块状物品推送机的机构综合与机构设计

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：11机械本2
姓名：
学号：
指导教师：
完成时间：2013年07月03日
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５００Ｎ，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（推诚的最大压力角应小于３５°），结构紧凑，震动噪音小。

二 .实现推送机推送要求的执行机构方案选定
2.1实现推送机推送要求的执行机构设计方案
方案一
凸轮－连杆组合机构如上图所示的凸轮－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，然后就是其结构较为复杂，非标准件较多，加工难度比较大，从而生产成本也比较大，连杆机构上端加工难度大，而且选材时，难以找到合适的材料，使其既能满足强度刚度条件又廉价，因此不宜选择该机构来实现我们的设计目的。

方案二
如上图所示的凸轮机构，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,但是使用凸轮机构磨损较为严重，滚子不能很好的紧贴凸轮，容易振动，运行时稳定性能差，由于摩擦较大，动力使用效率不高，造成能源浪费，不能到达环保节能的目的，不能满足设计要求。

方案三
如上图所示，方案存在有一定缺点，首先存在磨损问题，运动链较长，进而需要更多能量来驱动，其次是加工难度较大，但是结构简单紧凑，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，动力使用率较高，满足环保节能的目的，可使推杆有确定的运动，完全符合设计目标。

三.机械运动方案选型及最终方案构件尺寸
3.1最终确定方案的构件尺寸
四.所选方案的机构运动学分析
4.1推杆位移公式
2
212/s h δδ
= 1(0,/2]δδ∈
22112()/s h h δδδ=-- 11(/2,]δδδ∈
21
[1
cos(
)]/2
s h πδδδ=+-
12(,]
δδδ∈
其中
1δ=150°，2δ=270°
分析：
由曲线可知，在一个周期内推杆位移先增加（0°-150°）后减小(150°-270°)后不变(270°-360°)，符合推杆先上升后下降再停顿。

4.2推杆速度公式
2
14/v h δδ=
1(0,/2)δδ∈
2
114()/v h δδδ
=--
11(/2,)δδδ∈
21
21
sin(
)
v ππδδδδδ=-
--
12(,)
δδδ∈
其中1δ=150°，2δ=270°
分析：
凸轮的推程（0°-150°）选择的是等加速等减速运动规律，由上图可知在150°之前，无速度突变即无刚性冲击，推杆速度先均匀增大后均匀较小至零。

回程时（150°-270°）选择的是五次多项式运动规律，先增加后减小至零，曲线完全符合，无速度突变亦即无刚性冲击。

近休时（270°-360°）,速度为零，无刚性冲击。

4.3推杆加速度公式
2
14/a h δ
= 1(0,/2)δδ∈
2
14/a h δ
= 11(/2,)δδδ∈
2
21
21
(
)cos(
)
a ππδδδδδ=---
12(,)
δδδ∈
其中1δ=150°，2δ=270°
分析：
凸轮的推程（0°-150°）选择的是等加速等减速运动规律，在开始时（0°）、
（75°-80°）、（150°）加速度有突变，但是突变有限，因而引起的冲击较小，故只存在柔性冲击。

回程时（150°-270°）选择的是五次多项式运动规律，由曲线可知加速度无突变，即无柔性冲击。

综合分析：
有速度、加速度曲线可知，推杆的推程只存在柔性冲击，推杆回程既无刚性冲击也无柔性冲击。

凸轮廓线
4.4所选方案的运动角度变化：
凸轮转角０～１５０°１５０～２７０°２７０～３６０°推杆上升下降停止
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，同时压缩弹簧。

凸轮从最高点作回程运动时，推杆在自身重力和弹簧弹力的作用下作下降运动。

电动机不断地提供电能带动整个装置的传动，完成构件上下往复运动，把一个物品从一个位置推送到另一个位置。

五总结与建议
通过本次大作业我学会了很多。

首先是在设计方面，我学会了综合考虑，对比选择最优机构，学会了发现问题并及时解决问题，当然我也学会了多种查阅资料的方法，比如图书馆的相关文献、googel文献引索、中知网。

当然也发现了自身的很多不足，所以决定在假期里来填补自己的不足，以便今后完成更多，更复杂的设计，为自己的专业服务。

像这种能够锻炼自己的机会并不多，我建议在日后的学习中可以多一些这样的机会，让我们更牢固的掌握我们所学到的专业知识。