块状物品推送机机械原理课程设计

..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..................6..4.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................9七、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。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=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ad=50，外径ad=52.2；槽型为Y；带轮2基准直径ad=20，外径ad=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*2m。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2212/sh1(0,/2]22112()/shh11(/2,]21[1cos()]/2sh12(,]其中1=150°，2=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214/vh1(0,/2)2114()/vh11(/2,)2121sin()v12(,)其中1=150°，2=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214/ah1(0,/2)..214/ah11(/2,)22121()cos()a12(,)其中1=150°，2=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*2m；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《ADAMS2005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：#includestdio.h#includemath.h#includestdlib.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((Iang1/2)&&(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((Qang1/2)&&(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(B3ang1/2&&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)