机械原理课程设计说明书包装机推包机构运动简图与传动系统设计

--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执行机构的选择与比较·······················3原动机的选择···········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、执行机构计算························12十一、参考资料························8十二、小结························8一、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，希望在推头2结束回程（由b至a）时，下一个工件已送到推头2的前方。这样推头2就可以马上再开始推送工作。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=30mm。行程速比系数K在1.2-1.5范围内选取，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，还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”部分的线路形状不作严格要求。图1推包机构执行构件运动要求设计任务：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，凸轮机构控制运输爪的升降，导杆机构控制往复运动，俩者的配合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，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，配合导杆机构完成整个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段时凸轮半径逐渐减小，平底从动件向下运动，工件开始下降，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段凸轮半径逐渐增加，平底从动件向上运动，回到a处。四、执行机构的选择与比较方案一：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。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如果采用直动推杆盘形凸轮机构或摆动推杆盘形凸轮机构，可有另两种方案（图3、图4）。图3偏置滑块机构与盘形凸轮机构的组合之一图4图4偏置滑块机构与盘形凸轮机构的组合之二方案二：采用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、原动机的选择由题可知，选择的原动机为电动机，采取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，但价格便宜。电动机的尺寸较使3使3在一定角度的往复摆动，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，而高副承载能力不高，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价：方案二的机构主要是由一个偏置滑块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点的时候能够按照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在一定的角度内摆动，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采取滚动从动件，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，而且因为采用了滚动从动件，能使减轻凸轮对它的冲击，从而提高了承载能力。而采用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）为，1为，115Z,260Z,315Z,445Z。验算二级减速器其传动比242136045121515ZZiZZ整个传动系统的传动比1251260iii则电动机转速经过此传动系统减速后能满足题目要求推包机构主动件的转速。八、运动示意图八、运动示意图九、运动循环图九、运动循环图运动循环图曲柄导杆机构控制水平向左控制水平向右凸轮机构高度不变控制向下运动高度不变控制向上运动十、执行机构计算十、执行机构计算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范围内选取可由曲柄滑块机构的极位夹角公式11801kkk=1.2-1.5其极位夹角的取值范围为16.36~36在这范围内取极位夹角为25。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=25。然后过B、B’、P三点作圆。因为已知偏距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，则O点为曲柄的支点，连接OB、OB’，则OB-OB’=2aOB+OB’=2b从图中量取得：AB=151.32mmAB’=61.86mm则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）因为题目要求在推头在返程阶段到达离最大推程距离为25mm时，要求推头从按照给定的轨迹，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。具体做法如下：先在离点B为25mm的地方作点B’’；过点B’’作直线A’’B’’交圆O于点A’’，并使A’’B’’=AB；连接OA’’，则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。因为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''254，即凸轮的127近休止角为s'A'OA''。因为题目对推头在返程cdea段的具体线90路形状不作严格要求，所以可以选定推程角，远休止角，回程角的大小。 7 19 选定推程角为o，回程角s 远休止角o'。 18 90 9因为题目要求推头回程向下的距离为因为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127'90s推程角为718o回程角1990s远休止角'9o，h=30mm，基圆半径050rmm,从动杆长度为40mm，滚子半径5rrmm。十一、参考资料1、《机械原理教程（第二版）》申永胜主编，北京：清华大学出版社，20052、《机械原理辅导与习题（第二版）》申永胜主编，北京：清华大学出版社，20063、《机械原理课程设计手册》邹慧君主编，北京：高等教育出版社，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，我有了很多收获。首先，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、基本概念和基本知识，培养了自己分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力。对平面连杆机构和凸轮机构有了更