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1、 机械原理大作业机械原理大作业 作业名称作业名称 鄂式破碎机结构分析鄂式破碎机结构分析 院院 系 系 班班 级级 姓姓 名名 学学 号 号 指导老师 指导老师 设计时间 设计时间 浙浙 江江 工工 业业 大大 学学 一 一 机构试用场合机构试用场合 鄂式破碎机 颚式破碎机 具有破碎比大 产品粒度均匀 结构简单 工作可 靠 维修简便 运营费用经济等特点 鄂式破碎机广泛运用于矿山 冶炼 建材 公路 铁路 水利和化学工业等众多部门 破碎抗压强度不超过 320 兆帕的各种物 料 常被用于采石场生产线 沙石料厂 通常在生产线中处于一级破碎位置 具有 不可替代的作用 二 二 机构工作原理机构工作原理 鄂式
2、破碎机工作时 电动机通过皮带轮带动偏心轴旋转 使动鄂周期地靠近 离开定鄂 从而对物料有挤压 搓 碾等多重破碎 使物料由大变小 逐渐下落 直至从排料口排出 本文主要介绍单摆鄂式破碎机的运动分析 单摆鄂式破碎机单摆鄂式破碎机 动颚悬挂在轴上 可作左右摆动 偏心轴旋转时 连杆做上下往复运动 带两 块推力板也做往复运动 从而推动动颚做左右往复运动 实现破碎和卸料 此种破 碎机采用曲柄双连杆机构 虽然动颚上受有很大的破碎反力 而其偏心轴和连杆却 受力不大 所以工业上多制成大型机和中型机 用来破碎坚硬的物料 此外 这种 破碎机工作时 动颚上每点的运动轨迹都是以心轴为中心的圆弧 圆弧半径等于该 点至轴心的距
3、离 上端圆弧小 下端圆弧大 破碎效率较低 其破碎比一般为 3 6 由于运动轨迹简单 故称简单摆动颚式破碎机 简摆颚式破碎机结构紧凑简单 偏心轴等传动件受力较小 由于动颚垂直位移 较小 加工时物料较少有过度破碎的现象 动颚颚板的磨损较小 三 三 机构自由度及机构级别机构自由度及机构级别 1 机构的结构分析 机构各构件都在同一平面运动 活动构件数 n 5 7 0 则机构 自由度为 F 3n 2 1 2 机构的杆组划分 1 去除虚约束和局部自由度 此机构中无局部自由度和虚约束 该步骤跳过 2 拆杆组 对机构进行拆分 知该机构由 I 级杆组 AB 原动件 1 级杆组 BCD 杆 2 和 杆 3 和 级
4、杆组 CEF 杆 4 和杆 5 组成 3 确定机构的级别 由 2 可知 该机构为 级机构 1 2 3 4 5 6 A B C D E F I 级杆组 1 级杆组 2 3 4 5 级杆组 四 四 解析法计算分析解析法计算分析 建立坐标系如图所示 已知 AF 与 x 轴负方向呈 角 AD 与 x 轴负方向呈 角 7 pi 60 5 pi 18 7 50 40 50 70 57 37 LAF 30 LAD 58 51 角速度 为常数 设杆 1 2 3 4 5 与 x 轴正向所成夹角分别为 1 2 3 4 5 1 位置分析 通过位移矢量分析 将机构封闭矢量方程改写并表示为复数矢量形式 1 2 3 1
5、2 4 5 应用欧拉公式将上式的实部和虚部分离得 cos 1 cos 2 cos 3 cos 1 1 cos 1 cos 2 cos 4 cos 5 cos 1 2 sin 1 sin 2 sin 3 sin 1 3 sin 1 sin 2 sin 4 sin 5 sin 1 4 解此方程即可得四个未知方位角 2 3 4 5 假设 1初始为 2 1 3 rad s 1满足 1 3t 3 14 2 2 速度分析 将 1 1 1 2 1 3 1 4对时间取一阶导数 可得 1 sin 1 2 sin 2 3 sin 3 0 2 1 1 sin 1 2 sin 2 4 sin 4 5 sin 5 0
6、2 2 1 cos 1 2 cos 2 3 cos 3 0 2 3 1 cos 1 2 cos 2 4 cos 4 5 cos 5 0 2 4 解之可求得 2 3 4 5 上式可写成矩阵形式 sin 2 sin 3 sin 20 00 sin 4 sin 5 cos 2 cos 3 cos 20 00 cos 4 cos 5 2 3 4 5 1 sin 1 sin 1 cos 1 cos 1 A x y 5 3 2 4 1 G 3 加速度分析 将 2 中的行列式对时间求导 可得加速度关 sin 2 sin 3 sin 20 00 sin 4 sin 5 cos 2 cos 3 cos 20 0
7、0 cos 4 cos 5 2 3 4 5 2 cos 2 3 cos 3 2 cos 20 00 4 cos 4 5 cos 5 2 sin 2 3 sin 3 2 sin 20 00 4 sin 4 5 sin 5 2 3 4 5 1 1 cos 1 1 cos 1 1 sin 1 1 sin 1 由上式可解得 2 3 4 5 若求连杆上 E 点位置 速度 加速度 则有 cos 1 cos 2 cos 4 sin 1 sin 2 sin 4 sin 1 sin 2 cos 1 cos 2 sin 4 cos 4 1 2 4 sin 1 sin 2 cos 1 cos 2 sin 4 cos
8、 4 0 2 4 cos 1 cos 2 sin 1 sin 2 cos 4 sin 4 12 22 42 function jixieyuanlifunction jixieyuanli clc clear L1 7 L2 50 L3 40 L4 50 LEF 57 37 LAF 30 LAD 58 51 gama 7 pi 60 角度转换为弧度 beita 5 pi 18 角度转换为弧度 w1 3 初始角速度 for i 1 361 thita1 i i 0 1 0 9 10 10 thita1 i thita1 i pi 180 将输入角度 thita1 转换为弧度 thita0 1 5
9、7 0 31 2 86 1 22 角度初值 options optimset Display iter 调用MATLAB已有向量options AFX LAF cos gama AFY LAF sin gama ADX LAD cos beita ADY LAD sin beita y thita L1 cos thita1 i L2 cos thita 1 L3 cos thita 2 ADX L1 cos thita1 i L2 cos thita 1 L4 cos thita 3 LEF cos thita 4 AFX L1 sin thita1 i L2 sin thita 1 L3
10、sin thita 2 ADY L1 sin thita1 i L2 sin thita 1 L4 sin thita 3 LEF sin thita 4 AFY 方程组 1 thita fsolve y thita0 options 求解第一个方程组 thita2 thita 1 thita3 thita 2 thita4 thita 3 thita5 thita 4 求解 thita2 thita3 thita4 thita5 XE i L1 cos thita1 i L2 cos thita2 L4 cos thita4 YE i L1 sin thita1 i L2 sin thita
11、2 L4 sin thita4 求解 E 点的位移 A1 L2 sin thita2 L3 sin thita3 0 0 L2 sin thita2 0 L4 sin thita4 LEF sin thita5 L2 cos thita2 L3 cos thita3 0 0 L2 cos thita2 0 L4 cos thita4 LEF cos thita5 B1 L1 w1 sin thita1 i L1 w1 sin thita1 i L1 w1 cos thita1 i L1 w1 cos thita1 i 方程组 2 w A1 B1 求解第二个方程组 w2 w 1 w3 w 2 w
12、4 w 3 w5 w 4 求出 w2 w3 w4 w5 VEX i L1 w1 sin thita1 i L2 w2 sin thita2 L4 w4 sin thita4 VEY i L1 w1 cos thita1 i L2 w2 cos thita2 L4 w4 cos thita4 VE i sqrt VEX i 2 VEY i 2 求解 E 点速度绝对值 A2 L2 sin thita2 L3 sin thita3 0 0 L2 sin thita2 0 L4 sin thita4 LEF sin thita5 L2 cos thita2 L3 cos thita3 0 0 L2 c
13、os thita2 0 L4 cos thita4 LEF cos thita5 B2 L1 cos thita1 i w1 2 L2 cos thita2 w2 2 L3 cos thita3 w3 2 L1 cos thita1 i w1 2 L2 cos thita2 w2 2 L4 cos thita4 w4 2 LEF cos thita5 w5 2 L1 sin thita1 i w1 2 L2 sin thita2 w2 2 L3 sin thita3 w3 2 L1 sin thita1 i w1 2 L2 sin thita2 w2 2 L4 sin thita4 w4 2
14、LEF sin thita5 w5 2 方程组 3 alfa A2 B2 求解第三个方程组 alfa2 alfa 1 alfa4 alfa 3 求得杆 2 杆 4 的角加速度 AEX i L2 sin thita2 alfa2 L4 sin thita4 alfa4 L1 cos thita1 i w1 2 L2 cos thita2 w2 2 L4 cos thita4 w4 2 AEY i L2 cos thita2 alfa2 L4 cos thita4 alfa4 L1 sin thita1 i w1 2 L2 sin thita2 w2 2 L4 sin thita4 w4 2 AE
15、 i sqrt AEX i 2 AEY i 2 求解 E 加点速度绝对值 end thita1 thita1 180 pi thita1 thita1 1 361 plot thita1 XE b linewidth 2 xlabel 角度 thita1 度 ylabel 位移 E mm hold on plot thita1 YE r linewidth 2 figure 绘制 E 点位移图像 plot thita1 VEX b linewidth 2 xlabel 角度 thita1 度 ylabel 速度 VE mm s hold on plot thita1 VEY r linewid
16、th 2 plot thita1 VE g linewidth 2 figure 绘制 E 点速度图像 plot thita1 AEX b linewidth 2 xlabel 角度 thita1 度 ylabel 加速度 AE mm s 2 hold on plot thita1 AEY r linewidth 2 plot thita1 AE g linewidth 2 绘制 E 点加速度图像 end E E 点点 x x v v a a 图像图像 x thita 曲线 如图所示 YE 曲线为 E 点以主动件转轴为原点沿 Y 轴方向上的位移曲线 XE 曲线为 E 点以主动件转轴为原点沿 X 轴方向上的位移曲线 v thita 曲线 如图所示 VEY 曲线为 E 点以主动件转轴为原点沿 Y 轴方向上的速度曲线 VEX 曲线为 E 点以主动件转轴为原点沿 X 轴方向上的速度曲线 VE 曲线为 E 点关于其速度绝对值的曲线 YE XE VE VEX VEY a thita 曲线 如图所示 AEY 曲线为 E 点以主动件转轴为原点沿 Y 轴方向上的加速度曲线 AEX 曲线为 E 点以主动件
