块状物品推送机机械原理课程设计Word格式文档下载.docx
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1.凸轮连杆组合机构
凸轮-连杆组合机构也可以实现行程放大功能,在水平面得推送任务中,优势较明显,但在垂直面中就会与机架产生摩擦,加上凸轮与摆杆和摆杆与齿条的摩擦,积累起来,摩擦会很大,然后就是其结构较为复杂,非标准件较多,加工难度比较大,从而生产成本也比较大,连杆机构上端加工难度大,而且选材时,难以找到合适的材料,使其既能满足强度刚度条件又廉价,因此不宜选择该机构来实现我们的设计目的。
2.凸轮机构
方案结构简单紧凑,噪音小,运用蜗轮蜗杆传递动力,采用了带传动,凸轮机构回转运动,易于完成小范围内的物料推送任务,效率较高并且运动精确稳定效应迅速,可使推杆有确定的运动,完全符合设计目标。
3.连杆机构
利用等价的平面连杆机构实现机构的推送任务,几何封闭,传送稳定性高,通过设计合适的杆长可以实现预期的运动,当以AB杆作为原动件时,运动传到推杆K产生一定的增力效果,但是此机构由于运用了很多杆件,进行了多次中间传力,会导致机械效率的降低和误差的积累,而且连杆与滑块产生的惯性力难以平衡加以消除,因此在高速推送任务中,不宜采用此机构。
4.凸轮齿轮组合机构
凸轮-齿轮组合机构,可以将摆动从动件的摆动转化为齿轮齿条机构的齿条直线往复运动。
当扇形齿轮的分度圆半径大于摆杆长度时,可以加大齿条的位移量。
但是比较难设计,不好实现。
经过比较,选定方案2。
五、方案尺寸数据与发动机参数
经程序运算和查询相关资料,最终尺寸确定为凸轮基圆半径r0=100mm,推程h=120mm,滚子半径rb=20mm;
经附录程序运算,得推程最大压力角为29.8度,符合要求。
蜗杆m=4,头数为一,分度圆直径d=40mm;
右旋;
蜗轮m=4,齿数25,分度圆直径d=100mm;
V带基准长度250;
带轮1基准直径
=50,外径
=52.2;
槽型为Y;
带轮2基准直径
=20,外径
=23.2槽型为Y;
电动机效率η1=80%单头蜗杆传动效率η2=75%
V带传送效率η3=85%凸轮传动效率η4=95%
移动副传动效率η5=95%
电动机型号选为YD100L-6/4/2型三项异步电机,此电动机额定功率为1.8KW,工作电压为380V,额定电流为4.8A,额定转速为3000r/min,转子转动惯量为0.0014Kg*
。
计算可知,在一个工作周期T=0.5s中,
阻力功w=(500*120+100*120)*0.001=0.072J;
阻力功率p1=w/T=0.144J/s,
机构总效率η=η1*η2*η3*η4*η5=0.3826;
机构驱动力功率p2=p1/η=0.3764J/s=1.36kw
六、运动分析
1.位移分析
其中
=150°
,
=270°
由曲线可知,在一个周期内推杆位移先增加(0°
-150°
)后减小(150°
-270°
)后不变(270°
-360°
),符合推杆先上升后下降再停顿。
2.速度分析
凸轮的推程(0°
)选择的是等加速等减速运动规律,由上图可知在150°
之前,无速度突变即无刚性冲击,推杆速度先均匀增大后均匀较小至零。
回程时(150°
)选择的是五次多项式运动规律,先增加后减小至零,曲线完全符合,无速度突变亦即无刚性冲击。
近休时(270°
),速度为零,无刚性冲击。
3.加速度分析
)选择的是等加速等减速运动规律,在开始时(0°
)、(75°
-80°
)、(150°
)加速度有突变,但是突变有限,因而引起的冲击较小,故只存在柔性冲击。
)选择的是五次多项式运动规律,由曲线可知加速度无突变,即无柔性冲击。
启动电机,通过带传动涡轮蜗杆传动减速并带动凸轮转动,凸轮推动推杆运动。
最初150度,凸轮从最低点运动到最高点作推程运动时,推杆推送物品作上升运动,同时压缩弹簧。
接下来120度,凸轮从最高点作回程运动时,推杆在自身重力和弹簧弹力的作用下作下降运动。
最后的的90度推杆在最低位置静止不动。
电动机不断地提供电能带动整个装置的传动,完成构件上下往复运动,把一个物品从一个位置推送到另一个位置。
七、飞轮设计
由五可得△Wmax=0.1162J
Wm=w=4*Π;
Jf=△Wmax/([δ]*Wm*Wm)-Je=0.0232Kg*
;
八、个人总结
实际操作永远不会像想象的那样简单。
在平常的学习中,尽管自己不承认,但多多少少还是存在眼高手低的情况。
这次的课程设计就给了自己当头一棒,刚开始的时候完全不懂。
通过在网上查找资料,到图书馆借书才逐渐理清头绪。
这次课程设计对对机械原理的掌握要求非常高,而且不仅仅如此,它还需要我们学习CAD、C语言、ADAMS、MATLAB等软件,是一次对综合能力的考察。
虽然这次的课程设计完成了,但是借鉴了不少前辈的经验,自己还有很多地方需要努力,而这也许才是这次课程设计最重要的收获。
最后要感谢我的队友的大力帮助以与老师的辛勤教导。
参考文献:
《机械原理》第七版高等教育出版社孙恒
《机械原理课程设计指导》北京航空航天大学出版社张晓玲
《机械原理课程设计》高等教育出版社裘建新
《机械原理创新设计》华中科技大学出版社强建国
《ADAMS2005机械设计高级应用实例》机械工业出版社郑凯
凸轮部分代码:
#include<
stdio.h>
math.h>
stdlib.h>
#definePI3.141592653
doublefact[72][2];
doubletheory[72][2];
intang1=150,ang2=270,ang3=360;
doubleh=120,rb=60,b=2;
doubleA1=30*PI/180,A2=70*PI/180;
doubleP=13,e=0;
doubleSo,r=18;
doubleS(intI)
{
doubles;
doubleA;
doubleB;
if(I<
=ang1/2)
{
A=I*PI/180;
B=ang1*PI/180;
s=2*h*pow(A/B,2);
}
elseif((I>
ang1/2)&
&
(I<
=ang1))
s=h-2*h*pow((B-A)/B,2);
elseif(I<
=ang2)
{
A=(I-ang1)*PI/180;
B=(ang2-ang1)*PI/180;
s=h-(10*h*pow(A/B,3)-15*h*pow(A/B,4)+6*h*pow(A/B,5));
}
elses=0;
return(s);
}
doubleds(intQ)
doubleA,B,C;
if(Q<
A=Q*PI/180;
C=4*h*A/(B*B);
elseif((Q>
(Q<
C=4*h*(B-A)/(B*B);
}
elseif(Q<
A=(Q-ang1)*PI/180;
B=(ang2-ang1)*PI/180;
C=-30*h*A*A/pow(B,3)+60*h*pow(A,3)/pow(B,4)-30*h*pow(A,4)/pow(B,5);
elseC=0;
returnC;
doubledss(intB3)
if(B3<
A=B3*PI/180;
C=ang1*PI/180;
B=4*h/(C*C);
elseif(B3>
ang1/2&
B3<
=ang1)
B=-4*h/(C*C);
elseif(B3<
A=(B3-ang1)*PI/180;
C=(ang2-ang1)*PI/180;
B=-60*h*A/pow(C,3)+180*h*A*A/pow(C,4)-120*h*pow(A,3)/pow(C,5);
elseB=0;
return(B);
voidxy(intang)
doubleA,B,C,E,F,dx,dy;
A=ang*PI/180;
B=S(ang);
C=ds(ang);
dx=(So+B)*cos(A)+sin(A)*C-e*sin(A);
dy=-sin(A)*(So+B)+C*cos(A)-e*cos(A);
E=r*dy/sqrt(dx*dx+dy*dy);
F=r*dx/sqrt(dx*dx+dy*dy);
theory[ang/5][0]=(So+B)*sin(A)+e*cos(A);
theory[ang/5][1]=(So+B)*cos(A)-e*sin(A);
fact[ang/5][0]=theory[ang/5][0]-E;
fact[ang/5][1]=theory[ang/5][1]+F;
doublea(intB1)/*****求解压力角****/
doubleA,B;
A=sqrt((ds(B1)-e)*(ds(B1)-e));
B=S(B1);
returnatan(A/(B+So));
doublep(intB2)
doubledx,dy,dxx,dyy;
doubleA,B,C,D,E;
A=B2*PI/180;
B=ds(B2);
C=S(B2);
D=dss(B2);
dx=(So+C)*cos(A)+sin(A)*B-e*sin(A);
dy=-sin(A)*(So+C)+B*cos(A)-e*cos(A);
dxx=-(C+So)*sin(A)+cos(A)*B+D*sin(A)-e*cos(A);
dyy=-cos(A)*(So+C)-B*sin(A)+D*cos(A)-sin(A)*B+e*sin(A);
E=sqrt(pow(dx*dx+dy*dy,3))/sqrt(pow((dx*dyy-dxx*dy),2));
return(E);
//计算数据并写入文件
voidmain()
{FILE*fp;
inti;
intk,h,l;
doubleangle1max=0,angle2max=0,pmin=1000;
if((fp=fopen("
f:
\\sanying"
"
w"
))==NULL)
printf("
Cann'
topenthisfile.\n"
);
exit(0);
fprintf(fp,"
\nTheKinematicParametersofPoint4\n"
fprintf(fp,"
xyx'
y'
"
for(;
i!
=360;
)
rb=rb+b;
So=sqrt(rb*rb-e*e);
for(i=0;
i<
=ang1;
i=i+5)
if(a(i)>
A1||p(i)<
P)
break;
if(ang1+5-i)continue;
for(i=ang1+5;
=ang2;
A2||p(i)<
if(ang2+5-i)continue;
for(i=ang2+5;
360;
if(p(i)<
break;
for(i=0;
xy(i);
if(angle1max<
a(i))
angle1max=a(i);
k=i;
if(pmin>
p(i))
pmin=p(i);
h=i;
for(i=ang1;
if(angle2max<
angle2max=a(i);
l=i;
pmin=p(i);
h=i;
72;
i++)
\n"
{
fprintf(fp,"
%12.3f\t%12.3f\t%12.3f\t%12.3f\t"
theory[i][0],theory[i][1],fact[i][0],fact[i][1]);
fclose(fp);
printf("
理论坐标(x,y)"
printf("
实际坐标(x,y)"
%f"
theory[i][0]);
theory[i][1]);
fact[i][0]);
fact[i][1]);
基圆半径是:
%f\n"
rb);
推程最大压力角是:
angle1max*180/PI);
此时角度是是:
%d\n"
k);
回程最大压力角是:
angle2max*180/PI);
l);
最小曲率半径是:
pmin);
此时角度是:
h);
推杆运动学分析部分代码:
doubleh=120;
intang1=150,ang2=270,ang3=360;
doubles[72],v[72],a[72];
doubleA,B;
ang1;
i+=5)
if(i<
{A=i*PI/180;
s[i/5]=2*h*pow(A/B,2);
v[i/5]=4*h*A/(B*B);
a[i/5]=4*h/(B*B);
else{
A=i*PI/180;
s[i/5]=h-2*h*pow((B-A)/B,2);
v[i/5]=4*h*(B-A)/(B*B);
a[i/5]=-4*h/(B*B);
ang2;
A=(i-ang1)*PI/180;
s[i/5]=h-(10*h*pow(A/B,3)-15*h*pow(A/B,4)+6*h*pow(A/B,5));
v[i/5]=-30*h*A*A/(B*B*B)+60*h*A*A*A/(B*B*B*B)-30*h*A*A*A*A/(B*B*B*B*B);
a[i/5]=-60*h*A/(B*B*B)+180*h*A*A/(B*B*B*B)-120*h*A*A*A/(B*B*B*B*B);
for(i=ang2;
ang3;
s[i/5]=0;
v[i/5]=0;
a[i/5]=0;
}for(i=0;
%f%f%f\n"
s[i],v[i]*4*PI,a[i]*4*PI);