机械原理块状物品推送机的机构综合课程设计.docx

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机械原理块状物品推送机的机构综合课程设计

机械原理

课程设计说明书

1设计任务

1.1设计题目：

块状物品推送机的机构综合与结构设计

在自动包裹机的包装作业过程中，经常需要将物品从前一工序转送到下一工序。

现要求设计一用于糖果、香皂等包裹机中的物品推送机，将块状物品从一位置向上推送到所需的另一位置。

1.2设计数据与要求

（1） 向上推送距离S=120mm，生产率为每分钟推送物品120件；

（2） 推送机的原动机为同步转速为3000r/min的三相交流电动机，通过减速装置带动执行机构主动件等速转动；

（3） 由物品处于最低位置时开始，当执行机构主动件转过1500时，推杆从最低位置运动到最高位置；当主动件再转过1200时，推杆从最高位置又回到最低位置；最后当主动件再转过900时，推杆在最低位置停留不动；

（4） 设推杆在上升运动过程中，推杆所受的物品重力和摩擦力为常数，其值为500N；设推杆在下降运动过程中，推杆所受的摩擦力为常数，其值为100N；         

（5） 在满足行程的条件下，要求推送机的效率高（推程最大压力角小于350），结构紧凑，振动噪声小；

1.3设计任务

（1） 至少提出三种运动方案，然后进行方案分析评比，选出一种运动方案进行机构综合；

（2）确定电动机的功率与满载转速；

（3） 设计传动系统中各机构的运动尺寸，绘制推送机的机构运动简图；

（4） 在假设电动机等速运动的条件下，绘制推杆在一个运动周期中位移、速度和加速度变化曲线；

（5） 编写课程设计说明书。

2实现推送机推送要求的执行机构方案选定

2.1实现推送机推送要求的执行机构设计方案

方案一

图2-1

凸轮－齿轮组合机构 图2－1所示的凸轮－齿轮组合机构，可以将摆动从动件的摆动转化为齿轮齿条机构的齿条直线往复运动。

当扇形齿轮的分度圆半径大于摆杆长度时，可以加大齿条的位移量。

方案二

连杆机构 图2－3所示的连杆机构由曲柄摇杆机构ABCD与曲柄滑块机构GHK通过连杆EF相联组合而成。

连杆BC上E点的轨迹，在部分近似呈以F点为圆心的圆弧形，因此，杆FG在图示位置有一段时间实现近似停歇。

图2－3 连杆机构

方案三

图2-4

凸轮－连杆组合机构图2－4所示的凸轮－连杆组合机构也可以实现行程放大功能，但效率较低。

方案四

图2－5固定凸轮－连杆组合机构

固定凸轮－连杆组合机构 图2－5所示的固定凸轮－连杆组合机构，可视为连杆长度BD可变的曲柄滑块机构，改变固定凸轮的轮廓形状，滑块可实现预期的运动规律。

方案五

图2-2

凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。

凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动。

与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预定的运动规律的构件，一般做往复直线运动或摆动，称为从动件。

凸轮机构在应用中的基本特点在于能使从动件获得较复杂的运动规律。

因为从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线，所以在应用时，只要根据从动件的运动规律来设计凸轮的轮廓曲线就可以了。

凸轮机构广泛应用于各种自动机械、仪器和操纵控制装置。

凸轮机构之所以得到如此广泛的应用，主要是由于凸轮机构可以实现各种复杂的运动要求，而且结构简单、紧凑。

是机械中的一种常用机构，在自动化和半自动化机械中应用非常广泛。

图2－2所示的凸轮机构，凸轮以等角速度回转，它的轮廓驱使从动件，可使推杆实现任意的运动规律。

2.2设计方案选定

经比较，方案五，其结构简单、紧凑，并且传动平稳，运动精确，由于该设计采用正弦加速度曲线运动规律，没有冲击。

用Excel处理结果

角度

位移

速度

加速度

0.00

0.00

0.00

0.00

5.00

0.03

0.22

1.10

10.00

0.23

0.87

2.15

15.00

0.77

1.92

3.11

20.00

1.81

3.33

3.93

25.00

3.46

5.03

4.58

30.00

5.84

6.95

5.03

35.00

9.01

9.00

5.26

40.00

13.01

11.10

5.26

45.00

17.84

13.16

5.03

50.00

23.46

15.08

4.58

55.00

29.81

16.78

3.93

60.00

36.77

18.19

3.11

65.00

44.23

19.24

2.15

70.00

52.03

19.89

1.10

75.00

60.00

20.11

0.00

80.00

67.97

19.89

-1.10

85.00

75.77

19.24

-2.15

90.00

83.23

18.19

-3.11

95.00

90.19

16.78

-3.93

100.00

96.54

15.08

-4.58

105.00

102.16

13.16

-5.03

110.00

106.99

11.10

-5.26

115.00

110.99

9.00

-5.26

120.00

114.16

6.95

-5.03

125.00

116.54

5.03

-4.58

130.00

118.19

3.33

-3.93

135.00

119.23

1.92

-3.11

140.00

119.77

0.87

-2.15

145.00

119.97

0.22

-1.10

150.00

120.00

0.00

0.00

155.00

119.94

-0.43

-2.14

160.00

119.55

-1.68

-4.13

165.00

118.50

-3.68

-5.85

170.00

116.54

-6.28

-7.16

175.00

113.45

-9.31

-7.99

180.00

109.10

-12.57

-8.27

185.00

103.45

-15.82

-7.99

190.00

96.54

-18.85

-7.16

195.00

88.50

-21.45

-5.85

200.00

79.55

-23.45

-4.13

205.00

69.94

-24.70

-2.14

210.00

60.00

-25.13

0.00

215.00

50.06

-24.70

2.14

220.00

40.45

-23.45

4.13

225.00

31.50

-21.45

5.85

230.00

23.46

-18.85

7.16

235.00

16.55

-15.82

7.99

240.00

10.90

-12.57

8.27

245.00

6.55

-9.31

7.99

250.00

3.46

-6.28

7.16

255.00

1.50

-3.68

5.85

260.00

0.45

-1.68

4.13

265.00

0.06

-0.43

2.14

270……360

0

0

0

3凸轮机构的参数设计

运动简图

3.1运动简图

3.2绘制推杆位移曲线

3.3确定基圆半径，确定凸轮理论廓线

3.4确定滚子半径，确定凸轮实际廓线

3.5选择合适的推杆尺寸

4电动机等速运动的条件下，绘制推杆在一个运动周期中位移、速度和加速度变化曲线。

5传动装置运动和动力参数计算

5.1减速系统设计

本机构原动件为一高速电机,其转速为3000r/min,但我们所需要的转速是120r/min,所以要减速。

对于减速装置我们采用皮带加齿轮的方法。

第一级降速是用皮带减速,减为240r/min。

第二级是用涡轮减为120r/min。

皮带传动机构设计分析如下:

带传动的优点：

（1）适用于中心距较大的传动；

（2）带具有良好的挠性，可缓和冲击，吸收振动；（3）过载时带与带轮间会出现打滑，打滑虽然使传动失效，但可防止损坏其他零件；（4）机构简单、成本低廉。

带传动的缺点：

（1）传动的外廓尺寸较大；

（2）需要张紧装置；（3）由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比；（4）带的寿命较短；（5）传动效率较低。

通常，带传动适用于中小功率的传动。

目前V带传动应用最广，一般带速为V=5≈25m/s，传动比i≦7，传动效率0.9至0.95.

涡轮蜗杆的优缺点：

与齿轮传动相比，蜗杆传动的主要优点是传动比大、结构紧凑，传动平稳，无噪声；在一定条件下，蜗杆传动可以自锁，有完全保护作用。

缺点是：

摩擦发热大、效率低，成本较高。

5.2动力参数计算

皮带传动设计主要是采用两个半径不一的皮带轮来实现。

由于皮带上的线速度相等,由r1*v1=r2*v2有

3000=240，即25=2，由此可见算出电机上皮带轮直径大小=24mm;另一端皮带轮半径大小=300mm.传动比i=4/1。

该皮带传动为一平带传动，传递功率P=0.8KW，带在小轮上的包角a=170度（2.97rad），带的厚度=4.8mm,带与轮面间的摩擦系数f=0.3。

6运动分析

启动电机，通过传送带传动涡轮蜗杆带动土伦转动，土伦推动推杆运动。

当凸轮从最低点运动到最高点作推程运动时，推杆推送物品作上升运动，同时压缩弹簧。

凸轮从最高点作回程运动时，推杆在自身重力和弹簧弹力的作用下作下降运动。

电动机不断地提供电能带动整个装置的传动，完成构件上下往复运动，把一个物品从一个位置推送到另一个位置。

总结

通过这次设计，使我认识到上课时的内容虽然已经很很丰富，但如果没有实践的话，学习再多的理论也只是纸上谈兵，就像用到的各种符号，往往就同其它的一些符号相混，结果往往是张冠李戴。

通过这次设计，我查找资料的能力也得到了很大的提高。

更重要的是，我们初步尝试了去独立地去发现问题，解决问题，反思问题的能力，并且设计的是一个整体，所以考虑问题的方向也全面了，不单单是去解一道题目，而是去解决一系列相关联的题目链，大大地提高了我们在这方面的能力，而且这种能力的培养恰恰是在学校学习阶段很难得接触到的，但却在以后踏上工作岗位中常常会遇到的。

在大学三年的学习中也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。

在此向夏纯达老师表示深深的感谢和崇高的敬意。

在课程设计规定的时间内，我收集了很多技术资料。

阅读了大量的专业文献，并将它们应用到了课程设计当中，我学到了许多课本上没有学到的知识，把课本上的理论知识比较充分的运用到实践中，增强了对理论知识的理解和比较全面的掌握。

在综合训练中验证了自己所学到的专业知识，从而把理性的认识与感性的认识有机的结合起来，加深了对基础知识的掌握和对自己即将从事的工作进一步认识。

参考文献

[1]《机械设计基础（第5版）》程光蕴李仲生主编高等教育出版社07年11月

[2]《机械工程及自动化简明设计手册（上册）》叶伟昌主编机械工业出版社08年2月

[3]《机械设计课程设计手册（第3版）》吴宗泽罗圣国主编高等教育出版社.2006.3