炉门设计说明书.doc

西安交通大学城市学院机械工程系 1 / 11 机械原理课程设计设计说明书课题:金相加热炉炉门启闭机构设计设计者: 张志鹏学号: 100400 23 专业:机械设计制造及其自动化班级:机制 001 指导老师:温正忠设计时间: 12年5月西安交通大学城市学院机械工程系 2 / 11 目录一、设计题目二、工作原理及工艺动作过程三、原始数据四、设计要求五、设计过程六、初步设计方案七、校核初步设计方案八、参考资料西安交通大学城市学院机械工程系 3 / 11 一、设计题目金相加热炉炉门启闭机构设计二、工作原理及工艺动作过程 1、金相加热炉在进行零件,实现炉门关闭和开启的动作要求。 2、要求炉门开启后靠炉膛的热面朝下水平放置,炉门关闭时应垂直紧贴炉膛。 3、炉门的关闭开启动作用手来操作。三、原始数据图1A: 220 B: 50 C: 70 D: 135 E: 150 F: 20 四、设计要求 1、实现炉门关闭和开启的运动要求 2、在炉门开启和关闭的运动过程中,炉门与炉壁不会相碰,既不发生运动干涉。 3、传动性能良好,炉门在开启和关闭位置可能的停在要求的位置上。西安交通大学城市学院机械工程系 4 / 11 解图 1-1 五、设计过程一、设计分析(炉门处于关闭位置) 1. 干涉分析干涉分析时, 可先判断炉门上最容易与炉壁发生干涉的若干点, 分析这些点在炉门启闭过程中的运动情况,据此判断炉门是否与炉壁发生干涉。炉门上最容易与炉壁发生干涉的点为 A、B、C、D、E和F 等。在炉门开启的瞬时, 为保证炉门与炉壁不发生干涉现象, 则要求炉门上与炉壁接触的各点其速度分量均不能指向炉壁以内。否则经 t?时间后,该点会与炉壁发生干涉。这样就将干涉分析转化为速度分析, 炉门上各点的速度取决于炉门的绝对速度瞬心,其位置在两连架杆位置线的交点上。在解图 1-1 中, 过B 点作??cc BE ,过C 点作??dd CF ,过质心 W 点作铅垂线 hh ?。当炉门的绝对速度瞬心位于 aa ?与bb ?线之间时,无论炉门的角速度方向如何, 均会发生炉门与炉壁干涉现象。例如炉门以顺时针方向方向运动时, 炉门上 D 点会与炉壁发生干涉现象,逆时针方向运动时, 炉门上 A点会与炉壁发生干涉现象。当炉门的绝对速度瞬心位于 aa ?线以上, 开启炉门时其角速度方向应为逆时针方向。绝对速度瞬心位于 aec 区域时,B 点与炉壁发生干涉; 绝对速度瞬心位于 adf ?区域时, C 点与炉壁发生干涉。所以,只有当炉门的绝对速度瞬心位于 cefd 区域时,炉门才不会与炉壁发生干涉。同理,当炉门的绝对速度瞬心位于 cefd ????区域时,炉门不会与炉壁发生干涉。以上分析仅为炉门不发生干涉的必要条件, 所以还需作出上述若干点在运动过程中的轨迹曲线,判断这些曲线是否与炉壁相交,用以确定炉门与炉壁是否发生干涉。 2. 稳定性分析①质心位置确定为了简化计算,假设炉门的质心位置与炉门截面的形心位置重合, 如解图 1-2 所示。其中 C 1 是梯形截面形心,C 2 是矩形截面形心, C 为炉门截面总形心,则: 西安交通大学城市学院机械工程系 5 / 11 ???????????????? 148 .4 11000 2850 25 82 .9 1650 11000 50 220 25 2 50 2 2850 2 150 135 20 2 82 .9 150 135 3 150 135 2 20 3 2 21 211 2 2 1 1???????????????????????????AA ddAd ab A bd bahA ba bahd ②炉门受力分析炉门在关闭位置稳定是指炉门在这一位置的受力平衡。若不平衡,则炉门将受到一个合力或合力矩的作用,从而产生运动。炉门在关闭位置时受到 4 个力的作用:两连架杆作用于炉门上的力 F 1、F 2 ,其方向沿连架杆位置线;重力 W ,作用在质心且方向铅锤向下;炉壁作用于炉门上的支撑力 R i ,方向向右且水平。将这些力对炉门的绝对速度瞬心取矩, 考虑到干涉分析结果, 则炉门的绝对速度瞬心只能位于 cefd 和cefd ????区域内。参考解图 1-1 , 假设炉门绝对速度瞬心位于 cefd 区域内 hh ?线左边,则 F 1、F 2对绝对速度瞬心的力矩为零,重力 W对绝对速度瞬心的力矩为顺时针方向,支撑力 R i对绝对速度瞬心的力矩为逆时针方向,力矩可以平衡,即炉门是稳定的。反之, 若炉门绝对速度瞬心位于 cefd 区域内 hh ?线右边, 则重力 W和支撑力 R i对绝对速度瞬心的力矩均为逆时针方向,故无法平衡,即炉门处于不稳定状态。同理可分析炉门绝对速度瞬心位于 cefd ????区域内炉门的稳定状态。 3. 分析结论通过上述分析可知,炉门在启闭两位置时绝