毕业设计（论文）-直线引导机构设计及运动仿真（全套图纸三维） 27页

密级：学号：本科生毕业论文（设计）直线引导机构设计及运动仿真学院：机械工程学院专业：机械工程及自动化班级：12机械3班学生姓名：指导老师：完成日期：2\n学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的论文（设计）是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名（手写）：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江西科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保密□，在年解密后适用本授权书。不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）学位论文作者签名（手写）：指导老师签名（手写）：6\n签字日期：年月日签字日期：年月日6\n江西科技学院本科生毕业论文（设计）摘要连杆机构广泛运用于选多级其中，在我们的生活中起着重要的作用；如平衡吊的工作原理、刨床的直线插补作原理等等。连杆的杆机构又称低副机构，是机械的组成部分中的一类，指由若干（两个以上）有确定相对运动的构件用低副（转动副或移动副）联接组成的机构。平面连杆机构中最基本也是应用最广泛的一种型式是由四个构件组成的平面四杆机构。由于机构中的多数构件呈杆状，所以常称杆状构件为杆。低副是面接触，耐磨损；加上转动副和移动副的接触表面是圆柱面和平面，制造简便，易于获得较高的制造精度。连杆机构广泛应用于各种机械和仪表中。因此，平面连杆机构在各种机械和仪器中获得广泛应用。连杆机构的缺点是：低副中存在间隙，数目较多的低副会引起运动累积误差；而且它的设计比较复杂，不易精确地实现复杂地运动规律。关键词：连杆机构，平面，制造，运动规律全套图纸，加6\n江西科技学院本科生毕业论文（设计）AbstractConsistingoftherodofthelinkagemechanismiswidelyusedtomultistagewhich,inourlivesplaysanimportantrole,suchasbalancecraneworkprinciple,planerlinearinterpolationprincipleandsoon.Theconnectingrodmechanismandlowpairmechanism,mechanicalpartofaclass,definedbyanumberof(twoormore)todeterminetherelativemotionofthecomponentwithlowside(rotatingormovingpaircouplingmechanism.Planarlinkagemechanisminthebasicandappliedthemostextensiveatypeiscomposedoffourcomponentsofplanefourbarmechanism.Becausemostofmembersisintheshapeofarod,sooftencalledrodmemberbar.Lowsideisthesurfacecontact,wearresistance,andtherotatingpairandshiftDynamiccontactsurfaceisacylindricalsurfaceandaplanesurface,easymanufacture,easytoobtainhighmanufacturingaccuracy.Linkagemechanismwidelyusedinallkindsofmachineryandinstrument.Therefore,planarlinkageinvariouskindsofmachinesandinstrumentsobtainedwidelyapplication.Theshortcomingsofconnectingrodmechanismis:lowsideofgap,alargenumberoflowsidewillcausecumulativemotionerror;anditsdesignismorecomplex,noteasytoaccuratelyrealizecomplexmotions.Keywords:connectingrodmechanism,plane,manufacturing,movementlaw6\n江西科技学院本科生毕业论文（设计）目录第1章绪论...............................................6第2章连杆机构概述.........................................8第3章直线引导机构的原理与结构分析.........................10第4章直线引导机构的运动分析...............................114.1直线引导机构自由度的计算...................................11第5章直线引导机构的结构设计...............................125.1工作条件的确定.............................................125.2总体设计分析...............................................135.3链传动的设计...............................................155.4链传动的计算...............................................165.5电机的选择.................................................185.6底座的设计.................................................205.7各杆长度的设计.............................................22第6章直线引导机构的有限元分析.............................24第7章结论.................................................26参考文献....................................................28致谢......................................................296\n江西科技学院本科生毕业论文（设计）第1章绪论连杆机构构件运动形式多样，如可实现转动、摆动、移动和平面或空间复杂运动，从而可用于实现已知运动规律和已知轨迹。此外，低副面接触的结构使连杆机构具有以下一些优点：运动副单位面积所受压力较小，且面接触便于润滑，故磨损减小；制造方便，易获得较高的精度；两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系的，它不象凸轮机构有时需利用弹簧等力封闭来保持接触。因此，平面连杆机构广泛应用于各种机械、仪表和机电产品中。平面连杆机构的缺点是：一般情况下，只能近似实现给定的运动规律或运动轨迹，且设计较为复杂；当给定的运动要求较多或较复杂时，需要的构件数和运动副数往往较多，这样就使机构结构复杂，工作效率降低，不仅发生自锁的可能性增加，而且机构运动规律对制造、安装误差的敏感性增加；机构中作复杂运动和作往复运动的构件所产生的惯性力难以平衡，在高速时将引起较大的振动和动载荷，故连杆机构常用于速度较低的场合。计算机与网络技术的飞速发展,已经逐步改变了传统面对面的教学方式。基于Internet的网络教学模式,具有交互性好、教学过程不受时空限制的特点,可以实现教学资源的共享,满足人们随时随地学习的需求。平面连杆机构是一种应用十分广泛的机构,对其进行仿真与分析是《机械原理》教学中的重点和难点。传统教学模式下线条状的机构简图虽然可以进行机构仿真,但所实现的机构仿真不但缺乏三维真实感,而且分析结果的精度也不高。SW是一款CAD/CAM/CAE高度集成化的三维软件,它具有强大的三维建模和分析仿真功能。因此,开发基于SW系统的平面连杆机构网络教学系统具有很强的应用价值和现实意义。本文以平面连杆机构为研究对象,分析目前国内外相关研究现状,在其他研究人员的研究基础之上,研究并开发了基于SW的平面连杆机构网络教学系统。该系统主要实现了在网络环境下利用SW进行平面连杆机构的三维参数化建模、干涉检查、自动装配和运动仿真等功能,具有方便、交互、形象的特点,最大程度上实现了资源的共享。本文以SW软件为平台,借助SW工具箱和网络技术,围绕SW的远程操作、数据库系统的建立、图形文件的交互以及服务器对机构模型文件的管理等技术进行研究,主要研究内容如下：1、对网络教学系统各功能模块进行需求分析,建立基于B/S模式的三层网络结构体系；2、研究Web数据库系统的建立和维护,利用Access创建Web数据库,实现机构设计参数和用户信息的有效管理。3、对COM组件和ActiveX组件技术进行研究和分析,解决网络服务器与SW系统之间的数据通讯,实现对SW系统的远程操作；4、对SW27\n江西科技学院本科生毕业论文（设计）二次开发技术进行深入研究,利用SW/TOOLKIT工具箱开发网络教学系统的各个功能模块,实现自动装配。本设计采用连杆机构做的直线引导机构设计与分析。27\n江西科技学院本科生毕业论文（设计）第2章连杆机构概述本次设计的题目是直线引导机构设计及运动仿真，通过设计出此种连杆机构，来了解连杆机构的动作原理和作用，以及它们的设计方法，本文先论文了连杆机构的结构组成和作用，然后利用相关的公式对连杆机构进行设计计算以及强度校核，最后进行仿真。本设计做要做的为五连杆的设计，本设计最先举例出使用直线插补机构，并对其进行分析，使我们获得一个如下连杆机构的直观感受。通过三维仿真给我们一种直观的感觉。该机构主要是由连杆作用；而链传动只不过是有齿轮的摆动，提供一定的惯性力，与最终的直线运动不起任何作用。主要本设计的原理主要是运用连杆之间的传递作用来完成直线插补机构。27\n江西科技学院本科生毕业论文（设计）第3章直线引导机构的原理与结构分析由图3.1可知直线引导机构的工作原理：有原动件F杆7在电动机的带动下，使6从动件D转动、再把运动传到3从动三角杆B,把运动传递到最终4从动三角杆C和2从动杆A。完成简单的直线王往复运动。选择设计要求的电机，以及个个连接的铰链；同时，在链传动作用下，在齿轮B作用下，带动连使齿轮A摆动，进而为整体机构提供一定摆动了，促使机构整体的符合直线往复的运动。图3.1直线插补二维图1、机架2、从动杆A3、从动三角杆B4、从动三角杆C5、齿轮A6、从动杆D7、原动杆F8、链9、齿轮B27\n江西科技学院本科生毕业论文（设计）第4章直线引导机构的运动分析直线引导机构自由度的计算图4.1直线引导机构仿真图由上图分析知：此机构的为平面机构，该平面结构的自由度综合分析知，由链传动无关，链传动带动齿轮摆动，启动惯性了的作用。所以，该机构由为铰链六杆机构。该结构有点复杂，由6个构件组成，其中，包括7个低副，因链传动在总输出的速度不起影响；故，无高副。因为一构件为为机座，所以，可动构件为5个。这些5个在位组成运动链之前共为3X5=15个自由度，当组成链后，收到的运动副所受到的约束为2X7=14；平面机构的自由度为：故:该直线引导机构的自由度为1，只需一个运动源，改用运动为单一的直线往复运动。该机构只有一个单一的运动符合运动条件。27\n江西科技学院本科生毕业论文（设计）第5章直线引导机构的结构设计5.1直线引导机构工作条件的确定在一般情况下，通常零件4从动三角杆在平行放行上的最大移动距离为100mm；且底座两链接之间的距离300mm左右，距地面高度为50mm；直线引导机构，保证两边的上下工件工作都能满足。现初定平衡吊的工作条件如下：往复运动的范围：s电动机A的功率：n0.5kw电动机B的功率：n0.75kw底座的两链接距离：b300㎜原动杆F的长度：s286mm杆件与链接丁材料：Q2355.2总体设计分析直线引导机构为双摇杆结构机构，该机构最终实现的运动为直线往复结构运动。在两个电动机作用下，通过减速器进行减速，传送到连杆的原动杆F，再有原动杆F作用下，把力和速度传递到杆3从动三角杆B和6从动杆D，在杆3和杆6的作用下，控制最终的运动，杆4从动三角杆C的最终的运动的作用；同时，在由杆2进行调节控制杆4从动三角杆C，最终，让杆4从动三角杆C能够达到直线往复作用；链传动结构，在电动机B的作用下，有减速箱的控制下，把力和速度有齿轮B，在由齿轮B带动链，在带动齿轮A摆动，提供一定的摆动力，促使机构达到整体的机构的平衡做的作用。此机构的为平面机构，该平面结构的自由度综合分析知，由链传动无关，链传动带动齿轮摆动，启动惯性了的作用。所以，该机构由为铰链六杆机构。5.3链传动的设计已知p=1.5KW，小链轮的转速n1=720r/min，传动比i=2.8，载荷平稳，两班工作制，两链轮中心距a=500~600mm范围，中心距可调，两轮中心连线与水平面夹角近于35o，小链轮孔径dk=30;计算：（1）小链轮齿数z1    z1=29-2i=29-2*2.8=23.4    取整数z1=23627\n江西科技学院本科生毕业论文（设计）i1~22~33~44~55~6z131~2727~2525~2323~2121~1717~15 优先选用齿数：17，19，21，23，25，38，57，76，95，114z1、z2取奇数，则链条节数为偶数时，可使链条和链轮轮齿磨损均匀。在高速或有冲击载荷的情况下，小链轮齿最小应有25齿。（2）大链轮齿数z2  Z2=iz1=2.8*23=64.4  取整z2=65（3）实际传动比i=（4）设计功率   Z1=Z2工况系数，查表5.4-3Ka=1，（5）单排链条传递功率，查表5.4-4和5.4-5，齿数系数，排数系数=0.4kw（6）链节距p根据Pa=0.4kw，n1=720r/min，查图5.4-1功率曲线和n1确定的点，应在所选型号链的功率曲线下方附近（不超过直线）。结果为10A，节距p=15.875mm，（7）验算小链轮轴直径链轮中心孔最大许用直径（8）初定中心距为优，无张紧轮时取i<4≥40.2z1（i+1）p0.33z1(i-1)p27\n江西科技学院本科生毕业论文（设计） （9）确定链条节数=115.3取;（10）链条长度（11）计算（理论）中心距当时，当时，查表5.4-9，若有必要可使用插值(12)实际中心距a(13)链速(14)有效圆周率(15)作用在轴上的力F水平或倾斜的传动接近垂直的传动  Ka工况系数，见表5.4-3F=1.2×1×2283.1=2739.7N;(16)润滑方式。(17)链条标记：10A-1-116GB1243-1997; 1表示排数，116表示节数(18)链轮的几何尺寸 1)滚子直径 p=15.875mm27\n江西科技学院本科生毕业论文（设计） 2）齿顶圆 对于三圆弧-直线齿形小链轮齿顶圆mm，取整124mm;大链轮齿顶圆，取整337mm;3)齿根圆直径df=d-d1；小链轮齿根圆直径df=d-d1；=116.585-10.16=106.425mm，取106.43mm;大链轮齿根圆直径df=d-d1；=328.584-10.16=318.424mm，取318.42mm;4)节距多变形以上的齿高ha=0.27p=0.27×15.875=4.286mm（对于三圆弧-直线齿形）5)最大齿根距奇数齿偶数齿小链轮;大链轮6)轴凸缘直径小链轮=99.045mm;大链轮7)轮毂厚度h27\n江西科技学院本科生毕业论文（设计），—孔的直径d<5050~100100~150>150K3.24.86.49.5小链轮取整14mm大链轮取整数22mm8)轮毂长度ll=3.3h   小链轮l=3.3×14=46.2mm，取整46mm大链轮l=3.3×22=72.6mm，取整72mm9)轮毂直径小链轮=68mm大链轮=104mm10)齿宽单排b单=0.95×9.4=8.93mm11)齿侧半径 12)倒角宽,取2.1mm13)倒角深h=0.5p=0.5×15.875=7.9375mm14)齿侧凸缘圆角半径=0.635mm(9)链轮公差 1)齿根圆直径和量柱测量距极限偏差项 目极限偏差孔径H827\n江西科技学院本科生毕业论文（设计）齿顶圆h11齿根圆直径极限偏差h11齿宽h14量柱测量距极限偏差h11 小链轮齿根圆直径=116.585-10.16=106.425mm，取106.43mm;大链轮齿根圆直径=328.584-10.16=318.424mm，取318.42mm;小链轮量柱测量距大链轮量柱测量距2)径向圆跳动小链轮径向圆跳动=min{0.0008df+0.008,0.76}=0..43+0.008=0.端面跳动=min{0.0009df+0.008,1.14};本次设计的链轮的零件图纸如下图7所示：27\n江西科技学院本科生毕业论文（设计）图5.1直线引导机构主动链轮图5.4电机的选择5.4.1电动机A的选择按一直的机构的工作条件，选择Y型笼型三相异步电动机，工作机的输出功率：电机的转速选择单机级减速器：电机的转速为：27\n江西科技学院本科生毕业论文（设计）故：直线引导机构选择电机的型号Y132S-8，其同步转速为750r/min，额定功率为2.2kw，满载转速为710r/min。5.4.2直线引导机构电动机B的选择按一直的机构的工作条件，选择Y型笼型三相异步电动机，工作机的输出功率为。电机的转速选择单机级减速器：，电机的转速为：故：选择电机的型号Y132S-8，其同步转速为750r/min，额定功率为2.2kw，满载转速为710r/min。5.5直线引导机构链传动的设计计算一般的情况下，初选两链轮的齿数z1、=17，传动比为i=1，转速n=30r/min，工作载荷平稳，要求中心距可调整。1.直线引导机构链轮A的齿数：2.直线引导机构实际传动比：3.直线引导机构链轮的转速n=30r/min，可知：链轮A的转速为27\n江西科技学院本科生毕业论文（设计）4.设计直线引导机构的链传动的设计功率：5.选择直线引导机构的链条：由p=0.75kw和n=30r/min,由机械设计手册选择16A,且坐标点落在功率曲线定点走侧，功率要求高。6.直线引导机构的检验链速：查机械设计手册知16A链条的节距为p=25.40mm，由下公式知：7.直线引导机构链传动初定中心距由公式知：选择直线引导机构链传动初定中心距8.直线引导机构链传动的链节数链节数27\n江西科技学院本科生毕业论文（设计）选择圆整成偶数，取。9直线引导机构链传动的的实际中心距10.直线引导机构链传动的作用在轴上的力由公式ZH知：5.6底座的设计由直线引导机构工作条件可知：底座的两链接的距离为300mm，有链轮B的选择知：链轮的直径为149mm，应该链接口的中心距底座下底面的高度：考虑到底座的要一定的承受力，故地板的长度：底座的板的宽度和高度定为l1=150mm,高度定为h=25mm，故底座的二维图如下：27\n江西科技学院本科生毕业论文（设计）图5.2直线引导机构底座图5.7各杆长度设计的数学建模根据给定的连杆架在的对应位置进行设计各杆的长度，已知工作条件下，可知原动杆F的长度s为286mm；和杆4的移动距离S1=50mm，S2=100mm故，的由图5.3可知，对应的转角位分别为：由各杆有个杆的关系：杆2的长度为l=150mm;杆3的长度为l=60mm其余两边的长度也为60mm27\n江西科技学院本科生毕业论文（设计）杆4的长度的长度为l=200mm，其余两边的长度也为200mm杆6的长度为l=150mm图5.3直线引导机构装配图27\n江西科技学院本科生毕业论文（设计）第6章直线引导机构的有限元分析根据直线引导机构的有限元分析，用SolidWork三维软件对直线引导机构连杆和底座部分进行有限元分析。图6.1直线引导机构底座的有限元分析图27\n江西科技学院本科生毕业论文（设计）图6.2直线引导机构底座应力的有限元分析图图6.3直线引导机构三角杆的的网格的有限元分析图27\n江西科技学院本科生毕业论文（设计）图6.4直线引导机构三角执行杆的应力有限元分析图图6.527\n江西科技学院本科生毕业论文（设计）27