《机械原理》 课程设计。
题目:油压机车移送机构。
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指导教师:
日期: 设计油压机模具移送机构。
一、 设计任务。
为500吨油压机设计一模车移送机构。油压机用来压制砂轮。要求模车能运载模具,模具装在模车上。
加压前,模具在油压机外装料,料装完毕,模具送往油压机中心,压制完成后,模具移送出机2外,退出成品,重新装料,进行第二次循环。
已知数据:模车、模具、砂轮总中g=21560n模具运行所受阻力pr=1200n,从装料位置到加压位置,模车行程s=1500mm
要求左、右两模车交替工作,单机非别驱动,可实现外装料和机内加压同时进行,与单车相比,生产率高。这种驱动方式增加了原动机数目和对控制系统的要求。但运动链缩短,使移送机构简单,停歇时间不确定。
模车速度不大于0.25m/s。
二、 设计步骤。
1、 拟定机械总体方案。
根据设计任务拟定机械的总体方案。完成同一任务的机械,可以有多中多样的设计方案,而同一种方案又可以有不同的参数组合、设计者可以根据具体情况,拟定经济可靠、工作效率较高的设计方案。
机械总体方案设计的主要内容包括:机构的选型与组合,运动形式的变换与组接、机构运动简图、传动系统示意图等的绘制、
2、 机构综合。
根据机械设计任务,对选定的一种总体方案进行运动综合,以满足根据该机构的用途、动能和工艺条件而提出的要求。主要内容是确定机构的运动尺寸和有关参数。
3、 运动分析。
对所得到的机械系统进行运动分析,确定模车的唯。
一、速度和加速度、
4、 动力分析。
根据给定条件,对机械系统进行动力分析,确定各运动副反力及驱动力。
三、 方案设计。
根据设计任务,模车在填料位置和压制位置之间往复移动。往复运动用运动机构来实现比较简单,由于要求的往复运动是具有间歇的,即模车装料送入油压机中心需要停歇实现压制。压制完成后模车返回原为停歇,退出压成的砂轮,在重新装料。
为了较好实现这些要求,应进行方案选择。下面列出了四中方案:
1>图1所示,圆柱凸轮机构,虽然能实现往复运动,但行程小,停歇时间不易控制,原为需要停歇的时间没有固定的规律。
2>图2所示的凸轮机构,可放大化快的行程,但由于设计要求的形成比较大,若满足这样的行程要求,移送机构的结构尺寸必然很大。且凸轮是高副机构,不以宜传递较大的动力。
3>图3为油缸活塞驱动的齿轮齿条增倍机构,3为固定齿条,1为活动齿条,由油缸驱动轴线不固定的齿轮2和齿轮4,他们分别与齿条3、齿轮1啮合。由于齿轮齿条的运动分析可知:s1=(r4/r2)s,式中s1为活动齿条的位移量;s为活塞的行程;r4、r2分别为两齿轮的分度圆半径。
该机构在油缸活塞的加工工艺可保证的条件下,活动齿条的行程可以满足设计要求。活动齿条上固结模具,模具到位后通过行程开关控制其停歇。改变油缸进油方向,可实现模具的往复移动。
4>图4为油缸活塞驱动的摇杆滑块机构。活塞行程通过摇杆滑块机构放大,可达到设计要求。滑块上固结模具并附模车使之移动方便,当模车推到油压机中心后,通过限位开关控制其停歇,改变进油方向,可控制模车往复移动。
此机构与齿轮齿条增倍机构相比,其优越之处是:结构简单,而且是低副机构,故制造和维修更加方便,工作可靠。故选用此方案。
四、 原始数据。
为了满足模车行程的要求及考虑到油缸活塞的加工能够保证,给定有关参数如下:油缸行程h=540mm,模车在始点(装料)位置, =200,活塞相对油缸的位移为零,此时o1amin=700mm,模车距o点800mm,模车在终点(压制)位置, =160,此时o1amax=1240mm,始终和终点间的距离(即模车行程)s=1500mm(见设计任务)。为保证在初始位置传力良好及结构紧凑,取摇杆滑块(模车)机构最大压力角max=430,设油液推动活塞等速运动,已知v==0.
06m/s。
五、 尺寸综合。
根据以上条件,确定有关尺寸参数: o1o2、oa、ob、ab、(θ及bc,见下(图5):
根据题意及机构原理可知,当模车在始点位置时,摇杆滑块机构的最大压力角为43o,即oc6b0=43o,以下是尺寸分析:
在 △o1oa9中:
oa9|2=|o1o|2+|oa9|2-2|o1o||o1a9|cos1)
即 |oa9|2=| o1o|2+12402-2×1240|o1o|cos1602)
在 △o1oao中:
oa0|2=|o1a0|2+|o1o|2-2|o1o|| o1a0|cos3)
即 |oa0|2=|o1o|2+7002-2×700|o1o|cos2004)
由 ②、两式联立得:|o1o|=980.57mm,|oa0|=401.88mm
在 △o1o a0中:
coso1oa0=(980.572+401.882-7002)/(2×980.57×401.885)
所以o1oa0=36.560
在 △o1o a9中:
cos o1oa9 =(980.572+401.882-12402 )/2×980.57×401.886)
所以 o1oa9=121.740
所以 a0o a9=o1oa9-o1oa0 =85.180
所以 hoc0 =a0o a9 =85.180
在 △ohc0中,根据余弦定理有: |c0h|2=|oc0|2+|oh|2-2|oc0||oh|cosc0oh
所以。 c0h |=
2370.82mm
所以 |c0g|=0.5| c0h |=1185.4mm
而 cosoc0 h=(8002+2370.822-23002 )/2×800×2370.827)
故 oc0 h=75.170
所以。b0c0g= oc0h-oc0b=75.170-430 =32.170
在 △b0c0g中:
b0c0|=|c0g|/cosb0c0g=1185.41/32.17=1400.41mm
在 △ob0c0中:
o b0|2=| b0c0|2+| oc0|2-2|oc0||b0c0|cos4308)
所以 | ob0|=981.04mm
因为 cos b0 oc0 =(oc0|2+| ob0|2-| b0c0|2 )/2| oc0|| ob09)
故 cos b0 oc0=(8002+981.042-1400.412)/(2×800×981.04)
b0 oc=103.210
所以 o1ob0 =1800-b0 oc0 =76.790
a0db0=o1ob0 -o1oa0=40.230
因为 | a0 b0|2=| a0 o|2+| db0|2-2| a0 o ||db0 |cosa0 ob010)
所以 | a0 b0|=722.46mm
综上所述: o1o =980.57mm
oa =401.88mm
ob =981.04mm
ab =722.46mm
bc =1400.41mm
六. 运动分析:
在向量△o0oa中,o1a=o1o+oa
所以,|o1a|=|oo1|+|oa11)
对上式两边求导有:
v+j| o1 a|1 =j|oa12)
12)两边乘以有:
v+j| o1 a |1 =j| o a | 13)
根据复数的性质有:
v=-|oa|sin14)
o1 a |=oa |cos15)
由④得:-v/(|oa|sin16)
由(15)得,1=|oa|cos(-)ao117)
对(12)式路边求导有,2jv+ 2 | ao1|(1+j1 2=j|oa|(3+j2)
其中1 求导得1 ,求导得3
所以,两边乘以,得。
2j1 v+j| ao1|1 -1 2 | ao1|=j|oa|3-|oa|32
根据复数的性质有,2 | ao1|=-3sin(-)oa|(-218)
所以。3 =[oa|1 -|oa|] sin19)
根据虚部相等得,21 v+| ao1| =oa|3 cos(-)oa| 2sin20)
所以。1 =[oa|3 cos(-)oa| 2sin(-)2v]/ ao1| (21)
在向量三角形ocb中,ob=cb+oc, |bo|+|oc22)
22)两边求导得:j |bo|=j4 |cb|+ve23)
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