機械原理課程設(shè)計--產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線

1、<p>　　機械原理課程設(shè)計說明書</p><p>　　課程名稱： 機械原理 </p><p>　　設(shè)計題目： 產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線（方案一） </p><p>　　院 系： 機電學(xué)院 </p><p>　　班 級： </p><p&g

2、t;　　設(shè) 計 者： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計時間： 2013年7月1日至7月7日 </p><p><b>　　一、功能描述</b></p>

3、<p>　　圖中所示，輸送線1上為小包裝產(chǎn)品，其尺寸為長寬高=600200200。采取步進式輸送方式，將小包裝產(chǎn)品送至A處（自由下落），達到2包時，被送到下一個工位進行包裝。原動機轉(zhuǎn)速為1430rpm，產(chǎn)品輸送數(shù)量分三檔調(diào)節(jié)，每分鐘向下一工位可以分別輸送14，22，30件小包裝產(chǎn)品。</p><p>　　圖1 產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線（方案一）功能簡圖</p><p><b>

4、　　二、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—--送物臺，在A處把產(chǎn)品推到下一工位的是執(zhí)行構(gòu)件2---推物臺，這兩個執(zhí)行構(gòu)件的運動協(xié)調(diào)關(guān)系如圖2所示。</p><p>　　圖2 生產(chǎn)包裝線方案1 運動循環(huán)圖</p><p>　　從圖中可以看出，送物臺采用步進方式進行送物，當(dāng)送物臺前進時，推動

5、產(chǎn)品前進，后退時，產(chǎn)品靜止。當(dāng)送物臺第二次后退時，送物臺已經(jīng)將兩包產(chǎn)品送到了推物臺上，此時，在送物臺再次后退時，推物臺開始前進，將產(chǎn)品推向下一個工位。這樣，送物臺連續(xù)進退兩次，推物臺推物一次。</p><p><b>　　三、運動功能分析</b></p><p>　　1、原動機及其運動形式分析</p><p>　　在工廠車間應(yīng)用的設(shè)備絕大多數(shù)是

6、以電動機作為原動機，它具有連續(xù)回轉(zhuǎn)的特點。由題意知，電動機的轉(zhuǎn)速為1430r/min,因此，包裝線的原動機運動功能單元表達符號如圖3所示。</p><p>　　2、過載保護及其運動分析</p><p>　　為了避免機床受損，通常在原動機與機床傳動部分添加過載保護，設(shè)計中采用皮帶傳動機構(gòu)來實現(xiàn)過載保護，同時降低轉(zhuǎn)速。其表達符號如圖4所示。</p><p>　　3、變速

7、機構(gòu)及其運動形式分析</p><p>　　由題目知機床的速度輸出有三個檔位，所以需要有級變速，以達到速度選擇的目的，通常采用滑移齒輪組來實現(xiàn)有級變速。其表達符號如圖5所示。</p><p>　　圖5有級變速運動功能單元</p><p>　　4、機械傳動部分機器運動形式分析</p><p>　　根據(jù)產(chǎn)品傳送機構(gòu)的功能描述，機構(gòu)每分鐘輸出的轉(zhuǎn)速很

8、小，所以需要減速裝置來進行減速。有與齒輪具有設(shè)計簡單、占空間小等優(yōu)點，所以本次選擇定軸齒輪機構(gòu)進行來實現(xiàn)減速。由于由原動機到輸出機構(gòu)之間的傳動比比較大，所以需要兩對齒輪才能達到滿足要求的轉(zhuǎn)速。其表達符號如圖5所示。</p><p>　　圖6 減速運動功能單元</p><p>　　5、運動分支及其分析</p><p>　　原動機只提供了一個驅(qū)動，而執(zhí)行機構(gòu)要完成送物與

9、推物兩個動作。為此，在機械傳動功能單元之后加一個運動分支功能單元，把一個輸入運動分成兩個輸出運動。而且由功能描述知，兩個運動方向相互垂直。所以選擇圓柱齒輪和圓錐齒輪輸出，得到連個相互垂直的運動輸出。其運動功能單元表達符號如圖7所示。</p><p>　　圖7 運動分支功能單元</p><p>　　6、送物臺及其運動形式分析</p><p>　　由功能描述知，推物臺要

10、實現(xiàn)步進運動，所以要將輸出的單向定軸轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為步進式運動，采用六桿步進機構(gòu)來實現(xiàn)，其原理實際上是將單向定軸轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化成雙向定軸擺動，進而實現(xiàn)雙向移動。其運動功能單元表達符號如圖8所示。</p><p>　　圖8 步進運動功能單元</p><p><b>　　六桿步進機構(gòu)簡圖</b></p><p>　　7、推物臺及其運動形式分析</p>

11、;<p>　　由于推物臺的速度是送物臺速度的一半，所以分速之后首先要用一對定軸減速齒輪將推物臺的速度降到一半。其運動功能單元表達符號如圖9所示。</p><p><b>　　i=2</b></p><p>　　圖9 推物臺減速功能單元</p><p>　　由功能描述知，推物臺要間歇實現(xiàn)運動，所以需要用間歇機構(gòu)來將輸出的單向定軸旋轉(zhuǎn)

12、運動轉(zhuǎn)化為間歇擺動。本設(shè)計采用槽輪機構(gòu)來實現(xiàn)間歇性運動的轉(zhuǎn)化。其運動功能單元表達符號如圖10所示。</p><p>　　圖10 間歇性運動功能單元</p><p>　　之后，由于間歇性運動每次轉(zhuǎn)過的角度較小，而推物臺所需輸出的行程較大, 所以需要通過放大功能單元放大間歇運動角，從而增大輸出行程，用齒輪實現(xiàn)。其運動功能單元表達符號如圖11所示。然后再將單向轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為雙向滑動輸出，其運動功能單

13、元表達符號如圖12所示。</p><p>　　圖11 放大運動功能單元 圖12 輸出運動功能單元</p><p>　　綜上分析，繪制出產(chǎn)品包裝線的運動功能系統(tǒng)圖如下圖13所示：</p><p>　　圖13 產(chǎn)品包裝線運動功能系統(tǒng)圖</p><p>　　四、機械系統(tǒng)運動方案擬定</p

14、><p>　　由上述分析，把圖12產(chǎn)品包裝線運動功能系統(tǒng)圖中的各個運動功能單元的代替機構(gòu)按一定比例依次畫出，便可得到包裝線的運動法案機械運動簡圖，即可在A3圖紙上作出運動簡圖（見A3附圖）。</p><p>　　五、 機械系統(tǒng)構(gòu)件尺寸確定</p><p>　　1、各齒輪的參數(shù)確定</p><p><b>　　（1）傳動比分析</b

15、></p><p>　　一般而言，帶傳動的最大傳動比為=2.8，滑移齒輪的最大傳動比為4.5，定軸齒輪的最大傳動比為4。并且設(shè)所有滑移齒輪模數(shù)為2，所有定軸齒輪模數(shù)為3。皮帶傳動的最大傳動比=2.8,滑移齒輪傳動的最大傳動比=4.5，定軸齒輪傳動的最大傳動比=4。</p><p>　　由題意知，電動機轉(zhuǎn)速n=1430r/min，輸出轉(zhuǎn)速n1=14 r/min，n2=22 r/min，

16、n3=30 r/min。。</p><p>　　根據(jù)傳動系統(tǒng)的原始參數(shù)可知，傳動系統(tǒng)的總傳動比為：</p><p>　　=1430/14=102.143, =1430/22=65, =1430/30=47.667</p><p>　　傳動系統(tǒng)的總傳動比由帶傳動、滑移齒輪傳動和定軸齒輪傳動三部分實現(xiàn)。設(shè)皮帶傳動的傳動比為，滑移齒輪的傳動比為，定軸齒輪傳動的傳動比為，

17、則總傳動比</p><p><b>　　令 =3.6</b></p><p>　　則可得定軸齒輪傳動部分的傳動比為 = =10.133</p><p>　　滑移齒輪傳動的傳動比 = =2.291</p><p><b>　　==1.680</b></p><p>　　分速

18、前的減速齒輪中，定軸齒輪傳動由11、12、13、14對齒輪傳動組成，設(shè)兩對齒輪的傳動比相同，則每對齒輪的傳動比為：</p><p>　　分速后，由前面分析知，齒輪15與16之間的傳動比為 。而圓錐齒輪23、24只需要起到一個換向的作用，不需要變速，所以其傳動比 。為了增大推物臺行程，盡量減小皮帶輪21的直徑，所以取放大運動齒輪19、20的傳動比為：。</p><p><b>　　

19、（2）齒輪齒數(shù)確定</b></p><p>　　根據(jù)滑移齒輪變速傳動系統(tǒng)中對齒輪齒數(shù)的要求，可大致選擇齒輪5、6、7、8、9和10為角度變位齒輪，其齒數(shù)： 12，= 43，17， 38，21，35；它們的齒頂高系數(shù)=1，徑向間隙系數(shù)=0.25，分度圓壓力角=20°，實際中心距=55mm。</p><p>　　根據(jù)定軸齒輪變速傳動系統(tǒng)中對齒輪齒數(shù)的要求，可大致選擇齒輪1

20、1、12、13、14、15、16、19、20為角度變位齒輪，其齒數(shù)：=13，42， 。它們的齒頂高系數(shù)=1，徑向間隙系數(shù)=0.25，分度圓壓力角=20°,皆為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。圓錐齒輪15和16選擇為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，齒頂高系數(shù)=1，徑向間隙系數(shù)=0.2，分度圓壓力角=20°（等于嚙合角）。</p><p>　?。?）齒輪各參數(shù)的確定</p><p><b>　　a、滑移齒輪

21、5與6</b></p><p>　　b、滑移齒輪7與8 </p><p>　　c、滑移齒輪9與10</p><p>　　d、定軸齒輪11與12（13、14與11、12相同）</p><p>　　e、定軸齒輪15與16</p><p>　　f、定軸齒輪19與20</p><p>

22、　　g、圓錐齒輪21與22</p><p>　　(4)、減速后（分速前）的實際輸出轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　2、槽輪

23、機構(gòu)的選擇</b></p><p>　　選擇槽輪槽數(shù)為z=4的，撥盤數(shù)k=3，中心距為58mm，其運動時間與間歇時間比 v===,其參數(shù)如下：</p><p>　　3、曲柄滑塊機構(gòu)的桿長確定</p><p>　　由于滑塊H為推物機構(gòu)，有方案功能描述知，其</p><p>　　推程位移為600mm，所以曲柄AG長為300mm,連桿&

24、lt;/p><p>　　GH物嚴(yán)格要求，設(shè)為。機構(gòu)運動時，推程</p><p>　　角與回程角大小相等，皆為180°，所以推程運動時間</p><p>　　與回城運動時間相等。</p><p>　　4、六桿步進機構(gòu)桿件尺寸分析</p><p>　　作出六桿步進機構(gòu)如下圖所示：</p><p&g

25、t;　　圖14 六桿步進機構(gòu)運動簡圖</p><p>　　由功能描述知E點行程要大于480mm，于是可設(shè)其最大行程H=500mm。設(shè)連桿ED驅(qū)動平臺F的最大壓力角為 ,并設(shè)該步進機構(gòu)的行程速比系數(shù)為K=1.5。</p><p>　　由圖可知曲柄OA的極位夾角為 </p><p>　　由公式知 </p><p>

26、;　　于是，導(dǎo)桿CD的長度為</p><p><b>　　連桿DE的長度為</b></p><p>　　設(shè)導(dǎo)桿CD長度與曲柄、導(dǎo)桿傳動中心距離的比為 </p><p>　　則曲柄、導(dǎo)桿傳動中心距離為： </p><p><b>　　曲柄OB的長度為：</b></p><p>

27、;　　六、機械系統(tǒng)真實運動循環(huán)圖</p><p>　　由以上設(shè)計知，送物臺的搖桿OB轉(zhuǎn)動兩周，控制推物臺上滑塊運動的連桿GH旋轉(zhuǎn)一周，也就是送物臺送兩次物，推物臺推一次，進退時間相等，而推物臺進退時間為停止時間的1/3。由此作出運動循環(huán)圖如下所示：</p><p>　　由于送物臺的行程速比系數(shù)為K=1.5,所以</p><p><b>　　t11=<