机械原理课程设计说明书.doc

机械原理课程设计说明书课程设计任务书1 设计题目：块状物品推送机（固定凸轮-连杆机构）23 工作原理及工艺动作过程在自动包裹机的包装作业过程中，经常需要将物品从前一个工序推到下一个工序。现要求设计一个用于糖果、香皂等包裹机中的物品推送机，将块状物品从一个位置向上推送到所需的另一个位置，如图：4 相关数据及设计要求1） 向上推送距离H=100mm，生产效率为120件/分钟2） 推送机的原动件为转速为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） 当物品处于最低位置时开始，当执行机构主动件转过150度时，推杆从最低位置到最高位置；当主动件再转过120度时，推杆从最高位置又回到最低位置；最后当主动杆再转过90度时，推杆在最低位置停滞不动。4） 设推杆在上升运动过程中，推杆所受的物品重和摩擦力为常数，其值为500N；设推杆在下降过程中，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，要求推送机效率高（推杆最大压力角小于35度），结构紧凑，振动噪声小。7） 电机可选用，功率0.55KW（或0.75KW）、1390r/min（需更改）。5 设计任务：1) 至少提出三种设计方案，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) 确定电动机的功率和满载转速。3) 设计传动系统中各个构件的运动尺寸，绘制推杆在一个运动周期中位移、速度和加速度变化曲线。4) 如果希望执行机构主动件的速度波动系数小于3%，应求在执行机构主动件轴上加多大转动惯量的飞轮（其他构件转动惯量忽略不计）5) 装配图？6) 编写课程设计说明书。6 设计方案提示实现推送机推送要求的执行机构方案很多，下面给出几种供设计时参考。方案一凸轮机构：其结构简单，易于设计与制造，能使从动件获得较为复杂的运动规律。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、仪器和操控装置。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。如图4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，但行程较小。 图4-1方案二凸轮-齿条机构：图4-2所示的凸轮-齿条机构可以将摆动从动件的摆动转化为齿轮齿条机的往复运动。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。对于因齿轮具有良好的耐磨性和稳定性，因而用此方案进行物品推送可以得到较好的效果。但是此机构的缺点是中间的扇形齿比较难加工。7 图4-2方案三凸轮-连杆机构：如图4-3所示的凸轮连杆组合机构推送物品可将推杆的行程进行适当的放大，但是效率较低。89 图4-3方案四连杆机构 图4-4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。总所周知，曲柄摇杆机构的两个极限位置摇杆的角速度为零，即处于停歇状态，离开了这两个极限位置摇杆的角速度不为零，因此曲柄摇杆机构是一个瞬间停歇机构。而生产中常需要求机构在某一极限位置附近有较长时间的停歇或近似停歇，以配合其他机构完成整个工艺过程。1011 图4-4方案五固定凸轮连杆组合机构 图45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。此方案的设计看似简单，但是由于凸轮的计算复杂，制造困难，而且推杆机构必须进行运动放大后方可使用。1213 图4-5经比较，方案三，其运动特性可实现直线间歇运动，并且传动平稳，运动精确，连杆KH的运动轨迹确定，可以根据连杆BA的摆动角度及物块上升H=120mm计算出连杆BH的长度。故选用方案三比较合理。摘要我们小组设计的是包裹机包装作业过程中的块状物体推送机，其工作时要有固定的推送行程和工作速度。我们所设计的结构是固定凸轮-连杆机构，由电动机驱动，完全由机械结构控制实现工作要求，其工作状态稳定，效率高。本书对其设计过程做具体说明，先对块状物体推送机的工作过程进行解析、研究，对设计要求做好全面分析，明确设计方向；然后提出几组设计方案，对其进行分析比较，再提出总的设计方案；确定方案后进行具体的设计，以使推送机的运动过程达到设计要求，主要包括各个构件的尺寸大小和质量的确定，最后还要通过速度、加速度、各个构件的受力情况、压力角等进行分析，进一步优化设计，达到减小功耗，稳定工作状态的目的。设计工作结束后进行总结，将设计过程中遇到的问题进行总结，对设计作品做出评价。目录一、 课程设计任务书 设计题目工作原理及工艺动作过程相关数据及设计要求设计任务设计方案提示二、 摘要三、 目录四、 课程设计题目简介五、运动循环图六、执行机构的选择和评价七、机械传动系统设计计算八、机械运动方案简图的绘制九、机械运动系统机构的计算十、机构运动分析课程设计题目简介1. 题目简介输送机是在一定线路上连续输送物料的搬运机械，又称连续输送机。输送机可以进行水平、倾斜和垂直输送，也可以组成空间输送路线，其输送路线一般是固定的。输送机输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用十分广泛。可以单台输送，也可以多台组成或与其他输送机设备组成水平或倾斜输送系统，以满足不同形式的作业线需要。推送机工作要求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，如图所示。根据工艺动作顺序和协调要求拟订运动循环图原动件转角与推杆位移关系执行机构的选择和评价？机械传动系统设计计算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。其为匀速转动机构，为了设计方便，以及考虑从动件没有对速度要求，所以我们采用定传动比匀速转动机构。常用的定传动比匀速转动机构有连杆机构、齿轮机构、摩擦轮机构、带传动机构、链传动机构等。由于连杆机构的传动比较小，此处不予考虑;齿轮机构应用的比较广泛，当主动轮转动时，从动轮可以按传动比=12=21匀速转动。齿轮机构与摩擦轮机构、带传动机构相比有传动力大、效率高、寿命长、传动平稳、可靠等优点。但要求较高的制造和安装精度，成本也较高。其种类较多，适用范围广，其中直齿轮制造相对较为容易，但容易引起冲击，噪声，传动平稳性差，不适于高速重载荷转动机构；摩擦轮机构的优点是比较容易制造，结构简单，但其工作要求较大的压紧力，增大了零件的尺寸且磨损严重，可能产生相对滑动，使传动比得不到严格的保证，承载能力低、效率较低。带传动机构应用也较为广泛，其结构简单、维护方便、成本低廉，冲击力小，传动平稳，噪音小，过载时打滑，有保护安全作用。链传动机构传动不平稳、有冲击、振动和噪音，此处也不予考虑。综合考虑，对于此处的减速装置我们采用皮带加齿轮二级减速的方法。第一级线速度较高，为避免噪音和振动，采用皮带减速,减为240r/min。第二级是用齿轮减为120r/min。2、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=525m/s，传动比i7，传动效率0.9至0.95. 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,带的密度=1kg/c，带与轮面间的摩擦系数f=0.3。传递的圆周力F=1000P/V=1000N紧边、松边拉力因，所以 离心力引起的拉力，这种平带每米长的质量q=100b=0.48kg/m，如前所述，离心力引起的拉力所需的初拉力带的离心力使带与论免检的压力减小、传动能力降低，为了补偿这种影响，所需初拉力应为=1302N，此结果表明，传递圆周力1000N时 ，为防止打滑所需的初拉力不得小于1302N。作用在轴上的压力，静止时轴上压力为3、齿轮的设计计算经皮带减速后的转速为240r/min,而我们所要的转速为120r/min。因此还需要的传动比为2/1,选用的齿轮为标准齿轮。中速轴转速=240r/min，传动功率=0.8kw，采用软齿面1) 选择齿轮材料及确定许用应力小齿轮用MnB调质，齿面硬度241286HBS，=730Mpa=600MPa （机械设计基础167页表11-1）大齿轮用ZG35SiMn调质，齿面硬度为241269HBS，（机械设计基础167页表11-1）由（机械设计基础171页表11-5），取=1.1，=1.25，=/=664MPa按齿面接触强度设计设齿轮按9级度制造。取载荷系数K=1.5（机械设计基础169页表11-3），齿宽系数小齿轮上的转矩=3.18 N.mm取=188，齿数取=25，则=240/12025=50。故实际传动比i=50/25=2模数=78.9/25=3.156mm齿宽=63.1mm，取=70，=65取m=3mm，实际的=253=75，=503=150mm中心距a=（+）/2=112.5mm精度等级圆周速度v/(m/s)应用直齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮直齿锥齿轮6级153012高速重载的齿轮传动，如飞机、汽车和机床中的重要齿轮，分度机构的齿轮传动。7级10158高速中载或中速重载的齿轮，传动，如标准系列减速器中的齿轮，汽车和