机械原理课程设计-摇摆式输送机

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1、课程设计机械工程学院_级_班 设计题目：摇摆式输送机 指导教师：_作 者：姓名：_ 学号：_成绩：_姓名：_ 学号：_成绩：_姓名：_ 学号：_成绩：_姓名：_ 学号：_ 成绩：_2021年6月30日目 录一、机构的工作原理3二、机构的运动简图3三、机构的自由度和行程速比系数K值3四、使用ADAMS软件进行仿真4五、运动学、动力学分析5六、设计新机构6一机构一61、设计方案62、机构运动简图63、机构的自由度和行程速比系数K值74、使用ADAMS软件进行仿真75、运动学、动力学分析8二机构二91、设计方案92、机构的运动简图103、机构的自由度和行程速比系数K值104、使用ADAMS软件进行仿

2、真115、运动学、动力学分析11七、摇摆式输送机建模过程15八、比拟分析23九、课程设计的体会23十、参考文献23一、机构的工作原理曲柄滑块式输送机是一种水平传送材料用的机械，由齿轮机构和曲柄滑块机构等组成。如图1所示，电动机通过传动装置使曲柄1回转，再经过连杆机构使输料槽3作往复移动，放置在槽上的物料借助摩擦力随输料槽一起运动，从而到达输送物料的目的。二、机构的运动简图 图1 曲柄滑块式式输送机机构的运动简图利用Auto CAD设计，见图1。其设计数据如下：各杆长度为L1=100mm, L2=300mm, e=70mm 表一 曲柄滑块机构参数构件号123质量m(kg)10200转动惯量J()

3、0阻力F=10700N三、机构的自由度和行程速比系数K值 机构自由度F3n2PL3PH332401 行程速比系数 k=1.2 有急回特性。四、使用ADAMS软件进行仿真运动仿真前的图像如下：图2建模仿真后的运动图像如下：图3图4五、运动学、动力学分析一输出构件滑块3的位移、速度和加速度的数值和曲线 1输出构件的位移曲线图52输出构件的速度曲线图63输出构件的加速度曲线 图7二原动件的驱动力矩曲线 图8六、设计新机构一机构一1、设计方案传动滑块式输送机是一种水平传送材料用的机械，由齿轮机构和连杆机构等组成。如下列图所示，电动机通过传动装置使曲柄1回转，再经过连杆机构使输料槽7作往复移动，放置在槽

4、上的物料借助摩擦力随输料槽一起运动，从而到达输送物料的目的。2、机构运动简图图9传动滑块式输送机机构的运动简图利用Auto CAD设计，见图9。其设计数据如下：=70mm，=200mm, =100mm，=190mm，=200mm表二 传动滑块式输送机构件1234567质量m(kg)0015151520转动惯量J()00F=10700N3、机构的自由度和行程速比系数K值 机构自由度F3n2PL3PH3721001 行程速比系数k=1.2 有急回特性。4、使用ADAMS软件进行仿真运动仿真前的图像如下：图10建模仿真后的运动图像如下：图115、运动学、动力学分析1、输出构件的位移曲线图122、输出

5、构件的速度曲线图133、输出构件的加速度曲线图144、输出件的受力曲线 图155、原动件的驱动力矩曲线图16二机构二1、设计方案摇摆式输送机是一种水平传送材料用的机械，由齿轮机构和六连杆机构等组成。如下列图所示，电动机通过传动装置使曲柄1回转，再经过六连杆机构使输料槽6作往复移动，放置在槽上的物料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，从而到达输送物料的目的。2、机构的运动简图图17摇摆式输送机机构的运动简图利用Auto CAD设计，见图17。其设计数据如下：各杆长度为=70mm =290

6、mm =260mm =150mm H=360mm L=225mm 表三 摇摆传输机构参数构件12345质量m1015151020转动惯量J0100 阻力F=10700N3、机构的自由度和行程速比系数K值 机构自由度F3n2PL3PH352701 行程速比系数 k=1.2 有急回特性。4、使用ADAMS软件进行仿真运动仿真前的图像如下：图18建模仿真后的运动图像如下：图195、运动学、动力学分析1、输出构件的位移曲线图202、输出构件的速度曲线图213、输出构件的加速度曲线图图224、输出构件的受力曲线图图235、原动件驱动力矩曲线图图246、B点力矩曲线图图257、C点力矩曲线图图26(8)、

7、C点在X方向上的受力曲线图图279、C点在Y方向上的受力曲线图图28图1 更改网格尺寸和网格间距 图2 创立曲柄1七、摇摆式输送机建模过程1、启动Adams2021。2.1、设置适宜的网格尺寸和网格间距 Main menusettingworking grid Main tool box Size:X=500mm,Y=250mm Spacing:X=20mm,Y=20mm 2.2 选择适宜的视图位置 用鼠标左键点击动态放大图标。 Dynamic Zoom 用鼠标左键点击动态移动图标。 Dynamic Translate 创立曲柄1。 在ADAMS/View零件库中选择link 图标如图2。 L

8、inks: new part Length=70mm Width=20mm图3 创立连杆2 图4 创立 T型杆5 Depth=20mm 创立摇杆3。 在ADAMS/View零件库中选择link 图标如图3。 Links: new part Length=290mm Width=20mm Depth=20mm 创立T型滑杆5。 在ADAMS/View零件库中选择Plate 图标(如图4。 Plate: new part Thickness:5 Radius:5 创立滑道6。 在ADAMS/View零件库中选择box图 标如图5 Box: on ground 此时，不选中Length，Width，

9、Depth 的复选框。图5 创立机架 图6 输入滑块尺寸 创立滑块4 在ADAMS/View零件库中选择box 图标如图6。 Box:new part Length=50; Height=40; Depth=40; 此时，要选中Length，Width，Depth 的复选框。创立构建过程中实时查看鼠标位置，以辅助构建的创立。 Main menuviewcoordinate window或按F4。 曲柄1(Part_2)质量、转动惯量修改如图7。 在Part_2上右击鼠标 Mass1.0E-110kg; Lxx=Lyy=Lzz=0; 连杆2(part_3) 质量、转动惯量修改(如图8在Part_

10、4(Link)上右击鼠标m2图7 修改曲柄1PART_2的特性 图 8 修改连杆2PART_3)的特性摇杆3(part_4) 质量、转动惯量修改(如图9在Part_4(Link)上右击鼠标Mass20kg，lxx=lyy=0,lzz=0.15kgm2T型杆(part_5) 质量、转动惯量修改(如图10在Part_4(Link)上右击鼠标Mass20kg，lxx=lyy=0,lzz=0.20kgm2图9 修改摇杆3PART_4的特性 图10 修改摇杆5PART_5的特性 图11 曲柄1与机架的转动副 图12 曲柄1与连杆2的转动副 创立曲柄1与机架的转动副 如图11。 选择ADAMS/View约

11、束库中 的旋转副Joint: Revolute； 选1 Location；Normal to Grid； 分别点击曲柄1和Ground，再点 击曲柄的Marker_2，创立Joint_1。 同理，创立摇杆与机架的转动副。 创立曲柄1与连杆2的转动副 如图12。 选择ADAMS/View约束库中的转 动副Joint: Revolute 选2 Bod -1Loc；Normal to Grid； 分别点击曲柄1和连杆2，再点二 者接触点，创立Joint_2。 创立连杆2与摇杆3的转动副 如图13。 选择ADAMS/View约束库中的转 动副Joint: Revolute 选2 Bod -2 Loc；

12、Normal to Grid； 分别点击连杆2和摇杆3，再分别 图13 连杆2与摇杆3的转动副 图14 滑块4与T型杆的移动副 Part_8，创立Joint_3;同理，创立摇杆3和滑块4的转动副。 创立滑块4与T型杆的移动副 如图14。 选择ADAMS/View约束库中的移 动副Joint: Translational； 选2 Bod -2 Loc；Pick Feature； 分别点击滑块2和摇杆3，再分别 Part_4 ；这时出现白色箭头， 移动鼠标，使白色箭头的方向与 摇杆平行，双击，创立移动副。建模过程，添加转动副和移动副的效果图如下列图：图15 曲柄1与ground的转动副图18 滑块

13、4与T型杆的移动副图16 曲柄1与连杆2的转动副图17 连杆2与摇杆3的转动副图19 给曲柄添加驱动 图20 给滑道6添加约束 给曲柄1添加驱动如图19 在ADAMS/View驱动库中选择旋转驱动 Rotational Joint Motion按钮 ； 转速114r/min，Speed为114*360/60 度每秒，逆时针；在ADAMS/View工作 窗口中，用鼠标左键点击曲柄上旋转 副JOINT_1，一个旋转驱动创立出来。 给滑道6加上约束如图20 选择ADAMS/View约束库中的固定 Joint: Fixed按钮； 选2 Bod -2 Loc；Normal To Grid; 分别点击滑道

14、6和ground，并点击 Part_11 ，将滑道6固定。 给T型杆添加载荷如图21 在ADAMS/View力库中选择单作用力按钮 选Body Moving, Pick Feature, 点选 Force复选框写入10700N 在滑块5上右击如图22)， 点选Modify，进入图23界面，图 21 添加载荷图22 修改载荷过程1点more(如图23，进入function builder如图24，在对话框中输入sign(10700图23 修改载荷过程2 图24 修改载荷过程3图26 滑道6添加约束后效果图图25 曲柄1添加驱动后效果图给曲柄1添加驱动和给滑道添加载荷的效果图，分别如图25,26所

15、示4.2运动仿真与位移，速度，加速度，力，力矩分析。 运动仿真建模完成后，点击interactive simulation controls按钮，输入适宜的end time和steps即可进行运动仿真。完成后，可在窗口空白处右击鼠标，弹出图28所示的快捷菜单，点击shaded，即可创立三维立体模型。 仿真分析右击，输出件T型杆，依次选择joint15,measure(如图29所示，弹出图30所示的界面，选择Force,选择待分析的方向，点ok即可弹出该点出的受力图，右击受力图如图31，选择transfer to full plot,t弹出图32对话框，对受力分析做后期处理即可。同理，可对机构各

16、构件的速度，加速度，位移等变量进行仿真分析。图29 仿真分析1图27 运动仿真步骤 图28 创立三维模型图30 仿真分析2图 31 仿真分析3图32 仿真分析4八、比拟分析 通过ADAMS软件的仿真分析，我们得出了以上三个机构的运动学、动力学曲线。下面，我们将从四个方面对机构进行比照分析：1、 输出构件速度通过三个机构的输出构件速度曲线，我们发现：三种机构的速度峰值相差不大。曲柄滑块与传动式滑块输送机曲线变化平缓，急回特性不明显；而摇摆式输送机的急回特性较好。2、输出构件加速度通过三个机构的输出构件加速度曲线，我们发现：曲柄滑块的加速度峰值最大，传动式滑块输送机加速度值不稳定，变化急剧；摇摆式

17、输送机的加速度变化稳定，并且加速度峰值较低。 3、输出件的受力通过三个机构的原动件驱动力矩曲线，我们发现：曲柄滑块机构输出件受力峰值较大，而传动滑块机构的输出件的受力是冲形式，突变很大。而摇摆式输送机输出件受力变化均匀，稳定。综述：摇摆式输送机相比另两种优点较多，传动式输出件需要受到脉冲力的带动，即力会发生跃变，会对整个机构产生冲击，使整个机构震动严重，损害构件，产生较大噪音，并缩短使用寿命。而且对于所需运输的精密的物件来说，此机构必然不会再适用。曲柄滑块加速度峰值较大，需要更大的力来维持。而摇摆式输送机中，输出件速度，加速度稳定，不会发生跃变，受力也稳定，而且保证了急回特性的要求。不会使机构

18、产生较大震动，有利于机构平稳运行。九、课程设计的体会通过这段时间的设计，我受益匪浅，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。就像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。这次设计课程不仅让我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。也许我的这种方案不是很好的方案，作为初次接触设计的我，对未来的设计充满了信心。我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。十、参考文献1 郑文伟，吴克键。机械原理 . 第七版 . 北京：高等教育出版社，19972 王叔仁 . 机械原理课程设计 . 北京：科学出版社，20063 刘毅 . 机械原理课程设计 . 武汉：华中科技大学出版社，2006