機械液壓傳動論文和機械原理課程設計-玻璃切割機

PAGEPAGE14機械液壓傳動論文

液壓傳動:是根據(jù)17世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術，是工農業(yè)生產中廣為應用的一門技術。如今，流體傳動技術水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。

在倫敦用水作為工作介質,以水壓機的形式將其應用于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺水壓機。1905年將工作介質水改為油,又進一步得到改善。

第一次世界大戰(zhàn)(1914--1918)后液壓傳動廣泛應用,特別是1920年以后,發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在19世紀末20世紀初的20年間,才開始進入正規(guī)的工業(yè)生產階段。1925年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動的逐步建立奠定了基礎。20世紀初康斯坦丁·尼斯克(G·Constantimsco)對能量波動傳遞所進行的理論及實際研究;1910年對液力傳動(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻，使這兩方面領域得到了發(fā)展。

液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此它的應用非常廣泛，如一般工。業(yè)用的塑料加工機械、壓力機械、機床等；行走機械中的工程機械、建筑機械、農業(yè)機械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機械、提升裝置、軋輥調整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構等；發(fā)電廠渦輪機調速裝置、核發(fā)電廠等國；船舶用的甲板起重機械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等；特殊技術用的巨型天線控制裝置、測量浮標、升降旋轉舞臺等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。

目前,它們分別在實現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、長壽命、高度集成化、小型化與輕量化、一體化和執(zhí)行件柔性化等方面取得了很大的進展。同時,由于與微電子技術密切配合,能在盡可能小的空間內傳遞盡可能大的功率并加以準確的控制,從而更使得它們在各行各業(yè)中發(fā)揮出了巨大作用。

應該特別提及的是,近年來,世界科學技術不斷迅速發(fā)展,各部門對液壓傳動提出了更高的要求。液壓傳動與電子技術配合在一起,廣泛應用于智能機器人、海洋開發(fā)、宇宙航行、地震予測及各種電液伺服系統(tǒng),使液壓傳動的應用提高到一個嶄新的高度。目前，液壓傳動發(fā)展的動向,概括有以下幾點:

1.節(jié)約能源,發(fā)展低能耗元件,提高元件效率;

2.發(fā)展新型液壓介質和相應元件,如發(fā)展高水基液壓介質和元件,新型石油基液壓介質;

3.注意環(huán)境保護,降低液壓元件噪聲;

4.重視液壓油的污染控制;

5.進一步發(fā)展電氣－液壓控制，提高控制性能和操作性能;

6.重視發(fā)展密封技術，防止漏油;

7.其它方面，如元件微型化、復合化和系統(tǒng)集成化的趨勢仍在繼續(xù)發(fā)展，對液壓系統(tǒng)元件的可靠性設計、邏輯設計，與電子技術高度結合，對故障的早期診斷、預測以及防止失效的早期警報等都越來越準確.

一、液壓傳動的主要優(yōu)點

與機械傳動、電氣傳動相比，液壓傳動具有以下優(yōu)點：

(1)液壓傳動的各種元件、可根據(jù)需要方便、靈活地來布置；

(2)重量輕、體積小、運動慣性小、反應速度快；

(3)操縱控制方便，可實現(xiàn)大范圍的無級調速(調速范圍達2000：1)；

(4)可自動實現(xiàn)過載保護；

(5)一般采用礦物油為工作介質，相對運動面可自行潤滑，使用壽命長；

(6)很容易實現(xiàn)直線運動；

(7)容易實現(xiàn)機器的自動化，當采用電液聯(lián)合控制后，不僅可實現(xiàn)更高程度的自動控制過程，而且可以實現(xiàn)遙控。

二、液壓傳動的缺點

(1)液壓系統(tǒng)中的漏油等因素，影響運動的平穩(wěn)性和正確性，使得液壓傳動不能保證嚴格的傳動比。

(2)液壓傳動對油溫的變化比較敏感，溫度變化時，液體粘性變化，引起運動特性的變化，使得工作的穩(wěn)定性受到影響，所以它不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工作。

(3)為了減少泄漏，以及為了滿足某些性能上的要求，液壓元件的配合件制造精度要求較高，加工工藝較復雜。

(4)液壓傳動要求有單獨的能源，不像電源那樣使用方便。

(5)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障不易檢查和排除。

總之，液壓傳動的優(yōu)點是主要的，隨著設計制造和使用水平的不斷提高，有些缺點正在逐步加以克服。液壓傳動有著廣泛的發(fā)展前景。

．液壓技術的應用及研究方向

主要的發(fā)展動向是：

1）正向著高壓、高速、大功率、高效、低噪聲、經久耐用、高度集成化的方向發(fā)展；

2）與計算機科學相結合，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助測試（CAT）、計算機直接控制（CDC）、計算機實時控制技術、機電一體化技術、計算機仿真技術和優(yōu)化技術；

3）與其他相關科學結合，如污染控制技術、可靠性技術等方面也是當前液壓技術發(fā)展和研究的方向；

4）開辟新的應用領域。

液壓系統(tǒng)（HYDRAULICSYSTEM）液壓傳動(Hydraulictransmission)、執(zhí)行元件（ACTUATOR）、液壓缸（CYLINDER）、液壓馬達（MOTOR）、液壓回路（CIRCUIT）、液壓泵（PUMP）、閥（VALVE）、液壓控制(Hydrauliccontrol)、流量控制閥（FLOWVALVE）、泄漏損失(Spillage)'壓力損失(Pressureloss).液壓伺服系統(tǒng)(Hydraulicservo)液壓傳動控制是工業(yè)中經常用到的一種控制方式，它采用液壓完成傳遞能量的過程。因為液壓傳動控制方式的靈活性和便捷性，液壓控制在工業(yè)上受到廣泛的重視。液壓傳動是研究以有壓流體為能源介質，來實現(xiàn)各種機械和自動控制的學科。液壓傳動利用這種元件來組成所需要的各種控制回路，再由若干回路有機組合成為完成一定控制功能的傳動系統(tǒng)來完成能量的傳遞、轉換和控制。從原理上來說，液壓傳動所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是說，液體各處的壓強是一致的，這樣，在平衡的系統(tǒng)中，比較小的活塞上面施加的壓力比較小，而大的活塞上施加的壓力也比較大，這樣能夠保持液體的靜止。所以通過液體的傳遞，可以得到不同端上的不同的壓力，這樣就可以達到一個變換的目的。我們所常見到的液壓千斤頂就是利用了這個原理來達到力的傳遞。液壓傳動基本原理液壓傳動中所需要的元件主要有動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件等。其中液壓動力元件是為液壓系統(tǒng)產生動力的部件，主要包括各種液壓泵。液壓泵依靠容積變化原理來工作，所以一般也稱為容積液壓泵。齒輪泵是最常見的一種液壓泵，它通過兩個嚙合的齒輪的轉動使得液體進行運動。其他的液壓泵還有葉片泵、柱塞泵，在選擇液壓泵的時候主要需要注意的問題包括消耗的能量、效率、降低噪音。液壓執(zhí)行元件是用來執(zhí)行將液壓泵提供的液壓能轉變成機械能的裝置，主要包括液壓缸和液壓馬達。液壓馬達是與液壓泵做相反的工作的裝置，也就是把液壓的能量轉換稱為機械能，從而對外做功。液壓控制元件用來控制液體流動的方向、壓力的高低以及對流量的大小進行預期的控制，以滿足特定的工作要求。正是因為液壓控制元器件的靈活性，使得液壓控制系統(tǒng)能夠完成不同的活動。液壓控制元件按照用途可以分成壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥。按照操作方式可以分成人力操縱閥、機械操縱法、電動操縱閥等。除了上述的元件以外，液壓控制系統(tǒng)還需要液壓輔助元件。這些元件包括管路和管接頭、油箱、過濾器、蓄能器和密封裝置。通過以上的各個器件，我們就能夠建設出一個液壓回路。所謂液壓回路就是通過各種液壓器件構成的相應的控制回路。根據(jù)不同的控制目標，我們能夠設計不同的回路，比如壓力控制回路、速度控制回路、多缸工作控制回路等。根據(jù)液壓傳動的結構及其特點，在液壓系統(tǒng)的設計中，首先要進行系統(tǒng)分析，然后擬定系統(tǒng)的原理圖，其中這個原理圖是用液壓機械符號來表示的。之后通過計算選擇液壓器件，進而再完成系統(tǒng)的設計和調試。這個過程中，原理圖的繪制是最關鍵的。它決定了一個設計系統(tǒng)的優(yōu)劣。液壓傳動的應用性是很強的，比如裝卸堆碼機液壓系統(tǒng)，它作為一種倉儲機械，在現(xiàn)代化的倉庫里利用它實現(xiàn)紡織品包、油桶、木桶等貨物的裝卸機械化工作。也可以應用在萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)等生產實踐中。這些系統(tǒng)的特點是功率比較大，生產的效率比較高，平穩(wěn)性比較好。液壓作為一個廣泛應用的技術，在未來更是有廣闊的前景。隨著計算機的深入發(fā)展，液壓控制系統(tǒng)可以和智能控制的技術、計算機控制的技術等技術結合起來，這樣就能夠在更多的場合中發(fā)揮作用，也可以更加精巧的、更加靈活地完成預期的控制任務。1、概述行走驅動系統(tǒng)是工程機械的重要組成部分。與工作系統(tǒng)相比，行走驅動系統(tǒng)不僅需要傳輸更大的功率，要求器件具有更高的效率和更長的壽命，還希望在變速調速、差速、改變輸出軸旋轉方向及反向傳輸動力等方面具有良好的能力。于是，采用何種傳動方式，如何更好地滿足各種工程機械行走驅動的需要，一直是工程機械行業(yè)所要面對的課題。尤其是近年來，隨著我國交通、能源等基礎設施建設進程的快速發(fā)展，建筑施工和資源開發(fā)規(guī)模不斷擴大，工程機械在市場需求大大增強的同時，更面臨著作業(yè)環(huán)境更為苛刻、工況條件更為復雜等所帶來的挑戰(zhàn)，也進一步推動著對其行走驅動系統(tǒng)的深入研究。這里試圖從技術構成及性能特征等角度對液壓傳動技術在工程機械行走驅動系統(tǒng)的發(fā)展及其規(guī)律進行探討。2、基于單一技術的傳動方式工程機械行走系統(tǒng)最初主要采用機械傳動和液力機械傳動(全液壓挖掘機除外)方式?，F(xiàn)在，液壓和電力傳動的傳動方式也出現(xiàn)在工程機械行走驅動裝置中，充分表明了科學技術發(fā)展對這一領域的巨大推動作用。2.1機械傳動純機械傳動的發(fā)動機平均負荷系數(shù)低，因此一般只能進行有級變速，并且布局方式受到限制。但由于其具有在穩(wěn)態(tài)傳動效率高和制造成本低方面的優(yōu)勢，在調速范圍比較小的通用客貨汽車和對經濟性要求苛刻、作業(yè)速度恒定的農用拖拉機領域迄今仍然占據(jù)著霸主地位。2.2液力傳動液力傳動用變矩器取代了機械傳動中的離合器，具有分段無級調速能力。它的突出優(yōu)點是具有接近于雙曲線的輸出扭矩-轉速特性，配合后置的動力換擋式機械變速器能夠自動匹配負荷并防止動力傳動裝置過載。變矩器的功率密度很大而負荷應力卻較低，大批生產成本也不高等特點使它得以廣泛應用于大中型鏟土運土機械、起重運輸機械領域和汽車、坦克等高速車輛中。但其特性匹配及布局方式受限制，變矩范圍較小，動力制動能力差，不適合用于要求速度穩(wěn)定的場合。2.3液壓傳動與機械傳動相比。液壓傳動更容易實現(xiàn)其運動參數(shù)(流量)和動力參數(shù)(壓力)的控制，而液壓傳動較之液力傳動具有良好的低速負荷特性。由于具有傳遞效率高，可進行恒功率輸出控制，功率利用充分，系統(tǒng)結構簡單，輸出轉速無級調速，可正、反向運轉，速度剛性大，動作實現(xiàn)容易等突出優(yōu)點，液壓傳動在工程機械中得到了廣泛的應用。幾乎所有工程機械裝備都能見到液壓技術的蹤跡，其中不少已成為主要的傳動和控制方式。極限負荷調節(jié)閉式回路，發(fā)動機轉速控制的恒壓，恒功率組合調節(jié)的變量系統(tǒng)開發(fā)，給液壓傳動應用于工程機械行走系提供了廣闊的發(fā)展前景。與純機械和液力傳動相比，液壓傳動的主要優(yōu)點是其調節(jié)的便捷性和布局的靈活性，可根據(jù)工程機械的形態(tài)和工況的需要，把發(fā)動機、驅動輪、工作機構等各部件分別布置在合理的部位，發(fā)動機在任一調度轉速下工作，傳動系統(tǒng)都能發(fā)揮出較大的牽引力，而且傳動系統(tǒng)在很寬的輸出轉速范圍內仍能保持較高的效率，并能方便地獲得各種優(yōu)化的動力傳動特性，以適應各種作業(yè)的負荷狀態(tài)。在車速較高的行走機械中所采用的帶閉式油路的行走液壓驅動裝置能無級調速，使車輛柔和起步、迅速變速和無沖擊地變換行駛方向。對在作業(yè)中需要頻繁起動和變速、經常穿梭行駛的車輛來說這一性能十分寶貴。但與開式回路相比，閉式回路的設計、安裝調試以及維護都有較高的難度和技術要求。借助電子技術與液壓技術的結合，可以很方便地實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的各種調節(jié)和控制。而計算機控制的引入和各類傳感元件的應用，更極大地擴展了液壓元件的工作范圍。通過傳感器監(jiān)測工程車輛各種狀態(tài)參數(shù)，經過計算機運算輸出控制目標指令，使車輛在整個工作范圍內實現(xiàn)自動化控制，機器的燃料經濟性、動力性、作業(yè)生產率均達到最佳值。因此，采用液壓傳動可使工程機械易于實現(xiàn)智能化、節(jié)能化和環(huán)保化，而這已成為當前和未來工程機械的發(fā)展趨勢。2.4電力傳動電力傳動是由內燃機驅動發(fā)電機，產生電能使電動機驅動車輛行走部分運動，通過電子調節(jié)系統(tǒng)調節(jié)電動機軸的轉速和轉向，具有凋速范圍廣，輸人元件(發(fā)電機)、輸出元件(電動機)、及控制裝置可分置安裝等優(yōu)點。電力傳動最早用于柴油機電動船舶和內燃機車領域，后又推廣到大噸位礦用載重汽車和某些大型工程機械上，近年來又出現(xiàn)了柴油機電力傳動的叉車和牽引車等中小型起重運輸車輛。但基于技術和經濟性等方面的一些原因，適用于行走機械的功率電元件還遠沒有像固定設備用的那樣普及，電力傳動對于大多數(shù)行走機械還僅是“未來的技術”。3、發(fā)展中的復合傳動技術從前面的分析可以看出，應用于工程機械行走驅動系統(tǒng)中的基于單一技術的傳動方式構成簡單、傳動可靠，適用于某些特定的場合和領域。而在大多數(shù)的實際應用中，這些傳動技術往往不是孤立存在的，彼此之間都存在著相互的滲透和結合，如液力、液壓和電力的傳動裝置中都或多或少的包含有機械傳動環(huán)節(jié)，而新型的機械和液力傳動裝置中也設置了電氣和液壓控制系統(tǒng)。換句話說，采用有針對性的復合集成的方式，可以充分發(fā)揮各種傳動方式各自的優(yōu)勢，揚長避短，從而獲得最佳的綜合效益。值得注意的是，兼有調節(jié)與布局靈活性及高功率密度的液壓傳動裝置在其中充當著重要角色。3.1液壓與機械和液力傳動的復合(1)串聯(lián)方式串聯(lián)方式是最為簡單和常見的復合方式，是在液壓馬達或液壓變速器的輸出端和驅動橋之間設置機械式變速器以擴大調速的高效區(qū)，實現(xiàn)分段的無級變速。目前已廣泛用于裝載機、聯(lián)合收獲機和某些特種車輛上。對其的發(fā)展是將可在行進間變換傳動比的動力換擋行星變速器直接安裝在驅動輪內，實現(xiàn)了大變速比的輪邊液壓驅動，因而取消了驅動橋，更便于布局。(2)并聯(lián)方式即為通常所稱的“液壓機械功率分流傳動”，可理解為一種將液壓與機械裝置“并聯(lián)”分別傳輸功率流的傳動系統(tǒng)，也就是是利用多自由度的行星差速器把發(fā)動機輸出的功率分成液壓的和機械的兩股“功率流”，借助液壓功率流的可控性，使這兩股功率流在重新匯合時可無級調節(jié)總的輸出轉速。這種方式將液壓傳動的無級調速性能好和機械傳動的穩(wěn)態(tài)效率高這兩方面的優(yōu)點結合起來，得到一個既有無級變速性能，又有較高效率和較寬高效區(qū)的變速裝置。按其結構，這種復合式傳動裝置可分為兩類：第一類為利用行星齒輪差速器分流的外分流式，其中常見的分流傳動機構又可分為輸入分流式和輸出分流式兩種基本形式；第二類為利用液壓泵或馬達轉子與外殼間的差速運動分流的內分流式。日本小松公司開發(fā)的這種復合方式的液壓傳動變速器，已經應用在裝載機、推土機等工程機械上。德國Fendt拖拉機生產的采用Vario型無級變速器裝備的農用拖拉機，到2003年總銷量超過了30000臺。由此可以看出，這種新型的傳動裝置已日益成為大中功率液力傳動和動力換檔變速器的有力競爭者。(3)分時方式對于作業(yè)速度和非作業(yè)狀態(tài)下轉移空駛速度相差懸殊的專用車輛，采用傳統(tǒng)機械變速器用于高速行駛、附加液壓傳動裝置用于低速作業(yè)的方式能很好地滿足這兩種工況的矛盾要求。機械——液壓分時驅動的方式在此類車輛上的應用已很普遍，這一技術也已被應用于飛機除冰車和田間移栽機等需要“爬行速度”的車輛和機具上。(4)分位方式把液壓馬達直接安裝在車輪內的“輪邊液壓驅動裝置”是一種輔助液壓驅動裝置，可以解決工程機械需要提高牽引性能，但又無法采用全輪驅動方式，難以布置傳統(tǒng)的機械傳動裝置的問題。液壓傳動的無級調速性能使以不同方式傳動的驅動輪之間能協(xié)調同步，這在某種意義上也可視為一種功率分流傳動：動力機的功率被分配到幾組驅動輪上，經地面耦合后產生推動車輛運動的牽引力。目前，許多工程機械制造廠商將這一技術用于具有部分自走驅動能力的，諸如自走式平地機和鏟運機這樣的工程機械上。3.2液壓與電力傳動的復合由于現(xiàn)代技術的發(fā)展，電子技術在信號處理的能力和速度方面占有很大的優(yōu)勢，而液壓與電力傳動在各自功率元件的特性方面各有所長。因此，除了現(xiàn)在已普遍存在的“電子神經+液壓肌肉”這種模式外，兩者在功率流的復合傳輸方面也有許多成功的實例，如：由變頻或直流調速電機和高效、低脈動的定量液壓泵構成的可變流量液壓油源，用集成安裝的電動泵－液壓缸或低速大扭矩液壓馬達構成的電動液壓執(zhí)行單元，以及混合動力工業(yè)車輛的驅動系統(tǒng)等。3.3二次調節(jié)靜液傳動系統(tǒng)二次調節(jié)靜液傳動技術是通過對液壓元件所進行的調節(jié)來實現(xiàn)液壓能與機械能互相轉換。一般來說，它的實現(xiàn)是以壓力耦聯(lián)系統(tǒng)為基礎的，在一次元件(泵)及二次元件(馬達)間采用定壓力偶合方式，依靠實時調節(jié)馬達排量來平衡負荷扭矩。目前，對二次調節(jié)靜液傳動技術進行研究的出發(fā)點是對傳動過程進行能量的回收和能量的重新利用，從宏觀的角度對靜液傳動總體結構進行合理的配置以及改善其靜液傳動系統(tǒng)的控制特性。為了使不具備雙向無級變量能力的液壓馬達和往復運動的液壓缸也能在二次調節(jié)系統(tǒng)的恒壓網絡中運行，出現(xiàn)了利用二次調節(jié)技術的“液壓變壓器”，它類似于電力變壓器用來匹配用戶對系統(tǒng)壓力和流量的不同需求，從而實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的功率匹配。二次調節(jié)靜液傳動系統(tǒng)與傳統(tǒng)靜液傳動系統(tǒng)相比，其優(yōu)點是更便于控制，能在四個象限中工作，可在不轉變能量形式情況下回收能量，進行能量的存儲，利用液壓蓄能器加速可大大提高加速功率，且系統(tǒng)中無壓力峰值，由于一次元件和二次元件分開安裝，可通過一個泵站給多個液壓動力元件提供油源，減少了冷卻費用，設備的制造成本降低，系統(tǒng)效率高。二次調節(jié)靜液傳動與電力傳動相比，具有閉環(huán)控制動態(tài)響應快、功率密度高、重量輕、安裝空間小等優(yōu)點。由于二次調節(jié)靜液傳動系統(tǒng)具有許多優(yōu)點，使它在很多領域得到廣泛地應用。國外已將其成功應用于造船工業(yè)、鋼鐵工業(yè)、大型試驗臺、車輛傳動等領域。奔馳汽車公司已將二次調節(jié)技術應用于無人駕駛運輸系統(tǒng)中的行駛驅動。4、結束語自2O世紀9O年代以來，工程機械進入了一個新的發(fā)展時期，新技術的廣泛應用使得新結構和新產品不斷涌現(xiàn)。隨著微電子技術向工程機械的滲透，工程機械日益向智能化和機電一體化方向發(fā)展，對工程機械行走驅動裝置提出的要求也越來越苛刻。近年來，液壓技術迅速發(fā)展，液壓元件日臻完善，使得液壓傳動在工程機械傳動系統(tǒng)中的應用突飛猛進，液壓傳動所具有的優(yōu)勢也日漸凸現(xiàn)。可以相信，隨著液壓技術與微電子技術、計算機控制技術以及傳感技術的緊密結合，液壓傳動技術必將在工程機械行走驅動系統(tǒng)的發(fā)展中發(fā)揮出越來越重要的作用。機械原理課程設計設計說明書設計題目：玻璃切割機機電與車輛工程學院車輛工程班設計者：指導老師目錄前言………………3緒論………………41.設計題目…………………51.1玻璃切割機簡介…………51.2設計的目的………………51.3設計題目的簡介…………51.4設計條件及設計要求…52運動方案設計…62.1機械預期的功能要求……62.2功能原理設計……………72.3運動規(guī)律設計……………122.3.1機構尺寸的確定………122.3.2運動和動力分析………132.3.3位移速度加速度分析…142.3.4機構運動簡圖…………152.3.5機構運動循環(huán)圖………163總結……………164參考資料………17前言隨著科學技術的發(fā)展，工業(yè)生產水平的不斷發(fā)展和人們生活條件的不斷改善，消費者的價值觀念變化很快，市場需求出現(xiàn)多樣化的特征，機械產品的種類日益增多，同時這些機械產品的壽命周期也相應縮短，企業(yè)為了贏得市場，必須不斷開發(fā)符合市場需求的產品。新產品的開發(fā)包括產品的設計與制造，其中設計是產品開發(fā)的第一步，是決定產品的性能、質量、水平、市場競爭力和經濟效益的最主要因素。機械產品的設計是對產品的功能、工作原理、系統(tǒng)運動方案、機構的運動與動力設計、機構的結構尺寸、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進行構思分析與計算，并將其轉化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。其中機械產品的功能、工作原理、系統(tǒng)運動方案、機構的運動與動力設計、機構的結構尺寸、力和能量的傳遞方式等設計內容是機械原理課程的教學內容。機械原理課程設計是機械原理課程的一個重要實踐性教學環(huán)節(jié)同時又是機械類專業(yè)人才培養(yǎng)計劃中的一個相對獨立的設計實踐，在培養(yǎng)學生的機械綜合設計能力及創(chuàng)新意識與能力方面起到十分重要的作用。通過課程設計這一環(huán)節(jié)使學生更好的掌握和加深理解本課程的基本理論和方法進一步提高學生查閱技術資料，繪制工程圖和應用計算機的能力。在課程設計中要重視培養(yǎng)學生創(chuàng)新設計的能力。我們將從機構的運動學以及機器的動力學入手,研究機構運動的確定性和可能性,并進一步討論的組成原理.,從幾何的觀點來研究機構各點的軌跡、位移、速度和加速度的求法,以及按已知條件來設計新的機構的方法。機械原理課程設計所研究的問題又可歸納為二類:根據(jù)已有的機構和主要參數(shù)來分析該機構和所組成機構的各種特性,即結構分析,運動分析。根據(jù)預期的各種特性來確定新的機構的形式,結構和參數(shù),即機構的設計問題.,如機構的運動設計,機構的平衡設計以及速度的調節(jié)。計算機的應用為此次課程設計提供方便,我們可以利用VisualBasic作圖,從而能看到機構的仿真運動。這算是我們開始學習專業(yè)的第一次親自實踐過程。緒論玻璃切割機Glasscuttingmachine是指專用于玻璃加工與下料的一種加工機械.玻璃切割機包括首尾排列的氣浮式送片臺、雙橋立交式切桌。作為改進，雙橋立交式切桌在上框架長度方向首部的第一平直梁和第二平直梁及下框架長度方向首部的第三平直梁和第四平直梁這四者之間設有包括轉軸、若干輸送輪、電動機、皮帶的玻璃輸送機構；氣浮式送片臺在其臺面的長度方向尾端設有接在電動機的電源控制電路中、以控制電動機啟閉的接近開關，接近開關的上端略低于所述臺面。１.設計題目１.１設計目的機械設計是根據(jù)使用要求對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸以及潤滑方式等進行構思、分析和計算，并將其轉化為制造依據(jù)的工作過程。機械設計是機械產品生產的第一步，是決定機械產品性能的最主要環(huán)節(jié)，整個過程蘊涵著創(chuàng)新和發(fā)明。目的：為了綜合運用機械原理課程的理論知識，分析和解決與本課程有關的實際問題，使所學知識進一步鞏固和加深。1.2設計題目簡介設計題目為玻璃切割機本是通過電動機輸出兩個不同的轉速來分別帶動上行曲柄和鏈輪。由機架上的曲柄來帶動刀架的上下進刀，由鏈輪的轉動來帶動刀架上的曲柄左右運動，進行切割。1.3設計條件及設計要求首先確定玻璃切割機運動的機構原理及各機構運動的有關數(shù)據(jù)，制定多套運動方案。再查閱相關資料，通過精確的計算，對設計題目進行創(chuàng)新設計和運動仿真，最后在多方面的考慮下確定一套方案并完成整套課程設計說明書。1.4工藝數(shù)據(jù)及要求a)假設玻璃毛坯尺寸為2m*0.5mb)要切割的玻璃厚度為0.5cmc)玻璃為易碎品,橫向尺寸較大,需要采取柔性(鋼絲)或金剛石刀片為刀具進行切割d)刀具既有水平方向往復切割運動又有垂直方向進刀運動e)切好一片后,玻璃毛坯要實現(xiàn)進料運動，刀具又恢復到起始位置1.5要求完成的設計工作量1）根據(jù)功能要求，確定工作原理和繪制系統(tǒng)功能圖2）按照工藝動作過程擬定運動循環(huán)圖，機構運動簡圖、機構尺寸綜合、運動分析（包括速度、加速度）、機構設計的不足之處等。3）構思運動方案（至少3個以上），進行方案評價，選出較優(yōu)方案。4）對傳動機構和執(zhí)行機構進行運動尺寸設計。5）用ADAMS或SOLIDWORKS或PRE/E軟件對機構進行運動仿真。6）用ADAMS或SOLIDWORKS或PRE/E軟件對機構進行運動學分析，并畫出輸出機構和執(zhí)行機構的位移、速度、和加速度線圖。7）二號或三號圖紙一張，主要是運動循環(huán)圖和機構運動簡圖，設計結果清楚明了，要求符合制圖規(guī)范。2運動方案設計和確定2.1機械預期的功能要求該玻璃切割機主要功能是切割玻璃，要求要求傳送帶運送玻璃，以鋼絲或刀片為切玻璃的工具，當傳送帶運送的玻璃到達足夠的長度的時候，刀片開始切割玻璃，此時傳送帶處于停止狀態(tài)。當切玩玻璃的時候刀具應該具有急回特性，此時傳送帶又開始運動，切好的玻璃被吸盤吸起豎直放在一旁。2.2功能原理設計通常情況下，一部的機器需要通過電機帶動一系列復雜的機構使其正常運轉，這其中涉及到很多簡單且基本的機械機構。當然，也可以直接通過電機帶動整部機器的運轉，這完全取決于機器所需完成的工作以及設計該機器時所面臨的種種實際情況。針對該玻璃切割機，提出了三套設計方案，分別是：方案一：曲柄滑塊機構帶動及電動機直接驅動。方案二：曲柄搖桿機構帶動及電動機直接驅動。方案三：通過電動機輸出兩個不同的轉速來分別帶動上行曲柄和鏈輪。由機架上的曲柄來帶動刀架的上下進刀，由鏈輪的轉動來帶動刀架上的曲柄左右運動，進行切割。首先來看曲柄滑塊機構帶動及電動機直接驅動在平面連桿機構中，能繞定軸或定點作整周回轉的構件被稱為曲柄。而通過改變平面四桿機構中構件的形狀和運動尺寸能將其演化為不同的機構形式，就曲柄滑塊機構而言，它是通過增加鉸鏈四桿機構中搖桿的長度至無窮大而演變過來的。改機構實際上是由一曲柄一端鉸接在機架上，另一端鉸接一連桿，連桿的另一端聯(lián)結一滑塊，在曲柄為主動件運動時帶動連桿，連桿又帶動滑塊，使其在平面某一范圍內做直線往復運動。我們將刀具裝在滑塊上，使它具有勻速切割和急回特性，如圖一所示（圖一）接下來：曲柄搖桿機構帶動及電動機直接驅動的刀具機構本案的刀具是采用一套曲柄搖桿機構設計而成的。通過讓電動機對曲柄的驅動來使遙感往復擺動，來實現(xiàn)運動要求。同時電動機通過皮帶帶動鋼絲做來回切割運動。如圖二所示（圖二）最后一個是：電動機輸出兩個不同的轉速來分別帶動上行曲柄和鏈輪機架上的曲柄來帶動刀架的上下進刀，由鏈輪的轉動來帶動刀架上的曲柄左右運動，進行切割。如圖三所示。（圖三）以上各機構的傳送機構如(圖四）所示，它是一個槽輪機構，槽數(shù)Z=4，滾子數(shù)j=1，當轉臂轉動一周的時候，槽輪轉角為90度。切好玻璃的放置機構如（圖五)所示它是由四個桿件和一個滑塊所組成，在動力的作用下推動滑塊運動從而停放玻璃。（圖四）(圖五)（圖五）驅動機構是交流電動機，參數(shù)如下所示型號功率/kw電流/A轉速/(r/min)滿載效率/%功率因數(shù)/(cos/)Y2-132S-637.496081.00.76堵轉電流/實際電流堵轉轉矩/額定轉矩最大轉矩/額定轉矩6．52.12.1選擇的電動機的額定功率必須滿足負載要求，而且必須保證在啟動時可以順利地運行，對于電動機來說，轉速選擇960r/min合適，可以保證運行的穩(wěn)定性。另外轉速也不可過高，這樣造成功率因素過低，這也是不經濟的。電動機的運動參數(shù)為轉速。電動機的速度越高，其尺寸和質量也就越大，價格也就越高，但當執(zhí)行構件的速度較低時，若選用高速電動機，勢必需要大減速比的減速裝置，反而可能會造成機械傳動系統(tǒng)的過分龐大和制造成本的顯著增加。在此機械運動中執(zhí)行構件要求的效率不是很大，經過多方面的考慮我選960轉/min的電動機。型號為Y2-132S-62.運動方案的選定方案一：優(yōu)點：機構簡單，運動精確，易于裝配和分析缺點：不能完全達到事先所提出的設計要求，機構整體體積龐大方案二：優(yōu)點：通過連桿機構帶動滑塊運動，通過裝在滑塊上的玻璃刀迅速切割玻璃。缺點：切割不迅速，效率不高，不適合工業(yè)化和大批量生產。不能完全達到事先所給出的設計要求。方案三：和前兩個方案相比較，能完全達到所要求的運動方式和課程設計的初衷。在切割速度上，具有比較高的切割效率。創(chuàng)新：實現(xiàn)了可變中心距的動力傳動。只采用了一個原動件就能帶動機構運動。因此，我們選擇了此方案為最終方案。但是，經過小組討論我們發(fā)現(xiàn)用槽輪帶動皮帶運送玻璃不能夠切割任意長度的玻璃，所以不適用于工業(yè)化生產，所以我們決定重新設計玻璃運送裝置，我們的構思就是能夠切割任意長度的玻璃，所以我們決定不用槽輪機構，改用電機直接驅動，但是我們在傳送帶旁邊裝了一個位置傳感器，當玻璃運動到位置傳感器時候就會自動停下來，我們也可以設置停留時間的長度，只要位置傳感放置的位置不同所切割的玻璃長度自然也會不同。所以我們就可以切割任意長度的玻璃。2.3運動規(guī)律的設計2.3.1機構尺寸的確定假設初始尺寸設計：控制刀架上下行的偏距：e=480mm控制刀架上下行的曲柄：41控制刀架上下行的連