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1、機械原理課程設計設計說明書 設計題目：加熱爐推料機的執(zhí)行機構綜合 目錄 1．摘 要 ……………………………………………１ 2.設計題目 ……………………………………………１ 3．設計題目簡介…………………………………………１ 4．設計參數及要求………………………………………１ 5．設計任務……………………………………………… １ 6.運動方案設計…………………………………… 5 6.1推料機工作原理簡介……………………………5 6.2方案設計及分析…………………………………5 7．尺寸計算…………………………………………

2、 8 8．對構件的運動分析…………………………………………… 10 8.1構件的位移分析……………………………………………10 8.2構件的速度分析 ……………………………………… 11 8.3構件的加速度分析…………………………………………12 9．設計飛輪 ……………………………………………13 10.個人小結……………………………………………14 參考資料……………………………………………15 摘要 隨著機械行業(yè)的發(fā)展，熱處理伴隨其中。熱處理是機械電子工業(yè)生產中極其重要的的工藝，推料機在熱處理的工藝中起著舉足輕重的地位，從而對推料機的

3、設計有著較深遠的意義。 本次課程設計的課題是推料機的執(zhí)行機構設計。該推料機的動力源是電動機，電動機通過傳動裝置，六桿機構，驅動滑塊往復遠動，工件行程時滑架上的推爪推動工件前移一個步長，當滑架返回時，由于推爪下裝有壓縮彈簧，推爪從工件底面滑過，工件保持不動。當滑架再次向前推進時，推爪已復位并推動新工件前移，與此同時，該推爪前方的推爪前一工位的工件一起再向前移動一個步長。如此周而復始，工件不斷前移。 本設計設計的是推料機執(zhí)行機構，主要包括設計方案的分析，機構尺寸的計算，對某些構件進行運動分析以及對機構的運動仿真。 關鍵詞： 推

4、料機執(zhí)行機構 六桿機構 運動仿真 一、 設計題目：加熱爐推料機的執(zhí)行機構綜合 二、 設計題目簡介 圖示為加熱爐推料機結構總圖與機構運動示意圖。該機器用于向熱處理加熱爐內送料。推料機由電動機驅動，通過傳動裝置使推料機的執(zhí)行構件（滑塊）5做往復移動，將物料7送入加熱爐內。設計該推料機的執(zhí)行機構和傳動裝置。 ?? ?加熱爐推料機結構總圖與機構運動示意圖 三、設計參數與要求 加熱爐推料機設計參數如表所示。該機器在室內工作，要求沖擊振動小。原動機為三相交流電動機，電動機單向轉動，載荷較平穩(wěn)，轉速誤差<4%；使用期限為10年，每年工作300天，每天工作1

5、6小時。 表6－8?? 加熱爐推料機設計參數 滑塊運動行程H(mm) 400 滑塊運動頻率n(次/min) 15 滑塊工作行程最大壓力角 30 機構行程速比系數K 1.75 構件DC長度(mm) 1120 構件CE長度(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、設計任務 1.?針對圖所示的加熱爐推料機傳動方案，依據設計要求和已知參數，確定各構件的運動尺寸，繪制機構運動簡圖； 2.??假設曲柄AB等速轉動，畫出滑塊F的位移和速度的變化規(guī)律曲線； 3.???在工作行程中

6、，滑塊F所受的阻力為常數Fr1，在空回行程中，滑塊F所受的阻力為常數Fr2；不考慮各處摩擦、其他構件重力和慣性力的條件下，分析曲柄所需的驅動力矩； 4.??? ?取曲柄軸為等效構件，確定應加于曲柄軸上的飛輪轉動慣量； 5.??? 用軟件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）對執(zhí)行機構進行運動仿真，并畫出輸出機構的位移、速度、和加速度線圖。 6.? 圖紙上繪出最終方案的機構運動簡圖（可以是計算機圖）并編寫說明書。 五、設計分析 1）推料機工作原理簡介 該推料機工作，由其電動機通過傳動裝置，工件機構驅動輸送架作往復運動。工件行程時滑架上的推爪推動工件前移一

7、個步長，當滑架返回時，由于推爪下裝有壓縮彈簧，推爪從工件底面滑過，工件保持不動。當滑架再次向前推進時，推爪已復位并推動新工件前移，與此同時，該推爪前方的推爪前一工位的工件一起再向前移動一個步長。如此周而復始，工件不斷前移。 2）設計方案 要實現以上工作原理的推料機構，初步設計以下幾個方案。 a）簡圖 該方案分析： 1）由圖中機構簡圖和受力分析可知，滑塊F的行程比較小。 2）對桿進行受力分析可知，滑塊運動壓力角可能變得很大，桿對滑塊的有效力就變得很低，因此，改機構效率低。 b）簡圖 該方案分析： ? 優(yōu)點： 1）對滑塊進行受力分析可知，其壓力角較小，因此其傳動

8、效率較高。 2）可以根據調整齒輪的位置來改變滑塊的行程。 ? 缺點： 1）桿與齒輪用滑塊接觸處應力較集中，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，因此不僅會使滑塊與桿的壓力角增大，同時齒輪給桿的傳力效率大大減低。 C）簡圖 為了方便分析，可以把齒輪等效為曲柄： 方案分析： 該方案結構簡單，又符合設計要求，并兼有以上方案的優(yōu)點，是個比較理想的方案。因此將該方案作為最終方案。 六、尺寸計算 假設D點到F的距離為900mm，并假設該機構運行在兩個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 = 30 2）滑塊運動

9、頻率n(次/min) = 15 3）構件DC = 600 mm 4）構件CE = 173 mm 5) 機構行程速比系數K = 1.75 解：1)求極位夾角 由極位夾角公式得= = * =49.1° 2）求桿長EF 因為滑塊工作行程最大壓力角 = 30，不妨假設滑塊在行程中左右極限壓力角都達到30°，而滑塊的行程FF*=400,此時桿DE與桿DE”對稱，因此， ==400mm 在三角形D中，根據余弦定理： （）^2 = DE^2+ ^2-2DE* *Cos得: Cos=30° 設EF長度為x，則 EF*sin30°+DE*cos15°=900mm，得到 EF=306

10、.7mm 3）求桿長AB,BC 在三角形D中，很容易得到=310.5mm 設AB桿長為x，BC桿長為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 mm 4)求曲柄AB的角速度 由滑塊運動頻率n=15次/min得到該滑塊運動周期T=4S. 所以，角速度w=2pi/4=rad/s 七、運動分析 由計算好的尺寸可以畫出機構的運動簡圖，并對該機構進行遠動仿真和對構件進行運動分析。 機構運動簡圖 用proe軟

11、件對運動進行仿真并畫出輸出機構的位移、速度、和加速度圖 1) 運動仿真動畫及所有文件見文件夾 2） A）輸出機構（滑塊F）位移運動曲線： 分析： 1） 從圖中可以看出滑塊F的運用范圍在0---350mm之間走簡諧運動，與實踐運動范圍0—400mm有一定的誤差，但誤差不是很大。 2） 從位移曲線中可以看出，運動周期T = 4 s ，這就能保證滑塊的運動頻率為每分鐘15次。 B）輸出機構（滑塊F）速度運動曲線： 分析： 1） 從圖中也可以看出其運動周期T = 4 s 。 2） 從圖中可知，在回程運動中，其速度在很短的時間內快速增大又減小，這就保證了機構有良好的急回特

12、性，從而使機構運動效率提高。 C）輸出機構（滑塊F）加速度運動曲線： 分析：在回程運動中，加速度快速增大，保證了機構的急回特性。 八 設計飛輪 已知機器運轉的速度，不均勻系數，由靜力分析得的平衡力矩，具有定傳動比的構件的轉動慣量，電動機曲柄的轉速，驅動力矩為常數，曲柄各位置處的平衡力矩。 步驟： 1）列表：在動態(tài)靜力分析中求得的各機構位置的平衡力矩，以力矩比例尺和角度比例尺繪制一個運動循環(huán)的動態(tài)等功陰力矩線圖，對用圖解積分法求出一個運動循環(huán)中的陰力功線圖。 2）繪制驅動力矩作的驅動功線圖，因為常數，且一個運動循環(huán)中驅動力、功等于陰力功，故得一個循環(huán)中的線圖的始末點以直線相聯，

13、即為線圖。 3）求最大動態(tài)剩余功[]，將與兩線圖相減，既得一個運動循環(huán)中的動態(tài)剩余功線圖。該線圖縱坐標最高點與最低點的距離，即表示最大動態(tài)剩余功[]： My 1 2 3 5 8 9 12 N·m 140 1644 4000 1694 -214 -744 -1265 通過圖解法積分法，求得，Ma=611.8 N·m, μMΦ=0.026L/mm μMm=50N/mm μA=μm×μMΦ×H=50N·m/mm 所以[A’]=μA×A’1測=52×85=4420N·m Je=Js3×(ω3/ω2)2+m3×(vs3/ω1)2+Js4× (ω4

14、/ω2)2+m4×(vs4/ω2)2+Js5×(ω5/ω2)2+m5×(vs5/ω2)2+Js6×(ω6/ω2)2+m6×(vs6/ω2)2 =0.019+4.05+0.064+0.353+0.045+0442+0.0072+0.13=5.56Kgm2 JF =900·Δωmax/∏2n2[δ]- Je =900×4420/3.142×1702×0.15-5.56 =86.44Kgm2

15、 個人小結 通過本次的課程設計，我不僅把知識融會貫通，而且還豐富了大腦，同時在查找資料的過程中也了解了許多課外知識，開拓了視野，也認識到了機械的發(fā)展方向，使自己在專業(yè)知識方面和動手能力方面有了質的飛躍。 眾所周知，我們在機械原理課上所學的知識是比較理論化的，通過這些理論我了解了一些機構的運動方案與運動軌跡，至于這些構件、這些機構真正要派些什么用場，在我腦中的概念還是挺模糊的，但是在這次為完成課程設計的任務當中，我開始對傳授機械原理這門課的真正意義所在有了初步了解。換句話說，因這次課程設計我把理論與實踐運用結合了起來，達到了學以致用的目的。 在這次的課程設計中，我學會了proe軟件來繪制機

16、構圖，并且用它來實現機構運動仿真以及動畫，這得感謝這一次做課程設計的機會，當然這些還遠遠不夠，我們應該繼續(xù)深入的學習。 以前，我從未接觸過pore，一開始用它時我只能一點點摸索著做，由于菜單中很多工具我都不太清楚，所以在畫機構時總覺得與自己所要求的效果相距甚遠，但我還是硬著頭皮畫下去，為的就是想看看自己所畫的機構能否能動，在同學和老師的幫助下，果然，我畫的機構圖運動起來了，這是我的自信心大增，并且感到學習到了很多有用的東西。在為課程設計寫說明書時，為了讓說明書內容更充實，使自己的書面語言更趨向于專業(yè)化，我們組到圖書館去借了相關的書籍來翻閱。在查找資料、閱讀資料的同時，我還知道了更多以前課本上

17、沒有學到過的知識。不僅把曲柄滑塊機構的有關知識復習了一遍，這對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構普遍方程，四連桿機構的位置確定等通看了一次，這對構件的運動分析起了很大的幫助。 經過這次設計，我知道其實要做一項課程設計并不簡單，要把它做好就更不易了，從中我也感到自己的知識面其實是很狹隘的。在理論知識的貫穿上和用理論解決實際問題的能力上也有待提高，可以說這次的設計就像是一面鏡子，照出了我的不足之處。但也因此而小小地鍛煉了一下自己，為大四的畢業(yè)設計做了一個準備。 參考資料 ［1］羅洪量主編，《機械原理課程設計指導書》（第二版），—北京：高等教育出版社，1986年。 ［2］JJ.杰克（美）主編，《機械與機構的設計原理》（第一版），—北京：機械工業(yè)出版社，1985年。 ［3］王玉新主編，《機構創(chuàng)新設計方法學》（第一版），—天津：天津大學出版社，1996年。 ［4］張春林主編，《機械原理》?！本焊叩冉逃霭嫔纾?006。 ［5］馮鑒，何俊，雷智翔主編，《機械原理》?！啥迹何髂辖煌ù髮W出版社，2008。