課程設(shè)計(jì)包裝機(jī)推包機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖與傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目：包裝機(jī)推包機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖與傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)電學(xué)院專業(yè)：機(jī)械工程及其自動(dòng)化姓名：學(xué)號(hào)：小組成員：指導(dǎo)老師： 目 錄一、設(shè)計(jì)題目···································2二、功能分解

2、83;··································3三、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換··············&#

3、183;····················3四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較·······················3五、原動(dòng)機(jī)的選擇··

4、3;····························5六、運(yùn)動(dòng)方案的擬定····················

5、·········6七、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)···································8八、運(yùn)動(dòng)示意圖···

6、83;····························10九、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖····················

7、············11十、執(zhí)行機(jī)構(gòu)計(jì)算······························12十一、參考資料·····

8、;···························14十二、小結(jié)·····················

9、3;··············15一、設(shè)計(jì)題目現(xiàn)需要設(shè)計(jì)某一包裝機(jī)的推包機(jī)構(gòu)，要求待包裝的工件1（見(jiàn)圖1）先由輸送帶送到推包機(jī)構(gòu)的推頭2的前方，然后由該推頭2將工件由a處推至b處（包裝工作臺(tái)），再進(jìn)行包裝。為了提高生產(chǎn)率，希望在推頭2結(jié)束回程（由b至a）時(shí)，下一個(gè)工件已送到推頭2的前方。這樣推頭2就可以馬上再開(kāi)始推送工作。這就要求推頭2在回程時(shí)先退出包裝工作臺(tái)，然后再低頭，即從臺(tái)面的下面回程。因而就要求推頭2按圖示的abcdea線路運(yùn)動(dòng)。即實(shí)現(xiàn)“平推水平

10、退回下降降位退回上升復(fù)位”的運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與要求：要求每5-6s包裝一個(gè)工件，且給定：L=100mm，S=25mm，H=30mm。行程速比系數(shù)K在1.2-1.5范圍內(nèi)選取，推包機(jī)由電動(dòng)機(jī)推動(dòng)。在推頭回程中，除要求推頭低位退回外，還要求其回程速度高于工作行程的速度，以便縮短空回程的時(shí)間，提高工效。至于“cdea”部分的線路形狀不作嚴(yán)格要求。 圖1 推包機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)要求設(shè)計(jì)任務(wù)：1  至少提出兩種運(yùn)動(dòng)方案，然后進(jìn)行方案分析評(píng)比，選出一種運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)；2  確定電動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速；3  設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)中各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪制推包機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；4  對(duì)

11、輸送工件的傳動(dòng)系統(tǒng)提出一種方案并進(jìn)行設(shè)計(jì)；5  編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。二、功能分解由運(yùn)動(dòng)示意圖可知此機(jī)構(gòu)可分解為倆個(gè)運(yùn)動(dòng)，凸輪機(jī)構(gòu)控制運(yùn)輸爪的升降，導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)控制往復(fù)運(yùn)動(dòng)，倆者的配合及凸輪的設(shè)計(jì)可以達(dá)到abcde的軌跡。如圖4.1中1、2為主動(dòng)件，2、3、4和5的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，可以完成a、b、c間或c、d間的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，1的凸輪與4機(jī)構(gòu)的平底接觸，可以使整個(gè)4機(jī)構(gòu)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而有abc與cd間的高度差，通過(guò)設(shè)計(jì)凸輪的參數(shù)，配合導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)完成整個(gè)abcde的運(yùn)動(dòng)軌跡。所以功能一：導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)a、b、c或d、e間的往復(fù)運(yùn)動(dòng),功能二：凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)4機(jī)構(gòu)的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)三、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換即傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和

12、執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換。在本方案中，只要為將凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為連桿的雙向直線運(yùn)動(dòng)和上下運(yùn)動(dòng)。在本案中，凸輪的DBC段為圓弧，在此段上凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)平底從動(dòng)件高度不變，前后移動(dòng)，在D點(diǎn)時(shí)工件在a處，在BC段某一處時(shí)在b處，在C點(diǎn)時(shí)工件在c處，CE段時(shí)凸輪半徑逐漸減小，平底從動(dòng)件向下運(yùn)動(dòng)，工件開(kāi)始下降，到E點(diǎn)時(shí)下降到d處，EF為圓弧段，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)平底從動(dòng)件上下不運(yùn)動(dòng)，做水平運(yùn)動(dòng)，由d運(yùn)動(dòng)至e，F(xiàn)D段凸輪半徑逐漸增加，平底從動(dòng)件向上運(yùn)動(dòng)，回到a處。四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較方案一：用偏置滑塊機(jī)構(gòu)與凸輪機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)，偏置滑塊機(jī)構(gòu)與往復(fù)移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的組合（圖2）。在此方案中，偏置滑塊機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)行程較大的往復(fù)直線運(yùn)

13、動(dòng)，且具有急回特性，同時(shí)利用往復(fù)移動(dòng)凸輪來(lái)實(shí)現(xiàn)推頭的小行程低頭運(yùn)動(dòng)的要求，這時(shí)需要對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)動(dòng)變換為移動(dòng)凸輪的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。圖 2 偏置滑塊機(jī)構(gòu)與往復(fù)移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的組合如果采用直動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)或擺動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，可有另兩種方案（圖3、圖4）。圖 3 偏置滑塊機(jī)構(gòu)與盤形凸輪機(jī)構(gòu)的組合之一圖4 偏置滑塊機(jī)構(gòu)與盤形凸輪機(jī)構(gòu)的組合之二方案二：采用導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)與凸輪機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)圖5、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)與凸輪機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)方案三：雙凸輪機(jī)構(gòu)與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的組合五、原動(dòng)機(jī)的選擇由題可知，選擇的原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，采取單機(jī)集中驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式。這種驅(qū)動(dòng)方式傳動(dòng)裝置復(fù)雜，操作麻煩，功率較大，但價(jià)格便宜。電動(dòng)機(jī)的

14、尺寸較大，輸出剛度較硬，直流電動(dòng)機(jī)可通過(guò)改變電阻等來(lái)進(jìn)行調(diào)速，交流電動(dòng)機(jī)可通過(guò)變頻、變極進(jìn)行調(diào)速。電動(dòng)機(jī)通常是單向反轉(zhuǎn)的，在正常溫度下使用，電機(jī)采用風(fēng)冷。使用電動(dòng)機(jī)時(shí)，需考慮過(guò)載保護(hù)裝置，以防燒壞電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)噪聲小，初始成本低，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用最低，維護(hù)要求最少，功率范圍較廣。題目要求5-6s包裝一個(gè)件，即要求曲柄和凸輪的轉(zhuǎn)速為12r/min考慮到轉(zhuǎn)速比較低，因此可選用低轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)，查常用電動(dòng)機(jī)規(guī)格，選用Y160L-8型電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速為720r/min,功率為7.5kW。六、運(yùn)動(dòng)方案的擬定方案一：雙凸輪機(jī)構(gòu)與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的組合，（見(jiàn)圖2）圖2雙凸輪機(jī)構(gòu)與搖桿機(jī)構(gòu)滑塊機(jī)構(gòu)的組合方案一的運(yùn)動(dòng)分析和評(píng)價(jià)

15、：該機(jī)構(gòu)由凸輪1和凸輪2，以及5個(gè)桿組成。機(jī)構(gòu)一共具有7個(gè)活動(dòng)構(gòu)件。機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副有7個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，4個(gè)移動(dòng)副以及兩個(gè)以點(diǎn)接觸的高副。其中機(jī)構(gòu)的兩個(gè)磙子存在兩個(gè)虛約束。由此可知： 機(jī)構(gòu)的自由度 F=3n-2Pl+Ph-p' =1 機(jī)構(gòu)中有一個(gè)原動(dòng)件，原動(dòng)件的個(gè)數(shù)等于該機(jī)構(gòu)的自由度。所以，該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。在原動(dòng)件凸輪1帶動(dòng)桿3會(huì)在一定的角度范圍內(nèi)搖動(dòng)。通過(guò)連桿4推動(dòng)桿5運(yùn)動(dòng)，然后連桿6在5的推動(dòng)下帶動(dòng)推頭做水平的往返運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)能推動(dòng)被包裝件向前運(yùn)動(dòng)。同時(shí)凸輪2在推頭做回復(fù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候通過(guò)向上推動(dòng)桿7，使連桿的推頭端往下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)推頭在給定的軌跡中運(yùn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)中除了有兩個(gè)凸輪與從動(dòng)

16、間接觸的兩個(gè)高副外，所有的運(yùn)動(dòng)副都是低副。在凸輪與從動(dòng)件的接觸時(shí)，凸輪會(huì)對(duì)從動(dòng)件有較大的沖擊，為了減少凸輪對(duì)從動(dòng)件沖擊的影響，在設(shè)計(jì)過(guò)程中把從動(dòng)件設(shè)計(jì)成為滾動(dòng)的從動(dòng)件，可以間接增大機(jī)構(gòu)的承載能力。同時(shí)，凸輪是比較大的工件，強(qiáng)度比較高，不需要擔(dān)心因?yàn)檩d荷的過(guò)大而出現(xiàn)機(jī)構(gòu)的斷裂。在整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，原動(dòng)件1是一個(gè)凸輪，凸輪只是使3在一定角度的往復(fù)擺動(dòng)，而對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)的分析可知，機(jī)構(gòu)的是設(shè)計(jì)上不存在運(yùn)轉(zhuǎn)的死角，機(jī)構(gòu)可以正常的往復(fù)運(yùn)行。機(jī)構(gòu)中存在兩個(gè)凸輪，不但會(huì)是機(jī)構(gòu)本身的重量增加，而且凸輪與其他構(gòu)件的連接是高副，而高副承載能力不高，不利于實(shí)現(xiàn)大的載荷。 而整個(gè)機(jī)構(gòu)連接不夠緊湊，占空間比較大。方案二

17、：偏置滑塊機(jī)構(gòu)與盤形凸輪機(jī)構(gòu)組合，（見(jiàn)圖3）圖3偏置滑塊機(jī)構(gòu)與盤形凸輪機(jī)構(gòu)的組合方案二的運(yùn)動(dòng)分析和評(píng)價(jià)：方案二的機(jī)構(gòu)主要是由一個(gè)偏置滑塊機(jī)構(gòu)以及一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)組合而成的。偏置滑塊機(jī)構(gòu)主要是實(shí)現(xiàn)推頭的往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)推頭在推包以及返回的要求。而凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的是使推頭在返程到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)候能夠按照給定的軌跡返回而設(shè)計(jì)的。這個(gè)組合機(jī)構(gòu)的工作原理主要是通過(guò)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)曲柄2的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，曲柄在整周回轉(zhuǎn)的同時(shí)帶動(dòng)連桿3在一定的角度內(nèi)擺動(dòng)，而滑塊4在水平的方向?qū)崿F(xiàn)往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)連著推頭的桿運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)被包裝件的推送過(guò)程。在推頭空載返回的過(guò)程中，推頭到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)入推程階段，使

18、從動(dòng)桿往上運(yùn)動(dòng)，這時(shí)在桿5和桿6連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副就成為一個(gè)支點(diǎn)，使桿6的推頭端在從動(dòng)件的8的推動(dòng)下向下運(yùn)動(dòng)，從而使推頭的返程階段按著給定的軌跡返回。這個(gè)機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)方面，凸輪與從動(dòng)見(jiàn)的連接采取滾動(dòng)從動(dòng)件，而且凸輪是槽型的凸輪，這樣不但能夠讓從動(dòng)件與凸輪之間的連接更加緊湊，而且因?yàn)椴捎昧藵L動(dòng)從動(dòng)件，能使減輕凸輪對(duì)它的沖擊，從而提高了承載能力。而采用的偏置滑塊機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)滑塊具有急回特性，使其回程速度高于工作行程速度，以便縮短空回程的時(shí)間，提高工作效率。但此機(jī)構(gòu)的使用的是槽型凸輪，槽型凸輪結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加工難度大，因此成本會(huì)比較高。方案三：偏置滑塊機(jī)構(gòu)與往復(fù)移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的組合，（見(jiàn)圖4）圖4偏置滑塊機(jī)構(gòu)

19、與往復(fù)移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的組合方案三的運(yùn)動(dòng)分析和評(píng)價(jià)：用偏置滑塊機(jī)構(gòu)與凸輪機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)，偏置滑塊機(jī)構(gòu)與往復(fù)移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的組合（圖4）。此方案通過(guò)曲柄1帶動(dòng)連桿2使滑塊4實(shí)現(xiàn)在水平方向上的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，在回程時(shí)，當(dāng)推頭到達(dá)C點(diǎn)，在往復(fù)移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)中的磙子會(huì)在槽內(nèi)相右上方運(yùn)動(dòng)，從而使桿7的推頭端在偏置滑塊和往復(fù)移動(dòng)凸輪的共同作用下沿著給定的軌跡返回。在此方案中，偏置滑塊機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)行程較大的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，且具有急回特性，同時(shí)利用往復(fù)移動(dòng)凸輪來(lái)實(shí)現(xiàn)推頭的小行程低頭運(yùn)動(dòng)的要求，這時(shí)需要對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)動(dòng)變換為移動(dòng)凸輪的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。但是，此機(jī)構(gòu)所占的空間很大，切機(jī)構(gòu)多依桿件為主，結(jié)構(gòu)并不緊湊，抗破壞能力

20、較差，對(duì)于較大載荷時(shí)對(duì)桿件的剛度和強(qiáng)度要求較高。 會(huì)使的機(jī)構(gòu)的有效空間白白浪費(fèi)。并且由于四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)率并不能按照所要求的運(yùn)動(dòng)精確的運(yùn)行只能以近似的規(guī)律進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。綜合對(duì)三種方案的分析，方案二結(jié)構(gòu)相對(duì)不是太復(fù)雜，而且能滿足題目的要求，最終我選擇方案二。七、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的輸入輸出傳動(dòng)比 ，即要求設(shè)計(jì)出一個(gè)傳動(dòng)比的減速器，使輸出能達(dá)到要求的轉(zhuǎn)速。 其傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下圖：電動(dòng)機(jī)連接一個(gè)直徑為10的皮帶輪2，經(jīng)過(guò)皮帶的傳動(dòng)傳到安裝在二級(jí)減速器的輸入段，這段皮帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為，此時(shí)轉(zhuǎn)速為。 從皮帶輪1輸入到一個(gè)二級(jí)減速器，為了帶到要求的傳動(dòng)比，設(shè)計(jì)齒輪齒數(shù)為，,。 驗(yàn)算二級(jí)減速器其傳動(dòng)比 整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)

21、的傳動(dòng)比 則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速經(jīng)過(guò)此傳動(dòng)系統(tǒng)減速后能滿足題目要求推包機(jī)構(gòu)主動(dòng)件的轉(zhuǎn)速。八、運(yùn)動(dòng)示意圖九、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)控制水平向左控制水平向右凸輪機(jī)構(gòu)高度不變控制向下運(yùn)動(dòng)高度不變控制向上運(yùn)動(dòng)十、執(zhí)行機(jī)構(gòu)計(jì)算1、偏置滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 由題目給定的數(shù)據(jù)L=100mm行程速比系數(shù)K在1.2-1.5范圍內(nèi)選取可由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的極位夾角公式 k=1.2-1.5 其極位夾角的取值范圍為在這范圍內(nèi)取極位夾角為 ?；瑝K的行程題目給出S=100mm偏置距離e選取40mm用圖解法求出各桿的長(zhǎng)度如下：（見(jiàn)圖5）由已知滑塊的工作行程為100mm，作BB 為100mm，過(guò)點(diǎn)B作BB所在水平面的垂線BP，過(guò)點(diǎn)B作

22、直線作直線BP交于點(diǎn)P，并使=。然后過(guò)B、B、P三點(diǎn)作圓。因?yàn)橐阎鄀=40mm,所以作直線平行于直線BB，向下平移40mm，與圓O交于一點(diǎn)O，則O點(diǎn)為曲柄的支點(diǎn)，連接OB、OB，則 OB-OB=2a OB+OB=2b從圖中量取得： AB=151.32mm AB=61.86mm則可知曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的：曲柄 a=44.73mm 連桿b=106.59mm 到此，機(jī)構(gòu)組合的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)完畢。2、直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪輪廓設(shè)計(jì)用作圖法求出凸輪的推程角，遠(yuǎn)休止角，回程角，近休止角。（見(jiàn)下圖） 因?yàn)轭}目要求在推頭在返程階段到達(dá)離最大推程距離為25mm時(shí)，要求推頭從按照給定的軌跡，從下方返回到起點(diǎn)。因此可利用偏置滑塊機(jī)構(gòu)，滑塊在返回階段離最大推程為25mm的地方作出其曲柄，連桿和滑塊的位置，以通過(guò)量取曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)的角度而確定凸輪近休止角的角度，以及推程角，回程角。具體做法如下：1） 先在離點(diǎn)B為25mm的地方作點(diǎn)B；2） 過(guò)點(diǎn)B作直線AB交圓O于點(diǎn)A，并使AB=AB；3） 連接OA，則OA ，AB為曲柄以及連桿在當(dāng)滑塊離最大推程距離