機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)--產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線(xiàn)

1、<p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p><p>　　課程名稱(chēng)： 機(jī)械原理 </p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線(xiàn)（方案一） </p><p>　　院 系： 機(jī)電學(xué)院 </p><p>　　班 級(jí)： </p><p&g

2、t;　　設(shè) 計(jì) 者： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間： 2013年7月1日至7月7日 </p><p><b>　　一、功能描述</b></p>

3、<p>　　圖中所示，輸送線(xiàn)1上為小包裝產(chǎn)品，其尺寸為長(zhǎng)寬高=600200200。采取步進(jìn)式輸送方式，將小包裝產(chǎn)品送至A處（自由下落），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，產(chǎn)品輸送數(shù)量分三檔調(diào)節(jié)，每分鐘向下一工位可以分別輸送14，22，30件小包裝產(chǎn)品。</p><p>　　圖1 產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線(xiàn)（方案一）功能簡(jiǎn)圖</p><p><b>

4、　　二、工藝動(dòng)作分析</b></p><p>　　由設(shè)計(jì)題目可以看出，推動(dòng)產(chǎn)品在輸送線(xiàn)1上運(yùn)動(dòng)的是執(zhí)行構(gòu)件1—--送物臺(tái)，在A處把產(chǎn)品推到下一工位的是執(zhí)行構(gòu)件2---推物臺(tái)，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。</p><p>　　圖2 生產(chǎn)包裝線(xiàn)方案1 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖</p><p>　　從圖中可以看出，送物臺(tái)采用步進(jìn)方式進(jìn)行送物，當(dāng)送物臺(tái)前進(jìn)時(shí)，推動(dòng)

5、產(chǎn)品前進(jìn)，后退時(shí)，產(chǎn)品靜止。當(dāng)送物臺(tái)第二次后退時(shí)，送物臺(tái)已經(jīng)將兩包產(chǎn)品送到了推物臺(tái)上，此時(shí)，在送物臺(tái)再次后退時(shí)，推物臺(tái)開(kāi)始前進(jìn)，將產(chǎn)品推向下一個(gè)工位。這樣，送物臺(tái)連續(xù)進(jìn)退兩次，推物臺(tái)推物一次。</p><p><b>　　三、運(yùn)動(dòng)功能分析</b></p><p>　　1、原動(dòng)機(jī)及其運(yùn)動(dòng)形式分析</p><p>　　在工廠車(chē)間應(yīng)用的設(shè)備絕大多數(shù)是

6、以電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，它具有連續(xù)回轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。由題意知，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1430r/min,因此，包裝線(xiàn)的原動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)功能單元表達(dá)符號(hào)如圖3所示。</p><p>　　2、過(guò)載保護(hù)及其運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　為了避免機(jī)床受損，通常在原動(dòng)機(jī)與機(jī)床傳動(dòng)部分添加過(guò)載保護(hù)，設(shè)計(jì)中采用皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，同時(shí)降低轉(zhuǎn)速。其表達(dá)符號(hào)如圖4所示。</p><p>　　3、變速

7、機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)形式分析</p><p>　　由題目知機(jī)床的速度輸出有三個(gè)檔位，所以需要有級(jí)變速，以達(dá)到速度選擇的目的，通常采用滑移齒輪組來(lái)實(shí)現(xiàn)有級(jí)變速。其表達(dá)符號(hào)如圖5所示。</p><p>　　圖5有級(jí)變速運(yùn)動(dòng)功能單元</p><p>　　4、機(jī)械傳動(dòng)部分機(jī)器運(yùn)動(dòng)形式分析</p><p>　　根據(jù)產(chǎn)品傳送機(jī)構(gòu)的功能描述，機(jī)構(gòu)每分鐘輸出的轉(zhuǎn)速很

8、小，所以需要減速裝置來(lái)進(jìn)行減速。有與齒輪具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、占空間小等優(yōu)點(diǎn)，所以本次選擇定軸齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)減速。由于由原動(dòng)機(jī)到輸出機(jī)構(gòu)之間的傳動(dòng)比比較大，所以需要兩對(duì)齒輪才能達(dá)到滿(mǎn)足要求的轉(zhuǎn)速。其表達(dá)符號(hào)如圖5所示。</p><p>　　圖6 減速運(yùn)動(dòng)功能單元</p><p>　　5、運(yùn)動(dòng)分支及其分析</p><p>　　原動(dòng)機(jī)只提供了一個(gè)驅(qū)動(dòng)，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)要完成送物與

9、推物兩個(gè)動(dòng)作。為此，在機(jī)械傳動(dòng)功能單元之后加一個(gè)運(yùn)動(dòng)分支功能單元，把一個(gè)輸入運(yùn)動(dòng)分成兩個(gè)輸出運(yùn)動(dòng)。而且由功能描述知，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向相互垂直。所以選擇圓柱齒輪和圓錐齒輪輸出，得到連個(gè)相互垂直的運(yùn)動(dòng)輸出。其運(yùn)動(dòng)功能單元表達(dá)符號(hào)如圖7所示。</p><p>　　圖7 運(yùn)動(dòng)分支功能單元</p><p>　　6、送物臺(tái)及其運(yùn)動(dòng)形式分析</p><p>　　由功能描述知，推物臺(tái)要

10、實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)動(dòng)，所以要將輸出的單向定軸轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為步進(jìn)式運(yùn)動(dòng)，采用六桿步進(jìn)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其原理實(shí)際上是將單向定軸轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成雙向定軸擺動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)雙向移動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)功能單元表達(dá)符號(hào)如圖8所示。</p><p>　　圖8 步進(jìn)運(yùn)動(dòng)功能單元</p><p><b>　　六桿步進(jìn)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖</b></p><p>　　7、推物臺(tái)及其運(yùn)動(dòng)形式分析</p>

11、;<p>　　由于推物臺(tái)的速度是送物臺(tái)速度的一半，所以分速之后首先要用一對(duì)定軸減速齒輪將推物臺(tái)的速度降到一半。其運(yùn)動(dòng)功能單元表達(dá)符號(hào)如圖9所示。</p><p><b>　　i=2</b></p><p>　　圖9 推物臺(tái)減速功能單元</p><p>　　由功能描述知，推物臺(tái)要間歇實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所以需要用間歇機(jī)構(gòu)來(lái)將輸出的單向定軸旋轉(zhuǎn)

12、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為間歇擺動(dòng)。本設(shè)計(jì)采用槽輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)間歇性運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)化。其運(yùn)動(dòng)功能單元表達(dá)符號(hào)如圖10所示。</p><p>　　圖10 間歇性運(yùn)動(dòng)功能單元</p><p>　　之后，由于間歇性運(yùn)動(dòng)每次轉(zhuǎn)過(guò)的角度較小，而推物臺(tái)所需輸出的行程較大, 所以需要通過(guò)放大功能單元放大間歇運(yùn)動(dòng)角，從而增大輸出行程，用齒輪實(shí)現(xiàn)。其運(yùn)動(dòng)功能單元表達(dá)符號(hào)如圖11所示。然后再將單向轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為雙向滑動(dòng)輸出，其運(yùn)動(dòng)功能單

13、元表達(dá)符號(hào)如圖12所示。</p><p>　　圖11 放大運(yùn)動(dòng)功能單元 圖12 輸出運(yùn)動(dòng)功能單元</p><p>　　綜上分析，繪制出產(chǎn)品包裝線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖如下圖13所示：</p><p>　　圖13 產(chǎn)品包裝線(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖</p><p>　　四、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案擬定</p

14、><p>　　由上述分析，把圖12產(chǎn)品包裝線(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖中的各個(gè)運(yùn)動(dòng)功能單元的代替機(jī)構(gòu)按一定比例依次畫(huà)出，便可得到包裝線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)法案機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，即可在A3圖紙上作出運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（見(jiàn)A3附圖）。</p><p>　　五、 機(jī)械系統(tǒng)構(gòu)件尺寸確定</p><p>　　1、各齒輪的參數(shù)確定</p><p><b>　?。?）傳動(dòng)比分析</b

15、></p><p>　　一般而言，帶傳動(dòng)的最大傳動(dòng)比為=2.8，滑移齒輪的最大傳動(dòng)比為4.5，定軸齒輪的最大傳動(dòng)比為4。并且設(shè)所有滑移齒輪模數(shù)為2，所有定軸齒輪模數(shù)為3。皮帶傳動(dòng)的最大傳動(dòng)比=2.8,滑移齒輪傳動(dòng)的最大傳動(dòng)比=4.5，定軸齒輪傳動(dòng)的最大傳動(dòng)比=4。</p><p>　　由題意知，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1430r/min，輸出轉(zhuǎn)速n1=14 r/min，n2=22 r/min，

16、n3=30 r/min。。</p><p>　　根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)的原始參數(shù)可知，傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比為：</p><p>　　=1430/14=102.143, =1430/22=65, =1430/30=47.667</p><p>　　傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比由帶傳動(dòng)、滑移齒輪傳動(dòng)和定軸齒輪傳動(dòng)三部分實(shí)現(xiàn)。設(shè)皮帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為，滑移齒輪的傳動(dòng)比為，定軸齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為，

17、則總傳動(dòng)比</p><p><b>　　令 =3.6</b></p><p>　　則可得定軸齒輪傳動(dòng)部分的傳動(dòng)比為 = =10.133</p><p>　　滑移齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比 = =2.291</p><p><b>　　==1.680</b></p><p>　　分速

18、前的減速齒輪中，定軸齒輪傳動(dòng)由11、12、13、14對(duì)齒輪傳動(dòng)組成，設(shè)兩對(duì)齒輪的傳動(dòng)比相同，則每對(duì)齒輪的傳動(dòng)比為：</p><p>　　分速后，由前面分析知，齒輪15與16之間的傳動(dòng)比為 。而圓錐齒輪23、24只需要起到一個(gè)換向的作用，不需要變速，所以其傳動(dòng)比 。為了增大推物臺(tái)行程，盡量減小皮帶輪21的直徑，所以取放大運(yùn)動(dòng)齒輪19、20的傳動(dòng)比為：。</p><p><b>　　

19、（2）齒輪齒數(shù)確定</b></p><p>　　根據(jù)滑移齒輪變速傳動(dòng)系統(tǒng)中對(duì)齒輪齒數(shù)的要求，可大致選擇齒輪5、6、7、8、9和10為角度變位齒輪，其齒數(shù)： 12，= 43，17， 38，21，35；它們的齒頂高系數(shù)=1，徑向間隙系數(shù)=0.25，分度圓壓力角=20°，實(shí)際中心距=55mm。</p><p>　　根據(jù)定軸齒輪變速傳動(dòng)系統(tǒng)中對(duì)齒輪齒數(shù)的要求，可大致選擇齒輪1

20、1、12、13、14、15、16、19、20為角度變位齒輪，其齒數(shù)：=13，42， 。它們的齒頂高系數(shù)=1，徑向間隙系數(shù)=0.25，分度圓壓力角=20°,皆為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。圓錐齒輪15和16選擇為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，齒頂高系數(shù)=1，徑向間隙系數(shù)=0.2，分度圓壓力角=20°（等于嚙合角）。</p><p>　?。?）齒輪各參數(shù)的確定</p><p><b>　　a、滑移齒輪

21、5與6</b></p><p>　　b、滑移齒輪7與8 </p><p>　　c、滑移齒輪9與10</p><p>　　d、定軸齒輪11與12（13、14與11、12相同）</p><p>　　e、定軸齒輪15與16</p><p>　　f、定軸齒輪19與20</p><p>

22、　　g、圓錐齒輪21與22</p><p>　　(4)、減速后（分速前）的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　2、槽輪

23、機(jī)構(gòu)的選擇</b></p><p>　　選擇槽輪槽數(shù)為z=4的，撥盤(pán)數(shù)k=3，中心距為58mm，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間與間歇時(shí)間比 v===,其參數(shù)如下：</p><p>　　3、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的桿長(zhǎng)確定</p><p>　　由于滑塊H為推物機(jī)構(gòu)，有方案功能描述知，其</p><p>　　推程位移為600mm，所以曲柄AG長(zhǎng)為300mm,連桿&

24、lt;/p><p>　　GH物嚴(yán)格要求，設(shè)為。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，推程</p><p>　　角與回程角大小相等，皆為180°，所以推程運(yùn)動(dòng)時(shí)間</p><p>　　與回城運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等。</p><p>　　4、六桿步進(jìn)機(jī)構(gòu)桿件尺寸分析</p><p>　　作出六桿步進(jìn)機(jī)構(gòu)如下圖所示：</p><p&g

25、t;　　圖14 六桿步進(jìn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖</p><p>　　由功能描述知E點(diǎn)行程要大于480mm，于是可設(shè)其最大行程H=500mm。設(shè)連桿ED驅(qū)動(dòng)平臺(tái)F的最大壓力角為 ,并設(shè)該步進(jìn)機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)為K=1.5。</p><p>　　由圖可知曲柄OA的極位夾角為 </p><p>　　由公式知 </p><p>

26、;　　于是，導(dǎo)桿CD的長(zhǎng)度為</p><p><b>　　連桿DE的長(zhǎng)度為</b></p><p>　　設(shè)導(dǎo)桿CD長(zhǎng)度與曲柄、導(dǎo)桿傳動(dòng)中心距離的比為 </p><p>　　則曲柄、導(dǎo)桿傳動(dòng)中心距離為： </p><p><b>　　曲柄OB的長(zhǎng)度為：</b></p><p>

27、;　　六、機(jī)械系統(tǒng)真實(shí)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖</p><p>　　由以上設(shè)計(jì)知，送物臺(tái)的搖桿OB轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，控制推物臺(tái)上滑塊運(yùn)動(dòng)的連桿GH旋轉(zhuǎn)一周，也就是送物臺(tái)送兩次物，推物臺(tái)推一次，進(jìn)退時(shí)間相等，而推物臺(tái)進(jìn)退時(shí)間為停止時(shí)間的1/3。由此作出運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如下所示：</p><p>　　由于送物臺(tái)的行程速比系數(shù)為K=1.5,所以</p><p><b>　　t11=<