块状物品推送机-机械原理课程设计

1、机械原理课程设计说明书设计题目: 块状物品推送机的机构综合与结构设计班级:姓名:学号:同组成员:组长:指导教师:时间:一、 设计题目2二、设计数据与要求2三、设计任务3四、方案设计41.凸轮连杆组合机构42.凸轮机构53.连杆机构64.凸轮齿轮组合机构7五、方案尺寸数据及发动机参数7六、运动分析81.位移分析82.速度分析93.加速度分析10七、飞轮设计11八、个人总结11一、 设计题目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。二、设计数据与要求1. 向上推送距离

2、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

3、高（推程最大压力角小于350），结构紧凑，振动噪声小。三、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。四、方案设计1.凸轮连杆组合机构凸轮连杆组合机构也可以实现行程放大功能，在水平面得

4、推送任务中，优势较明显，但在垂直面中就会与机架产生摩擦，加上凸轮与摆杆和摆杆与齿条的摩擦，积累起来，摩擦会很大，然后就是其结构较为复杂，非标准件较多，加工难度比较大，从而生产成本也比较大，连杆机构上端加工难度大，而且选材时，难以找到合适的材料，使其既能满足强度刚度条件又廉价，因此不宜选择该机构来实现我们的设计目的。2.凸轮机构 方案结构简单紧凑，噪音小，运用蜗轮蜗杆传递动力，采用了带传动，凸轮机构回转运动，易于完成小范围内的物料推送任务，效率较高并且运动精确稳定效应迅速，可使推杆有确定的运动，完全符合设计目标。3.连杆机构利用等价的平面连杆机构实现机构的推送任务，几何封闭，传送稳定性高，通过设

5、计合适的杆长可以实现预期的运动，当以AB杆作为原动件时，运动传到推杆K产生一定的增力效果，但是此机构由于运用了很多杆件，进行了多次中间传力，会导致机械效率的降低和误差的积累，而且连杆及滑块产生的惯性力难以平衡加以消除，因此在高速推送任务中，不宜采用此机构。4.凸轮齿轮组合机构凸轮齿轮组合机构，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。但是比较难设计，不好实现。经过比较，选定方案2。五、方案尺寸数据及发动机参数经程序运算和查询相关资料，最终尺寸确定为 凸轮基圆半径r0=100mm, 推程h=120mm，滚子半径rb=2

6、0mm；经附录程序运算，得推程最大压力角为29.8度，符合要求。蜗杆m=4，头数为一，分度圆直径d=40mm；右旋；蜗轮m=4，齿数25，分度圆直径d=100mm ；V带基准长度250； 带轮1基准直径=50，外径=52.2； 槽型为 Y；带轮2基准直径=20，外径=23.2 槽型为 Y；电动机效率1 =80% 单头蜗杆传动效率2= 75%V带传送效率3=85% 凸轮传动效率4= 95%移动副传动效率5= 95%电动机型号选为YD100L-6/4/2型三项异步电机，此电动机额定功率为1.8KW，工作电压为380V，额定电流为4.8A，额定转速为3000r/min,转子转动惯量为0.0014Kg

7、*。计算可知,在一个工作周期T=0.5s中，阻力功w=（500*120+100*120）*0.001=0.072 J；阻力功率p1=w/T=0.144J/s，机构总效率=1*2*3*4*5=0.3826；机构驱动力功率p2=p1/=0. 3764 J/s=1.36kw六、运动分析1.位移分析 其中=150，=270由曲线可知，在一个周期内推杆位移先增加（0-150）后减小(150-270)后不变(270-360)，符合推杆先上升后下降再停顿。2.速度分析 其中=150，=270凸轮的推程（0-150）选择的是等加速等减速运动规律，由上图可知在150之前，无速度突变即无刚性冲击，推杆速度先均匀增

8、大后均匀较小至零。回程时（150-270）选择的是五次多项式运动规律，先增加后减小至零，曲线完全符合，无速度突变亦即无刚性冲击。近休时（270-360）,速度为零，无刚性冲击。3.加速度分析 其中=150，=270凸轮的推程（0-150）选择的是等加速等减速运动规律，在开始时（0）、（75-80）、（150）加速度有突变，但是突变有限，因而引起的冲击较小，故只存在柔性冲击。回程时（150-270）选择的是五次多项式运动规律，由曲线可知加速度无突变，即无柔性冲击。启动电机，通过带传动涡轮蜗杆传动减速并带动凸轮转动，凸轮推动推杆运动。最初150度，凸轮从最低点运动到最高点作推程运动时，推杆推送物品

9、作上升运动，同时压缩弹簧。接下来120度，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。最后的的90度推杆在最低位置静止不动。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。七、飞轮设计由五可得Wmax=0.1162JWm=w=4*；Jf=Wmax/(*Wm*Wm)-Je=0.0232 Kg*；八、个人总结实际操作永远不会像想象的那样简单。在平常的学习中，尽管自己不承认，但多多少少还是存在眼高手低的情况。这次的课程设计就给了自己当头一棒，刚开始的时候完全不懂。通过在网上查找资料，到图书馆借书才逐渐理清头绪。这次课程设计

10、对对机械原理的掌握要求非常高，而且不仅仅如此，它还需要我们学习CAD、C语言、ADAMS、MATLAB等软件，是一次对综合能力的考察。虽然这次的课程设计完成了，但是借鉴了不少前辈的经验，自己还有很多地方需要努力，而这也许才是这次课程设计最重要的收获。最后要感谢我的队友的大力帮助以及老师的辛勤教导。参考文献：机械原理 第七版 高等教育出版社 孙恒 机械原理课程设计指导北京航空航天大学出版社 张晓玲机械原理课程设计高等教育出版社 裘建新机械原理创新设计华中科技大学出版社 强建国ADAMS 2005 机械设计高级应用实例机械工业出版社 郑凯凸轮部分代码：#include#include#includ

11、e#define PI 3.141592653double fact722;double theory722;int ang1=150,ang2=270,ang3=360;double h=120, rb=60,b=2;double A1=30*PI/180, A2=70*PI/180;double P=13,e=0;double So,r=18;double S(int I)double s;double A;double B;if(Iang1/2)&(I=ang1)A=I*PI/180;B=ang1*PI/180;s=h-2*h*pow(B-A)/B,2); else if(I=ang2)

12、 A=(I-ang1)*PI/180; B=(ang2-ang1)*PI/180;s=h-(10*h*pow(A/B,3)-15*h*pow(A/B,4)+6*h*pow(A/B,5); else s=0;return(s);double ds(int Q)double A,B,C;if(Qang1/2)&(Q=ang1)A=Q*PI/180;B=ang1*PI/180;C=4*h*(B-A)/(B*B); else if(Q=ang2) A=(Q-ang1)*PI/180;B=(ang2-ang1)*PI/180;C=-30*h*A*A/pow(B,3)+60*h*pow(A,3)/pow(

13、B,4)-30*h*pow(A,4)/pow(B,5); else C=0; return C;double dss(int B3)double A,B,C;if(B3ang1/2&B3=ang1)A=B3*PI/180;C=ang1*PI/180;B=-4*h/(C*C); else if(B3=ang2)A=(B3-ang1)*PI/180;C=(ang2-ang1)*PI/180;B=-60*h* A/pow(C,3)+180*h*A*A/pow(C,4)-120*h*pow(A,3)/pow(C,5); else B=0;return(B);void xy(int ang)double

14、 A,B,C,E,F,dx,dy;A=ang*PI/180;B=S(ang);C=ds(ang); dx=(So+B)*cos(A)+sin(A)*C-e*sin(A); dy=-sin(A)*(So+B)+C*cos(A)-e*cos(A);E=r*dy/sqrt(dx*dx+dy*dy);F=r*dx/sqrt(dx*dx+dy*dy);theoryang/50=(So+B)*sin(A)+e*cos(A);theoryang/51=(So+B)*cos(A)-e*sin(A);factang/50=theoryang/50-E;factang/51=theoryang/51+F;doub

15、le a(int B1)/*求解压力角*/double A,B;A=sqrt(ds(B1)-e)*(ds(B1)-e);B=S(B1);return atan(A/(B+So);double p(int B2)double dx,dy,dxx,dyy;double A,B,C,D,E;A=B2*PI/180;B=ds(B2);C=S(B2); D=dss(B2);dx=(So+C)*cos(A)+sin(A)*B-e*sin(A); dy=-sin(A)*(So+C)+B*cos(A)-e*cos(A);dxx=-(C+So)*sin(A)+cos(A)*B+D*sin(A)-e*cos(A)

16、;dyy=-cos(A)*(So+C)-B*sin(A)+D*cos(A)-sin(A)*B+e*sin(A);E=sqrt(pow(dx*dx+dy*dy,3)/sqrt(pow(dx*dyy-dxx*dy),2);return(E); /计算数据并写入文件void main() FILE *fp;int i;int k,h,l;double angle1max=0,angle2max=0,pmin=1000; if(fp=fopen(f:sanying,w)=NULL) printf(Cannt open this file.n);exit(0); fprintf(fp,n The Kin

17、ematic Parameters of Point 4n);fprintf(fp, x y x y );for(;i!=360;)rb=rb+b;So=sqrt(rb*rb-e*e);for(i=0;iA1|p(i)P)break;if(ang1+5-i)continue;for(i=ang1+5;iA2|p(i)P)break;if(ang2+5-i)continue;for(i=ang2+5;i360;i=i+5)if(p(i)P)break;for(i=0;i360;i=i+5)xy(i);for(i=0;i=ang1;i=i+5) if(angle1maxp(i) pmin=p(i)

18、;h=i;for(i=ang1;i=ang2;i=i+5)if(angle2maxp(i)pmin=p(i);h=i; for(i=0;i72;i+) fprintf(fp,n); fprintf(fp,%12.3ft%12.3ft%12.3ft%12.3ft ,theoryi0,theoryi1,facti0,facti1); fclose(fp); printf( 理论坐标(x,y) );printf(实际坐标(x,y);printf(n);for(i=0;i72;i+)printf(%f ,theoryi0);printf( );printf(%f ,theoryi1); printf(

19、 ); printf(%f ,facti0);printf( );printf(%f ,facti1);printf(n);printf(基圆半径是:%fn,rb);printf(推程最大压力角是:%fn,angle1max*180/PI);printf(此时角度是是:%dn,k);printf(回程最大压力角是:%fn,angle2max*180/PI);printf(此时角度是是:%dn,l);printf(最小曲率半径是:%fn,pmin);printf(此时角度是:%dn,h);推杆运动学分析部分代码：#include#include#include#define PI 3.141592653void main() doub