机械课程设计摇摆式输送机

-1-设计题目摇摆式输送机机构设计年级学号学生姓名指导教师完成时间2014年月电子信息与机电工程学院机械原理课程设计-1-机械原理课程设计签名页学生签名：年月日指导教师质量评价分值（最高分值80分）答辩质量评价分值（最高分值20分。取答辩教师分值平均值的整数。）综合质量评价分值（指导教师质量评价分值与答辩质量评价分值之和）指导教师签章：年月日答辩教师签章：年月日-1-目录第1章课题研究的目的和意义.........................................11.1国内外技术应用和发展现状............................................................................................11.2国内外技术发展趋势........................................................................................................2第2章课程设计任务.................................................42.1设计任务.............................................................................................................................42.2设计要求和原始数据.........................................................................................................42.2.1设计要求..................................................................................................................42.2.2原始数据..................................................................................................................52.3设计内容及工作量.............................................................................................................5第3章课程设计任务.................................................73.1其他设计方案.....................................................................................................................73.2机构设计选取及机构设计步骤.........................................................................................8第4章机构的运动学及动力学数值分析................................114.1运动学分析........................................................................................................................114.1.1建立位移方程.....................................................................................................114.1.2建立速度方程....................................................................................................134.1.3建立加速度方程................................................................................................144.2动力学分析....................................................................................................................15第5章ADAMS的运动学及动力学仿真分析..............................175.1机构的运动学分析...........................................................................................................175.2机构的力学分析...............................................................................................................22参考文献个人总结1第1章课题研究的目的和意义1.1国内外技术应用和发展现状当今社会，随着科技的发展，人们对于各种资源的需求和消耗是非常巨大的，因此就会牵涉到资源的开采问题，如何能够高效率,低风险,无污染的开发矿物资源是当今社会面临的重大难题。所以针对矿产资源而开发的矿山摇摆式输送机的应用就越来越广泛。事实上人们对输送机的研究从来没有停止过，为了满足不同的要求，出现了各式各样的输送机，有摇摆式输送机和带式输送机等。摇摆式输送机作为一种传统的输送机械,适用范围非常广。除粘性大的物料以外,一般的固体散状物料和成件物品均可输送。已被用于采矿、冶金等部门。矿山摇摆式运输机能够在恶劣的生产条件下进行工作，可以满足很多种工作条件，适用范围非常广泛。由于它的牵引构件和承载构件大多由金属材料制成，因而与其他输送机械相比,所输送物料的适应性更强。摇摆式运输机可输送重的、具有锐利棱边的、磨损性及腐蚀性强的散状物料或物品，同时适宜输送高温(600一700℃)物料和成品物体。另外在输送过程中，还可以进行干燥、冷却、分类、清选等各种工艺作业。但是由于其结构原因，自重大，所以消耗也多，空载功率大等原因，严重限制了它的推广和发展，这些问题都是需要进行设计和优化的。随着人类的进步，越来越多并且越来越好的摇摆式输送机将会被制造出来，来满足生产发展的需求，它对提高生产率，降低工人劳动2强度具有积极的意义。摇摆式运输机在设计时应注意到特殊的工作环境和工作需求，转运是矿用运输机故障较多的一个环节，而由其它环节的故障引起的停车时间却很少.因此在确定运输机系统时应尽量减少物料的转运次数.而在设计转运站时,则应特别注意此类问题。1.2国内外技术发展趋势我国摇摆式运输机，自上世纪七十年代中期开发以来，取得长足进步，但是与国外相比，仍存在较大的差距。首先是整机性能的落后，生产输送能力相对较低，事故率高；再者使用寿命短，关键零部件使用寿命短，可靠性低；还有生产自动化程度不高，过载保护张力调节能力不足。国外摇摆式运输机技术发展很快，其主要表现在两个方面；一方面是摇摆式运输机的功能的多元化，应用范围扩大化，发展成在各个领域可以使用的运输机械。另一方面是摇摆式运输机本身技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高速率运输机已成为运输机发展的主要方向。摇摆式运输机是为了适合矿山采矿等目的而设计的，因此就要解决人力问题，最大限度的解放人力劳动，提高矿产资源的开采效率，增大产量是设计的主要任务。随着计算机技术和数学最优化理论的发展,使机械设计开始进入计算机辅助设计和优化设计的阶段。对于能够建立优化数学模型的设计问题,如机械零件的参数设计,可借助计算机,用数学最优化理论等方法,使设计问题在满足约束的条件下,自动达到优化方案和优化参3数。利用这种新的设计方法提高机械产品的设计质量,降低成本,缩短开放周期,增强产品的竞争能力,已经为各国实践证明是非常有效的途径和发展方向[2]。未来的摇摆式输送机在计算机飞跃式的发展下，许多技术会有更加可靠与高效的提高。综合上述，笔者对摇摆式输送机进行理论设计，并且通过先进的计算机辅助软件进行仿真模拟，从而得到具有一定参考意义的数据。4第2章课程设计任务2.1设计任务如图2-1所示，电动机1通过传动装置2使曲柄4回转，再经过六连杆机构使输料槽9作往复移动，放置在槽上的物料10借助摩擦力随输料槽一起运动。物料的输送是利用机构在某些位置输料槽有相当大加速度，使物料在惯性力的作用下克服摩擦力而发生滑动，滑动的方向恒自左往右，从而达到输送物料的目的。图2-1摇摆式输送机示意图1——电机2——传动装置3——执行机构2.2设计要求和原始数据2.2.1设计要求该布置要求电机轴与曲柄轴垂直，使用寿命为5年，每日二班制5工作。输送机在工作过程中，载荷变化较大，允许曲柄转速偏差为±5%，按小批量生产规模设计。2.2.2原始数据表2-1设计数据题号2物料的重量G(kg)3120曲柄转速n4(/rmin)114行程速比系数K1.2位置角Φ1(°)60摇杆摆角角Φ2(°)60l(mm)220h(mm)360CDl(mm)2702.3设计内容及工作量（1）根据摇摆式输送机的工作原理，拟定2～3个其他形式的机构，画出机械系统传动简图，并对这些机构进行运动和动力分析。（2）根据设计数据确定六杆机构的运动尺寸，取lDB=0.6lDC。要求用图解法设计，并将设计结果和步骤写在设计说明书中。6（3）连杆机构的运动分析。将连杆机构放在直角坐标系下，分析出滑块8的位移、速度、加速度及摇杆6的角速度和角加速度，作出运动曲线，并打印上述各曲线图。（4）机构的动态静力分析。物料对输料槽的摩擦系数f=0.35，设摩擦力的方向与速度的方向相反，求出外加力大小，求出曲柄最大平衡力矩。（5）编写设计说明书一份。应包括设计任务、设计参数、设计计算过程等。7第3章课程设计任务3.1其他设计方案图2-2图2-38以上两种机构的分析对比：图2-2为六杆机构，直接通过电动机带动曲柄滑块转动从而是连杆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，结构简便，缺点是摩擦大，耗费能量多。图2-3是通过送料的往复运动我们用曲柄滑块机构实现，当输入构件等速转动时，输出构件带动滑块作往复移动，机构具有急回功能，但该方案不但设计计算比较复杂，滑块5和作平面复杂运动的连杆2和4的动平衡也比较困难。3.2机构设计选取及机构设计步骤采取图2-1所示的机构进行设计，并用CAD进行图解法，设计步骤如下：（1）已知：行程数比系数：K=1.2求极位夹角：θ=11801KK=16.36°（2）连接12,BB，并作12BB的垂直平分线FE。（3）量取1BSE16.36°，2BSE16.36°，连接12,SBSB。（4）以S点为圆心，1SB或2SB为半径作圆。（5）在距离机架D为L处作铅垂线MN，交圆S于O点。（6）则O点为另一个机架所处的位置。图解法CAD图如图2-4所示，测得数据如表2-5所示9图2-4图解法分析10表2-5机构各参数数据表单位：mm名称长度曲柄472连杆5245摆杆6（已知）270L（已知）220h（已知）36011第4章机构的运动学及动力学数值分析4.1运动学分析机构的运动学分析如图4-1所示，已知曲柄4l、连杆5l、摇