1、課程設計計算說明書設計計算說明書課程名稱 機械原理課程設計 學生姓名 郭錦龍 學 號 11143505 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師 婁建國 完成日期 2013-07-09 1目 錄一 任務書1二 設計方案2三 傳動方案設計3四 連桿機構的設計4四.1 連桿機構的特點4圖4-2篩沙機系統(tǒng)運動簡圖5四.2 連桿設計內容5四.4.1鉸點位置和曲柄長度的設計5四.4.2曲柄搖桿機構的設計與校核5五 機構的繪制8參考文獻9一 任務書1、設計題目：鑄造車間振動篩選機設計2、工作原理篩選機是鑄造車間使用的一種篩型砂的機械。工作原理是：電動機通過傳動裝置、工作機構使砂箱往復擺動，完成篩選動作。原

2、理圖如圖。1-電動機；2-傳動裝置；3-工作機構3、條件編號2-4往復次數N（1/min）70擺動距離S（mm）200皮帶輪高度H（mm）700-10004、設計要求1機器工作時，砂箱支承擺桿CD繞鉛垂面左右對稱擺動；2砂箱與水平面的最大夾角要小于。二 設計方案經過反復調研，查閱相關資料，我們根據振動篩砂機工況要求，提出了以下三種方案：方案一：直接運用步進電動機和帶傳動來實現滑架的往復運動，通過步進電動機的正反轉程序控制往返運動，用單片機控制驅動電路來設置相關的運動參數。方案二：運用步進電機和齒輪齒條來實現滑架的往返運動，通過步進電機的正反轉，齒條固定在滑架上，利用齒輪齒條間的傳動來實現往返運

3、動。方案三：運用普通電動機，減速器，連桿機構。通過電動機可以獲得運動需要的動力，減速器提供相應的速度和節(jié)奏，連桿機構實現不同的速比，節(jié)奏，步長以及滑架的運動軌跡。經過可行性調研，我們發(fā)現方案三是合理的，也是最有實際意義的，同時，經濟性也能很好的實現，方案一中步進電機的功率和工況要求中的中度沖擊問題對步進電機的影響不能很好的解決，而且步進電機擁有一個很明顯的優(yōu)點，就是它能夠精確的正反轉功能，因為步進電機是將電脈沖信號轉化為角位移，或線位移的開環(huán)控制元件，在非超載的情況下電機的轉速，停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載的變化而影響，即給電機加一個脈沖信號,電機則轉過一個步距角，這一

4、線性關系的存在，加上步進電機只有同期性的誤差而無累積誤差等特點，使得在速度控制領域用步進電機來控制變的非常簡單，而且低速精度高。9三 傳動方案設計合理的傳動方案，除應滿足工作機的性能要求，使用條件和工作可靠外，還應使結構簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、傳動效率高及使用維護便利等。經查閱文獻機械零件簡明設計手冊，方案（A）中減速器為圓柱齒輪展開式二級減速器；方案（B）中減速器為圓錐、圓柱齒輪二級減速器；方案（C）中減速器為下置式蝸桿一級減速器。 顯然，方案（C）結構最緊湊，但在長期連續(xù)運轉的條件下，由于蝸桿傳動效率低，功率損失較大；方案（B）的寬度尺寸較方案（A）小，但圓錐齒輪加工比圓柱齒輪

5、困難。 所以，傳動方案的選擇不但要考慮整個機器的動力特性和運動要求，還要十分注意傳動機構的類型特征及應用范圍，即在擬定運動簡圖時通常注意如下幾點： （1）帶傳動承載能力較低，在傳遞相同扭矩時結構尺寸較嚙合傳動大，但傳動平穩(wěn)，能緩沖吸震，且有過載打滑保護作用，因此宜放在傳動裝置的高速級； （2）鏈傳動具有運動不均勻性和多邊效應沖擊，故宜布置在低速級； （3）蝸桿傳動工作平穩(wěn)，無噪音、傳動比大，體積小，重量輕及結構緊湊，但因摩擦發(fā)熱，其效率較其它普通齒輪嚙合傳動低，只適宜用于中，小功率和間歇工作的場合。 （4）圓錐齒輪的加工比較困難，特別是大模數圓錐齒輪，應盡量置于高速級，以減小其模數或直徑，但圓

6、錐齒輪速度過高時，其精度相應也需提。 （7）為簡化傳動裝置，總是將改變運動形式的機構，布置在傳動系統(tǒng)的末端或低速級。 （8）傳動裝置的布局要求結構簡單，緊湊，勻稱，剛度和強度要好，并適合車間布置情況和工人操作，便于裝拆和維修。通過三種方案的對比，方案（C）下置式蝸桿傳動具有工作平穩(wěn)，無噪音，傳動比大，體積小，結構簡單，緊湊，勻稱，剛度，強度要好。因此，我選擇方案（C）傳動系統(tǒng)四 連桿機構的設計四.1 連桿機構的特點連桿機構是一種應用十分廣泛的機構，機械手的傳動機構，折疊傘的收放機構以及人體假肢的設計等，都是連桿機構。連桿機構具有以下特點:1)連桿機構中的運動副一般均為低副，低副兩元素為面接觸，

7、故在傳遞同樣載荷的條件下，兩元素間的壓強較小，可以承受較大的載荷。低副兩元素間便于潤滑，所以兩元素不易產生大的磨損。這些條件都能較好的滿足重型機械的要求。此外,低副兩元素的幾何形狀也比較簡單，便于制造。2)在連桿機構中，當原動件以同樣的運動規(guī)律運動時，如果改變各構件的相對長度關系，便可以使從動件得到不同的運動規(guī)律。3)在連桿機構中，連桿上各不同點的軌跡是各種不同形狀的曲線，稱為連桿曲線，而且隨著各構件相對長短關系的改變，這些連桿曲線的形狀也將發(fā)生改變，從而可以得到各種不同形狀的曲線，我們可以利用這些曲線來滿足不同的軌跡要求。由于連桿機構有了上述優(yōu)點，所以在各種機械和儀表中得到了廣泛的應用。4)

8、此外，利用連桿機構可以滿足各種運動規(guī)律和運動軌跡的設計要求，但要設計一種能夠準確實現這種要求的連桿機構卻是十分困難的。而且在多數情況下一般只能近似地得以滿足。正因為如此，所以如何根據最優(yōu)化要求來設計四桿機構,使其能夠最佳地滿足設計要求，一直是連桿機構研究的一個重要課題。另一方面,在設計要求上也不再局限于運動學要求的范圍內，而且已注意到考慮機構的動力特性。根據構成連桿機構的各構件間的相對運動為平面運動還是空間運動，連桿機構可分為平面連桿機構和空間連桿機構兩大類，在一般機械中采用的多數是平面連桿機構經分析，參考方案中給出的工作機構是鉸鏈四連桿機構。 圖41 鉸鏈四連桿機構簡圖構件之間都是用轉動副連

9、接的四桿機構，成為鉸鏈四桿機構。如圖所示：其中，固定不動的桿4稱為機架，與機架相連的桿1和桿3稱為連架桿，而連接兩連架桿的桿2稱為連桿。連桿2通常做平面運動，而連架桿1和3則繞各自回轉中心A和D轉動。其中能做整周回轉運動的連架桿稱為曲柄，僅能在小于360的某一角度范圍內往復擺動的連架桿稱為搖桿。經查閱文獻機械設計，在鉸鏈四桿機構中，按照連架桿是曲柄還是搖桿，將其分為三種基本形式：曲柄搖桿機構；雙曲柄機構和雙搖桿機構。由上述我們所得到的資料，可以給出篩沙機系統(tǒng)的運動簡圖： 圖4-2篩沙機系統(tǒng)運動簡圖四.2 連桿設計內容往復次數N=70次/分，行程速比系數K=1.25，高度H=800。四.4.1鉸

10、點位置和曲柄長度的設計根據行程速比和傳動角要求點鉸點A的位置及曲柄連桿長度。根據所給條件和現場的要求，和行程速比系數K設計四連桿時，可利用機構在極位時的幾何關系，在根據其它輔助條件進行設計。四.4.2曲柄搖桿機構的設計與校核已知擺角及行程速比系數K=1.25和搖桿長度來設計該機構。設計時先按公式=180°(K-1)/(K+1)算出極位夾角為20°。然后任取一點D,并以此點為頂點作等腰三角形,使兩腰之長等于CD, CDC=,作CMCC,再作CN使CCN=90°-,得C2M與C1N的交點P。作PC1C2的外接圓,則圓弧C1PC2上任一點A至C1和C2的連線的夾角C1A

11、C2都等于極位夾角,所以曲柄的軸心A應在此圓弧上。設曲柄長度為a,連桿的長度為b，則故AC=b+a,AC=b-a.故a=(AC-AC)/2于是以A為圓心,以為AC半徑作弧交AC于點E,則得a=EC1/2,b=AC-EC/2。設計時應注意,曲柄的軸心A不能選在弧段上,否則機構將不滿足運動的連續(xù)性要求。根據上面的做法可以得出平面四連桿機構的桿長取AB=134,又因為=(8-10)取=1300, =1300?？傻?1820mm。B1300134CA當AD與AC垂直式傾角最大，<ACB=6°<8°符合要求四.4.3校核最小傳動角及電機選用在機構運動過程中,傳動角的大小是

12、變化的,為了保證機構的傳動性能要求,設計時應使40°傳遞力矩較大時，則應使°；對于一些受力很小或不常使用的操縱機構，則可允許傳動角小些，只要不發(fā)生自鎖即可。最小傳動角與機構中的各桿的長度有關,見式（4.1）=arc cos 式（4.1）= arc cos =42.7°40°故滿足最小傳動角的要求。電機選用n=3000r/min的電機當選用電機與皮帶輪傳動比為1.5時可得蝸桿轉速為=3000/1.5=2000r/min，要滿足條件設蝸輪齒數為x，蝸桿齒數為1，則x=2000/70=29，所以蝸輪的齒數為29 五 機構的繪制根據前面所繪制的運動簡圖的方法和步驟，選取尺寸比例尺=L/（），并按照比例尺準確地繪制出機構的運動簡圖如所示。參考文獻1. 孫恒 陳作模. 機械原理.高等教育出版社 , 19962. 邱宣懷.機械設計. 高等教育出版社 ,2002.53. 機械零部件設計. 機械工程手冊 第2版. 機械