機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)塊狀物品推送機(jī)的機(jī)構(gòu)綜合與設(shè)計(jì)

下載原文可修改文字顏色查看原文機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書塊狀物品推送機(jī)的機(jī)構(gòu)綜合與設(shè)計(jì)題目說明在自動(dòng)包裹機(jī)的包裝作業(yè)過程中，經(jīng)常需要將物品從前一工序轉(zhuǎn)送到下一工序。現(xiàn)要求設(shè)計(jì)一用于糖果、香皂等包裹機(jī)中的物品推送機(jī)，將塊狀物品從一位置向上推送到所需的另一位置，如右圖所示1．設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與要求：1）向上推送距離H=120mm，生產(chǎn)率為每分鐘推送物品120件；2）推送機(jī)的原動(dòng)機(jī)為同步轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分的三相交流電動(dòng)機(jī)，通過減速裝置帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主動(dòng)件等速轉(zhuǎn)動(dòng)；3）由物品處于最低位置時(shí)開始，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主動(dòng)件轉(zhuǎn)過1500時(shí)，推桿從最低位置運(yùn)動(dòng)到最高位置；當(dāng)主動(dòng)件再轉(zhuǎn)過1200時(shí)，推桿從最高位置又回到最低位置；最后當(dāng)主動(dòng)件再轉(zhuǎn)過900時(shí)，推桿在最低位置停留不動(dòng)；4）設(shè)推桿在上升運(yùn)動(dòng)過程中，推桿所受的物品重力和摩擦力為常數(shù)，其值為500N；設(shè)推桿在下降運(yùn)動(dòng)過程中，推桿所受的摩擦力為常數(shù)，其值為100N；5）使用壽命10年，每年300工作日，每日工作16小時(shí)；6）在滿足行程的條件下，要求推送機(jī)的效率高（推程最大壓力角小于350），結(jié)構(gòu)緊湊，振動(dòng)噪聲小。2.設(shè)計(jì)任務(wù)：1）至少提出三種運(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)行機(jī)構(gòu)綜合；2）確定電動(dòng)機(jī)的功率與滿載轉(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，繪制推送機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖；4）在假設(shè)電動(dòng)機(jī)等速運(yùn)動(dòng)的條件下，繪制推桿在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期中位移、速度和加速度變化曲線；5）如果希望執(zhí)行機(jī)構(gòu)主動(dòng)件的速度波動(dòng)系數(shù)小于3%，求應(yīng)在執(zhí)行機(jī)構(gòu)主動(dòng)件軸上加多大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的飛輪；6）進(jìn)行推送機(jī)減速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制其裝配圖和兩張零件圖；7）編寫課程設(shè)計(jì)說明書。二、方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)1.方案設(shè)計(jì)針對(duì)此問題我們?cè)O(shè)計(jì)了三種方案，具體方案如下：1）凸輪機(jī)構(gòu)：如圖1所示的滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，可使推桿實(shí)現(xiàn)任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。圖12）凸輪－齒輪組合機(jī)構(gòu)如圖2所示的凸輪－齒輪組合機(jī)構(gòu)，可以將擺動(dòng)從動(dòng)件的擺動(dòng)轉(zhuǎn)化為齒輪齒條機(jī)構(gòu)的齒條直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。圖23）凸輪－連桿組合機(jī)構(gòu)如圖3所示的凸輪－連桿組合機(jī)構(gòu)也可以實(shí)現(xiàn)行程放大功能圖32.方案評(píng)價(jià)針對(duì)上述三種方案，我們做了一定的比較，對(duì)比如下：方案優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)一結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，便于制造行程較小，不利于物品的推送二齒輪具有良好的耐磨性和穩(wěn)定性中間的扇形齒比較難加工三制造相對(duì)簡單，經(jīng)濟(jì)性好效率較低總的來說，方案三既簡單，行程又比較大，所以我們選擇方案三。三、尺寸設(shè)計(jì)1.執(zhí)行機(jī)構(gòu)整體設(shè)計(jì)：AB=1200AC=270AO=300r0=300r以上單位均為毫米經(jīng)過程序（見附錄）驗(yàn)證，上述參數(shù)滿足壓力角小于35°2.凸輪形狀設(shè)計(jì)利用上述參數(shù)，我們用matlab繪制了凸輪的輪廓圖，包括理論廓線和實(shí)際廓線，圖形如下：四、運(yùn)動(dòng)分析1.推桿的運(yùn)動(dòng)分析要盡量減少?zèng)_擊，所以推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律我們選正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。其推程時(shí)的方程為：回程的方程為：此時(shí)，h取120，δ0=150°，δ0'=120用matlab繪制的位移、速度、加速度曲線如下：圖4推桿位移時(shí)間曲線圖5速度時(shí)間曲線圖6加速度時(shí)間曲線2.凸輪形狀分析根據(jù)公式：可以繪制出凸輪的理論廓線，根據(jù)公式：可以繪制出凸輪的實(shí)際廓線首先用余弦定理可以求φ0：φδ表示凸輪的轉(zhuǎn)角由于擺桿大端長度很長，所以可以將推桿的運(yùn)動(dòng)近似地看成是沿著大端半徑所對(duì)應(yīng)的圓弧即s=φ?r,所以擺角的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律近似成一定的比例關(guān)系，此處r=1200mm,故φ=s/1200將面推桿的s代入，即可求得φ，再將φ代入上述公式,最終即可求得凸輪的形狀，凸輪形狀如下圖所示五、動(dòng)力分析1.最大功率的確定（電動(dòng)機(jī)的確定）由上升過程中推桿的受力為500N，下降過程中推桿的受力為100N可知，最大功率發(fā)生在推桿上升過程中且Pmax=Fmax?vmax2.飛輪的確定首先分別算出推程平均功率、回程平均功率以及全程的平均功率，并繪制功率時(shí)間圖像如下：由圖像可知?Wmax為彩色部分的面積（兩塊彩色部分面積相等，都等于?Wmax），所以有?Wmax=（288-192）×512T=20J。所以飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J六、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：適用于中心距較大的傳動(dòng)；帶具有良好的撓性，可緩和沖擊，吸收振動(dòng)；過載時(shí)帶與帶輪間會(huì)出現(xiàn)打滑，打滑雖然使傳動(dòng)失效，但可防止損壞其他零件；機(jī)構(gòu)簡單、成本低廉。帶傳動(dòng)的缺點(diǎn)：（1）傳動(dòng)的外廓尺寸較大；（2）需要張緊裝置；（3）由于帶的滑動(dòng)，不能保證固定不變的傳動(dòng)比；(4)帶的壽命較短；（5）傳動(dòng)效率較低。通常，帶傳動(dòng)適用于中小功率的傳動(dòng)。目前V帶傳動(dòng)應(yīng)用最廣，一般帶速為V=5≈25m/s，傳動(dòng)比i≦7，傳動(dòng)效率0.9至0.95相比于帶傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)可大大減小傳動(dòng)裝置的占有空間，能保證瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定,平穩(wěn)性較高,傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠;傳遞的功率和速度范圍較大;結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠,可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比;傳動(dòng)效率高,使用壽命長，但其應(yīng)用環(huán)境要求高,潤滑條件要好,不適合灰塵較多以及距離較遠(yuǎn)的兩軸之間的傳動(dòng),制造和安裝精度高。本系統(tǒng)原動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速為n1=3000r/min,即要求傳動(dòng)系統(tǒng)輸入為3000r/min,輸出為120r/min,總傳動(dòng)比i=25.綜合分析，采用一級(jí)V帶傳動(dòng)和2級(jí)齒輪減速箱組合傳動(dòng)，并令i1=5,i2=5.傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示。1—電動(dòng)機(jī)1—電動(dòng)機(jī)2—V帶傳動(dòng)3—減速器4—聯(lián)軸器5—凸輪軸七、系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡圖1234××××ⅠⅡⅢ1234××××ⅠⅡⅢⅣ651—電動(dòng)機(jī)2—V帶傳動(dòng)3—減速器4—聯(lián)軸器5—凸輪軸6—凸輪7—連桿8—推桿78八、參考文獻(xiàn)[1]王三民.機(jī)械原理與設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社[2]葛文杰.機(jī)械原理（第七版）高等教育出版社[3]張志涌,楊祖英.MATLAB教程北京航空航天大學(xué)出版社[4]曹惟慶.機(jī)構(gòu)組成原理北京：高等教育出版社．1985．[5]紀(jì)明剛.機(jī)械設(shè)計(jì)高等教育出版社2006年5月第8版[6]葉偉昌.機(jī)械工程簡明設(shè)計(jì)手冊(cè)（上冊(cè)）機(jī)械工業(yè)出版社08年2月[7]譚浩強(qiáng).程序設(shè)計(jì)（第三版）清華大學(xué)出版社九、小結(jié)這次課程設(shè)計(jì)，讓我學(xué)到了很多東西，使我意識(shí)到雖然我們?cè)谡n上學(xué)到很多、很豐富的知識(shí)，但是不通過實(shí)踐，學(xué)再多的理論也只是紙上談兵。通過這次課程設(shè)計(jì)，我解決問題的能力得到了提高，不僅僅局限于解一道題，而是去解決一系列相關(guān)聯(lián)的題目鏈，從整體出發(fā)合作去解決一個(gè)問題的各個(gè)方面，這種能力的培養(yǎng)在平時(shí)的學(xué)習(xí)階段是很難得的，但卻是我們將來在工作崗位上最需要的！這次課設(shè)培養(yǎng)了我們發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，使我能夠更全面地去考慮問題，就拿寫論文來說吧，不光要把做的東西表現(xiàn)出來，還要去排版使得論文看上去更清晰，這并不是一件容易的事！在這里我們要感謝王三民老師的精心指導(dǎo)，每次我們?nèi)ゴ鹨?，王老師總是耐心給我們解答，正是這樣我們的課設(shè)才能順利地進(jìn)行下去。在課程設(shè)計(jì)這段時(shí)間里，我不僅學(xué)到了許多知識(shí)，鞏固了在《機(jī)械原理》課程中學(xué)習(xí)的知識(shí)，也讓我學(xué)會(huì)了如何去合作，如何在團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮應(yīng)有的作用。在這里我也要感謝我的舍友，正是他們讓我體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)力量的偉大，通過不斷地討論、交流，最終我們最終順利地完成了這次的課程設(shè)計(jì)。經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)，我們學(xué)到了許多課本上沒有的東西，它對(duì)我們今后的生活和工作都有很大的幫助，所以這次的課程設(shè)計(jì)不僅僅有汗水和艱辛，更有那種苦后的甘甜，那種成就感！最后再次感謝王三民老師的耐心指導(dǎo)！十、附錄1.推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線代碼t=0:dt:5*pi/6;s=1200*0.1*(t/(5*pi/6)-sin(2*pi*t/(5*pi/6))/(2*pi));plot(t,s)t=5*pi/6:dt:3*pi/2;s=1200*0.1*(1-(t-5*pi/6)/(2*pi/3)+sin(2*pi*(t-5*pi/6)/(2*pi/3))/(2*pi));holdonplot(t,s)t=0:dt:5*pi/6;v=1200*0.1*4*pi*(1-cos(2*pi*t/(5*pi/6)))/(5*pi/6);plot(t,v)t=0:dt:5*pi/6;v=1200*0.1*4*pi*(1-cos(2*pi*t/(5*pi/6)))/(5*pi/6);plot(t,v)t=5*pi/6:dt:3*pi/2;v=1200*0.1*4*pi*(cos(2*pi*(t-5*pi/6)/(2*pi/3))-1)/(2*pi/3);holdonplot(t,v)t=0:dt:5*pi/6;a=2*pi*1200*0.1*16*pi*pi*sin(2*pi*t/(5*pi/6))/(25*pi*pi/36);plot(t,a)t=5*pi/6:dt:3*pi/2;a=-2*pi*1200*0.1*16*pi*pi*sin(2*pi*(t-pi*5/6)/(2*pi/3))/(4*pi*pi/9);2.凸輪形狀代碼dt=pi/500;A=500;L=320;Fai0=0.609358;t=0:dt:5*pi/6;x=A*sin(t)-L*sin(t+0.1*(t/(5*pi/6)-sin(2*pi*t/(5*pi/6))/(2*pi))+Fai0);y=A*cos(t)-L*cos(t+0.1*(t/(5*pi/6)-sin(2*pi*t/(5*pi/6))/(2*pi))+Fai0);plot(x,y,'r'),axisequalgridonx=A*sin(t)-L*sin(t+0.1*(t/(5*pi/6)-sin(2*pi*t/(5*pi/6))/(2*pi))+Fai0)-30*sin(t);y=A*cos(t)-L*cos(t+0.1*(t/(5*pi/6)-sin(2*pi*t/(5*pi/6))/(2*pi))+Fai0)-30*cos(t);holdonplot(x,y,'.k');t=5*pi/6:dt:3*pi/2;x=A*sin(t)-L*sin(t+0.1*(1-(t-5*pi/6)/(2*pi/3)+sin(2*pi*(t-5*pi/6)/(2*pi/3))/(2*pi))+Fai0);y=A*cos(t)-L*cos(t+0.1*(1-(t-5*pi/6)/(2*pi/3)+sin(2*pi*(t-5*pi/6)/(2*pi/3))/(2*pi))+Fai0);holdonplot(x,y);x=A*sin(t)-L*sin(t+0.1*(1-(t-5*pi/6)/(2*pi/3)+sin(2*pi*(t-5*pi/6)/(2*pi/3))/(2*pi))+Fai0)-30*sin(t);y=A*cos(t)-L*cos(t+0.1*(1-(t-5*pi/6)/(2*pi/3)+sin(2*pi*(t-5*pi/6)/(2*pi/3))/(2*pi))+Fai0)-30*cos(t);holdonplot(x,y,'.k');t=3*pi/2:dt:2*pi;x=A*sin(t)-L*sin(t-3.8982e-018+Fai0);y=A*cos(t)-L*cos(t-3.8982e-018+Fai0);holdonplot(x,y,'mh');x=A*sin(t)-L*sin(t-3.8982e-018+Fai0)-30*sin(t);y=A*cos(t)-L*cos(t-3.8982e-018+Fai0)-30*cos(t);holdonplot(x,y,'.k');holdont=0:dt:2*pi;x=300*cos(t);y=300*sin(t);plot(x,y,'g')title('彩線為理論曲線，黑線為實(shí)際輪廓曲線，綠線為基圓')3.驗(yàn)證壓力角代碼1）推程#include<stdio.h>#definepi3.1415926#include<math.h>voidmain(){ inti; doublea=500,l=320,r=300,zhenga,m;doublefai0,t,t1=pi/120,fai,dfai;FILE*fp; fp=fopen("d:\\機(jī)械原理推程1.txt","w+");fai0=acos((a*a+l*l-r*r)/(2*a*l));printf("a指凸輪中心到擺桿圓心距離.\n");fprintf(fp,"a指凸輪中心到擺桿圓心距離.\n");printf("l指擺桿半徑長度。\n");fprintf(fp,"l指擺桿半徑長度。\n");printf("r指凸輪基圓半徑.\n");fprintf(fp,"r指凸輪基圓半徑.\n");printf("所有顯示數(shù)據(jù)保存在d:\\機(jī)械原理推程1.txt。\n");fprintf(fp,"所有顯示數(shù)據(jù)保存在d:\\機(jī)械原理推程1.txt。\n");printf("FAI0=%lf",fai0);fprintf(fp,"FAI0=%lf",fai0);m=tan(35*pi/180);printf("標(biāo)準(zhǔn)正切=%lf\n",m);fprintf(fp,"標(biāo)準(zhǔn)正切=%lf\n",m);for(i=0;i<=100;i++) { t=i*t1; printf("T=%lf",t);fai=0.1*(t/(5*pi/6)-sin(2*pi*t/(5*pi/6))/(2*pi));dfai=0.1*(1-cos(2*pi*t/(5*pi/6)))/(5*pi/6);printf("FAI=%lf",fai);fprintf(fp,"FAI=%lf",fai);zhenga=(a*cos(fai+fai0)-l*(1-dfai))/(a*sin(fai+fai0));printf("正切=%lf",zhenga);fprintf(fp,"正切=%lf",zhenga);if(zhenga>tan(35*pi/180)){ printf("有問題\n");fprintf(fp,"有問題\n");}else{ printf("沒問題\n");fprintf(fp,"沒問題\n");}}}2）回程#include<stdio.h>#definepi3.1415926#include<math.h>voidmain(){ inti; doublea=500,l=320,r=300,zhenga,m;doublefai0,t,t1=pi/120,fai,dfai;FILE*fp; fp=fopen("d:\\機(jī)械原理回程2.txt","w+");fai0=acos((a*a+l*l-r*r)/(2*a*l));printf("a指凸輪中心到擺桿圓心距離.\n");fprintf(fp,"a指凸輪中心到擺桿圓心距離.\n");printf("l指擺桿半徑長度。\n");fprintf(fp,"l指擺桿半徑長度。\n");printf("r指凸輪基圓半徑.\n");fprin