机械课程设计摇摆式输送机
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1
强度具有积极的意义。 摇摆式运输机在设计时应注意到特殊的工作环境和工作需求， 转 运是矿用运输机故障较多的一个环节，而由其它环节的故障引起的停 车时间却很少.因此在确定运输机系统时应尽量减少物料的转运次数. 而在设计转运站时,则应特别注意此类问题。
1.2
国内外技术发展趋势
我国摇摆式运输机，自上世纪七十年代中期开发以来，取得长足
综合质量评价分值
（指导教师质量评价分值与答 辩质量评价分值之和）
指导教师签章： 答辩教师签章：
年 年
月 月
日 日
-1-
目
录
第1章
课题研究的目的和意义 ......................................... 1
1.1 国内外技术应用和发展现状 ............................................................................................ 1 1.2 国内外技术发展趋势 ........................................................................................................ 2
用图解法设计，并将设计结果和步骤写在设计说明书中。
5
（3）
连杆机构的运动分析。将连杆机构放在直角坐标系下，分析
出滑块 8 的位移、速度、加速度及摇杆 6 的角速度和角加速度， 作出运动曲线，并打印上述各曲线图。 （4） 机构的动态静力分析。 物料对输料槽的摩擦系数 f =0.35， 设
摩擦力的方向与速度的方向相反，求出外加力大小，求出曲柄最 大平衡力矩。 （5） 编写设计说明书一份。应包括设计任务、设计参数、设计计算 过程等。
机械原理课程设计
设计题目 摇摆式输送机机构设计
年
级
学
号
学生姓名
指导教师
完成时间
2014 年
月
电子信息与机电工程学院
-1-
机 械 原 理 课 程 设 计 签
学ຫໍສະໝຸດ Baidu生 签 名：
名
页
年 月 日
指导教师质量评价分值 答辩质量评价分值
（最高分值 80 分） （最高分值 20 分。取答 辩教师分值平均值的 整 数。 ）
第5章
ADAMS 的运动学及动力学仿真分析 .............................. 17
5.1 机构的运动学分析 ........................................................................................................... 17 5.2 机构的力学分析 ............................................................................................................... 22 参考文献 个人总结
进步，但是与国外相比，仍存在较大的差距。首先是整机性能的落后， 生产输送能力相对较低，事故率高；再者使用寿命短，关键零部件使 用寿命短，可靠性低；还有生产自动化程度不高，过载保护张力调节 能力不足。 国外摇摆式运输机技术发展很快，其主要表现在两个方面；一方 面是摇摆式运输机的功能的多元化，应用范围扩大化，发展成在各个 领域可以使用的运输机械。另一方面是摇摆式运输机本身技术与装备 有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高速率运输机已成为运输 机发展的主要方向。 摇摆式运输机是为了适合矿山采矿等目的而设计的，因此就要解 决人力问题，最大限度的解放人力劳动，提高矿产资源的开采效率， 增大产量是设计的主要任务。 随着计算机技术和数学最优化理论的发展,使机械设计开始进入 计算机辅助设计和优化设计的阶段。对于能够建立优化数学模型的设 计问题,如机械零件的参数设计,可借助计算机,用数学最优化理论等 方法,使设计问题在满足约束的条件下,自动达到优化方案和优化参
-1-
第1章
1.1
课题研究的目的和意义
国内外技术应用和发展现状
当今社会，随着科技的发展，人们对于各种资源的需求和消耗是
非常巨大的，因此就会牵涉到资源的开采问题，如何能够高效率,低风 险,无污染的开发矿物资源是当今社会面临的重大难题。所以针对矿产 资源而开发的矿山摇摆式输送机的应用就越来越广泛。事实上人们对 输送机的研究从来没有停止过，为了满足不同的要求，出现了各式各 样的输送机，有摇摆式输送机和带式输送机等。 摇摆式输送机作为一种传统的输送机械,适用范围非常广。除粘性 大的物料以外,一般的固体散状物料和成件物品均可输送。已被用于采 矿、冶金等部门。矿山摇摆式运输机能够在恶劣的生产条件下进行工 作，可以满足很多种工作条件，适用范围非常广泛。由于它的牵引构 件和承载构件大多由金属材料制成，因而与其他输送机械相比,所输送 物料的适应性更强。摇摆式运输机可输送重的、具有锐利棱边的、磨 损性及腐蚀性强的散状物料或物品，同时适宜输送高温(600 一 700℃) 物料和成品物体。另外在输送过程中，还可以进行干燥、冷却、分类、 清选等各种工艺作业。 但是由于其结构原因，自重大，所以消耗也多，空载功率大等原 因，严重限制了它的推广和发展，这些问题都是需要进行设计和优化 的。 随着人类的进步，越来越多并且越来越好的摇摆式输送机将会被 制造出来，来满足生产发展的需求，它对提高生产率，降低工人劳动
3
第2章
2.1 设计任务
课程设计任务
如图 2-1 所示，电动机 1 通过传动装置 2 使曲柄 4 回转，再经过 六连杆机构使输料槽 9 作往复移动，放置在槽上的物料 10 借助摩擦力 随输料槽一起运动。物料的输送是利用机构在某些位置输料槽有相当 大加速度，使物料在惯性力的作用下克服摩擦力而发生滑动，滑动的 方向恒自左往右，从而达到输送物料的目的。
第4章
机构的运动学及动力学数值分析 ................................ 11
4.1 运动学分析 ........................................................................................................................11 4.1.1 建立位移方程 .....................................................................................................11 4.1.2 建立速度方程 .................................................................................................... 13 4.1.3 建立加速度方程 ................................................................................................ 14 4.2 动力学分析 .................................................................................................................... 15
图 2-1 摇摆式输送机示意图 1——电机 2——传动装置 3——执行机构
2.2
2.2.1
设计要求和原始数据
设计要求
该布置要求电机轴与曲柄轴垂直，使用寿命为 5 年，每日二班制
4
工作。输送机在工作过程中，载荷变化较大，允许曲柄转速偏差为± 5%，按小批量生产规模设计。 2.2.2
表 2-1
原始数据
第2章
课程设计任务 ................................................. 4
2.1 设计任务 ............................................................................................................................. 4 2.2 设计要求和原始数据 ......................................................................................................... 4 2.2.1 设计要求 .................................................................................................................. 4 2.2.2 原始数据 .................................................................................................................. 5 2.3 设计内容及工作量 ............................................................................................................. 5
3.2
机构设计选取及机构设计步骤
采取图 2-1 所示的机构进行设计，并用 CAD 进行图解法，设计步骤 如下： （1）已知：行程数比系数： K =1.2 求极位夹角：θ = 180
K 1 =16.36° K 1
（2）连接 B1 , B2 ，并作 B1B2 的垂直平分线 FE 。 （3）量取 B1SE 16.36°， B2 SE 16.36°，连接 SB1 , SB2 。 （4）以 S 点为圆心， SB1 或 SB2 为半径作圆。 （5）在距离机架 D 为 L 处作铅垂线 MN ，交圆 S 于 O点 。 （6）则 O 点为另一个机架所处的位置。 图解法 CAD 图如图 2-4 所示，测得数据如表 2-5 所示
设计数据
题 号 2
物料的重量 G ( kg )
3120
曲柄转速 n4 ( r / min ) 行程速比系数 K 位置角 Φ 1 (°) 摇杆摆角角 Φ 2(°) l ( mm ) h ( mm )
114 1.2 60 60 220 360
lCD ( mm )
270
2.3
设计内容及工作量
（1） 根据摇摆式输送机的工作原理，拟定 2～3 个其他形式的机构， 画出机械系统传动简图，并对这些机构进行运动和动力分析。 （2） 根据设计数据确定六杆机构的运动尺寸，取 lDB=0.6lDC。要求
2
数。利用这种新的设计方法提高机械产品的设计质量,降低成本,缩短 开放周期,增强产品的竞争能力,已经为各国实践证明是非常有效的途 径和发展方向[2]。未来的摇摆式输送机在计算机飞跃式的发展下，许多 技术会有更加可靠与高效的提高。 综合上述，笔者对摇摆式输送机进行理论设计，并且通过先进的 计算机辅助软件进行仿真模拟，从而得到具有一定参考意义的数据。
6
第3章
3.1 其他设计方案
课程设计任务
图 2-2
图 2-3
7
以上两种机构的分析对比：图 2-2 为六杆机构，直接通过电动机 带动曲柄滑块转动从而是连杆 2 摆动最终使滑块左右运动，从而达到 输送货物的效果。其优点是成本比较低，结构简便，缺点是摩擦大， 耗费能量多。图 2-3 是通过送料的往复运动我们用曲柄滑块机构实现， 当输入构件等速转动时，输出构件带动滑块作往复移动，机构具有急 回功能，但该方案不但设计计算比较复杂，滑块 5 和作平面复杂运动 的连杆 2 和 4 的动平衡也比较困难 。
第3章
课程设计任务 ................................................. 7
3.1 其他设计方案 ..................................................................................................................... 7 3.2 机构设计选取及机构设计步骤 ......................................................................................... 8
强度具有积极的意义。 摇摆式运输机在设计时应注意到特殊的工作环境和工作需求， 转 运是矿用运输机故障较多的一个环节，而由其它环节的故障引起的停 车时间却很少.因此在确定运输机系统时应尽量减少物料的转运次数. 而在设计转运站时,则应特别注意此类问题。
1.2
国内外技术发展趋势
我国摇摆式运输机，自上世纪七十年代中期开发以来，取得长足
综合质量评价分值
（指导教师质量评价分值与答 辩质量评价分值之和）
指导教师签章： 答辩教师签章：
年 年
月 月
日 日
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目
录
第1章
课题研究的目的和意义 ......................................... 1
1.1 国内外技术应用和发展现状 ............................................................................................ 1 1.2 国内外技术发展趋势 ........................................................................................................ 2
用图解法设计，并将设计结果和步骤写在设计说明书中。
5
（3）
连杆机构的运动分析。将连杆机构放在直角坐标系下，分析
出滑块 8 的位移、速度、加速度及摇杆 6 的角速度和角加速度， 作出运动曲线，并打印上述各曲线图。 （4） 机构的动态静力分析。 物料对输料槽的摩擦系数 f =0.35， 设
摩擦力的方向与速度的方向相反，求出外加力大小，求出曲柄最 大平衡力矩。 （5） 编写设计说明书一份。应包括设计任务、设计参数、设计计算 过程等。
机械原理课程设计
设计题目 摇摆式输送机机构设计
年
级
学
号
学生姓名
指导教师
完成时间
2014 年
月
电子信息与机电工程学院
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机 械 原 理 课 程 设 计 签
学ຫໍສະໝຸດ Baidu生 签 名：
名
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年 月 日
指导教师质量评价分值 答辩质量评价分值
（最高分值 80 分） （最高分值 20 分。取答 辩教师分值平均值的 整 数。 ）
第5章
ADAMS 的运动学及动力学仿真分析 .............................. 17
5.1 机构的运动学分析 ........................................................................................................... 17 5.2 机构的力学分析 ............................................................................................................... 22 参考文献 个人总结
进步，但是与国外相比，仍存在较大的差距。首先是整机性能的落后， 生产输送能力相对较低，事故率高；再者使用寿命短，关键零部件使 用寿命短，可靠性低；还有生产自动化程度不高，过载保护张力调节 能力不足。 国外摇摆式运输机技术发展很快，其主要表现在两个方面；一方 面是摇摆式运输机的功能的多元化，应用范围扩大化，发展成在各个 领域可以使用的运输机械。另一方面是摇摆式运输机本身技术与装备 有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高速率运输机已成为运输 机发展的主要方向。 摇摆式运输机是为了适合矿山采矿等目的而设计的，因此就要解 决人力问题，最大限度的解放人力劳动，提高矿产资源的开采效率， 增大产量是设计的主要任务。 随着计算机技术和数学最优化理论的发展,使机械设计开始进入 计算机辅助设计和优化设计的阶段。对于能够建立优化数学模型的设 计问题,如机械零件的参数设计,可借助计算机,用数学最优化理论等 方法,使设计问题在满足约束的条件下,自动达到优化方案和优化参
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第1章
1.1
课题研究的目的和意义
国内外技术应用和发展现状
当今社会，随着科技的发展，人们对于各种资源的需求和消耗是
非常巨大的，因此就会牵涉到资源的开采问题，如何能够高效率,低风 险,无污染的开发矿物资源是当今社会面临的重大难题。所以针对矿产 资源而开发的矿山摇摆式输送机的应用就越来越广泛。事实上人们对 输送机的研究从来没有停止过，为了满足不同的要求，出现了各式各 样的输送机，有摇摆式输送机和带式输送机等。 摇摆式输送机作为一种传统的输送机械,适用范围非常广。除粘性 大的物料以外,一般的固体散状物料和成件物品均可输送。已被用于采 矿、冶金等部门。矿山摇摆式运输机能够在恶劣的生产条件下进行工 作，可以满足很多种工作条件，适用范围非常广泛。由于它的牵引构 件和承载构件大多由金属材料制成，因而与其他输送机械相比,所输送 物料的适应性更强。摇摆式运输机可输送重的、具有锐利棱边的、磨 损性及腐蚀性强的散状物料或物品，同时适宜输送高温(600 一 700℃) 物料和成品物体。另外在输送过程中，还可以进行干燥、冷却、分类、 清选等各种工艺作业。 但是由于其结构原因，自重大，所以消耗也多，空载功率大等原 因，严重限制了它的推广和发展，这些问题都是需要进行设计和优化 的。 随着人类的进步，越来越多并且越来越好的摇摆式输送机将会被 制造出来，来满足生产发展的需求，它对提高生产率，降低工人劳动
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第2章
2.1 设计任务
课程设计任务
如图 2-1 所示，电动机 1 通过传动装置 2 使曲柄 4 回转，再经过 六连杆机构使输料槽 9 作往复移动，放置在槽上的物料 10 借助摩擦力 随输料槽一起运动。物料的输送是利用机构在某些位置输料槽有相当 大加速度，使物料在惯性力的作用下克服摩擦力而发生滑动，滑动的 方向恒自左往右，从而达到输送物料的目的。
第4章
机构的运动学及动力学数值分析 ................................ 11
4.1 运动学分析 ........................................................................................................................11 4.1.1 建立位移方程 .....................................................................................................11 4.1.2 建立速度方程 .................................................................................................... 13 4.1.3 建立加速度方程 ................................................................................................ 14 4.2 动力学分析 .................................................................................................................... 15
图 2-1 摇摆式输送机示意图 1——电机 2——传动装置 3——执行机构
2.2
2.2.1
设计要求和原始数据
设计要求
该布置要求电机轴与曲柄轴垂直，使用寿命为 5 年，每日二班制
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工作。输送机在工作过程中，载荷变化较大，允许曲柄转速偏差为± 5%，按小批量生产规模设计。 2.2.2
表 2-1
原始数据
第2章
课程设计任务 ................................................. 4
2.1 设计任务 ............................................................................................................................. 4 2.2 设计要求和原始数据 ......................................................................................................... 4 2.2.1 设计要求 .................................................................................................................. 4 2.2.2 原始数据 .................................................................................................................. 5 2.3 设计内容及工作量 ............................................................................................................. 5
3.2
机构设计选取及机构设计步骤
采取图 2-1 所示的机构进行设计，并用 CAD 进行图解法，设计步骤 如下： （1）已知：行程数比系数： K =1.2 求极位夹角：θ = 180
K 1 =16.36° K 1
（2）连接 B1 , B2 ，并作 B1B2 的垂直平分线 FE 。 （3）量取 B1SE 16.36°， B2 SE 16.36°，连接 SB1 , SB2 。 （4）以 S 点为圆心， SB1 或 SB2 为半径作圆。 （5）在距离机架 D 为 L 处作铅垂线 MN ，交圆 S 于 O点 。 （6）则 O 点为另一个机架所处的位置。 图解法 CAD 图如图 2-4 所示，测得数据如表 2-5 所示
设计数据
题 号 2
物料的重量 G ( kg )
3120
曲柄转速 n4 ( r / min ) 行程速比系数 K 位置角 Φ 1 (°) 摇杆摆角角 Φ 2(°) l ( mm ) h ( mm )
114 1.2 60 60 220 360
lCD ( mm )
270
2.3
设计内容及工作量
（1） 根据摇摆式输送机的工作原理，拟定 2～3 个其他形式的机构， 画出机械系统传动简图，并对这些机构进行运动和动力分析。 （2） 根据设计数据确定六杆机构的运动尺寸，取 lDB=0.6lDC。要求
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数。利用这种新的设计方法提高机械产品的设计质量,降低成本,缩短 开放周期,增强产品的竞争能力,已经为各国实践证明是非常有效的途 径和发展方向[2]。未来的摇摆式输送机在计算机飞跃式的发展下，许多 技术会有更加可靠与高效的提高。 综合上述，笔者对摇摆式输送机进行理论设计，并且通过先进的 计算机辅助软件进行仿真模拟，从而得到具有一定参考意义的数据。
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第3章
3.1 其他设计方案
课程设计任务
图 2-2
图 2-3
7
以上两种机构的分析对比：图 2-2 为六杆机构，直接通过电动机 带动曲柄滑块转动从而是连杆 2 摆动最终使滑块左右运动，从而达到 输送货物的效果。其优点是成本比较低，结构简便，缺点是摩擦大， 耗费能量多。图 2-3 是通过送料的往复运动我们用曲柄滑块机构实现， 当输入构件等速转动时，输出构件带动滑块作往复移动，机构具有急 回功能，但该方案不但设计计算比较复杂，滑块 5 和作平面复杂运动 的连杆 2 和 4 的动平衡也比较困难 。
第3章
课程设计任务 ................................................. 7
3.1 其他设计方案 ..................................................................................................................... 7 3.2 机构设计选取及机构设计步骤 ......................................................................................... 8