颚式破碎机运动学动力学分析.docx
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颚式破碎机运动学动力学分析
机械原理课程设计
指导老师：
孟剑锋
班级：
12机制
课题：
颚式破碎机运动学、动力学分析；
相同运动实现的创新方案一例
成员：
朱建强5（学号—201205163281）
路宜霖5（学号—201200163116）
滕茂波5（学号—201200163169）
目录
（一）机构分析2
1、总述2
2、建模仿真3
3、对构件5进行运动学、动力学分析4
4、其他构件的曲线分析7
5、优缺点分析9
（二）创新机构10
1、总述10
2、建模仿真10
3、对构件1进行运动学、动力学分析11
4、其他构件的曲线分析13
5、优缺点分析16
（三）课程设计总结与收获16
一、机构分析
1、总述
构件1为曲柄原动件，通过三副构件2和构件4与构件5相连，从而把构件1的连续转动变化为构件5的摆动，来实现对石块等物体的破碎作用。
在此过程中，构件3可以起到支撑的作用，使动力输出更加强劲稳定。
图1鄂氏破碎机机构运动简图
表1已知参数
参数
LAB
LBC
LBE
LCE
LEF
LGF
LCD
数值
100
500
500
100
400
685
300
设定原动件的转速为w=30rad/s，构件2的总质量为M2=70kg，构件5的质量M5=40kg，转动惯量J2=0.20kg*,J5=0.15kg*，施加的外力载荷为1000N。
对机构进行自由度计算F=3*5-2*7=1，所以机构可以输出固定的运动。
2、建模仿真
鄂氏破碎机模型
鄂氏破碎机工作过程
3、对构件5进行运动学、动力学分析
构件5角位移线图
由角位移线图可以分析极限位置及行程速比系数K
时间
角速
行程
极限位置1
11.9
98.1004
3.4801
极限位置2
20.6
101.5805
同时由上图可以看出，快行程所用的时间为T1=23.9-20.6=3.3s,慢行程所用时间为T2=20.6-11.9=8.7s。
行程速比系数为K===2.64
构件5角速度线图
由上图可以看出构件的角速度变化比较平稳，曲线呈连续周期性的变化。
构件5角加速度线图
由上图可以看出，加速度呈现周期性的变化，由于不存在加速度发生无穷的的突变，故不存在刚性冲击。
但是有与加速度有些部分变化过大，虽然不是有限值得突变，但还是存在轻微的柔性冲击。
构件5受力图
由受力曲线可以看出：
构件5运动过程中，受力呈周期性变化，而且受力变化比较均匀，可以看到在加速度的转折处，受力是比较大的。
构件5的运动线图
4、其他构件的曲线分析
曲柄1的平衡力矩图
曲柄1的支反力图
由上图可以看出：
受力呈周期性变化，并且Fx0，Fy0,Fz0说明原动件的受力始终在xoy平面内。
受力均呈现周期性的变化，并可在图线上看出最大值和最小值，这对于选择材料有很好的参考作用。
三副构件2角速度线图
三副构件2的角加速度线图
从以上两个图可以看出构件BCE角速度和角加速度的变化是比较平稳的，这对传动过程有利。
构件4的角速度线图
构件4的角加速度线图
从构件4的角速度和角加速度线图可以看出：
构件4的角速度和角加速度变化比较平稳，故不存在刚性冲击和柔性冲击。
5、优缺点分析
优点：
整个运动过程中压力角较小，有利于动力的传输；角位移、角速度、角加速度线图都比较平滑，几乎不存在冲击；此外，K1，具有急回特性。
缺点：
构件5角速度、角加速度曲线转折处变化较快，会产生小幅度冲击。
承受的力比较大，对机架材料性能要求较高。
（二）创新机构总述
构件5为曲柄原动件，通过构件4、构件3、构件2与构件1相连，从而把构件5的连续转动变化为构件1的摆动，来实现对石块等物体的破碎作用。
图1鄂氏破碎机机构运动简图
表1已知参数
参数
LAB
LBC
LBF
LEF
数值
500
250
700
80
设定原动件的转速为w=30rad/s，构件1的质量为M1=60kg，构件5的质量为M5=30kg，转动惯量J2=0.60kg*,J5=0.1kg*，施加的外力载荷为1000N。
对机构进行自由度计算F=3*5-2*7=1，所以机构可以输出固定的运动。
1、建模仿真
鄂氏破碎机模型
2、对构件1进行运动学、动力学分析
构件1角位移线图
由角位移线图可以分析极限位置及行程速比系数K
时间
角度
行程
极限位置1
4.7
72.5
21.5
极限位置2
10
51
由上图可以看出，快行程所用的时间为T1=12.5-10=2.5s,慢行程所用时间为T2=10-4.7=5.3s。
行程速比系数为K===2.12
构件1角速度线图
由上图可以看出构件的角速度有突变现象，曲线呈连续周期性的变化。
构件1角加速度线图
由上图可以看出，加速度呈现周期性的变化。
由于不存在加速度发生无穷的的突变，故不存在刚性冲击。
但是加速度有突变，存在柔性冲击。
构件1受力图
由受力曲线可以看出：
构件1运动过程中，受力呈周期性变化，而且受力变化比较不均匀，可以看到在加速度的转折处，受力是比较大的。
构件1的运动线图
3、其他构件的曲线分析
曲柄5的平衡力矩图
曲柄1的支反力图
由上图可以看出：
受力中存在突变情况，并且Fx0，Fy0,Fz0说明原动件的受力始终在xoy平面内。
可在图线上看出最大值和最小值，这对于选择材料有很好的参考作用。
构件3角速度线图
构件3的角加速度线图
从以上两个图可以看出构件的角速度和角加速度的变化存在突变情况，这对传动过程不利。
构件2的角速度线图
构件2的角加速度线图
从构件2的角速度和角加速度线图可以看出：
构件2的角速度和角加速度存在突变，故存在柔性冲击。
4、优缺点分析
优点：
整个运动过程中压力角较小，有利于动力的传输；K1，具有急回特性；构件1角速度、角加速度变化较快，且角位移的范围适当增大，有利于破碎机提高效率。
缺点：
角速度、角加速度均有突变，构件会产生较大的冲击力，不利于构件的稳定。
（三）课程设计总结与收获
本小组成员通过对现有颚式破碎机机构进行Adams建模仿真与曲线分析，并总结现存机构的优缺点，利用已学机械原理知识，对现有机构进行了改进和创新。
经过对新设计机构的Adams建模仿真与曲线分析，我们得出了新机构与现存机构的不同，创新方案一和创新方案二分别从不同的角度对现有方案中的机构进行了改造，各有其优缺点。
我们小组成员在短时间内基本掌握了Adams软件的使用方法和常用功能，能够建立简单的机构模型并进行系统的动力学分析；我们进行了具体的机构创新和实践应用，在巩固了专业基础知识的同时，又开拓了思维，提高了创新意识，。
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