机械原理课程设计
摇摆式输送机说明书
负责人：何竞飞
学院：机电工程学院
班级：机械1102班
学号： 0806110229 日期： 2013年 7月1 日
目录
1．设计任务及原始参数…………………………………………… 2．运动方案设计……………………………………………………
2.1 主机构方案…………………………………………………
2.2 电动机——主机构（齿轮传动机构方案）………………
2.3 总体方案图…………………………………………………
3. 电动机选择……………………………………………………….
3.1 电动机型号………………………………………………
3.2 电动机的功率……………………………………………
4. 传动比分配………………………………………………………
5. 齿轮机构设计……………………………………………………
5.1齿轮参数选择…………………………………………………
5.2变位齿轮设计…………………………………………………
6. 主机构设计………………………………………………………
7. 主机构运动分析…………………………………………………
8. 主机构受力分析…………………………………………………
9. 主机构速度波动调节……………………………………………
9.1等效力矩确定………………………………………………
9.2最大盈亏功计算……………………………………………
9.3等效转动惯量计算…………………………………………
9.4飞轮转动惯量计算…………………………………………
10. 设计总结…………………………………………………………
1. 课程设计的任务
机械原理课程设计的任务是对机器的主体机构进行运动分析、动态静力分析，求出所有的运动副反力及平衡力矩。
要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸（或编制计算程序），编写设计计算说明书。
要达到课程设计的目的，必须配以课程设计的具体任务：按照选定的机械总功能要求，分解成分功能，进行机构的选型与组合；设计该机械系统的几种运动方案，对各运动方案进行对比和选择；对选定方案中的机构——连杆机构、凸轮机构、齿轮机构，其他常用机构，组合机构等进行运动分析与参数设计；通过计算机编程，将机构运动循环图在计算机屏幕上动态地显示出来，并给出相应的运动参数值。
原始数据：
参数项目
物料重量G（Kg）曲柄转速n4 (r/min) 行程速比系数K 位置角Φ1 (°) 3120 114 1.2 60
摇杆摆角角Φ2(°) l (mm) h (mm) l CD (mm)
60 220 360 270
2. 运动方案设计
2.1主机构方案
通过查询分析几种经典的运送机结构并分析其优缺点，结合自己的改动确定了
机构的基本结构位置和转动方式。
2.2 电动机——主机构方案
2.3总体设计方案
3.电动机选择
3.1 电动机型号
结合功率及转速可以确定电动机型号为Y18L-4
选自秦大同《现代机械设计手册》P25-24 “Y系列三相异步电动机数据”
3.2 电动机的功率
设经过皮带齿轮传动后加于主机构的功率为Pr，地面
与小车之间的摩擦系数f=0.01，一个周期滑杆行进的路程为H。
每次小车获得的动能为W
车
，一秒完成的周期数为n
根据公式：
W
磨
=2FrH，…………………(3-1) f=0.1
Fr=fG,………………………(3-2) G=3120Kg
W
车
=0.5m V max………………(3-3) H=0.27m
W=n(W
车+W
磨
)………………(3-4) n=1.9
Pr=W/T, V max=2.1m/s
可以求得:Pr=16.272Kw
选择V带传动和二级齿轮传动，传动装置 η1=0.94
的总效率η=η1η2η3η4η5² η2=η3=η4=0.98
η5=0.99
其中η1为皮带传动效率，η2η3η4为轴承传动数据取自毛炳秋《机械设计效率，η5为齿轮传动效率。
课程设计》P20 2-13 得到η=0.8711
实际电动机功率P=Pr/η
P=18.6Kw,
结合功率及转速可以确定电动机型号为Y18L-4
（选自秦大同《现代机械设计手册》P25-24 “Y系列三相异步电动机数据”）
4.主机构设计
主机构的设计及各杆尺寸的确定通过CAD作图测量得到。
主要过程：1.取一点D作为一个机架，过
D做两条与水平线分别成60°和120长为270mm 的直线，直线端点为C，BD=0.6CD=162mm，即可确定B点。
行程速比系数K=1.2，由公式θ= 180（K+1）/（K−1）可以求出角度为16.36°以B1，B2点为角的边做角度16.36°，角的顶点记为D点。
以B1，B2，D三点画圆，
以D点水平向左做一条长为220mm的线段，
垂直向上与圆交与O点，连接OB1和OB2,可
以测量的OB1=166.22mm，OB2=314.14mm，根
据主机构结构特点，B1，B2为两极限位置，
则OA+AB=314.14mm，AB-OA=166.22mm。
根据此方程求解得OA=74.09mm，AB=240.31mm。
由h=360mm可知，另一机架与
D点竖直距离为360mm。
测得最小传动角为
43°，符合传动要求。
主机构构件长度及位置确定完毕。
参考
4.传动比的分配
计算总传动比：
公式：i=n d
n r
可以得到i=12.6，本机构采用皮带轮加二级圆柱齿
轮减速器构成。
皮带轮传动比为i
=2，则齿轮机构传n d=1440r/min
皮
=12.6/2=6.2，齿轮机构设计图如下：n r=114r/min 为动比i
齿
公式：i
齿=Z2Z3
Z1Z′2
,设齿轮1和2间的传动比为i1，齿轮
2和3之间的传动比为i2.
公式：i1=1.4i2=√1.4i齿
（毛炳秋《机械设计课程设计》P19 2-6
i1=3，i2=2.1
5.齿轮系的设计
1.齿轮基本数据的确定
由第四步已经确定了齿轮间的传动比，根据公式可以确定各个齿的齿数。
根据公式i12=Z2
Z1
可以得到：
Z1=20 Z2=60 Z′2=20 Z3=40
取齿轮的模数m=5，可以得到齿轮的基本参数：
项目代号小齿轮大齿轮
模数 m 5 5
压力角α 20° 20°
分度圆直径 d 100mm 300mm
齿顶高ℎ a 5mm 齿根高ℎ f 6.25mm
齿全高 h 11.25mm
齿顶圆直径d a 110mm 310mm
齿根圆直径d f 87.5mm 287.5mm
基圆直径d b 94mm 282mm
齿距p 15.7mm
基圆齿距p b 14.75mm
齿厚s 7.85mm
齿槽宽 e 7.85mm
顶隙 c 1.25mm
标准中心距 a 200mm
公式来源孙恒《机械原理》P180 10-2
2.变位齿轮的选取
由于变速后使齿轮的的转速降低，加大了低速齿轮间的作用力，为了避免因应力过大而导致齿轮的磨损和破坏，将低速齿轮设计为变位齿轮以提高齿轮的承载能力。
资料来源孙恒《机械原理》P191
根据上表公式a=m(Z3+Z2)/2
a=150mm
可以求得标准中心距，可以取变位后的Z2=40
中心距a,=152mm m=5
) Z3=20 公式：α,=arccos (acosα
a,
得到α,=21°
变位系数x1+x2=(invα,−invα)(Z3+Z2)/(2tanα)
得到x1+x2=0.2 查表可得x1=0.15，x2=0.05
参考公式孙恒《机械原理》P191 10-28
变位齿轮基本参数：
名称符号不等变位齿轮传动
变位系数 x x1+x2=0.2
节圆直径d,d1,=201mm d2,=100.6mm
啮合角α,21.2°
齿顶高ℎ a 3.75mm 3.25mm
齿根高ℎ f 5.5mm 6mm
齿顶圆直径d a 208.5mm 107.1mm
齿根圆直径d f 190mm 88.6mm
中心距a 150.8中心距变动系数y0.4齿顶高降低系数∆y-0.2
参考公式孙恒《机械原理》P192 10-4
6.主机构运动分析
使用CATIA完成
1.构件的建立：
使用CATIA将各个构件按照长度比例画出。
OA杆：
AB杆：
CD杆：
滑块：。