哈工大機械原理課程設(shè)計——棒料輸送線布料裝置設(shè)計說明書

1、Harbin Institute of Technology課程設(shè)計說明書（論文）課程名稱： 機械原理課程設(shè)計 設(shè)計題目：棒料輸送線布料裝置（方案10）院 系： 機電工程學(xué)院 班 級： 1108104班 設(shè) 計 者： 柏 添 學(xué) 號： 1110810426 指導(dǎo)教師： 唐德威 設(shè)計時間： 2013.07.01-2011.07.05 一、棒料輸送裝置使用功能描述如下圖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。原動機轉(zhuǎn)速為1430rmp，每分鐘布置棒料50，75，100塊分三檔可以調(diào)節(jié)。圖1-1棒料輸送裝置（方

2、案10）功能簡圖二、工藝動作分析根據(jù)設(shè)計題目，各個執(zhí)行構(gòu)件的運動循環(huán)圖如圖1-1所示。T1 執(zhí)行機構(gòu)運動情況執(zhí)行構(gòu)件1進(jìn)退停停停停執(zhí)行構(gòu)件2停停停停進(jìn)退執(zhí)行構(gòu)件3停停進(jìn)退停停執(zhí)行構(gòu)件4停進(jìn)停進(jìn)停進(jìn)T2 圖1-2 棒料輸送線布料裝置運動循環(huán)圖說明：1、執(zhí)行構(gòu)件1為鋁料裝料機構(gòu)； 執(zhí)行構(gòu)件2為銅料裝料機構(gòu)；執(zhí)行構(gòu)件3為鋼料裝料機構(gòu)；執(zhí)行構(gòu)件4為輸送線推動機構(gòu)；2、T1是執(zhí)行構(gòu)件1、2、3的工作周期；T2是執(zhí)行構(gòu)件4的工作周期。三、運動功能分析及功能系統(tǒng)圖1、根據(jù)分析可知，驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件4工作的執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)該具有的功能如圖2-1所示，該功能單元把連續(xù)的單項轉(zhuǎn)動變?yōu)檫B續(xù)直線運動，帶動輸送線前進(jìn)。圖2-1

3、執(zhí)行機構(gòu)4的運動功能單元2、電動機轉(zhuǎn)速為1430轉(zhuǎn)/分，為了得到50、75、100轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速，電動機執(zhí)行機構(gòu)的總傳動比Iz有3中: Iz1=1430/50=28.6 Iz2=1430/75=19.07 Iz3=1430/100=14.3總傳動比由定傳動Ic比和動傳動比Iv兩部分組成，即 Iz=Ic*Iv采用滑移齒輪變速，變速后的轉(zhuǎn)速比滿足n1:n2:n3=50:75:100=2:3:4由于最大傳動比最好不要大于4，取Iv1=4Ic=Iz1/Iv1=28.6/4=7.15Iv2=Iz2/Ic=19.07/7.15=2.67Iv2=Iz3/Ic=14.3/7.15=2于是傳動系統(tǒng)有級變速功能單元

4、如圖2-2i=4，2.67，2圖2-2 有級變速運動功能單元 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(hù)環(huán)節(jié)。過載保護(hù)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(hù)功能還具有減速功能，如圖2-3所示。i=2.2圖2-3 過載保護(hù)運動功能單元整個傳動系統(tǒng)僅靠過載保護(hù)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I=Ic/2.2=7.15/2.2=3.25減速運動功能單元如圖2-4所示。 i=3.25圖2-4 減速運動功能單元根據(jù)上述運動功能分析，可以得到實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件4運動的運動功能系統(tǒng)圖，如圖2-5所示。14

5、30rpm i=2.2 i=4，2.67，2i=3.25 圖2-5 實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件4運動的運動功能系統(tǒng)圖3、為了使用統(tǒng)一原動機驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件1,2,3應(yīng)該在圖8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1,2,3該運動分支功能單元如圖3-1所示。圖3-1 運動分支功能單元由于執(zhí)行構(gòu)件1,2,3的工作周期T1是執(zhí)行構(gòu)件4的工作周期T2的3倍，也就是說，運動分支在驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件1,2,3之前應(yīng)該減速，使其轉(zhuǎn)速等于執(zhí)行機構(gòu)4的主動件轉(zhuǎn)速的1/3；由于執(zhí)行構(gòu)件1,2,3與執(zhí)行構(gòu)件4的運動平面相互垂直，因此，該減速運動功能單元如圖3-2所示。i=3圖3-2 減速運動功能單元由于執(zhí)行構(gòu)件

6、1,2,3是間歇運動，且由圖1-1可以看出執(zhí)行構(gòu)件1的間歇時間是工作周期T1的1/3，因此，間歇運動功能單元的運動系數(shù)為=1/3間歇運動功能單元如圖3-3所示=1/3圖3-3 1,2,3間歇運動功能單元 其運動功能單元與構(gòu)件4相同，如圖3-4=0.5圖3-4 4 間歇運動功能單元增速運動功能單元輸出的運動驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)1、2、3實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1、2、3的運動功能。由于執(zhí)行構(gòu)件1、2、3做往復(fù)直線運動，因此，執(zhí)行構(gòu)件2的運動功能是把連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線運動，如圖3-6所示。圖3-6 執(zhí)行機構(gòu)3-5的運動功能單元根據(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3-6所示。圖3-6棒料輸送裝置的運

7、動功能系統(tǒng)圖四、系統(tǒng)運動方案擬定1根據(jù)圖3-6所示的運動功能系統(tǒng)圖，選擇適當(dāng)?shù)臋C構(gòu)替代運動功能系統(tǒng)圖中的各個運動功能單元，便可擬定出機械系統(tǒng)運動方案。圖3-1中的運動功能單元1是原動機。根據(jù)產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線的工作要求，可以選擇電動機作為原動機，如圖4-1所示。1430rpm 1圖4-1 電動機替代運動功能單元12、圖3-6中的運動功能單元2是過載保護(hù)功能單元兼具減速功能，可以選擇帶傳動代替，如圖4-2所示i=2.2圖4-2皮帶傳動替代運動功能單元23、圖3-6中的運動功能單元3是有級變速功能，可以選擇滑移齒輪變速傳動代替，如圖4-3所示。i=4，2.67,2圖4-3 滑移齒輪變速替代運動功能單元

8、34、圖3-6中的運動功能單元4是減速功能，可以選擇2級齒輪傳動代替，如圖4-4所示。圖4-4 2級齒輪傳動替代運動功能單元45、圖3-6的運動功能單元5是運動分支功能單元，如圖4-5所示。圖4-5 動功能單元56、圖3-6中運動功能單元7是把連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動的運動功能單元，可以用槽輪機構(gòu)替代。取k=2; Z=4。該槽輪機構(gòu)如圖4-6所示。圖4-6用槽輪機構(gòu)替代運動功能單元6 7、圖3-6中的運動功能單元8是把連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為直線移動的運動功能單元，可以用鏈傳動機構(gòu)代替，如圖4-7所示。圖4-7 鏈傳動機構(gòu)代功能單元78、圖3-6中的運動功能單元8是減速功能，且其運動輸入軸與運動輸出軸相互

9、垂直，可以用錐齒輪替代，如圖4-8所示。i=3圖4-8 圓錐齒輪傳動替代運動功能單元89、圖3-7中運動功能單元10是把連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動的運動功能單元，可以用槽輪機構(gòu)替代。該槽輪機構(gòu)如圖所示。 圖4-9用槽輪機構(gòu)替代運動功能單元 10、圖3-7中的運動功能單元11是把連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成直線運動，可用鏈傳動實現(xiàn)，如圖4-10所示。圖4-10用槽輪機構(gòu)替代運動功能單元11根據(jù)上述分析，按照圖3-6各個運動單元連接順序把個運動功能單元的替代機構(gòu)一次連接便形成了棒料輸送線布料裝置（方案10）的運動方案簡圖，如下圖所示。圖4-12棒料輸送裝置的運動方案簡圖五、系統(tǒng)運動方案設(shè)計1.槽輪機構(gòu)設(shè)計a.執(zhí)行機

10、構(gòu)4槽輪機構(gòu)設(shè)計1) 確定槽輪槽數(shù)在撥盤圓銷數(shù)k=2時，槽輪槽數(shù)z=4，該槽輪的各幾何尺寸關(guān)系如圖5-1所示。圖5-1槽輪機構(gòu)幾何尺寸關(guān)系2) 槽輪槽間角由圖5-1可知槽輪的槽間角為3) 槽輪每次轉(zhuǎn)位時撥盤的轉(zhuǎn)角4) 中心距槽輪機構(gòu)的中心距應(yīng)該根據(jù)具體結(jié)構(gòu)確定，在結(jié)構(gòu)尚不明確的情況下暫定為5) 撥盤圓銷回轉(zhuǎn)半徑6) 槽輪半徑7) 鎖止弧張角8) 圓銷半徑圓整9) 槽輪槽深相對槽深 10) 鎖止弧半徑取b.執(zhí)行機構(gòu)1、2、3槽輪機構(gòu)設(shè)計11) 確定槽輪槽數(shù)在撥盤圓銷數(shù)k=1時，槽輪槽數(shù)z=6，該槽輪的各幾何尺寸關(guān)系如圖5-2所示。圖5-2槽輪機構(gòu)幾何尺寸關(guān)系12) 槽輪槽間角由圖5-2可知槽輪的

11、槽間角為13) 槽輪每次轉(zhuǎn)位時撥盤的轉(zhuǎn)角14) 中心距槽輪機構(gòu)的中心距應(yīng)該根據(jù)具體結(jié)構(gòu)確定，在結(jié)構(gòu)尚不明確的情況下暫定為15) 撥盤圓銷回轉(zhuǎn)半徑16) 槽輪半徑17) 鎖止弧張角18) 圓銷半徑圓整19) 槽輪槽深相對槽深 20) 鎖止弧半徑取2、滑移齒輪傳動設(shè)計1) 確定齒輪齒數(shù)結(jié)構(gòu)簡圖24中齒輪5、6、7、8、9、10組成了滑移齒輪有級變速運動功能單元，其齒數(shù)分別為、。由前面的分析可知按最小不跟切齒數(shù)取則為了改善傳動性能應(yīng)使相互嚙合的齒輪齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)，于是可取其齒數(shù)和為可取另外兩對嚙合齒輪的齒數(shù)和應(yīng)該大致相同可取可取2) 計算齒輪幾何尺寸齒輪9、10的齒數(shù)，齒輪7、8以及齒輪5、6的齒數(shù)和

12、相等，即 若取齒輪模數(shù)為，則這兩對齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距相同這三對齒輪互為標(biāo)準(zhǔn)傳動，其幾何尺寸可按標(biāo)準(zhǔn)齒輪計算。3、齒輪傳動設(shè)計1）圓柱齒輪傳動設(shè)計由結(jié)構(gòu)簡圖24可知，齒輪11、12、13、14實現(xiàn)圖17中的運動功能4的減速運動功能，它所實現(xiàn)的傳動比為8.125。由于齒輪11、12、13、14是2級齒輪傳動，這2級齒輪傳動的傳動比可如此分配：齒輪11可按最小不根切齒數(shù)確定，即第一級傳動取傳動比4，于是為了改善傳動性能應(yīng)使相互嚙合的齒輪齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)，于是可取第一級傳動取傳動比為8.125/4=2，于是齒輪13可按最小不根切齒數(shù)確定，即第一級傳動取傳動比4，于是為了使齒輪11、12、13、14的傳動比更

13、接近于圖13中運動功能4的傳動比10.214，取齒輪11、12、13、14的幾何尺寸，取模數(shù)，按標(biāo)準(zhǔn)齒輪計算。由結(jié)構(gòu)簡圖24可知，齒輪22、23實現(xiàn)圖22中的運動功能9的增速運動功能，它所實現(xiàn)的傳動比為0.5。齒輪23可按最小不根切齒數(shù)確定，即齒輪23的齒數(shù)為取齒輪22、23的幾何尺寸，取模數(shù)，按標(biāo)準(zhǔn)齒輪計算。齒輪22的齒數(shù)為取齒輪22、23的幾何尺寸，取模數(shù)，按標(biāo)準(zhǔn)齒輪計算。2） 圓錐齒輪傳動設(shè)計由結(jié)構(gòu)簡圖24可知，錐齒輪20、21實現(xiàn)圖13中的運動功能7的減速運動功能，它所實現(xiàn)的傳動比為4。兩錐齒輪的軸間角為錐齒輪20的分度圓錐角為錐齒輪16的分度圓錐角為錐齒輪的最小不根切當(dāng)量齒數(shù)為錐齒輪

14、16齒數(shù)按最小不根切齒數(shù)確定，即錐齒輪17的齒數(shù)為取錐齒輪16、17的幾何尺寸，取模數(shù)，按標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動計算。4.執(zhí)行機構(gòu)1設(shè)計執(zhí)行機構(gòu)1驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件1運動，由圖4-12可知，執(zhí)行機構(gòu)1由曲柄34，連桿35和滑塊36組成。由設(shè)計題目可知，滑塊26的行程為由此可以確定該機構(gòu)曲柄的長度連桿25的長度與機構(gòu)的許用壓力角、曲柄存在條件及結(jié)構(gòu)有關(guān)，即時，有最大值由此可以看出，連桿25的長度越大，機構(gòu)的最大壓力角越小。若要求則執(zhí)行機構(gòu)1如圖5-3所示。圖5-3 曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計執(zhí)行機構(gòu)2、3的設(shè)計和1相同，設(shè)計方法如上所述。6、執(zhí)行機構(gòu)4設(shè)計執(zhí)行機構(gòu)4驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件4運動，由圖4-12可知，執(zhí)行機構(gòu)4由

15、皮帶輪主動輪19、皮帶輪從動輪51和皮帶輪皮帶52組成。由設(shè)計題目知，皮帶輪主動輪轉(zhuǎn)一周皮帶走過的的行程為則皮帶輪主動輪和從動輪的直徑為圖5-4 皮帶輪傳輸機構(gòu)設(shè)計六、 運動方案執(zhí)行構(gòu)件的運動時序分析在該設(shè)計方案中，原動機1430rpm的轉(zhuǎn)速依次通過的皮帶輪第一次減速、的滑移變速齒輪組第二次減速和3的2級齒輪第三次減速輸出到傳送帶的主動輪上，主動輪轉(zhuǎn)動一周帶動傳送帶前進(jìn)200mm，實現(xiàn)每分鐘輸送50,75,100件棒料。同時，通過一個與傳送帶主動輪同軸固聯(lián)的錐齒輪引出一運動分支，并通過的槽輪傳動、齒輪加速和曲柄滑塊機構(gòu)將動力輸出到執(zhí)行構(gòu)件4上。同時在分出兩個分支分別與的槽輪相連，由曲柄滑塊機構(gòu)

16、將動力輸出到構(gòu)件1、2、3上。的槽輪保證執(zhí)行構(gòu)件1、2、3的動作時間只占自身周期的；的加速齒輪使得執(zhí)行構(gòu)件1在較短的動作時間內(nèi)完成一個的工作行程。齒輪24，25，26，27則實現(xiàn)輸出軸的分支，并且保證兩個軸之間的距離是200mm。該方案所設(shè)計棒料輸送裝置結(jié)構(gòu)簡單，僅由帶傳動、齒輪傳動和槽輪傳動組成的傳動系統(tǒng)，帶傳動和曲柄滑塊機構(gòu)組成的運動執(zhí)行結(jié)構(gòu)，再加上原動機組成。整體結(jié)構(gòu)緊湊、簡單、有效，尺寸適中。由于該機構(gòu)主要是由標(biāo)準(zhǔn)齒輪和簡單的曲柄滑塊機構(gòu)組成，其加工組裝容易，制造成本低廉。七、零件表所有齒輪模數(shù)取m=2mm序號名稱符號尺寸1齒輪5齒數(shù)292齒輪6齒數(shù)573齒輪7齒數(shù)234齒輪8齒數(shù)635齒輪9