機械原理課程設(shè)計說明書帶式運輸機設(shè)計《精選文檔》

1、Harbin Institute of Technology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2院 系： 機電學(xué)院 班 級： 設(shè) 計 者： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計時間： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線方案2一、產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線使用功能描述圖中所示，輸送線1上為已包裝產(chǎn)品，其尺寸為長寬高=400200200，該產(chǎn)品采取步進(jìn)式輸送方式，送至托盤A上托盤A上平面與輸送線1的上平面同高后，托盤A上升5mm、順時針旋轉(zhuǎn)90，然后下降5mm,吧產(chǎn)品推入輸送線2，托盤A逆時針回轉(zhuǎn)90恢復(fù)到初始位置。原動機轉(zhuǎn)速為1430rpm，每分鐘向輸送線2分別輸送10，20，30件小

2、包裝產(chǎn)品。圖1 產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線方案二功能簡圖工藝方法分析由設(shè)計題目可以看出，推動產(chǎn)品在輸送線1上運動的是執(zhí)行構(gòu)件1，在A處把產(chǎn)品推到下一工位的是執(zhí)行構(gòu)件2，這兩個執(zhí)行構(gòu)件的運動協(xié)調(diào)關(guān)系如圖2所示。 執(zhí)行構(gòu)件運 動 情 況執(zhí)行構(gòu)件1轉(zhuǎn)停執(zhí)行構(gòu)件2升降停升停降停轉(zhuǎn)動停+90停-90執(zhí)行構(gòu)件3 停 進(jìn)退停圖2 生產(chǎn)包裝線方案二運動循環(huán)圖 圖2 生產(chǎn)包裝線方案二運動循環(huán)圖運動功能分析及運動功能系統(tǒng)圖根據(jù)一中分析，驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件1工作的執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)該具有的運動功能如圖3所示。運動功能單元把一個連續(xù)的單向傳動轉(zhuǎn)換為間歇的單向移動，主動件每轉(zhuǎn)動一周，從動件執(zhí)行構(gòu)件1向右移動一次，主動件轉(zhuǎn)速分別為10、20、30

3、轉(zhuǎn)/分。 10、20、30 rpm圖3執(zhí)行機構(gòu)1的運動功能由于電動機的轉(zhuǎn)速為1430轉(zhuǎn)/分，為了在執(zhí)行機構(gòu)1的主動件上分別的到10、20、30轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速，那么由電動機到執(zhí)行機構(gòu)1之間的總傳動比iz有3種，分別為iz1=143iz2=iz3=總傳動比由定傳動比ic和變傳動比iv兩局部構(gòu)成，即iz1=iciv1iz2=iciv2iz3=iciv33種總傳動比中iz1最大，iz3最小。由于定傳動比ic是常數(shù)，因此，3種變傳動比中iv1最大，iv3最小。假設(shè)采用滑移齒輪變速，其最大傳動比最好不大于4，即iv1=4于是定傳動比為 ic= =變傳動比的其他值為 iv2= =2iv3=于是，傳動系統(tǒng)的有級

4、變速功能單元如圖4所示。i=4，2，3圖4有級變速運動功能單元為了保證系統(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(hù)環(huán)節(jié)。過載保護(hù)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(hù)功能還具有減速功能，如圖5所示。圖5 過載保護(hù)運動功能單元整個傳動系統(tǒng)僅靠過載保護(hù)運動功能單元不能實現(xiàn)其全部定傳動比，因此，在傳動系統(tǒng)中還要另加減速運動功能單元，其減速比為i= ic/2.5=4/2.5=減速運動功能單元如圖6所示。i= 圖6 減速運動功能單元根據(jù)上述運動功能分析，可以得到實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1運動的運動功能系統(tǒng)圖，如圖7所示。1430rpm i=2.5 i=4，2，1.33 i=

5、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8所示的運動功能系統(tǒng)圖中加一運動分支功能單元，其運動分支驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件2，該運動分支功能單元如圖7所示。執(zhí)行構(gòu)件二有兩個執(zhí)行運動。一個是間歇往復(fù)移動，一個是間歇往復(fù)轉(zhuǎn)動，并且這兩個運動的運動平面相互垂直。執(zhí)行構(gòu)件三的運動為間歇往復(fù)移動，其運動方向與執(zhí)行構(gòu)件一的運動方向垂直。為了使執(zhí)行構(gòu)件三和執(zhí)行構(gòu)件二的運動與執(zhí)行構(gòu)件一得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圖8 運動分支功能單元圖9方向轉(zhuǎn)換功能單元經(jīng)過運動方向轉(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)行機構(gòu)2的兩個運動和執(zhí)行

6、機構(gòu)三的一個運動，因此，需要加一個運動分支功能單元，如圖10所示。圖10執(zhí)行構(gòu)件2的一個運動是間歇往復(fù)移動，可以選用連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇往復(fù)移動運動功能單元，假設(shè)考慮使用尺寸較小的凸輪進(jìn)行由連續(xù)轉(zhuǎn)動到間歇往復(fù)移動的轉(zhuǎn)換，同時用平行四邊形機構(gòu)變換方向，方案如圖11所示。 圖11連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇往復(fù)移動，并轉(zhuǎn)換方向功能單元執(zhí)行機構(gòu)二的另一個運動是間歇往復(fù)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。 圖12執(zhí)行機構(gòu)2的運動功能單元經(jīng)過運動方向轉(zhuǎn)換之后，可以選用另一個運動單元，把連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為間歇轉(zhuǎn)動。然后再經(jīng)過另一個把連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為間歇轉(zhuǎn)動的功

7、能單元，可以用不完全齒輪，不完全齒輪還可以調(diào)整較長非工作時間段與工作時間段的比值。從動件能夠做整周回轉(zhuǎn)，以驅(qū)動構(gòu)件二做間歇往復(fù)轉(zhuǎn)動。 根據(jù)上述分析，可以得出實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)一和執(zhí)行機構(gòu)二的運動功能系統(tǒng)圖，如圖13所示。圖13 執(zhí)行構(gòu)件一和二的運動功能系統(tǒng)圖執(zhí)行構(gòu)件三需要進(jìn)行間歇往復(fù)移動。為此，首先將連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動，其運動功能單元如圖14所示。圖14 連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為間歇轉(zhuǎn)動的運動功能單元 同時執(zhí)行構(gòu)件三載一個工作周期內(nèi)，它的間歇時間很長，動作時間很短，但其運動那么是連續(xù)的、周期的。因此，需要把間歇轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為連續(xù)的整周轉(zhuǎn)動。于是，在其后加一個運動放大功能單元，如圖15所示。然后再把該運動功能單

8、元輸出的運動轉(zhuǎn)化為往復(fù)移動，其功能單元圖如果16所示。圖15運動放大功能單元圖16 連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為往復(fù)移動的運動功能單元 根據(jù)上述分析，可以畫出整個系統(tǒng)的運動功能系統(tǒng)圖，如圖17所示。 圖17 產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線方案2的運動功能系統(tǒng)圖四、系統(tǒng)運動方案擬定根據(jù)圖17所示的運動功能系統(tǒng)圖，選擇適當(dāng)?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。圖17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14所示。1430rpm圖18 電動機替代運動功能單元1圖17中的運動功能單元2是過載保護(hù)功能單元兼具減速功能，可以選擇帶傳動代替，如圖15所

9、示。圖19 皮帶傳動替代運動功能單元2圖17中的運動功能單元3是有級變速功能，可以選擇滑移齒輪變速傳動代替，如圖16所示。 i=4，2，1.33圖20 滑移齒輪變速替代運動功能單元3圖17中的運動功能單元4是減速功能，可以選擇2級齒輪傳動代替，如圖21所示。圖21行星齒輪傳動替代運動功能單元4圖17中的運動功能單元5是運動分支功能單元，可以用圓錐齒輪傳動的主動輪和齒輪傳動來實現(xiàn)。如圖22所示。 運動輸入 圖22 運動分支功能單元圖17中的運動功能單元6是把連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動，可以選擇槽輪代替，如圖23所示。圖23 導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)替代運動功能單元6圖17中的運動功能單元7是將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為單向移動

10、，可以用傳送帶代替，如圖24所示。 圖24傳送帶傳動替代運動功能單元7圖17中運動功能單元8是把連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換方向的運動功能單元，可以用錐齒輪替代。如圖25. 圖25 轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)換功能單元圖17中運動功能單元9是同功能單元8.圖17 中運動功能單元10是將連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為間歇轉(zhuǎn)動?？梢杂貌煌耆X輪代替。如圖26 圖26 連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為間歇轉(zhuǎn)動圖17中的功能單元11是進(jìn)行放大，把非整周旋轉(zhuǎn)變成整周旋轉(zhuǎn)?？梢杂貌煌耆X輪嚙合兼代。其作用如圖27. 圖27 圖17 中的運動功能單元12是兩個大小尺寸完全相同的齒輪嚙合，并在齒輪上固定槽輪的撥盤實現(xiàn)圓銷轉(zhuǎn)動方向的轉(zhuǎn)變。其作用如圖28。 圖28 圖17中運動

11、功能單元13是與撥盤對應(yīng)的槽輪，可以實現(xiàn)間歇往復(fù)轉(zhuǎn)動。圖29所示是將運動功能單元12與13 合并所得的設(shè)計圖，將實現(xiàn)由單向連續(xù)轉(zhuǎn)動到間歇往復(fù)轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)換。 圖29由于執(zhí)行機構(gòu)二同時要實現(xiàn)間歇往復(fù)移動。圖17中的運動功能單元14可用凸輪代替，實現(xiàn)由連續(xù)轉(zhuǎn)動到間歇往復(fù)運動的轉(zhuǎn)化，又由于托盤與凸輪工作面不在同一平面上，可用一個平行四邊形機構(gòu)實現(xiàn)間歇往復(fù)移動方向的轉(zhuǎn)換。如圖30 所示。 圖30考慮構(gòu)件三運動規(guī)律的實現(xiàn)：圖17中的運動功能單元15是將連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為間歇轉(zhuǎn)動，可以用不完全齒輪代替。如圖31 圖31同時由于主軸轉(zhuǎn)速與構(gòu)件三在一個周期內(nèi)的動作次數(shù)相同。又與不完全齒輪相嚙合的從動輪不能實現(xiàn)整周回轉(zhuǎn)

12、，還需加一個變速機構(gòu)來實現(xiàn)整周回轉(zhuǎn)。此功能可以有不完全齒輪兼代。只需對從動輪的結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定得調(diào)整。其功能如圖運動功能單元16 圖32圖13中的運動功能單元16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，可以用正弦機構(gòu)替代，如圖32所示。圖23 正弦機構(gòu)替代連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為間隙轉(zhuǎn)動的運動功能單元16根據(jù)以上分析，按照圖13各個運動功能單元連接的順序把各個運動功能單元的替代機構(gòu)以此鏈接便形成了產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線的運動方案簡圖見A3圖紙。系統(tǒng)運動方案設(shè)計1皮帶帶輪的設(shè)計可設(shè)主動輪半徑為R=20mm,從動輪半徑r=50mm(2)滑移齒輪設(shè)計運動方案簡圖中齒輪5，6，7，8，9，10組成了滑移齒輪有級變速運

13、動功能單元，其齒數(shù)分別為Z5，Z6，Z7，Z8，Z9，Z10。由前面的分析可知iv1=Z10/Z9=4iv2=Z8/Z7=2iv3=Z6/Z5按最小不根切齒數(shù)(17)取Z9=17那么Z10=iv1Z9=417=68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)，于是可取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)該大致相同Z7+Z886Z5+Z686iv2=86-Z7/Z7=86/Z7-1=2Z7=86/(1+iv2)=8 6/(1+2)=取=29 Z8=86-Z7=86-29=57Z5+Z686iv3=(86-Z5)/Z5=86/Z5Z5=86/(1+iv3

14、)=86/(1+1.33)取=37Z6=86-Z5=86-37=49齒輪模數(shù)取2，其余按標(biāo)準(zhǔn)齒輪的計算公式計算。3二級減數(shù)齒輪的設(shè)計由運動方案簡圖可知，齒輪11，12，13，14實現(xiàn)圖18中運動功能4的減速運動功能，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，這兩級齒輪傳動的傳動比可如此分配=4齒輪11、12可按最小不根切齒數(shù)確定，即Z11=Z13=17于是Z12=4*Z11=41768 取Z12=69Z1413=3.5751760。78 取Z14=61齒輪11、12、13、14的幾何尺寸，取模數(shù)m=2mm，按標(biāo)準(zhǔn)齒輪計算。2.驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)1的機構(gòu)由撥盤、槽輪、傳

15、送帶組成。1傳送帶帶輪半徑由設(shè)計題目知，滑枕的行程為L=480mm滑枕的行程由槽輪沒動作一次的轉(zhuǎn)角來控制。為減小傳送帶帶輪的尺寸，宜使槽輪每次轉(zhuǎn)過的角度盡可能大。因此，選槽輪槽數(shù)為三，每次槽輪轉(zhuǎn)過120那么 傳送帶帶輪半徑：R=L/2槽輪機構(gòu)設(shè)計確定槽輪槽數(shù)由1中知，在撥盤圓銷數(shù)k=1時，槽輪槽數(shù)z=3， 槽輪槽間角 由圖27可知槽輪的槽間角為2=3600/z=3600/3=1200槽輪每次轉(zhuǎn)位時撥盤的轉(zhuǎn)角2=1800-2=600中心距槽輪機構(gòu)的中心距應(yīng)該根據(jù)具體結(jié)構(gòu)確定，在結(jié)構(gòu)尚不明確的情況下暫定為 a=100mm撥盤圓銷回轉(zhuǎn)半徑 r=a=sina=sin60 QUOTE =ra=sin=s

16、in450=0.7071 QUOTE r=a=0.7071*150=106.065 槽輪半徑 QUOTE =Ra=cos=1-2 R=a=*100=50鎖止弧張角 =3600-2=3600-600=3000圓銷半徑 rAr/6=/6=mm取整 rA=10mm(太大的話會使槽深大于槽輪半徑)槽輪槽深 h(+-1)a+rA=(0.7071+0.57071-1)*100+10=mm鎖止弧半徑 rS(+-1)a+rA=(-1)*25 +3=mm鎖止弧半徑rSa-r=mm4.驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)3的機構(gòu)由不完全齒輪和由曲柄滑塊機構(gòu)構(gòu)成的正弦機構(gòu)組成。1不完全齒輪設(shè)計由于原設(shè)計中構(gòu)件3的動作周期為整個運動周期的六分之一，可以只將不完全齒輪設(shè)計成一段齒，如圖35所示。圖35 不完全齒輪示意圖取齒輪齒數(shù)Z34=18由于設(shè)定的時間比為6：1，所以可以求出不完全齒輪的假想齒數(shù)Z33=18360/60=108模數(shù)取2從動輪嚙合運動角=60由于不完全齒輪轉(zhuǎn)過一段齒，從動齒輪轉(zhuǎn)整周，故從動輪運動角為=360。從動輪齒數(shù)為18齒?？紤]從動輪整周回轉(zhuǎn)，當(dāng)從動輪停歇時，可用彈簧鋼珠對從動輪進(jìn)行鎖止。從動輪的鎖止架構(gòu)如下圖。由于不完全齒輪在進(jìn)入時存在沖擊，需