自動粉墻機設(shè)計機械原理課程設(shè)計.doc

機械原理課程設(shè)計設(shè)計題目： 自動粉墻機 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名： 日 期： 前言設(shè)計背景：隨著社會不斷進步，國民經(jīng)濟的發(fā)展的各個行業(yè)都迫切需要各種質(zhì)量優(yōu)、性能好、效率高、能耗低、價格廉的機械產(chǎn)品。而且當前各個行業(yè)都實現(xiàn)了機械化。當前，住房是人們的一大問題。社會不斷在進步， 房的需求也不斷加劇，隨之而來的就是耗時、耗力的粉墻工作。一面面巨大的墻現(xiàn)在都需要手工一點一點的進行粉刷。這樣不但耗費體力，而且耗費時間，同時粉墻質(zhì)量不高，效率極低。鑒于當前粉墻的種種缺點，我們組通過思考，準備設(shè)計一款全自動粉墻機，該粉墻機能實現(xiàn)全自動化，完全的代替手工，實現(xiàn)粉墻的機械化。不但節(jié)省時間，節(jié)省體力；而且還提高了工作質(zhì)量，提高了工作效率。所以，自動粉墻機是完全有必要被設(shè)計的。設(shè)計目的: 通過設(shè)計全自動粉墻機,目的在于解決當前繁雜的粉墻問題,讓機械代替手工,實現(xiàn)機械化。提高工作效率，提高工作質(zhì)量。此外，目的也在于鞏固所學(xué)知識，加強對機構(gòu)的分析、計算能力，了解機構(gòu)的分析方法，學(xué)會設(shè)計報告的撰寫。培養(yǎng)機械原理課程設(shè)計的能力。設(shè)計中，通過針對機械進行運動方案設(shè)計、機器功能分析、工藝動作過程確定、執(zhí)行機構(gòu)選擇、機械運動方案評定等的思考，可以進一步鞏固、掌握并能初步運用機械原理的知識和理論，掌握運動方案和機構(gòu)設(shè)計的思路和方法。提高學(xué)生利用技術(shù)資料、運算和繪圖的能力。而且能讓學(xué)生及早的樹立工程設(shè)計的觀點，激發(fā)創(chuàng)新精神，培養(yǎng)自學(xué)能力，獨立工作和創(chuàng)造能力。通過編寫設(shè)計報告，培養(yǎng)學(xué)生表達、歸納、總結(jié)和獨立思考與分析能力。目錄前言ii目錄iii第一章：設(shè)計任務(wù)書- 1 -1.1設(shè)計題目：- 1 -1.2題目描述:- 1 -1.3主要技術(shù)參數(shù)：- 1 -1.4設(shè)計任務(wù)- 1 -第二章：運動方案選定- 2 -2.1垂直度調(diào)節(jié)- 2 -2.1.1 方案一 雙搖桿機構(gòu)：- 2 -2.1.2 方案二 氣液壓傳動：- 3 -2.1.3 方案三 絲杠機構(gòu)- 4 -2.2抹漿機運動機構(gòu)選擇- 5 -2.2.1 方案一 曲柄滑塊機構(gòu)- 5 -2.2.2 方案二 直動滾子從動件圓柱凸輪- 5 -2.3 抹漿機的前后移動機構(gòu)選擇- 6 -2.3.1 方案一：槽輪機構(gòu)- 6 -2.3.2 方案二：圓弧三邊形等寬凸輪機構(gòu)- 7 -2.4 豎直移動- 8 -2.4.1 方案一：卷揚機帶動鋼索- 8 -2.4.2 方案二：直齒輪傳動- 9 -2.5 水平移動- 10 -2.6 抹漿機總體運動機構(gòu)簡圖- 11 -第三章：機械系統(tǒng)運動循環(huán)圖- 12 -第四章：抹板運動及凸輪機構(gòu)分析- 14 -4.1 凸輪運動規(guī)律- 14 -4.1.1圓柱凸輪運動要求- 14 -4.1.2 凸輪各個階段運動規(guī)律分析- 14 -4.2 圓柱凸輪輪廓曲線方程- 15 -4.2.1 主要參數(shù)：- 16 -4.2.2 理論輪廓線、實際廓線方程- 16 -4.3 凸輪壓力角計算- 18 -4.4 用matlab對凸輪各參數(shù)分析結(jié)果- 19 -4.4.1 運動參數(shù)分析- 19 -4.4.2 凸輪實際輪廓線繪制- 20 -第五章：抹漿機運動傳動分析與傳動比計算- 21 -5.1 皮帶傳動比- 21 -5.2 皮帶的選擇：- 23 -5.3 齒輪傳動比及參數(shù)- 23 -第六章：抹漿機前后運動及圓弧三邊等寬凸輪機構(gòu)分析- 24 -6.1 等寬凸輪機構(gòu)輪廓對比- 24 -6.1.1 偏心圓- 24 -6.1.2 凸多邊形- 24 -6.1.3 圓弧三邊形等寬凸輪- 24 -6.2圓弧三邊形等寬凸輪幾何特征- 24 -6.2.1 圓弧三邊形焦點與焦距- 24 -6.2.2 等尺寸性及名義直徑- 25 -62.3 近圓率e- 25 -6.2.4 圓心角- 26 -6.3 圓弧三邊形等寬凸輪機構(gòu)分析- 26 -6.3.1 主要參數(shù)- 26 -6.3.2 運動方程- 26 -6.3.3 運動分析- 28 -6.3. 4 matlab對三邊形凸輪分析結(jié)果- 29 -6.4 小結(jié)- 30 -第七章 行星輪系凸輪減速機構(gòu)- 30 -第八章 槽輪機構(gòu)- 31 -第九章 設(shè)計評價- 35 -第十章 設(shè)計小結(jié)- 35 -參考文獻- 37 -附錄- 37 -v第一章：設(shè)計任務(wù)書1.1設(shè)計題目：自動粉墻機1.2題目描述:此粉墻機主要由三部分組成，機體位移裝置，粉墻裝置（以下稱為抹漿機），以及電子控制裝置。電子控制裝置主要負責各部分運動的協(xié)調(diào)，這里不做重點解釋。機體位置部分主要功能是使抹漿機可以在墻面上下以及左右的移動。要實現(xiàn)抹墻的連續(xù)性要求機架能實現(xiàn)水平運動。左右運動由電機控制機體下方的輪子實現(xiàn)；抹漿機是整個機器的核心，它由裝混凝土的料斗、攪拌并給混凝土施壓的絞龍，以及往復(fù)運動的抹片組成。抹漿機要求能實現(xiàn)抹灰運動，首先要將水泥打到墻上，然后由抹板進行抹平。為防止將已抹好的墻弄壞和調(diào)節(jié)抹灰厚度，抹漿機也要實現(xiàn)前后的進退運動。1.3主要技術(shù)參數(shù)：轉(zhuǎn)揚機 長寬高=1000600 600 (mm)抹漿機長寬高=1000600 600（mm）豎直導(dǎo)桿最大高度：5m電機y90l 功率1.1kw 轉(zhuǎn)速1000r/min絞龍轉(zhuǎn)速500r/min 抹片長寬=800100 抹片行程：100 mm 抹片運動周期：0.5s抹漿機上升速度：0.1m/s抹漿機下降速度：0.15m/s機體水平移動速度：0.3m/s1.4設(shè)計任務(wù)1. 根據(jù)各個執(zhí)行件的運動規(guī)律擬定運動循環(huán)圖。2對各個運動方案進行分析選定，確定最終運動放慢 3設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。4. 畫出粉墻機運動方案簡圖，并用運動循環(huán)圖分配各機構(gòu)運動節(jié)拍。5凸輪的設(shè)計計算。按凸輪機構(gòu)的工作要求選擇從動件的運動規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對盤狀凸輪要用電算法計算出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖6.連桿機構(gòu)的設(shè)計計算。7.齒輪機構(gòu)的設(shè)計計算。8編寫設(shè)計計算說明書。第二章：運動方案選定2.1垂直度調(diào)節(jié)在抹漿機進行抹灰時，由于墻面不一定與地面垂直，或地面不一定水平，如果抹漿機進行垂直抹灰將導(dǎo)致抹灰失敗或抹灰厚度不均，所以在抹灰時對垂直度有要求，所以要實現(xiàn)對垂直度的調(diào)節(jié)。2.1.1 方案一 雙搖桿機構(gòu)：設(shè)計剛開始時對于垂直度調(diào)節(jié)我們進行了如下的設(shè)想與比較。首先我們想到用雙搖桿機構(gòu)實現(xiàn)抹漿機與墻面垂直度的調(diào)節(jié)。即用如圖（2.1.1）所示機構(gòu)實現(xiàn)。圖（2.1.1）雙搖桿機構(gòu)評定：該機構(gòu)可以實現(xiàn)墻壁與抹漿機的任意角度調(diào)節(jié)，通過原動件不轉(zhuǎn)動能帶動搖桿左右擺動。是實現(xiàn)該功能的首選機構(gòu)。但是，墻壁與抹漿機的垂直度只在較小的角度范圍內(nèi)變化，用電動機帶動原動件運動從而使搖桿左右擺動時，搖桿的位置不易調(diào)節(jié)，而且難以實現(xiàn)微調(diào)。垂直度的調(diào)節(jié)會因使用該機構(gòu)變成一個很復(fù)雜的操作。故雙搖桿機構(gòu)不適合實現(xiàn)該功能。2.1.2 方案二 氣液壓傳動：垂直度調(diào)節(jié)我們還考慮到用氣壓或液壓傳動來進行調(diào)節(jié)。如圖（2.1.2）所示： 圖（2.1.2）氣壓傳動機構(gòu)簡圖評定：由于空氣的可壓縮比使工作速度不易穩(wěn)定、外界變化對速度影響較大，也難于準確地控制與調(diào)節(jié)工作速度。和雙搖桿機構(gòu)一樣難以對垂直度進行微調(diào)。但是，對于這一缺點，液壓傳動可以進行彌補，所以可以綜合氣壓和液壓的優(yōu)點，采用氣液聯(lián)合傳動裝置，利用氣壓傳動靈敏、反應(yīng)迅速的特點把氣壓用于控制部分，而利用液壓工作乎穩(wěn)、可產(chǎn)生較大動力的特點把液壓用于驅(qū)動部分，這樣，服綜合應(yīng)用了氣動、液壓兩者的優(yōu)點，又避免了兩者的某些缺點。這樣完全可以實現(xiàn)該功能的調(diào)節(jié)。但是氣液聯(lián)合傳動裝置制造成本高，設(shè)計復(fù)雜，使用不方便。自動粉墻機中使用時只起到調(diào)節(jié)垂直度的作用，這樣不但增加了機器的制造成本而且優(yōu)點大材小用。所以不是的和采用該機構(gòu)。2.1.3 方案三 絲杠機構(gòu)絲杠機構(gòu)如圖(2.1.3) 圖(2.1.3) 絲杠調(diào)節(jié)垂直度運動簡圖評定：絲杠機構(gòu)的具有調(diào)節(jié)靈敏度高，產(chǎn)生的力矩大，結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，成本低，并且可以實現(xiàn)自鎖，從而避免因為墻面的反作用力難以達到調(diào)節(jié)的精度。綜合考慮各種機構(gòu)后，我們選用了絲杠來進行調(diào)節(jié)。在簡單的機構(gòu)，低廉的成本下，不但可以實現(xiàn)任意角度的調(diào)節(jié)，而且可以實現(xiàn)角度的微調(diào)。2.2抹漿機運動機構(gòu)選擇抹漿機主要功能是將水泥打到墻上，然后由抹板進行抹平，將水泥打到墻上主要通過鉸輪不斷攪動將水泥往墻上壓，然后抹板來回運動，給墻一定的壓力將抹到墻上的水泥抹平。所以核心運動是要實現(xiàn)抹板的往返運動。2.2.1 方案一 曲柄滑塊機構(gòu)抹漿機要求實現(xiàn)抹板的左右移動和鉸輪的旋轉(zhuǎn)運動。對于抹板的左右移動我們初步設(shè)想可以用曲柄滑塊機構(gòu)實現(xiàn)，如圖（2.2.1）圖（2.2.1）曲柄滑塊機構(gòu)評定：該機構(gòu)可以實現(xiàn)抹板的左右移動，可以實現(xiàn)抹板的預(yù)期運動規(guī)律，但是在運動的始末，加速度和速度有較大突變，會降低機構(gòu)的使用壽命，磨損較大。曲柄滑塊機構(gòu)實現(xiàn)從動件的直線運動很簡單，但是要求其耐磨性較高，且平面度較高。2.2.2 方案二 直動滾子從動件圓柱凸輪在凸輪機構(gòu)中，從動件加速度按余弦運動規(guī)律，避免了剛性沖擊，同時能實現(xiàn)抹板的預(yù)期運動規(guī)律。機構(gòu)簡圖如圖（2.2.2）所示：圖（2.2.2）圓柱凸輪機構(gòu)簡圖 綜合考慮，我們選用直動滾子從動件圓柱凸輪來實現(xiàn)抹板的左右運動。2.3 抹漿機的前后移動機構(gòu)選擇抹漿機向上抹灰時將水泥抹平，完成了抹灰運動后需要將抹漿機降下再重新進行抹灰運動，如果抹漿機按原路返回勢必會將抹好的墻弄壞，所以要將抹漿機退出，使它離墻有一段距離然后再退回來，其次抹灰的厚度不一樣，需要根據(jù)實際要求調(diào)節(jié)，所以要求抹漿機能夠前后移動。2.3.1 方案一：槽輪機構(gòu)在調(diào)節(jié)抹漿機前后移動機構(gòu)的選擇中，我們考慮用槽輪機構(gòu)實現(xiàn)，其機構(gòu)簡圖如圖（2.3.1）所示：圖（2.3.1）槽輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)作間歇運動，能夠?qū)崿F(xiàn)所需運動特性要求，達到自動化的要求設(shè)計。但是槽輪機構(gòu)在圓銷開始進入和退出頸項槽時，由于角加速度有突變，在兩瞬時有柔性沖擊，而且槽輪的槽數(shù)越少，柔性沖擊越大，產(chǎn)生的噪聲也越大。在題目要求中，要求抹漿機實現(xiàn)離墻的前后運動，做平行直線移動。該機構(gòu)難以輸出預(yù)期的運動。因此該機構(gòu)不適合該機器的這個運動規(guī)律。2.3.2 方案二：圓弧三邊形等寬凸輪機構(gòu)在槽輪機構(gòu)分析失敗后，我們選擇使用圓弧三邊形等寬凸輪機構(gòu)來實現(xiàn)抹漿機沿墻的前后移動。其機構(gòu)簡圖如圖 （2.3.2）所示：圖(2.3.2)圓弧的三邊形等寬凸輪機構(gòu)簡圖評定：該機構(gòu)可以實現(xiàn)抹漿機的前后移動，可以實現(xiàn)抹漿機的預(yù)期運動規(guī)律，采用幾何封閉凸輪，機構(gòu)有確定的運動路徑，壓力角處處為零，當該機構(gòu)運動到一個工作位置后，將不會受到外力的影響，對原動件沒有反力，可以很好的控制位置的精度。但是它難以所需的間歇運動。綜合考慮后，我們選擇用圓弧三邊形等寬凸輪機構(gòu)與槽輪機構(gòu)相結(jié)合，這樣既能實現(xiàn)直線運動又能實現(xiàn)間歇運動，滿足我們所需要的功能。2.4 豎直移動2.4.1 方案一：卷揚機帶動鋼索如圖(2.4.1)所示:如圖(2.4.1) 評定：抹墻機的上升由卷揚機卷進鋼索，縮短鋼索的長度來實現(xiàn)，而下降則依靠自身重力作為動力實現(xiàn)。該方案具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，操作靈活等特點。但由于鋼索易于磨損，壽命較低。2.4.2 方案二：直齒輪傳動如圖(2.4.2),直齒輪傳動簡圖:如圖(2.4.2) 直齒輪傳動評定：采用直尺傳動來控制抹墻機的上下運動具有傳動平穩(wěn)，整個過程易于控制，齒輪設(shè)計具有標準化，易于生產(chǎn)，壽命長等的特點，但整個導(dǎo)軌加上一直齒輪，使機體重量大大增加，且成本較上一方案大幅度提高。綜上所述，考慮到整機的方便可移動性以及降低成本以向市場推廣，我們選擇了第一個方案，即卷揚機帶動鋼索。2.5 水平移動實現(xiàn)機體水平移動采用如圖(2.5.1)所示機構(gòu)來實現(xiàn),如圖所示:圖(2.5.1)該機構(gòu)主要作用是實現(xiàn)抹墻機的水平移動。2.6 抹漿機總體運動機構(gòu)簡圖抹漿機機構(gòu)運動由電機控制，其運動機構(gòu)簡圖如圖（2.6.1）所示：圖（2.6.1）抹漿機運動機構(gòu)簡圖第三章：機械系統(tǒng)運動循環(huán)圖由題目要求可知，自動粉墻機運動主要包括機體沿墻壁的左右運動，抹漿機沿墻的前后運動，抹漿機沿導(dǎo)桿的上下運動，導(dǎo)桿與墻的垂直度調(diào)節(jié)及抹漿機的抹灰運動。其中前四種運動主要根據(jù)實際抹灰時的要求進行調(diào)節(jié)，具體數(shù)據(jù)都根據(jù)粉刷墻壁時進行具體操作。運動循環(huán)圖：以一個工作周期為參考，如圖（3.1）所示：圖（3.1） 運動循環(huán)圖a粉墻機水平移動b抹灰機豎直移動c抹灰機進退運動d抹灰機工作方式粉墻機的核心部分抹漿機，它的抹灰運動要求抹板每秒粉刷兩次，圓柱凸輪的轉(zhuǎn)速為120r/min。鉸輪的轉(zhuǎn)速為500r/min。所以抹漿機的運動循環(huán)圖如圖（3.2）所示：圖（3.2）抹漿機運動循環(huán)圖第四章：抹板運動及凸輪機構(gòu)分析4.1 凸輪運動規(guī)律4.1.1圓柱凸輪運動要求凸輪運動要求如表（4.1.1）所示：凸輪轉(zhuǎn)角()055175175185185355355360運動規(guī)律近休推程遠休回程近休表（4.1.1） 凸輪運動規(guī)律在近休段，抹板運動速度及加速度都為0；在推程段，抹板運動速度線圖滿足正弦曲線，按照余弦加速度規(guī)律進行運動；在遠休階段，抹板速度與加速度都為0；在回程階段，抹板運動速度線圖滿足正弦曲線，按余弦加速度規(guī)律進行運動。4.1.2 凸輪各個階段運動規(guī)律分析從動件在各個運動階段的位移、速度、加速度變化規(guī)律如下所示：0 s=0 v=0 a=0； s=h v=0 a=0 s=0 v=0 a=04.2 圓柱凸輪輪廓曲線方程輪廓曲線的設(shè)計：對直動滾子從動件圓柱凸輪建立如下圖所示的坐標系，以z軸為凸輪的回轉(zhuǎn)軸線，x軸與從動件處于最低位置時的軸線重合，原點為該軸線與凸輪回轉(zhuǎn)軸線的交點，y軸分別垂直于x軸、z軸。如圖（4.2.1）所示：圖（4.2.1）凸輪輪廓線設(shè)計坐標圖4.2.1 主要參數(shù)：凸輪的半徑r=50mm；滾子半徑r=10mm；從動件運動規(guī)律為s();其中為凸輪轉(zhuǎn)角。4.2.2 理論輪廓線、實際廓線方程如圖（4.2.1）所示，直動從動件圓柱凸輪機構(gòu)，圓柱半徑為r,曲線b是圓柱凸輪的理論輪廓曲線，曲線c和a為凸輪的實際輪廓曲線，d表示理論輪廓線上的滾子圓，根據(jù)圖示坐標系，建立圓柱凸輪理論輪廓曲線方程如下 式（4.2.1） 考慮從動件是滾子的情況，實際輪廓是圓心位于輪廓曲線上滾子圓的包絡(luò)線，其方程為： 式（4.2.2）對于式（4.2.2）中的兩個方程，滾子圓的方程為： 式（4.2.3）式（4.2.3）中x，y，z為理論輪廓線上的坐標，為滾子圓和實際輪廓線上的切點坐標。所以，包絡(luò)線方程為： 式（4.2.4）式（4.2.4）中s()表示從動件對求導(dǎo)數(shù)。由于實際輪廓線也位于圓柱面上，所以滿足下式： 式（4.2.5）聯(lián)立以上三式，可以得到在圓柱半徑為r時的實際輪廓線方程為： 式（4.2.6）其中，當時，式(4.2.6)中坐標z為： 由式（4.2.6）可以看出實際輪廓曲線有兩條，上式取+時為圖中的曲線a，取時為圖中的曲線c。4.3 凸輪壓力角計算將凸輪展開成平面圖，給凸輪一個反向速度v1，此時假設(shè)凸輪不動，過平均圓柱半徑處的滾子中心b作凸輪理論廓線的法線 n一n與從動件速度vb的夾角即為直動從動件圓柱凸輪機構(gòu)的壓力角，如圖（4.3.1）所示，該角也等于凸輪理論廓線在b點切線t一t與凸輪線速度廈v1的夾角。如圖（4.3.1）所示：圖（4.3.1） 壓力角計算圖由圖可知，直動從動件圓柱凸輪機構(gòu)的壓力角為: (4.3.1)其最大壓力角及其位置有: (4.3.2)式中為圓柱凸輪的平均圓柱半徑。直動從動件圓柱凸輪機構(gòu)運轉(zhuǎn)時，一般應(yīng)滿足最大壓力角: （許）。該凸輪從動件運動規(guī)律為：0 s=0 0 s=h 0 s=0 0將上述各帶入式（4.3.1）中即可得到各個階段壓力角大小。經(jīng)過計算分析可知,最大壓力角為46.63,而需用壓力角為48,最大壓力角小于許用壓力角,所以該凸輪設(shè)計合理。4.4 用matlab對凸輪各參數(shù)分析結(jié)果4.4.1 運動參數(shù)分析用matlab對該凸輪進行分析，其加速度、速度、位移、壓力角的分析結(jié)果如圖（4.4.1）所示（程序見附錄）： 圖（4.4.1） 凸輪運動參數(shù)圖在圖（4.4.1）中，第一條曲線代表從動件位移曲線，第二條為速度線圖，第三條為加速度線圖，第四條為壓力角曲線。4.4.2 凸輪實際輪廓線繪制matlab分析凸輪的實際輪廓曲線如圖（4.4.2）所示（程序見附錄）：圖（4.4.2） 凸輪實際輪廓線第五章：抹漿機運動傳動分析與傳動比計算5.1 皮帶傳動比在實現(xiàn)抹漿機的抹灰運動及鉸輪的轉(zhuǎn)動中，我們選用齒輪及皮帶輪傳動，實現(xiàn)預(yù)期的運動規(guī)律。具體傳動圖如圖（5.1.1）所示：圖（5.1.1） 運動傳動圖按照題目要求，鉸輪轉(zhuǎn)速為500r/min，凸輪從動件運動周期為0.5s，所以凸輪轉(zhuǎn)速為129r/min。按照此要求，對各個傳動件尺寸及傳動比計算如下:電機轉(zhuǎn)速為1000r/min；主動皮帶輪直徑為60mm，轉(zhuǎn)速為1000r/min；與鉸輪同軸的皮帶輪直徑為80mm，轉(zhuǎn)速為500r/min；中間軸轉(zhuǎn)速為800r/min;皮帶輪轉(zhuǎn)速與直徑d有如下關(guān)系：齒輪傳動其齒數(shù)與轉(zhuǎn)速有如下關(guān)系：依上述兩個關(guān)系式可得： 第一級傳動比為：1.25:1第二級傳動比為：1.6:1各個皮帶輪線速度為： 所以 由線速度可以知道，線速度小，所以各個皮帶輪均采用鑄鐵材料。5.2 皮帶的選擇：按照國家標準：傳動皮帶選用三角皮帶；a型 寬x厚=12.5x9；輪槽角度為 34；5.3 齒輪傳動比及參數(shù)齒輪模數(shù)：2鉸輪齒輪齒數(shù)為18齒，轉(zhuǎn)速為500r/min；凸輪齒輪轉(zhuǎn)速為120r/min；傳動比為：；轉(zhuǎn)速與齒數(shù)關(guān)系為：所以分度圓直徑為： 第六章：抹漿機前后運動及圓弧三邊等寬凸輪機構(gòu)分析6.1 等寬凸輪機構(gòu)輪廓對比6.1.1 偏心圓等寬凸輪機構(gòu)的凸輪廓形為偏心圓。凸輪轉(zhuǎn)動時，存在離心力。從動件行程越大、凸輪轉(zhuǎn)速越高離心力越大。機構(gòu)就越易產(chǎn)生振動。因此，偏心圓等寬凸輪的使用受到了很大限制。6.1.2 凸多邊形具有等寬性質(zhì)的凸多邊形有以下特征：(1)邊數(shù)為奇數(shù)：(2)各邊均為半徑、圓心角相等的圓弧且圓心為各邊相對角的頂點。凸多邊形等寬凸輪廓形的缺點是：運動特性不好、尖角處易磨損。6.1.3 圓弧三邊形等寬凸輪具有等寬性的圓弧多邊形的幾何特征是：(1)由2n段圓弧圍成了封閉圖形(其中n為多邊形的邊數(shù))；(2)n為奇數(shù)；(3)對稱軸數(shù)量與邊數(shù)相等，并沿圓周均勻分布；(4)有n個焦點焦點為對應(yīng)圓弧的圓心。與凸多邊形相比，圓弧多邊形避免了局部磨損快的缺點，運動特性能得到明顯改善。因此，使用圓弧三邊形等寬凸輪機構(gòu)十分適合。6.2圓弧三邊形等寬凸輪幾何特征6.2.1 圓弧三邊形焦點與焦距如圖（6.2.1）所示，所示圓弧三邊形機構(gòu)輪廓圖，其輪廓曲線由六段圓弧組成，其中三段為半徑r，另外三段半徑為r：圖（6.2.1）如圖（6.2.1），圓弧三邊形具有三個焦點 ，分別位于三條對稱軸之上。圓弧三邊形上任意一點的法線必通過焦點。將焦點至幾何中心0的距離稱為焦距c，。6.2.2 等尺寸性及名義直徑圓弧三邊形上任意一點與其對應(yīng)點的連線必通過焦點，并與兩點的切線垂直，距離均為，即在任意位置測量圓弧三邊形的尺寸相等，稱之為圓弧三邊形的名義直徑，且有=尺。應(yīng)當指出。圓弧三邊形的名義直徑并不是連線通過幾何中心的兩點之問的距離、而是連線通過焦點的兩點之間的距離。62.3 近圓率e描述了圓弧三邊形與圓的近似程度，將其稱為近圓率，并用e表示。即e=rr。焦距與近圓率之間存在關(guān)系e的值越大，圓弧三邊形越近似于圓，當時，圓弧三邊形趨近于圓。 的大小直接影響凸輪機構(gòu)從動件的行程。6.2.4 圓心角由圖（6.2.1）可清楚地看到，無論圓弧三邊形的參數(shù)取何值，各段圓弧所對應(yīng)的圓心角總是相等的，且為。圓弧三邊形的這一幾何性質(zhì)使得數(shù)控加工程序的基點計算非常方便。6.3 圓弧三邊形等寬凸輪機構(gòu)分析6.3.1 主要參數(shù)大圓半徑 r=120mm；小圓半徑 r=20mm；焦距 mm；名義直徑 d=140mm；近圓率 e=1/6；圓心角 6.3.2 運動方程由廓形的幾何性質(zhì)可知，凸輪轉(zhuǎn)一周，從動件完成三個運動循環(huán)。運動循環(huán)中，從動件的運動方程為： 式（6.3.1）從動件的行程為： 式（6.3.2）如圖（6.3.1）和圖（6.3.2），由可以清楚的看到，在任意嚙合位置，嚙合點處力作用線與廓形法線重臺。所以壓力角始終為零。圖（6.3.1）三邊形凸輪機構(gòu)圖（6.3.2） 三邊形凸輪機構(gòu)6.3.3 運動分析從動件的速度方程為： 式（6.3.1）從動件加速度方程為： 式（6.3.2）由圖（6.3.3）可知，在一個運動循環(huán)中、從動件速度是連續(xù)變化的，變化規(guī)律近似正弦函數(shù)；從動件的加速度在圓弧連接處有突變，造成柔性沖擊，但可以通過廓形修正可以減小或消除加速度的突變。由此可見圓弧三邊形等寬凸輪機構(gòu)的運動特性還是比較理想的。圖（6.3.3）速度加速度變化圖6.3. 4 matlab對三邊形凸輪分析結(jié)果用matlab對三邊形等寬凸輪的運動進行分析，結(jié)果如圖（6.3.4）所示，其中第一條曲線為位移曲線圖，第二條曲線為速度曲線圖，第三條曲線為加速度曲線圖。詳細程序見附錄。圖（6.3.4） matlab運動分析結(jié)果圖6.4 小結(jié)(1).由于圓弧三邊形凸輪的對稱性及回轉(zhuǎn)中心與幾何中心重合，當凸輪旋轉(zhuǎn)時、不產(chǎn)生離心力。機構(gòu)工作時不易產(chǎn)生振動，凸輪機構(gòu)的使用不受凸輪轉(zhuǎn)速的限制。(2).圓弧三邊形全部由圓弧圍成，數(shù)控加工縮程簡單。(3).圓弧三邊形凸輪機構(gòu)的壓力角始終為零，不存在自鎖問題。(4).從動件速度變化服從連續(xù)函數(shù)，無剛性沖擊，運動特性較為合理 圓弧三邊形是一種值得推廣應(yīng)用的等寬凸輪麻形曲線。第七章 行星輪系凸輪減速機構(gòu) 由于三邊形等寬凸輪機構(gòu)一周轉(zhuǎn)內(nèi),從動件完成三次往復(fù)運動，設(shè)計要求箱體前后往復(fù)移動必須與箱體上下移動相配合，所以其運動周期比較長，即要求凸輪的運轉(zhuǎn)速度較小，因此其動力來源行星輪減速機構(gòu)。行星輪機構(gòu)采用如下圖（7.1）所示。 齒數(shù) 齒輪1接電機，與卷揚機電機相連。行星架h作為凸輪的動力源。根據(jù)具有固定輪的行星輪系運動轉(zhuǎn)動比公式有:imnh = whm / whn =(wm-wh)/(wn-wh) =在轉(zhuǎn)化輪系中從動輪齒數(shù)的乘積/在轉(zhuǎn)化輪系中主動輪齒數(shù)乘積又當n為固定輪時，wn=0,則 imnh =(wm-wh)/(0-wh)=-imh+1即 imh=1- imnh所以行星輪減速機構(gòu)轉(zhuǎn)動比為 i1h=1-ih13=1-(z2*z3)/(z1*z2)=1-(21*19)/(20*20)=1/400 圖（6.3.5）行星輪減速機構(gòu)第八章 槽輪機構(gòu)8.1 槽輪機構(gòu)主要參數(shù)槽輪槽數(shù)z=6；主動撥盤圓銷數(shù)n=1；中心距l(xiāng)=100mm；圓銷半徑r=5mm；曲柄長度 槽深8.2 運動分析如圖（8.2.1）所示為外槽輪機構(gòu)的任意位置。設(shè)撥盤和槽輪位置分別用和來表示，并規(guī)定和在圓銷進入?yún)^(qū)為負，在圓銷離開區(qū)為正。 圖（8.2.1）槽輪機構(gòu)設(shè)圓銷至槽輪回轉(zhuǎn)軸心的距離為，在圖示位置時有：從上兩式中消去，并令,可得 將上式對時間t求導(dǎo)，并令，則得：由上述兩式可知，當撥盤的角速度一定時，槽輪的角速度及角加速度的變化取決于槽輪槽數(shù)z。槽輪運動的角速度和角加速度的最大值隨槽數(shù)的減小而增大。8.3 用matlab對機構(gòu)分析結(jié)果用matlab對槽輪分析結(jié)果如圖（8.3.1）所示（程序見附錄）：圖（8.3.1）分析結(jié)果第一條曲線為速度線圖，第二條為加速度線圖。 第九章 設(shè)計評價 在本次設(shè)計中,在對自動粉墻機進行各個運動分析比較后,我們對各種機構(gòu)進行了比較和選擇,從運動可行性、效益性、成本等各個方面進行考慮。在粉墻機的相關(guān)運動中選擇出了合適的機構(gòu)。在實現(xiàn)抹漿機抹灰運動中，我們采用直動推桿圓柱凸輪來實現(xiàn)，通過電機輸入動力，皮帶和齒輪配合傳動。實現(xiàn)了鉸輪的預(yù)期轉(zhuǎn)速，也使推桿實現(xiàn)了預(yù)期的運動規(guī)律。抹灰運動預(yù)期運動規(guī)律為：電機轉(zhuǎn)速 1000r/min，鉸輪轉(zhuǎn)速為500r/min，凸輪轉(zhuǎn)速為120r/min，推桿運動速度符合正弦運動規(guī)律。最大行程為100mm。在抹漿機前后進給運動中，我們采用三邊形等寬凸輪機構(gòu)來實現(xiàn)，并用行星輪系來實現(xiàn)減速，槽輪機構(gòu)實現(xiàn)間歇運動，實現(xiàn)抹漿機前后運動的預(yù)期運動。在抹漿機上下運動中，我們采用了卷揚機帶動鋼索，實現(xiàn)抹漿機了勻速上升及下降。在機體左右運動中，通過電機帶動運動輪實現(xiàn)左右運動。在各個運動中我們選用的各個機構(gòu)基本上都滿足的預(yù)期的運動規(guī)律，能較好的實現(xiàn)各個運動，而且在運動可行性、成本等各個方面都達到了比較理想的狀態(tài)。只缺少電類部分的設(shè)計，所以可以說該機器的設(shè)計是成功的。但是唯一遺憾的是由于時間有限，沒能很好的完善機構(gòu)方案的設(shè)計，在前后移動機構(gòu)中抹灰箱前后的進退與停頓時間比例沒設(shè)置合理，進退時間過長，導(dǎo)致生產(chǎn)效率不高，為了改善這點，我們想到可以設(shè)計一個推回程與休止比例合理的凸輪機構(gòu)，以提高生產(chǎn)效率。第十章 設(shè)計小結(jié)1 .張慶遠小結(jié)：這是我們步入大學(xué)之后的第一次做課程設(shè)計，雖然有些茫然和不知所措，但是經(jīng)過兩周的奮戰(zhàn)我們的課程設(shè)計終于完成了。在沒有做課程設(shè)計以前覺得課程設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。課程設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次課程設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次課程設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 這次課程設(shè)計讓我體會很深，也學(xué)到了很多新東西。作為一名機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)大二的學(xué)生，我覺得能做類似的課程設(shè)計是十分有意義，而且是十分必要的。 在已度過的大學(xué)時間里我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)基礎(chǔ)課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論面，如何去鍛煉我們的實踐面？如何把我們所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識用到實踐中去呢？我想做類似的課程設(shè)計就為我們提供了良好的實踐平臺。在這次課程設(shè)計中，充分利用了所學(xué)的機械原理知識，根據(jù)設(shè)計要求和運動分析，選用合理的分析方案，從而設(shè)計出比較合理的機構(gòu)來。這次課程設(shè)計，不僅讓我們把自己所學(xué)的知識運用到實際生活中去，設(shè)計一些對社會有用的機構(gòu)，也讓我們深刻體會到團體合作的重要性，因為在以后的學(xué)習(xí)和工作中，但靠我們自己個人的力量是遠遠不夠的，必須積聚大家的智慧，才能創(chuàng)造出令人滿意的產(chǎn)品來。這次課程設(shè)計也為我們以后的畢業(yè)設(shè)計打下了一個基礎(chǔ)，我相信，經(jīng)過這次設(shè)計，我們畢業(yè)設(shè)計的時候不再會象現(xiàn)在這么茫然了，也一定能做好它。通過這次設(shè)計，我們得出這樣一個結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學(xué)會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學(xué)會了。學(xué)以致用才是學(xué)習(xí)的真諦！2.李亞鋒小結(jié)機械原理課程設(shè)計是一門實踐性比較強的課程。學(xué)習(xí)這門課程不僅提高了我們綜合運用機械原理課程理論的能力，也培養(yǎng)了我們分析和解決一般機械運動實際問題的能力，鞏固了我們所學(xué)的專業(yè)知識。同時也培養(yǎng)了我們自主學(xué)習(xí)和自主創(chuàng)新的能力。在實習(xí)過程中，我們遇到了許多棘手的問題，如機構(gòu)的選擇方案，機構(gòu)的運動分析等等。剛開始的時候，我真的感覺自己什么都不會，既不知道怎樣選擇方案，也不知道怎樣去運用輔助設(shè)計的程序，如solidworks,matlab.但是經(jīng)歷這整個設(shè)計的過程，我發(fā)現(xiàn)原來事情并不向我想象的那樣困難到根本無法動手，其實只要認真去學(xué)習(xí)還是可以學(xué)會的。通過這次實習(xí)，許多以前不知道的也開始慢慢了解，如畫圖軟件的運用，matlab程序設(shè)計，報告的撰寫等等。那些東西我以前基本上是空白的，通過這次自學(xué)，基本上懂得了該如何使用。當然，這是自己的第一次設(shè)計，肯定還有許多地方做得不夠完善，希望能在以后的設(shè)計中逐步得到改善，使自己日益臻于成熟，專業(yè)知識得到充實。通過這次實踐，我發(fā)現(xiàn)只要自己肯認真學(xué)，沒有什么事情是不可能做到的。3 .周磊小結(jié)經(jīng)過兩周的奮戰(zhàn)我的課程設(shè)計終于完成了。在沒有做課程設(shè)計以前覺得課程設(shè)計只是對機械原理這門課所學(xué)知識的做一下單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。課程設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次課程設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次課程設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做的也不太好，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。參考文獻1.機械原理（第七版） 高等教育出版社 孫恒、陳作模主編 2001年5月第6版2.材料力學(xué)（第四版） 高等教育出版社 孫訓(xùn)方 方孝書主編 2002年8月第4版3.機械設(shè)計課程設(shè)計圖冊（第三版） 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 龔桂義,潘沛霖等主編4.機械零件設(shè)計手冊金工業(yè)出版社5.互換性與技術(shù)測量基礎(chǔ)華中科技大學(xué)出版社 李軍主編 6.機械原理課程設(shè)計高英武、楊文敏編著7.機構(gòu)選型與運動設(shè)計 國防工業(yè)出版社 楊黎明、楊志勤編著 2007年6月第1版附錄一 直動推桿圓柱凸輪源程序及數(shù)據(jù)結(jié)果%凹槽圓柱凸輪機構(gòu)運動分析dr=pi/180; %弧度與角度轉(zhuǎn)換系數(shù)n=120; %圓柱凸輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)w=2*pi*n/60; %圓柱凸輪角速度h=0.12; %滾子水平運動最大距離r=0.06; %圓柱凸輪半徑r=0.01; %滾子半徑fi0=170*dr; %推程和回程角rm=r; %平均圓柱半徑i=1; %矩陣行數(shù)計數(shù)器fis=0; %循環(huán)初值bc=1; %步長fie=2*pi/dr; %循環(huán)終值for fi=fis:bc:fie %圓柱凸輪運動轉(zhuǎn)角if(fi=0&fi5&fi175&fi185&fi355&fi=0&fipi/6&fipi/2&fi=2*pi/3) s=r-c*cos(2*pi/3-fi)