说明书2014-3-30 0.3.192014-4-12 16.51.11.doc
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1、多功能传动四杆机构设计说明书设 计 者:崔张亮 胡常帅 常中阳 武 靖 赵晨瑶指导老师:李 辉 马 骉参赛单位:吕梁学院多功能传动四杆机构设计说明书设 计 者:崔张亮 胡常帅 常中阳 武 靖 赵晨瑶指导老师:李 辉 马 骉参赛单位:吕梁学院 摘要:以平面四杆机构的相关原理为研究对象,设计出一种多功能传动四杆机构演示教具,基于实现抽象的平面机构设计原理的再现,能够在演示过程中直观地给出平面机构相关参数,降低学生理解的难度,更好地学习领会相关知识,提高教学质量。关键词:平面四杆机构 多功能 直观 教学质量目录研制背景及意义3设计目的3工作原理3设计计算5主要创新点及特点8对作品的评析及应用前景9参
2、考文献9说明书附图10 附图说明10结构示意图11零件图12装配图22实物图23三维仿真图25一、研制背景及意义:对于机械专业的学生来说,机械原理是非常重要的一门专业课程,由于其涉及面广,内容多而杂 ,知识量大且较为抽象, 要以静态的图形、静态的书本知识, 讲授运动的过程, 这种矛盾在一些无教具可用的课程中体现得更明显, 教师在课堂上尽力以语言描述运动的过程, 而学生听起来却没有头绪, 因为并不是每个学生都能建立起运动的理念的。模型教具在机械原理的课程中有着极其重要的地位,它能够直观形象的展示教学内容,降低学生认知与理解的难度,引起学生学习的兴趣,使抽象的原理具体化直观化,使机械课堂变得趣味、
3、实际、可操作。传统的机械教具是将一些典型的结构分别制作成独立的教具,虽然能够直观展示其涉及的原理,但功能单一,携带不方便,而且不能给出相应的参数,若要进行计算则需用尺子逐一测量各构件的尺寸。因此,我们设计了多功能传动四杆机构。二、设计目的:我们的作品多功能传动四杆机构能够实现在同一个教具上演示平片四杆机构的各种形式及其相互转化,即双摇杆机构、曲柄摇杆机构、双曲柄机构、平行四边形机构。以及齿轮传动、链传动,能够在课堂上或实验中直观地再现机械运动、传动的原理,并且能够给出相关参数,画出杆件运动轨迹,方便而准确。三、工作原理:3.1 结构概述在铰链四杆机构中,固定不动的构件为机架;与机架相连的构件为
4、连架杆,其中,相对机架可作整周旋转的是曲柄,只能在某一角度内摆动的是摇杆;不与机架相连的构件为连杆。多功能传动四杆机构的结构如图六所示:(19)为机架,(20)为滑块,(21)为第一连架杆,(24)为第一套杆,(23)为第一内杆,(24)为第二套杆,(22)为第二内杆。多功能传动四杆机构由带滑块的机架、第一连架杆、可伸缩的第二连架杆及可伸缩的连杆组成。连杆由第一内杆嵌套于第一套杆(4)构成,即第一伸缩杆,第二连架杆由第二内杆(7)嵌套于第二套杆构成,即第二伸缩杆。第一连架杆一端通过滑块与机架连接,另一端与连杆的第一套杆一端连接,连杆的第一内杆一端与第二连架杆的第二内杆一端连接,第二连架杆的第二
5、套杆连接在机架上,机架上有供滑块滑动的槽。第一内杆、第一套杆、第二内杆、第二套杆以及机架上标有刻度,供计算使用。3.2功能实现(1).曲柄存在的杆长条件为:最短杆和最长杆的长度之和小于或者等于其余两杆长度之和。调节滑块位置并固定,调节两个伸缩杆长度并固定,使各杆长度不满足杆长条件,则得到双摇杆机构,此时机构中没有周转副。- 25 -(2). 调节滑块的位置并且固定,调节两个伸缩杆长度并且固定,使连杆成为最短的杆, 并且各杆长度均满足杆长条件,得到双摇杆机构, 此时连杆两端的转动副均为周转副,即B和C,第一连架杆以及第二连架杆均为连杆。图 1 双摇杆机构(3). 调节滑块位置并固定,调节两个伸缩
6、杆长度并固定,使第二连架杆成为最短杆,且各杆长度满足杆长条件,得到曲柄摇杆机构,此时第二连架杆两端均为周转副,即A和B,此时第二连架杆a为曲柄,第一连架杆c为摇杆。图 2 曲柄摇杆机构(4). 调节滑块位置并固定,调节两个伸缩杆长度并固定,使机架成为最短杆,且各杆长度满足杆长条件,此时两个连架杆与机架连接形成两个周转副,即A和D,第二连架杆a和第一连架杆c都为曲柄,得到双曲柄机构。图 3双曲柄机构(5)调节滑块位置并固定,调节两个伸缩杆长度并固定,成为曲柄滑块机构。图 4曲柄滑块机构四、设计计算:4.1传动方案 本装置选择的传动方案为带传动、蜗杆传动、链传动、锥齿轮传动以及直齿轮传动。4.2带
7、传动设计表格 1 大皮带齿轮参数直径面宽标称轴直径大皮带齿轮6010104.2.1带传动的受力分析带传动所能传递的功率 KA=1.2 Pa=KAP=1.2P=0.12kw Pa=Fev/1000 v=0.05m/s 有效拉力 Fe=1000P/v=1000P/0.05N=2*103PNF0=1500NF1= F0+Fe/2=1+Fe/=3500N F2=F0-Fe/2=1-Fe/2=500NF0为初拉力;F1为紧边拉力;F2为松边拉力。4.2.2带的应力分析拉应力 :紧边拉应力1=F1/A=3500/19.6=178.5715MP松边拉应力2=F2/A=500/19.6=25.5102MPA为
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