機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)鞭炮插引機(jī)

1、湖南工業(yè)大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)資 料 袋 學(xué)院（系、部） 2010 2011 學(xué)年第 2 學(xué)期 課程名稱 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 職稱 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 學(xué)號 題 目 鞭炮插引機(jī)的設(shè)計(jì) 成 績 起止日期 2011 年 6 月 22 日 2011 年 6月 28 日目 錄 清 單序號材 料 名 稱資料數(shù)量備 注1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書12課程設(shè)計(jì)說明書13課程設(shè)計(jì)圖紙1張456 機(jī) 械 原 理設(shè)計(jì)說明書鞭炮插引機(jī)的設(shè)計(jì)起止日期： 2011 年 6 月 22 日 至 2011 年 6 月 28 日學(xué)生姓名班級學(xué)號成績指導(dǎo)教師(簽字)機(jī)械工程學(xué)院（部）2009年 6 月20 日目錄0.設(shè)計(jì)任務(wù)書31. 工

2、作原理和工藝動(dòng)作分解42. 根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖63. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型74. 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評定95. 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)116. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖127.切引刀凸輪機(jī)構(gòu)尺度設(shè)計(jì)138,切引刀凸輪機(jī)構(gòu)速度分析159.參考資料1610.設(shè)計(jì)總結(jié) 17湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2010 2011 學(xué)年第 2 學(xué)期 學(xué)院（系、部） 專業(yè) 班級課程名稱： 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 鞭炮插引機(jī)的設(shè)計(jì) 完成期限：自 2011 年 6 月 22 日至 2011 年 6 月 28 日共 1 周內(nèi)容及任務(wù)一、設(shè)計(jì)的任務(wù)與主要技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)任務(wù)：1）設(shè)計(jì)該鞭炮插引機(jī)的工作部分使雙膠輥、

3、切引刀、壓引板、和送料板實(shí)現(xiàn)上述運(yùn)動(dòng)形式并達(dá)到性能參數(shù)的要求;2)繪制機(jī)器工作部件的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；3）只選原動(dòng)機(jī)，擬定傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案，一般包括帶傳動(dòng)、齒輪和蝸桿傳動(dòng)等，繪制機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案簡圖；4）分配各級傳動(dòng)的傳動(dòng)比，確定各級傳動(dòng)的基本參數(shù)，并計(jì)算主要傳動(dòng)件的幾何尺寸；5）設(shè)計(jì)工作部分中的凸輪機(jī)構(gòu)。確定運(yùn)動(dòng)規(guī)律，確定基圓半徑，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(jì)工作部分的連桿機(jī)構(gòu)。確定各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸和執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)；7）設(shè)計(jì)工作部分中的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；8）建立工作部分的運(yùn)動(dòng)模型并進(jìn)行仿真分析（選作）。其余設(shè)計(jì)參數(shù)是： 引線長度35mm，鞭炮外徑4mm； 生產(chǎn)能力

4、每分鐘77排； 機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù) 10%； 驅(qū)動(dòng)電機(jī) 0.55kw，1390r/min。二、設(shè)計(jì)工作量要求：對設(shè)計(jì)任務(wù)課題進(jìn)行工作原理和工藝動(dòng)作分解，根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖，進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型，構(gòu)思該機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案，并進(jìn)行的選擇和評定，確定機(jī)械運(yùn)動(dòng)的總體方案，根據(jù)任務(wù)書中的技術(shù)參數(shù)，確定該機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)，作出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，對相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的具體尺度進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。要求有設(shè)計(jì)說明書一份，相關(guān)圖紙一至兩張。（有條件的要求用三維動(dòng)畫表述）。進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容6.22-6.24構(gòu)思該機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案6.25-6.28運(yùn)動(dòng)分析及整體設(shè)計(jì)主要參考資料1 朱理機(jī)械原理北京：高等教育

5、出版社，2010：1-3252 戴娟機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書北京：高等教育出版社，2011：1-1853 王洪、劉揚(yáng)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)北京：北京交通大學(xué)出版社，2010：13-304 王巍機(jī)械制圖北京：高等教育出版社，2009：172-210指導(dǎo)教師： 2011 年 5月 16 日系（教研室）主任 2011 年 5月 23日1.工作原理和工藝動(dòng)作分解根據(jù)任務(wù)書的要求，該機(jī)械的應(yīng)有的工藝過程是，機(jī)構(gòu)應(yīng)由雙膠輥、切引刀、壓引板和送料板的運(yùn)動(dòng)組成。各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式為：（1）雙膠輥，每一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的開始轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度將引線進(jìn)給35mm，做間歇運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖1-1所示：圖 11雙膠輥運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖（2）切引

6、刀，引線向下進(jìn)給達(dá)到指定位置并且壓引板壓緊引線后，切引刀切斷引線，之后壓引板壓緊引線插入鞭炮。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖13所示：圖 12 切引刀運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖（3）壓引板，引線向下進(jìn)給后，壓引板水平方向正向進(jìn)給5mm壓緊引線，切引刀切斷引線后再豎直向下進(jìn)給10mm，使引線插入鞭炮，之后水平負(fù)方向退回5mm，再豎直向上進(jìn)給10mm，準(zhǔn)備下一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的循環(huán)。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖12所示：圖 13 壓引板運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖（4）送料板，壓引板將引線插進(jìn)鞭炮并松開引線后，水平進(jìn)給S=3.464mm。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖14所示：圖 14送料板運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖2.根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖根據(jù)以上分析，擬定鞭炮插引機(jī)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如圖

7、2-1所示，制定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的目的是確定鞭炮插引機(jī)各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作的先后順序、相位，以利于設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)試。圖 21 鞭炮插引機(jī)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖3. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型由以上各機(jī)構(gòu)工藝動(dòng)作分解可知該機(jī)器共有四個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)雙膠輥、壓引板、切引刀和送料板。根據(jù)運(yùn)動(dòng)分析擬定各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方案如下：3.1 雙膠輥的機(jī)構(gòu)方案由以上雙膠輥的工藝動(dòng)作分解可知雙膠輥機(jī)構(gòu)需要實(shí)現(xiàn)間歇性的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，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(jī)構(gòu)所示。 圖 31 不完全齒輪 圖 32 槽輪機(jī)構(gòu)3.2壓引板機(jī)構(gòu)方案由以上壓引板的工藝動(dòng)作分解可知壓引板機(jī)構(gòu)需要實(shí)現(xiàn)水平和豎直方向的間歇性的矩形運(yùn)動(dòng)軌跡，根據(jù)要求擬定如下兩種

8、方案，如圖33連桿-凸輪組合機(jī)構(gòu)，圖34雙凸輪機(jī)構(gòu)所示。 圖 33連桿-凸輪組合機(jī)構(gòu) 圖 34雙凸輪機(jī)構(gòu)3.3切引刀機(jī)構(gòu)方案由以上切引刀的工藝動(dòng)作分解可知切引刀機(jī)構(gòu)需要實(shí)現(xiàn)間歇性的往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)要求擬定如下兩種方案，如圖35導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，圖36凸輪機(jī)構(gòu)所示。 圖35 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 圖36 凸輪機(jī)構(gòu)3.4送料板由以上送料板的工藝動(dòng)作分解可知送料機(jī)構(gòu)需要實(shí)現(xiàn)間歇性的單向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，根據(jù)要求擬定如下兩種方案，如圖35鏈傳動(dòng)-不完全齒輪機(jī)構(gòu)，圖36凸輪機(jī)構(gòu)所示。 圖 37 鏈傳動(dòng)-不完全齒輪機(jī)構(gòu) 圖 3-8 棘輪齒條機(jī)構(gòu) 4. 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評定4.1機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的擬定綜合以上機(jī)構(gòu)選型以及功能要求，擬

9、定以下四種方案方案一: 方案二： 圖 41 圖42 方案三： 方案四： 圖 43 圖 444.2壓引機(jī)構(gòu)方案比較圖 41,42方案的壓引板機(jī)構(gòu)均采用凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)壓引板的矩形軌跡要求，凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)多種預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)軌跡，該機(jī)構(gòu)以自由度為2的五桿機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，而兩個(gè)自由度為1的擺動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)則形成附加機(jī)構(gòu)。凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)克服了單一凸輪無法整周轉(zhuǎn)動(dòng)的缺點(diǎn)，使機(jī)構(gòu)可以做精確地運(yùn)動(dòng)。而圖 43,44均采用雙凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)壓引板的矩形軌跡要求，雙凸輪機(jī)構(gòu)自由度為2，不僅運(yùn)用了凸輪可以實(shí)現(xiàn)精確運(yùn)動(dòng)的特性，也克服了凸輪從動(dòng)件不能做周轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的缺點(diǎn)。綜合比較凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)和雙凸輪機(jī)構(gòu)，

10、二者都可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的軌跡要求，且均用于輕載場合。但凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)制造工藝較為復(fù)雜，所占空間較大。而雙凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)簡單，便于制造。因此壓引機(jī)構(gòu)采用雙凸輪機(jī)構(gòu)更為合理。4.3送料機(jī)構(gòu)方案比較圖 41,43采用鏈傳動(dòng)與不完全齒輪結(jié)合的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)單向間歇性進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，對環(huán)境要求低。附加機(jī)構(gòu)為不完全齒輪實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)。圖 42，44采用棘輪齒條機(jī)構(gòu)，輸出運(yùn)動(dòng)為單向間歇性的，行程可調(diào)而且準(zhǔn)確。但沖擊和噪音較大，適用于低速輕載場合。綜合比較二者都用于輕載場合，但鏈傳動(dòng)較棘輪齒條機(jī)構(gòu)制造成本較低，結(jié)構(gòu)簡單。送料機(jī)構(gòu)采用鏈傳動(dòng)與不完全齒輪結(jié)合的機(jī)構(gòu)更加合理。綜上比較采用方案三如圖43所示

11、最為合適，即雙膠輥由不完全齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪組成；切引刀由凸輪組成，齒輪做傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；壓引板由雙凸輪機(jī)構(gòu)組成，標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)；送料板由不完全齒輪-鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)組成，鏈傳動(dòng)作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。5. 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比計(jì)算： 第一級采用傳送帶減速器，傳動(dòng)比為3，第二級采用一級齒輪減速器，傳動(dòng)比為6，變速機(jī)構(gòu)如圖51所示。圖 51系統(tǒng)變速機(jī)構(gòu)6.插引機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)構(gòu)簡圖與本組同學(xué)王科共同制作完成總機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，如下圖61所示。圖 61總機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖鞭炮插引機(jī)的動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)有雙膠輥（）、切引刀（）、壓引板（）和送料板（）。雙膠輥，由不完全齒輪1與標(biāo)準(zhǔn)齒輪組成;切引刀，由凸輪2組成，齒輪做傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；壓引板

12、，由凸輪3、4，壓引板組成，標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)；送料板，由不完全齒輪5和鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)6組成，傳送帶9作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；7、8為帶傳動(dòng),作為減速機(jī)構(gòu)。一個(gè)周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：每一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的開始雙膠輥先轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度將引線進(jìn)給35mm，然后停止轉(zhuǎn)動(dòng)；引線向下進(jìn)給后，壓引板水平方向正向進(jìn)給5mm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；隨后壓引板豎直向下進(jìn)給10mm，使引線插入鞭炮，之后水平負(fù)方向退回5mm，再豎直向上進(jìn)給10mm然后停止運(yùn)動(dòng)；壓引板向上進(jìn)給的同時(shí)送料板水平進(jìn)給S=3.464mm，準(zhǔn)備下一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的循環(huán)。7. 切引刀凸輪機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì)切引刀的運(yùn)動(dòng)不具高速和大負(fù)載，可選用等速運(yùn)動(dòng)形式

13、，由要求和已知條件可知S=C。由切引刀凸輪工藝動(dòng)作分解得到以下凸輪基本參數(shù)：推程運(yùn)動(dòng)角0 =45°；遠(yuǎn)休止角01=30°；回程運(yùn)動(dòng)角0=45°；近休止角02=240°。切引刀凸輪機(jī)構(gòu)采用盤形凸輪及推程直動(dòng)從動(dòng)件，對于推程直動(dòng)從動(dòng)件壓力角最大許用壓力角為=30°，為方便起見，不影響機(jī)構(gòu)傳動(dòng)和其他影響，直接采用。對于基圓半徑由諾模圖查得當(dāng)壓力角為30°，如圖71所示，轉(zhuǎn)角為45°，h為18mm,查得其半徑為 r0=180.4=45mm。從動(dòng)件為滾子從動(dòng)件，滾子與凸輪輪廓間為滾動(dòng)摩擦，磨損較小，也可用來傳遞較大動(dòng)力，對于切引刀這種

14、中高速機(jī)構(gòu)比較合適。滾子半徑根據(jù)基圓半徑確定，其大小為rr=（0.10.15）r0 。系數(shù)取1.33計(jì)算得rr=6mm 。采用反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)出如圖72所示的切引刀凸輪機(jī)構(gòu)。圖 71諾模圖 圖 72 切引刀凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 8,切引刀凸輪機(jī)構(gòu)速度分析根據(jù)切引刀工藝動(dòng)作分解可知切引刀的運(yùn)動(dòng)速度并不高，而且屬于低載荷機(jī)構(gòu)，所以擬定了等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律作為凸輪的運(yùn)功規(guī)律，畫出運(yùn)動(dòng)圖線如圖81所示，其規(guī)律分析如下：S = (h/。)=0.4V =（ds）/（dt）=(hw)/。=2.512 m/sa = (dv)/(dt)=0圖 81切引刀凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)曲線9. 參考資料1、朱理機(jī)械原理北京：高等教育出版社，2010

15、：1325；2、戴娟機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書北京：高等教育出版社，2011：1185；3、王洪、劉揚(yáng)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)北京：北京交通大學(xué)出版社，2010：1330。4、王巍機(jī)械制圖北京：高等教育出版社，2009：172-21010. 設(shè)計(jì)總結(jié)在劉揚(yáng)老師的帶領(lǐng)下，我們完成了機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)。雖然說我們是第一次接觸專業(yè)課的課程設(shè)計(jì)，遇到了很多的困難，但對機(jī)械濃厚的興趣，使我們下定決心解決一切難題，做出自己的新意，拿出完美的方案。在這為期一周的時(shí)間里，我們不僅完成了自己的設(shè)計(jì)作品，也鞏固了自己的專業(yè)知識，加強(qiáng)了實(shí)踐能力，深入了解了專業(yè)課程設(shè)計(jì)的流程，深深地明白了實(shí)踐是檢驗(yàn)一切真理的標(biāo)準(zhǔn)，只有把書本知識在實(shí)踐中運(yùn)用，才能將其深刻的理解掌握，總的來說通過這次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)每個(gè)人都受益頗多。開始設(shè)計(jì)時(shí)先對各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分解，進(jìn)而確定各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)類型，篩選出各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)方案，進(jìn)一步熟悉了不同機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式、優(yōu)缺點(diǎn)以及適用場合，懂得了根據(jù)機(jī)構(gòu)特點(diǎn)和機(jī)器功能要求評價(jià)不同方案的合理性，為以后的設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的知識基礎(chǔ)和實(shí)踐能力。在設(shè)計(jì)過程中熟練了對CAD