哈工大机械原理课程设计-棒料输送线布料装置方案3

HarbinInstituteofTechnology课程设计说明书课程名称：机械原理课程设计设计题目：棒料输送线布料装置（方案3）院系：班级：设计者：学号：指导教师：目录哈尔滨工业大学机械原理课程设计-3-机械原理课程设计任务书·····....·····································1一、题目要求·························································2二、机械系统工艺动作分析·············································2三、机械系统运动功能分析·············································2四、系统运动方案拟定·················································6五、系统运动方案设计·················································91、齿轮机构设计··················································92、槽轮机构设计..................................................103、不完全槽轮机构设计···········································104、带传动设计···················································105、开关设计·····················································10六、系统运动简图····················································11棒料输送线布料装置（方案3）一、题目要求已知技术参数和设计要求：棒料输送布料装置（方案3）功能描述如下图所示棒料输送线。料斗中分别装有直径35mm，长度150mm的钢料和铜料。在输送线上按照下图所示的规律布置棒料。原动机转速为1430rpm，每分钟布置棒料55,85,115块，分3档可以调节。哈尔滨工业大学机械原理课程设计-4-图1图2二、机械系统工艺动作分析由设计要求可知，该棒料输送线布料装置需要由三个部分共同构成，各执行构件为传送带轮、钢料料槽开关1和铜料料斗开关2，这三个构件的运动关系如图3所示。传送带轮运动停止运动停止运动停止运动停止运动停止运动停止运动停止运动钢料料槽开关运动运动运动运动运动运动运动运动铜料料斗开关运动运动运动运动运动运动运动运动表示开关继续运动且无棒料掉落，表示开关运动过程中有棒料掉落图3棒料输送线布料装置运动循环图总时间为T，表示构件完成一个运动循环所用总时间。传送带轮做间歇转动，传送皮带做间歇移动；料槽开关做不间歇转动。传送带轮的运动周期是料槽开关的三分之一左右。三、机械系统运动功能分析根据前面的分析可知，槽轮1,2工作的执行机构应该具有的运动功能如图4所示。运动功能单元把一个连续的单向传动转换为间歇转动，由题意知要求达到的输入转速分别为115rpm，85rpm，55rpm。图4槽轮1,2的运动功能由于电动机的转速为1430rpm，为了分别得到115,85,55rpm的转速，则由电动机到槽轮之间的总传动比iz有3种，分别为哈尔滨工业大学机械原理课程设计-5-232861151430n11niz17286851430n22niz2655143033nniz总传动比由定传动比ci和变传动比vi两部分构成，即11vcziii22vcziii33vcziii3种总传动比中1zi最小，3zi最大。由于定传动比ci是常数，因此，3种变传动比中1vi最小，3vi最大。由于槽轮机构与皮带机构不在同一平面上，需采用一个圆锥齿轮,传动比为id。图5圆锥齿轮运动功能单元取id=1/3。由设计图纸，为了完成传动和合理输出，令3261cdciii则定轴传动比为26/3。而：43.123332623328611czviii94.117332617327822czviii32632633czviii于是，传动系统的三级变速功能单元如图6所示。3,94.1,43.1i图6三级变速运动功能单元整个传动系统仅靠圆锥齿轮运动功能单元不能实现其全部定传动比，因此，在传动系统中还要另加减速运动功能单元，其减速比为26i3ci哈尔滨工业大学机械原理课程设计-6-减速运动功能单元如图7所示。2i13i图7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（槽轮）运动的运动功能系统图，如图8所示。1430rpm2i3,94.1,43.1i13i图8实现执行构件1运动的运动功能系统图铜料料斗开关基本与钢料料槽开关相同，下面以钢料料槽开关说明。为了使用统一原动机驱动执行钢料料槽开关，应该在图8所示的运动功能系统图中加一运动分支功能单元，其运动分支驱动钢料料槽开关，该运动分支功能单元如图9所示。且钢料料槽开关与执行构件1的运动平面相互垂直。图9运动分支功能单元由机械系统运动循环图可知，钢料料斗开关与钢料料斗开关运动情况基本相同，因此本处只对钢料料斗开关运动情况进行分析。由机械系统运动循环图可知，钢料料斗开关运动周期为槽轮运动周期的三倍，而圆锥齿轮的i=1/3，因此运动分支功能单元应加于减速运动功能单元与圆锥齿轮功能单元之间。有因钢料料斗开关运动平面与槽轮运动平面相垂直，因此增加圆锥齿轮运动功能单元改变运动平面。组合后的运动功能系统图，如图10所示。由机械系统运动循环图可知，钢料料斗开关与钢料料斗开关运动情况完全相同，因此其输入转速应当完全相同。因此运动分支功能单元应加于圆锥齿轮运动功能单元且两分支完全相同。1430rpm2i3,94.1,43.1i13i图10实现执行构件1，钢料料斗开关运动的运动功能系统图哈尔滨工业大学机械原理课程设计-7-组合后的运动功能系统图，如图11所示。1430rpm2i3,94.1,43.1i13i图11实现执行构件1，钢料料斗开关，铜料料斗开关运动的运动功能系统图槽轮输入部分每转动一周，槽轮输出部分转动四分之一周，又因槽轮输入部分每转动一周，传送带向前移动200mm，不妨令传送带轮直径为200mm，所以槽轮输入部分每转动一周，传送带轮转过1rad。传动比i=1*4/1.27。组合后的运动功能系统图，如图12所示。1430rpm2i3,94.1,43.1i13i图12实现传送带轮，钢料料斗开关，铜料料斗开关运动的运动功能系统图又由机械系统运动循环图可知，若遵循循环规律，当铜料第一次掉落时钢料应同时掉落，然而钢料却没有掉落，则应存在另一开关使得铜料第一次掉落时钢料料斗开关闭合。又因铜料第三次掉落时钢料同时掉落，则钢料料斗开关2在此之前开启，又因之后遵循循环规律依次掉落，则钢料料斗开关2保持开启状态不再闭合。则可采取不完全齿轮或槽轮来实现这一功能，拟采用不完全槽轮机构来实现这一功能。又因钢料料斗开关1每转过三分之一圆周槽轮机构输入部分转过一周，则传动比i=1/3。组合后的运动功能系统图，如图13所示。1430rpm2i3,94.1,43.1i1i3哈尔滨工业大学机械原理课程设计-8-图13实现传送带轮，钢料料斗开关1、2，铜料料斗开关运动的运动功能系统图四、系统运动方案拟定根据图14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14中的运动功能单元1是原动机。根据分度冲压机的工作要求，可以选择电动机作为原动机，如图14所示。图14电动机替代运动功能单元1图14中的运动功能单元2是过载保护功能单元，可以选择带传动代替，如图15所示。图15皮带传动替代运动功能单元2图14中的运动功能单元3是有级变速功能，可以选择滑移齿轮变速传动代替，如图16所示。哈尔滨工业大学机械原理课程设计-9-图16滑移齿轮变速替代运动功能单元3图14中的运动功能单元4是减速功能，可以选择定轴齿轮传动代替，如图17图17定轴齿轮传动代替运动功能单元4图14中的运动单元6是转向功能兼减速功能，用圆锥齿轮代替，如图18图18圆锥齿轮代替运动功能单元6图14中的运动单元7是将连续转动转换为间歇转动，可由槽轮机构实现，如图19哈尔滨工业大学机械原理课程设计-10-图19槽轮机构代替运动功能单元7图14中运动功能单元9是减速功能，可以选择定轴齿轮传动加带传动代替。如图20图20定轴齿轮传动加带传动代替运动功能单元9图14中运动功能单元11可用带传动代替。如图21图21带传动替代运动功能单元11图14中的运动单元12是转向功能，用圆锥齿轮代替，如图22哈尔滨工业大学机械原理课程设计-11-图22圆锥齿轮替代运动功能单元12图14中的运动单元14、15是传动功能，用带传动代替，如图23图23带传动替代运动功能单元14、15图14中的运动单元18是减速功能，用定轴齿轮传动代替。如图24图24定轴齿轮传动替代运动功能单元18图14中的运动单元19是将连续转动转换为间歇转动，用不完全槽轮代替。如图25图25用不完全槽轮替代运动功能单元19五、系统运动方案设计1、齿轮机构设计本设计图纸沿用标准齿轮的基本参数，因而只需要设计出合适的齿数即可。具体齿数如下12122izzz1:z2=12:24哈尔滨工业大学机械原理课程设计-12-34432333izz56561733izz78783izz&876543zzzzzzz3:z4=49:51z5:z6=34:66z7:z8=25:751191212,9z13i10zzz&z9=z11z10=z12z9:z10=z11:z12=10:36z13=z14=12z15=z16=12z17=z18=z19=1021202222,20z31i21zzzz21=z22z20:z21:z22=30:10:102324,232431izzz23:z24=36:12252628262729,25z27.1i29zzzzzz26=z27z25:z26:z27:z28:z29=48:12:12:10:512、槽轮机构设计图示为标准四槽轮3、不完全槽轮机构设计图示为标准四槽轮截取一半4、带传动设计带轮的直径为200mm5、开关设计哈尔滨工业大学机械原理课程设计-13-上图依次为钢料料斗开关1、铜料料斗开关、钢料料斗开关2及其初始位置及旋转方向。当运动三分之一个周期时，由于钢料料斗开关2处于闭合状态，因此只有铜料落下，当运动三分之二个周期时，钢料料斗开关2打开，由于之后不完全槽轮不再转动，因此钢料料斗开关2恒处于开启状态，机构开始按照循环进行工作。六、系统运动简图图中，30为铜料料斗开关，31为钢料料斗开关1，32为钢料料斗开关2，33为不完全槽轮。