机械原理课设方案4

HHaarrbbiinnIInnssttiittuutteeooffTTeecchhnnoollooggyy机机械械原原理理课课程程设设计计说说明明书书课程名称：机械原理课程设计设计题目：产品包装生产线（方案4）院系：船舶与海洋工程学院班级：1013102设计者：高明星学号：101310223指导教师：刘会英设计时间：2012年6月11日至20日哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学（威海）机械原理课程设计-2-产品包装生产线（方案4）一.题目要求：如下图所示，输送线1上为小包装产品，其尺寸为长宽高200200600，采取步进式输送方式，送第一包和第二包产品至托盘A上（托盘A上平面与输送线1的上平面同高）时，每送一包产品至托盘A上，托盘A下降00mm2，第三包产品送到后，托盘A上升00mm4，然后，把产品推入输送线2。原动机转速为1430rpm，产品输送数量分三档可调，每分钟向输送线2分别输送12，24，33件小包装产品。二.题目解答：1.工艺方法分析由题目和功能简图可以看出，推动产品在输送线1上运动的是执行机构1，在A处使产品上升、下降的是执行构件2，在A处把产品推到下一个工位的是执行构件3，三个执行构件的运动协调关系如图所示。机械系统运动循环图2.运动功能分析及运动功能系统图根据前面的分析可知，驱动执行构件1工作的执行机构应该具有运动功能如图3所示。该运动功能把一个连续的单向转动转换为连续的往复移动，主动件每转动一周，从动件（执行构件1）往复运动一次，主动件的转速分别为12、18、26rpm。执行机构运动情况执行机构1进退进退进退执行机构2停降停降停升停执行机构3停进退停A21280哈尔滨工业大学（威海）机械原理课程设计-3-12、24、33rpm图3执行机构1的运动功能由于电动机转速为1430rpm，为了在执行机构1的主动件上分别得到12、24、33rpm的转速，则由电动机到执行机构1之间的传动比iz有3种分别为：167.1191214301iz；583.592414302iz；333.433314303iz；总传动比由定传动比ic与变传动比iv组成，满足以下关系式：iz1=ic*iv1iz2=ic*iv2iz3=ic*iv3三种传动比中iz1最大，iz3最小。由于定传动比ic是常数，因此3种传动比中iv1最大，iv3最小。若采用滑移齿轮变速，其最大传动比最好不要大于4，则设：iv1=3.9则有：556.309.3167.11911iiivzc变传动比的其他值为95.1556.30583.5922iiiczv418.1556.30333.4333iiiczv于是，有级变速单元如图4：i=3.9,1.95,1.418图4有级变速运动功能单元为保证系统过载时不至于损坏，在电动机和传动系统之间加一个过载保护环哈尔滨工业大学（威海）机械原理课程设计-4-节。过载保护运动功能单元可采用带传动实现，这样，该运动功能单元不仅具有过载保护能力，还具有减速功能，如图5所示。图5过载保护运动功能单元整个传动系统仅靠过载保护功能单元的减速功能不能实现全部定传动比，因此，在传动系统中还要另加减速运动功能单元，减速比为222.125.2556.305.2ici减速运动功能单元如图6所示。i=12.222图6减速运动功能单元根据上述运动功能分析，可以得到实现执行构件1运动的功能系统图，如图7所示。1430rpmi=2.5i=3.9,1.95,1.418i=12.222图7实现执行构件1运动的运动功能系统图为了使用同一原动机驱动执行构件2，应该在图7中加一运动分支功能单元，使其运动分支驱动构件2该运动分支功能单元如图8所示。执行构件2的运动为间歇往复移动，执行构件3的运动也为间歇往复运动其运动方向与执行构件1的运动方向垂直。为了使执行构件2和执行构件3的运动与执行构件1的运动保持正确的空间关系，加一个运动传递方向转换功能单元，如图9所示。图8运动分支功能单元i=1执行构件1哈尔滨工业大学（威海）机械原理课程设计-5-图9变向功能单元经过运动传递方向转换功能单元输出的运动需要分成二个运动分支分别驱动执行构件2的一个运动和执行构件3的一个运动。因此，需要加一个运动分支功能分支单元，如图10所示。图10运动分支功能单元执行构件2的一个运动是间歇往复移动，考虑采用两个运动单元，将连续转动转换成间歇单向转动，再转换成间歇往复移动。如图11所示。图11连续转动转换为间歇往复移动的运动功能单元根据上述分析可以得出实现执行构件1和执行构件2运动功能的运动功能系统图，如图14所示。1430rpmi=2.5i=3.9,1.95,1.418i=12.222i=1图14执行构件1、2的运动功能系统图执行构件3需要进行间歇往复移动，为此，需要将连续转动转换为间歇转动。由图2可以看出，执行构件3在一个工作周期内，其间歇时间很长，运动时间很短，这样会导致使用的槽轮机构槽数过大。因此，需要采用一个连续转动的放大单元，使槽轮机构的时间系数增大，如图15所示。再采用一个运动系数为的间歇运动单元，如图15所示。i=1/2.5图15运动放大功能单元和间歇运动功能单元执行构件1执行构件2哈尔滨工业大学（威海）机械原理课程设计-6-尽管执行构件3在一个工作周期内，其间歇时间很长，运动时间很短，但是当其运动时，运动则是连续的、周期的。因此，需要把图15中的运动功能单元的输出运动转换为整周运动，于是在其后加一个运动放大功能单元，如图16所示。然后，再把该运动功能单元输出地运动转换为往复移动，其运动功能单元如图17所示。i=1/4图16运动放大功能单元图17把连续转动转换为往复移动的运动功能单元根据上述分析，可以画出整个系统的运动功能系统图，如图18所示。1430rpmi=2.5i=3.9,1.95,1.418i=12.222123456i=178910i=2/525.0i=1/411121314图18产品包装生产线（方案8）的运动功能系统图3.系统运动方案拟定根据图18所示的运动功能系统图,选择适当的机构替代运动功能系统图中的各个运动功能单元,便可拟定出机械系统运动方案。图18中的运动功能单元1是原动机。根据产品包装生产线的工作要求，可执行构件1执行构件2执行构件3哈尔滨工业大学（威海）机械原理课程设计-7-以选择电动机作为原动机。如图19所示。1430rpm1图19电动机替代运动功能单元1图18中的运动功能单元2是过载保护单元兼具减速功能，可以选择带传动实现，如图20所示。2图20图18中的运动功能单元3是有级变速功能单元，可以选择滑移齿轮变速传动替代，如图21所示。i=3.9,1.95,1.418图21滑移齿轮变速替代运动功能单元3图18中的运动功能单元4是减速功能，可以选择2级齿轮传动代替，如图22所示。i=12.222图222级齿轮传动替代运动功能单元4图18中的运动功能单元6将连续传动转换为往复摆动，可以选择导杆滑块机构替代，如图23所示。哈尔滨工业大学（威海）机械原理课程设计-8-图23导杆滑块机构替代运动功能单元6图18中的运动功能单元7是运动传递方向转换功能单元，可以用圆锥齿轮传动替代，如图24所示。i=1图24圆锥齿轮传动替代减速运动功能单元7图18中运动功能单元5是运动分支功能单元，可以用运动功能单元7锥齿轮传动的主动轮、运动功能单元6导杆滑块结构的曲柄与运动功能单元4的运动输出齿轮固连替代，如图25所示。图252个运动功能单元的主动件固联替代运动功能单元5图18中运动功能单元9和10将连续传动转换为间歇往复移动，由于运动复杂，可以选用不完整齿和凸轮机构固联来共同完成要求。不完全齿轮在一个工作周期内有三次停歇和和三次转动，且三次停歇的时间相同。于是，可以用不完全齿轮和凸轮机构固联来代替这两个运动功能单元。如图26所示。图26不完整齿和凸轮机构固联替代功能单元9和10图18中运动功能单元8是运动分支功能单元，可以用运动功能单元9、运动功能单元11齿轮传动的主动轮与运动功能单元7的运动输出齿轮固联代替，如图哈尔滨工业大学（威海）机械原理课程设计-9-29所示。图293个运动功能单元的主动件固联替代运动功能单元8图18中运动功能单元11是加速功能，可以选择齿轮传动代替，传动比为1/2.5，如图30所示。图30用齿轮传动替代运动功能单元13图18中运动功能单元12是把连续转动转换为间歇转动的运动功能单元，可以用槽轮机构替代。该运动功能单元的运动系数为12.0由槽轮机构运动系数的计算公式有：zz22式中，Z——槽轮的径向槽数。则，槽轮的径向槽数为：3.3212z取z=4,则25.022zz该槽轮机构如图31所示。图31用槽轮机构替代运动功能单元14哈尔滨工业大学（威海）机械原理课程设计-10-图18中的运动功能单元13是运动放大功能单元，把运动功能单元12中槽轮在一个工作周期中输出的1/4周的转动转换为一周的运动，用圆柱齿轮机构替代，其传动比为i=1/4。圆柱齿轮传动如图32所示。图32用圆柱齿轮传动替代运动功能单元15图18中运动功能单元14是把连续转动转换为连续往复移动的运动功能单元，可以用曲柄滑块机构替代，如图33所示。图33用曲柄滑块机构替代运动功能单元15根据上述分析，按照图18各个运动单元连接顺序把个运动功能单元的替代机构一次连接便形成了产品包装生产线（方案4）的运动方案简图，如图34所示。哈尔滨工业大学（威海）机械原理课程设计-11-4系统运动方案设计（1）.滑移齿轮传动设计⑴确定齿轮齿数实现变传动比的三对滑移齿轮分别安装在两轴上，这意味着三对滑移齿轮的中心距是相同的。如图所示，齿轮5,6,7,8,9,10组成了滑移齿轮有级变速功能单元，其齿数分别为z5z6z7z8z9z10。由前面的分析可知9.3561zziv95.1782zziv哈尔滨工业大学（威海）机械原理课程设计-12-418.19103zziv取z5=13，则51139.3516zizv故其齿数和为64511365zz，另外两对齿轮的齿数和应该大致相同，则95.164772zziv7.2195.116416427izv则取227z，438z。用同样的方法可计算的38,27109zz。511365zz432287zz382769zz⑵计算齿轮几何尺寸由以上计算知齿轮5、6的齿数和与齿轮7、8的齿数和相等，即6510987zzzz取齿轮模数为mmm2，25.0,1**ch则这两对齿轮的标准中心距相同652210987zzzzmma这两对齿轮为标准传动，其几何尺寸可按标准齿轮计算。而齿轮5、6的齿数和比齿轮9、10的齿数和（或齿轮7、8的齿数和）小，即6564511365zz为了使齿轮5、6的实际中心距与齿轮7、8（或齿轮9、10）的标准中心距相同，而且要避免齿轮5发生根切，则齿轮5、6需要正变位。由计算知65a，则30.22cos2cos65。amzz53.0tan265invinvzzx在选择变位系数线图中，由9.3561zziv可查表得，49.01x哈尔滨工业大学（威海）机械原理课程设计-13-04.02x（2）.圆柱齿轮传动设计齿轮11、12、13、14实现减速功能，它所实现的的传动比为12.222。由于齿轮11、12、13、14是2级齿轮传动，这2级齿轮传动比可如此分配496.3222.1213141112zzzz齿轮11、12可按不根切齿数确定，即设181311zz于是63496.31312zz取63181211zz同理可计算的63181413zz齿轮11、12、13、14的几何尺寸，取模数m=2mm,按标准齿轮计算。（3）．圆锥齿轮传动设计锥齿轮16、17实现减速运动功能，它实现的传动比为2。