机械设计制造及其自动化专业毕业论文(设计)—组合式机构运动综合

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1、三 江 学 院 2013届 本 科 生 毕 业 设 计 （ 论 文 ）1第 一 章 绪 论1.1设 计 背 景 和 意 义生 活 中 有 很 多 很 多 的 机 构 在 我 们 周 围 ， 几 乎 全 是 组 合 式 的 ， 比 如 说 输 送 带 ，自 行 车 ， 汽 车 里 的 汽 缸 ， 工 厂 里 的 冲 裁 模 等 。 为 什 么 要 研 究 组 合 式 机 构 运 动 综 合实 验 ？ 是 因 为 在 现 实 生 活 中 出 现 的 机 构 都 有 其 通 用 的 缺 点 如 下 ：1. 内 部 机 构 封 闭 ， 导 致 学 生 只 能 凭 空 的 想 象 其 内 部 设 计 和

2、 运 行 过 程 ， 印 象不 深 刻 ；2. 机 械 设 备 结 构 单 一 ， 导 致 所 能 开 设 的 实 验 内 容 少 ， 利 用 率 低 ；3. 大 部 分 实 验 设 备 操 作 复 杂 ， 学 生 只 能 在 一 旁 观 看 而 不 能 亲 手 操 作 ， 无 法实 现 教 学 实 验 锻 炼 学 生 动 手 能 力 的 目 的 。目 前 ， 由 于 科 技 高 速 发 展 和 招 生 规 模 扩 大 ， 大 部 分 高 校 实 验 设 备 陈 旧 、 落 后 、数 量 不 足 ， 根 本 无 法 满 足 高 校 教 育 的 需 求 ； 实 验 设 备 的 开 发 与 实 验

3、 教 学 严 重 脱 节 ，开 发 者 无 法 深 入 地 了 解 实 验 教 学 的 内 容 和 目 的 ， 而 实 验 设 置 者 又 因 为 工 作 忙 等 原因 不 能 参 与 到 实 验 设 备 的 设 计 开 发 中 ， 导 致 所 开 发 的 实 验 设 备 没 有 很 好 的 实 现 为实 验 教 学 服 务 的 目 的 ； 从 用 人 单 位 的 反 映 来 看 ， 我 国 大 多 数 工 科 毕 业 生 的 实 践 能力 、 创 新 能 力 远 远 不 能 适 应 当 前 激 烈 市 场 竞 争 对 人 才 的 要 求 ， 如 何 通 过 先 进 的 实验 设 备 开 设

4、相 关 实 验 课 程 来 培 养 学 生 的 实 践 能 力 和 创 新 精 神 ， 仍 然 是 当 前 教 育 改革 中 的 重 要 课 题 。 所 以 现 在 开 发 组 合 式 机 构 运 动 实 验 有 利 于 学 习 一 些 专 业 知 识 ，有 助 于 学 生 对 机 构 组 成 原 理 概 念 的 进 一 步 理 解 和 强 化 ， 为 今 后 进 行 机 构 运 动 方 案创 新 设 计 奠 定 坚 实 的 基 础 。 该 实 验 台 由 机 架 、 装 拆 平 台 、 电 动 机 、 皮 带 传 动 装 置 、曲 柄 滑 块 、 凸 轮 、 直 齿 轮 、 锥 齿 轮 、

5、槽 轮 、 链 等 基 本 构 件 和 联 接 件 组 成 ， 可 接 装9种 机 构 运 动 方 案 。1.2实 验 台 现 状近 几 年 ， 机 构 运 动 综 合 实 验 台 像 雨 后 春 笋 般 破 土 。 而 出 现 代 工 业 的 发 展 对 机器 的 整 机 性 能 提 出 了 越 来 越 高 的 要 求 。 为 了 确 保 准 确 的 工 艺 动 作 ,机 器 各 运 动 部件 之 间 必 须 保 持 严 格 的 相 对 位 置 和 速 度 关 系 ;为 了 减 小 机 构 的 动 态 变 形 与 机 械 振动 ,降 低 噪 音 ,对 机 器 的 加 速 度 也 有 很 高

6、的 要 求 。 所 以 ,各 类 机 床 、 动 力 机 械 、 织 造机 械 及 各 种 机 械 装 置 在 设 计 、 调 试 、 鉴 定 及 维 修 过 程 中 ,往 往 需 要 测 试 作 往 复 直线 运 动 构 件 的 位 移 、 速 度 、 加 速 度 ,以 及 旋 转 构 件 （ 或 摆 动 构 件 ） 的 角 位 移 、 角速 度 、 角 加 速 度 、 转 速 和 回 转 不 匀 率 ,从 而 进 一 步 分 析 机 器 的 动 力 特 性 。 市 场 竞争 十 分 激 烈 ， 促 使 各 企 业 靠 提 高 产 品 质 量 ， 开 发 新 产 品 ， 采 用 新 技 术

7、、 新 设 备 、新 材 料 ， 降 低 生 产 成 本 来 占 领 市 场 ， 全 行 业 总 体 水 平 有 待 提 高 ， 我 国 虽 然 已 经 成为 复 杂 试 验 台 研 究 大 国 ， 但 机 构 试 验 台 产 品 水 平 有 待 提 高 ， 质 量 状 况 不 容 乐 观 ，三 江 学 院 2013届 本 科 生 毕 业 设 计 （ 论 文 ）2距 成 为 强 国 仍 有 较 大 的 差 距1.3主 要 研 究 工 作 如 下1.设 计 研 制 出 组 合 式 、 开 放 型 机 械 系 统 。突 破 了 传 统 实 验 设 备 单 一 性 、 封 闭 性 的 设 计 模 式

8、 ， 创 造 性 地 提 出 了 组 合 式 、暴 露 式 的 创 新 设 计 思 想 ， 选 取 四 种 机 构 方 案 并 计 算 确 定 尺 寸 参 数 ， 完 成 各 执 行 机构 的 选 型 ， 选 择 原 动 机 ， 拟 定 机 械 传 动 方 案 并 画 出 机 构 转 速 图 ； 用 SolidWorks三 维 造 型 对 多 方 案 综 合 集 成 进 行 了 研 究 ， 很 好 地 解 决 了 可 互 换 性 和 运 动 干 涉 等 问题 ， 设 计 研 制 出 具 有 多 方 案 组 合 、 开 放 型 的 机 械 系 统 。2. 采 用 了 封 闭 多 边 形 矢 量

9、法 和 杆 长 逼 近 法 相 结 合 的 综 合 分 析 方 法 通 过 对 机构 运 动 学 分 析 方 法 的 深 入 研 究 。分 别 采 用 了 机 构 转 化 法 和 封 闭 多 边 形 矢 量 法 ， 并 对 不 同 方 法 进 行 了 较 深 入 的应 用 研 究 探 讨 ， 应 用 实 践 表 明 ， 封 闭 多 边 形 矢 量 法 与 杆 长 逼 近 法 的 综 合 分 析 方 法对 机 构 的 运 动 分 析 具 有 很 好 的 效 果 ， 具 有 推 广 应 用 价 值 ； 建 立 了 高 级 杆 组 程 序 分析 模 块 ， 并 应 用 软 件 得 到 分 析 结 果

10、 ， 验 证 了 所 采 用 方 法 及 分 析 计 算 的 正 确 性 。3. 对 各 机 构 方 案 进 行 了 系 统 动 力 学 研 究 。根 据 系 统 动 力 学 理 论 ， 构 建 出 各 机 构 方 案 等 效 模 型 ， 在 对 动 力 学 参 数 进 行 研究 分 析 的 基 础 上 ， 建 立 力 矩 形 式 的 运 动 方 程 ， 对 其 结 果 进 行 分 析 ， 得 到 简 化 计 算 ；综 合 运 动 分 析 ， 计 算 出 等 效 阻 力 矩 和 电 机 额 定 功 率 ， 并 通 过 二 次 曲 线 拟 合 得 到 电机 特 性 曲 线 ， 完 成 机 器 真

11、 实 运 动 规 律 数 值 法 求 解 。 采 用 解 析 法 确 定 飞 轮 的 转 动 惯量 ， 并 进 行 了 飞 轮 的 具 体 设 计 。4. 构 建 出 多 参 数 测 试 系 统 。构 建 出 一 套 针 对 实 验 台 的 多 参 数 测 试 系 统 。 该 系 统 包 括 硬 件 与 软 件 两 部 分 。硬 件 采 用 了 封 装 设 计 ， 实 现 了 测 试 数 据 的 采 集 以 及 测 试 信 号 的 传 输 、 滤 波 、 放 大及 A/D 转 换 ； 软 件 系 统 实 现 了 采 集 数 据 的 动 静 态 显 示 以 及 数 据 保 存 。 同 时 ， 结

12、合 实 际 测 试 数 据 ， 再 次 应 用 运 动 学 、 动 力 学 分 析 理 论 进 行 计 算 ， 得 到 的 计 算 结 果更 加 具 有 科 学 性 和 符 实 性 。5. 测 试 系 统 与 仿 真 系 统 紧 密 结 合 。论 文 集 机 构 分 析 与 综 合 、 测 试 技 术 与 方 法 于 一 体 ， 充 分 体 现 了 现 代 手 段 、测 试 理 论 技 术 的 紧 密 结 合 。 所 开 发 的 多 功 能 综 合 实 验 台 在 国 内 尚 属 首 创 。三 江 学 院 2013届 本 科 生 毕 业 设 计 （ 论 文 ）3第 二 章 设 计 方 案 及

13、计 算2.1方 案 的 制 订本 实 验 台 要 求 综 合 性 强 ， 能 组 装 各 种 典 型 机 构 ， 并 实 现 电 动 和 手 动 的 运 动 ，性 能 可 靠 ， 机 构 简 单 ， 经 济 。 所 以 选 用 下 面 较 为 常 用 的 机 构 ： 直 齿 圆 柱 齿 轮 ， 直齿 圆 锥 齿 轮 ， 蜗 轮 蜗 杆 机 构 ， 凸 轮 机 构 ， 曲 柄 滑 块 机 构 ， 槽 轮 机 构 ， 链 传 动 。 演示 实 验 时 ， 各 个 机 构 通 过 联 轴 器 可 以 自 由 组 合 ， 支 座 的 固 定 选 用 压 板 ， 便 于 机 构的 装 拆 。2.2主 要

14、 技 术 参 数为 了 便 于 机 构 的 观 察 ， 要 求 转 速 较 低 。 电 动 的 选 择 要 造 价 低 廉 ， 所 以 选 用90S-6型 电 动 机 ， 转 速 为 910r/min。 需 要 进 行 减 速 ， 电 动 机 第 一 次 用 V带 减 速 ，第 二 次 用 减 速 器 减 速 ， 减 速 器 输 出 轴 的 转 速 为 40r/min,所 选 机 构 的 输 入 转 速 均为 40r/min， 额 定 转 矩 为 0.75Kw。 为 了 保 证 各 个 机 构 可 以 互 换 拆 装 ， 所 有 机 构 轴到 工 作 台 的 距 离 为 150mm。2.3电

15、动 机 的 选 择本 实 验 台 要 求 造 价 低 廉 ， 结 构 简 单 ， 所 有 机 构 只 做 实 验 演 示 用 ， 传 递 扭 矩 小 ，所 以 选 择 Y 系 列 三 相 异 步 电 动 机 型 号 为 90S-6 型 ， 其 额 定 功 率 为 0.75Kw， 转 速为 910r/min， 电 流 为 2.25A， 飞 轮 矩 为 0.029N m2。表 2-1 Y 系 列 三 相 异 步 电 动 机 90S-6 型额 定 功率 额 定 电流 转 速 效 率 功 率 因数 堵 转转 矩 堵 转电 流 最 大转 矩 噪 声 振 动速 度 重 量额 定转 矩 额 定电 流 额 定

16、转 矩 1级 2级KW A r/min % cos 倍 倍 倍 dB(A) mm/s kg0.75 2.3 910 72.5 0.7 2.0 5.5 2.2 56 65 1.8 212.4 减 速 器 的 选 择为 了 演 示 实 验 台 各 机 构 运 动 情 况 ， 要 求 各 机 构 低 速 转 动 ， 由 于 电 机 的 转 速 为910r/min， 需 要 用 减 速 器 减 速 。 本 实 验 台 选 用 112型 标 准 减 速 器 ， 尺 寸 为 385512 267mm， 按 ZBj19-112-88。三 江 学 院 2013届 本 科 生 毕 业 设 计 （ 论 文 ）42.5 带 传 动 设 计带 传 动 是 由 固 定 于 主 动 轮 上 的 主 动 轮 、 固 定 于 从 动 轮 上 的 从 动 轮 和 紧 套 在 带轮 上 的 传 动 带 组 成 的 。 当 原 动 机 驱 动 主 动 轮 转 动 时 ， 由 于 带 和 带 轮 间 的 摩 擦 （ 或啮 合 ） ， 便 拖 动 从 动 轮 一 起 转 动 ,并 传 动