机械原理课程设计(自动叠衣机)

中国地质大学（武汉）

2011年机械原理课程设计

—自动叠衣机构

设计：07209302 郑晋峰

20091000180

指导老师：***

目录

目录 (1)

一、设计原理及任务 (2)

1.1 设计目的及原理 (2)

1.2 设计任务 (2)

二、方案确定及其机构选型 (3)

2.1 总体结构设想 (3)

2.2 执行机构方案 (3)

2.2.1 执行机构方案一 (3)

2.2.2 执行机构方案二 (4)

2.3 传动方案 (4)

2.4 整体机构示意图 (5)

三、尺寸设计 (6)

3.1 齿轮传动设计 (6)

3.2 执行机构设计 (8)

四、执行机构运动分析 (10)

4.1 四杆机构运动分析 (10)

4.2 导杆机构运动分析 (13)

五、设计评价 (17)

六、心得体会 (18)

七、参考文献 (20)

八、附录 (21)

附录一四连杆铰链机构运动分析程序 (21)

附录二导杆机构分析源程序 (23)

一、设计原理及任务

1.1 设计目的及原理

设计目的：该机构可以供给家庭叠衣服运用。现代人的生活节奏越来越快，面对做不完的工作，面对没完没了的应酬，人们感觉非常的疲惫，更头疼的是还得抽出时间做家务，做清洁。现代化对我们是非常的重要，洗干一体，榨汁机，豆浆机，面包机，洗碗机，我们就在这样的方便当中来缓解生活的压力，那么，人们同样希望有个机器能够代替他们去整理洗干的衣物所以我们从现代化机械发展和人们需求方面考虑的，就想设计一款能够整理衣物的机器。

运动过程设计：电机的转动提供动力，引起主动件转动。主动件引起整个机构运动，折叠板实现衣物折叠运动，整个机构以机械原理课本上的铰链四杆机构和导杆机构为主导来实现该机构的运动。

为了实现折叠板的运动是确定的运动，我们在最初的设计上进行了改进：折叠板的转动铰链处装上复位弹簧使折叠板能够实现完全确定的运动。

该机构采用电力驱动，传动方式为：电机-主轴转动-齿轮转动-工作部分的折叠运动。1.2 设计任务

1．自动叠衣服机构包括连杆机构、导杆机构、齿轮机构三种常用机构。

2．设计各机构的相对位置和各构件的尺寸。

3. 利用CAD画出各机构的运动方案简图，并用运动极限位置确定各机构运动最大行程或最大转角。

4.根据已知条件计算出各构件的尺寸，在soliworks上建模做模拟运动分析，检验运动是否能够满足预期的运动设想。

5．利用MATLAB对各个机构进行位移、速度、加速度分析，绘出运动曲线图。

6.齿轮机构的计算与设计。根据传动比选择齿轮，根据齿宽确定各两齿轮的齿数，给出模数，进而确定齿轮的各个参数，绘制成表。

7．编写设计计算程序，运用MATLAB软件对函数关系进行绘图表达，最后输出图形，直观表达设计结果。

二、机构选型及其方案确定

2.1 总体结构设想

通过折衣服的动作可以知道，机器叠衣服时主要完成180度得转动即可实现，因此设想电机的转动提供动力，引起主动件转动。主动件引起整个机构运动，最终折叠板实现衣物折叠运动，由此设计了执行机构和传动机构；执行机构由连杆机构和导杆机构组成；传动部分由齿轮系组成，但是为了协调动作的连续性齿轮1设计成不完全齿轮，下面介绍执行机构的和传动机构的选型。

2.2 执行机构方案

2.2.1 执行机构方案一

如图2—2所示，该方案主要利用了连杆机构在运动过程中存在的死点，通过死点来实现叠衣服的工作要求，实现了接近180度的转动，执行件的转动角度只能是接近180度，而且大于180度。

图2—1 方案一机构简图

2.2.2 执行机构方案二

该方案是在执行件的转角处装了复位弹簧，通过复位弹簧的作用可使执行件转动180度时速度为零，并且反向运动，实现叠衣服的工作要求。三维建模图以及机构见图如图2—2所示。

图2—2 三维建模图以及机构见图

方案比较：方案一是通过自身运动过程中的死点实现确定的运动但是执行件的转角大于180度，而叠衣板是需要做180度的转动，但是该种方案通过减小摆角使执行件的转动尽可能达到预期的运动效果但是永远不能达到理想的运动效果。然而方案二是在上一种方案上进行了改进，在执行件的转角处装了复位弹簧，利用复位弹簧来达到理想的运动效果，复位弹簧，该种方案更能使机构作确定的运动，在《机械原理》课程设计中，我们选择第二种方案进行分析。

2.3 传动方案

从上面的机构示意图可知，执行机构的运动不能同时运动，必须将两个机构的运动错开，为此选择了间歇机构中的不完全齿轮机构来实现该种运动的要求，齿轮传动机构示意图如图2—3所示：

图2—3 齿轮机构示意图2.4 整体机构示意图

整体机构示意图如图2—4所示：

图2—4 整体机构示意图

三、尺寸设计

3.1 齿轮传动设计

该部分是为了使整个机器能够合理的运动、协调机构间的运动，执行机构结构的整体基本为对称结构构，如下图3—1所示，但是原动件的运动方向相反，而且两个原动件不能同时转动，都是由电机提供动力，我们设计了不完整齿轮输出动力，即齿轮1为不完整齿轮，当齿轮1与齿轮2啮合时，则齿轮1不会与齿轮2'啮合，同理齿轮1与齿轮2'啮合时，则齿轮1不与齿轮2啮合，齿轮2只是为了改变齿轮1传动齿轮2的方向，为了达到预期的效果

完整齿轮的齿数比为21

2

=z z 、

21

'

2

=z z 、

12

'2

=z z , 齿轮1的齿所在圆周的范围应该小于

整个圆周的1/2，传动比接近于1。由于不完整齿轮存在刚性冲击，需要在两轮上加装瞬时线附加杆，为了保证齿轮1的首齿轮能顺利的进入啮合状态而不与从动轮的齿顶相撞，需将首齿齿顶高作适当的削减。

图3—1 齿轮机构结构图

由前面根据承受载荷情况设定齿轮模数mm m 3=，选取压力角为。20=α

，齿顶高

系数

1*

=a h ，顶隙系数25.0*=c ，并且s e =，则该直齿圆柱齿轮的几何尺寸参