機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)鞭炮插引機(jī)長安大學(xué)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目 ：鞭炮插引機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué) 院 ： 專 業(yè) ： 班 級(jí) ：設(shè) 計(jì) 者 ：Cookie指導(dǎo)教師 ：成建聯(lián)2013年7月1日前言傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式主要靠人力生產(chǎn)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。隨著科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)水平的不斷發(fā)展，越來越多的機(jī)械設(shè)備開始出現(xiàn)，生產(chǎn)工業(yè)化水平不斷加強(qiáng)，生產(chǎn)力大大提高。企業(yè)為了贏得市場，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(duì)產(chǎn)品的功能、工作原理、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)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(gè)零件的材

2、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(dòng)方案、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)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(shí)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(gè)重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，同時(shí)，又是機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃中一個(gè)相對(duì)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(shí)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。此次設(shè)計(jì)的題目是鞭炮插引機(jī)的設(shè)計(jì)，它需要學(xué)生

3、綜合運(yùn)用所學(xué)到的知識(shí)，同時(shí)又可以很好地考察學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，是機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)中的典型課題。目錄一、設(shè)計(jì)題目31.1工作原理及工藝動(dòng)作過程簡介.31.2原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求31.3設(shè)計(jì)任務(wù).41.4設(shè)計(jì)提示.4二、設(shè)計(jì)工作原理.42.1原動(dòng)機(jī)的選擇原理.42.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇和工作原理.5三、功能分解.5四、運(yùn)動(dòng)方案的選擇.6五、工作循環(huán)圖10六、執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程及尺寸計(jì)算106.1各個(gè)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比的計(jì)算以其齒輪的各個(gè)參數(shù).106.2齒輪參數(shù)的確定.116.3凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).126.4壓力角與基圓半徑的校核.18七、設(shè)計(jì)小結(jié)19八、參考文獻(xiàn)19一、設(shè)計(jì)題目：鞭炮插引機(jī)的設(shè)計(jì)1.1工作原理

4、及工藝動(dòng)作過程簡介：鞭炮插引機(jī)的動(dòng)作執(zhí)行構(gòu)件有雙膠輥、切引刀、壓引板和送料板等，各工作要求實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)形式如下圖所示。原動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)系統(tǒng)將動(dòng)力傳遞給雙膠輥，雙膠輥對(duì)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(dòng)，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 1.2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(gè)鞭炮連成一排進(jìn)行盤鞭，每個(gè)工作循環(huán)為一排鞭炮插引。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(hào)引線長度

5、L/mm鞭炮外徑D/mm生產(chǎn)能力/(排/min)A35477B45860C551246本此設(shè)計(jì)選用的C方案1.3設(shè)計(jì)任務(wù)：1）設(shè)計(jì)該鞭炮插引機(jī)的工作部件使雙膠輥、切引刀、壓引板和送料板實(shí)現(xiàn)上述運(yùn)動(dòng)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(dòng)循環(huán)圖；3）自選原動(dòng)機(jī)，擬定傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案，一般應(yīng)包括帶傳動(dòng)、齒輪或蝸桿傳動(dòng)等，繪制機(jī)器傳動(dòng)系統(tǒng)方案簡圖；4）分配各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比，確定各級(jí)傳動(dòng)的基本參數(shù)，并計(jì)算主要傳動(dòng)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(dòng)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)工作部件中的連桿機(jī)構(gòu)。確定各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸和執(zhí)

6、行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)；7）設(shè)計(jì)工作部件中的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；8）建立工作部件的運(yùn)動(dòng)模型并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析（選作）1.4 設(shè)計(jì)提示：1) 由于雙膠輥將引線向下送到要求的長度才切斷，切斷的時(shí)候不能送進(jìn)引線。因此需要間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使雙膠輥間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。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)二、設(shè)計(jì)工作原理 2.1原動(dòng)機(jī)的選擇原理： （1）原動(dòng)機(jī)的分類 原動(dòng)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(dòng)機(jī)

7、此類原動(dòng)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(dòng)機(jī)。屬于此類原動(dòng)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(dòng)機(jī)此類原動(dòng)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，因此稱為二次原動(dòng)機(jī)。屬于此類原動(dòng)機(jī)的有電動(dòng)機(jī)，液壓馬達(dá)，氣壓馬達(dá)，汽缸和液壓缸等。 （2）選擇原動(dòng)機(jī)時(shí)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(dòng)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(duì)原動(dòng)機(jī)提出的啟動(dòng)，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)

8、成本。綜上所述，在鞭炮插引機(jī)中最益選擇二次原動(dòng)機(jī)中的電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)件。2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇和工作原理： （1）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用1：把原動(dòng)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(dòng)機(jī)輸出的速度降低或提高，以適應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的需要。3：用原動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速不經(jīng)濟(jì)和不可能時(shí)，采用變速傳動(dòng)來滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)經(jīng)常調(diào)要求4：把原動(dòng)機(jī)輸出的等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變5：實(shí)現(xiàn)由一個(gè)或多個(gè)動(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)或若干個(gè)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筒僮鞣奖悖瑘?zhí)行機(jī)構(gòu)不宜與原動(dòng)機(jī)直接連接時(shí)，也需要用傳動(dòng)裝置來聯(lián)接。 （2）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇的原則 1：對(duì)于小功率傳動(dòng)，應(yīng)在考慮滿足性能的需要下，選用結(jié)構(gòu)

9、簡單的傳動(dòng)裝置，盡可能降低初始費(fèi)用。 2：對(duì)大功率傳動(dòng)，應(yīng)優(yōu)先考慮傳動(dòng)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(shí)，若能與動(dòng)力機(jī)調(diào)速比相適應(yīng)，可直接連接或采用定傳動(dòng)比的傳動(dòng)裝置；當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求變速范圍大。用動(dòng)力機(jī)調(diào)速不能滿足機(jī)械特性和經(jīng)濟(jì)性要求時(shí)，則應(yīng)采用變傳動(dòng)比傳動(dòng)；除執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求連續(xù)變速外，盡量采用有級(jí)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(shí)應(yīng)加過載保護(hù)裝置。 5：主，從動(dòng)軸要求同步時(shí)，應(yīng)采用無滑動(dòng)的傳動(dòng)裝置。 6：動(dòng)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(dòng)裝置，加減速器，變速器和無級(jí)變速器等。三、功能分解：功能分解為以下幾個(gè)部

10、件： 1）雙膠輥：電動(dòng)機(jī)開動(dòng)后通過軸帶動(dòng)雙膠輥滾動(dòng)，雙膠輥然后帶動(dòng)引線運(yùn)動(dòng)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(dòng)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)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(shí)再進(jìn)給位移S給下一排鞭炮插引線作準(zhǔn)備。四、運(yùn)動(dòng)方案的選擇：1） 雙膠輥：由于雙膠輥將引線向下送到要求的長度后才切斷，切斷的時(shí)候不能送進(jìn)給線。因此需要間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使雙膠輥間歇運(yùn)動(dòng)。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(dòng)或移動(dòng)來切斷引線，因此采用凸輪機(jī)構(gòu)和桿組來實(shí)

11、現(xiàn)。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(gè)凸輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，一個(gè)控制上下移動(dòng)，一個(gè)控制向外、向內(nèi)移動(dòng)。3） 送料機(jī)構(gòu)：由于送料板是間歇性的運(yùn)動(dòng)，因此采用凸輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，它也可以采用凸輪機(jī)構(gòu)或者組合機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。 5）機(jī)構(gòu)總圖五、工作循環(huán)圖10.392六、執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程及尺寸計(jì)算6.1各個(gè)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比的計(jì)算以其齒輪的各個(gè)參數(shù)：（1）、選定電動(dòng)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46排/min因此其總傳動(dòng)比為：i=n滿/n總=(1440r/min)/(46r/min)=31.30（2）、根據(jù)各個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位移及

12、其運(yùn)動(dòng)時(shí)間分配傳動(dòng)比則分得帶傳動(dòng)比為2.1；一級(jí)直齒輪傳動(dòng)比為2.2；二級(jí)直齒輪傳動(dòng)比為3.2；一級(jí)錐齒輪傳動(dòng)比為1；蝸輪蝸桿傳動(dòng)比為2.1。6.2齒輪參數(shù)的確定：（1）、根據(jù)其分配的傳動(dòng)帶比為i=2.1，設(shè)皮帶輪的直徑d1=20mm，則因?yàn)閕=n1/n2=d2/d1所以d2=2.1*20=42mm。（2）、設(shè)輪心距為a,由0.7*（d1+d2）a（d1+d2），得出43a62,所以可以取a=50。（3）、設(shè)z1=18，z8=50，其模數(shù)均為2，壓力角均為20°。則直齒輪的各個(gè)參數(shù)如下表所示齒輪齒數(shù)模數(shù)壓力角分度圓直徑118220°36238220°7685022

13、0°1009110220°22010110220°220（4）、在錐齒輪中z3=20，模數(shù)m=2，壓力角為20°則根據(jù)傳動(dòng)比i=n1/n2，得出z4=40z11=40分度圓直徑d3=60，d4=80，d11=80。（5）、在不完全齒輪中，設(shè)從動(dòng)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=40。6.3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)在前內(nèi)切引刀不能運(yùn)動(dòng)，雙膠輥在0內(nèi)將引線向下導(dǎo)45mm之后切引刀才開始運(yùn)動(dòng)，即此時(shí)的切引機(jī)構(gòu)凸輪的基圓與推桿接觸。近休止角=在內(nèi)切刀要向?qū)б暹M(jìn)給，此時(shí)切

14、引機(jī)構(gòu)的凸輪處于推程，所以推程角=在2內(nèi)切刀要退回原位置，此時(shí)切引機(jī)構(gòu)的凸輪處于回程，所以回程角=由以上分析，再結(jié)合凸輪機(jī)構(gòu)的推桿運(yùn)動(dòng)方程 可得下圖再根據(jù)上圖可以利用反轉(zhuǎn)法繪制凸輪的廓線如下（取基圓半徑R=50mm）（2）壓引板有關(guān)凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 壓引板需實(shí)現(xiàn)向上回退、向下送引的功能。其位移為8到15mm，可以取10mm，即它的行程為10mm。設(shè)基圓半徑R=25mm在前內(nèi)壓引板不能運(yùn)動(dòng)，即此時(shí)的壓引板構(gòu)凸輪的基圓與推桿接觸。近休止角=在內(nèi)壓引板做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，此時(shí)壓引板凸輪處于推程，所以推程角=在3/22內(nèi)壓引板要退回原位置，此時(shí)壓引板機(jī)構(gòu)的凸輪處于回程，所以回程角=由以上分析，再結(jié)合凸輪機(jī)構(gòu)的推

15、桿運(yùn)動(dòng)方程可得下圖 1）凸輪向下運(yùn)動(dòng)2） 壓引板向前向后運(yùn)動(dòng)（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)槠渫鈴紻=12mm，因此s=10.392mm，送料板只有在雙膠輥滾下55mm后。切引刀將其切斷才運(yùn)動(dòng)，在這段時(shí)間內(nèi)一直在基圓上運(yùn)動(dòng)，行程為10.392.設(shè)其基圓半徑為2.5mm，則10.3926.4壓力角與基圓半徑的校核=七、設(shè)計(jì)小結(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(shí)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(dòng)手。真的體會(huì)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CAD制圖，畫一個(gè)總體方案圖就畫了一個(gè)晚上，讓我體會(huì)到了學(xué)機(jī)械的難度。然后也讓我更加熟悉word，以前知識(shí)打文章，現(xiàn)在還會(huì)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(shí)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。但是也知道機(jī)械并不是那么容易學(xué)的，而且從我做這個(gè)課程設(shè)計(jì)的難度來看，必須要努力學(xué)習(xí)，積極思考?？偟?/p>