機械原理課程設(shè)計--棒料輸送線布裝置

1、<p><b>　　機械原理課程設(shè)計</b></p><p>　　課程名稱： 機械原理課程設(shè)計 </p><p>　　設(shè)計題目： 輸送線布料裝置（方案22）</p><p>　　院 系： 機電工程學(xué)院 </p><p>　　設(shè)計題目：棒料輸送線布裝置（方案22）<

2、/p><p><b>　　題目解答：</b></p><p><b>　　工藝動作分析</b></p><p>　　由設(shè)計題目可以看出，推動產(chǎn)品在輸送線1上運動的是執(zhí)行構(gòu)件1，在A處把產(chǎn)品推到輸送線的是執(zhí)行構(gòu)件2和3，而執(zhí)行構(gòu)件2專門負責(zé)同時推鋼料（黑）和銅料（灰），執(zhí)行構(gòu)件3負責(zé)推動鋁料（白），這三個執(zhí)行構(gòu)件的運動協(xié)調(diào)關(guān)系如

3、圖1-1所示</p><p>　　圖1-1 棒料輸送線布裝置（方案22）運動循環(huán)圖</p><p>　　圖1-1中執(zhí)行構(gòu)件1一直做勻速運動，T1是執(zhí)行構(gòu)件2的工作周期，T2是執(zhí)行構(gòu)件3的工作周期。由圖中可以看出，執(zhí)行構(gòu)件2和3都是間歇運動的，區(qū)別在于，執(zhí)行構(gòu)件2的一個工作周期內(nèi)僅有一次往復(fù)運動，而執(zhí)行構(gòu)件3在一個工作周期內(nèi)有3次往復(fù)運動。</p><p>　　運

4、動功能分析及運動功能系統(tǒng)圖</p><p>　　根據(jù)前面的分析可知，驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件1工作的執(zhí)行那個機構(gòu)應(yīng)該具有的運動功能如圖2-1所示。該運動功能單元把一個連續(xù)的單向轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為單方向的連續(xù)的直線運動。主動件每轉(zhuǎn)動一周，從動件（執(zhí)行機構(gòu)1）往前運動兩個單位長度（2*200mm），主動件的轉(zhuǎn)速分別為20,30,40轉(zhuǎn)/分。</p><p>　　圖2-1 執(zhí)行機構(gòu)1的運動功能</p>

5、;<p>　　由于電動機的轉(zhuǎn)速為1430轉(zhuǎn)/分，為了在執(zhí)行機構(gòu)1的主動件上分別得到20,30,40 轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速，則由電動機到執(zhí)行機構(gòu)1之間的總傳動比iz有三種，分別為</p><p><b>　　iz1=0</b></p><p><b>　　iz2=</b></p><p><b>　　iz3=

6、</b></p><p>　　總傳動比由定傳動比和變傳動比兩部分構(gòu)成，即</p><p>　　三種傳動比中最大，最小。由于定傳動比是常數(shù)，因此，3種傳動比中最大，。若采用滑移齒輪變速，其最大傳動比最好不大于4，即</p><p><b>　　=4</b></p><p><b>　　于是定傳動比為&

7、lt;/b></p><p><b>　　==</b></p><p><b>　　變傳動比的其他值為</b></p><p><b>　　==</b></p><p><b>　　==</b></p><p>　　于是，傳動

8、系統(tǒng)的有級變速功能單元如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 有級變速運動功能單元</p><p>　　為了保證系統(tǒng)過載時不至于損壞，在電動機和傳動系統(tǒng)之間加一個過載保護環(huán)節(jié)。過載保護運動功能單元可采用帶傳動實現(xiàn)，這樣，該運動功能單元不僅具有過載保護功能還具有減速功能，如圖</p><p>　　圖2-3過載保護運動功能單元</p><p&

9、gt;　　整個傳動系統(tǒng)僅靠過載保護運動功能單元不能實現(xiàn)其全部定傳動比，因此在傳動系統(tǒng)中還要另加減速運動功能單元，其減速比為</p><p><b>　　i==8.94</b></p><p>　　減速運動功能單元如圖2-4所示。</p><p>　　圖2-4減速運動功能單元</p><p>　　根據(jù)上述運動功能分析，可以

10、得到實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1運動的運動功能系統(tǒng)圖，如圖2-5所示。</p><p>　　圖2-5實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1運動的運動功能系統(tǒng)圖</p><p>　　為了使用同一原動機驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件2，應(yīng)該在圖 所示的運動功能系統(tǒng)圖中加一運動分支功能單元，其運動分支驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件2和執(zhí)行構(gòu)件3，該運動分支功能單元如圖 所示。由于執(zhí)行構(gòu)件2的工作周期=2.5（此處指執(zhí)行構(gòu)件1帶輪的周期），也就是說運動分支在驅(qū)動執(zhí)

11、行構(gòu)件2之前應(yīng)該減速，使其轉(zhuǎn)速等于執(zhí)行機構(gòu)1的主動件轉(zhuǎn)速的二分之一；由于執(zhí)行構(gòu)件2與執(zhí)行構(gòu)件1的運動平面相互垂直，因此，該減速運動功能單元如圖2-6所示。</p><p>　　圖2-6實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1運動的運動功能系統(tǒng)圖</p><p>　　圖2-7減速運動功能單元</p><p>　　由于執(zhí)行構(gòu)件3是間歇運動，且由題可以看出執(zhí)行構(gòu)件3的間歇時間是其工作時間的五分之二

12、，也就是說其運動時間是其工作時間的五分之三。因此間歇運動功能單元的運動系數(shù)為</p><p><b>　　т=0.6</b></p><p>　　間歇運動功能單元如圖2-8所示。</p><p>　　圖2-8間歇運動功能單元</p><p>　　由于執(zhí)行構(gòu)件2的動作周期比執(zhí)行構(gòu)件1的周期長，說以，這兩個單元輸出的運動應(yīng)經(jīng)

13、過減速運動功能單元增速，如圖2-9所示、</p><p>　　圖2-9增速運動功能單元</p><p>　　增速運動功能單元輸出的運動驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)2和3實現(xiàn)這兩個機構(gòu)的運動功能。有于執(zhí)行構(gòu)件2作往復(fù)直線運動，因此，執(zhí)行機構(gòu)2,3的運動是吧連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線運動，如圖2-10所示。</p><p>　　圖2-10執(zhí)行機構(gòu)2,3 的運動功能單元</p>

14、<p>　　根據(jù)上述分析，可以畫出整個系統(tǒng)的運動功能系統(tǒng)圖，如圖2-11所示</p><p>　　圖2-11輸送線布料的運動功能系統(tǒng)圖</p><p><b>　　系統(tǒng)運動方案擬定</b></p><p>　　根據(jù)圖2-11所示的運動功能系統(tǒng)圖，選擇適當?shù)臋C構(gòu)替代運動功能系統(tǒng)圖中的各個運動共更能單元，便可以擬定出機械系統(tǒng)運動方案。&

15、lt;/p><p>　　圖2-1中的運動功能單元1是原動機。根據(jù)棒料輸送的工作要求，可以選擇電動機作為原動機，如圖3-1所示</p><p>　　圖3-1電機替代運動功能單元1</p><p>　　圖2-3中的運動功能單元2是過載保護功能單元兼具減速功能，可以選擇帶傳動替代，如圖3-3所示。</p><p>　　圖2-2中的運動功能單元3是有級變

16、速功能，可以選擇滑移齒輪變速傳動替代，如圖3-2所示。</p><p>　　圖 3-3 帶傳動替代帶運動功能單元2</p><p>　　圖3-2滑移齒輪變速替代運動功能單元3</p><p>　　圖2-4中的運動功能單元4是減速功能，可以選擇2級齒輪傳動替代，如圖3-4所示</p><p>　　圖3-42級齒輪傳動替代運動功能單元4</

17、p><p>　　圖2-5中的運動功能單元5是運動分支功能單元，可以用圓錐齒輪傳動的主動輪與導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)的曲柄固聯(lián)替代，如圖3-5所示</p><p>　　圖3-5 2運動功能單元的主動件固聯(lián)替代運動功能單元5</p><p>　　圖2-6中的運動功能單元6是把連續(xù)準東轉(zhuǎn)化為連續(xù)單向運動，可以選擇齒輪機構(gòu)替代，如圖3-6所示</p><p>　　

18、圖3-6齒輪機構(gòu)和帶輪機構(gòu)替代運動功能系統(tǒng)6</p><p>　　圖2-7中的運動功能單元7是減速功能，且其運動輸入軸與運動輸出軸相互垂直，可以錐齒輪傳動替代，如圖3-7所示</p><p>　　圖3-7圓錐齒輪傳動替代運動功能單元7</p><p>　　圖2-8中的運動單元8是增速運動功能單元，可以圓柱齒輪傳動替代。如圖3-8所示。</p><

19、p>　　圖3-8 圓柱齒輪傳動替代增速運動功能單元8</p><p>　　圖2-9中的運動功能單元9和11是把連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為連續(xù)往復(fù)移動的運動功能單元，可以用曲柄滑塊機構(gòu)替代，如圖3-9所示。</p><p>　　圖3-9曲柄滑塊機構(gòu)替代把連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間隙和連續(xù)轉(zhuǎn)動的運動功能單元</p><p>　　圖3-10中的運動功能單元10是連接圓柱齒輪和不完全齒輪的

20、裝置，如圖</p><p><b>　　圖 3-10 </b></p><p>　　根據(jù)上述分析，按照圖3-11各個運動功能單元連接的順序把各個運動功能單元的替代機構(gòu)依次連接便成了輸送線的運動方案簡圖，如圖 所示。</p><p><b>　?。╝）</b></p><p><b>

21、　?。╞）</b></p><p><b>　　（c）</b></p><p><b>　?。╠）</b></p><p><b>　　圖3-11</b></p><p>　　1.電動機 2,4.皮帶輪 3.皮帶 5,6,7,8,9,10,11,12,

22、13,14,19,20.圓柱齒輪 23,26.曲柄 16,17. 圓錐齒輪 25,28,29. 滑塊 24,27. 連桿 30.產(chǎn)品 21,22.不完全齒輪</p><p><b>　　系統(tǒng)運動方案設(shè)計：</b></p><p><b>　　執(zhí)行機構(gòu)1的設(shè)計</b></p><p>　　執(zhí)行機構(gòu)1由齒

23、輪18、履帶組成，齒輪勻速轉(zhuǎn)動并帶動履帶勻速轉(zhuǎn)動；</p><p><b>　　V=200mm/s</b></p><p><b>　　ω=30r/s</b></p><p>　　齒數(shù)Z18=42.44，模數(shù)m18=3（由于齒輪18與齒輪17共軸，未與任何齒輪嚙合，故模數(shù)可以與其他齒輪不同），直徑d=127.32mm,角速

24、度w=30r/min.即每秒鐘履帶裝過一個棒料間隔。</p><p><b>　　2)執(zhí)行機構(gòu)2設(shè)計</b></p><p>　　執(zhí)行機構(gòu)2由曲柄26、導(dǎo)桿27、滑塊28、滑塊29構(gòu)成；</p><p>　　滑塊行程h=150mm,曲柄24長=h/2=75mm；</p><p>　　導(dǎo)桿27的長度與機構(gòu)的需用壓力角、曲柄

25、存在條件及結(jié)構(gòu)有關(guān)，</p><p><b>　　=/</b></p><p>　　連桿長度L25越大，機構(gòu)的最大壓力角越小，設(shè)a(max)30,得L25=150mm, 取=400mm；</p><p>　　3) 執(zhí)行機構(gòu)3設(shè)計</p><p>　　執(zhí)行機構(gòu)2由曲柄23、導(dǎo)桿24、滑塊25構(gòu)成；</p>

26、<p>　　滑塊行程h=150mm,曲柄23長=h/2=75mm；</p><p>　　導(dǎo)桿24的長度L24與機構(gòu)的需用壓力角、曲柄存在條件及結(jié)構(gòu)有關(guān)，</p><p><b>　　=</b></p><p>　　連桿長度越大，機構(gòu)的最大壓力角越小，設(shè)a(max)30,得L31=150mm, 取=400mm；</p>

27、<p>　　4)滑移齒輪傳動設(shè)計</p><p><b>　　1、確定齒輪齒數(shù)</b></p><p>　　齒輪6、8、10分別對應(yīng)輸送80塊/min、60塊/min、40塊/min;三檔40r/min、30r/min、20r/min;對應(yīng)齒輪16的轉(zhuǎn)速分別為</p><p>　　設(shè)定帶傳動比為i24,使=/=1430/=2

28、 得=715r/min;</p><p>　　===715r/min, 齒輪5與6、7與8、9與10均為定軸齒輪傳動；齒輪5、6、7、8、9、10均取標準齒輪，模數(shù)m=2;</p><p>　　取=17，/=715/179=4=/ 得：= 68</p><p>　　為了改善傳動性能應(yīng)使相互嚙合的齒輪齒數(shù)互為指數(shù)，取Z10=69</p><p&g

29、t;　　其齒數(shù)和為17+69=86</p><p>　　為使+與+與+大致相等，</p><p><b>　　+≈86，+≈86</b></p><p><b>　　==2.67</b></p><p>　　==≈23 =86-=63</p><p>　　為了更接近于所要

30、求的傳動比，可取</p><p><b>　　同理可求得</b></p><p>　　2、齒輪幾何尺寸計算：</p><p>　　齒輪7、8：a=m(+)/2=85; </p><p><b>　　+=86＞+ </b></p><p><b>　　+=8

31、6＞+ </b></p><p>　　故齒輪7、8需進行正變位，相關(guān)尺寸按變位齒輪計算；</p><p><b>　　齒輪傳動設(shè)計</b></p><p><b>　　圓柱齒輪傳動</b></p><p>　　齒輪11、12、13、14實現(xiàn)運動功能中的減速運動功能，它所實現(xiàn)的傳動比為8

32、.94；</p><p>　　按最小不根切齒數(shù)確定==17， /=/= ≈ 3.0</p><p>　　得==51 模數(shù)m=2 幾何尺寸按標準齒輪計算。</p><p><b>　　/5/2</b></p><p>　　齒輪19、20實現(xiàn)增速運動功能，</p><p>　　/=/=1.2

33、5 按最小不根切齒數(shù)取=17 得=21</p><p><b>　　3、圓錐齒輪計算</b></p><p>　　由圖 可知，錐齒輪16、17實現(xiàn)圖 的運動功能7的減速運動功能，它實現(xiàn)的傳動比為2.兩錐齒輪的軸交角為</p><p><b>　　Σ=</b></p><p>

34、　　錐齒輪17的分度圓錐角為</p><p><b>　　===</b></p><p>　　錐齒輪16的分度圓錐角為</p><p><b>　　==</b></p><p>　　錐齒輪的最小不根切當量齒數(shù)為</p><p><b>　　=17</b>

35、</p><p>　　錐齒輪16的齒數(shù)按最小不根切齒數(shù)確定，即</p><p>　　==17=15.716</p><p><b>　　錐齒輪17的齒數(shù)為</b></p><p><b>　　=2=216=32</b></p><p>　　錐齒輪16、17的幾何尺寸，取模數(shù)為

36、m=2mm，按標準直齒錐齒輪傳動計算。</p><p><b>　　不完全齒輪部分設(shè)計</b></p><p>　　根據(jù)要求，要求不完全齒輪的主動輪轉(zhuǎn)一周，從動輪轉(zhuǎn)五分之二周，并停歇一次（N=1），中心距</p><p>　　確定模數(shù)m、齒數(shù)z，中心距，直徑d</p><p>　　因從動輪每次轉(zhuǎn)五分之二周，選,=20，

37、=100，=60，m=2，,則mm，，a==80mm</p><p>　　確定壓力角和齒頂高系數(shù)</p><p><b>　　取壓力角為 </b></p><p><b>　　齒頂高系數(shù)</b></p><p><b>　　==1</b></p><p>

38、;<b>　　計算齒頂壓力角</b></p><p><b>　　主動輪齒頂壓力角為</b></p><p><b>　　=arc= arc</b></p><p><b>　　從動輪齒頂壓力角為</b></p><p><b>　　=arc=

39、arc</b></p><p>　　計算在一次間歇運動中，從動輪的轉(zhuǎn)角</p><p><b>　　當=17時，</b></p><p><b>　　===（3圈）</b></p><p>　　運動方案執(zhí)行構(gòu)件運動時序分析</p><p>　　設(shè)零時刻為3種材料剛