塊狀物品推送機-機械原理課程設(shè)計

1、機械原理課程設(shè)計說明書設(shè)計題目: 塊狀物品推送機的機構(gòu)綜合與結(jié)構(gòu)設(shè)計班級:姓名:學(xué)號:同組成員:組長:指導(dǎo)教師:時間:一、 設(shè)計題目2二、設(shè)計數(shù)據(jù)與要求2三、設(shè)計任務(wù)3四、方案設(shè)計41.凸輪連桿組合機構(gòu)42.凸輪機構(gòu)53.連桿機構(gòu)64.凸輪齒輪組合機構(gòu)7五、方案尺寸數(shù)據(jù)及發(fā)動機參數(shù)7六、運動分析81.位移分析82.速度分析93.加速度分析10七、飛輪設(shè)計11八、個人總結(jié)11一、 設(shè)計題目在自動包裹機的包裝作業(yè)過程中，經(jīng)常需要將物品從前一工序轉(zhuǎn)送到下一工序?，F(xiàn)要求設(shè)計一用于糖果、香皂等包裹機中的物品推送機，將塊狀物品從一位置向上推送到所需的另一位置，如圖所示。二、設(shè)計數(shù)據(jù)與要求1. 向上推送距離

2、H=120mm，生產(chǎn)率為每分鐘推送物品120件。2. 推送機的原動機為同步轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分的三相交流電動機，通過減速裝置帶動執(zhí)行機構(gòu)主動件等速轉(zhuǎn)動。3. 由物品處于最低位置時開始，當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)主動件轉(zhuǎn)過1500時，推桿從最低位置運動到最高位置；當(dāng)主動件再轉(zhuǎn)過1200時，推桿從最高位置又回到最低位置；最后當(dāng)主動件再轉(zhuǎn)過900時，推桿在最低位置停留不動。4. 設(shè)推桿在上升運動過程中，推桿所受的物品重力和摩擦力為常數(shù)，其值為500N；設(shè)推桿在下降運動過程中，推桿所受的摩擦力為常數(shù)，其值為100N。 5. 使用壽命10年，每年300工作日，每日工作16小時。6. 在滿足行程的條件下，要求推送機的效率

3、高（推程最大壓力角小于350），結(jié)構(gòu)緊湊，振動噪聲小。三、設(shè)計任務(wù)1. 至少提出三種運動方案，然后進行方案分析評比，選出一種運動方案進行機構(gòu)綜合。2. 確定電動機的功率與滿載轉(zhuǎn)速。3. 設(shè)計傳動系統(tǒng)中各機構(gòu)的運動尺寸，繪制推送機的機構(gòu)運動簡圖。4. 在假設(shè)電動機等速運動的條件下，繪制推桿在一個運動周期中位移、速度和加速度變化曲線。5. 如果希望執(zhí)行機構(gòu)主動件的速度波動系數(shù)小于3%，求應(yīng)在執(zhí)行機構(gòu)主動件軸上加多大轉(zhuǎn)動慣量的飛輪。6. 進行推送機減速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，繪制其裝配圖和兩張零件圖。7. 編寫課程設(shè)計說明書。四、方案設(shè)計1.凸輪連桿組合機構(gòu)凸輪連桿組合機構(gòu)也可以實現(xiàn)行程放大功能，在水平面得

4、推送任務(wù)中，優(yōu)勢較明顯，但在垂直面中就會與機架產(chǎn)生摩擦，加上凸輪與擺桿和擺桿與齒條的摩擦，積累起來，摩擦?xí)艽?，然后就是其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，非標(biāo)準件較多，加工難度比較大，從而生產(chǎn)成本也比較大，連桿機構(gòu)上端加工難度大，而且選材時，難以找到合適的材料，使其既能滿足強度剛度條件又廉價，因此不宜選擇該機構(gòu)來實現(xiàn)我們的設(shè)計目的。2.凸輪機構(gòu) 方案結(jié)構(gòu)簡單緊湊，噪音小，運用蝸輪蝸桿傳遞動力，采用了帶傳動，凸輪機構(gòu)回轉(zhuǎn)運動，易于完成小范圍內(nèi)的物料推送任務(wù)，效率較高并且運動精確穩(wěn)定效應(yīng)迅速，可使推桿有確定的運動，完全符合設(shè)計目標(biāo)。3.連桿機構(gòu)利用等價的平面連桿機構(gòu)實現(xiàn)機構(gòu)的推送任務(wù)，幾何封閉，傳送穩(wěn)定性高，通過設(shè)

5、計合適的桿長可以實現(xiàn)預(yù)期的運動，當(dāng)以AB桿作為原動件時，運動傳到推桿K產(chǎn)生一定的增力效果，但是此機構(gòu)由于運用了很多桿件，進行了多次中間傳力，會導(dǎo)致機械效率的降低和誤差的積累，而且連桿及滑塊產(chǎn)生的慣性力難以平衡加以消除，因此在高速推送任務(wù)中，不宜采用此機構(gòu)。4.凸輪齒輪組合機構(gòu)凸輪齒輪組合機構(gòu)，可以將擺動從動件的擺動轉(zhuǎn)化為齒輪齒條機構(gòu)的齒條直線往復(fù)運動。當(dāng)扇形齒輪的分度圓半徑大于擺桿長度時，可以加大齒條的位移量。但是比較難設(shè)計，不好實現(xiàn)。經(jīng)過比較，選定方案2。五、方案尺寸數(shù)據(jù)及發(fā)動機參數(shù)經(jīng)程序運算和查詢相關(guān)資料，最終尺寸確定為 凸輪基圓半徑r0=100mm, 推程h=120mm，滾子半徑rb=2

6、0mm；經(jīng)附錄程序運算，得推程最大壓力角為29.8度，符合要求。蝸桿m=4，頭數(shù)為一，分度圓直徑d=40mm；右旋；蝸輪m=4，齒數(shù)25，分度圓直徑d=100mm ；V帶基準長度250； 帶輪1基準直徑=50，外徑=52.2； 槽型為 Y；帶輪2基準直徑=20，外徑=23.2 槽型為 Y；電動機效率1 =80% 單頭蝸桿傳動效率2= 75%V帶傳送效率3=85% 凸輪傳動效率4= 95%移動副傳動效率5= 95%電動機型號選為YD100L-6/4/2型三項異步電機，此電動機額定功率為1.8KW，工作電壓為380V，額定電流為4.8A，額定轉(zhuǎn)速為3000r/min,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量為0.0014Kg

7、*。計算可知,在一個工作周期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，機構(gòu)總效率=1*2*3*4*5=0.3826；機構(gòu)驅(qū)動力功率p2=p1/=0. 3764 J/s=1.36kw六、運動分析1.位移分析 其中=150，=270由曲線可知，在一個周期內(nèi)推桿位移先增加（0-150）后減小(150-270)后不變(270-360)，符合推桿先上升后下降再停頓。2.速度分析 其中=150，=270凸輪的推程（0-150）選擇的是等加速等減速運動規(guī)律，由上圖可知在150之前，無速度突變即無剛性沖擊，推桿速度先均勻增

8、大后均勻較小至零?；爻虝r（150-270）選擇的是五次多項式運動規(guī)律，先增加后減小至零，曲線完全符合，無速度突變亦即無剛性沖擊。近休時（270-360）,速度為零，無剛性沖擊。3.加速度分析 其中=150，=270凸輪的推程（0-150）選擇的是等加速等減速運動規(guī)律，在開始時（0）、（75-80）、（150）加速度有突變，但是突變有限，因而引起的沖擊較小，故只存在柔性沖擊。回程時（150-270）選擇的是五次多項式運動規(guī)律，由曲線可知加速度無突變，即無柔性沖擊。啟動電機，通過帶傳動渦輪蝸桿傳動減速并帶動凸輪轉(zhuǎn)動，凸輪推動推桿運動。最初150度，凸輪從最低點運動到最高點作推程運動時，推桿推送物品

9、作上升運動，同時壓縮彈簧。接下來120度，凸輪從最高點作回程運動時，推桿在自身重力和彈簧彈力的作用下作下降運動。最后的的90度推桿在最低位置靜止不動。電動機不斷地提供電能帶動整個裝置的傳動，完成構(gòu)件上下往復(fù)運動，把一個物品從一個位置推送到另一個位置。七、飛輪設(shè)計由五可得Wmax=0.1162JWm=w=4*；Jf=Wmax/(*Wm*Wm)-Je=0.0232 Kg*；八、個人總結(jié)實際操作永遠不會像想象的那樣簡單。在平常的學(xué)習(xí)中，盡管自己不承認，但多多少少還是存在眼高手低的情況。這次的課程設(shè)計就給了自己當(dāng)頭一棒，剛開始的時候完全不懂。通過在網(wǎng)上查找資料，到圖書館借書才逐漸理清頭緒。這次課程設(shè)計

10、對對機械原理的掌握要求非常高，而且不僅僅如此，它還需要我們學(xué)習(xí)CAD、C語言、ADAMS、MATLAB等軟件，是一次對綜合能力的考察。雖然這次的課程設(shè)計完成了，但是借鑒了不少前輩的經(jīng)驗，自己還有很多地方需要努力，而這也許才是這次課程設(shè)計最重要的收獲。最后要感謝我的隊友的大力幫助以及老師的辛勤教導(dǎo)。參考文獻：機械原理 第七版 高等教育出版社 孫恒 機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)北京航空航天大學(xué)出版社 張曉玲機械原理課程設(shè)計高等教育出版社 裘建新機械原理創(chuàng)新設(shè)計華中科技大學(xué)出版社 強建國ADAMS 2005 機械設(shè)計高級應(yīng)用實例機械工業(yè)出版社 鄭凱凸輪部分代碼：#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)/*求解壓力角*/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); /計算數(shù)據(jù)并寫入文件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( 理論坐標(biāo)(x,y) );printf(實際坐標(biāo)(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(基圓半徑是:%fn,rb);printf(推程最大壓力角是:%fn,angle1max*180/PI);printf(此時角度是是:%dn,k);printf(回程最大壓力角是:%fn,angle2max*180/PI);printf(此時角度是是:%dn,l);printf(最小曲率半徑是:%fn,pmin);printf(此時角度是:%dn,h);推桿運動學(xué)分析部分代碼：#include#include#include#define PI 3.141592653void main() doub