哈工大機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

1、Harbin Institute of Technology機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書課程名稱： 機(jī)械原理 設(shè)計(jì)題目： 產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線（方案1）院 系： 機(jī)電學(xué)院 班 級(jí)： 設(shè) 計(jì) 者： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)時(shí)間： 1、 緒論 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是在我們學(xué)習(xí)了機(jī)械原理之后的實(shí)踐項(xiàng)目，通過老師和書本的傳授，我們了解了機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，掌握了機(jī)構(gòu)的簡化方式與運(yùn)動(dòng)規(guī)律，理論知識(shí)需要與實(shí)踐相結(jié)合，這便是課程設(shè)計(jì)的重要性。我們每個(gè)人都需要獨(dú)立完成一個(gè)簡單機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，計(jì)算各機(jī)構(gòu)的尺寸，同時(shí)還需要編寫符合規(guī)范的設(shè)計(jì)說明書，正確繪制相關(guān)圖紙。通過這個(gè)項(xiàng)目，我們應(yīng)學(xué)會(huì)如何收集與分析資料，如何正確閱讀與書寫說明書，如何

2、利用現(xiàn)代化的設(shè)備輔助工作。這種真正動(dòng)手動(dòng)腦的設(shè)計(jì)有效的增強(qiáng)我們對(duì)該課程的理解與領(lǐng)會(huì)，同時(shí)培養(yǎng)了我們的創(chuàng)新能力，為以后機(jī)械設(shè)計(jì)課程打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2、 設(shè)計(jì)題目產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線使用功能描述圖中所示，輸送線1上為小包裝產(chǎn)品，其尺寸為長寬高=600200200，小包裝產(chǎn)品送至A處達(dá)到2包時(shí)，被送到下一個(gè)工位進(jìn)行包裝。原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1430rpm，每分鐘向下一工位可以分別輸送14，22，30件小包裝產(chǎn)品。產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線（方案一）功能簡圖3、 設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖由設(shè)計(jì)題目可以看出，推動(dòng)產(chǎn)品在輸送線1上運(yùn)動(dòng)的是執(zhí)行構(gòu)件1，在A處把產(chǎn)品推到下一工位的是執(zhí)行構(gòu)件2，這兩個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)關(guān)系如圖所示。 1

3、 1 執(zhí)行構(gòu)件一執(zhí)行構(gòu)件二 01 02 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖圖中1 是執(zhí)行構(gòu)件1的工作周期，01 是執(zhí)行構(gòu)件2的工作周期，02是執(zhí)行構(gòu)件2的動(dòng)作周期。因此，執(zhí)行構(gòu)件1是做連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行構(gòu)件2是間歇運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行構(gòu)件2的工作周期01 是執(zhí)行構(gòu)件1的工作周期T1的2倍。執(zhí)行構(gòu)件2的動(dòng)作周期02則只有執(zhí)行構(gòu)件1的工作周期T1的二分之一左右。 四、 設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖根據(jù)分析，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件1工作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該具有的運(yùn)動(dòng)功能如圖所示。運(yùn)動(dòng)功能單元把一個(gè)連續(xù)的單向傳動(dòng)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)件每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，從動(dòng)件（執(zhí)行構(gòu)件1）往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，主動(dòng)件轉(zhuǎn)速分別為14,22,30rpm 14,22,30rpm執(zhí)行機(jī)

4、構(gòu)1的運(yùn)動(dòng)功能由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1430rpm，為了在執(zhí)行機(jī)構(gòu)1的主動(dòng)件上分別得到14、22、30rpm的轉(zhuǎn)速，則由電動(dòng)機(jī)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)1之間的總傳動(dòng)比iz有3種，分別為iz1=102.14iz2=65.00iz3=47.67總傳動(dòng)比由定傳動(dòng)比ic和變傳動(dòng)比iv兩部分構(gòu)成，即iz1=iciv1iz2=iciv2iz3=iciv33種總傳動(dòng)比中iz1最大，iz3最小。由于定傳動(dòng)比ic是常數(shù)，因此，3種變傳動(dòng)比中iv1最大，iv3最小。為滿足最大傳動(dòng)比不超過4，選擇iv1 =4 。定傳動(dòng)比為 ic= =25.54變傳動(dòng)比為 iv2= =2.55iv3=1.87傳動(dòng)系統(tǒng)的有級(jí)變速功能單元如圖所示。i=4

5、,2.55,1.87有級(jí)變速運(yùn)動(dòng)功能單元為了保證系統(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)同時(shí)還具有減速功能。i=2.5在傳動(dòng)系統(tǒng)中還要加減速運(yùn)動(dòng)功能單元，其減速比為i=10.22為了避免齒輪過大，采用兩級(jí)減速。i1=i2=3.2減速運(yùn)動(dòng)功能單元如圖6所示。i1=i2=3.2 減速運(yùn)動(dòng)功能單元至此，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一的全部機(jī)構(gòu)已經(jīng)設(shè)計(jì)完畢，其總體結(jié)構(gòu)如下圖。 1430rpm i=2.5 i=4,2.55,1.87 i1=3.2 i2=3.2 執(zhí)行構(gòu)件一由于只有一個(gè)原動(dòng)件，為了同時(shí)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一、二，需要一個(gè)運(yùn)動(dòng)分支單元。運(yùn)動(dòng)分支單元減速運(yùn)動(dòng)功能單元由于執(zhí)行構(gòu)件二為間歇

6、運(yùn)動(dòng)，且間歇時(shí)間是工作周期T2的3/4，即其運(yùn)動(dòng)時(shí)間是其工作周期T2的1/4。因此，間歇運(yùn)動(dòng)功能單元的運(yùn)動(dòng)系數(shù)為=間批歇運(yùn)動(dòng)功能單元如圖所示=0.25 間歇運(yùn)動(dòng)功能單元由于執(zhí)行構(gòu)件1的工作周期T1是執(zhí)行構(gòu)件2的工作周期T2的2倍，因此，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件2的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件的轉(zhuǎn)速應(yīng)該是驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件1的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)1的主動(dòng)件的轉(zhuǎn)速的2倍左右。所以，間歇運(yùn)動(dòng)功能單元輸出的運(yùn)動(dòng)應(yīng)經(jīng)過增速運(yùn)動(dòng)功能單元增速，如圖所示。i=0.25 增速運(yùn)動(dòng)功能單元增速運(yùn)動(dòng)功能單元輸出的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)2實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)功能。由于執(zhí)行構(gòu)件2做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，因此，執(zhí)行構(gòu)件2的運(yùn)動(dòng)功能是把連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，如圖所示。執(zhí)行機(jī)構(gòu)2的運(yùn)

7、動(dòng)功能單元根據(jù)上述分析，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖，如圖所示。1430rpm i=2.5 i=4,2.55,1.87321 i1=3.2 i2=3.2 54執(zhí)行構(gòu)件一76981011執(zhí)行構(gòu)件二五、選定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、擬定機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案根據(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。 上圖中的運(yùn)動(dòng)功能單元1是原動(dòng)機(jī)。根據(jù)產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線的工作要求，可以選擇電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，如圖所示。1430rpm 電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)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(dòng)代替，如圖所示。i=2.5皮帶傳動(dòng)圖中的運(yùn)動(dòng)功能單元3是有級(jí)變速功能，可以選

8、擇滑移齒輪變速傳動(dòng)代替，如圖所示。 i=4，2.55，1.87滑移齒輪變速運(yùn)動(dòng)功能單元6是運(yùn)動(dòng)分支功能單元，可以用圓錐齒輪傳動(dòng)替代。如圖所示。運(yùn)動(dòng)輸出運(yùn)動(dòng)輸出運(yùn)動(dòng)輸入錐齒輪替代運(yùn)動(dòng)分支單元 運(yùn)動(dòng)功能單元7是把連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為連續(xù)往復(fù)擺動(dòng)，可以選擇直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)替代，如圖所示。直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)功能單元9是把連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能單元，可以用槽輪機(jī)構(gòu)替代。該運(yùn)動(dòng)功能單元的運(yùn)動(dòng)系數(shù)為 =0.25，根據(jù)槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)系數(shù)的計(jì)算公式=(Z-2)/2Z式中Z-槽輪徑向槽數(shù)。于是槽輪的徑向槽數(shù)為Z=4該槽輪機(jī)構(gòu)如圖21所示。 槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)功能單元9是增速運(yùn)動(dòng)功能單元，可以用圓

9、柱齒輪傳動(dòng)替代，如圖所示。圓柱齒輪傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)功能單元10是把連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為連續(xù)往復(fù)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能單元，可以用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)替代，如圖所示。正弦機(jī)構(gòu)替代連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為間隙轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能單元10根據(jù)以上分析，按照各個(gè)運(yùn)動(dòng)功能單元連接的順序把各個(gè)運(yùn)動(dòng)功能單元的替代機(jī)構(gòu)以此鏈接便形成了產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線的運(yùn)動(dòng)方案簡圖。六、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)1、 執(zhí)行機(jī)構(gòu)1的設(shè)計(jì)使用直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)可以有效的解決最大壓力角的問題，在理想情況下，摩擦力為0，最大壓力角為0。同時(shí)，當(dāng)偏距e=0時(shí)，凸輪的升程h=(r+d)-(r-d)由題目可知，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的升程為280+200=480=2d因此d=240考慮到凸輪基圓半徑不宜

10、過小，故選擇r=400 2.執(zhí)行機(jī)構(gòu)2設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)2驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件2運(yùn)動(dòng)，由結(jié)構(gòu)簡圖可知，執(zhí)行機(jī)構(gòu)2由曲柄1，連桿2，搖桿3，連桿4，滑塊5組成。12345由設(shè)計(jì)題目可知，滑塊3的行程為h=600由此可以確定曲柄1長a=225連桿2長b=525搖桿3長c=405連桿4長d=4203.槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1) 確定槽輪槽數(shù)在撥盤圓銷數(shù)k=1時(shí)，槽輪槽數(shù)z=4由圖可知槽輪的槽間角為2=3600/z=3600/4=9002) 槽輪每次轉(zhuǎn)位時(shí)撥盤的轉(zhuǎn)角2=1800-2=9003) 中心距a=150mm4) 撥盤圓銷回轉(zhuǎn)半徑 0.7071 106.0655) 槽輪半徑 =0.7071 R=a=0.7071*150

11、=106.0656) 鎖止弧張角 =3600-2=3600-900=27007) 圓銷半徑 rAr/6=106.065/6=17.6675mm8) 槽輪槽深 h>(+-1)a+rA=(0.7071+0.7071-1)*150+18=80.13mm9) 鎖止弧半徑 rS<r-rA=106.065-18=88.065mm取 RS=80mm4、滑移齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1) 確定齒輪齒數(shù)結(jié)構(gòu)簡圖中齒輪5、6、7、8、9、10組成了滑移齒輪有級(jí)變速運(yùn)動(dòng)功能單元，其齒數(shù)分別為z5、z6、z7、z8、z9、z10。由前面的分析可知Iv1=Z10/Z9=4Iv2=Z8/Z7=2.55Iv3=Z6/Z5=1

12、.87按最小不跟切齒數(shù)取z9=18則 z10=iv1z9=4*17=72為使相互嚙合的齒輪齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)，可取z10=71其齒數(shù)和為z9+z10=18+71=89另外兩對(duì)嚙合齒輪的齒數(shù)和應(yīng)該大致相同 Iv2=2.55Z7=89/(1+iv2)=89/(1+2.55)25Z8=2.55*2564Iv3=1.87Z5=89/(1+iv3)=89/(1+1.87)31Z6=1.87*3158可取Z5=31Z6=58Z7=25Z8=642) 計(jì)算齒輪幾何尺寸齒輪7、8齒數(shù)和、齒輪5、6的齒數(shù)和均與齒輪9、10的齒數(shù)和相等，即 z9+z10=z5+z6=89若模數(shù)相等m=2，這兩對(duì)齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距相同a=

13、m(Z9+Z10)/2=m(Z5+Z6)/2=89mm這三對(duì)齒輪互為標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)，其幾何尺寸可按標(biāo)準(zhǔn)齒輪計(jì)算。5、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1）兩級(jí)減速齒輪 兩級(jí)減速傳動(dòng)比均為3.2，標(biāo)準(zhǔn)齒輪不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)為17，因此Z11=17，Z12=54.4為滿足一對(duì)齒輪齒數(shù)最好互質(zhì)，選擇Z12=54同理Z13=17，Z14=542） 圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)由結(jié)構(gòu)簡圖可知，錐齒輪15、16實(shí)現(xiàn)圖21中的運(yùn)動(dòng)功能7的減速運(yùn)動(dòng)功能，他所實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為2兩錐齒輪的軸間角為 錐齒輪16的分度圓錐角為 錐齒輪15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15齒數(shù)按最小不根切齒數(shù)確定，即 錐齒輪16的齒數(shù)為 錐齒輪15、1

14、6的幾何尺寸，取m=2mm，按標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)計(jì)算。7、 機(jī)械系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖1 1執(zhí)行構(gòu)件一執(zhí)行構(gòu)件二 01 02 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖8、 總結(jié)通過檢索與閱讀資料，結(jié)合題目的有關(guān)要求，繪制出運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一、二的動(dòng)作，設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)功能圖。在已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速的情況下，確定機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)部分尺寸，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，最后建立運(yùn)動(dòng)模型，繪制實(shí)際運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。這是我們?cè)谶M(jìn)入大學(xué)后的首個(gè)課程設(shè)計(jì)，并沒有意識(shí)到它的重要性，在深入的了解到其中所包含的內(nèi)容以后，才發(fā)現(xiàn)這是整個(gè)機(jī)械原理課程的縮影，要想完成一個(gè)合理的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，我們要學(xué)會(huì)分析與解決問題。任何復(fù)雜的機(jī)構(gòu)都是由無數(shù)個(gè)簡單機(jī)構(gòu)所構(gòu)成的，無

15、論是連桿、凸輪還是齒輪輪系，都是必不可少的，真正掌握每個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，能夠通過運(yùn)動(dòng)規(guī)律來設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的尺寸，才是我們的目的。我深知自己知識(shí)、能力的不足，我會(huì)在今后的學(xué)習(xí)中更加謙虛謹(jǐn)慎、不斷進(jìn)步，請(qǐng)各位老師不吝賜教 。附錄1 滑移齒輪變速傳動(dòng)中每對(duì)齒輪幾何尺寸及重合度的計(jì)算1、滑移齒輪5和齒輪6序號(hào)項(xiàng)目代號(hào)計(jì)算公式及計(jì)算結(jié)果1齒數(shù)齒輪531齒輪6582模數(shù)23壓力角20°4齒頂高系數(shù)15頂隙系數(shù)0.256標(biāo)準(zhǔn)中心距a=m()/2=89mm7實(shí)際中心距89mm8嚙合角=209變位系數(shù)齒輪50.3齒輪6-0.310齒頂高齒輪52.600mm齒輪61.400mm11齒根高齒輪51.300mm齒

16、輪63.700mm12分度圓直徑齒輪562.000mm齒輪6116.000mm13齒頂圓直徑齒輪567.200mm齒輪6118.800mm14齒根圓直徑齒輪559.400mm齒輪6109.600mm15齒頂圓壓力角齒輪529.89°齒輪623.43°16重合度 /2=1.682、滑移齒輪7和齒輪8序號(hào)項(xiàng)目代號(hào)計(jì)算公式及計(jì)算結(jié)果1齒數(shù)齒輪725齒輪8642模數(shù)23壓力角20°4齒頂高系數(shù)15頂隙系數(shù)0.256標(biāo)準(zhǔn)中心距 = ()/2=89mm7實(shí)際中心距89mm8嚙合角9變位系數(shù)齒輪70齒輪8010齒頂高齒輪72.000mm齒輪82.000mm11齒根高齒輪73.0

17、00mm齒輪83.000mm12分度圓直徑齒輪750.000mm齒輪8128.000mm13齒頂圓直徑齒輪754.000mm齒輪8132.000mm14齒根圓直徑齒輪744.000mm齒輪8122.000mm15齒頂圓壓力角齒輪729.53°齒輪824.32°16重合度 /2=1.7023、滑移齒輪9和齒輪10序號(hào)項(xiàng)目代號(hào)計(jì)算公式及計(jì)算結(jié)果1齒數(shù)齒輪918齒輪10712模數(shù)23壓力角20°4齒頂高系數(shù)15頂隙系數(shù)0.256標(biāo)準(zhǔn)中心距 = ()/2=897實(shí)際中心距898嚙合角9變位系數(shù)齒輪90齒輪10010齒頂高齒輪92.000mm齒輪102.000mm11齒根高

18、齒輪93.000mm齒輪103.000mm12分度圓直徑齒輪936.000mm齒輪10142.000mm13齒頂圓直徑齒輪940.000mm齒輪10146.000mm14齒根圓直徑齒輪932.000mm齒輪10138.000mm15齒頂圓壓力角齒輪932.25°齒輪1023.94°16重合度 /2=1.670附錄二 定軸齒輪變速傳動(dòng)中每對(duì)齒輪幾何尺寸及重合度的計(jì)算1、圓柱齒輪11與齒輪12 (齒輪13同齒輪11，齒輪14同齒輪12)序號(hào)項(xiàng)目代號(hào)計(jì)算公式及計(jì)算結(jié)果1齒數(shù)齒輪1117齒輪12542模數(shù)33壓力角20°4齒頂高系數(shù)15頂隙系數(shù)0.256標(biāo)準(zhǔn)中心距 = ()/2=106.57實(shí)際中心距106.58嚙合角°9變位系數(shù)齒輪110齒輪12010齒頂高齒輪113.000mm齒輪123.000mm11齒根高齒輪113.750mm齒輪123.750mm12分度圓直徑齒輪1151mm齒輪12162mm1