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1、湖南工业大学课 程 设 计资 料 袋 机械工程学院 学院（系、部） 2014 2015 学年第 二 学期 课程名称 机械原理课程设计 指导教师 职称 学生姓名 专业班级 学号 题 目 铁板输送机的设计 成 绩 优秀 起止日期 2015 年6月15 日2014 年6 月 20 日目 录 清 单序号材 料 名 称资料数量备 注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸3张456机 械 原 理设计说明书铁板输送机的设计起止日期： 2015年 6 月 15日 至 2015 年 6 月 20日学生姓名班级学号成绩指导教师(签字)机械工程学院（部）2015年 6月18日目 录1.课程设计任务书 4
2、2.工作原理和工艺动作流程图53.运动方案构思54.参考传动方案55. 机构运动循环图6 5.1运动循环图的确定6 5.2运动循环图的绘制76.执行机构选择86.1间歇送料机构的选择 8 6.2形态学矩阵97.机械运动系统方案的拟定108.机构运动学及动力学尺度设计计算129.机械运动方案评价1410.机械系统运动简图1711.设计总结1812.参考资料18湖南工业大学课程设计任务书20142015 学年第 2 学期 机械工程 学院（系、部） 机械大类 专业 班级课程名称： 机械原理课程设计 设计题目： 铁板输送机的设计 完成期限：自 2014 年 6 月 15 日至 2014 年 6 月 2
3、0 日共 1 周内容及任务一. 设计的任务1.根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图；2.按工艺运动过程拟定运动循环图3.构思系统运动方案，进行方案评价，选出较优方案；4.对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计；5.绘制系统机构运动简图；6.编写设计计算说明书二. 原始数据及设计要求每次输送铁板长度为1900mm、2000mm或2200mm(设计时任选一种)； 剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的1/15要求铁板停歇时间不超过剪断工艺时间的1.5倍，以保证有较高的生产率；输送机构运转应平稳，振动和冲击应尽量小(即要求输送机构从动件的加速度曲线连续无突变)动力源：Y160M4三项异步电动机，额定
4、功率为11 KW，转速1450 r/min.进度安排起止日期工作内容6.16-17构思该机械运动方案6.18-6.20运动分析及作图6.21整理说明书与答辩主要参考资料1 朱理机械原理北京：高等教育出版社，2008：15-2002 戴娟机械原理课程设计北京：高等教育出版社，2009：15-2503 罗洪田主编.机械原理课程设计指导书，高等教育出版社指导教师： 2015 年6 月11 日系（教研室）主任： 2015 年6 月 11 日2.工作原理及工作流程图（1）夹持和输送铁板，并在停歇时铁板的待剪位置；（2）实现间歇送进，并能使铁板停歇时，运送铁板的构件的速度的加速度曲线仍然连续， 使整个机构
5、的运转比较平稳。工作流程图：铁板输送剪切铁板铁板夹持 3. 运动方案构思 执行构件的间歇送进运动可以考虑采用两个辊轮将铁板压紧，依靠辊轮和铁板间的摩擦力将铁板从卷料上拉出并推向前进的输送方式。棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构等都有可能改造成使辊轮作短暂停歇的机构，它们具有结构简单、制造方便、运动可靠等优点，但在动力性能和动停比等方面不能满足设计要求，所以应该采用组合机。4. 参考传动方案 5.机构运动循环图5.1运动循环图的确定机械系统为了实现所需要的功能，通常有不只一个执行构件，这些执行构件的运动必须按一定的时间顺序进行。否则会出现执行构件相互干涉，发生打架事件。所以必须进行机构的协调设计
6、，即画出机构的运动循环图。运动循环图的表示方法有三种：直线式运动循环图、同心圆式运动循环图、直角坐标运动循环图。其表示方法和优缺点如下表51：类别表示方法优缺点直线式（矩形循环图）将运动循环的各运动区段的时间和顺序按比例绘在直线坐标轴上。能清楚地表示整个运动循环内各执行机构的执行构件行程之间的相互顺序和时间（或转角）的关系，绘制比较简单。执行构件的运动规律无法显示，直观性差。同心圆式将运动循环的各运动区段的时间和顺序按比例绘在圆形坐标上。直观性强，可以直接看出各执行机构原动件在分配轴上所处的相位。便于各机构设计、安装、调试。执行机构较多时，由于同心圆太多看起来不清楚。直角坐标式将运动循环图的各
7、运动区段的时间和顺序按比例绘在直角坐标轴上，实际上它是执行构件的位移线图。只不过为了简明起见，各区段之间都用直线相连。直观最强，能清楚地看到各执行机构的运动状态及起迄时间。有利于指导执行机构的几何尺寸设计。 表5-15.2 运动循环图的绘制根据工艺动作顺序和协调要求拟订运动循环图 根据图5-2，因该方案中输送滚既能起到输送铁板又能固定铁板的作用，所以只要协调好该输送滚的转动与静止的时间，根据设计要求（剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的1/15要求铁板停歇时间不超过剪断工艺时间的1.5倍，以保证有较高的生产率），画出如下运动循环图。图5 26.执行机构选择6.1 间歇送料机构的选择方案a:连杆机
8、构图 6. 1方案b：凸轮机构图 6. 26.2 形态学矩阵方案1 表6-1功能元功能元分解123减速11 带传动齿轮传动蜗杆传动减速22 带传动齿轮传动蜗杆传动送料夹持器间歇往复移动凸轮机构连杆机构3 铰链四杆机构+连杆曲线间歇摆动机构定位杆间歇往复移动4 凸轮机构连杆机构凸轮+连杆机构方案2 表62功能元功能元分解123减速15 带传动齿轮传动蜗杆传动减速2带传动齿轮传动6 蜗杆传动输送滚间歇单向滚动送料槽轮机构凸轮机构7 连杆机构+内齿合行星轮间歇机构输送滚间歇停止定位槽轮机构凸轮机构8 连杆机构+内齿合行星轮间歇机构7.机械运动系统方案的拟定方案一：由电动机带动杆构绕定轴转动，到一定的
9、时候停歇来进行剪切。如图 7 1 图7-1方案二：运动方案简图如图72所示，2-3-4-H组成两自由度的差动轮系，内齿轮4和输送滚一起作为输出构件。除H作为运动输入构件外，还可以取2或3作匀速运动输入，另一构件H作连续非匀速运动输入，则总可以使构件4在某段时间的角速度为零。该机构采用齿轮1向齿轮2传送匀速运动，同时1通过曲柄摇杆机构ABCD将变速运动传输送给系杆H，这种构件可使4的近似停歇角大于20度。图 7 28.机构运动学及动力学尺度设计计算8.1 尺寸计算参照图7-2，根据设计要求。设铁板输送周期为T（即主动轮1转一周的时间）.基础机构：齿轮2、3、4及系杆H组成的自由度为2的差动轮系附
10、加机构：齿轮机构1、2和曲柄摇杆机构ABCD齿轮1和杆AB固结在一起，杆CD与系杆H是一个构件。在主动曲柄AB（齿轮1）等速转动一周的时间内，从动齿轮4按下述规律运动：当曲柄开始转过时，齿轮4停歇不动，以等待剪切机构将铁板剪断；在主动曲柄转过一周中其余角度时，输出构件4转过，这时刚好将铁板输送到所要求的长度。且为了提高传动的效率，要求四杆机构的最小传动角大于。在齿轮2、3、4及系杆H组成的差动轮系中：则 w4=(1+Z2/Z4)wH-(Z2/Z4)w2在齿轮1、2组成的定轴轮系中：i12=w1/w2=(-Z2/Z1)w2=(-Z1/Z2)w1故 w4=(1+Z2/Z4)wH+(Z1/Z4)w1
11、或 4=（1+Z2/Z4）H-Z2/Z41上式可见：齿轮4的输出运动为构件1和系杆H的运动之合成。欲使主动齿轮1从某瞬时开始转过时构件4能产生停歇，则应令，即满足：(1+Z2/Z4) H=-(Z1/Z4) 1H（-Z1/（Z2+Z4）1此式反映了该组合机构中四杆机构的主、从动杆之间的传动关系。欲使从动齿轮4能实现停歇，就必须设计出一个能满足上式的曲柄摇杆机构。该组合机构的设计步骤如下：确定齿数和将上式两边积分后得： 4=0Tw4dt=Z1/Z40Tw1dt=(Z1/Z4)*2今要求当齿轮1转一周时，齿轮4转，因此：Z1/Z4=240/360=2/3选取 则 确定齿数和假定齿轮2固定不动，差动轮
12、系就变成了以系杆H为输入构件，中心轮4为输出构件的行星轮系了。则 iH42=(w42-wH2)/w22-wH2得i2H4=wH2/w24=Z4/（Z4+Z2） 1确定曲柄摇杆机构的尺寸今选取 得 由同心条件得 得 曲柄摇杆机构需同时满足三个条件：曲柄AB转过期间内，每一瞬时主、从动件要满足公式H=-Z1/(Z2=Z4) 1主动杆AB能做整周回转最小传动角大于 由上述计算可得构件4的近似停歇角约为24度，刚剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的1/15，所心符合要求。9机械运动方案评价9.1评价方案表方案1： 表9-1序号评价项目评价等级评价分数1功能目标完成情况很好好较好不太好不好62工作原理的先
13、进性先进较先进一般低43系统的工作效率高较高一般低64系统机械传动的精度高较高一般低65系统的复杂程度简单较复杂复杂56系统方案的使用性使用一般不使用57系统方案的可靠性可靠较可靠一般不可靠88系统方案的新颖性新颖较新颖不新颖89系统方案的经济成本低较低高较高810系统方案的环保问题好较好不好10评价分数累计66方案2： 表9-2序号评价项目评价等级评价分数1功能目标完成情况很好好较好不太好不好102工作原理的先进性先进较先进一般低63系统的工作效率高较高一般低84系统机械传动的精度高较高一般低105系统的复杂程度简单较复杂复杂106系统方案的使用性使用一般不使用107系统方案的可靠性可靠较可
14、靠一般不可靠108系统方案的新颖性新颖较新颖不新颖89系统方案的经济成本低较低高较高610系统方案的环保问题好较好不好6评价分数累计84根据以上两运动方案评价表，可看出方案2要优与方案1，故本设计采用方案210.机械系统运动简图总结11.设计总结经过几天的不断努力，我终于将机械原理课程设计做完了.看到自己的劳动成果，感觉还是收获颇多，通过这几天的课程设计，让我真切的认识到理论知识与实际应用相互结合的重要性，以及在设计中需要考虑的内容和所遇到的问题比我们所想的要多的多，需要我们有足够的耐心去完成。在这次作业过程中我遇到了许多困难，比如对很多学过的软件，如Auto CAD、proe、Word还是很
15、不熟悉，在使用的时候总是会遇到这样或那样的困难。一遍又一遍的计算一次又一次的设计方案修改这都暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足. 课程设计初期，我们对设计对象的结构关系和参数表达往往是模糊的，许多细节在一开始不是很清楚，随着设计过程的深入，这些关系才逐渐清楚起来；课程设计过程是一个不断完善的过程，各个设计阶段并非简单的按顺序进行，为了改进设计结果，经常需要在各步骤之间反复、交叉进行，直到获得满意的结果为止，在这次难得的课程设计过程中我锻炼了自己的思考能力和动手能力。尽管问题很多，但是这些天的努力，我最终还是完成了任务，收获也挺多。 12.参考资料1朱理机械原理北京：高等教育出版社，2008：15-2002戴娟机械原理课程设计北京：高等教育出版社，2009：15-2503罗洪田主编.机械原理课程设计指导书，高等教育出版社