实现有速度要求轨迹的凸轮连杆组合机构设计

机械原理大作业凸轮机构设计一、凸轮机构概述凸轮机构是一种常见的传动机构，它通过凸轮的旋转运动，带动相应零件做直线或曲线运动。

凸轮机构具有结构简单、运动平稳、传递力矩大等优点，在各种机械设备中得到广泛应用。

二、凸轮基本结构1. 凸轮凸轮是凸起的圆柱体，通常安装在主轴上。

其表面通常为圆弧形或其他曲线形状，以便实现所需的运动规律。

2. 跟随件跟随件是与凸轮配合的零件，它们通过接触面与凸轮相互作用，并沿着规定的路径做直线或曲线运动。

跟随件可以是滑块、滚子、摇臂等。

3. 连杆连杆连接跟随件和被驱动部件，将跟随件的运动转化为被驱动部件所需的运动。

连杆可以是直杆、摇杆等。

三、凸轮机构设计要点1. 几何参数设计设计时需要确定凸轮半径、角度和曲率半径等参数，这些参数的选择将直接影响凸轮机构的运动规律和性能。

2. 运动规律设计根据被驱动部件的运动要求，选择合适的凸轮曲线形状，以实现所需的运动规律。

3. 稳定性设计在设计凸轮机构时，需要考虑其稳定性。

例如，在高速旋转时，可能会发生跟随件脱离凸轮或者产生振动等问题，因此需要采取相应措施提高稳定性。

4. 材料和制造工艺设计在材料和制造工艺方面，需要考虑凸轮机构所承受的载荷和工作环境等因素，选择合适的材料和制造工艺。

四、几种常见凸轮机构及其应用1. 摇臂式凸轮机构摇臂式凸轮机构由摇臂、连杆和被驱动部件组成。

它通常用于实现直线运动或旋转运动，并且具有结构简单、运动平稳等优点。

摇臂式凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，如发动机气门控制系统、纺织设备等。

2. 滑块式凸轮机构滑块式凸轮机构由凸轮、滑块、连杆和被驱动部件组成。

它通常用于实现直线运动，并且具有结构简单、运动平稳等优点。

滑块式凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，如冲压设备、印刷设备等。

3. 滚子式凸轮机构滚子式凸轮机构由凸轮、滚子、连杆和被驱动部件组成。

它通常用于实现圆弧形运动，并且具有运动平稳、传递力矩大等优点。

滚子式凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，如汽车发动机气门控制系统等。

第1题加热炉推料机的执行机构综合与传动装置设计一、设计题目图1－1为加热炉推料机结构总图与机构运动示意图。

该机器用于向热处理加热炉内送料。

推料机由电动机驱动，通过传动装置使推料机的执行构件（滑块）5做往复移动，将物料7送入加热炉内。

设计该推料机的执行机构和传动装置。

图1－1 加热炉推料机结构总图与机构运动示意图二、设计参数与要求加热炉推料机设计参数如表1－1所示。

该机器在室内工作，要求冲击振动小。

原动机为三相交流电动机，电动机单向转动，载荷较平稳，转速误差<4%；使用期限为10年，每年工作300天，每天工作16小时。

表1－1 加热炉推料机设计参数分组参数滑块工作行程最大压力角三、设计任务1.针对图1－1所示的加热炉推料机传动方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图；2.假设曲柄AB等速转动，画出滑块F的位移和速度的变化规律曲线；3.在工作行程中，滑块F所受的阻力为常数F r1，在空回行程中，滑块F所受的阻力为常数F r2；不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；4.确定电动机的功率与转速；5.取曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；6.设计减速传动系统中各零部件的结构尺寸；7.绘制减速传动系统的装配图和齿轮、轴的零件图；8.编写课程设计说明书。

第2题块状物品推送机的机构综合与结构设计一、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2－1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；图2－1 推送机工作要求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。

机械原理课程设计洗瓶机推瓶机构设计学院：计算机与信息科学学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：陈夷康指导教师：李玉梅2015年12月10日目录摘要洗瓶设备主要用于制药、化工、食品等行业灌装前的瓶子清洗.机构装置，洗瓶机的推瓶机构的功能利用推头平稳的将瓶子送进的一个过程，在急回到原点，反复运动。

推瓶机构原理是利用铰链四杆机构和凸轮组合成一个洗瓶机推瓶机构，通过凸轮和铰链四杆机构本身特性来完成平稳送瓶和机构急回。

经过多个方案对比分析，确定比较合适方案为凸轮铰链四杆机构，对其进行了参数设计。

本设计对推瓶机构传动系统进行了设计和选择：首先，对洗瓶机推瓶机构的电机、减速器等主要的传动系统进行了设计选择，同时对推瓶机构的凸轮—铰链四杆机构进行了具体参数化设计，使的它的运动状态和运动规律能更好的实现其实际的工作。

最后通过对凸轮的轮廓曲线的调整和对铰链四杆机构杆长的局部修改，使推瓶机构的运动状态、工作行程等更加平稳流畅。

关键词：洗瓶机, 推瓶机构，凸轮机构，铰链四杆机构第一章绪论研究背景随着社会的发展，生活节奏的加快，人们对于生活水平要求的越来越高，科技也不断发展，在工业，生活中科技含量已经逐渐体现。

本设计主要是针对自动洗瓶机的推瓶机构进行设计。

由于工业生产和社会生活的需要，大量的玻璃瓶、塑料瓶需要进行回收清洗后再利用，节省了大量制瓶洗所需要的费用同时也提高了工业生产的生产效率。

然而就在此时也出现了回收后再清洗的问题。

产品盛载是车间的最后一道关键工序，因此玻璃瓶的供应速度也就决定了总的生产效率的高低。

从而产生了对洗瓶机设备的研究与改进工作。

洗瓶机器设备的出现并且运用到实际生产中，改变了人工刷洗的传统工艺，实现了自动化生产方式，达到了减少劳动力、节约费用、提高工作效率、增加企业经济效益之目的。

并且得到了广大用户的支持和好评，而且使得化、制药、食品等行业的生产率产生了质的飞跃。

自动洗瓶机目前已经广泛应用于啤酒及饮料生产线上。

连杆机构和凸轮机构分析和设计1.连杆机构连杆机构是若干刚性构件用低副连接而成的机构，故又称为低副机构。

连杆机构分为平面连杆机构和空间连杆机构两大类，本文主要讨论平面连杆机构，而平面连杆机构中结构最简单、应用最广泛的是四杆机构。

1.1平面四杆机构的基本类型全部运动副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构，它是四杆机构的最基本型式。

在此机构中，固定不动的构件AD称为机架；与机架相连接的杆件AB、CD称为连架杆，其中能作整周回转运动的连架杆（AB）称为曲柄，只能在一定范围内作往复摆动的连架杆（CD）称为摇杆；机构中作平面运动的构件BC称为连杆。

铰链四杆机构根据其两连架杆的不同运动情况，又可分为：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。

1.2平面四杆机构有曲柄的条件铰链四杆机构有曲柄的条件为：1）最短杆和最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和；2）最短杆连架杆或机架。

当最短杆为连架杆时，该铰链四杆机构成为曲柄摇杆机构；当最短杆为机架时，成为双曲柄机构；当最短杆不为连架杆或机架（即最短杆为连杆）时，铰链四杆机构中无曲柄，此时称为双摇杆机构。

1.3压力角和传动角1）压力角铰链四杆机构中，如果不考虑构件的惯性力和铰链中的摩檫力，则原动件AB通过连杆BC作用到从动件CD上的力F将沿BC方向，该力的作用线与受力点C的绝对速度v c所夹的锐角δ称为压力角。

为使机构传动灵活，效率高，要求F t越大越好，即要求压力角δ越小越好。

2）传动角压力角的余角称为传动角，由上面分析可知，传动角θ愈大（压力角δ愈小）对传动愈有利。

所以，为了保证所设计的机构具有良好的传动性能，通常应使最小传动角θmin大于等于40°，在传递力矩较大的情况下，应使θmin大于等于50°。

（当传动角θ=0°时机构所处的位置为死点位置，也就是从动件与连杆共线的位置。

）2.凸轮机构及其设计凸轮机构是含有凸轮的一种高副机构。

凸轮是一个具有曲面轮廓的构件，一般多为原动件（有时为机架）；当凸轮为原动件时，通常作等速连续转动或移动，而从动件则按预期输出特性要求作连续或间歇的往复摆动、移动或平面复杂运动。

机构运动创新设计实验一、 实验目的：1、培养学生对机械系统运动方案的整体认识，加强学生的工程实践背景的训练，拓宽学生的知识面，培养学生的创新意识、综合设计及工程实践动手能力。

2、通过机构的拼接，在培养工程实践动手能力的同时，可以发现一些基本机构及机械设计中的典型问题，通过解决问题，可以对运动方案设计中的一些基本知识点融会贯通，对机构系统的运动特性有一个更全面的理解。

3、加深学生对平面机构的组成原理、结构组成的认识，了解平面机构组成及运动特性，进一步掌握机构运动方案构型的各种创新设计方法。

二、实验设备及工具：1、创新组合模型一套，包括组成机构的各种运动副、构件、动力源及一套实验工具。

设备名称：ZBS-C 机构运动创新设计方案实验台，实验台组件清单如下：序号 名称示意图规格数 量备注1 齿 轮M=2,α=20° Z=28、35、42、56 各3共12 D=56㎜;70㎜; 84㎜;112㎜ 2 凸轮基圆半径R=20㎜升回型; 行程30㎜ 33 齿条M=2 α=20°34槽轮4槽15拨盘双销，销回转半径R=49.5㎜ 1 6主动轴15㎜ 30㎜ 45㎜60㎜ 75㎜ 4 4 3 2 2序号名 称 示意图 规 格 数 量 备 注7 从动轴（形成回转副）15㎜ 30㎜ 45㎜60㎜ 75㎜8 6 6 4 4L= L=8 从动轴（形成移动副）15㎜ 30㎜ 45㎜60㎜ 75㎜8 6 6 4 49转动副轴（或滑块）L=5㎜3210复合铰链Ⅰ（或滑块）L=20㎜811复合铰链Ⅱ（或滑块）L=20㎜812 主动滑块插件40㎜55㎜1113 主动滑块座114 活动铰链座Ⅰ螺孔M816可在杆件任意位置形成转-移副15活动铰链座Ⅱ螺孔M516可在杆件任意位置形成移动副或转动副 16 滑块导向杆（或连杆）L=330㎜417 连杆Ⅰ100㎜ 110㎜ 150㎜160㎜ 240㎜ 300㎜ 12 12 8 8 8 8 序号名 称 示意图 规 格数 量备 注 18 连杆ⅡL 1=22㎜ L 2=138㎜819 压紧螺栓M564L= L= L=20 带垫片螺栓M54821 层面限位套4㎜ 7㎜ 10㎜ 15㎜30㎜ 45㎜ 60㎜ 6 6 20 40 20 20 1022紧固垫片（限制轴回转）厚2㎜孔￠16，外径￠222023 高副锁紧弹簧324 齿条护板625 T 型螺母20用于电机座和行程开关座的固定 26 行程开关碰块127 皮带轮628 张紧轮329 张紧轮支承杆330 张紧轮销轴3序号名 称 示意图规 格数 量备 注31 螺栓ⅠM10×15632 螺栓ⅡM10×206L=33 螺栓ⅢM8×15 1634 直线电机10㎜/s 1 带电机座及安装螺栓/螺母35 旋转电机10r/min 3 带电机座及安装螺栓/螺母36 实验台机架机架内可移动立柱5根，每根立柱上可移动滑块3块。

满足轨迹点速度要求的轨迹机构设计方法
陈玉华;王鑫;郭卫东
【期刊名称】《机械设计与研究》
【年(卷),期】2010(0)1
【摘要】提出基于机构执行末端速度运动规律在理想运动轨迹上选取给定轨迹点的方法,使所选取的轨迹点具有了速度的物理意义,基于该方法建立连续轨迹生成机构优化综合模型,以对应轨迹点差值最小为目标函数。

应用matlab软件进行模型优化综合计算,计算得到符合运动轨迹和速度要求的连续轨迹生成机构,实现了预期的设计目标。

综合实例结果说明了该优化设计方法的可行性和有效性。

【总页数】6页(P22-27)
【关键词】运动规律;轨迹综合;优化综合
【作者】陈玉华;王鑫;郭卫东
【作者单位】北京印刷学院继续教育学院;北京航空航天大学机器人研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TH112
【相关文献】
1.基于微型遗传算法实现特定轨迹和姿态要求的新型机构设计及优化 [J], 刘桂萍;薛青青
2.基于轨迹-速度双目标的平面连杆机构设计 [J], 郭卫东;王鑫
3.一种四杆轨迹发生机构的综合新方法（1）：设计方程和五个精确点问题 [J], 钱
志良
4.具有速度和姿态要求轨迹的凸轮连杆机构设计 [J], 吴旭;任子文
5.实现有速度要求轨迹的凸轮连杆组合机构设计 [J], 黄德良;任子文;史志芳
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