1、 机械原理 课程设计说明书 块状物品推送机的机构综合与设计 一、一、 题目说明题目说明 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，如右图所示 1设计数据与要求：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
2、 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。 2. 设计任务设计任务： 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
3、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。 二、方案设计与评价二、方案设计与评价 1.1.方案设计方案设计 针对此问题我们设计了三种方案，具体方案如下： 1）凸轮机构： 如图 1 所示的滚子推杆盘形凸轮机构，可使推杆实现任意的运动规律。 图 1 2）凸轮齿轮组合机构 如图 2 所示的凸轮齿轮组合机构， 可以将摆动从动件的摆
4、动转化为齿轮齿条机构的齿条 直线往复运动。 图 2 3）凸轮连杆组合机构 如图 3 所示的凸轮连杆组合机构也可以实现行程放大功能 图 3 2.2.方案评价方案评价 针对上述三种方案，我们做了一定的比较，对比如下： 方案 优点 缺点 一 结构简单、紧凑，便于制造 行程较小，不利于物品的推送 二 齿轮具有良好的耐磨性和稳定性 中间的扇形齿比较难加工 三 制造相对简单，经济性好 效率较低 总的来说，方案三既简单，行程又比较大，所以我们选择方案三。 三、尺寸设计三、尺寸设计 1.1.执行机构整体设计：执行机构整体设计： AB=1200 AC=270 AO=300 r0=300 =30 以上单位均为毫米
5、 经过程序（见附录）验证，上述参数满足压力角小于35的要求。 2.2.凸轮形状设计凸轮形状设计 利用上述参数，我们用 matlab 绘制了凸轮的轮廓图，包括理论廓线和实际 廓线，图形如下： 四、运动分析四、运动分析 1.1.推杆的运动分析推杆的运动分析 要尽量减少冲击，所以推杆的运动规律我们选正弦加速度运动规律。 其推程时的方程为： 2 00 2 00 00 /)/2sin(2 /)/2cos(1 )2/()/2sin()/( hwa hwv hs 回程的方程为： 2 0 0 2 0 0 0 0 /)/2sin(2 /1)/2cos( )2/()/2sin()/(1 hwa hwv hs 此时
6、，h 取 120，0=150，0 =120, = 2n = 4 用 matlab 绘制的位移、速度、加速度曲线如下： -300-200-1000100200300400 -300 -200 -100 0 100 200 300 彩 线 为 理 论 曲 线 ， 黑 线 为 实 际 轮 廓 曲 线 ， 绿 线 为 基 圆 图 4 推杆位移时间曲线 图 5 速度时间曲线 图 6 加速度时间曲线 00.511.522.533.544.55 -20 0 20 40 60 80 100 120 00.511.522.533.544.55 -1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 00.511.522.533.544.55 -3 -2 -1 0 1 2 3 x 10 4 2.2.凸轮形状分析凸轮形状分
