机械原理课程设计讲义概要

蜂窝煤成型机设计任务书

1．工作原理及工艺动作过程

冲压式蜂窝煤成型机是我国城镇蜂窝煤生产厂的主要生产设备。它将粉煤加入转盘上的模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。

为了实现蜂窝煤冲压成型，冲压式蜂窝煤成型机必须完成五个动作：

1) 粉煤加料；

2) 冲头将蜂窝煤冲压成型；

3) 清除冲头和出煤盘的积屑的扫屑运动；

4) 将在模筒内的冲压后的蜂窝煤脱模；

5) 将冲压成型的蜂窝煤输送装箱。

2．原始数据及设计要求

1）蜂窝煤成型机的生产能力：30次/分钟；（33、36、40、43、46、50、53、56、60、63、66、70、73次/分钟，14组数据，4人一组。根据分组情况写出各自的数据。）

型煤尺寸：φ×h=100×75mm

2）冲压成型时的生产阻力达到5000N；

3）为了改善蜂窝煤冲压成型的质量，希望在冲压后有一短暂的保压时间。

4）由于冲头要产生较大压力，希望冲压机构具有增力功能，以增大有效作用，减小原动机的功率。

3．设计方案提示

冲压蜂窝煤成型机应考虑三个机构的选型和设计：冲压和脱模机构、扫屑机构和模筒转盘的间歇运动机构。

冲压和脱模机构可采用对心曲柄滑块机构、偏置曲柄滑块机构、六杆冲压机构；扫屑机构可采用附加滑块摇杆机构、固定移动凸轮—移动从动件机构；模筒转盘间歇运动机构可采用槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮间歇式间歇运动机构。

为了减小机器的速度波动和选择较小功率的驱动电机，可以附加飞轮。

4．设计任务

1）按工艺动作要求拟定运动循环图。

2）进行冲压脱模机构、扫屑刷机构、模筒转盘间歇运动机构的选型。

3）机构运动方案的评定和选择。

4）进行飞轮设计。

5）按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机构传动方案。

6）画出机构运动方案简图。

7）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

课程设计内容

课程设计封面：按学院统一格式

设计任务书：内容包括设计课题名称、工艺及工艺运动简介、原始参数和设计要求以及具体设计任务内容和进度要求等。按老师给定的任务书写，也可参见邹慧君“手册”P259，参数各不相同）

目录

绪论：简述本课程设计目的、意义，简述蜂窝煤成型机的市场前景、工作原理，配工作原理图。1．执行系统的方案设计

1．1 工艺动作分解

1．2 运动循环图：确定运动循环周期、确定各执行构件的循环组成段、进行各执行构件的协调设计、初步绘制运动循环图。注意循环图的三种形式，圆周式、直线式、坐标式。最好用坐标式画出运动循环图。

1．3 执行机构的选择（充分发散）：可以列表，可用形态学矩阵，也可画基本机构的运动形式变换图

2．确定原动机的类型及其运动参数：可查阅申永胜主编的教材及邹慧君主编的手册等，电动机的规格可查手册P266-268，功率范围为5.5kW-11kW，同步转速750、1000、1500、3000 r/min为宜，（自选，各不相同）

3．传动系统的方案设计（抓两头，找中间）

3．1 功能框图

3．2 形态学矩阵

3．3 传动系统方案示意图和评定

4．机构系统的运动尺寸设计（列表计算，共三栏：设计内容、计算及说明、结果与结论）4．1 传动机构的运动尺寸设计

4．2 主体机构的运动尺寸设计

4．3 扫煤机构的运动尺寸设计

4．4 工作盘转位机构的运动尺寸设计（可用槽轮机构）

5．机械运动简图（一句话，见××图）

6．飞轮设计（列表计算）

7．确定电动机的功率（参阅邹慧君“手册”P239）

8．曲柄滑块机构的运动分析与力分析（用CAD软件包计算，画出运动线图和等效力矩曲线图）9．设计自我评述：是设计者对自我设计成果的评价和总结。除肯定成绩、说明设计分析结论、找出缺陷和提出修改完善意见外，还应简单整理自己的心得体会并提出对教学工作的建议等。

参考文献

[1] 申永胜 . 机械原理教程 [M] 北京：清华大学出版社 2006

[2] 邹慧君 . 机械原理课程设计手册 [M] 北京：高等教育出版社 1998

[3] 张春林，曲继方，张美麟 . 机械创新设计 [M] 北京：机械工业出版社 1999

[4] 张永安，徐锦康，王超英 . 机械原理课程设计指导 [M] 北京：高等教育出版社 1995

[5] 吴克坚，于晓红，钱瑞明 . 机械设计 [M] 北京：高等教育出版社 2003

教师评语（注意格式，共三栏：指导教师评语、签名、成绩评定）

封底

蜂窝煤成型机的创新设计

1．蜂窝煤成型机的功能

蜂窝煤成型机必须完成以下动作：

1）煤粉的输送及往模型腔中加料；

2）冲压成型；

3）清除冲头及出煤盘上的煤矿屑；

4）把成型的蜂窝煤从模具中脱出；

5）输送蜂窝煤。

2．技术原理

为满足蜂窝煤成型机的设计要求，把实现功能目标的要求限定在机构手段。这样，把蜂窝煤成型机的工艺动作分解如下：

1）冲压机构完成冲压蜂窝煤的动作并可短暂保压；

2）间歇性运动机构完成带有周向圆孔的出煤盘的间歇性转动；

3）扫屑机构完成清扫冲头及出煤矿盘；

4）脱模机构完成把蜂窝煤从模具中托出的动作；

5）减速传动机构调解适当的冲压速度。

表1列举了完成各工艺动作的对应简单机构，把各机构进行组合后，机械运动方案的数目为：N=3×3×3×3=81

根据蜂窝煤成型机要求性能良好、结构简单、操作容易、经久耐用、维修方便、成本低廉的特点，其机械系统由曲柄滑块机构（冲压机构）、槽轮机构（分度机构）、移动凸轮机构（扫屑机构）以及带传动+齿轮机构组成（减速机构）。机构图如图1所示。为增加冲头的刚度，采用对称的两套冲压机构。

图1蜂窝煤成型机机构组成图

3．运动循环图

蜂窝煤成型机中的各机构的动作具有严格的顺序，其运动循环图如图2所示。循环图中，以冲压机构为主机构。横坐标为曲柄轴的位置，纵坐标表示各执行机构的位置。

冲压过程分为冲程和回程，带有模孔的转盘工作行程在冲头回程的后半段和冲程的前半段完成，使间歇转动在冲压之前完成。扫屑运动在冲头回程的后半段和冲程的前半段完成。

4．机构系统运动方案的构思

把减速传动机构、冲压机构、分度机构和扫屑机构的运动协调起来，可按机构组合原理进行。各分支机构的连接框图如下图所示。

电动机驱动带轮机构，带轮机构驱动齿轮机；齿轮机构分别驱动冲压曲柄滑块机构和分度槽轮机构；

冲压机构的冲头驱动扫屑凸轮机构。机构系统运动简图如右下图所示。

该机构中的凸轮扫屑机构采用了移动式的反凸轮机构。在冲头回程（上行）时，其端部长形毛刷清扫和脱模头。为表达清楚，图中把凸轮扫屑机构转过90度。

图2蜂窝煤成型机运动循环

5．方案分析

利用表1所给出的简单机构组合，可有81种成型机方案。

该方案采用了简单机构的巧妙组合，设计出结构简单、性能可靠、成本低廉、经久耐用、维修容易且操作方便的蜂窝煤成型机，并占领了很大的市场。

该机构的创新之处在于用常用简单机构组成一个能完成既定动作、效果良好的机械运动方案。可见方案的创新设计在机械工程中具有非常重要的地位。

机构创新设计不一定限于高科技领域，在机构工程中，利用简单机构的各种组合而创新设计实用机构的例子很多。如把蜂窝煤成型机中的分度槽轮机构用机、电、液一体化的分度机构代替，虽然提高了分度精度，但是增加了整机造价。这显然不符合市场的需求。

机构原理课程设计基本要求和注意事项

1．为了防止互相拷贝，全部采用手工绘图及书写。设计说明书不得用铅笔或除蓝、黑以外的其它彩色笔书写，一般用16开纸并加上封面装订成册，封面格式采用学校课程设计统一封面。

2．凡用图纸绘出的图形，在说明书中可不必绘出，但需说明（如：见图××），其余图形均应绘出。（槽轮和运动简图需用图纸绘出图形，不必画在说明书中。）3．计算部分的书写，必须绘出相应的计算简图或机构简图，先列出计算式，再代入各文字符号的数值，最后写出计算结果（标明单位，注意单位的统一，并且写法应一致）。

4．采用子程序进行机构分析时，应绘出机构简图，选择参考坐标，将构件及关键点编号，附上计算机打印的自编主程序和计算结果及线图，对所得曲线进行分析，并得出简短的结论。同时还要求对机构的任意一个位置进行图解法分析，比较两者所得的结果。

5．每人准备一个档案袋。最后将绘制的图纸按制图要求进行折叠，和已编写好的设计说明书一起装入档案袋内。

另外，编写说明书的注意事项，请参阅邹慧君主编《机构原理课程设计手册》P253。

设计方法：主动查阅、独立思考、精心选编、适当创新。

设计举例

（格式可供参考，内容各不相同）

题目：设计蜂窝煤成型机机构，型煤尺寸φ×h=100（mm）×75(mm)，生产率为每分钟72件。

工作原理：利用带冲针6的冲头4往复运动，

将位于工作盘2模孔中的混和料压实成型（见

图1）。冲针6刚性固结于冲头，用以穿孔。压

板8以弹簧7与滑块1相联，通过弹簧压缩时

所产生的弹簧力将型煤压实。为了提高生产率，

将机器作成多工位的，把上料、成型、卸煤等

工序集中在一台机器上连续完成。

2、确定执行构件的运动及其相互协调配合关系

机器执行构件的运动如图1图示。滑块1

上装有冲孔压实压头4和卸煤推杆5，作往复直

线运动（A

1

）；工作盘2上有五个模孔，Ⅰ为上

料工位，Ⅲ为成型工位，Ⅳ为卸料工位，作间

歇回转运动（A

2）；上料器3作连续回转运动（A

3

）；

将型煤运出的传送带作匀速直线运动（A

4

）；冲

头每次退出工作盘后，扫煤杆在冲头下面扫过，

作清除煤屑的扫煤运动（A

5

）。为简化起见，后两个运动在图中暂未表示。

A 1的运动参数取决于生产率，取n

1

=72str/min。

考虑到料煤高度与型煤高度之比（压缩比）为2：1，工作盘高H=2h=150mm。为使工作盘转位速度不致太高，取压头在工作盘内和工作盘外的位移相等，即冲头的行程为H

1

=2h=300mm。

A 2运动应与A

1

协调配合，工作盘转位时，压头必

须在工作盘外，其运动参数n

2=n

1

=72件/分钟（即转盘

转速为72/5=14.4r/min，5指槽轮的槽数），其运动系数τ

应小于0.5。A

1与A

2

的相互协调配合关系可用以曲柄转

角为参考坐标的圆形循环图（见图2）表示，（可查邹慧君“手册”P18-35,要求画出坐标式的运动循环图），暂取工作盘转位时的运动系数τ=160°/360°= 0.444。

A 3的运动参数参考现有机器取n

3

=120r/min。

A 4运动的传送带速度要保证前一块煤运走后，后一块煤才能卸落在传送带上。设煤

图1 型煤机执行构件运动示意图

图2 型煤机运动循环图

块的间距为2φ=0.2m ，则传送带速度为24.060

2

.072602.014=?=?=

n v m/s A 5运动为平面复杂运动，要保证冲头往复运动一次，扫煤杆在冲头下往复扫过一次，且不与其它构件相碰。具体要求见主体机构设计部分。

由于型煤是利用弹簧压实，故生产阻力F r 与弹簧的压缩量成正比，生产阻力曲线见图1，F rmax =5000N 。

2、确定原动机的类型及其运动参数，确定电动机的功率。

参考同类机器，采用三相异步电动机集中驱动；取n 电=1440r/min 。

3、确定机器的运动方案

原动机作匀速转动，驱动各执行构件动作，其中扫煤运动A 5可考虑直接用滑块作主动件，以保证运动协调配合。由于采用集中驱动，由电动机到A 1原动件的主传动链总传动比2072

1440

1

==

=

n n i 电总，执行构件（滑块）作往复直线运动所以主传动链中，需要两级减速，运动分支有将连续回转运动变换为往复直线运动的功能，即可画出主传动链的功能框图。然后再根据其它执行构件的运动形式和运动参数的大小，确定所需的功能元，画出各辅助传动链的功能框图。这样就可得到型煤机机构系统的功能框图（见图3）。

取出功能框图中几种主要功能元，然后选择功能载体，即可得到表1所示的型煤机形态学矩阵。（可参阅邹慧君的“手册”，P40功能框图和P42形态学矩阵，功能框图要用“手册”上的

新符号表示）

参考现有机器，考虑到各组成机构使用的可行性和合理性，选择了机器的两种运动方案。

方案Ⅰ：主传动采用带传动和链传动。主体机构采用曲柄滑块机构，辅助转位机构

图3 型煤机机构系统功能框图

采用槽轮机构，传送装置采用传送带。

方案Ⅱ：主传动采用两级齿轮机构减速，主体机构虽然可以采用其它机构，但在动力传动中曲柄滑块较其它机构简单、合理，所以本方案主体机构仍采用曲柄没块机构，辅助转位机构采用不完全齿轮机构，其它同方案Ⅰ。

结合功能框图的传动路线，考虑到机构和轴线的配置以及一些其它功能，即可绘出机器的两种运动方案图（见图4）。

这两种方案区别在于主传动机构和辅助转位机构不同。方案Ⅰ带传动结构简单，传动平稳，具有过载保护作用，链传动传递功率较大，但是它们的外廓尺寸大，在振动冲击载荷作用下，链传动寿命较短。槽轮机构结构比较简单，

工作可靠，啮入啮出比较平稳，有柔性冲击，但槽轮在工作盘上不大好布置，所占空间较大。方案Ⅱ采用齿轮传动，结构紧凑，寿命长，效率高，可采用标准减速器、大齿轮即为曲柄，便于平衡，且可起飞轮作用，便制造成本较高。不完全齿轮机构啮入啮出时冲击较大，设计计算较复杂，但动停比不受结构限制，尺寸较紧凑，便于布置。根据以上简单分析，初步决定采用方案Ⅱ作为机器的运动方案。

（选择方案时，可先发散，后收敛，即先从实际出发，自行构思多种不同的方案，列表打分、排队，择优选择，后集中讨论2-3种方案，至少画出两个图进行比较，择优选择。本例中可对方案Ⅱ充分展开讨论。亦可列表打分，或采用“模糊数学”评价。）

方案Ⅰ 方案Ⅱ

图4 型煤机的两种运动方案图

表1 型煤机形态学矩阵

4、机构系统的运动尺寸设计 （1）传动机构的运动尺寸设计

主传动机构的总传动比i 总=20，（根据不同要求另行计算，各不相同），采用两级减速，根据传动比分配“前小后大”的原则，i 总=i 1×i 2=4×5。则z 1可取19，z 2=i 1×z 1=4×19=76，z 3取22，z 4=i 2×z 3=5×22=110。上料器的转速n 3=120r/min ，则由电动机至上料器的总传

动比313121201440

i i n n i ?===='电

总，则34

1213=='=i i i 总，

可取z 0=21，则z 10=i 3×z 0=3×21=63。 由于冲头和工作盘的运动平面相互垂直，主体机构的主动件（曲柄）和辅助转位机

构的主动件（不完全齿轮）的轴线相互垂直，因此配置了圆锥齿轮传动z 5、z 6，考虑到主体机构与辅助机构应同步，故取z 5=z 6=20。

传送皮带需从工作台下通过，尺寸受限制，取主动带轮直径D=200mm ，则带轮转速

min /232

.060

24.06044r D v n =??=?=

ππ。运动由曲柄轴通过齿轮机构传来， 则11

12

4142372z z n n i =

==

，即取z 11=23，z 12=72。 传动机构的运动尺寸可参阅图6。 （2）主体机构的运动尺寸设计

由于滑块没有行程速比系数要求，为使机构受力较好，采用对心的曲柄滑块机构作为主体机构，则曲柄长度m m H r 1502

300

21===

。为了使机构传力性能较好，使滑块运动速度波动较小，一般推荐6

1

~41==l r λ，则连杆长度

l=(4～6)×150=600～900(mm)。考虑到机架高度和工作盘的高度，取l=800mm 。

校核最小传动角

?

?>'?===50~402179800

150

arccos arccos min l r γ，满足传力性能要求。与主体机构有关的一些尺寸设计如图5所示。

（3）扫煤机构的运动尺寸设计

为了清扫压头和推杆下面的煤屑，需设计

一扫煤机构，使压头离开工作盘后，扫煤杆在压头下面往复扫过，又不能与其它构件相碰撞。扫煤杆的长度要保证能在压头下面扫过（此题取扫煤杆的长度为380mm ）。扫煤机构可按连杆三位置进行设计。此三个位置由设计者根据上述要求自己设计（右极限位置稍微越过压头即可），如图5中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个位置。连杆上有两个铰链，一个（铰链C ）可取在滑块上，另一个（铰链D ）可在连杆上适当选取，以使连架杆的固定铰链E

尽量靠

图5 型煤机主体机构设计图

近机架为原则。用作图法对此机构进行设计的结果见图5。

（4）工作盘转位机构的运动尺寸设计

工作盘的转位采用不完全齿轮机构传动。先将工作盘的静止位置按比例绘出。因主体机构采用对心的曲柄滑块机构，则曲柄轴要通过Ⅲ、Ⅳ工位的模孔中心，因此不完全齿轮机构的主动齿轮回转中心O 1也应在曲柄轴的轴线上。由于工作盘每次转动1/5周，

则从动齿轮的假想齿数2z '应为5的倍数，本题取2z '=80，则从动轮每次转过的齿数z 2=80/5=16。模数选取要保证从动轮齿根圆大于工作盘外径，本题预选m=5，预取主动轮

的假想齿数1

z '=35（可近似在τ

τ

3

22

-≥

z z 范围内预取），则可以根据设计手册所提供的设

计顺序和公式，计算出不完全齿轮机构的尺寸和实际的运动系数τ。若运动系数不能满

足要求，可重选1

z '进行计算，直至满足要求为止。由于计算内容较多，为节省篇幅，本题计算过程从略。现根据计算结果绘出辅助机构设计图，并列出主要参数，本机构的运

动系数τ=0.462<0.5，满足预定要求。

（建议改用槽轮机构，写清计算过程，画出槽轮的设计图，标明主要参数。槽轮机构的计算可参阅邹慧君“手册”P238）

5、绘制机器运动简图

根据机器运动方案图和运动尺寸的设计结果，即可根据规定的符号和线条按比例画出机器运动简图（见图6）。图中还标出了执行构件的运动及其参数，和必要的一些技术条件。装配时要求压头离开工作盘后，不完全齿轮的首轮的首齿才能进入啮合，以保证协调配合关系。

（将确定的一个方案尺寸算好后，再正式画机构简图，原则上应按比例画图）

6、机构运动分析和动态分析

有关构件的质量和绕质心轴的转动惯量的精确数值，需待结构设计完成后才能确定。现参考有关机器先行假定：滑块的质量m 3=30kg ，连杆的线质量m 连=10kg/m ，连杆质心在连杆长度的中点。则连杆的总质量m 2=2×m 连×l=2×10×0.8=16kg ，连杆总转动惯量为

22222.843.08.01612

1

121m kg l m J =??==。机构分析时的其他已知参数有：最大生产阻力

F rmax =5000N ，许用运动不均匀系数[δ]=0.2，飞轮轴的转速n F =360r/min 。

可用CAD 软件包进行计算分析，上述各种数据可作为上机时采用的原始数据。也可编程进行计算和分析。主要参数如下：曲柄长度0.15m ，曲柄质量5.6kg ，连杆长度0.8m ，连杆质量16kg ，曲

柄角速度自己计算,曲柄角加速度0，曲柄转动惯量222111.042.015.06.531

31m kg l m J =??==

，（如果把曲柄看成是一个齿轮圆盘来计算，则为2

22111.063.015.06.52

121m kg r m J =??==），连杆转

动惯量22222.843.08.01612

1

121m kg l m J =??==,连杆质心位置45°，滑块质量30kg ，滑块所受

外力Fx(N)=104，Fy(N)=0，受力条件v<0，P1到连杆质心距离0.4m，参考点P2坐标Px(m)1.05，Py(m)0，曲柄角度：自选。

7、机器周期性速度波动调节

（飞轮设计，可参考邹慧君“手册”P238-239）

(此图可参阅邹慧君主编的“手册”和张春林“创新设计”中的例题)

图6 型煤机运动简图

技术要求

1．运动A 1、A2必须协调配合，压头离开工作盘后，工作盘方能转位。 2．扫煤杆不得与其它构件相碰。 3．允许总传动比误差<5%。 4．允许的运动不均匀系统[δ]=0.2。

运动及其参数

A 1 n 1=72str/min

A 2 n 2=72str/min r 2=0.462 A 3 n 3=120r/min A 4 v 4=0.24m/s A 5 n 5=72str/min A 电 n 电=1440r/min

型煤机主体机构计算简图如图7所示。它可以看作是单杆和一个RRP （R 表示转动副，P 表示移动副）Ⅱ级组与机架所构成。选择坐标系如图所示，并将构件和关键点进行编号。

型煤机主体机构分析主程序及其计算结果如下：

DECLARE SUB RRP （）：DECLARE SUB RRPLI （）：DECLARE SUB FLYWHEEL （）

DECLARE SUB DRAWLINE1（）：DECLARE SUB DRAWLINE2（）： DECLARE SUB MAXIM （）

DECLARE SUB SINGLELINK （）：DECLARE SUB SINGLELINKLI （）：DECLARE SUB ANGLE （）

COMMON SHARED Fai ，X ，Y ，DEL ，F9，M ，Z ，C ，TET ，N ，N1，MP ，MB ，NF

DIM SHARED X （9）,Y （9）,V （9）,U （9）,A （9），B （9），F （9），H （9）AS INTEGER

DIM SHARED P （9），L （9），W(9),E （9），M （9），J （9），

MI （9），ME （9）AS INTEGER

DIM SHARED PX （9），PY （9），FX （9），FY(9),FW （9），VS （9），WS （9），VU （9）AS INTEGER

DIM SHARED PSI （90），VEL （90），ACC （90），0(90)，TY （90），S （90），TZ （90） AS INTEGER

DIM SHARED R （9，9），RQ （9，9），RP （9，9），RX （9，9），RY （9，9）AS INTEGER READ L （1），L （2），L （3），L （4），DEL ，TET ，FR ：DATA .15,.8,0,.4,30,.2,5000 READ X(1),Y(1),X(5),Y(5),N1,NF,E1: DATA 0,0,0,1,72,360,0 READ M(1),M(2),M(3),J(1),J(2),J(3): DATA 0,16,30,0,.843,0 CLS: SCREEN 9: CONST PI=3.1415926#,PP=PI/180: W(1)=N1*PI/30 N=360/DEL: PRINT ”F0”,”S(mm)”,”V(m/s)”,”A(m/s/s)” PRINT ”R01x(N)””R01y(N)””R12x(N)”,”R12y(N)”

PRINT ”R23x(N)””R23y(N)””R03x(N)”,”R03y(N)”,”Mb(Nm)” T=0: FOR F0=-90 TO 270 STEP DEL w w w w:

DATA 1,1,1,2: F(1)=F0*PP: F9=0: CALL SINGLELINK

DATA 2,3,2,3,5: M=-1: F(3)=3*PI/2: W(3)=0: E(3)=0: CALL RRP DATA 4,2,2,4: F9=0: CALL SINGLELINK PRINT: PRINT USING ”####. ”; F0;

PRINT USING ”######.#### ”; Y(3)*1000,U(3),B(3) PSI(T)=Y(3): VEL(T)=U(3): ACC(T)=B(3) DATA 2,3,2,3,5,4,4,3,3

IF F0>180 AND F0<=270 THEN PY(3)=(F0-180)*FR/90: GO TO qqqq PY(3)=0

qqqq: CALL RRPLI: DATA 1,1,2,1,1: CALL SINGLELINKLI

PRINT USING ”######.####”

; RX(0,1), RY(0,1),RX(1,2), RY(1,2)

图7 型煤机主体机构计算简图

PRINT USING”######.####”; RX(2,3),RY(2,3),R(4,3),0,MP

TY(T)=-MP: RESTORE wwww: T=T+1: NEXT F0

STOP: CALL DRAWLINE1: STOP: CALL FLYWHEEL: STOP: CALL DRAWLINE2 END

F0 S(mm) V(m/s) A(m/s/s)

R01x(N) R01y(N) R12x(N) R12y(N)

R23x(N) R23y(N) R03x(N) R03y(N) Mb(Nm) -90 650.0000 0.0000 6.9285

0.0001 782.0000 0.0001 782.0000

0.0000 502.0000 0.0002 0.0000 0.0000

-60 666.5728 0.4733 6.5712

-81.4567 759.0000 -81.4567 759.0000

-47.3474 491.0000 -47.3474 0.0000 46.3435 -30 714.3827 0.8864 5.0629

-131.8579 677.0000 -131.8579 677.0000

-72.7788 446.0000 -72.7788 0.0000 78.0555

0 785.8117 1.1310 1.6277

-127.4006 513.0000 -127.4006 513.0000

-59.1819 343.0000 -59.1819 0.0000 76.9500

30 864.3827 1.0725 -3.4644

-78.5352 285.0000 -78.5329 285.0000

-19.4537 190.0000 -19.4537 0.0000 42.9126

60 926.3805 0.6577 -8.1985

-28.6067 80.0000 -28.6067 80.0000

5.5027 48.0000 5.5027 0.0000 9.7161

90 950.0001 -0.0000 -10.1262

-0.0000 -2.0000 -0.0000 -2.0000

-0.0000 -10.0000 -0.0000 0.0000 0.0000 120 926.3804 -0.6577 -8.1985

28.6067 80.0000 28.6067 80.0000

-5.5027 48.0000 -5.5027 0.0000 -9.7161 150 846.3826 -1.0725 -3.4644

78.5329 285.0000 78.5329 285.0000

19.4538 190.0000 19.4538 0.0000 -42.9126 180 785.8117 -1.1310 1.6277

127.4007 513.0000 127.4007 513.0000

59.1820 343.0000 59.1820 0.0000 -76.9500 210 714.3826 -0.8864 5.0629

-142.4151 -990.0000 -142.4151 -990.0000

-201.4942 -1221.0000 -201.4942 0.0000 117.9236 240 666.5728 -0.4733 6.5712

-232.4256 -2574.0000 -232.4256 -2574.0000

-266.5349 -2842.0000 -266.5349 0.0000 162.8570

270 650.0000 -0.0000 6.9285

0.0002 -4218.0000 0.0002 -4218.0000

0.0002 -4498.0000 0.0007 0.0000 0.0000

MB(Nm) JF(kgm2) NB(Kw) NT(Kw)

33.765 0.447 0.255 0.356

在计算所得结果中，MB（Nm）为等效驱动力矩，JF（kgm2）为飞轮转动惯量，NB（kW）为电动机理论功率，NT（kW）为电动机实际功率。图8为计算机打印的机构运动分析结果线图，图9为计算机打印的机构动态静力分析结果线图。

图8 型煤机主体机构运动线图图9 型煤机主体机构等效力矩曲线图

结论与说明：

1）主动件曲柄从-90°开始逆时针转动，计算时转角增量△φ=30°，绘图时采用△φ=5°以使曲线圆滑。

2）从运动分析的结果看，滑块的位移、速度、加速度线图是符合实际的，峰值所在位置是正确的。

3）从力分析的结果看，等效阻力矩曲线有两个峰值，且曲柄转到第2象限时为负值，这可解释如下：当曲柄由-90°转至0°时，需克服滑块的重力作正功，且惯性力向下，当曲柄由0°转至90°时，仍需克服滑块重力作正功，但惯性力方向改变，因而在0°附近出现第一个峰值。当曲柄由90°转至180°时，这时滑块重力成为驱动力，惯性力向上，因此等效阻力矩曲线为负值。当曲柄由180°转至270°时，滑块克服生产阻力作正功，而滑块惯性力向下，因此等效阻力矩曲线为正并出现第二个峰值。

4）由于型煤机其他执行构件要消耗功率，且工作环境较差，摩擦损失较大，实际机器所需电动机功率较理论计算功率大很多。参考同类机器，取电动机功率为5.5kW。查表，选取电动机型号。

最后编写说明书。