机械原理课程设计说明书设计题目:块状物品推送机的机构综合与结构设计
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一、设计题目 (2)
二、设计数据与要求 (2)
三、设计任务 (3)
四、方案设计 (4)
1.凸轮连杆组合机构 (4)
2.凸轮机构 (5)
3.连杆机构 (6)
4.凸轮齿轮组合机构 (7)
五、方案尺寸数据及发动机参数 (7)
六、运动分析 (8)
1.位移分析 (8)
2.速度分析 (9)
3.加速度分析 (10)
七、飞轮设计 (11)
八、个人总结 (12)
一、设计题目
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，如图所示。
二、设计数据与要求
1.向上推送距离H=120mm，生产率为每分钟推送
物品120件。
2.推送机的原动机为同步转速为3000转/分的三
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.由物品处于最低位置时开始，当执行机构主动件转过1500时，推杆从最
低位置运动到最高位置；当主动件再转过1200时，推杆从最高位置又回
到最低位置；最后当主动件再转过900时，推杆在最低位置停留不动。
4.设推杆在上升运动过程中，推杆所受的物品重力和摩擦力为常数，其值
为500N；设推杆在下降运动过程中，推杆所受的摩擦力为常数，其值
为100N。
5.使用寿命10年，每年300工作日，每日工作16小时。
6.在满足行程的条件下，要求推送机的效率高（推程最大压力角小于350），
结构紧凑，振动噪声小。
三、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，选出一种运动方案进
行机构综合。
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，绘制推送机的机构运动简图。
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速度波动系数小于3%，求应在执行机构主动
件轴上加多大转动惯量的飞轮。
6.进行推送机减速系统的结构设计，绘制其装配图和两张零件图。
7.编写课程设计说明书。
四、方案设计
1.凸轮连杆组合机构
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，完全符合设计目标。
利用等价的平面连杆机构实现机构的推送任务，几何封闭，传送稳定性高，通过设计合适的杆长可以实现预期的运动，当以AB杆作为原动件时，运动传到推杆K产生一定的增力效果，但是此机构由于运用了很多杆件，进行了多次中间传力，会导致机械效率的降低和误差的积累，而且连杆及滑块产生的惯性力难以平衡加以消除，因此在高速推送任务中，不宜采用此机构。
4.凸轮齿轮组合机构
凸轮－齿轮组合机构，可以将摆动从动件的摆动转化为齿轮齿条机构的齿条直线往复运动。当扇形齿轮的分度圆半径大于摆杆长度时，可以加大齿条的位移量。但是比较难设计，不好实现。
经过比较，选定方案2。
五、方案尺寸数据及发动机参数
经程序运算和查询相关资料，最终尺寸确定为凸轮基圆半径r0=100mm, 推程h=120mm，滚子半径rb=20mm；经附录程序运算，得推程最大压力角为29.8度，符合要求。
蜗杆m=4，头数为一，分度圆直径d=40mm；右旋；
蜗轮m=4，齿数25，分度圆直径d=100mm ； V 带基准长度250；
带轮1基准直径
a d =50，外径
a d =52.2； 槽型为 Y ；
带轮2基准直径a
d =20，外径a
d =23.2 槽型为 Y ；
电动机效率η1 =80% 单头蜗杆传动效率η2= 75% V 带传送效率η3=85% 凸轮传动效率η4= 95% 移动副传动效率η5= 95%
电动机型号选为YD100L-6/4/2型三项异步电机，此电动机额定功率为1.8KW ，工作电压为380V ，额定电流为4.8A ，额定转速为3000r/min,转子转动惯量为0.0014Kg*2
m 。计算可知,在一个工作周期T=0.5s 中， 阻力功w=（500*120+100*120）*0.001=0.072 J ； 阻力功率p1=w/T=0.144J/s ，
机构总效率η=η1*η2*η3*η4*η5=0.3826； 机构驱动力功率p2=p1/η=0. 3764 J/s=1.36kw
六、运动分析
1.位移分析
22
12/s h δδ=
1(0,/2]
δδ∈
2
2
112()/s h h δδδ
=--
11(/2,]δδδ∈
