機械原理課程設(shè)計鞭炮插引機

1、湖南工業(yè)大學課 程 設(shè) 計資 料 袋 學院（系、部） 2010 2011 學年第 2 學期 課程名稱 機械原理課程設(shè)計 指導(dǎo)教師 職稱 學生姓名 專業(yè)班級 學號 題 目 鞭炮插引機的設(shè)計 成 績 起止日期 2011 年 6 月 22 日 2011 年 6月 28 日目 錄 清 單序號材 料 名 稱資料數(shù)量備 注1課程設(shè)計任務(wù)書12課程設(shè)計說明書13課程設(shè)計圖紙1張456 機 械 原 理設(shè)計說明書鞭炮插引機的設(shè)計起止日期： 2011 年 6 月 22 日 至 2011 年 6 月 28 日學生姓名班級學號成績指導(dǎo)教師(簽字)機械工程學院（部）2009年 6 月20 日目錄0.設(shè)計任務(wù)書31. 工

2、作原理和工藝動作分解42. 根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖63. 執(zhí)行機構(gòu)選型74. 機械運動方案的選擇和評定95. 機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構(gòu)116. 機構(gòu)運動簡圖127.切引刀凸輪機構(gòu)尺度設(shè)計138,切引刀凸輪機構(gòu)速度分析159.參考資料1610.設(shè)計總結(jié) 17湖南工業(yè)大學課程設(shè)計任務(wù)書2010 2011 學年第 2 學期 學院（系、部） 專業(yè) 班級課程名稱： 機械原理課程設(shè)計 設(shè)計題目： 鞭炮插引機的設(shè)計 完成期限：自 2011 年 6 月 22 日至 2011 年 6 月 28 日共 1 周內(nèi)容及任務(wù)一、設(shè)計的任務(wù)與主要技術(shù)參數(shù)設(shè)計任務(wù)：1）設(shè)計該鞭炮插引機的工作部分使雙膠輥、

3、切引刀、壓引板、和送料板實現(xiàn)上述運動形式并達到性能參數(shù)的要求;2)繪制機器工作部件的運動循環(huán)圖；3）只選原動機，擬定傳動系統(tǒng)總體方案，一般包括帶傳動、齒輪和蝸桿傳動等，繪制機械傳動系統(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)，并計算主要傳動件的幾何尺寸；5）設(shè)計工作部分中的凸輪機構(gòu)。確定運動規(guī)律，確定基圓半徑，繪制凸輪的輪廓曲線，并校核最大壓力角和最小曲率半徑；6）設(shè)計工作部分的連桿機構(gòu)。確定各構(gòu)件的運動尺寸和執(zhí)行構(gòu)件的運動參數(shù)；7）設(shè)計工作部分中的間歇運動機構(gòu)；8）建立工作部分的運動模型并進行仿真分析（選作）。其余設(shè)計參數(shù)是： 引線長度35mm，鞭炮外徑4mm； 生產(chǎn)能力

4、每分鐘77排； 機器運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù) 10%； 驅(qū)動電機 0.55kw，1390r/min。二、設(shè)計工作量要求：對設(shè)計任務(wù)課題進行工作原理和工藝動作分解，根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖，進行執(zhí)行機構(gòu)選型，構(gòu)思該機械運動方案，并進行的選擇和評定，確定機械運動的總體方案，根據(jù)任務(wù)書中的技術(shù)參數(shù)，確定該機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構(gòu)，作出機構(gòu)運動簡圖，對相關(guān)執(zhí)行機構(gòu)的具體尺度進行分析與設(shè)計。要求有設(shè)計說明書一份，相關(guān)圖紙一至兩張。（有條件的要求用三維動畫表述）。進度安排起止日期工作內(nèi)容6.22-6.24構(gòu)思該機械運動方案6.25-6.28運動分析及整體設(shè)計主要參考資料1 朱理機械原理北京：高等教育

5、出版社，2010：1-3252 戴娟機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書北京：高等教育出版社，2011：1-1853 王洪、劉揚機械設(shè)計課程設(shè)計北京：北京交通大學出版社，2010：13-304 王巍機械制圖北京：高等教育出版社，2009：172-210指導(dǎo)教師： 2011 年 5月 16 日系（教研室）主任 2011 年 5月 23日1.工作原理和工藝動作分解根據(jù)任務(wù)書的要求，該機械的應(yīng)有的工藝過程是，機構(gòu)應(yīng)由雙膠輥、切引刀、壓引板和送料板的運動組成。各構(gòu)件的運動形式為：（1）雙膠輥，每一個運動周期的開始轉(zhuǎn)動一定角度將引線進給35mm，做間歇運動，其運動規(guī)律如圖1-1所示：圖 11雙膠輥運動循環(huán)圖（2）切引

6、刀，引線向下進給達到指定位置并且壓引板壓緊引線后，切引刀切斷引線，之后壓引板壓緊引線插入鞭炮。其運動規(guī)律如圖13所示：圖 12 切引刀運動循環(huán)圖（3）壓引板，引線向下進給后，壓引板水平方向正向進給5mm壓緊引線，切引刀切斷引線后再豎直向下進給10mm，使引線插入鞭炮，之后水平負方向退回5mm，再豎直向上進給10mm，準備下一個運動周期的循環(huán)。其運動規(guī)律如圖12所示：圖 13 壓引板運動循環(huán)圖（4）送料板，壓引板將引線插進鞭炮并松開引線后，水平進給S=3.464mm。其運動規(guī)律如圖14所示：圖 14送料板運動循環(huán)圖2.根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖根據(jù)以上分析，擬定鞭炮插引機運動循環(huán)圖如圖

7、2-1所示，制定運動循環(huán)圖的目的是確定鞭炮插引機各機構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動作的先后順序、相位，以利于設(shè)計、裝配和調(diào)試。圖 21 鞭炮插引機運動循環(huán)圖3. 執(zhí)行機構(gòu)選型由以上各機構(gòu)工藝動作分解可知該機器共有四個執(zhí)行機構(gòu)雙膠輥、壓引板、切引刀和送料板。根據(jù)運動分析擬定各執(zhí)行機構(gòu)的方案如下：3.1 雙膠輥的機構(gòu)方案由以上雙膠輥的工藝動作分解可知雙膠輥機構(gòu)需要實現(xiàn)間歇性的旋轉(zhuǎn)運動，根據(jù)要求擬定如下兩種方案，如圖31不完全齒輪，圖32槽輪機構(gòu)所示。 圖 31 不完全齒輪 圖 32 槽輪機構(gòu)3.2壓引板機構(gòu)方案由以上壓引板的工藝動作分解可知壓引板機構(gòu)需要實現(xiàn)水平和豎直方向的間歇性的矩形運動軌跡，根據(jù)要求擬定如下兩種

8、方案，如圖33連桿-凸輪組合機構(gòu)，圖34雙凸輪機構(gòu)所示。 圖 33連桿-凸輪組合機構(gòu) 圖 34雙凸輪機構(gòu)3.3切引刀機構(gòu)方案由以上切引刀的工藝動作分解可知切引刀機構(gòu)需要實現(xiàn)間歇性的往復(fù)擺動運動，根據(jù)要求擬定如下兩種方案，如圖35導(dǎo)桿機構(gòu)，圖36凸輪機構(gòu)所示。 圖35 導(dǎo)桿機構(gòu) 圖36 凸輪機構(gòu)3.4送料板由以上送料板的工藝動作分解可知送料機構(gòu)需要實現(xiàn)間歇性的單向進給運動，根據(jù)要求擬定如下兩種方案，如圖35鏈傳動-不完全齒輪機構(gòu)，圖36凸輪機構(gòu)所示。 圖 37 鏈傳動-不完全齒輪機構(gòu) 圖 3-8 棘輪齒條機構(gòu) 4. 機械運動方案的選擇和評定4.1機械運動方案的擬定綜合以上機構(gòu)選型以及功能要求，擬

9、定以下四種方案方案一: 方案二： 圖 41 圖42 方案三： 方案四： 圖 43 圖 444.2壓引機構(gòu)方案比較圖 41,42方案的壓引板機構(gòu)均采用凸輪連桿組合機構(gòu)實現(xiàn)壓引板的矩形軌跡要求，凸輪連桿組合機構(gòu)可以實現(xiàn)多種預(yù)定的運動規(guī)律和運動軌跡，該機構(gòu)以自由度為2的五桿機構(gòu)為基礎(chǔ)機構(gòu)，而兩個自由度為1的擺動凸輪機構(gòu)則形成附加機構(gòu)。凸輪連桿組合機構(gòu)克服了單一凸輪無法整周轉(zhuǎn)動的缺點，使機構(gòu)可以做精確地運動。而圖 43,44均采用雙凸輪機構(gòu)實現(xiàn)壓引板的矩形軌跡要求，雙凸輪機構(gòu)自由度為2，不僅運用了凸輪可以實現(xiàn)精確運動的特性，也克服了凸輪從動件不能做周轉(zhuǎn)運動的缺點。綜合比較凸輪連桿組合機構(gòu)和雙凸輪機構(gòu)，

10、二者都可以實現(xiàn)預(yù)定的軌跡要求，且均用于輕載場合。但凸輪連桿組合機構(gòu)制造工藝較為復(fù)雜，所占空間較大。而雙凸輪機構(gòu)機構(gòu)簡單，便于制造。因此壓引機構(gòu)采用雙凸輪機構(gòu)更為合理。4.3送料機構(gòu)方案比較圖 41,43采用鏈傳動與不完全齒輪結(jié)合的機構(gòu)實現(xiàn)單向間歇性進給運動，鏈傳動結(jié)構(gòu)簡單，傳動比準確，對環(huán)境要求低。附加機構(gòu)為不完全齒輪實現(xiàn)間歇運動。圖 42，44采用棘輪齒條機構(gòu)，輸出運動為單向間歇性的，行程可調(diào)而且準確。但沖擊和噪音較大，適用于低速輕載場合。綜合比較二者都用于輕載場合，但鏈傳動較棘輪齒條機構(gòu)制造成本較低，結(jié)構(gòu)簡單。送料機構(gòu)采用鏈傳動與不完全齒輪結(jié)合的機構(gòu)更加合理。綜上比較采用方案三如圖43所示

11、最為合適，即雙膠輥由不完全齒輪與標準齒輪組成；切引刀由凸輪組成，齒輪做傳動機構(gòu)；壓引板由雙凸輪機構(gòu)組成，標準齒輪傳動；送料板由不完全齒輪-鏈式輸送機組成，鏈傳動作為傳動機構(gòu)。5. 機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構(gòu)總傳動比計算： 第一級采用傳送帶減速器，傳動比為3，第二級采用一級齒輪減速器，傳動比為6，變速機構(gòu)如圖51所示。圖 51系統(tǒng)變速機構(gòu)6.插引機機構(gòu)運動構(gòu)簡圖與本組同學王科共同制作完成總機構(gòu)運動簡圖，如下圖61所示。圖 61總機構(gòu)運動簡圖鞭炮插引機的動作執(zhí)行機構(gòu)有雙膠輥（）、切引刀（）、壓引板（）和送料板（）。雙膠輥，由不完全齒輪1與標準齒輪組成;切引刀，由凸輪2組成，齒輪做傳動機構(gòu)；壓引板

12、，由凸輪3、4，壓引板組成，標準齒輪傳動；送料板，由不完全齒輪5和鏈式輸送機6組成，傳送帶9作為傳動機構(gòu)；7、8為帶傳動,作為減速機構(gòu)。一個周期內(nèi)的運動規(guī)律：每一個運動周期的開始雙膠輥先轉(zhuǎn)動一定角度將引線進給35mm，然后停止轉(zhuǎn)動；引線向下進給后，壓引板水平方向正向進給5mm壓緊引線；壓引板壓緊引線后，切引刀擺到切割位置切斷引線；隨后壓引板豎直向下進給10mm，使引線插入鞭炮，之后水平負方向退回5mm，再豎直向上進給10mm然后停止運動；壓引板向上進給的同時送料板水平進給S=3.464mm，準備下一個運動周期的循環(huán)。7. 切引刀凸輪機構(gòu)的尺度設(shè)計切引刀的運動不具高速和大負載，可選用等速運動形式

13、，由要求和已知條件可知S=C。由切引刀凸輪工藝動作分解得到以下凸輪基本參數(shù)：推程運動角0 =45°；遠休止角01=30°；回程運動角0=45°；近休止角02=240°。切引刀凸輪機構(gòu)采用盤形凸輪及推程直動從動件，對于推程直動從動件壓力角最大許用壓力角為=30°，為方便起見，不影響機構(gòu)傳動和其他影響，直接采用。對于基圓半徑由諾模圖查得當壓力角為30°，如圖71所示，轉(zhuǎn)角為45°，h為18mm,查得其半徑為 r0=180.4=45mm。從動件為滾子從動件，滾子與凸輪輪廓間為滾動摩擦，磨損較小，也可用來傳遞較大動力，對于切引刀這種

14、中高速機構(gòu)比較合適。滾子半徑根據(jù)基圓半徑確定，其大小為rr=（0.10.15）r0 。系數(shù)取1.33計算得rr=6mm 。采用反轉(zhuǎn)法設(shè)計出如圖72所示的切引刀凸輪機構(gòu)。圖 71諾模圖 圖 72 切引刀凸輪機構(gòu)設(shè)計圖 8,切引刀凸輪機構(gòu)速度分析根據(jù)切引刀工藝動作分解可知切引刀的運動速度并不高，而且屬于低載荷機構(gòu)，所以擬定了等速運動規(guī)律作為凸輪的運功規(guī)律，畫出運動圖線如圖81所示，其規(guī)律分析如下：S = (h/。)=0.4V =（ds）/（dt）=(hw)/。=2.512 m/sa = (dv)/(dt)=0圖 81切引刀凸輪機構(gòu)運動曲線9. 參考資料1、朱理機械原理北京：高等教育出版社，2010

15、：1325；2、戴娟機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書北京：高等教育出版社，2011：1185；3、王洪、劉揚機械設(shè)計課程設(shè)計北京：北京交通大學出版社，2010：1330。4、王巍機械制圖北京：高等教育出版社，2009：172-21010. 設(shè)計總結(jié)在劉揚老師的帶領(lǐng)下，我們完成了機械原理課程設(shè)計。雖然說我們是第一次接觸專業(yè)課的課程設(shè)計，遇到了很多的困難，但對機械濃厚的興趣，使我們下定決心解決一切難題，做出自己的新意，拿出完美的方案。在這為期一周的時間里，我們不僅完成了自己的設(shè)計作品，也鞏固了自己的專業(yè)知識，加強了實踐能力，深入了解了專業(yè)課程設(shè)計的流程，深深地明白了實踐是檢驗一切真理的標準，只有把書本知識在實踐中運用，才能將其深刻的理解掌握，總的來說通過這次機械原理課程設(shè)計每個人都受益頗多。開始設(shè)計時先對各機構(gòu)運動進行分解，進而確定各機構(gòu)的運動類型，篩選出各執(zhí)行機構(gòu)的機構(gòu)方案，進一步熟悉了不同機構(gòu)的運動形式、優(yōu)缺點以及適用場合，懂得了根據(jù)機構(gòu)特點和機器功能要求評價不同方案的合理性，為以后的設(shè)計打下堅實的知識基礎(chǔ)和實踐能力。在設(shè)計過程中熟練了對CAD