机械原理课程设计任务书压盖机

本科生课程设计任务书一、设计参数适应瓶子高度H=200~350mm；适应瓶子直径D=55~85mm；压盖器纵向行程H1=150mm；压盖器工作阻力约P=0.02KN；传动机构需用压力角[α]=40°。二、设计任务1、绘制整机工作的运动循环图2、设计电动机驱动压盖传动系统①设计运动方案，绘制机构示意图。②设计机构尺寸，绘制机构运动简图。③机构运动分析，打印结果数表，绘制输出构件的转角、角速度、角加速度图。④假设对行程H进行调节，请绘制可调节行程的机构简图。并就实现行程变化的参数对机构进行运动分析和受力分析，输出必要的图表，得出比照结论。指导教师〔签字〕：系主任〔签字〕：批准日期：2008年6月30日课程设计目录内容一、机器简介1-1机器功能简介------------------------------------------------------------41-2设计参数------------------------------------------------------------------51-3设计任务和要求---------------------------------------------------------6二、绘制整机工作的运动循环图绘制机器所有动作的运动循环图------------------------------------7三、设计减速系统3-1计算减速比---------------------------------------------------------------73-2传动方案论证------------------------------------------------------------7构思2-3种方案，绘制传动简图3-3分配各级减速比---------------------------------------------------------9分配各级减速比说明过载保护装置3-4设计齿轮传动------------------------------------------------------------9对其中的齿轮机构，编程计算主要几何尺寸，校核啮合性能四、设计执行机构——压盖机传动机构4-1运动方案论证-----------------------------------------------------------12至少构思3个运动方案，绘制机构示意图；选定运动方案，设计机构运动尺寸，绘制机构运动简图；4-2机构运动分析-----------------------------------------------------------14-计算输出构件的位移、速度、加速度绘制输出构件的位移、速度、加速度图4-3机构受力分析-----------------------------------------------------------16当机构行程可调节时计算输出构件的位移、速度、加速度绘制输出构件的位移、速度、加速度图。设计总结--------------------------------------------------------------------20参考文献--------------------------------------------------------------------20脚踏压盖机简介1-1、机器功能简介脚踏压盖机主要用于瓶装饮料瓶盖的压紧。工作时将瓶装饮料置=于工作台面上，将半成型的瓶盖放在瓶装饮料瓶口上，脚踏压紧装置，压紧瓶盖，即完成瓶装饮料的瓶盖压紧。松开脚，压盖器在弹簧力的作用下上升，同时将瓶推出，完成一次压盖的操作。即有送瓶、压盖、输出等动作。脚踏压盖机结构简单，操作方便，主要用于小型饮料厂。由于本次设计要求人工脚踏改为电动，所以使用电动机驱动时。电动机D经减速系统J减速后将动力分配给传动系统Ⅰ、Ⅱ。传动系统Ⅰ把原动件的转动通过皮带轮变为送瓶的运动。同时传动系统Ⅱ驱使压盖盖头局部完成一次进给，驱动压盖动作的完成。然后传动系统I又负责把压好的成品输送出。DDJ传送系统I输送传送系统III压盖1-2.设计参数适应瓶子高度H=200~350mm；适应瓶子直径D=55~85mm；压盖器纵向行程H1=150mm；压盖器工作阻力约P=0.02KN；传动机构许用压力角[α]=40；机器运转速度不均匀系数许用值[δ]=0.05;生产能力为50只/min；电动机转速n电=1400r/min；电动机功率储藏系数η=1.2。1-3.设计任务和要求1、绘制整机工作的运动循环图2、设计减速系统①设计减速传动系统。电机转速n电=1450r/min，要减到工作频率〔生产率〕，试确定传动方案及各级减速传动比的大小，绘制传动简图。说明机器的过载保护装置。②设计齿轮传动。假设减速系统采用了齿轮传动，按等强度或等寿命条件设计齿轮传动，绘制齿轮传动啮合图。编写程序计算根本几何尺寸，验算重合度、小轮齿顶厚度、不根切条件及过渡曲线不干预条件。3、设计电动机驱动压盖传动系统①设计运动方案，绘制机构示意图。②设计机构尺寸，绘制机构运动简图。③激斗运动分析，打印结果数表，绘制输出构件的转角、角速度、角加速度图。④机构受力分析，打印结果数表，绘制等效驱动力矩，阻力矩图。⑤设计飞轮转动惯量，确定电动机功率。⑥假设对行程H进行调节，请绘制可调节行程的机构简图。并就实现行程变化的参数对机构进行运动分析和受力分析，输出必要的图表，得出比照结论。绘制整机工作的运动循环图输送带输送带动压盖头下上动停三、设计减速系统3-1计算减速比根据传动条件，电动机转速为1400r/min，机器生产能力为50只/min，所以总减速=比为i=1400/50=28。3-2传动方案论证传动方案一：两级圆柱齿轮定轴传动该结构传动的轴承受载荷较均匀，传动效率较高。两级圆柱齿轮定轴传动两级圆柱齿轮定轴传动传动方案二：该方案优点在于结构简单，皮带轮结构具有过载保护功能；缺点是带的寿命较短，齿轮安装精度要求高。单级圆柱齿轮定轴传动单级圆柱齿轮定轴传动传动方案三：涡轮蜗杆传动结构传动平稳，传动比大，但易磨损，传动效率低。涡轮蜗杆传动涡轮蜗杆传动综上三种方案优缺点，选择方案二为理想方案。假设选择方案三，那么涡轮机构传动效率低、极易磨损。而方案一第一级采用皮带轮传动，具有传动距离远，传动平稳以及具有良好的过载保护效果；单级圆柱齿轮定轴传动那么具有传动效率高，承载力大的长处。选择方案图如下：过载保护装置：当皮带轮所受载荷超过承载能力时，皮带轮打滑从而实现保护电机不被烧坏的效果。3-3分配各级减速比第一级带轮传动的传动选择i1=4.6，两级圆柱齿轮传动依次选择为i2=6，符合“减速传动中，减速比逐级增大且差值不大”的规律。3-4设计齿轮传动渐开线齿廓齿轮啮合：斜齿轮啮合过程：源程序〔matlab〕：z1=120,z2=20;%z1、z2分别为两个齿轮的齿数B=15*pi/180;%B为螺旋角，取15度mn=5,han=mn*1,cnn=mn*0.25;%mn法面模数，取5。han为齿顶高，cnn顶隙an=20*pi/180;%an为法面压力角，取标准值20度L=30;%L为齿宽，取30mmd1=mn*z1/cos(B)%d1为1齿轮的分度圆直径d2=mn*z2/cos(B)%d2为2齿轮的分度圆直径da1=d1+2*han%da1为1齿轮的齿顶圆直径da2=d2+2*han%da2为2齿轮的齿顶圆直径df1=d1-2*(han+cnn)%df1为1齿轮的齿根圆直径df2=d2-2*(han+cnn)%df2为2齿轮的齿根圆直径at=atan(tan(an)/cos(B))%at为端面压力角，an为法面压力角，取标准值20度db1=d1*cos(at)%db1为1齿轮基圆直径db2=d2*cos(at)%db2为2齿轮基圆直径Aat1=acos(db1/da1);%Aat1为1齿顶圆压力角Aat2=acos(db2/da2);%Aat2为2齿顶圆压力角ca=(z1*(tan(Aat1)-tan(at))+z2*(tan(Aat2)-tan(at)))/(2*pi)%ca为端面重合度cb=L*tan(B)/(pi*mn/cos(B))%cb为轴向重合度c=ca+cb%c为重合度s=pi*mn/(2*cos(B));%s为分度圆齿厚invat2=tan(Aat2)-Aat2;%invat2为小齿轮齿顶压力角的渐开线函数invat=tan(at)-at;%invat为小齿轮分度圆压力角的渐开线函数sa=s*da2/d2-da2*(invat2-invat)%sa为小齿轮齿齿顶厚齿轮1z1=120d1=621.1657da1=631.1657df1=608.6657db1=581.2690齿轮2z2=20d2=103.5276da2=113.5276df2=91.0276db2=96.8782Sa=3.6870端面重合度ca=1.6302轴向重合度cb=0.4943重合度ξ=2.1245四、设计执行机构---压盖传动系统4-1运动方案论证运动方案一：曲柄滑块机构。曲柄滑块结构简单，本钱低。运动方案二：滚子从动件凸轮机构凸轮机构运动中受刚性冲击较大，不适合受力较大的运动。运动方案三：摆动导杆机构：运动方案四：曲柄摇杆机构综合以上四种方案优劣，选择方案三作为压盖机的主执行机构。曲柄摆动导杆具有机构简单，承载能力较大，传动性能好的优点，并且压盖速度要求不高，曲柄摆动导杆机构能够承受相应的冲击力。曲柄导杆能够产生急回运动的效果，能够到达压盖动作压程速度相对较快冲击较强的要求。4-2机构运动分析绘制机构运动简图如下：由K=1.4得极位夹角θ=30°左极位2杆长度L20=309.2mm.左极位2杆角度θ20=105.0°杆1的长度L1=52.0mm机架长度h=200mm位移起始点为左极限位置。L2’Vr’表示杆2相对滑块3的速度。Vr表示滑块4相对杆2的速度。ar’表示杆2相对滑块3的加速度。ar表示滑块4相对杆2的加速度。V表示杆5的速度。a为杆5的加速度。L20e(θ20)+Si=L2e(θ2)①①*g(θ2)S=L20sin(θ20-θ2)/sinθ2.①*jL2=L20sinθ20/sinθ2L1e(θ1)+hj=L2’e(θ2)②*g(θ2)tanθ2=(L1sinθ1+h)/L1cosθ1②*e(θ2)L2’=L1cos(θ1-θ2)+h*sinθ-ω1L1g(θ1)-Vr’e(θ2)=ω2L2③*g(θ2)ω2=ω1*L1cos(θ1-θ2)/L2’③*e(θ2)Vr’=-ω1*L1sin(θ2-θ1)Vi=-L2*ω2g(θ2)-Vre(θ2)④④*g(θ2)V=L2*ω2/sinθ2④*jVr=-L2*ω2*cotθ2-ω2*ω2*L2’e(θ2)+ε2*L2’g(θ2)=-ω1*ω1*L1e(θ1)+2ω2*Vg(θ2)+ar’e(θ2)⑤⑤*g(θ2)ε2=[2ω2*Vr’-ω1*ω1*L1sin(θ1-θ2)]/L2’ai=-ω2*ω2*L2e(θ2)+ε2*L2g(θ2)+2ω2*Vr*g(θ2)+ar*e(θ2)⑥⑥*g(θ2)a=-(ε2*L2+2ω2*Vr)/sinθ2计算输出构件的位移、速度、加速度结果如以下表格：θ1(°)θ1〔rad〕sinθ1cosθ1tanθ2E*E/(E*E+1)sinθ2cosθ2S(mm)00013.84620.9366804050.967820.25163157.68100.1745330.17360.98483.95870.9400176130.969550.24491155.471200.34906590.3420.93973.93560.9393532050.96920.24627155.915300.52359880.50.8663.76390.934066470.966470.25678159.377400.69813170.64280.7663.43870.9220264080.960220.27924166.88500.87266460.7660.64282.96470.8978469420.947550.31961180.768601.04719760.8660.52.35610.8473552380.920520.3907206.79701.22173050.93970.3421.63690.7282089650.853350.52134262.489801.39626340.98480.17360.83890.4130534110.642690.76612436.051901.570796316E-173E-168.81276E-323E-1611E+181001.74532930.9848-0.174-0.8390.413053411-0.64270.76612-2761101.91986220.9397-0.342-1.6370.728208965-0.85340.52134-102.441202.09439510.866-0.5-2.3560.847355238-0.92050.3907-46.7361302.2689280.766-0.643-2.9650.897846942-0.94750.31961-20.7151402.4434610.6428-0.766-3.4390.922026408-0.96020.27924-6.82631502.61799390.5-0.866-3.7640.93406647-0.96650.256780.676741602.79252680.342-0.94-3.9360.939353205-0.96920.246274.138911702.96705970.1736-0.985-3.9590.940017613-0.96950.244914.582431803.14159271E-16-1-3.8460.936680405-0.96780.251632.374141903.3161256-0.174-0.985-3.6170.92898033-0.96380.2665-2.55212003.4906585-0.342-0.94-3.2930.915559-0.95680.29059-10.6752103.6651914-0.5-0.866-2.8980.89358939-0.94530.32621-23.0372203.8397244-0.643-0.766-2.4540.85758491-0.92610.37738-41.6822304.0142573-0.766-0.643-1.980.796740962-0.89260.45084-70.8252404.1887902-0.866-0.5-1.490.689469094-0.83030.55725-120.412504.3633231-0.94-0.342-0.9940.497025346-0.7050.70921-220.422604.5378561-0.985-0.174-0.4970.197996497-0.4450.89555-521.072704.712389-1-2E-16-5E-162.73575E-31-5E-161-6E+172804.8869219-0.9850.17360.49690.1979964970.444970.89555681.1212905.0614548-0.940.3420.99410.4970253460.7050.70921380.4733005.2359878-0.8660.51.49010.6894690940.830340.55725280.4643105.4105207-0.7660.64281.97990.7967409620.89260.45084230.8783205.5850536-0.6430.7662.45390.857584910.926060.37738201.7363305.7595865-0.50.8662.89790.893589390.94530.32621183.0913405.9341195-0.3420.93973.29280.9155590.956850.29059170.7293506.1086524-0.1740.98483.61670.928980330.963840.2665162.6063606.2831853-2E-1613.84620.9366804050.967820.25163157.683706.45771820.17360.98483.95870.9400176130.969550.24491155.471L2(mm)L2'(mm)ω2(rad/m)Vr'(mm/s)V(mm/s)Vr(mm/s)ε2〔〕rad/s*s)a(mm/s*s)308.594206.6490.0353349-41.93911.2667-2.83510.154780605-49.1454308.046155.795-0.10310629.47879-32.7598.02309-0.1966971264.20142308.155245.0770.1385584-7.3964444.0542-10.8490.016786616-2.23526309.026145.699-0.128348-17.4539-41.03910.53780.130579181-38.9534311.037219.5650.073733236.7671323.8838-6.6692-0.11485149938.22711315.197192.6190.0082218-43.25582.73495-0.87410.183445689-61.0071324.452150.164-0.08717232.83043-30.72512.0043-0.22030922779.9252349.99222.180.122646-5.936150.3014-26.2240.0157110161.094307464.70890.925-0.06745-29.9216-48.77137.36440.31862549-222.5441E+18-23.3-1.93E-1738.73986-7E+166.5E+161.385555842-4.7E+33-464.71-77.262-0.0919517.204888-66.48650.93670.094859513-83.1647-349.99-195.790.0598105-37.941924.5304-12.789-093284-324.45-195.350.028897442.3068810.1854-3.97940.167953997-59.448-315.2-149.79-0.105025-27.963-34.93611.166-0.19478661662.31953-311.04-243.860.13882933.63023844.9698-12.5570.008272035-6.31056-309.03-148.03-0.12206121.33054-39.02810.02150.155256476-52.174-308.15-217.390.0636921-38.633620.2507-4.9871-0.12545659739.23305-308.05-199.440.014962643.087514.75394-1.16430.173570289-55.183-308.59-161.08-0.087733-33.8347-27.9747.0392-0.21190251666.28976-309.87-241.860.132018514.292142.4435-11.3110.033641452-13.9142-312.13-140.56-0.1356629.203811-44.25412.85970.072334499-27.2427-315.95-227.040.1001854-29.594733.4849-10.923-0.08250553625.26051-322.51-169.92-0.03950841.41771-13.7595.192390.22238126-77.89-334.6-168.39-0.025225-42.5034-9.45574.26304-0.22307296883.37961-359.69-197.450.072706734.5523731.4951-17.5510.120380816-55.2201-423.64-96.533-0.087471-22.4644-52.56137.2769-0.234637049131.7442-671.2-138.810.061845412.4349393.2895-83.5450.063573022-119.119-6E+1751.1879-7.47E-17-7.62866-8E+168.2E+160.124193794-1.4E+32671.20437.0964-0.0644332.723207-97.19387.0407-0.070634055131.7543423.637192.0540.10042778.22866360.3473-42.799-0.02709889528.4772