪用滑塊接觸處應(yīng)力較集中，受力較大容易使桿發(fā)生斷裂。2）若要滑塊有較大行程，則需要齒輪位置較低，因此不僅會(huì)使滑塊與桿的壓力角增大，同時(shí)齒輪給桿的傳力效率大大減低。C）簡(jiǎn)圖為了方便分析，可以把齒輪等效為曲柄：方案分析：該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又符合設(shè)計(jì)要求，并兼有以上方案的優(yōu)點(diǎn)，是個(gè)比較理想的方案。因此將該方案作為最終方案。六、尺寸計(jì)算假設(shè)D點(diǎn)到F的距離為900mm，并假設(shè)該機(jī)構(gòu)運(yùn)行在兩個(gè)極限位置如圖下所示：由已知條件：1）滑塊工作行程最大壓力角 = 302）滑塊運(yùn)動(dòng)頻率n(次/min) = 153）構(gòu)件DC = 600 mm4）構(gòu)件CE = 173 mm5) 機(jī)構(gòu)行程速比系數(shù)K = 1.75解：1)求極位夾角由極位夾角公式得= = * =49.12）求桿長(zhǎng)EF因?yàn)榛瑝K工作行程最大壓力角 = 30，不妨假設(shè)滑塊在行程中左右極限壓力角都達(dá)到30，而滑塊的行程FF*=400,此時(shí)桿DE與桿DE”對(duì)稱(chēng)，因此， =400mm在三角形D中，根據(jù)余弦定理：（）2 = DE2+ 2-2DE* *Cos得:Cos=30設(shè)EF長(zhǎng)度為x，則EF*sin30+DE*cos15=900mm，得到EF=306.7mm3）求桿長(zhǎng)AB,BC在三角形D中，很容易得到=310.5mm設(shè)AB桿長(zhǎng)為x，BC桿長(zhǎng)為y。則在三角形ACC”中，由余弦定理可得：()2=(x+y)2+(y-x)2-2(x+y)(y-x)cos49.1得x=91.3mm,y=200mm.即AB = 91.3 mm BC = 200 mm4)求曲柄AB的角速度由滑塊運(yùn)動(dòng)頻率n=15次/min得到該滑塊運(yùn)動(dòng)周期T=4S.所以，角速度w=2pi/4=rad/s七、運(yùn)動(dòng)分析由計(jì)算好的尺寸可以畫(huà)出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行遠(yuǎn)動(dòng)仿真和對(duì)構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖用proe軟件對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真并畫(huà)出輸出機(jī)構(gòu)的位移、速度、和加速度圖1) 運(yùn)動(dòng)仿真動(dòng)畫(huà)及所有文件見(jiàn)文件夾2）A）輸出機(jī)構(gòu)（滑塊F）位移運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)：分析：1） 從圖中可以看出滑塊F的運(yùn)用范圍在0-350mm之間走簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，與實(shí)踐運(yùn)動(dòng)范圍0400mm有一定的誤差，但誤差不是很大。2） 從位移曲線(xiàn)中可以看出，運(yùn)動(dòng)周期T = 4 s ，這就能保證滑塊的運(yùn)動(dòng)頻率為每分鐘15次。B）輸出機(jī)構(gòu)（滑塊F）速度運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)：分析：1） 從圖中也可以看出其運(yùn)動(dòng)周期T = 4 s 。2） 從圖中可知，在回程運(yùn)動(dòng)中，其速度在很短的時(shí)間內(nèi)快速增大又減小，這就保證了機(jī)構(gòu)有良好的急回特性，從而使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)效率提高。C）輸出機(jī)構(gòu)（滑塊F）加速度運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)：分析：在回程運(yùn)動(dòng)中，加速度快速增大，保證了機(jī)構(gòu)的急回特性。八 設(shè)計(jì)飛輪已知機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的速度，不均勻系數(shù)，由靜力分析得的平衡力矩，具有定傳動(dòng)比的構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，電動(dòng)機(jī)曲柄的轉(zhuǎn)速，驅(qū)動(dòng)力矩為常數(shù)，曲柄各位置處的平衡力矩。步驟：1）列表：在動(dòng)態(tài)靜力分析中求得的各機(jī)構(gòu)位置的平衡力矩，以力矩比例尺和角度比例尺繪制一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的動(dòng)態(tài)等功陰力矩線(xiàn)圖，對(duì)用圖解積分法求出一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中的陰力功線(xiàn)圖。2）繪制驅(qū)動(dòng)力矩作的驅(qū)動(dòng)功線(xiàn)圖，因?yàn)槌?shù)，且一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中驅(qū)動(dòng)力、功等于陰力功，故得一個(gè)循環(huán)中的線(xiàn)圖的始末點(diǎn)以直線(xiàn)相聯(lián)，即為線(xiàn)圖。3）求最大動(dòng)態(tài)剩余功，將與兩線(xiàn)圖相減，既得一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中的動(dòng)態(tài)剩余功線(xiàn)圖。該線(xiàn)圖縱坐標(biāo)最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的距離，即表示最大動(dòng)態(tài)剩余功：My12358912Nm140164440001694-214-744-1265通過(guò)圖解法積分法，求得，Ma=611.8 Nm,M=0.026L/mm Mm=50N/mmA=mMH=50Nm/mm所以A=AA1測(cè)=5285=4420NmJe=Js3(3/2)2+m3(vs3/1)2+Js4(4/2)2+m4(vs4/2)2+Js5(5/2)2+m5(vs5/2)2+Js6(6/2)2+m6(vs6/2)2=0.019+4.05+0.064+0.353+0.045+0442+0.0072+0.13=5.56Kgm2JF =900max/2n2- Je=9004420/3.14217020.15-5.56=86.44Kgm2 個(gè)人小結(jié)通過(guò)本次的課程設(shè)計(jì)，我不僅把知識(shí)融會(huì)貫通，而且還豐富了大腦，同時(shí)在查找資料的過(guò)程中也了解了許多課外知識(shí)，開(kāi)拓了視野，也認(rèn)識(shí)到了機(jī)械的發(fā)展方向，使自己在專(zhuān)業(yè)知識(shí)方面和動(dòng)手能力方面有了質(zhì)的飛躍。眾所周知，我們?cè)跈C(jī)械原理課上所學(xué)的知識(shí)是比較理論化的，通過(guò)這些理論我了解了一些機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案與運(yùn)動(dòng)軌跡，至于這些構(gòu)件、這些機(jī)構(gòu)真正要派些什么用場(chǎng)，在我腦中的概念還是挺模糊的，但是在這次為完成課程設(shè)計(jì)的任務(wù)當(dāng)中，我開(kāi)始對(duì)傳授機(jī)械原理這門(mén)課的真正意義所在有了初步了解。換句話(huà)說(shuō)，因這次課程設(shè)計(jì)我把理論與實(shí)踐運(yùn)用結(jié)合了起來(lái)，達(dá)到了學(xué)以致用的目的。在這次的課程設(shè)計(jì)中，我學(xué)會(huì)了proe軟件來(lái)繪制機(jī)構(gòu)圖，并且用它來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真以及動(dòng)畫(huà)，這得感謝這一次做課程設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，當(dāng)然這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，我們應(yīng)該繼續(xù)深入的學(xué)習(xí)。以前，我從未接觸過(guò)pore，一開(kāi)始用它時(shí)我只能一點(diǎn)點(diǎn)摸索著做，由于菜單中很多工具我都不太清楚，所以在畫(huà)機(jī)構(gòu)時(shí)總覺(jué)得與自己所要求的效果相距甚遠(yuǎn)，但我還是硬著頭皮畫(huà)下去，為的就是想看看自己所畫(huà)的機(jī)構(gòu)能否能動(dòng)，在同學(xué)和老師的幫助下，果然，我畫(huà)的機(jī)構(gòu)圖運(yùn)動(dòng)起來(lái)了，這是我的自信心大增，并且感到學(xué)習(xí)到了很多有用的東西。在為課程設(shè)計(jì)寫(xiě)說(shuō)明書(shū)時(shí)，為了讓說(shuō)明書(shū)內(nèi)容更充實(shí)，使自己的書(shū)面語(yǔ)言更趨向于專(zhuān)業(yè)化，我們組到圖書(shū)館去借了相關(guān)的書(shū)籍來(lái)翻閱。在查找資料、閱讀資料的同時(shí)，我還知道了更多以前課本上沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。不僅把曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的有關(guān)知識(shí)復(fù)習(xí)了一遍，這對(duì)我們臨近的期末考試有很大的幫助。除此之外，我還把基本的四連桿機(jī)構(gòu)普遍方程，四連桿機(jī)構(gòu)的位置確定等通看了一次，這對(duì)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)分析起了很大的幫助。經(jīng)過(guò)這次設(shè)計(jì)，我知道其實(shí)要做一項(xiàng)課程設(shè)計(jì)并不簡(jiǎn)單，要把它做好就更不易了，從中我也感到自己的知識(shí)面其實(shí)是很狹隘的。在理論知識(shí)的貫穿上和用理論解決實(shí)際問(wèn)題的能力上也有待提高，可以說(shuō)這次的設(shè)計(jì)就像是一面鏡子，照出了我的不足之處。但也因此而小小地