哈工大機械原理課程設(shè)計包裝生產(chǎn)線方案六

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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：設(shè)計者：學(xué)號：指導(dǎo)教師：

產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線(方案6)

1.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(jìn)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。

圖1

2.項目設(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：執(zhí)行構(gòu)件

運動狀況執(zhí)行構(gòu)件1進(jìn)退執(zhí)行構(gòu)件2停

升5mm停降5mm執(zhí)行構(gòu)件2停

順時90°針停順時針停90°執(zhí)行構(gòu)件3停進(jìn)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T1=T2=T3。

（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，而且由于源動件為電機。則構(gòu)件1工作應(yīng)當(dāng)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。10、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iz1=143iz2=79.44iz3=47.66

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，取：

iv1=4

則有：

ic=錯誤！未找到引用源。=35.75

錯誤！未找到引用源。=錯誤！未找到引用源。=2.22錯誤！未找到引用源。=錯誤！未找到引用源。=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(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)能力，還具有減速功能，如圖5所示。

錯誤！未找到引用源。

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)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

i=錯誤！未找到引用源。=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。

1430rpmi=2.5iv=4,2.22,1.33i=14.3

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)當(dāng)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相互垂直。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。

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。

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。

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的其次個運動，如圖13所示。

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。

1234執(zhí)行構(gòu)件156

7執(zhí)行構(gòu)件2

9810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(jìn)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。

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(jìn)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)。

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

1234執(zhí)行構(gòu)件1567執(zhí)行構(gòu)件2

停（0.1T）9810111213執(zhí)行構(gòu)件3停（0.1T）14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(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。

1430rpm

1

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(hù)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。

i=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)搖擺，可以選擇導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)替代，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。

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)有兩次停頓和兩次轉(zhuǎn)動，且兩次停即刻間不同，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。

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。

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