鞭炮插引機課程設(shè)計

1、鞭炮插引機課程設(shè)計課程設(shè)計（課程實習(xí)）機械原理課程設(shè)計 院（系、部）： 機械工程學(xué)院 姓 名：袁 帥 同組成員： 毛 丹 周 旭 班 級： 過 102 指導(dǎo)教師簽名： 徐林林2011年 6月 28日北京目錄0.設(shè)計任務(wù)書21. 工作原理和工藝動作分解42. 根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖53. 執(zhí)行機構(gòu)選型74. 機械運動方案的選擇和評定95. 機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構(gòu)116. 機構(gòu)運動簡圖127.切引刀凸輪機構(gòu)尺度設(shè)計138,壓引板凸輪機構(gòu)尺度設(shè)計159.槽輪機構(gòu)的尺度設(shè)計1610.參考資料1711.設(shè)計總結(jié) 18課程設(shè)計任務(wù)書2011 2012學(xué)年第2學(xué)期機械工程學(xué)院（系、部）過

2、程裝備與控制工程專業(yè)102班級課程名稱：機械原理課程設(shè)計設(shè)計題目：鞭炮插引機的設(shè)計完成期限：自2012年6月23日至2012年6月29日共1周內(nèi)容及任務(wù)一、設(shè)計的任務(wù)與主要技術(shù)參數(shù)設(shè)計任務(wù)：1設(shè)計該鞭炮插引機的工作部件使雙膠輥、切引刀、壓引板和送料板實現(xiàn)上述運動形式，并達到性能參數(shù)的要求。2繪制機器工作部件的運動循環(huán)圖。3自選原動機，擬定傳動系統(tǒng)總體方案。一般應(yīng)包括帶傳動、齒輪或蝸桿傳動等，繪制機器傳動系統(tǒng)方案簡圖4分配各級傳動的傳動比，確定各級傳動的基本參數(shù)，設(shè)計計算出幾何尺寸。5設(shè)計工作部件中的凸輪機構(gòu)。確定運動規(guī)律，選定基圓半徑，繪制凸輪的輪廓曲線，并校核最大壓力角和最小曲率半徑。6設(shè)計

3、工作部件中的連桿機構(gòu)。確定各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸和執(zhí)行構(gòu)件的運動參數(shù)。7設(shè)計工作部件中的間歇運動機構(gòu)。確定各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸和執(zhí)行構(gòu)件的運動參數(shù)。8建立工作部件的運動模型并進行運動仿真分析（選作）其余設(shè)計參數(shù)是： 引線長度45mm，鞭炮外徑8mm； 生產(chǎn)能力 每分鐘60排； 驅(qū)動電機 0.55kw，1440r/min。引線進給量L與鞭炮的引線長度相等，送料板的位移S和鞭炮的外徑D之間的關(guān)系約為：S0.866D二、設(shè)計提示1由于雙膠輥將引線向下送到要求的長度后才切斷，切斷的時候不能送進引線。因此需要間歇運動機構(gòu)使雙膠輥間歇轉(zhuǎn)動。為減小外形結(jié)構(gòu)尺寸，可采用不完全齒輪機構(gòu)實現(xiàn)。 2引線切割之后，為了保證引線

4、能夠準(zhǔn)確到達炮心位置，需要壓引板壓緊引線并送達指定位置向外向上回退。向下送引的位移約為815mm，同學(xué)們可在該范圍中自己確定。3切引機構(gòu)、送料機構(gòu)可考慮用凸輪機構(gòu)或組合機構(gòu)實現(xiàn)。進度安排起止日期工作內(nèi)容6.23-6.24構(gòu)思該機械運動方案6.25-6.29運動分析及整體設(shè)計6.29答辯主要參考資料1 劉會英機械原理北京：機械工業(yè)出版社2 鄒慧君殷鴻梁.簡諧運動機構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用創(chuàng)新機械工業(yè)出版社3 王淑仁.機械原理課程設(shè)計科學(xué)出版社.指導(dǎo)教師： 2012年 6月 29 日系（教研室）主任：2012年 6月 29日1.工作原理和工藝動作分解一工作原理機構(gòu)工作原理視圖傳動示意圖電機減速壓引板、切引刀凸

5、輪轉(zhuǎn)動雙腳輥槽輪轉(zhuǎn)動傳送帶槽輪轉(zhuǎn)動運動分支傳動原理示意圖二工藝動作分解根據(jù)任務(wù)書的要求，該機械的應(yīng)有的工藝過程是，機構(gòu)應(yīng)由雙膠輥、切引刀、壓引板和送料板的運動組成。各構(gòu)件的運動形式為：（1）雙膠輥，每一個運動周期的開始轉(zhuǎn)動一定角度將引線進給45mm，做間歇運動，其運動規(guī)律如圖1-1所示： 90 180 270 360 主軸轉(zhuǎn)角圖 11雙膠輥運動循環(huán)圖（2）切引刀，引線向下進給達到指定位置并且壓引板壓緊引線后，切引刀切斷引線，其運動規(guī)律如圖13所示：S50主軸轉(zhuǎn)角90 180 270 360圖 12 切引刀運動循環(huán)圖（3）壓引板，引線向下進給后，壓引板水平方向正向進給30mm壓緊引線，切引刀切斷

6、引線后再壓引板松開，準(zhǔn)備下一個運動周期的循環(huán)。其運動規(guī)律如圖12所示：S30主軸轉(zhuǎn)角90 180 270 360圖 13 壓引板運動循環(huán)圖（4）送料板，壓引板將引線插進鞭炮并松開引線后，水平進給S=8*0.86mm=7mm。其運動規(guī)律如圖14所示：S主軸轉(zhuǎn)角90 180 270 360圖 14送料板運動循環(huán)圖2.根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖根據(jù)以上分析，擬定鞭炮插引機運動循環(huán)圖如圖2-1所示，制定運動循環(huán)圖的目的是確定鞭炮插引機各機構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動作的先后順序、相位，以利于設(shè)計、裝配和調(diào)試。vsss90 180 270 360主軸轉(zhuǎn)角圖 21 鞭炮插引機運動循環(huán)圖3. 執(zhí)行機構(gòu)選型由以上各

7、機構(gòu)工藝動作分解可知該機器共有四個執(zhí)行機構(gòu)雙膠輥、壓引板、切引刀和送料板。根據(jù)運動分析擬定各執(zhí)行機構(gòu)的方案如下：3.1 雙膠輥的機構(gòu)方案由以上雙膠輥的工藝動作分解可知雙膠輥機構(gòu)需要實現(xiàn)間歇性的旋轉(zhuǎn)運動，切動停比為1:3，根據(jù)要求擬定如下兩種方案，如圖31不完全齒輪，圖32槽輪機構(gòu)所示。 圖 31 不完全齒輪 圖 32 槽輪機構(gòu)3.2壓引板機構(gòu)方案由以上壓引板的工藝動作分解，壓引板為水平間歇運動且在最遠端停休。根據(jù)要求擬定如下方案，如圖33凸輪機構(gòu),圖 33凸輪機構(gòu) 3.3切引刀機構(gòu)方案由以上切引刀的工藝動作分解可知切引刀機構(gòu)需要實現(xiàn)間歇性水平的往復(fù)擺動運動，根據(jù)要求擬定如下兩種方案，如圖35曲

8、柄滑塊機構(gòu)，圖36凸輪機構(gòu)所示。圖34 導(dǎo)桿機構(gòu) 圖35 凸輪機構(gòu)3.4送料板由以上送料板的工藝動作分解可知送料機構(gòu)需要實現(xiàn)間歇性的單向進給運動，根據(jù)要求擬定如下兩種方案，如圖36槽輪機構(gòu)，圖37棘輪機構(gòu)所示。 圖 36槽輪機構(gòu)圖 3-7 棘輪齒條機構(gòu)4. 機械運動方案的選擇和評定4.1機械運動方案的擬定綜合以上機構(gòu)選型以及功能要求，擬定以下三種方案方案一: 圖 41 方案二 圖42方案三：圖 43 4.2雙絞輥機構(gòu)選擇比較 如圖，因為不完全齒輪機構(gòu)可設(shè)計（或選取）的參數(shù)較多，如兩輪圓周上設(shè)想布滿齒時的齒數(shù)z1、z2；主、從動輪上鎖止弧的數(shù)目M、N；及鎖止弧間的齒數(shù)、等均可在相當(dāng)寬廣的范圍內(nèi)自

9、由選取。因而標(biāo)志間歇運動特性的各參數(shù)，如主動輪每轉(zhuǎn)一周從動輪停歇的次數(shù)、從動輪每轉(zhuǎn)一周停歇的次數(shù)、每次運動轉(zhuǎn)過的角度、每次停歇的時間長短等，允許調(diào)整的幅度比槽輪機構(gòu)大得多，故設(shè)計比較靈活。不完全齒輪機構(gòu)和普通齒輪機構(gòu)的區(qū)別，不僅在輪齒的分布上，而且在嚙合傳動中，當(dāng)首齒進入嚙合及末齒退出嚙合過程中，輪齒并非在實際嚙合線上嚙合，因而在此期間不能保證定傳動比傳動。由于從動輪每次轉(zhuǎn)動開始和終止時，角速度有突變，故存在剛性沖擊。相比之下，槽輪機構(gòu)構(gòu)造簡單，外形尺寸小，機械效率高，運動平穩(wěn)，柔性沖擊。因此選用槽輪機構(gòu)。4.3切引刀機構(gòu)選擇比較如圖，曲柄滑塊運動空間較大，無間歇運動，消耗功率較大，而且如果切

10、引刀持續(xù)工作對于生產(chǎn)安全不利。如果選用凸輪機構(gòu)，動量較小，消耗功率較小，結(jié)構(gòu)簡單，所需工作空間較小而且傳遞機械效率效果較好。所以選用凸輪機構(gòu)。4.4傳送帶機構(gòu)選擇比較如圖，棘輪機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便和運動可靠，并且棘輪的轉(zhuǎn)角可以根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)等優(yōu)點。缺點是：傳動力小、工作時有沖擊和燥聲。槽輪機構(gòu)的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、機械效率高。缺點是：制造與裝配精度要求高、轉(zhuǎn)角大小不能調(diào)節(jié)。然而傳送帶所需的動停比為1:3，且每分鐘做60周期循環(huán)，選用棘輪使其告訴運動可能影響傳動精確度，相比之下槽輪運行更為穩(wěn)定，選用槽輪更合適。5. 機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構(gòu)總傳動比計算：I=144060=24

11、第一級采用一級齒輪減速器，傳動比為2，第二級采用二級齒輪減速器，傳動比為3，第三級采用三級齒輪減速器，傳動比為4變速機構(gòu)如圖51所示。圖 51系統(tǒng)變速機構(gòu)6. 插引機機構(gòu)運動構(gòu)簡圖根據(jù)傳動系統(tǒng)繪制總機構(gòu)運動簡圖，如下圖61所示。圖 61總機構(gòu)運動簡圖鞭炮插引機的動作執(zhí)行機構(gòu)有雙膠輥、切引刀、壓引板和送料板。雙膠輥，由槽輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪組成;切引刀，由凸輪組成，齒輪做傳動機構(gòu)；壓引板，由凸輪壓引板組成，標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動；送料板，由槽輪和皮帶式輸送機組成，傳送帶作為傳料機構(gòu)；齒輪構(gòu)成的減速器作為減速機構(gòu)。一個周期內(nèi)的運動規(guī)律：每一個運動周期的開始雙膠輥先轉(zhuǎn)動一定角度將引線進給45mm插入引線，然后停止轉(zhuǎn)動

12、；引線向下進給后，壓引板水平方向正向進給30mm壓緊引線；壓引板壓緊引線后，切引刀擺到切割位置切斷引線；壓引板車去進給的同時送料板水平進給S=7mm，準(zhǔn)備下一個運動周期的循環(huán)。7. 切引刀凸輪機構(gòu)的尺度設(shè)計切引刀的運動不具高速和大負(fù)載，可選用等加等減速運動形式，轉(zhuǎn)速為60r/min，由要求和已知條件可知推程h=50，壓力角設(shè)置為45。由切引刀凸輪工藝動作分解得到以下凸輪基本參數(shù)：推程角=50遠休角s=30回程角1=50近休角s1=230r0基圓半徑 r0dsd-etana-s2+e2平底寬度l計算l=2*dsd+57位置確定x，yx=s+r0sin+(ds/d)cosy=s+r0cos-(ds

13、/d)sinr0max=52 確定r0=150l=32.13 確定l=33切引刀凸輪外形切引刀凸輪推桿位移8,壓引板凸輪機構(gòu)尺度設(shè)計壓引板的運動不具高速和大負(fù)載，可選用等加等減速運動形式，轉(zhuǎn)速為60r/min，由要求和已知條件可知推程h=30，壓力角設(shè)置為45。由切引刀凸輪工藝動作分解得到以下凸輪基本參數(shù)：推程角 =30遠休角s=120 回程角 1=30近休角s1=180r0基圓半徑 r0dsd-etana-s2+e2平底寬度l計算l=2*dsd+57位置確定x，yx=s+r0sin+(ds/d)cosy=s+r0cos-(ds/d)sinr0max=33 確定r0=200l=32 確定l=3

14、3壓引板凸輪外形壓引板凸輪推桿位移8. 槽輪機構(gòu)的尺度設(shè)計根據(jù)槽輪所需運動條件，形成動停比為1:3，及相關(guān)尺寸，確定槽輪各部分基本尺寸如下：(1) 中心距c=120(2) 撥銷與輪槽底部徑向間隙=5(3) 模數(shù)m=1(4) 槽輪在槽口出厚度b=4(5) 停休比=t2t1=1/3(6) 圓柱銷數(shù)k=1(7) 圓銷半徑RT=8(8) 撥盤角速度w1=2(9) 槽輪運動角2，2=2z=24=/2。(10) 撥盤運動角2，2=-2=/2。(11) 圓銷中心軌跡半徑1，c*sin=84.85。(12) 槽輪外徑2，R2=(c*cos)2+RT2=85.23。(13) 輪槽深度h，h=R1+R2-C+RT

15、+8=47.08(14) 撥盤回轉(zhuǎn)軸直徑d1，d1d12c-R2 d1=60(15) 槽輪軸直徑d2，d22c-r1-rt- d2=40(16) 撥盤鎖止弧張角，=2m-=1.5。(17) 鎖止弧半徑R0，R0=R1-RT-b=72.85(18) 圓銷中心軌跡半徑R1與中心距c的比=R1C=sinz=2/2(19) 槽輪角位移=tan-1sin/(1-sin)(20) 槽輪角速度2=cos-11+2-2cos(21) 槽輪角加速度2=2-1sin12(1+2-2cos)2Excel表格計算如下： 槽輪角速度曲線槽輪角加速度10參考資料1 劉會英機械原理北京：機械工業(yè)出版社2 鄒慧君殷鴻梁.簡諧運動機構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用創(chuàng)新機械工業(yè)出版社3 王淑仁.機械原理