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 2702. 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=0.1Fr=fG,………………………(3-2) G=3120KgW车=0.5m V max………………(3-3) H=0.27mW=n(W车+W磨)………………(3-4) n=1.9Pr=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=0.98η5=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/ηP=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 dn 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=Z2Z3Z1Z′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 2-6i1=3，i2=2.15.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=Z2Z1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 10-22.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)/2a=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 (acosαa,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 10-46.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：滑杆：机架：整体效果图：对主机构进行运动分析：采用CATIA进行DMU运动仿真，选取OA杆的转动角度为横坐标，以滑杆的速度加速度为纵坐标画出图像并进行导出。
滑杆位移图像：滑杆的速度图像：滑杆的加速度图像：摆杆位移图像：摆杆角速度图像：摆杆角加速度图像：7，机构的受力分析机构分析步骤：1.进行速度分析，画出每个点的速度矢量图。
2.进行加速度分析，画出加速度矢量图。
3.将角加速度及加速度化为等效惯性力。
4.取单个构件进行力矢量求解得到各个力并求出等效力矩（孙恒《机械原理》P57）对当θ=150°时的机构进行力分析：7.1速度分析：根据机构特点可以列出速度矢量方程：v B=v A+v BA…………………………(7-1) v A=0.88m/sv A=2πnl1/60…………………………(7-2)画出速度矢量图：v B=0.5m/s v Av BA v BA=0.6m/sv B选定比例系数测量出三个速度大小a BA n=1.5 m/s² 7.2加速度分析根据公式a n=v2/l…………………………(7-3) a B n=1.54 m/s²求出a A n a B n a BA n a A n=10.45m/s²根据加速度矢量方程式：a Bτ=0a Bτ+a B n=a A n+a Aτ+a BAτ+a BA n⊥CD∥CD ∥OA ∥OA ⊥AB ⊥AB做出加速度矢量图：a ca c=11.1m/s²a Bτ=6.8m/s²a s2=8.4m/s²a BAτ=5.6m/s²选取比例系数可以测量出a c a Bτa s2a BAτ7.3加惯性力公式M=Jα……………………………………….(7-4) M AB=2Kg.m²可以求出AB杆上的惯性力矩F=M/L……………………………………………(7-5) F2=403.2N F=ma………………………………………………(7-6) h=13mm求出加在AB杆上的惯性力F2及偏移量h7.4对机构进行力分析取滑块进行分析：a cx=10.7m/s²将C的加速度沿水平和竖直方向分解可以得到：a cy=3.1m/s²a cx a cy对滑块进行受力分析：滑块受到的力：F34x F34y F54 F a4 G4列出方程：F34x-F54 =m a cx………………………………………(7-7) F34y=562NF34y-G4=m a cy………………………………………(7-8) F34x=749N 对CD杆进行受力分析：CD杆受到的力有：F43x F43y F23τ F63x F63y G3l CDx=100mm 对D点取矩得到公式：l CDy=253mml CDx l CDy l CBx l CBy l CBx=50mmF43x l CDy+F43y l CDx+G3l CBx=F23τl BD+a Bτ/l BD………(7-9) l BD=162mm可以得到F23τF23τ=753N对AB杆进行分析AB杆受到的力有F2 G2 F32n F12n F12τG2=480N 可以画出力的矢量图：F12nF12τG2F2F32nF12n=300N选取比例系数可以求出F12n F12τ F12τ=990N 对OA杆进行分析将F12n F12τ反向并沿平行和垂直方向分解于OA杆上F21nF21τ1对O点求矩可以得到方程：G1l OAxM d=F21τl OA+12用此方法分析其余两位置可得到其余参数。