機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)-混凝土布料桿結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析

機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)-混凝土布料桿結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)-混凝土布料桿結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)姓名：學(xué)號(hào):班級(jí)：鐵車二班設(shè)計(jì)題目：混凝土布料桿結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析指導(dǎo)老師：目錄1設(shè)計(jì)任務(wù)書 31.1設(shè)計(jì)題目簡(jiǎn)介 31.2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與要求 31.3設(shè)計(jì)任務(wù) 32方案分析 42.1方案選擇 43數(shù)據(jù)分析 53.1狀態(tài)圖 53.2節(jié)臂長(zhǎng)度分析 63.3節(jié)臂鉸接處運(yùn)動(dòng)分析 83.4二維狀態(tài)圖 93.5計(jì)算鉸接問(wèn)題 113.6相關(guān)問(wèn)題分析 124仿真 144.1軟件模型截圖 144.2運(yùn)動(dòng)圖像分析 155實(shí)驗(yàn)室搭建模型 175.1模型搭建 176收獲與感悟 191.機(jī)械原理設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名楊明軍班級(jí)鐵車二班學(xué)號(hào)2014120919設(shè)計(jì)題目：混泥土泵車布料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)21.1設(shè)計(jì)題目簡(jiǎn)介混凝土泵車是目前土建工地現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆注中不可或缺的機(jī)械設(shè)備,其功能是將攪拌好的混凝土通過(guò)泵送和布料桿傳送到需要澆注的部位,完成混凝土構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)澆注的工序。而泵車的布料桿是泵車設(shè)計(jì)和制造的關(guān)鍵，布料桿結(jié)構(gòu)的合理與否將直接影響整車的工作性能和作業(yè)穩(wěn)定性。布料桿臂與臂之間是通過(guò)軸、連桿機(jī)構(gòu)以及變幅油缸連接在一起的，料桿通過(guò)各變幅缸的伸縮運(yùn)動(dòng)和多個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)其在作業(yè)范圍內(nèi)的工作。1.2

設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與要求該型混泥土泵車布料桿,五節(jié)臂組成，

最大布料高度44米，最大布料深度32米，最大布料半徑40米，液壓缸驅(qū)動(dòng)。1.3設(shè)計(jì)任務(wù)1.至少提出兩種運(yùn)動(dòng)方案，然后進(jìn)行方案分析評(píng)比，選出一種運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)；2對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺度綜合，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析；驗(yàn)證輸出構(gòu)件的軌跡是否滿足設(shè)計(jì)要求；求出機(jī)構(gòu)中輸出件的速度、加速度；畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)線圖。3.在機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用機(jī)構(gòu)綜合實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性，將在實(shí)驗(yàn)室搭建模型的桿長(zhǎng)參數(shù)等測(cè)量出來(lái)，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)比較進(jìn)行分析。4.用軟件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，并畫出輸出機(jī)構(gòu)的位移、速度、和加速度線圖后進(jìn)行分析，根據(jù)前期的理論計(jì)算、實(shí)驗(yàn)效果及軟件仿真情況確認(rèn)設(shè)計(jì)是否達(dá)到目標(biāo)。5.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書，其中應(yīng)包括設(shè)計(jì)思路、計(jì)算及運(yùn)動(dòng)模型建立過(guò)程以及效果分析等。完成日期：2015年12月20日指導(dǎo)教師馮鑒2.方案分析2.1根據(jù)市場(chǎng)分析，現(xiàn)在所用的布料桿運(yùn)動(dòng)方式分為移動(dòng)式和樓面內(nèi)爬式兩種，1移動(dòng)式 2樓面內(nèi)爬式根據(jù)實(shí)際情況，混泥土泵車經(jīng)常在野外工作所以在此我優(yōu)先考慮移動(dòng)式布料桿，這種方式很靈活，操作范圍很大，非常適合實(shí)際情況使用，這是我選擇的依據(jù)。并且有以下幾種移動(dòng)式圖1.1：布料桿折疊方式由于太多就選z型來(lái)做分析實(shí)物圖：首先認(rèn)識(shí)布料桿各結(jié)構(gòu)名稱圖1.2：布料桿實(shí)物圖3數(shù)據(jù)分析3.1布料桿折疊與展開圖：3.2節(jié)臂長(zhǎng)度分析根據(jù)所給已知條件：該型混泥土泵車布料桿,五節(jié)臂組成，

最大布料高度44米，最大布料深度32米，最大布料半徑40米，液壓缸驅(qū)動(dòng)。說(shuō)明：由于是多節(jié)臂組成，全部分析就重復(fù)了，分析兩節(jié)臂即可，一下所有內(nèi)容都以兩節(jié)臂為準(zhǔn)分析。提出假設(shè)，（轉(zhuǎn)動(dòng)基座距離地面4米，每根臂長(zhǎng)8米）畫出相關(guān)圖形圖3.1：最大高度說(shuō)明：由于不可能直接垂直穿過(guò)車體到達(dá)下方，說(shuō)以最大深度時(shí)第一節(jié)臂要使桿伸出車外。基座可以全方位運(yùn)動(dòng)才可以滿足任何方位的運(yùn)動(dòng)。圖3.2:最大直徑不過(guò)由于還有第一節(jié)節(jié)臂的放置問(wèn)題，第一節(jié)臂就應(yīng)該長(zhǎng)一點(diǎn)，將第一節(jié)臂定為9米，中間三節(jié)臂為8米，最后一節(jié)為7米。轉(zhuǎn)動(dòng)基座還是高4米在前面進(jìn)行假設(shè)分析的時(shí)候“第一節(jié)臂剛好在約束的條件下在下拉時(shí)，豎直距離會(huì)減少4米，這樣就剛好是最大布料深度32米了。也就是第一節(jié)臂放下后極限位置時(shí)，另一個(gè)端點(diǎn)下降的距離為4米?！保敲次覀兙鸵谠O(shè)計(jì)的時(shí)候達(dá)到這種情況。前邊也有說(shuō)到第一節(jié)臂長(zhǎng)為9m，先假設(shè)第一節(jié)臂放下后于水平面成一個(gè)角度θ要使其放下后下降距離為4米，那么就有θ的的余弦=4/9(不會(huì)打符號(hào)見諒)。為了容易確定這個(gè)位置，可以在起始處設(shè)置一個(gè)向下傾角最大為θ的設(shè)置。這里先要設(shè)計(jì)一下起始端的大體模型。首先要是固定的，另外要能連接第一節(jié)臂并控制轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3.3：最大深度3.3兩臂鉸接處運(yùn)動(dòng)分析從結(jié)構(gòu)圖中可以看出交接處結(jié)構(gòu)模型，其簡(jiǎn)圖如下：圖3.4：狀態(tài)圖實(shí)驗(yàn)假設(shè)尺寸比例，不是真實(shí)尺寸。圖3.5：比例圖AE為可伸縮液壓桿并且可轉(zhuǎn)動(dòng)，BE，ED兩桿為轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接，作為支撐兩節(jié)臂展開的桿。圖中分別是兩節(jié)臂收攏，半展開，完全展開時(shí)的結(jié)構(gòu)圖，C為兩臂轉(zhuǎn)動(dòng)交接處。根據(jù)圖中所示可以計(jì)算出其自由度，n=5,Pl=7,Ph=0.所以F=3n-2Pl-Ph=1，圖中只有一根液壓桿驅(qū)動(dòng)，符合題意。3.4狀態(tài)圖圖3.6：狀態(tài)分析圖圖3.7：展開狀態(tài)1圖3.8：展開狀態(tài)2圖3.9：展開狀態(tài)3圖3.10：展開狀態(tài)4根據(jù)實(shí)際情況，假設(shè)實(shí)際尺寸，則可以看出液壓桿最大為381.4cm圖3.11：實(shí)際尺寸圖3.5計(jì)算鉸接問(wèn)題假設(shè)液壓桿與第一節(jié)臂的夾角為α，第一節(jié)臂與第二節(jié)夾角為β，可以從圖中可以看出α與β是輸入與輸出關(guān)系，由于沒(méi)有具體數(shù)據(jù)，在此用字母代替以為實(shí)際兩節(jié)臂鉸接處是有斜度的連接，為方便計(jì)算把交接處去掉以B,D為終點(diǎn)，不影響計(jì)算。設(shè)AB=a,BE=b,ED=c,<ABE=θ1<BED=θ2<EBD=θ3<EDB=θ4,AE=x1,BD=x2.(a,b,c為常數(shù))圖3.12：假設(shè)數(shù)據(jù)圖3.13：計(jì)算公式由公式1和2可以得出連接角與液壓桿的位移輸出關(guān)系（由于沒(méi)有具體數(shù)據(jù)，沒(méi)有給出最后公式）3.6相關(guān)問(wèn)題分析下面分析幾個(gè)問(wèn)題：1基座與干連接問(wèn)題基座與第一節(jié)臂連接，也由液壓桿驅(qū)動(dòng)，并且基座能360°轉(zhuǎn)動(dòng)，由于第一節(jié)臂不可能全方位轉(zhuǎn)動(dòng)，所以在連接處應(yīng)該有一個(gè)限位器，按實(shí)際情況第一節(jié)臂只有在如圖范圍轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3.14：基座連接圖2限位問(wèn)題由于節(jié)臂不可能無(wú)限轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣不利于實(shí)際操作，所以在它完全展開時(shí)會(huì)有一個(gè)最大位子，在該處存在限位器，禁止它繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖所示：圖3.15最大位子圖4仿真4.1軟件:SIMPACK給液壓桿勻速運(yùn)動(dòng)動(dòng)力，則可以看出輸出桿的運(yùn)動(dòng)圖4.1：模型截圖4.2運(yùn)動(dòng)圖像圖4.2：第二節(jié)臂的角位移和角速度圖中說(shuō)明輸出臂是做勻速運(yùn)動(dòng)的，符合要求圖4.2：第二節(jié)臂加速度下圖是液壓桿的角位移與直線位移的表現(xiàn)，說(shuō)明輸入也是勻速的。圖4.3：液壓桿的直線位移和角位移5實(shí)驗(yàn)室搭建機(jī)構(gòu)模型由于實(shí)驗(yàn)室材料尺寸比例與實(shí)際尺寸比例問(wèn)題，搭建的機(jī)構(gòu)只能在一定的范圍活動(dòng)，只能展現(xiàn)實(shí)際運(yùn)動(dòng)的一部分過(guò)程5.1實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D下面三張圖是液壓桿伸出，第二節(jié)臂緩緩張開的過(guò)程。圖5.1：模型展開圖1圖5.2：模型展開圖2圖5.3：模型展開圖36設(shè)計(jì)感悟通過(guò)本次的課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了把課堂知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際的運(yùn)用，對(duì)課堂所講的幾種機(jī)構(gòu)有了更深的認(rèn)識(shí)，在設(shè)計(jì)中知曉了實(shí)際物體與設(shè)計(jì)模型的聯(lián)系與區(qū)別，學(xué)會(huì)了將生活中的物體拆分，從機(jī)械的角度去看待實(shí)物的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，將課堂與實(shí)際生活聯(lián)系起來(lái)，讓學(xué)習(xí)更加