機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)--棒料輸送線布料裝置

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　課程名稱： 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) </p><p>　　設(shè)計(jì)題目：棒料輸送線布料裝置（方案9）</p><p>　　院 系： </p><p>　　班 級：

2、 </p><p>　　設(shè) 計(jì) 者： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間： 2013.07.01-2013.07.

3、05 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書······················

4、3;·································1</p><p&g

5、t;　　1．題目要求···································

6、································2</p><p>　　2．題目

7、解答····································&#

8、183;·····························2</p><p>　　2.1 工藝方法分析·&#

9、183;····································

10、························2</p><p>　　2.2 運(yùn)動(dòng)功能分析及運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖·····

11、3;····································&#

12、183;···3</p><p>　　2.3 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案擬定···························

13、·······························6</p><p>　　2.4 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案

14、設(shè)計(jì)····································&#

15、183;····················10</p><p>　　2.4.1 傳送帶部分設(shè)計(jì)·········

16、3;····································&#

17、183;···········10</p><p>　　2.4.2 兩軸滑移齒輪設(shè)計(jì)··················

18、83;····································&

19、#183;10</p><p>　　2.4.3 圓錐齒輪以及運(yùn)動(dòng)分支減速部分設(shè)計(jì)····························

20、············12</p><p>　　2.4.4 傳送帶帶輪設(shè)計(jì)··················&#

21、183;····································

22、···12</p><p>　　2.4.5 料斗口送料裝置設(shè)計(jì)···························

23、···························13</p><p>　　2.5運(yùn)動(dòng)方案執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)時(shí)序分析··

24、83;····································&

25、#183;···14</p><p>　　2.5.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)1傳送帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)序分析·························&

26、#183;···············14</p><p>　　2.5.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)2、3、4的運(yùn)動(dòng)時(shí)序分析·············

27、····························14</p><p>　　2.5.3 轉(zhuǎn)向示意圖··

28、3;····································&#

29、183;······················16</p><p>　　2.5.4 經(jīng)過設(shè)計(jì)后的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖·······

30、····································

31、3;······17</p><p>　　棒料輸送線布料裝置（方案9）</p><p><b>　　1．題目要求</b></p><p>　　如圖下圖1所示棒料輸送線布料裝置的功能簡圖。料斗中分別裝有直徑35mm，長度150mm的鋼料和銅料。在輸送線上按照圖2所示的規(guī)律布置棒料。原動(dòng)機(jī)

32、轉(zhuǎn)速為1430rpm，每分鐘布置棒料45,75,95塊分3檔可以調(diào)節(jié)。</p><p><b>　　功能簡圖</b></p><p><b>　　2．題目解答</b></p><p>　　2.1 工藝方法分析</p><p>　　分析題目和功能簡圖，使推動(dòng)輸送帶上運(yùn)動(dòng)的是執(zhí)行機(jī)構(gòu)1，使鋼料下落的是執(zhí)

33、行構(gòu)件2，使銅料下落的是執(zhí)行構(gòu)件3，使鋁料下落的是執(zhí)行構(gòu)件4，四個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)關(guān)系如圖所示。</p><p>　　下圖1中T1為執(zhí)行構(gòu)件1的工作周期，T2是執(zhí)行構(gòu)件2的工作周期，T3是執(zhí)行構(gòu)件3的工作周期，T3是執(zhí)行構(gòu)件3的動(dòng)作周期，T4是執(zhí)行構(gòu)件4的動(dòng)作周期?？梢钥闯?，執(zhí)行構(gòu)件1做連續(xù)圓周運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行構(gòu)件2、執(zhí)行構(gòu)件3、執(zhí)行構(gòu)件4都做間歇往復(fù)移動(dòng)。4個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的工作周期關(guān)系為： T1= T2= T3 =T4

34、。</p><p><b>　　工作周期 </b></p><p><b>　　T1</b></p><p>　　T1 = T2 = T3 = T4</p><p><b>　　運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖</b></p><p>　　2.2 運(yùn)動(dòng)功能分析及運(yùn)動(dòng)

35、功能系統(tǒng)圖</p><p>　　為保證系統(tǒng)過載時(shí)不至于損壞，在電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)之間加一個(gè)過載保護(hù)環(huán)節(jié)。過載保護(hù)運(yùn)動(dòng)功能單元可采用帶傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，這樣，該運(yùn)動(dòng)功能單元不僅具有過載保護(hù)能力，還具有減速功能，如圖3所示。其中帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比 。</p><p>　　圖3 過載保護(hù)運(yùn)動(dòng)功能單元</p><p>　　根據(jù)前面的分析可知，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件1工作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該具有運(yùn)動(dòng)功能如

36、圖4所示。該運(yùn)動(dòng)功能把電機(jī)單向轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換三種不同轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)皮帶運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)每分鐘布置棒料45,75,95塊分3檔的調(diào)節(jié)。</p><p>　　圖4 有級變速運(yùn)動(dòng)功能單元</p><p>　　考慮到傳送帶的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向與電機(jī)轉(zhuǎn)向之間的關(guān)系，需要將變速器輸出的轉(zhuǎn)速通過運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)方向轉(zhuǎn)換的運(yùn)動(dòng)功能單元，改變?yōu)槠叫杏趥魉蛶л嗇S向的轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖5。若通過一對圓錐齒輪僅需實(shí)現(xiàn)改變轉(zhuǎn)速方向的目的，則

37、這對圓錐齒輪不需要調(diào)整轉(zhuǎn)速。故令此對圓錐齒輪的傳動(dòng)比為1。</p><p>　　圖5 運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)方向轉(zhuǎn)換的運(yùn)動(dòng)功能單元</p><p>　　最后，為了使傳送帶的帶輪尺寸在合理的范圍之內(nèi)，還需要在轉(zhuǎn)速輸入傳送帶之間進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)整，該功能的實(shí)現(xiàn)需要一個(gè)共軸帶輪速度調(diào)整單元，如圖6。</p><p>　　圖6共軸帶輪速度調(diào)整單元</p><p>　　根

38、據(jù)上述運(yùn)動(dòng)功能分析，可以得到實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)的功能系統(tǒng)圖，如圖7所示。</p><p>　　圖7 實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖</p><p>　　為了使用同一原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件2、3、4，應(yīng)該在圖7所示的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖加上1個(gè)運(yùn)動(dòng)分支功能單元，使其能夠驅(qū)動(dòng)分支執(zhí)行構(gòu)件2、3、4，該運(yùn)動(dòng)分支功能單元如圖8所示。執(zhí)行構(gòu)件2、3、4同步執(zhí)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方向可與執(zhí)行構(gòu)件1的運(yùn)動(dòng)方向在

39、同一平面內(nèi)。</p><p>　　圖8 運(yùn)動(dòng)分支功能單元</p><p>　　在從8運(yùn)動(dòng)分支功能單元輸出轉(zhuǎn)速輸入執(zhí)行機(jī)構(gòu)2、3、4之前，還需要平行軸減速單元，如圖9，來調(diào)整執(zhí)行構(gòu)件2、3、4的轉(zhuǎn)速，以符合起運(yùn)動(dòng)周期。還需要運(yùn)動(dòng)分支功能單元，如圖10，將轉(zhuǎn)速分別輸入執(zhí)行構(gòu)件2、3、4，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件2、3、4的同步運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　圖9 平行軸減速單元

40、 圖10 運(yùn)動(dòng)分支功能單元</p><p>　　最后通過三個(gè)同樣的運(yùn)動(dòng)單元，將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為執(zhí)行構(gòu)件2、3、4的同步運(yùn)動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)料斗送料周期，該部分設(shè)計(jì)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方案。</p><p>　　方案一：將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為2、3、4的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)料斗口的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)對料斗口送料的周期性控制，如圖11。</p><p><b>　　圖11</b&

41、gt;</p><p>　　方案二：將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為2、3、4的直線運(yùn)動(dòng)，通過特定的傳送裝置來實(shí)現(xiàn)對料斗口送料的周期性控制，如圖11。</p><p><b>　　圖12</b></p><p>　　根據(jù)上述分析可以得出實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1和執(zhí)行構(gòu)件2、3運(yùn)動(dòng)功能的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖即棒料輸送線布料裝置，如圖13所示。</p><p>

42、;　　圖13 棒料輸送線布料裝置（方案9）的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖</p><p>　　2.3 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案擬定</p><p>　　根據(jù)上圖所示的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖,選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)替代運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖中的各個(gè)運(yùn)動(dòng)功能單元,便可擬定出機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案。</p><p>　　圖13中的運(yùn)動(dòng)功能單元1是原動(dòng)機(jī)。根據(jù)棒料輸送線布料裝置的工作要求，可以選擇電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)。如圖14所示。

43、</p><p>　　圖14 電動(dòng)機(jī)替代運(yùn)動(dòng)功能單元1</p><p>　　圖13中的運(yùn)動(dòng)功能單元2是過載保護(hù)單元兼具減速功能，可以選擇帶傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，如圖15所示。</p><p><b>　　圖15</b></p><p>　　圖13中的運(yùn)動(dòng)功能單元3是有級變速功能單元，可以選擇滑移齒輪變速傳動(dòng)替代，如圖16所示。<

44、;/p><p>　　圖16 滑移齒輪變速替代運(yùn)動(dòng)功能單元3</p><p>　　圖13中的運(yùn)動(dòng)功能單元4是運(yùn)動(dòng)傳遞方向轉(zhuǎn)換功能單元，可以用圓錐齒輪傳動(dòng)替代，如圖17所示。</p><p>　　圖17 錐齒輪傳動(dòng)替代運(yùn)動(dòng)功能單元4</p><p>　　圖13中運(yùn)動(dòng)功能單元5是運(yùn)動(dòng)分支功能單元，可以用運(yùn)動(dòng)功能單元4錐齒輪傳動(dòng)的從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)同軸齒輪

45、，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)分支功能，如圖18所示。</p><p>　　圖18從動(dòng)圓錐齒輪旋轉(zhuǎn)軸固聯(lián)齒輪替代運(yùn)動(dòng)功能單元5</p><p>　　圖13中運(yùn)動(dòng)單元6是平行軸減速功能單元，可用運(yùn)動(dòng)功能單元5中分支齒輪的輸出轉(zhuǎn)速進(jìn)行同軸減速，從而使最后的執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)周期符合設(shè)計(jì)的功能，如圖19。</p><p>　　圖19 不完整齒輪和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)替代功能單元6</p>&

46、lt;p>　　圖13中運(yùn)動(dòng)功能單元7是使執(zhí)行機(jī)構(gòu)2、3、4同步運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分支功能，可以用功能單元6的輸出輪帶動(dòng)一系列鏈輪實(shí)現(xiàn)，如圖20所示。</p><p>　　圖20 鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)代替運(yùn)動(dòng)功能單元6</p><p>　　圖13中運(yùn)動(dòng)功能單元8、9、10是執(zhí)行機(jī)構(gòu)功能單元，可以通過運(yùn)動(dòng)功能單元7中的三個(gè)鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對料斗口送料的周期性控制。該功能可以通過兩個(gè)方案來實(shí)

47、現(xiàn)該部分功能：</p><p>　　方案一：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，如圖21。</p><p>　　圖21 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)替代運(yùn)動(dòng)功能單元8、9、10</p><p>　　方案二：通過傳送裝置實(shí)現(xiàn)，如圖22。</p><p>　　圖22 傳送機(jī)構(gòu)替代運(yùn)動(dòng)功能單元8、9、10</p><p>　　圖13中運(yùn)動(dòng)功能單元1

48、1可以通過皮帶輸入皮帶的鏈輪的半徑與皮帶帶輪的半徑的比來調(diào)整皮帶的線速度，從而使皮帶的線速度符合設(shè)計(jì)要求，如圖21。</p><p>　　圖23 同軸鏈輪、齒輪調(diào)速機(jī)構(gòu)替代運(yùn)動(dòng)功能單元11 </p><p>　　根據(jù)以上分析，若8、9、10是執(zhí)行機(jī)構(gòu)功能單元采用方案一，所得到的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖如圖24。</p><p><b>　　圖24</b>

49、;</p><p>　　若8、9、10是執(zhí)行機(jī)構(gòu)功能單元采用方案二，所得到的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖如圖25。</p><p><b>　　圖25</b></p><p>　　2.4 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　2.4.1 皮帶部分設(shè)計(jì)：</p><p>　　皮帶帶部分主要實(shí)現(xiàn)減速以及過載保護(hù)功能，

50、帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比設(shè)計(jì)為2，故 </p><p>　　令 ，則 ，如圖26。</p><p><b>　　圖 26</b></p><p><b>　　兩軸滑移齒輪設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　該兩軸滑移齒輪實(shí)現(xiàn)減速以及每分鐘布置棒料45,75,95塊分3檔的調(diào)節(jié)，圓錐齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)改變轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞方向

51、功能，齒輪鏈條傳動(dòng)主要實(shí)現(xiàn)減速功能。</p><p>　　帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比選擇為 ，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 ，輸出轉(zhuǎn)速 ， ， ，帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比 。</p><p>　　根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)的原始參數(shù)可知，傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比為</p><p>　　傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比由帶傳動(dòng)、滑移齒輪傳動(dòng)和定軸齒輪傳動(dòng)三部分實(shí)現(xiàn)。帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為 ，滑移齒輪的傳動(dòng)比為 。 </p><

52、p>　　整個(gè)齒輪傳動(dòng)由3對齒輪傳動(dòng)組成，令定軸齒輪傳動(dòng)比為:</p><p>　　滑移齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比: </p><p>　　根據(jù)滑移齒輪變速傳動(dòng)系統(tǒng)中對齒輪齒數(shù)的要求， ， , 其齒數(shù)： ， ， ， ， ， 。根據(jù)定軸齒輪變速傳動(dòng)系統(tǒng)中對齒輪齒數(shù)的要求，可將兩對齒輪齒數(shù)設(shè)為相同，其齒數(shù)： ， 。</p><p><b>　　當(dāng)5、6嚙合時(shí)：&l

53、t;/b></p><p><b>　　當(dāng)7、8嚙合時(shí)：</b></p><p><b>　　當(dāng)9、10嚙合時(shí)：</b></p><p><b>　　結(jié)構(gòu)簡圖如圖27：</b></p><p><b>　　圖 27</b></p>&l

54、t;p>　　圓錐齒輪以及運(yùn)動(dòng)分支減速部分設(shè)計(jì)：</p><p>　　本傳動(dòng)系統(tǒng)所使用的圓錐齒輪只起到了改變轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞方向的作用，沒有減速作用，故可根據(jù)該系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)需要對改對圓錐齒輪的參數(shù)進(jìn)行選擇。</p><p>　　運(yùn)動(dòng)分支減速部分主要通過齒輪鏈條實(shí)現(xiàn)，減速傳動(dòng)比均為 。所以 ， </p><p>　　。令 ，則 ，如圖28。</p><

55、;p><b>　　圖 28</b></p><p>　　2.4.4 傳送帶帶輪設(shè)計(jì)：</p><p>　　由前面對減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)可知，經(jīng)運(yùn)動(dòng)分支減速部分減速，輸入傳送帶（如圖29）的轉(zhuǎn)速分別為 ， ， 。傳送帶帶輪帶動(dòng)傳送帶每分鐘運(yùn)動(dòng)的距離分別為：</p><p>　　又因?yàn)?，經(jīng)計(jì)算得 ， ， </p><p>

56、　　為了使速誤差最小，帶輪半徑取三種轉(zhuǎn)速計(jì)算出的半徑的平均值：</p><p>　　所以傳送帶帶輪的半徑為 。</p><p><b>　　圖 29</b></p><p>　　2.4.5 料斗口送料裝置設(shè)計(jì)：</p><p><b>　　方案一： </b></p><p>

57、　　料斗中棒料的尺寸為 ， 。所設(shè)計(jì)的裝置是在棒料徑向上控制料斗口開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)對送料的周期性控制。曲柄滑塊的運(yùn)動(dòng)距離為棒料的直徑 ，即 ，所以曲柄滑塊連桿距曲柄回轉(zhuǎn)中心距離為 。曲柄所在鏈輪半徑 ，為保證與欲動(dòng)分支減速部分傳動(dòng)比為1，運(yùn)動(dòng)分支減速部分與該鏈輪相連的鏈輪的半徑同樣為50mm，桿長 。如圖30。</p><p><b>　　圖 30</b></p><p&g

58、t;<b>　　方案二：</b></p><p>　　料斗中棒料的尺寸為 ， 。所設(shè)計(jì)的裝置是通過帶槽皮帶卡住棒料后，通過皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)棒料，從而實(shí)現(xiàn)對棒料的周期性控制，帶動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)的鏈輪與方案一中的相同，為 ，其余主要尺寸如圖31所示：</p><p><b>　　圖 31</b></p><p>　　2.5 運(yùn)動(dòng)方案執(zhí)行

59、構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)時(shí)序分析</p><p>　　2.5.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)1傳送帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)序分析</p><p>　　在上一周期結(jié)束，即下一周期開始時(shí)，傳送帶上放料位置與料口正對，剛好有料掉下。然后下一周期開始，由于皮帶連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，下一周期結(jié)束前，皮帶向前走600mm，此時(shí)，三個(gè)未放料的位置剛好與三個(gè)料斗口正對，棒料剛好落下，進(jìn)入下一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期。</p><p>　　2.5.2 執(zhí)

60、行機(jī)構(gòu)2、3、4的運(yùn)動(dòng)時(shí)序分析</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)2、3、4運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同，故只需分析其中之一。如圖32，建立坐標(biāo)系。設(shè)鏈輪轉(zhuǎn)過的角度為 ，則料斗口開口寬度D與 的關(guān)系為： </p><p><b>　　圖 31</b></p><p>　　作出

61、其圖像，如圖32：</p><p><b>　　圖 32</b></p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)2、3、4運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同，故只需分析其中之一。如圖33，設(shè)棒料與料槽的距離為d。設(shè)鏈輪轉(zhuǎn)過的角度為 ，則料斗口開口寬度d與鏈輪轉(zhuǎn)角 的關(guān)系為： </p><p>

62、<b>　　圖 33</b></p><p>　　做出其圖像如圖34：</p><p><b>　　圖 34</b></p><p>　　2.5.3 轉(zhuǎn)向示意圖</p><p><b>　　方案一：</b></p><p><b>　　如圖35

63、：</b></p><p><b>　　圖 35</b></p><p><b>　　方案二：</b></p><p><b>　　如圖36：</b></p><p><b>　　圖36</b></p><p>　　2.