机械原理课程设计(燕山大学)

机械原理课程设计说明书学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：10级卓越试点学生姓名：孙通帅、季策、黄景辉麻彬彬、曾艮寅指导教师::::陈革新2012年7月12日燕山大学机械工程学院机械原理教研室YSU机械原理课程设计说明书2机械原理课程设计任务书一、设计题目铁路测量装置开合机构方案设计及其运动分析二、主要内容1）对指定的开合机构进行方案设计；2）对开合机构进行运动简图设计（含必要的机构创意实验）；3）编写设计说明书。三、具体要求在保证外形尺寸基本不变的前提下，改进其开合机构装置，并解决其易卡死问题四、完成后应上交的材料1)机械原理课程设计说明书；2)二号图一张，内容包括：开合机构运动简图、速度及加速度多边形图；五、推荐参考资料1)《机械原理课程设计指导书》（西华大学机械学院基础教学部编）2)《机械原理》（安子军主编，国防工业出版社）3)《机械原理教程》（孙桓主编，西北工业大学出版社）YSU机械原理课程设计说明书3目录第一章总体方案设计............................................................................31.1方案一...................................................................................................41.2方案二：...............................................................................................4第二章铁路测量装置开合机构尺寸综合设计......................................42.1方案一分析...........................................................................................42.2方案二分析...........................................................................................5第三章相对运动图解法分析....................................................................63.1速度分析...............................................................................................63.2加速度分析...........................................................................................7第四章解析法运动分析........................................................................84.1机构仿真分析.......................................................................................84.2最终效果展示.......................................................................................9第五章设计心得..................................................................................10YSU机械原理课程设计说明书4第一章总体方案设计此次机械原理课程设计我们的设计对象是铁路测量装置，因其工作环境较为恶劣，震动较大，而且在长时间工作时，灰尘、杂物堆积，保证正常工作和测量的精度成为一大难题，针对以上问题，在保证原设备尺寸基本不变的前提下，我们对测量装置的开合机构进行了改进，以下是我们的方案。1.11.11.11.1方案一滑道出现的问题主要是容易堆积杂物，导致卡死，所以可在原有机构上改进。根据在钢筋矫直机上受到的启发，改进前滑道接触为低副接触，接触面积较大，摩擦也较大，如果改成高副，会大大改善受力和接触条件，所以我们选择了把滑道改成小滚子在柱状槽内滚动，如图1和图2所示。1.21.21.21.2方案二：考虑到影响使用的关键问题是滑道容易被卡住，固可以采用其他机构而避免滑道的出现。为了保证机构能够顺利开合和固定在指定位置，我们采用了连杆机构，它具有在打开与闭合中双向自锁，传动稳定，抗干扰能力强等优点，如图3所示。图1111改进后简图图2222改进后简图图3333四杆机构简图（闭合）YSU机械原理课程设计说明书5第二章铁路测量装置开合机构尺寸综合设计2.12.12.12.1方案一分析由于只改动了滑道部分，所以其他尺寸都与原来保持一致，只需根据原来机构的尺寸来确定柱形滑道和滚子的尺寸即可。2.22.22.22.2方案二分析由于是重新设计的机构，尺寸需要重新确定，要求满足和其他构件的配合和空间距离。详细尺寸见图4和图5。图4444方案二设计尺寸图5555方案二设计尺寸YSU机械原理课程设计说明书6分析比较上述两种方案，综合考虑设计的简单性，实用性和厂家更改产品的成本等多方面因素，我们决定采用方案一。第三章相对运动图解法分析3.13.13.13.1速度分析根据原动件1的角速度ω1，可求得点的速度为==ω1*，其方向垂直于AB。当构件2和构件3组成移动副时，有理论力学可知，构件3上点的绝对速度应该等于构件2上重合点的绝对速度（即点的牵连速度）与点对点B2的相对速度的矢量和，即=+方向：⊥bc⊥ab∥bc（1）大小：？ω1*？该矢量方程只有2个未知量，故可用图解法求出和的大小，如图（b）所示，选取速度比例尺μv，其单位为（m/s）/mm，任选一点p做速度图的极点，做矢量代表，其方向垂直于AB，其长度为=/μv（mm）；由点b2做平行于BC的直线代表的方向线，在由点p做垂直于BC的的直线代表的方向线，两方向线相较于点b3，则即代表，代表，他们的大小和方向分别为=μv*，方向由p指向b3，=μv*，方向有b2指向b3。而导杆3的角速度为ω3=/=μv*/ω3方向为逆时针，如图（a）所示。注意：由于构件2、3之间无相对转动，所以二者角速度相等，即ω2=ω3。YSU机械原理课程设计说明书73.23.23.23.2加速度分析有理论力学可知，点的绝对加速度和其重合点的绝对加速度的关系为=+=++方向：BC⊥BCBA⊥BC∥BC（a)（b)YSU机械原理课程设计说明书8大小：*？*2ω2？式中==*，其方向为BA。为哥式加速度，其大小为2ω2，其方向是将相对速度方向沿角速度ω2转向旋转的方向，为点相对点的相对加速度，其方向平行于BC，为点的法向加速度，其大小为=*，其方向为BC，为点的切向加速度，其方向为垂直于BC。上式只有2个未知量，即和的大小，故可用图解法求出。如图（c）所示。因此导杆3的角加速度为=/=μa/。的方向为逆时针，如图（a）所示。第四章解析法运动分析4.14.14.14.1机构仿真分析原机构属于摆动导杆机构，机构简图和基本尺寸数据如下图6所示。图6666摆动导杆机构简图YSU机械原理课程设计说明书9因为端盖需要在闭合时需要固定，不能受到震动就打开，同时机构受到空间限制，不能做整周回转，所以开合机构在电机的带动下，做往复摆动。运动过程的部分数据如下图7所示。4.24.24.24.2最终效果展示下图为装配后的效果图图7777机构运动数据分析表YSU机械原理课程设计说明书10第五章设计心得通过这段时间的设计，我们受益匪浅，不仅在学问方面有所提高，而且在为人处事方面有了更多的认识。当我们遇到一个问题时，首先不能畏惧，而是要对自己有信心，相信通过自己的努力一定能解决的。就象人们常说的在战略上藐视它。但是在战术上的重视它。通过慎重的考虑认真的分析，脚踏实地去完成它，克服重重困难，当你成功实现目标时，那种成就感一定会成为你成长的动力。这次设计的题目是铁路测量装置。主要是改进改设备的开合机构，避免因为长时间在恶劣环境下工作而导致开合机构卡死，不能正常工作，需要考虑到多方面因素。这次设计课程不仅让我们加深了对机械原理理论课程的理解和认识，更培养了我用理论知识去解决实际问题的能力。也许我们的这种方案不是很好的方案，但它从某些方面解决了一些问题。作为初次接触设计的我们，对未来的设计充满了信心。我们希望学校多开设这类的设计课程，不仅帮助我们理解理论知识，更重要的是让我们学会用理论知识解决实际问题，帮助我们把理论知识转化成一种能力，让我们更容易解决问题。1.1.1.1.巩固理论知识，并应用于解决实际工程问题；2.2.2.2.建立机械传动系统方案设计、机构设计与分析概念；3.3.3.3.进行计算、绘图、正确应用设计资料、手册、标准和规范以及使用经验数据的能力训练。