哈工大棒料輸送布線

1、.設(shè)計說明書一、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40，60，80塊分三檔可以調(diào)節(jié)。圖1-1棒料輸送裝置（方案14）功能簡圖二、工藝動作分析T1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。| |執(zhí)行機構(gòu)運動情況執(zhí)行構(gòu)件1進退停停停停停停執(zhí)行構(gòu)件2進退進退停停停停執(zhí)行構(gòu)件3停停進退停停停停執(zhí)行構(gòu)件4停進停進停進停進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為鋼料裝料機構(gòu)；執(zhí)行構(gòu)件2為銅料裝料機構(gòu)；執(zhí)行

2、構(gòu)件3為鋁料裝料機構(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，該功能單元把一個連續(xù)的單向傳動轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動，然后把間歇轉(zhuǎn)動變成往復(fù)平動。圖2-1 執(zhí)行機構(gòu)4的運動功能單元2、由于電動機的轉(zhuǎn)速為1430r/min，為了在執(zhí)行機構(gòu)1的主動件上分別得到40r/min，60r/min和80r/min的轉(zhuǎn)速，則由電動機到執(zhí)行機構(gòu)1之間的總傳動比iZ有3種，分別為iz1=143040=35.75iz2=143060=23.83iz3=143080

3、=17.88總傳動比由定傳動比ic和變傳動比iv兩部分構(gòu)成，即iz1=iciv1iz2=iciv2iz3=iciv33種傳動比中iZ1最大，iZ3最小。由于定傳動比ic是常數(shù)，因此3中變傳動比中iv1最大，iv3最小。若采用滑移齒輪變速，其最大傳動比最好不大于4，即iv1=4于是定傳動比為ic=iz1iv1=8.973變傳動比的其他值為iv2=iz2ic=2.67iv3=iz3ic=2.00于是，傳動系統(tǒng)的有級變速功能單元如圖2-2所示。 i=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環(huán)節(jié)。過載保護運動功能單元可采用帶傳動實

4、現(xiàn)，這樣，該運動功能單元不僅具有過載保護功能還具有減速功能，如圖2-3所示。i=2.5圖2-3 過載保護運動功能單元整個傳動系統(tǒng)僅靠過載保護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/2.5=17.88/2.5=3.575減速運動功能單元如圖2-4所示。i=3.575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。1430rpmi=2.5i=4，2.67，2i=3.575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)該加一運動分支功能

5、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的工作周期是執(zhí)行構(gòu)件4的工作周期的4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)1的主動件轉(zhuǎn)速的1/4；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=2圖3-2 減速運動功能單元由于執(zhí)行構(gòu)件2是間歇運動，且由圖1-1可以看出執(zhí)行構(gòu)件2的間歇時間是工作周期的1/2，因此，間歇運動功能單元的運動系數(shù)為1=0.5間歇運動功能單元如圖3-3所示=0.25圖3-3 間歇運動功能單元構(gòu)件2、3也是間

6、歇運動，由圖1-1可以看出執(zhí)行構(gòu)件1、3的間歇時間是工作周期1/4，因此間歇運動功能單元運動系數(shù)2=3=0.25 其運動功能單元與構(gòu)件1相同，如圖3-4=0.25圖3-4 間歇運動功能單元由于執(zhí)行構(gòu)件1、2、3的動作周期是執(zhí)行構(gòu)件4的工作周期的4倍，因此，驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件4的驅(qū)動機構(gòu)的主動件的轉(zhuǎn)速應(yīng)該是驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件1、2、3轉(zhuǎn)速的4倍左右。所以，間歇運動功能單元輸出的運動應(yīng)經(jīng)過增速運動功能單元增速，如圖3-5所示。i=0.25圖3-5 增速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

7、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)3-6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3-7所示。圖3-7棒料輸送裝置（方案12）的運動功能系統(tǒng)圖四、系統(tǒng)運動方案擬定1根據(jù)圖3-7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3-7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圖4-1 電動機替代運動功能單元12、圖3-7中的運動功能單元2是過載保護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=2.5圖4

8、-2皮帶傳動替代運動功能單元23、圖3-7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34、圖3-7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3-7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3-7中的運動功能單元6是增速運動功能單元，可以用圓柱齒輪傳動替代，如圖4-6所示。i=0.5 6圖4-6 圓柱齒輪傳動替代增速運動功能單元67、圖3-7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

9、功能單元，可以用槽輪機構(gòu)替代。該運動功能單元的運動系數(shù)為 =0.5由槽輪機構(gòu)運動系數(shù)的計算公式有：=kZ-22Z式中，Z槽輪的徑向槽數(shù)。K圓柱銷數(shù)；取k=2; Z=4。該槽輪機構(gòu)如圖3-7所示。圖4-7用槽輪機構(gòu)替代運動功能單元78、圖3-7中的運動功能單元8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4-11所示。圖4-11用槽輪機構(gòu)替代運動功能單元89、圖3-7中的運動功能單元9是減速功能，且其運動輸入軸與運動輸出軸相互垂直，可以用錐齒輪替代，如圖4-9所示。i=4圖4-9 圓錐齒輪傳動替代運動功能單元910、圖3-7中運動功能單元11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

10、輪機構(gòu)替代。該運動功能單元的運動系數(shù)為=0.25由槽輪機構(gòu)運動系數(shù)的計算公式有：=Z-22Z式中，Z槽輪的徑向槽數(shù)。則，槽輪的徑向槽數(shù)為：Z= 21-2=21-2*0.25=4該槽輪機構(gòu)如圖31所示。圖4-10用槽輪機構(gòu)替代運動功能單元1111、圖3-7中的運動功能單元12、16、18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4-11所示。圖4-11 鏈傳動機構(gòu)代功能單元12、16、18abcde1.電動機2,4,19，51，52，53.皮帶輪3,50.皮帶5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,17，18，22,23，24，25，26，27，30，31，3

11、2，33，39,40，46,47,54.圓柱齒輪 20，21.圓錐齒輪 15，28，37，44撥盤16，29，38，45.槽輪19，34，41，48.曲柄35，42，49.連桿36，43，50.滑塊圖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

12、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) 鎖止弧半徑取執(zhí)行機構(gòu)1與執(zhí)行機構(gòu)2的槽輪機構(gòu)相同，設(shè)計參見b。b.執(zhí)行機構(gòu)2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=4，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

13、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、

14、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

15、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

16、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1、曲柄34的初始位置如圖6-1所示，曲柄34逆時針轉(zhuǎn)動時的初始位置由角38確

17、定。滑塊34的起始極限位置在左側(cè)，因此，曲柄32與水平軸的夾角38=0。圖6-1槽輪機構(gòu)運動示意圖2、撥盤28的起始位置如圖6-1所示，撥盤28逆時針轉(zhuǎn)動時的初始位置由角34確定，撥盤34逆時針轉(zhuǎn)動時的初始位置處于槽輪由動變停的分界位置，因此，撥盤28與水平軸的夾角34=03、 曲柄41的初始位置如圖39所示，曲柄41逆時針轉(zhuǎn)動時的初始位置由角38確定?；瑝K43的起始極限位置在左側(cè)，因此，曲柄41與水平軸的夾角38=-45。圖6-2槽輪機構(gòu)運動示意圖3、撥盤37的起始位置如圖6-2所示，撥盤37逆時針轉(zhuǎn)動時的初始位置由角34確定，撥盤37逆時針轉(zhuǎn)動時的初始位置處于槽輪由動變停的分界位置，因此，

18、撥盤37與水平軸的夾角34=-1354、 曲柄3的初始位置如圖6-3所示，曲柄48逆時針轉(zhuǎn)動時的初始位置由角38確定?；瑝K48的起始極限位置在左側(cè)，因此，曲柄48與水平軸的夾角38=0。圖6-3槽輪機構(gòu)運動示意圖5、 撥盤44的起始位置如圖39所示，撥盤44逆時針轉(zhuǎn)動時的初始位置由角34確定，撥盤44逆時針轉(zhuǎn)動時的初始位置處于槽輪由動變停的分界位置，因此，撥盤44與水平軸的夾角34=-456、 撥盤15的起始位置如圖6-4所示，撥盤15逆時針轉(zhuǎn)動時的初始位置由角34確定，撥盤15逆時針轉(zhuǎn)動時的初始位置處于槽輪由動變停的分界位置，因此，撥盤15與水平軸的夾角34=-45。圖6-4 槽輪機構(gòu)運動示意圖七、 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200mm，實現(xiàn)每分鐘輸送40,60,80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