机械原理课程设计说明书-块状物品推送机的机构综合与设计.docVIP

机械原理 课程设计说明书 块状物品推送机的机构综合与设计 班级： 学号： 姓名： 小组成员： 指导老师： 题目说明 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，如右图所示 1．设计数据与要求： 1）向上推送距离H=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3000转/分的三相交流电动机，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）使用寿命10年，每年300工作日，每日工作16小时； 6）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。 2. 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）如果希望执行机构主动件的速度波动系数小于3%，求应在执行机构主动件轴上加多大转动惯量的飞轮； 6）进行推送机减速系统的结构设计，绘制其装配图和两张零件图； 7）编写课程设计说明书。 二、方案设计与评价 1.方案设计 针对此问题我们设计了三种方案，具体方案如下： 1）凸轮机构： 如图1所示的滚子推杆盘形凸轮机构，可使推杆实现任意的运动规律。 图1 2）凸轮－齿轮组合机构 如图2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。 图2 3）凸轮－连杆组合机构 如图3所示的凸轮－连杆组合机构也可以实现行程放大功能 图3 2.方案评价 针对上述三种方案，我们做了一定的比较，对比如下： 方案 优点 缺点 一 结构简单、紧凑，便于制造 行程较小，不利于物品的推送 二 齿轮具有良好的耐磨性和稳定性 中间的扇形齿比较难加工 三 制造相对简单，经济性好 效率较低 总的来说，方案三既简单，行程又比较大，所以我们选择方案三。 三、尺寸设计 1.执行机构整体设计： AB=1200 AC=270 AO=300 =300 =30 以上单位均为毫米 经过程序（见附录）验证，上述参数满足压力角小于的要求。 2.凸轮形状设计 利用上述参数，我们用matlab绘制了凸轮的轮廓图，包括理论廓线和实际廓线，图形如下： 四、运动分析 1.推杆的运动分析 要尽量减少冲击，所以推杆的运动规律我们选正弦加速度运动规律。 其推程时的方程为： 回程的方程为： 此时，h取120，=，=120, 用matlab绘制的位移、速度、加速度曲线如下： 图4推杆位移时间曲线 图5速度时间曲线 图6加速度时间曲线 2.凸轮形状分析 根据公式： 可以绘制出凸轮的理论廓线， 根据公式： 可以绘制出凸轮的实际廓线 首先用余弦定理可以求：] 表示凸轮的转角 由于摆杆大端长度很长，所以可以将推杆的运动近似地看成是沿着大端半径所对应的圆弧即,所以摆角的运动规律与推杆的运动规律近似成一定的比例关系，此处r=1200mm,故将面推杆的s代入，即可求得，再将代入上述公式,最终即可求得凸轮的形状，凸轮形状如下图所示 五、动力分析 1.最大功率的确定（电动机的确定） 由上升过程中推杆的受力为500N，下降过程中推杆的受力为100N可知，最大功率发生在推杆上升过程中且,,由推杆的速度时间曲线可得，为1.2m/s，=600W,所以电动机选择Y801-2，其满载转速为2850r/min,额定功率为0.75kW，符合条件。电动机如下图所示： 2.飞轮的确定 首先分别算出推程平均功率、回程平均功率以及全程的平均功率，并绘制功率时间图像如下： 由图像可知为彩色部分的面积（两块彩色部分面积相等，都等于），所以有=（288-192）=20J。所以飞轮的转动惯量,由设计条件可知，，代入n可以算出,为了使波动系数充分小于，我们取。由于飞轮的制造工艺比较复杂，成本较高，这里我们直接选用传动部分的与凸轮同轴的齿轮来充当飞轮的作用。 六、传动系统设计 带传动的优点： 适用于中心距