哈工大機械課程方案包裝生產(chǎn)線方案

個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用HarbinInstituteofTechnology課程設(shè)計說明書課程名稱：機械原理課程設(shè)計設(shè)計題目：產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線<方案6）院 系：船舶與海洋工程學(xué)院班 級：機械2班設(shè)計者：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線 (方案6>題目要求如圖1所示，輸送線1上為小包裝產(chǎn)品，其尺寸為長 *寬*高=600*200*200，采取步進式輸送方式，把產(chǎn)品送至托盤 A上<托盤A上平面與輸送線1的上平面等高）托盤 A上升5mm、順時針回轉(zhuǎn)90°后，把產(chǎn)品推入輸送線2。然后，托盤A順時針回轉(zhuǎn)90°、下降5mm，恢復(fù)原始位置。原動機轉(zhuǎn)速為1430rpm，產(chǎn)品輸送量分三檔可調(diào)，每分鐘向輸送線 2分別輸送10，18，30件小包裝產(chǎn)品。 b5E2RGbCAP1/19個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用圖1工程設(shè)計（1）構(gòu)件時序關(guān)系分析如圖1所示，執(zhí)行構(gòu)件1帶動產(chǎn)品在輸送線1上運動。A處產(chǎn)品上升，旋轉(zhuǎn)的是執(zhí)行構(gòu)件2，而執(zhí)行構(gòu)件3在A處把產(chǎn)品推到下一個位置。三個執(zhí)行構(gòu)件的運動時序關(guān)系如下：p1EanqFDPw執(zhí)行構(gòu)件運動情況執(zhí)行構(gòu)件1進退執(zhí)行構(gòu)件2停升5mm停降5mm執(zhí)行構(gòu)件2停順時針停順時針停90°90°執(zhí)行構(gòu)件3停進退停圖2如圖2可看出，構(gòu)件1為連續(xù)往復(fù)，構(gòu)件2為間歇往復(fù)和間歇單向轉(zhuǎn)動，構(gòu)件3間歇往復(fù)。三個構(gòu)件的工作周期關(guān)系為T=T=T123。DXDiTa9E3d（2）構(gòu)件運動關(guān)系分析根據(jù)前面構(gòu)件時序關(guān)系分析，而且因為源動件為電機。則構(gòu)件 1工作應(yīng)該具有把一個連續(xù)單向運動轉(zhuǎn)化為連續(xù)往復(fù)移動的功能。電動機每轉(zhuǎn)動一周，構(gòu)件1往復(fù)運動一次。則構(gòu)件1的主動件轉(zhuǎn)速分別為10，18，30rpm。RTCrpUDGiT10、18、30rpm圖3執(zhí)行機構(gòu)1的運動功能電機轉(zhuǎn)速為1430rpm，為了在構(gòu)件1的主動件上分別獲得10，18，30rpm的轉(zhuǎn)速，則電動機到構(gòu)件1之間的傳動比iz有3種5PCzVD7HxAiz1=143iz2=79.44iz3=47.662/19個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用總傳動比由定傳動比 ic與變傳動比iv組成，滿足以下關(guān)系式：iz1=ic*iv1iz2=ic*iv2iz3=ic*iv3三種傳動比中iz1最大，iz3最小。由于定傳動比 ic是常數(shù)，因此3種傳動比中iv1最大，iv3最小。若采用滑移齒輪變速，其最大傳動比最好不要大于 4.5，?。簀LBHrnAILgiv1=4則有：ic= =35.75=2.22=1.33于是，有級變速單元如圖 4：i=4,2.22,1.33圖4有級變速運動功能單元為保證系統(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現(xiàn)，這樣，該運動功能單元不僅具有過載保護能力，還具有減速功能，如圖 5所示。xHAQX74J0X圖5過載保護運動功能單元整個傳動系統(tǒng)僅靠過載保護功能單元的減速功能不能實現(xiàn)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，減速比為 LDAYtRyKfEi==14.3減速運動功能單元如圖 6所示。i=14.3圖6執(zhí)行機構(gòu)1的運動功能根據(jù)上述運動功能分析，可以得到實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件 1運動的功能系統(tǒng)圖，如圖 7所示。1430rpm i=2.5i v=4,2.22,1.33 i=14.33/19個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用圖7實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1運動的運動功能系統(tǒng)圖為了使用同一原動機驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件2，應(yīng)該在圖7所示的運動功能系統(tǒng)圖加上1個運動分支功能單元，使其能夠驅(qū)動分支執(zhí)行構(gòu)件2，該運動分支功能單元如圖8所示。執(zhí)行構(gòu)件2有兩個執(zhí)行運動，一個是間歇往復(fù)移動，另一個是間歇單向轉(zhuǎn)動，并且這兩個運動的運動平面互相垂直。執(zhí)行構(gòu)件 3只有一個執(zhí)行運動，為間歇往復(fù)移動，其運動方向與執(zhí)行構(gòu)件 1的運動方向垂直。為了使執(zhí)行構(gòu)件2和執(zhí)行構(gòu)件3的運動和執(zhí)行構(gòu)件1的運動保持正確的空間關(guān)系，可以加一個運動傳遞方向轉(zhuǎn)換功能單元，如圖9所示。Zzz6ZB2Ltk圖8運動分支功能單元圖9運動傳遞方向轉(zhuǎn)換的運動功能單元經(jīng)過運動傳遞方向轉(zhuǎn)換功能單元輸出的運動需要分成三個運動分支分別驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件2的2個運動和執(zhí)行構(gòu)件3的一個運動。因此，需要加一個運動分支功能分支單元，如圖10所示。dvzfvkwMI1圖10運動分支功能單元執(zhí)行構(gòu)件2的一個運動是間歇往復(fù)移動，將連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成間歇往復(fù)移動功能單元，如圖11所示。圖11連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇往復(fù)移動的運動功能單元執(zhí)行構(gòu)件2的另一個運動是間歇單向轉(zhuǎn)動，且其運動平面與第一個運動的運動平面垂直，因此，可以選用運動傳遞方向轉(zhuǎn)換功能單元，如圖 12所示。rqyn14ZNXI圖12運動傳動方向轉(zhuǎn)換的運動功能單元然后再把這個運動經(jīng)過下一個運動單元把連續(xù)單向轉(zhuǎn)動化成間歇單向轉(zhuǎn)動，以驅(qū)動構(gòu)件2的第二個運動，如圖 13所示。EmxvxOtOco圖13連續(xù)單向轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇單向轉(zhuǎn)動的運動功能單元根據(jù)上述分析可以得出實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1和執(zhí)行構(gòu)件2運動功能的運動功能系統(tǒng)圖，如圖14所示。4/19個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用1 2 3 4執(zhí)行構(gòu)件 1567執(zhí)行構(gòu)件 298 10圖14 執(zhí)行構(gòu)件1、2的運動功能系統(tǒng)圖執(zhí)行構(gòu)件 3需要進行間歇往復(fù)移動，為此，需要將連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動。故采用如圖15所示運動單元把連續(xù)單向轉(zhuǎn)動化成間歇單向轉(zhuǎn)動。 SixE2yXPq5圖15連續(xù)單向轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇單向轉(zhuǎn)動的運動功能單元執(zhí)行構(gòu)件3需要進行間歇往復(fù)移動，而實現(xiàn)連續(xù)單向轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為單向轉(zhuǎn)動的運動功能單元的不完全齒輪角度過小，所以要采用如圖16運動放大以帶動圖17把連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為往復(fù)移動的運動功能單元的曲柄滑塊機構(gòu)以實現(xiàn)間歇往復(fù)。6ewMyirQFL圖16運動放大功能單元圖17把連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為往復(fù)移動的運動功能單元1 2 3 4執(zhí)行構(gòu)件15 679

執(zhí)行構(gòu)件 2停<0.1T）8 10 115/19個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用1213執(zhí)行構(gòu)件314停<0.1T）圖18產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線的運動功能系統(tǒng)圖<3）運動方案擬定根據(jù)圖18所示的運動功能系統(tǒng)圖,選擇適當?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。kavU42VRUs圖18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 19所示。y6v3ALoS891430rpm1圖19電動機替代運動功能單元1圖18中的運動功能單元2是過載保護單元兼具減速功能，可以選擇帶傳動實現(xiàn)，如圖20所示。2圖20傳動帶替代運動單元2圖18中的運動功能單元3是有級變速功能單元，可以選擇滑移齒輪變速傳動替代，如圖21所示。=4,2.22,1.33圖21滑移齒輪變速替代運動功能單元3圖18中的運動功能單元4是減速功能，可以選擇3級齒輪傳動代替，如圖22所示。i=14.3圖223級齒輪傳動替代運動功能單元4圖18中的運動功能單元6將連續(xù)傳動轉(zhuǎn)換為往復(fù)擺動，可以選擇導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)替代，如圖23所示。6/19個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用圖23導(dǎo)桿滑塊 機構(gòu)替代運動功能單元 6圖18中的運動 功能單元7是運動傳遞方向轉(zhuǎn)換功能單元，可以用圓錐齒輪 傳動替代，如圖 24所示。i=1圖24圓錐齒輪傳動替代減速運動功能單元7圖18中運動功能單元5是運動分支功能單元，可以用運動功能單元7錐齒輪傳動的主動輪、運動功能單元6導(dǎo)桿滑塊結(jié)構(gòu)的曲柄與運動功能單元4的運動輸出齒輪固聯(lián)替代，如圖25所示。M2ub6vSTnP圖252個運動功能單元的主動件固聯(lián)替代運動功能單元5圖18中運動功能單元9將連續(xù)傳動轉(zhuǎn)換為間歇往復(fù)移動，可以選用凸輪機構(gòu)替代，如圖26。圖26凸輪機構(gòu)替代運動功能單元9圖18中的功能單元11是改變傳遞方向的，可以選擇圓錐齒輪傳動替代，如圖27。圖27圓錐齒輪傳動機構(gòu)代替運動功能單元10圖18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，由運7/19個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用動循環(huán)圖可知該運動功能單元在一個工作周期之內(nèi)有兩次停歇和兩次轉(zhuǎn)動，且兩次停歇時間不同，于是可以用不完全齒輪機構(gòu)代替該運動功能單元，如圖 28所示。0YujCfmUCw圖28不完全齒輪傳動機構(gòu)代替運動功能單元11圖18中運動功能單元8是運動分支功能單元，可以用運動功能單元9、運動功能單元10錐齒輪傳動的主動輪、運動功能單元12齒輪傳動的主動輪與運動功能單元7的運動輸出齒輪固聯(lián)代替，如圖29所示。eUts8ZQVRd圖29個運動功能單元的主動件固聯(lián)替代運動功能單元 8圖18中運動功能單元12是把連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動的運動功能單元，可以用不完全齒輪機構(gòu)替代。如圖30所示。sQsAEJkW5T圖30不完全齒輪傳動機構(gòu)代替運動功能單元12圖18中運動功能單元13是加速功能，可以選擇齒輪傳動代替，傳動比為，如圖30所示。圖31用齒輪傳動替代運動功能單元13圖18中運動功能單元14是把連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為連續(xù)往復(fù)移動的運動功能單元，可以用曲柄滑塊機構(gòu)替代，如圖 32所示。GMsIasNXkA8/19個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用圖32用曲柄滑塊機構(gòu)替代運動功能單元14根據(jù)上述分析，按照圖19各個運動單元連接順序把個運動功能單元的替代機構(gòu)一次連接便形成了產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線 <方案6）的運動方案簡圖，詳見圖紙TIrRGchYzg<4）系統(tǒng)運動方案設(shè)計1）執(zhí)行機構(gòu)1的設(shè)計該執(zhí)行機構(gòu)是曲柄滑塊機構(gòu)，由曲柄17，滑塊，導(dǎo)桿20，連桿21和9/19個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用滑枕 22組成。其中大滑塊的行程 h=480mm,現(xiàn)對機構(gòu)進行參數(shù)計算。7EqZcWLZNX該機構(gòu)具有急回特性，在導(dǎo)桿20與曲柄17的軌跡圓相切時候，從動件處于兩個極限位置，此時導(dǎo)桿的末端分別位于C1和C2位置。取定C1C2的長度，使其滿足：lzq7IGf02E利用平行四邊形的特點，由下圖可知滑塊移動的距離 E1E2=C1C2=h，這樣就利用了機構(gòu)急回運動特性，使滑塊移動了指定的位移。 zvpgeqJ1hk設(shè)極位夾角為θ，顯然導(dǎo)桿 20的擺角就是θ，，由執(zhí)行構(gòu)件 1推程時間為0.6T1求得機構(gòu)的行程速比系數(shù) K=1.5，由此可得極位夾角和導(dǎo)桿 20的長度。NrpoJac3v1圖導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)設(shè)計先隨意選定一點為 D，以D為圓心，l為半徑做圓。再過 D作豎直線，以之為基礎(chǔ)線，左右各作射線，與之夾角 18°，交圓與 C1和C2點。則弧C1C2即為導(dǎo)桿頂部轉(zhuǎn)過的弧線，當導(dǎo)軌從 C1D擺到 C2D的時候，擺角為36°。接著取最高點為C,在C和C1之間做平行于C1C2的直線m，該線為滑枕22的導(dǎo)路，距離D點的距離為1nowfTG4KI10/19個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用在C1點有機構(gòu)最大壓力角，設(shè)連桿21的長度為l1，最大壓力角的正弦等于要求最大壓力角小于 100，所以有l(wèi)1越大，壓力角越小，取 l1=200~400mm。曲柄17的回轉(zhuǎn)中心在過D點的豎直線上，曲柄越長，曲柄受力越小，可選取AD=500mm，據(jù)此可以得到曲柄 17的長度同理得到曲柄33的長度l33=51mm,導(dǎo)桿l34=340mm2）執(zhí)行機構(gòu)2的設(shè)計如圖所示，執(zhí)行機構(gòu)2由兩個運動復(fù)合而成。其中一個運動是連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為單向間歇轉(zhuǎn)動，由不完全齒輪26、27實現(xiàn)。另一個運動是將連=續(xù)傳動轉(zhuǎn)換為間歇往復(fù)移動，可以選用直動平底從動件盤形凸輪機構(gòu)<28、29）固聯(lián)來共同完成要求。fjnFLDa5Zo不完全齒輪26、27的設(shè)計不完全齒輪27在一個工作周期內(nèi)的運動為轉(zhuǎn)+90°<0.05T2）停<0.10T）轉(zhuǎn)+90°<0.05T2）2停<0.7T2）設(shè)其傳動比為 1/5，可知主動輪轉(zhuǎn)動一周，主動輪和從動輪的運動關(guān)系為轉(zhuǎn)18° 轉(zhuǎn)36° 轉(zhuǎn)18° 轉(zhuǎn)270°轉(zhuǎn)90°停轉(zhuǎn)90°停26的齒數(shù)齒輪27可按可按最小不根切齒數(shù)確定，但為了使不完全齒輪為整數(shù)，取z27=20，則主動輪的假想齒數(shù)為z26=100。tfnNhnE6e5取模數(shù)為2mm，齒輪27為完全齒輪，其集合尺寸可按照標準齒輪計算。齒輪27為不完全齒輪，其上的有兩段齒數(shù)均為5的齒形，夾角為36°。主動輪轉(zhuǎn)動252°時開始與從動輪嚙合。 HbmVN777sL11/19個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用不完全齒輪傳動 26、27設(shè)計凸輪機構(gòu)的設(shè)計凸輪機構(gòu)在一個工作周期的運動為停0.6T2向上5mm<0.1T）停0.2T2向下5mm<0.1T2）推程角遠休程角回程角近休程角216°36°72°36°凸輪基圓半徑50mm，無偏距，升程為5mm,回程也為5mm。推程為正弦加速，回程為余弦加速?；讫X輪傳動設(shè)計①確定齒輪齒數(shù)如圖齒輪5，6，7，8，9，10組成了滑移齒輪有級變速單元，其齒數(shù)分別為z5，z6，z7，z8，z9，z10。由前面分析可知，V7l4jRB8Hsiv1=4==2.22==1.3383lcPA59W9按最小不根切齒數(shù)取z=17，則z=iv1z=4*17=689109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)，取 z10=69。其齒數(shù)和為z9+z10=17+69=86，另外兩對嚙合齒輪的齒數(shù)和應(yīng)大致相同，即z7+z8≈86，z5+z6≈86=2.22Z7≈26.7,取 =27, =86- ≈60故齒輪7和8要采用變位齒輪同理求得Z5=37，Z6=49②計算齒輪幾何尺寸取模數(shù)m=2mm，則5，6，9，10這兩對齒輪的標準中心距相同a=這三對齒輪均為標準齒輪，其幾何尺寸可按標準齒輪計算。圓柱齒輪傳動設(shè)計由圖可知，齒輪11、12、13、14實現(xiàn)運動功能單元4的減速功能，它所實現(xiàn)的傳動比為14.3。由于齒輪11、12、13、14是2級齒輪傳動，這212/19個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用級齒輪傳動的傳動比可如此確定 mZkklkzaaP取Z11=Z13=Z15=17于是為使傳動比更接近于運動功能單元4的傳動比14.3，取Z11=Z13=Z15=17Z12=42Z14=41Z16=41取模數(shù)m=2mm，按標準齒輪計算。3）齒輪傳動設(shè)計不完全齒輪29、30的設(shè)計不完全齒輪29在一個工作周期內(nèi)的運動為不嚙合270°嚙合36°非嚙合<0.15T3）設(shè)其傳動比為 0.4，可知主動輪轉(zhuǎn)動一周，主動輪和從動輪的運動關(guān)系為轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)36°轉(zhuǎn)54°停轉(zhuǎn)90°停29的齒數(shù)為齒輪30可按可按最小不根切齒數(shù)確定，但為了使不完全齒輪整數(shù)，取z30=20，則主動輪的假想齒數(shù)為z29=50。AVktR43bpw取模數(shù)為2mm，齒輪30為完全齒輪，其集合尺寸可按照標準齒輪計算。齒輪29為不完全齒輪，其上的有一段齒數(shù)均為5的齒形。主動輪轉(zhuǎn)動270°時開始與從動輪嚙合。ORjBnOwcEd由圖34-<b）可知，齒輪31、32實現(xiàn)運動功能單元13的放大功能，所實現(xiàn)的傳動比為0.25。齒輪32可按最小不根切齒數(shù)確定，即取172MiJTy0dTT齒輪31的齒數(shù)為17/0.25=68齒輪3132的幾何尺寸，取模數(shù) m=2mm，按標準齒輪計算。圓錐齒輪傳動設(shè)計由圖可知，圓錐齒輪18、19實現(xiàn)圖18中的運動功能單元7的方向運動功能，它所實現(xiàn)的傳動比為1，兩圓錐的齒輪的軸交角為gIiSpiue7AΣ=90°圓錐齒輪19的分度圓錐角為63.435度圓錐齒輪18的分度圓錐角為26.565度圓錐齒輪的最小不根切當量齒數(shù)為圓錐齒輪19的齒數(shù)可按最小不根切齒數(shù)確定，即Z=15取圓錐齒輪19的齒數(shù)為25齒輪18、19的幾何尺寸，取模數(shù) m=2mm，按標準直齒錐齒輪傳動計算。方案中所有圓錐齒輪均為轉(zhuǎn)向作用，傳動比均為 1:1。齒數(shù)均相同。圓錐齒輪的分度圓錐角均為 45°13/19個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用圓錐齒輪的最小不根切當量齒數(shù)為圓錐齒輪齒數(shù)可按最小不根切齒數(shù)確定，即 z=17齒輪18、19、24、25的幾何尺寸，取模數(shù)m=2mm，按標準直齒錐齒輪傳動計算。<5）運動方案執(zhí)行構(gòu)件的運動時序分析①曲柄17的初始位置如圖所示，曲柄17順時針轉(zhuǎn)動時的初始位置。由于該曲柄導(dǎo)桿機構(gòu)的極位夾角θ=36°，因此，當導(dǎo)桿20處于左側(cè)極限位置時uEh0U1Yfmh系統(tǒng)運動示意圖②凸輪的初始位置如圖可知凸輪為順時針轉(zhuǎn)動。其初始位移應(yīng)為 0mm。如圖所示。14/19個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用凸輪轉(zhuǎn)動方向示意圖4、滑移齒輪變速傳動中每對齒輪幾何尺寸及重合度的計算4.1滑移齒輪5和齒輪6序工程代號計算公式及計算結(jié)果號1齒數(shù)齒輪537齒輪6492模數(shù)23壓力角20°4齒頂高系數(shù)15頂隙系數(shù)0.256標準中心距=(>/2=867實際中心距868嚙合角9變位系數(shù)齒輪50齒輪60齒輪52mm齒頂高齒輪62mm11齒根高齒輪52.5mm齒輪62.5mm12分度圓直徑齒輪574mm齒輪698mm13齒頂圓直徑齒輪578mm齒輪6102mm15/19個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用14齒根圓直徑齒輪569mm齒輪693mm齒輪526.937°15齒頂圓壓力角齒輪625.465°16[]/2π重合度=1.72444.2滑移齒輪7和齒輪8序工程代號計算公式及計算結(jié)果號1齒數(shù)齒輪727齒輪8602模數(shù)23壓力角20°4齒頂高系數(shù)15頂隙系數(shù)0.256標準中心距=(>/2=867實際中心距878嚙合角21.73°9變位系數(shù)齒輪70.33齒輪80.2110齒頂高齒輪72.6mm齒輪82.35mm11齒輪71.9mm齒根高齒輪82.1mm12分度圓直徑齒輪754mm齒輪8120mm13齒頂圓直徑齒輪759.2mm齒輪8124.7mm14齒根圓直徑齒輪750.2mm齒輪8115.8mm16/19個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用齒輪729.96