机械原理课程设计1

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1 设计题目

图6-20为加热炉推料机结构总图与机构运动示意图。该机器用于向热处理加热炉内送料。推料机由电动机驱动,通过传动装置使推料机的执行构件(滑块)5做往复移动,将物料7送入加热炉内。设计该推料机的执行机构和传动装置。

图6-20 加热炉推料机结构总图与机构运动示意图

2 设计参数与要求

加热炉推料机设计参数如表6-8所示。该机器在室内工作,要求冲击振

动小。原动机为三相交流电动机,电动机单向转动,载荷较平稳,转速误差<4%;使用期限为10年,每年工作300天,每天工作16小时。

表6-8 加热炉推料机设计参数

分组

参数 1

滑块运动行程H(mm) 220

滑块运动频率n(次/min) 20

滑块工作行程最大压力角 30

机构行程速比系数K 1.25

构件DC长度(mm) 1150

构件CE长度(mm) 150

滑块工作行程所受阻力(含摩擦阻力)(N) 500

滑块空回行程所受阻力(含摩擦阻力)Fr1(N) 100

3 设计任务 3.1 针对图6-20所示的加热炉推料机传动方案,依据设计要求和已知参数,确定各构件的运动尺寸,绘制机构运动简图;

3.2 假设曲柄AB等速转动,画出滑块F的位移和速度的变化规律曲线;

3.3 在工作行程中,滑块F所受的阻力为常数Fr1,在空回行程中,滑块F所受的阻力为常数Fr2;不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下,分析曲柄所需的驱动力矩;

3.4 确定电动机的功率与转速;

3.5 取曲柄轴为等效构件,确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量;

3.6 编写课程设计说明书。

4 设计过程说明

4.1 推料机工作原理简介

该推料机工作,由其电动机通过传动装置,工件机构驱动输送架作往复运动。工件行程时滑架上的推爪推动工件前移一个步长,当滑架返回时,由于推爪下装有压缩弹簧,推爪从工件底面滑过,工件保持不动。当滑架再次向前推进时,推爪已复位并推动新工件前移,与此同时,该推爪前方的推爪前一工位的工件一起再向前移动一个步长。如此周而复始,工件不断前移。

4.2 设计过程

4.2.1 设计任务1

由行程速比系数K=1.25算出极位夹角θ=180*(K-1)/(K+1)=20°

再由已知条件求出摆角ψ

已知EE'=220mm ; DE=DE'=1150mm

由余弦定理得

cosψ=(222+'-')/(2DE*DE ')DEDEEE=0.98 可得ψ=11°

取比例=1:10

如下图所示

用绘图法求得AB=66.7mm ; BC=416.8mm,如下图所示

根据以上条件绘制运动简图如下图所示

4.2.2 设计任务2

用ADAMS仿真得到F点的位移变化规律与速度图像如下图所示

4.2.3 设计任务3

在不计各处摩擦,其他构件重力、惯性力的前提下该构件的能量守恒。故用能量法解决。

工作行程 1M*1=H* Fr1

空回行程 2M*2=H* Fr2

代入相关数值后 1M=31.52N.M

2M=7.88 N.M

4.2.4 设计任务4

1L和2L分别是工作行程与空回行程的动量矩,则

工作行程 1L= 5/310Mdt=52.53 N.M.S

空回行程 2L= 325/3Mdt=10.51N.M.S

又由L=J,而角速度=2n60=2.09rad/s

故可确定工作行程所需的飞轮转动惯量 1J=1L=25.13kg.2m;空回行程所需的飞轮转动惯量 2J=2L=5.03kg.2m

由此确定加于曲柄轴上的飞轮转动惯量为16.76kg.2m

4.1.5 设计任务5

根据公式T=9549/minKWrPN(T=1M) ,得出曲柄所需的功率kwP=0.066kw

由图可以看出,该传动机构进行了四次减速,分别为蜗轮蜗杆,涡轮齿轮减速,涡轮本身,齿轮本身,前两个减的是转速,后两个减的是线速度 若涡轮齿轮的传动比取23i=3,蜗轮蜗杆的传动比12i=15,则电机转速N=20*23i*12i=900r/min

电机所需功率P=kwP*23i*12i=2.97kw

所以所选电动机为

Y132M1-6

5 设计体会

通过这次对机械原理的课程设计,让我学到了很多书本中学不到的东西。众所周知,我们在机械原理课上所学的知识是比较理论化的,通过这些理论我了解了一些机构的运动方案与运动轨迹,至于这些构件、这些机构真正要派些什么用场,在我脑中的概念还是挺模糊的,但是在这次为完成课程设计的任务当中,我开始对传授机械原理这门课的真正意义所在有了初步了解。换句话说,因这次课程设计我把理论与实践运用结合了起来,达到了学以致用的目的。还有一些是课程之外的知识,比如说以前从来不知道怎么用word来编辑公式,通过这次论文的输入,让我对其有了一定的了解。还有些就是仿照了毕业论文的格式,写了这篇论文,让我学到了一些关于论文的书写方式,也就是整体的排版,虽然说这次模仿的并不怎么好,但确实为大四的毕业设计做了一个准备。

经过这次设计,我了解到其实要做一项课程设计并不简单,要把它做好就更不易了,从中我也感到自己的知识面其实是很狭隘的。在理论知识的贯穿上和用理论解决实际问题的能力上也有待提高,可以说这次的设计就像是一面镜子,照出了我的不足之处。