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高度调节书架设计计算说明书 机械综合设计I 徐旭 张航 2013/6/18 目录 引言1 一、 选题的背景以及意义……2 1.1 问题的提出2 1.2 装置的应用与意义2 二、 装置原理功能简介2 三、 数据采集以及设计要求…3 3.1 数据采集3 3.2 设计目标以及要求3 3.2.1 书架位移设计要求3 3.2.2 轨迹直线度设计要求3 四、 应用位移矩阵法的设计计算及建模4 4.1 位移矩阵法在本文的应用4 4.2 位移矩阵法的求解5 4.3 装置连杆部分的装配7 4.4 装置连杆部分的运动仿真7 4.5 分析与总结8 4.6 后续工作简介8 五、 应用双近似直线导向机构的设计计算及建模9 5.1 双近似直线导向机构在本文中的应用9 5.2 利用Pro/E 优化双近似直线导向机构10 5.3 辅助机构的设计以及装置的建模16 5.3.1 辅助装置的设计16 5.3.2 书架整体建模16 六、 装置的运动仿真以及动力仿真17 6.1 书架运动轨迹分析17 6.2 书架运动位移、速度、加速度分析17 6.2.1 主动件转速的确定17 6.2.2 运动位移、速度、加速度曲线18 6.2.3 对运动曲线图的具体分析 19 6.2.4 书架运动分析总结 19 6.3 书架动力分析 20 6.3.1 重力的定义 20 6.3.2 零件材料的定义和载荷的添加20 6.3.3 装置中运动副的受力分析. 21 七、 后续完善工作.. 26 八、 对其他几个问题的补充说明... 27 8.1 重心问题 27 8.2 克服直线轨迹小幅度波动的方法. 28 九、 对其他设计方案的简介28 9.1 以丝杠和滑槽组合的设计方案28 9.2 运用连杆机构图谱的设计方案29 十、 设计总结29 十一、 收获与感悟29 十二、 致谢30 十三、 参考文献30 十四、 附录 引言 本文基于西南交通大学图书馆书架设计了一种利用连杆机构，实现高层书架按照一定轨迹运 动到书架侧面，降低书架高度，从而为书籍存取提供方便的装置。设计的重难点以及创新点： 书架的运行轨迹能够使运动包络空间尽可能小，提高空间利用率。 在方案一中，通过对运动轨迹的研究，从中选择5 个关键的轨迹点。通过位移矩阵建立 设计方程。运用Matlab 对设计方程进行求解。并利用Pro/E 对设计结果进行建模，仿真， 分析书架运行的轨迹以及运动速度。最后根据仿真的结果对设计进行改进。最终设计出可以 满足设计要求的连杆机构。 在方案二中，首先运用双直线近似导向机构的结论，结合书架的实际尺寸，初步设计出 可以实现双近似垂直直线轨迹的连杆机构。通过Pro/E 建模，创建特征分析以及敏感度分析。 结合以上分析的结果，在尺寸允许的区间内进行可行性以及优化分析。最终获得最优解，满 足设计要求。 本文以书架为例进行设计，但除书架外，该装置在很多方面都能得到充分的应用，设计 方法在各种场合也是通用、有效的。 1 / 42 一、装置背景以及意义 1.1 问题的提出 如今图书馆书架一般为6 层，每层的高度一般为30mm，加上基座，隔板的高度书架顶 层隔板一般高 1730mm。据相关资料显示，这一高度仅适宜50 ％左右的男子，而对于80 ％ 左右的女子来说都是较高的[9] ，而图书馆工作人员常以女性居多，因此对存放在顶层隔板上 的图书进行上架、倒架、整架的工作时，身材矮小的工作人员往往力不从心，因此容易导致 顶