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1、目录一、设计题目 1二、设计方案的选定 2三、机构的设计 61、偏置滑块机构的设计62、直动滚子从动件盘形凸轮轮廓设计7四、电动机的选定及传动系统方案的设计91、电动机转速、功率的确定92、传动系统的设计9五、实验心得12六、参考文献12一、设计题目现需要设计某一包装机的推包机构，要求待包装的工件1（见图 1）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就可以马上再开始推送工作。 这就要求推头 2 在回程时先退出包装工作台， 然后
2、再低头，即从台面的下面回程。 因而就要求推头2按图示的abcde线路运动。即实现“平推一水平退回一下降一 降位退回上升复位”的运动。设计数据与要求：要求每5-6s包装一个工件，且给定：L=100mm，S=25mm，H=30mm。行程 速比系数 K 在 1.2-1.5范围内选取，推包机由电动机推动。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，以便缩短空回程的时间，提高工效。至于“ cde£部分的线路形状不作严 格要求。包験工作台图1推包机构执行构件运动要求摘要：包装机推包机是一种包装机中不可缺少的一部分，它推送物品到达指定包装工作台该机构取代了传统的人
3、工移动物品，工作效率底的缺点，我所设计的推包机构推包，回程一体的全自动化功能其主要设计思路来自于对传统工艺分解，然后按照相应功能的机构部件进行 设计,对比,选定,以及优化组合.综合利用凸轮的往复运动,齿轮的传动运动，以 及减速器的定植调速比的设定.利用Auto Cad软件强大绘图功能，和Word的编 辑功能，把设计方案图文并茂，栩栩如生 关键字：凸轮 推包回程 齿轮传动功能分析：为使包装机推头完成规定的进给回程路线及运动规律，需将其运动功能分成 两部分。1. 推头有直线进给运动，且有急回特性，为此需设计进给机构。2. 推头回程时有低头运动，为此需设计升降机构。3. 为完成规定路线，需使进给与升
4、降联动，故需有连结机构。机构选用:功能执行机构工艺动作执行机构进给推头急回进给转动 导杆摇杆升降推头回程低头凸轮、设计方案的选定1. 推头左右运动方案a：1轴承2推头 3凸轮a方案所采用推送机构是如图所示的类似于曲柄滑块机构。其主要由凸轮和推头 组成。该机构运动时，凸轮逆时针转动，带动推头运动，实现推头的左右来回的 动作。方案b:方案b采用的是曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构的组合，优点是机构的稳定性好, 可以实现所需的各种要求，产生的压力也大。曲柄运动带动推头完成各种动作。综上所述，b方案明显优于a方案，所以推头采用b方案的设计。2. 推头上下运动万案方案a所采用机构是如图所示的凸轮机构。 其主要
5、由凸轮和推头串联而成。该机构运动时，凸轮逆时针转动，带动推头运动，实现压和停歇的动作 方案b:方案b采用曲柄来带动从动件来实现运动。 当凸轮顺时针转动时，带动推头完成 所需的各种动作。此方案结构简单，不过这个有个缺点，就是它没有急回运动， 此机构满足所需的要求，但工作效率不是很高， 所以不是很理想。该运动所需的 时间长，从简便等各个方面的因素考虑，方案一：双凸轮机构与摇杆滑块机构的组合，（见图2）图2双凸轮机构与摇杆机构滑块机构的组合方案一的运动分析和评价：该机构由凸轮1和凸轮2,以及5个杆组成。机构一共具有7个活动构件。 机构中的运动副有7个转动副，4个移动副以及两个以点接触的高畐叽其中机构
6、 的两个磙子存在两个虚约束。由此可知：机构的自由度 F=3 n-2PI+Ph-p' =1机构中有一个原动件，原动件的个数等于该机构的自由度。所以，该机构 具有确定的运动。在原动件凸轮1带动杆3会在一定的角度范围内摇动。通过连 杆4推动杆5运动，然后连杆6在5的推动下带动推头做水平的往返运动， 从而 实现能推动被包装件向前运动。同时凸轮2在推头做回复运动的时候通过向上推 动杆7,使连杆的推头端往下运动，从而实现推头在给定的轨迹中运动。该机构 中除了有两个凸轮与从动间接触的两个高副外，所有的运动副都是低副。在凸轮与从动件的接触时，凸轮会对从动件有较大的冲击，为了减少凸轮对从动件冲击 的影响
7、，在设计过程中把从动件设计成为滚动的从动件，可以间接增大机构的承载能力。同时，凸轮是比较大的工件，强度比较高，不需要担心因为载荷的过大 而出现机构的断裂。在整个机构的运转过程中，原动件1是一个凸轮，凸轮只是 使3在一定角度的往复摆动，而对整个机构的分析可知，机构的是设计上不存在 运转的死角，机构可以正常的往复运行。机构中存在两个凸轮，不但会是机构本身的重量增加，而且凸轮与其他构件的连接是高副，而高副承载能力不高，不利于实现大的载荷。而整个机构连接不够紧凑，占空间比较大。方案二：偏执滑块机构与盘形凸轮机构组合，（见图2）图2偏置滑块机构与盘形凸轮机构的组合方案二的运动分析和评价：方案二的机构主要
8、是由一个偏置滑块机构以及一个凸轮机构组合而成的。偏置滑块机构主要是实现推头的往复的直线运动，从而实现推头在推包以及返回的 要求。而凸轮机构实现的是使推头在返程到达 C点的时候能够按照给定的轨迹返 回而设计的。这个组合机构的工作原理主要是通过电动机的转动从而带动曲柄2的回转运动，曲柄在整周回转的同时带动连杆 3在一定的角度内摆动，而滑块4 在水平的方向实现往复的直线运动， 从而带动连着推头的杆运动，完成对被包装 件的推送过程。在推头空载返回的过程中， 推头到达C点时，凸轮的转动进入推 程阶段，使从动杆往上运动，这时在杆 5和杆6连接的转动副就成为一个支点， 使杆6的推头端在从动件的8的推动下向下
9、运动，从而使推头的返程阶段按着给 定的轨迹返回。这个机构在设计方面， 凸轮与从动见的连接采取滚动从动件， 而 且凸轮是槽型的凸轮，这样不但能够让从动件与凸轮之间的连接更加紧凑，而且因为采用了滚动 从动件，能使减轻凸轮对它的冲击，从而提高了承载能力。而采用的偏置滑块机 构能够实现滑块具有急回特性，使其回程速度高于工作行程速度，以便缩短空回 程的时间，提高工作效率。但此机构的使用的是槽型凸轮，槽型凸轮结构比较复 杂，加工难度大，因此成本会比较高。综合对两种方案的分析，方案二结构相对不是太复杂，而且能满足题目的要 求，最终我选择方案二。三、机构的设计1、偏置滑块机构的设计由题目给定的数据L=100m
10、m行程速比系数K在1.2-1.5范围内选取k _1可由曲柄滑块机构的极位夹角公式二=-180 k +1/ k=1.2-1.5.其极位夹角二的取值范围为16.36 36'：在这范围内取极位夹角为25 。滑块的行程题目给出S=100mm偏置距离e选取40mm用图解法求出各杆的长度如下：（见图3）由已知滑块的工作行程为100mm，作BB '为100mm,过点B作BB'所在水 平面的垂线BP,过点B'作直线作直线B'P交于点P,并使N BPB' = 25。然后过 B、B'、P三点作圆。因为已知偏距 e=40mm所以作直线平行于直线 BB向下 平移
11、40mm,与圆0'交于一点O,则O点为曲柄的支点，连接 OB、OB', 则OB-OB '2aOB+OB '2b从图中量取得：AB=151.32mm AB '61.86mm则可知曲柄滑块机构的：曲柄 a=44.73mm连杆b=106.59mm到此，机构组合的曲柄滑块机构设计完毕。2、直动滚子从动件盘形凸轮轮廓设计用作图法求出凸轮的推程角，远休止角，回程角，近休止角。（见下图）因为题目要求在推头在返程阶段到达离最大推程距离为25mm时，要求推头从按照给定的轨迹，从下方返回到起点。因此可利用偏置滑块机构，滑块在 返回阶段离最大推程为25mm的地方作出其曲柄，连
12、杆和滑块的位置，以通 过量取曲柄的转动的角度而确定凸轮近休止角的角度，以及推程角，回程角。具体做法如下：1）先在离点B为25mm的地方作点B'2）过点B '作直线A' B'交圆0于点A'，'并使A' B' =AB ；3）连接0A','则0A' ； A'B '为曲柄以及连杆在当滑块离最大推程距离为 25mm时的位置。因为题目要求推头的轨迹在 abc段内实现平推运动，因此即凸轮近休止角应为曲柄由A'转动到A'的角度，从图上量取， A'OA'254，即凸轮的近休12
13、7k止角为 < -A'OA“二厶。因为题目对推头在返程cdea段的具体线路形状90不作严格要求，所以可以选定推程角，远休止角，回程角的大小。因为题目要求推头回程向下的距离为30m m，因此从动件的行程 h=30mm。127兀儿7兀木 15由选定条件近休止角为 s'推程角为 o回程角 s远休止角901890o' ，h=30mm，基圆半径r0 = 50 mm,从动杆长度为 40mm，滚子半径rr = 5 mm。通过9加摊俚角广170垣休止坤r|20回程角13&基圆半50堆程込动规律氐讦弦加.速:度曲线二1软件输入参数如下，耕速處帕心距lEim) 疾孑直径问fn
14、| 73具直径|mm) 许用压九坪厂1 凸帕抽直径网呵 计尊步怅广1£HI芒u402D2回程乞动现悴缶正狂加愷鷹曲妊二J加山度最志渣JE力馬塑大懂- - 惟 理43.U118izB.i'a?44.4固 程»U.H5O1通过软件输出凸轮轮廓线及机构简图如下图:L1四、电动机的选定及传动系统方案的设计1、电动机转速、功率的确定题目要求5-6s包装一个件，即要求曲柄和凸轮的转速为 12r/min考虑到转速 比较低，因此可选用低转速的电动机，查常用电动机规格，选用丫160L-8型电动机，其转速为720r/min,功率为7.5kW。2、传动系统的设计720系统的输入输出传动比
15、i =ii i2 =5 12=60 i=-60，即要求设计出一12个传动比i =60的减速器，使输出能达到要求的转速。其传动系统设计如下图：电动机连接一个直径为 10的皮带轮2,经过皮带 的传动传到安装在二级减速器的输入段，这段皮带传动的传动比为i1 二50 =5，此时转速为空0 =144r/min 。105从皮带轮1输入到一个二级减速器，为了带到要求的传动比，设计齿轮齿数 为，乙=15 , Z? = 60 , Z3 = 15 , Z4 = 45。验算二级减速器其传动比i2二互Z = 65二12Z1XZ315如5整个传动系统的传动比i i2 =5 12=60则电动机转速经过此传动系统减速后能满
16、足题目要求推包机构主动件的转至此，包装机推包机构的机构以及传动系统的设计已经设计完毕 推包机构的总装配简图如下：f三维图1工作存2竹休 齐隹头斗昴杵5蛊爭召轮&捉杆 7我逹器M电诂机爭讦五、实验心得通过这次课程设计，我有了很多收获。首先，通过这一次的课程设计，我进 一步巩固和加深了所学的基本理论、 基本概念和基本知识，培养了自己分析和解 决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力。 对平面连杆机构和凸轮机 构有了更加深刻的理解，为后续课程的学习奠定了坚实的基础。其次通过这次课程设计，我学会了怎样去研究设计一个从来没接触过的机械机构。学会了一步一步地去了解一个没接触过的机构的运动规律，运动要求，根据要求设计出一个符合要求的运动机构。 这都将为我以后参加工作实践有很大的 帮助。非常有成就感，培养了很深的学习兴趣。这样的课程设计能提高我们的自 主设计能力，培养自己的创新能力。这次课程设计我投入了不少时间和精力， 我觉得这是完全值得的。因为感觉 通过这次课程设计我独立思考能力得到了进一步的加强。六、参考文献1、 机械原理王知行，刘延荣主编，高等教育出版社，20002、 机械原理课程设计陆凤仪主编，机械工业出版社，20023、 机械原理课程设计邹慧君主编，高等教育出版社，1998