机械原理课程设计包装机包装机构设计说明书doc.pdf

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1、.1/11 目 录 第一章 设计题目 1.1 设计数据与要求 1.2 设计任务 第二章 功能分解 第三章 机构设计 3.1 机构选型 3.2 机构最终成型与凸轮设计 第四章 其他推包机构的设计方案 第五章 推包机构设计方案的评定与选择 第六章 推包设计方案的最终简图 第七章 心得体会 第八章 参考文献 第一章 设计题目 现需设计某一包装机的推包机构,要求待包装的工件 1见附图 33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

2、 就可以马上再开始推送包装工作台deHsbc1a 2 附图33 推包机构执行构件运动要求.2/11 工件.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.图一 推包机构执行构件运动要求 1.1、设计数据与要求 要求每 56s 包装一个工件,且给定：L100mm,S=25mm,H=30mm.行程速比系数 K 在 1.21.5X 围内选取,推包机由电动机驱动.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,以便缩短空回行程

3、的时间,提高工效.至于cdea部分的线路形状不作严格要求.1.2、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、对所用到的齿轮进行强度计算,确定其尺寸.6、进行推包机结构设计,绘制其装配图.7）、编写课程设计说明书.3/11 第二章 功能分解 完成包装机推包机构见图 33的相关工艺,需实现下列运动功能要求：(1)推头为了实现 a、b、c 或 d、e 间的往复运动,需要设计一个滑块导杆机构或者一个摇杆滑块机构或者是一个

4、凸轮导杆机构.(2)为了实现推头由 a 向 b 平动,以与 c 向 d 的下降运动,以与e 向 a 的上升运动的上下往复运动,需要设计一个凸轮机构.第三章 机构设计 3.1 机构选型 实现改推包机构可以使用偏置滑块机构、往复移动凸轮机构、盘形凸轮机构、导杆机构、凸轮机构机构、双凸轮机构、摇杆机构滑块机构与组合机构.分别选择相应的机构以实现各项运动功能,见下表.功能 执行构件 工艺动作 执行机构 循环往复运动 推头 水平往复运动 凸轮导杆弹簧机构 上升、下降运动 推头 上下往复运动 凸轮导杆机构 3.2 机构最终成型与凸轮设计 各部分机构的运动要求协调配合,可以采用集中驱动,由电动机通过皮带减速

5、后带动减速器,再由减速器主轴带动其.4/11 他轴从而驱动各机构.图二 最终成型设计图 说明：1电动机、2v 带传动、3圆柱凸轮、4盘型凸轮、5弹簧未注明型号、6包装机工作台面、7推物品的推头、8物品运输带、9待包装物品 运动注释：此处的 abcde,均是图一上面的注释 a.当被包装物品放置在推头的 a 处时,电动机带到传动轴,传动轴带动凸轮 3 转动,使滑轮 8 顺着凸轮 3 的外面轮廓进行上升运动,从而使物品由 a 处运动到 b 处,同时,凸轮 2 的运动要求使导杆 7 做水平直线运动.b.当推头 6 由 b 处返回 a 处时,滑轮 8 由凸轮 3 的最高点向最低点运动,从而使推头 6 顺

6、利完成返回.同时,利用凸轮 2表面的特定的形状,使推头 6 能够完成由 c 处向 d 处的下降运动,以与由 e 处向 a 处运动的上升运动.c.当推头 6 回到 a 处时,就能继续下一个推物品的循环运动.从而实现预设的推头 6 运动路线.d.由于推头 6 回到 a 处时,就能继续下一个推物品的循环运动.从而实现预设的推头 6 运动路线.e.利用弹簧力,使推杆与凸轮保持良好的接触.凸轮设计示意图：盘型凸轮.5/11 图三 盘型凸轮示意图 第四章 其他推包机构的设计方案 方案一：吕献周设计双凸轮机构与摇杆滑块机构的组合.1 工作台 2 物体 3 推头 4 导杆 5 盘形凸轮 6 摇杆 7 减速器

7、8 电动机 9 导杆 图 3.1 导杆机构与凸轮机构的组合机构 自由度的分析 机构中经计算得自由度 F=1,该机构有一个主动件,所以该机构可以正常运转.总体功能分析.6/11 由运动简图可知此机构可分解为两个运动,凸轮机构控制运输爪的升降,导杆机构控制往复运动,俩者的配合与凸轮的设计可以达到 abcde的轨迹.如图 3.1 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

8、.下面将俩个机构按功能分开分析：功能一 导杆机构实现 a、b、c 或 d、e 间的往复运动 此处导杆机构中 AB=350 mm,为输送爪的输送距离 L,OE 为摇杆,BC 为导杆,长为 S=750 mm.1设计简图 图 3.2 导杆机构设计图 2设计推导公式 350ABmm,80OEmm 750BCmm,OEBC,sinOEOC,222CDBDBC 由上述式得：由计算得主动件 2 的安装位置,和 CD 的高.功能二 凸轮机构实现 4 机构的上下往复运动（1）设计简图 图 3.3a凸轮机构设计图.7/11 设计说明 由设计需求知,此轨迹需近似矩形,abc 段和 de 段图 1.1 的直线往复,需

9、将凸轮此时的轮廓设计为圆弧,由图 3.3 可知,圆弧 c e d为输送机构轨迹的 abc 段图 1.1作支撑,所以为圆弧,圆弧a b段为其轨迹的 de图 1.1段作支撑,也为圆弧,让运动变的平稳很多.2运动过程 b c d 当推杆 4 从接触 c点,转过角度 207到达d,经过 R=100 的基圆圆弧,此过程推杆 4 没有上下运动静止或者平动 见图b ；当推杆 4 接触d转过 61.5到达b,推杆 4 实现推程运动见图c ；由b转过 30到达a,推杆 4 实现远休见图d ；功能三 曲柄滑块导杆 图 3.4 导杆机构 在图 3.4 导杆机构中,已知曲柄的长度1i、转角、等角速度与中心距4i,我们

10、来分析下导杆的转角、角速度和角加速度,以与滑块在导杆上的位置 s、滑动速度与加速度.方案二：黄颖姬设计 设定包装机传送系统机构图 由电动机提供动力,物品经传送带运至推包机构,再经另一条传送带传送至包装工作台,终成产品.包推机构设计 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.8/11 合,见图 3-1-4.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 .图 3-1-4 装置 A：由构件摇杆机构、滑块机构组成,当被包装物品放置在推头

11、的 a 处时,原动件带动传动轴,传动轴带动摇杆转动,由此经连接带动滑块做前后运动,实现推头前进、后退的往复动作.最终使物品由 a 处运动到 b 处再返回 a 处.装置 B：利用凸轮特定的形状,从而使导杆上下运动,实现推头的上下往复运动,使推头能完成由 c 处向 D 处的下降运动,以与由e 处向 a 处运动的上升运动 4.1.5 包装工作台机构设计 第五章 推包机构设计方案的评定与选择 方案一 导杆机构与凸轮机构的组合机构相对于其它的设计机构显的简单的多,采用平底从动件,多数平底与其速度方向垂直,因此受力情况好,传动效率高,与凸轮接触面间易形成锲形油膜,易润滑,结构维护简单、体积小,重量轻,但不

12、能与内凹或直线轮廓工作,且平底不能太长.多用于高速小型凸轮机构.该设计若 L 过大则机身过高,对于 L 较小是比较好的设计选择为本次最好的设计方案.方案二 由于偏置摇杆的特性,使机构获得急回动运动,使得对零件的强度要求提高；并且由于构件 4、5 为主要支撑构件,L 的长度设计也受到相应限制,载荷量小,否则容易出现包装工作台 d e H s b c 1 a 2 图 1-2 推包机构执行构件运动要求.9/11 永久性损坏；同时,由于构件 5、6 的约束,导致机构尺寸变大,整体机构灵活调整型下降.方案三 该方案采用的是盘型凸轮、圆柱凸轮与导杆机构的组合.两个凸轮都是通过适当地设计凸轮的轮廓曲线,从而

13、实现各种预定的运动规律,并且结构简单、紧凑.但是,凸轮轮廓线与从动件间为点线接触,易磨损,承载能力低,并且,凸轮轮廓加工较困难.采用两个凸轮,没有急回特性,机构连贯性好.综合此次设计要求和尺寸要求,经过讨论一致觉得图方案一的机构设计在此设计中较为合理,所以选取方案一.第六章 推包设计方案的最终简图 经计算得自由度 F=1,该机构有一个主动件,多以该机构可以正常运转.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 第七章 心得体会 通过这次课程设计,我学到了很多,大体可归为以下几点：一、温故而知新.课程设计刚开始的时候,虽然说已经而

14、且是刚刚学过机械原理,但依然是思绪全无,举步维艰.只是生硬而且是不完整地记忆书本理论知识学习让我无从.10/11 下手.于是重新拾起刚刚放下的机械原理与机械原理课程设计指导书,真正用心去思考,去领悟,去讨论总结,终于有所收获,不仅让书本的重点知识记忆更加深刻,同时又领悟到诸多平时学习得难点,掌握了该课程的思维方式,找到了设计的灵感.二、持之以恒.这次课程设计难度比较大,尤其是设计初段.于是,好几次都想就此放弃.但经过思考还是冷静低坚持下来,再多的挫折,坚持下来了就是胜利.三、从失败中学习.失败不要紧,重要的是善于从失败中发现问题,找到对策,总结出经验,这样才能保证下次的成功.用一颗持之以恒的心

15、做到屡败屡战；用一颗善于学习的心避免屡战屡败.四、精益求精.如果没有课程设计,那我们将仅仅满足于课程本身的考核高分,而不去思考我们是否真正掌握了这些知识,是否能灵活运用这些知识.这次课程设计无疑给了我们一次自我检验的平台,去试试自己的身手,发现了不足,与时去提高.同时,在设计过程中,虽然已经设计出一、两种方案,但经过比较、思考、讨论又会发现更好的方案.坚信,精益求精,没有最好,只有更好.五、开阔思维.在这次的课程设计中,通过自己的思考、查阅,大家的讨论、总结,让我对机械设计的思路更加宽广,为以后从事此方向的工作打下了一定基础.同时,此次设计.11/11 更让我思考问题的方式有了一定提高,这对于我以后的人生都是有帮助的.总之,此次机械课程设计给了我专业知识方面的提高,同时又给了我思维方式的扩展.第八章 参考文献 1、机械原理课程设计指导书裘建新 主编 高等教育出版 2、机械原理第七版 孙桓 陈作模 葛文杰 主编 高等教育出版