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文檔簡(jiǎn)介
1、<p> 魚(yú)塘自動(dòng)加料機(jī)中曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p> 專 業(yè) 機(jī)械制造與自動(dòng)化09-24-2班 </p><p> 定稿日期:2024年11月20日</p><p> 工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)</p><p><b> 摘 要</b></p><p>
2、 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可以完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換,并可實(shí)現(xiàn)急回特性,在機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛,如沖床、剪床、沖壓機(jī)械、慣性篩、內(nèi)燃機(jī)和自動(dòng)送料機(jī)等。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)演化而成,當(dāng)桿4無(wú)限長(zhǎng),桿3換為滑塊時(shí),桿1作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),滑塊3作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于曲柄滑塊的設(shè)計(jì),主要對(duì)曲柄與連桿長(zhǎng)度、直徑等參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算及滑塊尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算等。</p><p> 關(guān)鍵詞:曲柄;連接;</p><p&
3、gt;<b> Abstract</b></p><p> The crank a spin sports organizations can be finished with the line of sports, and to achieve quality in a mechanical device used in very broad, such as bed and rush
4、ed out of bed, the ram mechanical and inertia screening, gas engine, etc. and the automatic 。The crank a body of the crank rockers organization evolved, When the four great length. 3 for sliders, Pole 1, the slider to ro
5、tate for a straight line. three clearing 。For the crank a design, with a length of the crank, and the design parame</p><p> Key Word: The crank; Connection; </p><p><b> 目 錄</b><
6、;/p><p><b> 摘 要I</b></p><p> AbstractII</p><p> 第 1 章 引言1</p><p> 1.1 自動(dòng)加料機(jī)簡(jiǎn)介1</p><p> 第 2 章 平面連桿機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)介2</p><p> 2.1 平面連桿機(jī)
7、構(gòu)的定義2</p><p> 2.2 平面連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)2</p><p> 2.3 平面四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式2</p><p> 2.4 平面四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用3</p><p> 2.5 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化5</p><p> 2.5.1 擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副,使轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副6</p&g
8、t;<p> 第 3 章 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介8</p><p> 3.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的定義8</p><p> 3.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的特性及應(yīng)用8</p><p> 3.3 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的分類8</p><p> 3.4 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特性9</p><p> 3.4.
9、1 曲柄滑塊的動(dòng)力學(xué)特性9</p><p> 3.4.2 曲柄滑塊的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性11</p><p> 第 4 章 自動(dòng)加料機(jī)的總體設(shè)計(jì)14</p><p> 4.1 自動(dòng)加料機(jī)的組成及各部分關(guān)系概述14</p><p> 4.1.1 執(zhí)行部分14</p><p> 4.1.2 驅(qū)動(dòng)部分14<
10、/p><p> 4.1.3 輔助部分14</p><p> 4.2 自動(dòng)加料機(jī)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析14</p><p> 4.2.1 設(shè)計(jì)要求14</p><p> 4.2.2 總體方案擬定15</p><p> 4.2.3 受力分析19</p><p> 4.2.4 對(duì)曲柄
11、及連桿進(jìn)行強(qiáng)度校核20</p><p> 4.2.5 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的具體尺寸21</p><p><b> 總結(jié)23</b></p><p><b> 致謝24</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)25</b></p><p>&
12、lt;b> 引言</b></p><p><b> 自動(dòng)加料機(jī)簡(jiǎn)介</b></p><p> 自動(dòng)加料機(jī)可代替人從事不斷重復(fù)的簡(jiǎn)單工作,在沒(méi)有人參與或有很少人工參與的情況下完成單調(diào)、頻繁的工作。本臺(tái)自動(dòng)加料機(jī)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)蝸輪蝸桿減速器減速后帶動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng),當(dāng)曲柄作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),滑塊作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)滑塊回程,到達(dá)回程極限位置時(shí),物料由料箱出口
13、進(jìn)入滑槽,滑塊再次進(jìn)程,推動(dòng)物料,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加料。本臺(tái)自動(dòng)加料機(jī)用于魚(yú)塘自動(dòng)加料,為使加料均勻,還需增加一臺(tái)甩料機(jī)作為輔助裝置。</p><p><b> 平面連桿機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)介</b></p><p><b> 平面連桿機(jī)構(gòu)的定義</b></p><p> 平面連桿機(jī)構(gòu)是由若干構(gòu)件用低副(轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副)連接組成的平
14、面機(jī)構(gòu),又稱平面低副機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)中構(gòu)件的 運(yùn)動(dòng)形式多樣,可以實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡;低副以圓柱面或平面相接觸,承載能力高,耐磨損,制造簡(jiǎn)便,易于獲得較高的制造精度。因此,平面連桿機(jī)構(gòu)在各種機(jī)械、儀器中獲得了廣泛的應(yīng)用。</p><p> 平面連桿機(jī)構(gòu)是由一些剛性構(gòu)件用轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副相互聯(lián)接而組成的在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。使用平面連桿機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)一些較為復(fù)雜的平面運(yùn)動(dòng)。因此,平面連桿機(jī)構(gòu)
15、是應(yīng)用最早也是應(yīng)用很廣泛的機(jī)構(gòu)。在各種原動(dòng)機(jī)、工作機(jī)和操作裝置中,特別是在紡織機(jī)、印刷機(jī)等各種輕工業(yè)機(jī)械中,都采用了不同的平面連桿機(jī)構(gòu)。</p><p> 平面連桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)件形狀是多種多樣的,但大多為桿狀的,最常用的是四根桿,也就是四個(gè)構(gòu)件組成的平面四桿機(jī)構(gòu),它的各構(gòu)件互相作平面的相對(duì)移動(dòng)。</p><p> 平面連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p> 平面連桿機(jī)
16、構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械和儀表中,其主要優(yōu)點(diǎn)有:</p><p> (1) 平面連桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副都是低副,組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件之間為面接觸,因而承受的壓強(qiáng)小,便于潤(rùn)滑,磨損較輕,可以承受較大的載荷;</p><p> (2) 構(gòu)件形狀簡(jiǎn)單,加工方便,構(gòu)件之間的接觸是由構(gòu)件本身的幾何約束來(lái)保持的,所以構(gòu)件工作可靠;</p><p> (3) 在原動(dòng)件等速連續(xù)運(yùn)動(dòng)的條
17、件下,當(dāng)各構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度不同時(shí),可使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)多種形式的運(yùn)動(dòng),滿足多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求;</p><p> (4) 利用平面連桿機(jī)構(gòu)中的連桿可滿足多種運(yùn)動(dòng)軌跡的要求。</p><p> 平面連桿機(jī)構(gòu)的主要缺點(diǎn)有:</p><p> (1) 根據(jù)從動(dòng)件所需要的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或軌跡來(lái)設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜,而且精度不高;</p><p> (2)
18、連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力難以平衡,所以不適用于高速的場(chǎng)合。</p><p> 平面四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式</p><p> 在平面連桿機(jī)構(gòu)中,廣泛應(yīng)用四桿機(jī)構(gòu),只有在實(shí)現(xiàn)某些特殊要求時(shí)才用多桿機(jī)構(gòu),大多數(shù)多桿機(jī)構(gòu)均可由四桿機(jī)構(gòu)演化而成。因此四桿機(jī)構(gòu)是平面連桿機(jī)構(gòu)的基本形式。</p><p> 最基本的四桿機(jī)構(gòu)是具有四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),如圖所示為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)
19、的結(jié)構(gòu)形式。</p><p> 它由四根桿狀的構(gòu)件,分別用鉸鏈聯(lián)接而成。桿4是固定不動(dòng)的,稱為機(jī)架。不與機(jī)架直接聯(lián)接的桿2,稱為連桿。桿1和桿3稱為連架桿。</p><p> 如果桿1或桿3能繞鉸鏈A或D作整周的連續(xù)旋轉(zhuǎn),則桿1或桿3被稱為曲柄,如果不能做旋轉(zhuǎn),而只能來(lái)回?cái)[動(dòng)一個(gè)角度,則此桿被稱為搖桿。</p><p> 由于四桿機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)連架桿,可以有一個(gè)
20、是曲柄,而另一個(gè)是搖桿;也可以兩個(gè)都是曲柄或都是搖桿,因此四桿機(jī)構(gòu)按照連架桿中是否有曲柄存在,會(huì)出現(xiàn)以下三種基本形式:</p><p> (1) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)——在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中,若兩個(gè)連架桿中的一個(gè)桿為曲柄,另一個(gè)為搖桿,則稱之為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。</p><p> ?。?) 雙曲柄機(jī)構(gòu)——在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中,若兩個(gè)連架桿均為曲柄,則稱之為雙曲柄機(jī)構(gòu)。當(dāng)兩曲柄的長(zhǎng)度相等且平行時(shí),稱為平行雙曲
21、柄機(jī)構(gòu)。若雙曲柄機(jī)構(gòu)的對(duì)邊桿長(zhǎng)都相等,但互不平行,則稱為反向雙曲柄機(jī)構(gòu)。</p><p> ?。?) 雙搖桿機(jī)構(gòu)——在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中,若兩個(gè)連架桿均為搖桿,則稱之為雙搖桿機(jī)構(gòu)。</p><p> 平面四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用</p><p><b> 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)</b></p><p> 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)能將主動(dòng)件的
22、整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成搖桿的往返擺動(dòng)同,也可以使搖桿的擺動(dòng)轉(zhuǎn)換為整周的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)在工程機(jī)械中應(yīng)用非常廣泛,如在牛頭刨床、剪刀機(jī)、破碎機(jī)、攪拌機(jī)、雷達(dá)設(shè)備等方面都得到應(yīng)用,且可連續(xù)地工作。</p><p> (2) 不等雙曲柄機(jī)構(gòu)</p><p> 當(dāng)主動(dòng)曲柄AB轉(zhuǎn)過(guò)180°時(shí),從動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)過(guò)φ1角度,AB再轉(zhuǎn)180°時(shí),CD轉(zhuǎn)過(guò)φ2角。很明顯φ1>φ2,
23、所以當(dāng)主動(dòng)曲柄作等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),從動(dòng)曲柄作變速運(yùn)動(dòng)。利用這一特點(diǎn),可以做成慣性篩,使篩子作變速往復(fù)運(yùn)動(dòng)。</p><p> ?。?) 平行雙曲柄機(jī)構(gòu)</p><p> 兩曲柄的長(zhǎng)度相等且平行,四桿組成平行四邊形,因此兩曲柄轉(zhuǎn)向一致,且轉(zhuǎn)速相等。由于主動(dòng)曲柄AB轉(zhuǎn)動(dòng)一周,從動(dòng)曲柄CD將會(huì)出現(xiàn)兩次與連桿BC共線位置,這樣會(huì)造成從動(dòng)曲柄CD轉(zhuǎn)向不確定現(xiàn)象??梢酝ㄟ^(guò)增大慣性進(jìn)行導(dǎo)向。這種機(jī)構(gòu)在機(jī)車上
24、應(yīng)用較多。</p><p> ?。?) 反向雙曲柄機(jī)構(gòu)</p><p> 雙邊桿相等,但不平行,兩曲柄的轉(zhuǎn)向相反,且角速度不相等。這一特點(diǎn),可以應(yīng)用到需要作反相運(yùn)動(dòng)的機(jī)械裝置上去。例如,雙扇門(mén)的啟閉裝置使用該機(jī)構(gòu),就可保證兩扇門(mén)能同時(shí)關(guān)閉和開(kāi)啟。</p><p><b> ?。?) 雙搖桿機(jī)構(gòu)</b></p><p>
25、 兩搖桿的擺動(dòng)最大角度發(fā)生在:</p><p> a、連桿與搖桿已拉成一條直線</p><p> b、搖桿與連桿已重疊成一條直線</p><p> 上述極限位置之間的夾角為搖桿擺動(dòng)的最大角度,如、。一般情況下,這種擺角不等的特點(diǎn)能滿足汽車、拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的需要。</p><p><b> 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化</b&g
26、t;</p><p> 一般生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用著各種四桿機(jī)構(gòu),這些機(jī)構(gòu)雖然具有不同的外形和構(gòu)造,但都具有相同的運(yùn)動(dòng)特性,或一定的內(nèi)在聯(lián)系,并且都可看作是從鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化而來(lái)的。揭示各種平面四桿機(jī)構(gòu)間的內(nèi)在聯(lián)系,可為其分析和設(shè)計(jì)提供很大的方便。</p><p> 擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副,使轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副</p><p> 圖2-1a所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中,桿1為曲柄,桿3為搖
27、桿,現(xiàn)把桿4作成環(huán)形槽,槽的中心在D點(diǎn),而把桿3作成弧形滑塊,與環(huán)形槽相配合,如圖2-1b</p><p> 所示。由于桿3僅在環(huán)形槽的一部分中運(yùn)動(dòng),因此可將環(huán)形槽的多余部分除去,如圖2-1c所示。圖2-1a、b、c所示的機(jī)構(gòu)中,盡管轉(zhuǎn)動(dòng)副D的形狀發(fā)生了變化,但其相對(duì)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)卻完全相同。如果再將環(huán)形槽的半徑增加到無(wú)窮大,轉(zhuǎn)動(dòng)副D的中心移到無(wú)窮遠(yuǎn)處,則環(huán)形槽變成了直槽,而轉(zhuǎn)動(dòng)副變成了移動(dòng)副(圖2-1d),機(jī)構(gòu)演化
28、成偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。圖中e為曲柄中心A至直槽中心線的垂直距離,稱為偏距。當(dāng)e≠0時(shí),稱為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu);當(dāng)e=0時(shí),稱為對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(圖2-2a)。因此可以認(rèn)為,曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是從曲柄搖桿機(jī)構(gòu)演化來(lái)的。</p><p> 同樣將轉(zhuǎn)動(dòng)副C的半徑擴(kuò)大,使其超過(guò)桿2的長(zhǎng)度,將桿2改成滑塊在環(huán)形槽3內(nèi)繞C點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)(圖2-2b),此時(shí)各構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)都沒(méi)有發(fā)生變化。將轉(zhuǎn)動(dòng)副C的中心移到無(wú)窮遠(yuǎn)處,環(huán)形槽變成直槽,得到了移
29、動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(圖2-2c)。若將圖2-2a中對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)動(dòng)副B的半徑擴(kuò)大,使之超過(guò)桿1的長(zhǎng)度,桿1變成了圓盤(pán)1,則對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)演化成偏心輪機(jī)構(gòu)(圖2-2d)。</p><p> 圖2-1曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的演化</p><p> 圖2-2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化</p><p> 如圖2-3所示,若曲柄AB為主動(dòng)件,作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),則滑塊C作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。反之,
30、若滑塊C為主動(dòng)件作直線運(yùn)動(dòng),則曲柄AB則作連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)在各種機(jī)械中應(yīng)用很廣泛。</p><p> 圖2-3 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)</p><p><b> 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介</b></p><p><b> 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的定義</b></p><p> 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化形式,由
31、若干剛性構(gòu)件用低副(回轉(zhuǎn)副、移動(dòng)副)聯(lián)接而成的一種機(jī)構(gòu)。是由曲柄(或曲軸、偏心輪)、連桿、滑塊通過(guò)移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副組成的機(jī)構(gòu)。</p><p> 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的特性及應(yīng)用</p><p> 常用于將曲柄的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng);或者將滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲柄的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。對(duì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)特性分析是當(dāng)已知各構(gòu)件尺寸參數(shù)、位置參數(shù)和原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí),研究機(jī)構(gòu)其余構(gòu)件上各點(diǎn)的
32、軌跡、位移、速度、加速度等,從而評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)是否滿足工作性能要求,機(jī)構(gòu)是否發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉等。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)具有運(yùn)動(dòng)副為低副,各元件間為面接觸,構(gòu)成低副兩元件的幾何形狀比較簡(jiǎn)單,加工方便,易于得到較高的制造精度等優(yōu)點(diǎn),因而在包括煤礦機(jī)械在內(nèi)的各類機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用,如自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)、沖床、內(nèi)燃機(jī)空氣壓縮機(jī)等。</p><p><b> 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的分類</b></p><p&
33、gt; 根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),將其分成3大類:對(duì)心曲柄滑塊、偏置曲柄滑塊、偏心輪機(jī)構(gòu)。</p><p> 圖3-1對(duì)心曲柄滑塊</p><p> 圖3-2偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)</p><p><b> 圖3-3偏心輪機(jī)構(gòu)</b></p><p> 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特性</p><p>
34、 曲柄滑塊的動(dòng)力學(xué)特性</p><p> 圖3-4曲柄滑塊機(jī)構(gòu)</p><p> 上圖為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的受力分析示意圖</p><p> 從曲柄r傳遞到連桿L上的力Fc與滑塊發(fā)出的壓力F,之間,存在如下關(guān)系:</p><p><b> 3-1</b></p><p> 曲柄頸A處,沿半徑方
35、向的力Fr和Fc的關(guān)系為:</p><p><b> 3-2</b></p><p> 將上2式聯(lián)立,可得到:</p><p><b> 3-3</b></p><p> 曲柄頸沿r方向承受與Fr力大小相等的壓力。曲柄頸沿圓周方向所受切向力FT與半徑r的乘積,就是轉(zhuǎn)矩T。</p>
36、<p><b> 3-4</b></p><p><b> 根據(jù)上圖可得:</b></p><p><b> 3-5</b></p><p> 將(3-1)、(3-4)代入(3-5)式,則</p><p><b> 3-6</b>&
37、lt;/p><p><b> 從上式求出F</b></p><p><b> 3-7</b></p><p> 一般曲柄連桿機(jī)構(gòu)L>4r,所以,可將L看成比r大很多,即L》r,這時(shí),角趨近于零。則上式可以寫(xiě)成:</p><p><b> 3-8</b></p&g
38、t;<p> 按平面幾何的勾股定理,可以導(dǎo)出,將上式代入,則得:</p><p><b> 3-9</b></p><p> 曲柄滑塊的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性</p><p><b> 圖3-5</b></p><p> 取A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),x軸水平向右。在任意瞬時(shí)t,機(jī)構(gòu)的位置如圖。&l
39、t;/p><p> 可以假設(shè)C點(diǎn)的矢徑為:</p><p><b> 3-10</b></p><p> C點(diǎn)的坐標(biāo)為其矢徑在坐標(biāo)軸上的投影:</p><p><b> 3-11</b></p><p><b> 3-12</b></p>
40、;<p><b> 根據(jù)圖形可知:</b></p><p><b> 3-13</b></p><p><b> 所以:</b></p><p><b> 3-14</b></p><p> 式中,是曲柄長(zhǎng)與連桿長(zhǎng)之比。將上式休入X
41、的表達(dá)式中,并考慮到</p><p> ,就得到了滑塊的運(yùn)動(dòng)方程:</p><p><b> 3-15</b></p><p> 圖3-6曲柄滑塊機(jī)構(gòu)</p><p> 如圖3-6所示,設(shè)已知該機(jī)構(gòu)的尺寸L1、L2和b及主動(dòng)件1的角位移、角速度和角加速度,試求連桿2的角位移、角速度和角加速度及滑塊3的位移S、速度
42、和加速度。</p><p><b> 位移分析:</b></p><p> 按圖3-6中四邊形OABC各矢量的方向,有</p><p><b> 3-16</b></p><p> 分別取實(shí)部與虛部,并在b前加符號(hào)系數(shù)N,得</p><p><b> 3-
43、17</b></p><p><b> 3-18</b></p><p> 式中,當(dāng)偏距b位于y軸的正向時(shí),N=1,反之,N=-1。</p><p><b> 速度分析:</b></p><p> 將式(3-16)對(duì)時(shí)間求導(dǎo),得</p><p><b
44、> 3-19</b></p><p><b> 由此解得</b></p><p><b> 3-20</b></p><p><b> 3-21</b></p><p><b> 加速度分析:</b></p>&l
45、t;p> 將式(3-19)對(duì)時(shí)間求導(dǎo),得</p><p><b> 3-22</b></p><p><b> 由此解得</b></p><p><b> 3-23</b></p><p><b> 3-24</b></p>
46、<p> 自動(dòng)加料機(jī)的總體設(shè)計(jì)</p><p> 自動(dòng)加料機(jī)的組成及各部分關(guān)系概述</p><p> 本臺(tái)自動(dòng)加料機(jī)主要由驅(qū)動(dòng)部分、執(zhí)行部分、輔助裝置組成。</p><p><b> 執(zhí)行部分</b></p><p> 執(zhí)行部分是加料機(jī)中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu),將驅(qū)動(dòng)機(jī)提供的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)默哀化為直線運(yùn)動(dòng),推動(dòng)物料
47、。</p><p><b> 驅(qū)動(dòng)部分</b></p><p> 驅(qū)動(dòng)部分包括電動(dòng)機(jī)及蝸輪蝸桿減速器,為執(zhí)行部分提供動(dòng)力,并驅(qū)動(dòng)其動(dòng)力。</p><p><b> 輔助部分</b></p><p> 輔助部分指甩料機(jī),甩料機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),通過(guò)葉片將物料甩出,使物料均勻分部。</p>
48、;<p> 自動(dòng)加料機(jī)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析</p><p><b> 設(shè)計(jì)要求 </b></p><p> 通過(guò)設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu),培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基本理論、基本知識(shí)和基本方法分析能力和解決問(wèn)題的能力。</p><p><b> 有關(guān)數(shù)據(jù):</b></p><p>
49、加料機(jī)采用蝸輪蝸桿減速器,傳動(dòng)比為40,減速器輸出功率約為50W,輸出轉(zhuǎn)速約為30r/min。</p><p> 滑塊尺寸為:長(zhǎng)300mm,寬200mm,厚50mm</p><p> 設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu),給定行程速度變化系數(shù)K=1.15,滑塊行程h=200mm,許用壓力角[α]=40°。試確定曲柄長(zhǎng)度L1、連桿長(zhǎng)度L2及偏距e。</p><p><
50、;b> 總體方案擬定</b></p><p> 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)具有急回特性,如圖4-1所示,曲柄1自O(shè)AA1逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)Φ1角至OAA2,滑塊3自位置B1運(yùn)動(dòng)至B2;曲柄1繼續(xù)旋轉(zhuǎn)φ2角回到OAA1,滑塊3也隨之返回原處。OAA1和OAA2所夾的銳角θ與行程速度變化系數(shù)K間的關(guān)系符合式</p><p><b> 圖4-1</b></p
51、><p><b> 4-1</b></p><p><b> 4-2</b></p><p> 滑塊行程h由下式計(jì)算:</p><p><b> 4-3</b></p><p><b> 式中,</b></p>
52、<p> 若偏距e=0,則θ=0,K=1,h=2L1;若e≠0,則θ>0,K>1,h略大于是2L1。</p><p> 最大壓力角αmax發(fā)生在曲柄銷A離滑塊3的導(dǎo)路B1B2最遠(yuǎn)的位置,按此有</p><p><b> 4-4</b></p><p><b> 4-5</b></p><
53、;p><b> 式中,</b></p><p> 因在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中包含移動(dòng)副,故其許用壓力角[α]應(yīng)比曲柄搖桿機(jī)構(gòu)小一些,通常[α]取40°左右。</p><p> 在式(4-4)中取等號(hào)解出μ,代入式(4-5)得</p><p> 將K=1.15代入式(4-2),算得</p><p> 將θ
54、和[α]值代入上式得含有未知數(shù)a的一元方程式,</p><p> 由此解得a=4.53635。</p><p> 將各值代入式(4-3)和(4-4),分別算得,,則,。</p><p><b> 當(dāng)有約束條件時(shí):</b></p><p> 如圖4-2所示,以a為曲柄長(zhǎng)度,b為連桿長(zhǎng)度,e為滑塊導(dǎo)路的偏置量,H為滑
55、塊行程,如果行程速度變化系數(shù)K已知,則曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的幾何關(guān)系如下。</p><p><b> 圖中的極位夾角</b></p><p> 若已知機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K、滑塊行程H,則其余三個(gè)參數(shù)a、e、b之間的關(guān)系可按如下步驟求得:</p><p> 在中,根據(jù)余弦定理,得</p><p> 圖4-2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)極限
56、位置圖</p><p><b> 4-6</b></p><p> 其中,,,將上述3個(gè)式子代入式(4-6),得</p><p><b> 4-7</b></p><p> 在中,設(shè),由正弦定理得</p><p><b> 4-8</b><
57、;/p><p> 設(shè),則,在直角中,,將式代入式得</p><p><b> 4-9</b></p><p> 由式(4-7)、式(4-9)可以看出,在已知θ、H時(shí),曲柄a,連桿b和導(dǎo)路偏置量e中,只有一個(gè)獨(dú)立變量。為設(shè)計(jì)方便,取a為設(shè)計(jì)變量。</p><p> 要使機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊,就要使各桿長(zhǎng)度之和為最小,即<
58、/p><p><b> 4-10</b></p><p> 將式(4-7)、式(4-9)代入上式,得</p><p><b> 4-11</b></p><p><b> 曲柄存在條件:</b></p><p> ?。?)a為最短桿,即
59、 4-12</p><p> ?。?)最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于或等于其余兩桿之和,即</p><p><b> 4-13</b></p><p><b> 最小傳動(dòng)角:</b></p><p> 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角發(fā)生在曲柄堅(jiān)直向下的位置上,如圖4-3</
60、p><p> 圖4-3最小傳動(dòng)角位置圖</p><p> 在直角中,,,則,,這一約束條件為 4-14</p><p> 設(shè)計(jì)變量取值范圍的約束:</p><p> 根據(jù)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理,為滿足設(shè)計(jì)要求,曲柄支點(diǎn)A必須落在PC2弧上,當(dāng)A點(diǎn)落在P、C2兩點(diǎn)時(shí),機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角為零,而在PAC2弧內(nèi)任意位
61、置上,機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角都大于零。</p><p> 可見(jiàn),曲柄支點(diǎn)A從P到C2順時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)時(shí),滑塊機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角呈單調(diào)函數(shù)變化,曲柄長(zhǎng)度則單調(diào)遞增,由此,可以確定曲柄長(zhǎng)度X的取值區(qū)間。</p><p> A點(diǎn)在C2處時(shí),,,得,則</p><p><b> 4-15</b></p><p> A點(diǎn)在P處時(shí),中
62、,,,,由上述3個(gè)式子得,則</p><p><b> 4-16</b></p><p> 由此得出設(shè)計(jì)變量X的尋優(yōu)范圍X∈(,)</p><p><b> 受力分析</b></p><p> 滑塊采用灰鑄鐵,長(zhǎng)300mm,寬200mm,厚50mm ,重23.55kg,滑塊與導(dǎo)軌之間的摩擦系
63、數(shù),,取f=50N。</p><p> 曲柄滑塊順時(shí)針旋轉(zhuǎn),當(dāng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)處于圖4-4位置時(shí),桿2所受力最大。假設(shè)桿2上所受力大小為F1,則符合下式</p><p><b> 4-17</b></p><p> 算得,且為壓力。曲柄1所受力可分為切向力與法向力,其值分別為,,其中法向力為拉力。</p><p>&l
64、t;b> 圖4-4</b></p><p> 當(dāng)機(jī)構(gòu)處于圖4-5所示位置時(shí),假設(shè)連桿2受力為F2 ,符合下式</p><p><b> 4-18</b></p><p> 算得,且為拉力。曲柄1受力可分為切向力與法向力,其值分別為,,法向力為拉力。</p><p><b> 圖4-5
65、</b></p><p> 對(duì)曲柄及連桿進(jìn)行強(qiáng)度校核</p><p> 曲柄采用鑄鐵材料,取曲柄的寬為b1=5mm,高為h1=15mm,連桿采用鑄鐵材料,取連桿寬為b2=5 mm,高為h2=15mm。</p><p><b> 表4.1</b></p><p> 由表4.1可知鑄鐵材料的許用應(yīng)力為[σ
66、]=35~54MPa</p><p><b> 4-19</b></p><p> 曲柄橫截面積為,曲柄所受最大法向拉力為Fn1=48N,代入式(4-19)得</p><p><b> 彎曲強(qiáng)度為</b></p><p><b> 4-20</b></p>
67、<p> 曲柄所受最大切向力為,曲柄長(zhǎng)。</p><p><b> 曲柄所受最大彎矩為</b></p><p> 抗彎截面系數(shù)為,代入式(4-20)得</p><p><b> 則曲柄強(qiáng)度足夠。</b></p><p> 連桿橫截面積為,連桿所受最大拉力為,代入式(4-19)得
68、</p><p><b> 則連桿強(qiáng)度足夠。</b></p><p> 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的具體尺寸</p><p> 曲柄長(zhǎng)度為,高度為,厚度為,曲柄兩端做成半圓形結(jié)構(gòu),與輸出軸相連端鉆孔,尺寸為,與連桿相連端增加圓形凸臺(tái),凸臺(tái)高度為,并鉆孔。</p><p> 連桿長(zhǎng)度為,高度為,厚度為,連桿兩端做成半圓形結(jié)構(gòu),與
69、曲柄相連端增加圓形凸臺(tái),凸臺(tái)高度為,并鉆孔,與滑塊相連端鉆孔。</p><p><b> 圖4-6曲柄結(jié)構(gòu)圖</b></p><p><b> 圖4-7連桿結(jié)構(gòu)圖</b></p><p><b> 總結(jié)</b></p><p> 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們學(xué)完
70、了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課,技術(shù)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們對(duì)所學(xué)課程的一次深入的綜合性總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此,它在我們?nèi)甑拇髮W(xué)生活中占有重要的地位。</p><p> 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中,我有很多收獲,首先把我?guī)啄陙?lái)所學(xué)的知識(shí)做了一次系統(tǒng)的復(fù)習(xí),更深一步了解了所學(xué)的知識(shí),培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,也使我學(xué)會(huì)怎樣更好地利用圖書(shū)館,網(wǎng)絡(luò)查找資料和運(yùn)用資料,還使我學(xué)會(huì)
71、如何與同學(xué)共同計(jì)論問(wèn)題。這對(duì)我以后的工作有很大的幫助,今后來(lái)會(huì)在工作中不斷的學(xué)習(xí),努力地提高自己的水平。經(jīng)過(guò)本次設(shè)計(jì),我切實(shí)體會(huì)到作為一個(gè)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)人員的艱難性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,我經(jīng)常遇到各種各樣的問(wèn)題,有的是知識(shí)方面的不足導(dǎo)致的,有的是設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方面不足導(dǎo)致的。這些問(wèn)題有時(shí)使得我束手無(wú)策,不過(guò)在老師幫助和自己的努力下,終于使得我順利完成了設(shè)計(jì)。</p><p> 雖然我的設(shè)計(jì)存在很多不足的地方,總的來(lái)說(shuō),我希望,
72、通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練,從中鍛煉自己分析問(wèn)題,解決問(wèn)題的能力,為將來(lái)工作打下良好的基礎(chǔ)。</p><p><b> 致謝</b></p><p> 在此衷心感謝學(xué)校、系部各位老師三年來(lái)對(duì)我的教育和培養(yǎng),特別要感謝馬老師在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)期間悉心指導(dǎo),他于百忙中不忘記對(duì)我提出的問(wèn)題進(jìn)行耐心的解答與指導(dǎo),并提出寶貴的意見(jiàn)。在此表示衷心的
73、感謝!在離校之際,借著畢業(yè)論文的最后一頁(yè),表達(dá)對(duì)老師們和同學(xué)們的謝意。</p><p> 感謝給我代過(guò)課的所有教師們,感謝他們對(duì)我的教育培養(yǎng)。老師細(xì)心指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)與研究,在此,我要向各位老師深深鞠上一弓。</p><p> 感謝我朝夕相處的室友們,正是你們的幫助與支持,我才克服了一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑,直至我的畢業(yè)論文順利完成。</p><p> 在論文即將完成
74、之際,我的心情仍無(wú)法平靜,從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成,有多少可敬的老師,同學(xué),朋友給了我無(wú)言的幫助,在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意!最后我還要感謝含辛茹苦培養(yǎng)我長(zhǎng)大的父母,謝謝你們!</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1].陳立德.《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)工業(yè)(第三版)》.高等教育出版社.2007</p><p> [2
75、].黃繼昌.《實(shí)用機(jī)構(gòu)圖冊(cè)》.機(jī)械工業(yè)出版社.2008</p><p> [3].王培興.《工程力學(xué)》.機(jī)械工業(yè)出版社.2009</p><p> [4].華大年.《連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用創(chuàng)新》.機(jī)械工業(yè)出版社.2008</p><p> [5].鄒慧君.《機(jī)械原理》.高等教育出版社.1999</p><p> [6].于賀憲.《平面四桿
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