块状物品推送机机械原理课程设计报告

..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构造设计班级::学号:同组成员:组长:指导教师:时间:TOC\o"1-2"\u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，如下图。二、设计数据与要求向上推送距离H=120mm，生产率为每分钟推送物品120件。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。由物品处于最低位置时开场，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。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。使用寿命10年，每年300工作日，每日工作16小时。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〕，构造紧凑，振动噪声小。三、设计任务至少提出三种运动方案，然后进展方案分析评比，选出一种运动方案进展机构综合。确定电动机的功率与满载转速。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。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。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。进展推送机减速系统的构造设计，绘制其装配图和两零件图。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，然后就是其构造较为复杂，非标准件较多，加工难度比拟大，从而生产本钱也比拟大，连杆机构上端加工难度大，而且选材时，难以找到适宜的材料，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.凸轮机构方案构造简单紧凑，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，易于完成小围的物料推送任务，效率较高并且运动准确稳定效应迅速，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，通过设计适宜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，进展了屡次中间传力，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。但是比拟难设计，不好实现。经过比拟，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=20mm；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η1=80%单头蜗杆传动效率η2=75%V带传送效率η3=85%凸轮传动效率η4=95%移动副传动效率η5=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*。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=0.072J；阻力功率p1=w/T=0.144J/s，机构总效率η=η1*η2*η3*η4*η5=0.3826；机构驱动力功率p2=p1/η=0.3764J/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，在开场时〔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*Π；Jf=△Wmax/([δ]*Wm*Wm)-Je=0.0232Kg*；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，尽管自己不成认，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，刚开场的时候完全不懂。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历，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。最后要感我的队友的大力帮助以及教师的辛勤教诲。参考文献："机械原理"第七版高等教育恒"机械原理课程设计指导"航空航天大学晓玲"机械原理课程设计"高等教育裘建新"机械原理创新设计"华中科技大学强建国"ADAMS2005机械设计高级应用实例"机械工业凯凸轮局部代码：#include<stdio.h>#include<math.h>#include<stdlib.h>#definePI3.141592653doublefact[72][2];doubletheory[72][2];intang1=150,ang2=270,ang3=360;doubleh=120,rb=60,b=2;doubleA1=30*PI/180,A2=70*PI/180;doubleP=13,e=0;doubleSo,r=18;doubleS(intI){ doubles; doubleA; doubleB; if(I<=ang1/2) { A=I*PI/180; B=ang1*PI/180; s=2*h*pow(A/B,2); } elseif((I>ang1/2)&&(I<=ang1)) { A=I*PI/180; B=ang1*PI/180; s=h-2*h*pow((B-A)/B,2); } elseif(I<=ang2) { 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)); } elses=0; return(s);}doubleds(intQ){ doubleA,B,C; if(Q<=ang1/2) { A=Q*PI/180; B=ang1*PI/180; C=4*h*A/(B*B); } elseif((Q>ang1/2)&&(Q<=ang1)) { A=Q*PI/180; B=ang1*PI/180; C=4*h*(B-A)/(B*B); } elseif(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(B,4)-30*h*pow(A,4)/pow(B,5); } elseC=0; returnC;}doubledss(intB3){ doubleA,B,C; if(B3<=ang1/2) { A=B3*PI/180; C=ang1*PI/180; B=4*h/(C*C); } elseif(B3>ang1/2&&B3<=ang1) { A=B3*PI/180; C=ang1*PI/180; B=-4*h/(C*C); } elseif(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); }elseB=0; return(B);}voidxy(intang){ doubleA,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); theory[ang/5][0]=(So+B)*sin(A)+e*cos(A); theory[ang/5][1]=(So+B)*cos(A)-e*sin(A); fact[ang/5][0]=theory[ang/5][0]-E; fact[ang/5][1]=theory[ang/5][1]+F;}doublea(intB1)/*****求解压力角****/{ doubleA,B; A=sqrt((ds(B1)-e)*(ds(B1)-e)); B=S(B1); returnatan(A/(B+So));}doublep(intB2){ doubledx,dy,d**,dyy; doubleA,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); d**=-(C+So)*sin(A)+cos(A)*B+D*sin(A)-e*cos(A); 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-d***dy),2)); return(E);}//计算数据并写入文件voidmain(){FILE*fp; inti; intk,h,l; doubleangle1max=0,angle2max=0,pmin=1000;if((fp=fopen("f:\\sanying","w"))==NULL){ printf("Cann'topenthisfile.\n"); exit(0); } fprintf(fp,"\nTheKinematicParametersofPoint4\n"); fprintf(fp,"xyx'y'"); for(;i!=360;){ rb=rb+b; So=sqrt(rb*rb-e*e); for(i=0;i<=ang1;i=i+5) { if(a(i)>A1||p(i)<P) break; } if(ang1+5-i)continue; for(i=ang1+5;i<=ang2;i=i+5) { if(a(i)>A2||p(i)<P) break; } if(ang2+5-i)continue; for(i=ang2+5;i<360;i=i+5) { if(p(i)<P) break; }} for(i=0;i<360;i=i+5) { xy(i); } for(i=0;i<=ang1;i=i+5) { if(angle1max<a(i)) { angle1max=a(i); k=i; } if(pmin>p(i)) { pmin=p(i); h=i; } } for(i=ang1;i<=ang2;i=i+5) { if(angle2max<a(i)) { angle2max=a(i); l=i; } if(pmin>p(i)) { pmin=p(i); h=i; } } for(i=0;i<72;i++){ fprintf(fp,"\n"); {fprintf(fp,"%12.3f\t%12.3f\t%12.3f\t%12.3f\t",theory[i][0],theory[i][1],fact[i][0],fact[i][1]); }} fclose(fp); printf("理论坐标(x,y)");printf("实际坐标(x,y)");printf("\n"); for(i=0;i<72;i++) { printf("%f",theory[i][0]); printf(""); printf("%f",theory[i][1]);printf("");printf("%f",fact[i][0]); printf(""); printf("%f",fact[i][1]); printf("\n"); } printf("基圆半径是:%f\n",rb); printf("推程最大压力角是:%f\n",angle1max*180/PI); printf("此时角度是是:%d\n",k); printf("回程最大压力角是:%f\n",angle2max*180/PI); printf("此时角度是是:%d\n",l); printf("最小曲率半径是:%f\n",pmin); printf("此时角度是:%d\n",h);推杆运动学分析局部代码：#include<stdio.h>#include<math.h>#include<stdlib.h>#definePI3.141592653voidmain(){doubleh=120;intang1=1