機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)包裝機(jī)推包機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖與傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書 -包裝機(jī)推包機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖與傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師 ： 班 級 ： 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號： 組 員： 目 錄1、 設(shè)計(jì)題目和要求····································

2、3;·········32、 設(shè)計(jì)方案的選定·······································

3、;·······33、 機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)·········································

4、·····8 1、曲柄滑塊結(jié)構(gòu)的尺寸計(jì)算···································8 2、凸輪尺寸設(shè)計(jì)······

5、;·······································9 四、電動機(jī)的選擇及傳動方案的設(shè)計(jì)········

6、;······················10 1、電動機(jī)的選擇··························

7、··················10 2、傳動方案的設(shè)計(jì)······························

8、············10 3、總裝配件圖····································&#

9、183;·········11 五、設(shè)計(jì)小結(jié)·······································

10、;···········12六、參考資料·····································

11、83;············13七、組員任務(wù)分配····································

12、;··········13一、設(shè)計(jì)題目和要求現(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（見圖1-1）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），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)，下一個工件已送到推頭2的前方。這樣推頭2就可以馬上再開始推送工作。這就要求推頭2在回程時(shí)先退出包裝工作臺，然后再低頭，即從臺面的下面回程。因而就要求推頭2按圖示的abcde線路運(yùn)動。即實(shí)現(xiàn)“平推水平退回下降降位退回上升復(fù)位”的運(yùn)動。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)

13、與要求：要求每5-6s包裝一個工件，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)由電動機(jī)推動。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 1-1 運(yùn)動要求圖二、設(shè)計(jì)方案的選定1.方案1 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)移動凸輪機(jī)構(gòu)的組合（圖2-1）。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，且具有急回特性，同時(shí)利用往復(fù)移動凸輪來實(shí)現(xiàn)推頭的小行程低頭運(yùn)動的要求，這時(shí)需要對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)動變換為移

14、動凸輪的往復(fù)直線運(yùn)動。 圖2-1 偏置滑塊機(jī)構(gòu)與凸輪機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)圖運(yùn)動過程實(shí)現(xiàn)：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)移動凸輪機(jī)構(gòu)的組合（圖2-1）。此方案通過曲柄1帶動連桿2使滑塊4實(shí)現(xiàn)在水平方向上的往復(fù)直線運(yùn)動，在回程時(shí)，當(dāng)推頭到達(dá)C點(diǎn)，在往復(fù)移動凸輪機(jī)構(gòu)中的滾子會在槽內(nèi)相右上方運(yùn)動，從而使桿7的推頭端在偏置滑塊和往復(fù)移動凸輪的共同作用下沿著給定的軌跡返回。方案分析：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，且具有急回特性，同時(shí)利用往復(fù)移動凸輪來實(shí)現(xiàn)推頭的小行程低頭運(yùn)動的要求，這時(shí)需要對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)動變換為移動凸輪的往復(fù)直線運(yùn)動。但是，該方案機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，

15、彈簧擋片工作頻繁，要求具有較高的疲勞強(qiáng)度，回程時(shí)，推頭的連桿受力較大，要求具有一定的剛度，輪槽可用鑄造，精度要求不高，該機(jī)構(gòu)避免了使用凸輪而帶來的高磨損和潤滑不便。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)不夠緊湊，抗破壞能力差，對于較大載荷時(shí)對桿件的剛度和強(qiáng)度要求較高。 會使的機(jī)構(gòu)的有效空間浪費(fèi)。并且由于四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動規(guī)律只能以近似的規(guī)律進(jìn)行運(yùn)動。2.方案2方案圖如下： 圖2-2 增加輔助機(jī)構(gòu)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)圖該方案中曲柄1通過滑塊帶動導(dǎo)桿2做往復(fù)擺動，導(dǎo)桿2是與另一桿固連，導(dǎo)桿2帶動擺桿6運(yùn)動，在擺桿6上固連一帶滾輪的短桿，滾輪被限制在槽5中，在槽中有一可繞固定軸擺動的擺動塊，另一

16、端與彈簧相連，從而實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動，在槽5和擺動塊的共同作用下擺桿6末端的推頭推動物件實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動軌跡。方案分析:該方案中，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的輸入和急回運(yùn)動的要求，通過槽和擺動塊的作用將運(yùn)動軌跡限制在預(yù)期的路徑上，運(yùn)動方式和各構(gòu)件間的相互配合關(guān)系簡單。但是該機(jī)構(gòu)運(yùn)用的擺桿會占用較大的空間，也使得結(jié)構(gòu)不緊湊，抗破壞能力差。同時(shí)槽的形狀復(fù)雜，難加工，會相應(yīng)地增加成本。此外，難以精確的實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動軌跡，只能近似達(dá)到題目要求。設(shè)計(jì)思路：我是受圖2-3所示手動插秧機(jī)的分秧、插秧機(jī)構(gòu)的啟發(fā)，想到用一個與預(yù)定軌跡相近的槽來控制推包機(jī)構(gòu)的軌跡。但是插秧機(jī)的動力源是人的手工，而我們的要求是電動機(jī)驅(qū)動，因此就

17、需設(shè)計(jì)傳動裝置，同時(shí)還要滿足急回的要求。在類似插秧機(jī)構(gòu)中，主動件是一擺桿，要使其他機(jī)構(gòu)能夠帶動擺桿運(yùn)動，還要在不同的行程中滿足急回要求。在查閱了各種機(jī)構(gòu)的組成后，我選擇了圖2-4所示的曲柄擺桿機(jī)構(gòu)。曲柄擺桿機(jī)構(gòu)能將電動機(jī)的連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成擺桿的往復(fù)擺動，而且由于去程和回程所轉(zhuǎn)過的角度不同，使得擺桿有不同的運(yùn)動速度，滿足了急回要求。 圖2-3 手動插秧機(jī)的分秧、插秧機(jī)構(gòu) 圖2-4 有急回的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)3. 方案3偏執(zhí)滑塊機(jī)構(gòu)與盤形凸輪機(jī)構(gòu)組合，（見圖2-5）圖2-5 偏置滑塊機(jī)構(gòu)與盤形凸輪機(jī)構(gòu)的組合運(yùn)動分析：方案1的機(jī)構(gòu)主要是由一個偏置滑塊機(jī)構(gòu)以及一個凸輪機(jī)構(gòu)組合而成的。偏置滑塊機(jī)構(gòu)主要是實(shí)現(xiàn)

18、推頭的往復(fù)的直線運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)推頭的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。這個組合機(jī)構(gòu)的工作原理主要是通過電動機(jī)的轉(zhuǎn)動從而帶動曲柄2的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，曲柄在整周回轉(zhuǎn)的同時(shí)帶動連桿3在一定的角度內(nèi)擺動，而滑塊4在水平的方向?qū)崿F(xiàn)往復(fù)的直線運(yùn)動，從而帶動連著推頭的桿運(yùn)動，完成對被包裝件的推送過程。在推頭空載返回的過程中，推頭到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，凸輪的轉(zhuǎn)動進(jìn)入推程階段，使從動桿往上運(yùn)動，這時(shí)在桿5和桿6連接的轉(zhuǎn)動副就成為一個支點(diǎn)，使桿6的推頭端在從動件的8的推動下向下運(yùn)動，從而使推頭的返程階段按著給定的軌跡返回。 功能分析：這個機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)方面，凸輪與從動件的

19、連接采取滾動從動件，而且凸輪是槽型的凸輪，這樣不但能夠讓從動件與凸輪之間的連接更加緊湊，而且因?yàn)椴捎昧藵L動從動件，能使減輕凸輪對它的沖擊，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，因此成本會比較高。綜合比較上述三個方案的優(yōu)缺點(diǎn)，我組最終決定選擇方案3作為進(jìn)一步設(shè)計(jì)研究的方案。三、機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)1、曲柄滑塊結(jié)構(gòu)的尺寸計(jì)算滑塊的行程題目給出S=100mm。查表得，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，帶入K求得其

20、極位夾角的取值范圍為，在這范圍內(nèi)取極位夾角為30，偏置距離e選取40mm用圖解法求出各桿的長度如下：（見圖3-1） 圖3-1 求解各桿長度圖圖中： O2B1-O2B2=2a O2B1+O2B2=2b從圖中量取得： 02B1=151.32mm 02B2=61.86mm則可知曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的：曲柄 a=44.73mm 連桿b=106.59mm 2、凸輪尺寸設(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。題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

21、置，以通過量取曲柄的轉(zhuǎn)動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： 圖3-2 確定凸輪尺寸圖題目要求推頭的軌跡在abc段內(nèi)實(shí)現(xiàn)平推運(yùn)動，因此即凸輪近休止角應(yīng)為曲柄由A2轉(zhuǎn)動到A3的角度，從圖上量取，該角為259.6°。即凸輪的近休止角為1.44。因?yàn)轭}目對推頭在返程cdea段的具體線路形狀不作嚴(yán)格要求，所以可以選定推程角，遠(yuǎn)休止角，回程角的大小。由機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特征和保護(hù)機(jī)構(gòu)出發(fā)，選定推程角為0.3，回程角為0.17，遠(yuǎn)休止角為0.09。因?yàn)轭}目要求推頭回程向下的距離為30mm，因此從動件的行程h=30mm。由選定條件近休止角為1.44，推程角為0.3,回程角0.

22、17，遠(yuǎn)休止角0.09。h=30mm，基圓半徑50mm,從動桿長度為40mm，滾子半徑5mm。根據(jù)所設(shè)計(jì)的凸輪參數(shù)，繪制的凸輪如下所示：圖3-3 凸輪輪廓圖凸輪的位移轉(zhuǎn)角曲線圖：圖3-4 凸輪的位移轉(zhuǎn)角曲線圖四、電動機(jī)的選擇及傳動方案的設(shè)計(jì)1、電動機(jī)的選擇題目要求5-6s包裝一個件，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)速的電動機(jī)，查常用電動機(jī)規(guī)格，選用Y160L-8型電動機(jī)，其轉(zhuǎn)速為720r/min,功率為7.5kW。2、傳動方案的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的輸入輸出傳動比,，即要求設(shè)計(jì)出一個傳動比的減速器，使輸出能達(dá)到要求的轉(zhuǎn)速。其傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下圖： 圖4-1 傳動系統(tǒng)圖電

23、動機(jī)連接一個直徑為10的皮帶輪2，經(jīng)過皮帶的傳動傳到安裝在二級減速器的輸入段，這段皮帶傳動的傳動比為，此時(shí)轉(zhuǎn)速為。從皮帶輪1輸入到一個二級減速器，為了帶到要求的傳動比，設(shè)計(jì)齒輪齒數(shù)為，,。驗(yàn)算二級減速器其傳動比整個傳動系統(tǒng)的傳動比 此時(shí)電動機(jī)轉(zhuǎn)速經(jīng)過此傳動系統(tǒng)減速后能滿足題目要求推包機(jī)構(gòu)主動件的轉(zhuǎn)速。3、總裝配簡圖圖4-2 總裝配圖五、設(shè)計(jì)小結(jié)在此次設(shè)計(jì)中我的任務(wù)是設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行相關(guān)系統(tǒng)的繪圖工作。我所設(shè)計(jì)的方案是方案2，在設(shè)計(jì)方案的過程中，我受到上課時(shí)老師所講手動插秧機(jī)實(shí)例啟發(fā)，將其與能將勻速回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為具急回特性的往復(fù)擺動運(yùn)動的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行組合，并將機(jī)構(gòu)中的尺寸和凹槽的形狀進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖冃?，以使其更符合預(yù)期的運(yùn)動軌跡的要求。雖然該機(jī)構(gòu)可近似滿足預(yù)定的運(yùn)動要求，但仍存在一些缺陷，如機(jī)構(gòu)尺寸過大，會占用較大的空間，運(yùn)動軌跡不能精確滿足要求，槽的形狀過于復(fù)雜等問題。基于上述的種種不足之