鞭炮插引機(jī)的設(shè)計(jì)

1、沏力/孝力/身林舞院COLLEGE OF SCIENCE AND TECHNOLOGV HfdUT課程設(shè)計(jì)說明書課程名稱：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)專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化班級： 0904學(xué)生姓名: 劉希 學(xué) 號：0912110431起迄日期:2011年06月18日 2011年06月28日指導(dǎo)教師：邱顯/湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院教務(wù)部制設(shè)計(jì)任務(wù)書 錯誤！未定義書簽。設(shè)計(jì)題目 錯誤！未定義書簽。設(shè)計(jì)任務(wù) 錯誤！未定義書簽。設(shè)計(jì)提示 錯誤！未定義書簽。一、設(shè)計(jì)工作原理 錯誤！未定義書簽。（一）機(jī)構(gòu)的工作原理 錯誤！未定義書簽。 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l

2、bookmark6 o Current Document （二）原動機(jī)的選擇原理 5 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document （三）傳動機(jī)構(gòu)的選擇和工作原理 6二、功能分解圖，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作分解 7（一）功能分解圖如下圖 錯誤！未定義書簽。（二）繪制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動轉(zhuǎn)化功能 錯誤！未定義書簽。（三）執(zhí)行構(gòu)件的選擇 錯誤！未定義書簽。（四）用形態(tài)學(xué)矩陣法創(chuàng)建機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案錯誤！未定義書簽。三、運(yùn)動方案的選擇 錯誤！未定義書簽。（一）雙膠輻： 錯誤！未定義書簽。（二）切引機(jī)構(gòu)： 錯誤！未定義書簽。（三）壓引板： 錯誤！未定義書簽。（四）送料機(jī)構(gòu)： 錯誤！未定義

3、書簽。四、機(jī)構(gòu)運(yùn)動總體方案圖（機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖）.錯誤！未定義書簽。五、工作循環(huán)圖 錯誤！未定義書簽。六、執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程及尺寸計(jì)算 錯誤！未定義書簽。（一）各個機(jī)構(gòu)的傳動比的計(jì)算以其齒輪的各個參數(shù)（二）凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)總結(jié) 19參考資料 20引言隨著科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)水平的不斷發(fā)展和人們生活條件的不斷改善，消費(fèi) 者的價(jià)值觀念變化很快，市場需求才出現(xiàn)多樣化的特征，機(jī)械產(chǎn)品的種類日益增 多，例如，各種金屬切削機(jī)床、儀器儀表、重型機(jī)械、輕工機(jī)械、紡織機(jī)械、石 油化工機(jī)械、交通運(yùn)輸機(jī)械、海洋作業(yè)機(jī)械、鋼鐵成套設(shè)備、辦公設(shè)備、家用電 器以及兒童玩具等等。同時，這些機(jī)械產(chǎn)品的壽命周期也相應(yīng)縮短。企業(yè)為了贏得市

4、場，必須不斷開發(fā)符合市場需求的產(chǎn)品。 新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制 造，其中設(shè)計(jì)是產(chǎn)品開發(fā)的第一步，是決定產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、水平、市場競爭 力和經(jīng)濟(jì)效益的最主要因素。機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是對產(chǎn)品的功能、 工作原理、系統(tǒng) 運(yùn)動方案、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動與動力設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸、力和能量的傳遞方式、各 個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計(jì)算，并將其轉(zhuǎn)化為具 體的描述以作為制造的工作過程。 其中機(jī)械產(chǎn)品的功能、工作原理、系統(tǒng)運(yùn)動方 案、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動與動力設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸、力和能量的傳遞方式等內(nèi)容是機(jī) 械原理課程的教學(xué)內(nèi)容。當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，知識經(jīng)濟(jì)已見端倪，綜合國力的競爭日趨激 烈。國力的競爭，歸

5、根結(jié)底是科技與人才的競爭。 而機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是機(jī)械原 理課程的一個重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，同時，又是機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃中一個 相對獨(dú)立的設(shè)計(jì)實(shí)踐，在培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械綜合設(shè)計(jì)能力及創(chuàng)新意識與能力方面， 起著重要的作用。在課程設(shè)計(jì)中，它培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。本次設(shè)計(jì)的是鞭炮插引機(jī)的設(shè)計(jì)，以小見大，設(shè)計(jì)并不是門簡單的課程，它需要同學(xué)們理性 的思維和豐富的空間想象能力。設(shè)計(jì)題目：鞭炮插引機(jī)的設(shè)計(jì)鞭炮插插引機(jī)的原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求:引線進(jìn)給量L與鞭炮的引線長度相等，送料板的位移 S和鞭炮的外徑D之 間的關(guān)系約為：S=0.866D。為提高生產(chǎn)效率，每13個鞭炮連成一排進(jìn)行盤鞭， 每個工作循環(huán)為一排鞭炮插

6、引。要求達(dá)到的性能參數(shù)見下表。鞭炮插引機(jī)的性能參數(shù)方案號引線長度L/mm鞭炮外徑D/mm生產(chǎn)能力/（排/min）A35477B45860C551246設(shè)計(jì)任務(wù)1）設(shè)計(jì)該鞭炮插引機(jī)的工作部件使雙膠輾、切引刀、壓引板和送料板實(shí)現(xiàn) 上述運(yùn)動形式并達(dá)到性能參數(shù)的要求；2）繪制機(jī)器工作部件的運(yùn)動循環(huán)圖；3）自選原動機(jī)，擬定傳動系統(tǒng)總體方案，一般應(yīng)包括帶傳動、齒輪或蝸桿 傳動等，繪制機(jī)器傳動系統(tǒng)方案簡圖；4）分配各級傳動的傳動比，確定各級傳動的基本參數(shù)，并計(jì)算主要傳動件 的幾何尺寸；5）設(shè)計(jì)工作部件中的凸輪機(jī)構(gòu)。確定運(yùn)動規(guī)律，選定基圓半徑，繪制凸輪 的輪廓曲線，并校核最大壓力角核最小曲率半徑；6）設(shè)計(jì)工作

7、部件中的連桿機(jī)構(gòu)。確定各構(gòu)件的運(yùn)動尺寸和執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動 參數(shù)；7）設(shè)計(jì)工作部件中的間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)；8）建立工作部件的運(yùn)動模型并進(jìn)行運(yùn)動仿真分析（選作）1.3設(shè)計(jì)提示1）由于雙膠輾將引線向下送到要求的長度才切斷， 切斷的時候不能送進(jìn)引 線。因此需要間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)使雙膠輾間歇轉(zhuǎn)動。為減小外形結(jié)構(gòu)尺寸，可采用不 完全齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。2）引線切割之后，為了保證引線能夠準(zhǔn)確到達(dá)炮心位置，需要壓引板壓緊 引線并送達(dá)指定位置向外、向上回退。向下送引的位移為815mm,可在該范圍中自行確定3）切引機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)可采用凸輪或組合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)一.設(shè)計(jì)工作原理（一）.機(jī)構(gòu)工作原理及工藝動作過程簡介鞭炮插引機(jī)的動作執(zhí)行構(gòu)件有雙

8、膠輾、 切引刀、壓引板和送料板等，各工作 要求實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動形式如下圖所示。 原動機(jī)通過傳動系統(tǒng)將動力傳遞給雙膠輾， 雙 膠輾對滾壓緊線并使引線向下間歇進(jìn)給，達(dá)到進(jìn)給量L后，切引刀切斷引線。在這一過程中送料板不東，然后送料板進(jìn)給位移 S,切引刀往左回?cái)[或移動，為 給下一排鞭炮插引線作準(zhǔn)備。鞭炮插引機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（二）原動機(jī)的選擇原理（1）原動機(jī)的分類原動機(jī)的種類按其輸入能量的不同可以分為兩類：A一次原動機(jī)此類原動機(jī)是把自然界的能源直接轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，因此稱為一次原動機(jī)。屬于此類原動機(jī)的有柴油機(jī)，汽油機(jī)，汽輪機(jī)和燃汽機(jī)等。B二次原動機(jī)此類原動機(jī)是將發(fā)電機(jī)等能機(jī)所產(chǎn)生的各種形態(tài)的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，因此稱為

9、二次原動機(jī)。屬于此類原動機(jī)的有電動機(jī)，液壓馬達(dá)，氣壓 馬達(dá)，汽缸和液壓缸等。(2)選擇原動機(jī)時需考慮的因素1:考慮現(xiàn)場能源的供應(yīng)情況。2:考慮原動機(jī)的機(jī)械特性和工作制度與工作相匹配。3:考慮工作機(jī)對原動機(jī)提出的啟動，過載，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，調(diào)速和控制等 方面的要求。4:考慮工作環(huán)境的影響。5:考慮工作可靠，操作簡易，維修方便。6:為了提高機(jī)械系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，須考慮經(jīng)濟(jì)成本：包括初始成本和 運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)成本。綜上所述，在鞭炮插引機(jī)中最益選擇二次原動機(jī)中的電動機(jī)作為原動件。(三)傳動機(jī)構(gòu)的選擇和工作原理(1)傳動機(jī)構(gòu)的作用1:把原動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩變換為執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的轉(zhuǎn)矩或力。2:把原動機(jī)輸出的速度降低或提高，以

10、適應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的需要。3:用原動機(jī)進(jìn)行調(diào)速不經(jīng)濟(jì)和不可能時，采用變速傳動來滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu) 經(jīng)常調(diào)要求4:把原動機(jī)輸出的等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變5:實(shí)現(xiàn)由一個或多個動力機(jī)驅(qū)動或若干個速度相同或不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。6:由于受機(jī)體的外形，尺寸的限制，或?yàn)榱税踩筒僮鞣奖?，?zhí)行機(jī)構(gòu) 不宜與原動機(jī)直接連接時，也需要用傳動裝置來聯(lián)接。(2)傳動機(jī)構(gòu)選擇的原則1:對于小功率傳動，應(yīng)在考慮滿足性能的需要下，選用結(jié)構(gòu)簡單的傳動 裝置，盡可能降低初始費(fèi)用。2:對大功率傳動，應(yīng)優(yōu)先考慮傳動的效率，節(jié)約能源，降低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用和 維修費(fèi)用。3:當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求變速時，若能與動力機(jī)調(diào)速比相適應(yīng)，可直接連接或 采用定傳動比的傳動裝置；當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

11、要求變速范圍大。用動力機(jī)調(diào)速 不能滿足機(jī)械特性和經(jīng)濟(jì)性要求時， 則應(yīng)采用變傳動比傳動；除執(zhí)行機(jī) 構(gòu)要求連續(xù)變速外，盡量采用有級變速。4:執(zhí)行機(jī)構(gòu)上載荷變化頻繁，且可能出現(xiàn)過載，這時應(yīng)加過載保護(hù)裝置。5:主，從動軸要求同步時，應(yīng)采用無滑動的傳動裝置。6:動裝置的選用必須與制造水平相適應(yīng)，盡可能選用專業(yè)廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)傳動裝置，加減速器，變速器和無級變速器等。二、功能分解，（一）功能分解為以下幾個部件1）雙膠輾：電動機(jī)開動后通過軸帶動雙膠輾滾動，雙膠輾然后帶動引線運(yùn) 動使引線到達(dá)導(dǎo)引板下面。2）切引機(jī)構(gòu)：引線向下到達(dá)一定長度后，切引刀通過來回運(yùn)動切斷引線。3）壓引板：引線切斷之后，壓引板壓緊引線并送達(dá)

12、指定位置向外、向上回 退。4）送料機(jī)構(gòu)：送料板通過進(jìn)給位移 S到達(dá)指定位置。等壓引板回退時再進(jìn) 給位移S給下一排鞭炮插引線作準(zhǔn)備。.運(yùn)動方案的選擇1）雙膠輾：由于雙膠輾將引線向下送到要求的長度后才切斷，切斷的時候 不能送進(jìn)給線。因此需要間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)使雙膠輾間歇運(yùn)動。為減小外形結(jié)構(gòu)尺寸, 于是采用不完全齒輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。2）切引刀：切引刀是通過來回?cái)[動或移動來切斷引線， 因此采用凸輪機(jī)構(gòu) 和桿組來實(shí)現(xiàn)。3）3）壓引板：為了保證引線能夠準(zhǔn)確到達(dá)炮心位置，采用兩個凸輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn), 一個控制上下移動，一個控制向外、向內(nèi)移動。4）送料機(jī)構(gòu)：由于送料板是間歇性的運(yùn)動，因此采用凸輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，它也可以采用凸輪

13、機(jī)構(gòu)或者組合機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。5）機(jī)構(gòu)總圖四.工作循環(huán)圖所示的機(jī)械系統(tǒng)方案的執(zhí)行件需要進(jìn)行運(yùn)動協(xié)調(diào)設(shè)計(jì) 其運(yùn)動循環(huán)如圖所示0 H4 bb /yyiui六、執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程及尺寸計(jì)算i各個機(jī)構(gòu)的傳動比的計(jì)算以其齒輪的各個參數(shù).根據(jù)設(shè)計(jì)要求及原動機(jī)的選擇原則，選定電動機(jī)的功率為 2000W3000W同步 轉(zhuǎn)速為1500r/min ,滿載轉(zhuǎn)速為1440r/min ,又因?yàn)樗纳a(chǎn)能力是60排/min , 因此其總傳動比為：i=n滿/n 總=(1440r/min)/(60r/min)=242）根據(jù)其各個機(jī)構(gòu)的運(yùn)動位移以其運(yùn)動時間分配傳動比， 則分得帶傳動比為2, 一級直齒輪傳動比為2,二級直齒輪傳動比為3,

14、 一級錐齒輪傳動比為1,渦輪 蝸桿傳動比為2。.3）根據(jù)其分配的帶傳動比為2,設(shè)皮帶輪的直徑d1=20mm則d2=2*20=40，設(shè) 中心距為 a,又有 0.7 （d1+d2） ad1+d2,得出 42a60,則取 a=55。4）設(shè)z1=10, z8=30,其模數(shù)均為2,壓力角均為20 ,則直齒輪的各個參數(shù)如卜表所小;齒輪齒數(shù)模數(shù)壓力角分度圓直徑1102202022022040830220609902201801030220605）在錐齒輪中設(shè)z3=20,模數(shù)m=2壓力角為20 ,則根據(jù)傳動比i=n1/n2 ,得 出 z4=40, z11=40,分度圓直徑 d3=60, d4=80, d11=

15、80。6）在不完全齒輪中，設(shè)從動齒輪的齒數(shù)z6=60, m=2則根據(jù)i=n1/n2,得出不完 全齒輪z7=20,分度圓直徑，d6=120, d7=40o.凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1.切引機(jī)構(gòu)有關(guān)凸輪的設(shè)計(jì)由于在前2s內(nèi)切引刀不能動，得讓雙膠輾將引線向下導(dǎo) 45mm之后切引刀才 開始運(yùn)動，因此在前兩秒內(nèi)一直在基圓上運(yùn)動，在這上面的行程為45mm設(shè)其基圓半徑為50mm得出切引刀的運(yùn)動位移圖和輪廓曲線圖 。如下所示：2壓引板有關(guān)凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)因?yàn)閴阂逍鑼?shí)現(xiàn)向下，向上回退，向下送引的位移俄日 8到15mm因此取 10mm也就是說它的行程為10mm設(shè)基圓半徑為25mm得出運(yùn)動位移圖和輪廓 曲線圖如下所示：2）壓

16、引板向前向后運(yùn)動3.送料機(jī)構(gòu)的凸輪設(shè)計(jì)因?yàn)樗土习宓奈灰苨和鞭炮的外徑D之間的關(guān)系約為：s=o.866D,因?yàn)槠渫鈴?D=8mm因此s=6,928mm送料板只有在雙膠輾滾下 45mncEf0切引刀將其切斷才 運(yùn)動，在這段時間內(nèi)一直在基圓上運(yùn)動， 行程為6.9280.設(shè)其基圓半徑為2.5mm 得出如下運(yùn)動位移圖和輪廓曲線圖如下所示總結(jié)課程設(shè)計(jì)終于告一段落了，給我的感覺就是辛苦。剛開始的時候根本不知道 怎么做，打開電腦都不知道寫什么。過了很多天才開始動手。真的體會到了什么 叫萬事開頭難了。艱難的走出第一步后，設(shè)計(jì)就開始了，開始后就感覺沒有想象 中的難了。雖然在設(shè)計(jì)的過程中遇到了很多問題， 但還是知道該從何下手了。通 過這次課程設(shè)計(jì)，我又重溫了一遍CAD0圖，畫一個總體方案圖就畫了一個晚上， 讓我體會到了學(xué)機(jī)械的難度。然后也讓我更加熟悉word,以前知識打文章，現(xiàn)在還會插入目錄了。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過程中也遇到了 一些機(jī)械原理中的問題，所以我也正好能復(fù)習(xí)一遍機(jī)械原理。這真是一舉三得啊。為了這次的課程設(shè)計(jì)，我每次都是不知不覺的做到很晚，時間一下就過去了， 但是在過程中有一種滿足感，這讓我更加喜歡機(jī)械了。但是