產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)——課程設(shè)計(jì)報(bào)告說明書

1、.Harbin Institute of Technology課程設(shè)計(jì)說明書（論文）課程名稱：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目：產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線（方案一）院 系：班 級(jí)：設(shè) 計(jì) 者：Kingsley_Liu 學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)時(shí)間：哈爾濱工業(yè)大學(xué). v.設(shè)計(jì)說明書一、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14，22，28件小包裝產(chǎn)品。圖1 產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線（方案一）功能簡圖二、 工藝方法分析由設(shè)計(jì)題目和圖1可以看出，使產(chǎn)品在輸送線1

2、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2所示。 T T執(zhí)行構(gòu)件運(yùn) 動(dòng) 情 況執(zhí)行構(gòu)件1進(jìn)進(jìn)執(zhí)行構(gòu)件2進(jìn) 退停止 T T圖2 產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線（方案1 ）運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖圖2中是執(zhí)行構(gòu)件1的工作周期， 是執(zhí)行構(gòu)件2的工作周期，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)運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行構(gòu)件2是簡諧運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行構(gòu)件2的工作周期 是執(zhí)行構(gòu)件1的工作周期的2倍。執(zhí)行構(gòu)件2的動(dòng)作周期則只有執(zhí)行構(gòu)件1的工作周期的二分之一左右，因此，執(zhí)行構(gòu)件2大多數(shù)時(shí)間是在停歇狀態(tài)。三、 運(yùn)動(dòng)功能分析及運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖根據(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)該具有的運(yùn)動(dòng)功

3、能如圖3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)的單向直線運(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）單向直線運(yùn)動(dòng)一段距離，主動(dòng)件轉(zhuǎn)速分別為14、22、28轉(zhuǎn)/分。 14、22、28 rpm圖3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)1的運(yùn)動(dòng)功能由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1430轉(zhuǎn)/分，為了在執(zhí)行機(jī)構(gòu)1的主動(dòng)件上分別的到14、22、28轉(zhuǎn)/分的轉(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)比有3種，分別為總傳動(dòng)比由定傳動(dòng)比和變傳動(dòng)比兩部分構(gòu)成，即3種總傳動(dòng)比中最大，最小。由于定傳動(dòng)比是常數(shù)，因此，3種變傳動(dòng)比中最大，最小。若采用滑移齒輪變速，其最大傳動(dòng)比最好不大于4，即于是定傳動(dòng)比為變傳動(dòng)比的其他值為 于是，傳動(dòng)系統(tǒng)的有級(jí)變速功

4、能單元如圖4所示。i=4，2.55，2圖4 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)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)功能還具有減速功能，如圖5所示。i=2.5圖5 過載保護(hù)運(yùn)動(dòng)功能單元整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)僅靠過載保護(hù)運(yùn)動(dòng)功能單元不能實(shí)現(xiàn)其全部定傳動(dòng)比，因此，在傳動(dòng)系統(tǒng)中還要另加減速運(yùn)動(dòng)功能單元，其減速比為減速運(yùn)動(dòng)功能單元如圖6所示。i=10.22圖6 減速運(yùn)動(dòng)功能單元根據(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)的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖，如圖7所示。為了使用統(tǒng)一原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件2，應(yīng)該在圖8所示的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖中

5、加一運(yùn)動(dòng)分支功能單元，其運(yùn)動(dòng)分支驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件2，該運(yùn)動(dòng)分支功能單元如圖7所示。由于執(zhí)行構(gòu)件2的工作周期是執(zhí)行構(gòu)件1的工作周期的2倍，也就是說，運(yùn)動(dòng)分支在驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件2之前應(yīng)該減速，使其轉(zhuǎn)速等于執(zhí)行機(jī)構(gòu)1的主動(dòng)件轉(zhuǎn)速的一半；由于執(zhí)行構(gòu)件2與執(zhí)行構(gòu)件1的運(yùn)動(dòng)平面相互垂直，因此，該減速運(yùn)動(dòng)功能單元如圖9所示。1430rpm i=2.5 i=4，2.55，2 i=10.22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)圖圖8 運(yùn)動(dòng)分支功能單元i=2圖9 減速運(yùn)動(dòng)功能單元由于執(zhí)行構(gòu)件2是間歇運(yùn)動(dòng)，且由圖1可以看出執(zhí)行構(gòu)件2的間歇時(shí)間是工作周期的3/4，即其運(yùn)動(dòng)時(shí)間是其工作周期的1/4。因此，間歇運(yùn)動(dòng)功能單元的運(yùn)

6、動(dòng)系數(shù)為間歇運(yùn)動(dòng)功能單元如圖10所示=0.25圖10 間歇運(yùn)動(dòng)功能單元由于執(zhí)行構(gòu)件2的動(dòng)作周期是執(zhí)行構(gòu)件1的工作周期的一半，因此，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件2的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2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11所示。i=0.25 圖11 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)執(zhí)行構(gòu)件2的運(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12所示。圖12 執(zhí)行機(jī)構(gòu)2的運(yùn)動(dòng)功能單元根據(jù)上述分析，可以畫出整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖，如圖13所示

7、。圖13 產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線方案1的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖四、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案擬定根據(jù)圖13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。圖13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14所示。1430rpm 1圖14 電動(dòng)機(jī)替代運(yùn)動(dòng)功能單元1圖13中的運(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15所示。 i=2.5圖15 皮帶傳動(dòng)替代運(yùn)動(dòng)功能單元2圖13中的運(yùn)動(dòng)功能單元3是有級(jí)變速功能，可以選擇滑移齒輪變速傳動(dòng)代替，如圖16所示。 i=4，2.55,2圖16 滑移齒輪變速替代

8、運(yùn)動(dòng)功能單元3圖13中的運(yùn)動(dòng)功能單元4是減速功能，可以選擇2級(jí)齒輪傳動(dòng)代替，如圖17所示。圖17 2級(jí)齒輪傳動(dòng)替代運(yùn)動(dòng)功能單元4圖13中的運(yùn)動(dòng)功能單元5是運(yùn)動(dòng)分支功能單元，可以用圓錐齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)輪與皮帶傳動(dòng)的主動(dòng)輪同軸固連替代。如圖18所示。圖18 2運(yùn)動(dòng)功能單元的主動(dòng)件固聯(lián)替代運(yùn)動(dòng)功能單元5圖13中的運(yùn)動(dòng)功能單元6是把連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的單向直線運(yùn)動(dòng)，可以選擇皮帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)替代，如圖19所示。圖19 皮帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)替代運(yùn)動(dòng)功能單元6圖13中的運(yùn)動(dòng)功能單元7是減速功能，且其運(yùn)動(dòng)輸入軸與運(yùn)動(dòng)輸出軸相互垂直，可以用錐齒輪替代，如圖20所示。 i=2圖20 圓錐齒輪傳動(dòng)替代運(yùn)動(dòng)功能單元7圖13中運(yùn)

9、動(dòng)功能單元8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 根據(jù)槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)系數(shù)的計(jì)算公式式中,Z槽輪徑向槽數(shù)。于是槽輪的徑向槽數(shù)為該槽輪機(jī)構(gòu)如圖21所示。=0.25 8圖21 槽輪機(jī)構(gòu)替代連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能單元8圖13中的運(yùn)動(dòng)功能單元9是增速運(yùn)動(dòng)功能單元，可以用圓柱齒輪傳動(dòng)替代，如圖22所示。 i=0.25 9圖22 圓柱齒輪傳動(dòng)替代增速運(yùn)動(dòng)功能單元9圖13中的運(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，可以用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)替代，如圖23所示。圖23 曲柄滑塊機(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，

10、按照?qǐng)D13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)依次連接便形成了產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線（方案一）的運(yùn)動(dòng)方案簡圖，如圖24所示（見A3圖紙）。1.電動(dòng)機(jī)2,4,15,18.皮帶輪3,19.皮帶5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,22,23.圓柱齒輪 16,17.圓錐齒輪20.撥盤21.槽輪24.曲柄25.連桿26.滑塊圖24 產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線（方案一）的運(yùn)動(dòng)方案簡圖五、 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)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)，由圖24可知，執(zhí)行機(jī)構(gòu)1由皮帶輪主動(dòng)輪15、皮帶輪從動(dòng)輪18和皮帶輪皮帶19組成。由設(shè)計(jì)題目知，皮帶輪主動(dòng)輪轉(zhuǎn)一周皮帶走過的的行程為則皮帶輪

11、主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的直徑為圖25 皮帶輪傳輸機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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)，由圖24可知，執(zhí)行機(jī)構(gòu)2由曲柄24，連桿25和滑塊26組成。由設(shè)計(jì)題目可知，滑塊26的行程為由此可以確定該機(jī)構(gòu)曲柄的長度連桿25的長度與機(jī)構(gòu)的許用壓力角、曲柄存在條件及結(jié)構(gòu)有關(guān)，即時(shí)，有最大值由此可以看出，連桿25的長度越大，機(jī)構(gòu)的最大壓力角越小。若要求則執(zhí)行機(jī)構(gòu)2如圖26所示。圖26 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.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，該槽輪的各幾何尺寸關(guān)系如圖27所示。圖27 槽輪機(jī)構(gòu)幾何尺寸關(guān)系2) 槽輪槽間角由圖27可知槽輪的槽間角為3) 槽輪每次轉(zhuǎn)位時(shí)撥

12、盤的轉(zhuǎn)角4) 中心距槽輪機(jī)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(duì)槽深 10) 鎖止弧半徑取4、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24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、。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(dòng)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(duì)嚙合齒輪的齒數(shù)和應(yīng)該大致相同為了更接近于所要求的傳動(dòng)比并改善傳動(dòng)性能，可取可取2) 計(jì)算齒輪幾何尺寸齒輪9、10的齒數(shù)和齒輪5、6的齒數(shù)和相等，即 若取齒

13、輪模數(shù)為，則這兩對(duì)齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距相同這兩對(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。齒輪7、8的齒數(shù)和比齒輪5、6的齒數(shù)和小，即為了使齒輪7、8的實(shí)際中心距與齒輪5、6的標(biāo)準(zhǔn)中心距相同，齒輪7、8需要正變位，齒輪7、8為正傳動(dòng)，其幾何尺寸按變位齒輪計(jì)算。中心距實(shí)際中心距計(jì)算嚙合角計(jì)算變位系數(shù)和因，故應(yīng)按變位系數(shù)線圖左部斜線分配變位系數(shù)。得5、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1）圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 由結(jié)構(gòu)簡圖24可知，齒輪11、12、13、14實(shí)現(xiàn)圖17中的運(yùn)動(dòng)功能4的減速運(yùn)動(dòng)功能，它所實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為10.22。由于齒輪11、12、13、14是2級(jí)齒輪傳動(dòng)，這2級(jí)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比可如此分配：齒輪11、12可按最

14、小不根切齒數(shù)確定，即于是取為了使齒輪11、12、13、14的傳動(dòng)比更接近于圖13中運(yùn)動(dòng)功能4的傳動(dòng)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(jì)算。由結(jié)構(gòu)簡圖24可知，齒輪22、23實(shí)現(xiàn)圖22中的運(yùn)動(dòng)功能9的增速運(yùn)動(dòng)功能，它所實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為0.25。齒輪23可按最小不根切齒數(shù)確定，即齒輪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(jì)算。2） 圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)由結(jié)構(gòu)簡圖24可知，錐齒輪16、17實(shí)現(xiàn)圖13中的運(yùn)動(dòng)功能7的減速運(yùn)動(dòng)功能，它所實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為2。兩錐齒輪的軸間角為錐齒輪17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

15、輪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(dòng)計(jì)算。六機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析在該設(shè)計(jì)方案中，原動(dòng)機(jī)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的2級(jí)齒輪第三次減速輸出到傳送帶的主動(dòng)輪上，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周帶動(dòng)傳送帶前進(jìn)480mm，實(shí)現(xiàn)每分鐘輸送14,22,28件小包裝產(chǎn)品。同時(shí)，通過一個(gè)與傳送帶主動(dòng)輪同軸固聯(lián)的錐齒輪引出一運(yùn)動(dòng)分支，并通過的錐齒輪減速、的槽輪傳動(dòng)、齒輪加速和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將動(dòng)力輸出到執(zhí)行構(gòu)件2上。其中，錐齒輪16轉(zhuǎn)動(dòng)兩周對(duì)應(yīng)錐齒輪17轉(zhuǎn)過一周，即實(shí)現(xiàn)槽處產(chǎn)品到達(dá)2包時(shí)，執(zhí)行構(gòu)件2工作將這2包推送到下一工位；而的槽輪則保證執(zhí)行構(gòu)件2的動(dòng)作時(shí)間只占自身周期的；的加速齒輪使得執(zhí)行構(gòu)件2在較短的動(dòng)作時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)的工作行程。該方案所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，僅由帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和槽輪傳動(dòng)組成的傳動(dòng)系統(tǒng)，帶傳動(dòng)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組成的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)，再加上原動(dòng)機(jī)組成。整體結(jié)構(gòu)緊湊、簡單、有效，尺寸適中。由于該機(jī)構(gòu)主要是由標(biāo)準(zhǔn)齒輪和簡單的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組成，其加工組裝容易，制造成本低廉。在執(zhí)行機(jī)構(gòu)1中改用帶傳動(dòng)，在一定程度上避免了剛性沖擊和柔性沖擊，減小了生產(chǎn)時(shí)可能產(chǎn)生的振動(dòng)，使得機(jī)構(gòu)傳動(dòng)更加穩(wěn)定，同時(shí)也避免了產(chǎn)品因受到過大沖擊而損壞。該機(jī)構(gòu)能很好滿足題目所給出的運(yùn)動(dòng)要求。*所有