【资料】课程设计包装机推包机构运动简图与传动系统设计资料.doc

1、机械原理课程设计说明书设计题目：包装机推包机构运动简图与传动系统设计学院：机电学院专业：机械工程及其自动化姓名：学号：小组成员： 指导老师：目 录一、设计题目2二、功能分解3三、运动转换3四、执行机构的挑选与比较3五、原动机的挑选5六、运动方案的拟定6七、传动机构8八、运动示意图10九、运动循环图11十、执行机构运算12十一、参考资料14十二、小结15- 16 -一、设计题目现需要设计某一包装机的推包机构，要求待包装的工件1（见图 1）先由输送带送到推包机构的推头 2 的前方，然后由该推头 2 将工件由 a 处推至 b 处（包装工作台），再进行包装；为了提高生产率，期望在推头2 终止回程（由

2、b 至 a） 时，下一个工件已送到推头 2 的前方；这样推头 2 就可以立刻再开头推送工作；这就要求推头 2 在回程时先退出包装工作台， 然后再低头，即从台面的下面回程；因而就要求推头 2 按图示的 abcdea 线路运动；即实现“平推水平退回下降降位退回上升复位”的运动；设计数据与要求：要求每 5-6s 包装一个工件，且给定： l=100mm，s=25mm，h=30m；m 行程速比系数 k 在 1.2-1.5范畴内选取，推包机由电动机推动；在推头回程中， 除要求推头低位退回外， 仍要求其回程速度高于工作行程的速度，以便缩短空回程的时间，提高工效；至于“cdea”部分的线路外形不作严格要求；设

3、计任务：图 1 推包机构执行构件运动要求1. 至少提出两种运动方案， 然后进行方案分析评比， 选出一种运动方案进行设计；2. 确定电动机的功率与转速；3. 设计传动系统中各机构的运动尺寸，绘制推包机的机构运动简图；4. 对输送工件的传动系统提出一种方案并进行设计；5. 编写课程设计说明书；二、功能分解由运动示意图可知此机构可分解为俩个运动， 凸轮机构掌握运输爪的升降， 导杆机构掌握往复运动， 俩者的协作及凸轮的设计可以达到abcde 的轨迹；如图4.1 中 1、2 为主动件， 2、3、4 和 5 的导杆机构，可以完成a、b、c 间或 c、d 间的往复运动， 1 的凸轮与 4 机构的平底接触，

4、可以使整个 4 机构上下往复运动， 从而有 abc 与 cd 间的高度差，通过设计凸轮的参数，协作导杆机构完成整个abcde 的运动轨迹；所以功能一：导杆机构实现 a、b、c 或 d、e 间的往复运动 , 功能二：凸轮机构实现 4 机构的上下往复运动三、运动转换运动转换即传动机构和执行机构之间的转换； 在本方案中， 只要为将凸轮的转动转换为连杆的双向直线运动和上下运动；在本案中，凸轮的 dbc段为圆弧，在此段上凸轮转动时平底从动件高度不变， 前后移动，在 d点时工件在 a 处，在 bc段某一处时在 b 处，在 c点时工件在 c 处， ce段时凸轮半径逐步减小，平底从动件向下运动，工件开头下降，

5、到e 点时下降到 d 处，ef为圆弧段，凸轮转动时平底从动件上下不运动，做水平运动， 由 d 运动至 e，fd段凸轮半径逐步增加，平底从动件向上运动，回到a 处；四、执行机构的挑选与比较方案一 ：用偏置滑块机构与凸轮机构的组合机构， 偏置滑块机构与往复移动凸轮机构的组合（图 2）；在此方案中，偏置滑块机构可实现行程较大的往复直线运 动，且具有急回特性， 同时利用往复移动凸轮来实现推头的小行程低头运动的要求，这时需要对心曲柄滑块机构将转动变换为移动凸轮的往复直线运动；图 2偏置滑块机构与往复移动凸轮机构的组合假如采纳直动推杆盘形凸轮机构或摇摆推杆盘形凸轮机构，可有另两种方案（图 3、图 4）；图

6、 3偏置滑块机构与盘形凸轮机构的组合之一图 4 偏置滑块机构与盘形凸轮机构的组合之二方案二：采纳导杆机构与凸轮机构的组合机构图 5、导杆机构与凸轮机构的组合机构方案三：双凸轮机构与摇杆滑块机构的组合五、原动机的挑选由题可知，挑选的原动机为电动机，实行单机集中驱动的驱动方式；这种驱动方式传动装置复杂，操作麻烦，功率较大，但价格廉价；电动机的尺寸较大，输出刚度较硬，直流电动机可通过转变电阻等来进行调速，沟通电动机可通过变频、 变极进行调速； 电动机通常是单向反转的， 在正常温度下使用， 电机采纳风冷；使用电动机时，需考虑过载爱护装置，以防烧坏电动机；电动机噪声小，初始成本低，运转费用最低，爱护要求

7、最少，功率范畴较广；题目要求 5-6s 包装一个件，即要求曲柄和凸轮的转速为 12r/min 考虑到转速比较低，因此可选用低转速的电动机，查常用电动机规格，选用 y160l-8 型电动机，其转速为 720r/min, 功率为 7.5kw；六、运动方案的拟定方案一： 双凸轮机构与摇杆滑块机构的组合， （见图 2）图 2 双凸轮机构与摇杆机构滑块机构的组合方案一的运动分析和评判：该机构由凸轮 1 和凸轮 2，以及 5 个杆组成；机构一共具有 7 个活动构件；机构中的运动副有 7 个转动副， 4 个移动副以及两个以点接触的高副；其中机构的两个磙子存在两个虚约束；由此可知：机构的自由度f=3n-2pl

8、+ph-p =1机构中有一个原动件， 原动件的个数等于该机构的自由度； 所以， 该机构具有确定的运动； 在原动件凸轮 1 带动杆 3 会在肯定的角度范畴内摇动； 通过连杆 4 推动杆 5 运动，然后连杆 6 在 5 的推动下带动推头做水平的来回运动，从而实现能推动被包装件向前运动； 同时凸轮 2 在推头做回复运动的时候通过向上推动杆 7，使连杆的推头端往下运动，从而实现推头在给定的轨迹中运动；该机构中除了有两个凸轮与从动间接触的两个高副外，全部的运动副都是低副； 在凸轮与从动件的接触时， 凸轮会对从动件有较大的冲击， 为了削减凸轮对从动件冲击的影响，在设计过程中把从动件设计成为滚动的从动件，可

9、以间接增大机构的承载才能；同时，凸轮是比较大的工件，强度比较高，不需要担忧由于载荷的过大 而显现机构的断裂； 在整个机构的运转过程中， 原动件 1 是一个凸轮， 凸轮只是使 3 在肯定角度的往复摇摆， 而对整个机构的分析可知， 机构的是设计上不存在运转的死角，机构可以正常的往复运行； 机构中存在两个凸轮， 不但会是机构本身的重量增加， 而且凸轮与其他构件的连接是高副，而高副承载才能不高，不利于实现大的载荷；而整个机构连接不够紧凑，占空间比较大；方案二： 偏置滑块机构与盘形凸轮机构组合， （见图 3）图 3 偏置滑块机构与盘形凸轮机构的组合方案二的运动分析和评判：方案二的机构主要是由一个偏置滑块

10、机构以及一个凸轮机构组合而成的；偏置滑块机构主要是实现推头的往复的直线运动， 从而实现推头在推包以及返回的要求；而凸轮机构实现的是使推头在返程到达c点的时候能够依据给定的轨迹返 回而设计的； 这个组合机构的工作原理主要是通过电动机的转动从而带动曲柄2的回转运动，曲柄在整周回转的同时带动连杆3 在肯定的角度内摇摆，而滑块 4在水平的方向实现往复的直线运动， 从而带动连着推头的杆运动， 完成对被包装件的推送过程； 在推头空载返回的过程中， 推头到达 c点时， 凸轮的转动进入推程阶段，使从动杆往上运动，这时在杆 5 和杆 6 连接的转动副就成为一个支点，使杆 6 的推头端在从动件的 8 的推动下向下

11、运动， 从而使推头的返程阶段按着给定的轨迹返回； 这个机构在设计方面， 凸轮与从动见的连接实行滚动从动件， 而且凸轮是槽型的凸轮， 这样不但能够让从动件与凸轮之间的连接更加紧凑，而且由于采纳了滚动从动件， 能使减轻凸轮对它的冲击， 从而提高了承载才能； 而采纳的偏置滑块机构能够实现滑块具有急回特性， 使其回程速度高于工作行程速度， 以便缩短空回程的时间， 提高工作效率； 但此机构的使用的是槽型凸轮， 槽型凸轮结构比较复杂，加工难度大，因此成本会比较高；方案三： 偏置滑块机构与往复移动凸轮机构的组合，（见图 4）图 4 偏置滑块机构与往复移动凸轮机构的组合方案三的运动分析和评判：用偏置滑块机构与

12、凸轮机构的组合机构， 偏置滑块机构与往复移动凸轮机构的组合（图 4）；此方案通过曲柄 1 带动连杆 2 使滑块 4 实现在水平方向上的往复直线运动，在回程时，当推头到达c 点，在往复移动凸轮机构中的磙子会在槽内相右上方运动， 从而使杆 7 的推头端在偏置滑块和往复移动凸轮的共同作用下沿着给定的轨迹返回； 在此方案中， 偏置滑块机构可实现行程较大的往复直线运动，且具有急回特性， 同时利用往复移动凸轮来实现推头的小行程低头运动的要求，这时需要对心曲柄滑块机构将转动变换为移动凸轮的往复直线运动；但是， 此机构所占的空间很大， 切机构多依杆件为主， 结构并不紧凑， 抗破坏才能较差， 对于较大载荷时对杆

13、件的刚度和强度要求较高；会使的机构的有效空间白白浪 费；并且由于四连杆机构的运动规率并不能依据所要求的运动精确的运行只能以近似的规律进行运动；综合对三种方案的分析， 方案二结构相对不是太复杂， 而且能满意题目的要求，最终我挑选方案二；七、传动机构系统的输入输出传动比ii1i251260 i7206012，即要求设计出一个传动比 i60 的减速器，使输出能达到要求的转速；其传动系统设计如下图：电动机连接一个直径为10 的皮带轮 2，经过皮带的传动传到安 装在二级 减速器的输入 段，这 段 皮带传 动的传动比 为1i505 ，此时转速为 720144r/ min ；105从皮带轮 1 输入到一个二

14、级减速器， 为了带到要求的传动比， 设计齿轮齿数为， z115 ,z 260 ,z 315 ,z 445 ；验算二级减速器其传动比 i2z 2z 4z1z 36045121515整个传动系统的传动比ii1i251260就电动机转速经过此传动系统减速后能满意题目要求推包机构主动件的转速；八、运动示意图九、运动循环图运动循环图曲柄导杆机构凸轮机构掌握水平向左高度不变掌握水平向右掌握向下高度不掌握运动变向上运动十、执行机构运算1、偏置滑块机构的设计由题目给定的数据 l=100mm行程速比系数 k 在 1.2-1.5范畴内选取可由曲柄滑块机构的极位夹角公式k1o180k1q k=1.2-1.5其极位夹

15、角的取值范畴为 16.36o 36 o在这范畴内取极位夹角为25o；滑块的行程题目给出 s=100mm偏置距离 e 选取 40mm用图解法求出各杆的长度如下： （见图 5）由已知滑块的工作行程为 100mm，作 bb 为 100mm，过点 b 作 bb所在水平面的垂线 bp，过点 b作直线作直线 b p 交于点 p，并使bpb = 25o ；然后过b、b、p 三点作圆；由于已知偏距 e=40mm所, 以作直线平行于直线 bb，向下平移 40mm，与圆 o交于一点 o，就 o点为曲柄的支点，连接 ob、ob，就ob-ob=2aob+ob=2b从图中量取得： ab=151.32mmab =61.8

16、6mm就可知曲柄滑块机构的：曲柄 a=44.73mm连杆 b=106.59mm到此，机构组合的曲柄滑块机构设计完毕；2、直动滚子从动件盘形凸轮轮廓设计用作图法求出凸轮的推程角，远休止角，回程角，近休止角；（见下图）由于题目要求在推头在返程阶段到达离最大推程距离为25mm时，要求推头从依据给定的轨迹，从下方返回到起点；因此可利用偏置滑块机构，滑块在返回阶段离最大推程为 25mm的地方作出其曲柄， 连杆和滑块的位置， 以通过量取曲柄的转动的角度而确定凸轮近休止角的角度，以及推程角，回程角；详细做法如下：1） 先在离点 b 为 25mm的地方作点 b；2） 过点 b作直线 a b交圆 o于点 a，并

17、使 a b =ab；3） 连接 oa，就 oa ，a b为曲柄以及连杆在当滑块离最大推程距离为 25mm时的位置；由于题目要求推头的轨迹在 abc 段内实现平推运动，因此即凸轮近休止角应为曲柄由 a转动到 a的角度，从图上量取，a oa 254o ，即凸轮的近休止角为 sa oa12790；由于题目对推头在返程cdea 段的详细线路外形不作严格要求，所以可以选定推程角，远休止角，回程角的大小；选定推程角为 o7，回程角s 1819远休止角 o ；909由于题目要求推头回程向下的距离为30mm，因此从动件的行程 h=30mm；由选定条件近休止角为s 12790推程角为o7回程角18s1990远休

18、止角o，h=30mm，基圆半径9r050 mm从,动杆长度为 40mm，滚子半径 rr5 mm；十一、参考资料1、机械原理教程（其次版） 申永胜主编，北京：清华高校出版社，20052、机械原理辅导与习题 （其次版）申永胜主编， 北京：清华高校出版社， 20063、机械原理课程设计手册邹慧君主编，北京：高等训练出版社， 19984、机械设计手册机械传动成大先主编，北京：北京工业出版社， 20045、机械原理课程设计陆凤仪主编，机械工业出版社，2002十二、小结通过这次课程设计，我有了许多收成；第一，通过这一次的课程设计，我进 一步巩固和加深了所学的基本理论、 基本概念和基本学问， 培育了自己分析