块状物品推送机设计说明书.docx
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块状物品推送机设计说明书
机械原理
课程设计
题目:
块状物品推送机
班级:
2012级机械设计制造及其自动化2班
组员:
胡鑫亮(组长)刘润华张鹏飞郭日哲李东杰黄玉
指导教师:
康辉梅
工程及设计学院
2014年6月12日
分工明细………………………………………………………………………………3
一.设计任务书………………………………………………………………………4
1.设计题目…………………………………………………………………………4
2.设计条件及要求…………………………………………………………………4
3.设计任务…………………………………………………………………………4
二.方案选择…………………………………………………………………………5
方案一…………………………………………………………………………………5
方案二…………………………………………………………………………………6
方案三…………………………………………………………………………………6
三.基本参数…………………………………………………………………………7
1.凸轮设计…………………………………………………………………………7
2.带传动……………………………………………………………………………8
3.蜗轮蜗杆…………………………………………………………………………9
4.减速系统设计……………………………………………………………………9
5.电动机性能要求…………………………………………………………………10
6.电动机的功率及满载转速分析…………………………………………………10
四.滚子从动件各个阶段相关方程………………………………………………10
位移速度及加速度变化曲线………………………………………………………12
编程结果……………………………………………………………………………15
三维模型……………………………………………………………………………18
五.心得体会………………………………………………………………………20
六.参考文献………………………………………………………………………21
分工明细:
组长:
胡鑫亮
方案设计:
胡鑫亮,张鹏飞,刘润华,郭日哲,李东杰,黄玉
数据计算:
胡鑫亮,张鹏飞,刘润华,郭日哲,李东杰,黄玉
三维模型制作:
张鹏飞,刘润华,胡鑫亮
仿真分析:
胡鑫亮
设计说明书:
郭日哲
PPT制作:
黄玉
数据核对:
郭日哲,李东杰,黄玉
一.设计任务书
1.设计题目:
块状物品推送机
2.设计条件及要求:
1.向上推送距离:
120mm。
生产率:
120件/min
2.原动机为同步转速为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.由物品处于最低位置时开始,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;当主动件在转过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,推杆在最低位置停留不动。
4.设推杆上升过程中所受的物品重力和摩擦力为常数,其值为500N;设推杆下降过程中所受摩擦力为常数,其值为100N。
5.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35°),结构紧凑,振动噪声小。
3.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.确定电动机的功率及满载转速;
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.编写课程设计说明书。
二.方案选择
方案一
凸轮-连杆组合机构:
实现行程放大功能,在水平面得推送任务中,优势较明显,但在垂直面中就会及机架产生摩擦,加上凸轮及摆杆和摆杆及齿条的摩擦,积累起来摩擦会很大造成效率较低。
方案二
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,机构磨损较为严重,稳定性能差且效率不高,不能满足设计要求。
方案三
蜗轮蜗杆-凸轮:
运用蜗轮蜗杆传递动力,采用了带传动,利用凸轮机构回转运动,使得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。
三.基本参数
1.凸轮设计
偏心距e=0,基圆半径=140mm。
根据机械原理书上用解析法设计凸轮轮廓线的实质是建立凸轮轮廓线的数学方程式。
已知偏距e,基圆半径r,从动件的运动规律s=s(δ),则理论凸轮轮廓曲线方程:
=(s+)+e,y=(s+)-e。
(=)
而实际凸轮的曲线方程:
=x+dy/=y+
以此作为程序编制基础算法,然后明确程序编制需要哪些变量,利用MATLAB中相关函数进行计算,求出需要设计的理论,实际凸轮的轮廓曲线,并且利用PLOT函数进行画图,把从动件加速度,速度,位移进行画出来,并生成一个小型的动画,进行凸轮及滚子推杆从动件之间运动规律的仿真设计。
2.带传动
平带轮技术参数
(1)选定带型和基准直径
设计功率Pd(KW):
5
带型:
胶帆布平带
工况系数:
1.0
小带轮基准直径dd1(mm):
140
大带轮基准直径dd2(mm):
280
(2)轴间距的确定
初定轴间距a0(mm):
1000
所需带长Ld(mm):
2664.63
实际轴间距a:
(mm):
1000
(3)带速、包角和V带根数
带速v:
21.991
小带轮包角α:
171.98
包角修正系数Ka:
0.97
3.蜗轮蜗杆
蜗杆传动设计报告
(1)设计参数
传递功率:
1
传递效率:
0.938
蜗杆转速n1:
1500
蜗轮转速n2:
120
传递转矩:
6.367
传动比i:
12.5
(2)蜗杆副参数
端面模数mn:
2.5
法向模数Mt:
2.44
法向压力角αn:
20
导程角γ:
12.58
基圆柱导程角βb:
0.41
4.减速系统设计
采用皮带加齿轮的减速装置。
一级降速将原速用皮带减速,减为1500r/min。
二级用齿轮减为120r/min。
优点:
传动机构简单、成本低廉;具有良好的挠性,可缓和冲击,吸收振动;过载时带及带轮间会出现打滑,可防止损坏其他零件。
5.电动机的性能要求
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。
电机及减速器的连接采用平带连接。
然后再用齿轮减速
6.电动机的功率及满载转速分析
电动机效率η1=73%单头蜗杆传动效率η2=75%V带传送效率η3=96%凸轮传动效率η4=93%移动副传动效率η5=85%
在一个周期T=0.5s阻力功w=(500*120+100*120)*0.001=72J阻力功率p1=w/T=144J/s
机构总效率η=η1*η2*η3*η4*η5=0.415
机构驱动力功率p2=p1/η=0.3764J/s=1.289kw
电机功率应确定为1.8kw;
四.滚子从动件各个阶段相关方程
滚子从动件各个阶段相关方程
推程等加速段:
0≤≤既0°-75°
根据:
S=,v=,a=。
S=2x2/1875,v=4x/1875,a=4/1875。
推程等减速
:
≤≤Φ,即75°-150°
根据:
s=h-,v=(Φ-),a=
s=120-(150-x)2/1875,v=(Φ-),a=-4/1875
当处于远休止:
既h=120,v=0,a=0.
回程简谐运动:
Φ+≤≤Φ++,即160≤≤250
S=[1+(-Φ-)],V=(-Φ-),
a=(-Φ-)
处于近休止:
Φ++≤≤2,即250≤≤360
s=0,v=0,a=0
盘型凸轮理论及实际轮廓方程
盘型凸轮理论方程:
盘型凸轮实际方程:
=(s+)+e,y=(s+)-e,(=)
=x+dy/,=y+
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:
编程结果:
>>clear;
r0=140;
rr=20;
h=150;
e=0;
delta01=150;
delta02=0;
delta03=120;
hd=pi/180;
du=180/pi;
se=sqrt(r0*r0-e*e);
n1=delta01+delta02;
n3=delta01+delta02+delta03;
n=360;
tan1=0:
pi/75:
delta01/2;
s1=2*h*tan1.^2/delta01^2;
v1=4*h*tan1*hd/(delta01*hd)^2;
a1=4/1875;
tan2=delta01/2:
pi/75:
delta01;
s2=h-2*h*(delta01-tan2).^2/delta01^2;
v2=4*h*(delta01-tan2)*hd/(delta01*hd)^2;
a2=-44236.8;
tan3=delta01:
pi/75:
n1;
s3=h;
v3=0;
a3=0;
tan4=n1:
pi/75:
n3;
k=tan4-n1;
s4=0.5*h*(1+cos(pi*k/delta03));
v4=-0.5*pi*h*sin(pi*k/delta03)/(delta03*hd)^2;
a4=0.5*pi*pi*h*cos(pi*k/delta03)/(delta03*hd)^2;
tan5=n3:
pi/75:
n;
s5=0;
v5=0;
a5=0;
figure
(1);
holdon;gridon;
title('凸轮从动件位移');
xlabel('x/mm');
ylabel('y/mm');
plot([-(r0+h-40)(r0+h)],[00],'k');
plot([0,0],[-(r0+h)(r0+rr)],'k');
plot(tan1,s1,'r',tan2,s2,'r',tan3,s3,'r',tan4,s4,'r',tan5,s5,'r');
figure
(2);
title('凸轮从动件速度');
holdon;gridon;
xlabel('x/mm');
ylabel('y/mm');
plot([-(r0+h-40)(r0+h)],[00],'k');
plot([0,0],[-(r0+h)(r0+rr)],'k');
plot(tan1,v1,'r',tan2,v2,'r',tan3,v3,'r',tan4,v4,'r',tan5,v5,'r');
figure(3);
title('凸轮从动件加速度');
holdon;gridon;
xlabel('x/mm');
ylabel('y/mm');
plot(tan1,a1,'r',tan2,a2,'r',tan3,a3,'r',tan4,a4,'r',tan5,a5,'r');
xlabel('x/mm');
ylabel('y/mm');
plot(tan1,a1,'r',tan2,a2,'r',tan3,a3,'r',tan5,a5,'r');
三维模型:
五.心得体会
经过两周的奋战我们的课程设计终于完成了,在这次课程设计中我学到得不仅是专业的知识,还有的是如何进行团队的合作,因为任何一个作品都不可能由单独某一个人来完成,它必然是团队成员的细致分工完成某一小部分,然后在将所有的部分紧密的结合起来,并认真调试它们之间的运动关系之后形成一个完美的作品。
这次课程设计,由于理论知识的不足,再加上平时没有什么设计经验,一开始的时候有些手忙脚乱,不知从何入手。
在设计过程中,我通过查阅大量有关资料,及同学交流经验和自学,并向老师请教等方式,使自己学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获同样巨大。
在整个设计中我懂得了许多东西,树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。
而且大大提高了动手的能力,使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。
虽然这个设计做的可能不太好,但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富,使我终身受益。
在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了,同学之间互相帮助,有什么不懂的大家在一起商量,听听不同的看法对我们更好的理解知识,所以在这里非常感谢帮助我的同学。
在这种相互协调合作的过程中,口角的斗争在所难免,关键是我们如何的处理遇到的分歧,而不是一味的计较和埋怨.这不仅仅是在类似于这样的协调当中,生活中的很多事情都需要我们有这样的处理能力,面对分歧大家要消除误解,相互理解,增进了解,达到谅解…..也许很多问题没有想象中的那么复杂,关键还是看我们的心态,那种处理和解决分歧的心态,因为我们的出发点都是一致的。
经过这次课程设计我们学到了很多课本上没有的东西,它对我们今后的生活和工作都有很大的帮助,所以,这次的课程设计不仅仅有汗水和艰辛,更的是苦后的甘甜。
六.参考文献
孙桓,陈作模.机械原理[M].6版.北京:
高等教育出版社,2001
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- 关 键 词:
- 块状 物品 推送 设计 说明书