机械原理课程设计

机械原理课程设计

设计说明书

设计题目：块状物品推送机的机构综合与机构设计

班级：机制114

姓名

学号

同组人员

指导老师：郭红利

完成时间：2013年01月03日

摘要

输送机是在一定的线路上连续输送物料的物料搬运机械，又称连续输送机。输送机可进行水平、倾斜和垂直输送，也可组成空间输送线路，输送线路一般是固定的。输送机输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用十分广泛。可以单台输送，也可多台组成或与其他输送设备组成水平或倾斜的输送系统，以满足不同布置形式的作业线需要。

本文主要是对用于糖果、香皂等包裹机中的物品推送机进行设计，将块状物品从一位置向上推送到所需的另一位置，加强对机械设计的理解。

前言

未来输送机的将向着大型化发展、扩大使用范围、物料自动分拣、降低能量消耗、减少污染等方面发展。大型化包括大输送能力、大单机长度和大输送倾角等几个方面。水力输送装置的长度已达440公里以上带式输送机的单机长度已近15公里，并已出现由若干台组成联系甲乙两地的“带式输送道”。不少国家正在探索长距离、大运量连续输送物料的更完善的输送机结构。扩大输送机的使用范围，是指发展能在高温、低温条件下有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作的，以及能输送炽热、易爆、易结团、粘性物料的输送机。

输送机的发展趋向是：继续向大型化发展。大型化包括大输送能力、大单机长度和大输送倾角等几个方面。水力输送装置的长度已达 440公里以上。带式输送机的单机长度已近15公里，并已出现由若干台组成联系甲乙两地的"带式输送道"。不少国家正在探索长距离、大运量连续输送物料的更完善的输送机结构。扩大输送机的使用范围。发展能在高温、低温条件下、有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作的，以及能输送炽热、易爆、易结团、粘性的物料的输送机。使输送机的构造满足物料搬运系统自动化控制对单机提出的要求。如邮局所用的自动分拣包裹的小车式输送机应能满足分拣动作的要求等。降低能量消耗以节约能源，已成为输送技术领域内科研工作的一个重要方面。已将1吨物料输送1公里所消耗的能量作为输送机选型的重要指标之一。减少各种输送机在作业时所产生的粉尘、噪声和排放的废气。

一、设计题目

块状物品推送机的机构综合与机构设计

在自动包裹机的包装作业过程中，经常需要将物品从前一工序转送到下一工序。现要求设计一用于糖果、香皂等包裹机中的物品推送机，将块状物品从一位置向上推送到所需的另一位置。

1.1设计数据和要求

１.推送的距离Ｈ＝120mm，生产率为每分钟推送物品120件。

２.推送机的原动件为同步转速为3000ｒ／min的三相交流电动机，通过减速装置带动执行机构主动件等速转动。

３.由物品处于最高位置是开始，当执行机构主动件转过150°时，推杆从最低位置运动到最高位置，当主动件再转过120°时，推杆从最高位置又回到最低位置，最后当主动件再转过90°时，推杆在最低位置保持静止。

４.设推杆在上升过程中所受到的物品中立和摩擦力为常数，其大小为50Ｎ，推杆在下降过程中所受到的摩擦力为常数，大小为100Ｎ。

５.使用寿命为10年，每年工作300个工作日，每个工作日工作16小时。

６.在满足行程的条件下，要求推送机的效率较高（推程最大压力角应小于35°），结构紧凑，震动噪音小。

1.2设计任务

1. 至少提出三种运动方案，然后进行方案分析评比，选出一种最优的方案进行机构综合设计。

2. 确定电动机的功率与满载转速。

3. 设计传动系统中各机构的运动尺寸，绘制机构的运动简图。

4. 在假设电动机等速运动的条件下，绘制推杆在一个运动循环周期中位移、速度和加速度变化曲线。

5. 如果希望执行机构主动件的转速波动系数小于3%，求应在执行机构主动件上轴上加多大转动惯量的飞轮（其他构件转动惯量忽略不计）。

6. 编写最后的设计说明书、制作PPT。

7. 感想与建议

二、方案讨论

2.1设计方案

方案一

凸轮－连杆组合机构

如图所示的凸轮－连杆组合机构也可以实现行程放大功能，在水平面得推送任务中，优势较明显，但在垂直面中就会与机架产生摩擦，加上凸轮与摆杆和摆杆与齿条的摩擦，积累起来，摩擦会很大。

方案二

凸轮机构

如图所示的凸轮机构，可以实现各种复杂的运动要求，而且结构简单、紧凑。此外凸轮以等角速度回转，它的轮廓驱使从动件，可使推杆实现任意的运动规律。但是行程较小，不能满不足设计要求。

方案三

蜗杆—蜗轮凸轮机构

如上图所示，方案结构简单紧凑，噪音小，运用蜗轮蜗杆传递动力，采用了带传动，凸轮机构回转运动，易于完成小范围内的物料推送任务，效率较高并且运动精确稳定效应迅速，可使推杆有确定的运动，符合设计目标。

2.2最优方案

经比较方案三其结构简单、紧凑并且传动平稳，运动精确。所以最优方案为方案三。

三、机构分析

蜗杆—蜗轮凸轮机构

凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动。与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预定的运动规律的构件，一般做往复直线运动或摆动，称为从动件。凸轮机构在应用中的基本特点在于能使从动件获得较复杂的运动规律。因为从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线，所以在应用时，只要根据从动件的运动规律来设计凸轮的轮廓曲线就可以了。凸轮机构广泛应用于各种自动机械、仪器和操纵控制装置。凸轮机构之所以得到如此广泛+的应用，主要是由于凸轮机构可以实现各种复杂的运动要求，而且结构简单、紧凑。是机械中的一种常用机构，在自动化和半自动化机械中应用非常广泛。

电动机是以电磁感应为原理来实现能量转换的一种设备，它将电能转换为机械能，是一种驱动电力机械。

带传动是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力，且其造价低廉、不需润滑、维护容易等特点，带传动通常由主动轮、从动轮和张紧在两轮上的环形带组成。带传动工作时所受的应力有：1、由紧边和松边拉力产生的应力；2、由离心力产生的应力；3、带在带轮上弯曲产生的弯曲应力。

蜗轮蜗杆机构常用来传递两交错轴之间的运动和动力。蜗轮与蜗杆在其中间平面内相当于齿轮与齿条，蜗杆又与螺杆形状相似。蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、噪音很小。

在此设计中，电动机将电能转换为机械能传递给带传动的一个齿轮，动力带动齿轮的转动，并且通过环形带将动力传至另一齿轮，带传动在这里的主要作用是将电动机的转速降低使得运动更加平稳。齿轮转动带动蜗杆的转动随之将动力传至与其啮合的蜗轮上，齿轮的中心与凸轮的转动中心重合，所以动力使得凸轮转动并将推动从动件作往复直线运动，弹簧的主要作用是使得滚子与凸轮的连接更紧凑，同时起到缓冲作用，使得推杆的运动更加平稳。

启动电机，通过传送带传动蜗轮蜗杆带动凸轮转动，凸轮推动推杆运动。当凸轮从最低点运动到最高点作推程运动时，推杆推送物品作上升运动，同时压缩