机械原理项目教学结题选读.doc

机械原理项目教学报告灌溉装置 组长：曲俊生 ：郭炜 2015年6月  目录 一．项目课题 2 二．项目功能及原理 2 2.1平面四杆机构概述 2 2.2平面四杆原理及示意图 2 三．项目机构选型 3 四．机构设计及运动分析 4 4.1.1行走部车体设计 6 4.1.2连接齿轮 7 4.2.1曲柄滑块的设计 7 4.2.2曲柄滑块的运动学特性 9 4.2.3核对曲柄滑块的运动学特性 15 4.3整体仿真 16 五．结语 17  一．项目课题 节水灌溉设备是指具有节水功能用于灌溉的机械设备的统称。其种类主要有喷灌式、微灌式、全塑节水灌溉系统（又包括：软管三通阀，低压出地阀，半固定式喷灌与移动式）。农业作为国家的经济命脉和用水大户，长期以来，由于思想意识、资金、技术等方面的原因，一直沿用传统落后的大水漫灌方式，极大地浪费了人力及物力资源。在中国广大农村地区逐渐推广节水灌溉设备以及成为现代社会，农业的一个主流。 现阶段国内农业机械化水平较低，无法实施对播种、浇水、施肥的大规模机械化作业，播种时费时费力耗费劳动力成本，多采用人工劳作的方式，随着我国农业机械化、现代化的进程，大庄园、大农场必将成为未来我国农业生产的主要形式。 我们的连杆式定点灌溉装置即是基于此而产生的自动化设备。 任务要求：设计定点灌溉装置，实现对农作物的定点灌溉功能 并绘制相关机构，实现在软件上的仿真，导出相关参数。 2.1平面四杆机构 平面四杆机构是由四个刚性构件用低副链接组成的，各个运动构件均在同一平面内运动的机构。 基本形式铰链四杆机构、曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双滑块机构。演变有滑块机构、偏心轮机构、曲柄导轨机构等机构 定理： 杆长之和条件：平面四杆机构的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。 在铰链四杆机构中，如果某个转动副能够成为周转副，则它所连接的两个构件中，必有一个为最短杆，并且四个构件的长度关系满足杆长之和条件。 在有整装副存在的铰链四杆机构中，最短杆两端的转动副均为周转副。此时，如果取最短杆为机架，则得到双曲柄机构；若取最短杆的任何一个相连杆为机架，则得到曲柄摇杆机构；如果取最短杆对面构件为机架，则得到双摇杆机构。 如果四杆机构不满足杆长条件，则不论选取哪个构件为机架，所得到机构均为双摇杆机构。 上述系列结论称为格拉霍夫定理。 急回特性： 在曲柄摇杆机构中，当摇杆位于两个极限位置时，曲柄两个对应位置夹的锐角被称为极位夹角。用表示通常用行程速度变化系数K来衡量急回运动的相对程度。偏置曲柄滑块机构和摆动导杆机构同样具有急回特性。对心曲柄滑块机构无急回特性。 平面四杆 三．机构选型 我们的定点灌溉装置 走行部采用设计成驱动的小车 走行部功能 初步预想的结构图（舍弃） 初步预想的结构图（舍弃）项目初期拟采用四杆机构完成浇水，后发现四杆机构在实际工作有不易控制、水箱补水不够方便等缺点，故更改方案。形式简单部分25mm,连杆长465mm。 曲柄输入为/分钟。及运动分析 总图 小车总图 小车总图1行走部车体设计 部预期是由一个、两轮驱动的小车，驱动电源为交流电机。底盘上灌溉部的水箱，车体上装载两个曲柄机构曲柄与小车通过一对齿轮电机驱动电机驱动为R/m 车架1 4.1.2连接齿轮 我们项目采用相同的齿轮，情况我们可以两种不同的方法改变路程的长度与之间的关系 1. 选取不同的采用不同的传动比 轮子的直径。 连接齿轮图1曲柄滑块的设计Solidworks中25mm,连杆长465mm，图形如下。 曲柄滑块机构 60x30x10滑块 760长 R=25曲柄 4.2.2曲柄滑块的运动学特性 首先需要对曲柄滑块机构做解析法，分析，简化以设计好的机构如图所示。 取A点为坐标原点，x轴水平向右。在任意瞬时t，机构的位置如图。可以假设C点的矢径为： ==+ C点的坐标为其矢径在坐标轴上的投影： 根据图形可知： 所以： 式中，是曲柄长与连杆长之比。将上式代入的表达式中，并考虑到，就得到了滑块的运动方程： 若将此式对时间求导数，其运算较繁琐。在工程实际中，值通常不大（=1/4-1/6），故可在上式中将根式展开成的幂级数并略去起的各项而作近似计算： 上式再对时间取导数，便可以得到速度和加速度的表达式： 其中都是的周期函数。 曲柄滑块机构滑块位移、速度、加速度计算结果 时间 t/s 0 4 8 12 16 20 位移 s/mm 49.0 -47.2 -44.7 -44.7 -47.2 -49.0 速度 v/(mm/s) 0.005 0.076 0.043 -0.043 -0.076 0.001