機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　一、功能描述</b></p><p>　　輸送線上的小包裝產(chǎn)品等間距放置，在傳送帶上進(jìn)行直線輸送，尺寸為長x寬x高=600x200x200，小包裝產(chǎn)品送至A處疊累，達(dá)到3包時(shí)，由推板（尺寸為長x寬x高=200x200x600）直線推送至下一個(gè)工位進(jìn)行包裝。原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1430rpm，通過換擋變速，實(shí)現(xiàn)每分鐘向下一工位分別輸送12，21，30件小包裝產(chǎn)品。<

2、/p><p><b>　　二、工藝動(dòng)作分析</b></p><p>　　原動(dòng)機(jī)通過減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)一周，傳送帶前進(jìn)3個(gè)小包裝及其間距的長度，當(dāng)?shù)?個(gè)小包裝落下的時(shí)候，推板前推600mm，并在傳送帶停止時(shí)間內(nèi)回至原位。此后循環(huán)往復(fù)。據(jù)此可畫出如下的機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。</p><p>　　三、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖</p>&

3、lt;p>　　1.原動(dòng)機(jī)及其運(yùn)動(dòng)形式分析</p><p>　　原動(dòng)機(jī)為連續(xù)回轉(zhuǎn)電機(jī)，其運(yùn)動(dòng)功能單元表達(dá)符號如下圖：</p><p>　　2.機(jī)械傳動(dòng)部分及其運(yùn)動(dòng)形式分析</p><p>　　根據(jù)功能描述，推板每分鐘分別推送4、7、10次產(chǎn)品，而原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1430rpm，因此需要減速，即傳動(dòng)部分有運(yùn)動(dòng)減小功能，其運(yùn)動(dòng)單元表達(dá)符號如下圖：</p>

4、<p>　　3.推板運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)形式分析</p><p>　　根據(jù)功能描述，推板的運(yùn)動(dòng)形式是間歇式的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且根據(jù)傳動(dòng)比的不同，每分鐘分別進(jìn)行3、7、10次往復(fù)運(yùn)動(dòng)。另外，由于推板的行程較長，需要對運(yùn)動(dòng)進(jìn)行放大。因此，推板的執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該是將運(yùn)動(dòng)輸出的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)單元表達(dá)符號如下圖：</p><p>　　4.傳送帶運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)形式

5、分析</p><p>　　根據(jù)功能描述，傳送帶一直保持間歇式直線運(yùn)動(dòng)，而運(yùn)動(dòng)方向與推板方向垂直。由運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖可知，推板與傳送帶必須協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，在傳送帶每前進(jìn)3個(gè)小包裝及其間距的長度后，推板往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次。因此根據(jù)傳動(dòng)比的不同，傳送帶每分鐘分別前進(jìn)12、21、30件產(chǎn)品及其間距的長度。首先將運(yùn)動(dòng)輸出的一部分轉(zhuǎn)換為垂直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，且轉(zhuǎn)速放大3倍，其運(yùn)動(dòng)單元表達(dá)符號如下圖：</p><p>　　之后

6、將連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為傳送帶鼓輪的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)單元表達(dá)符號如下圖：</p><p>　　最后將傳送帶鼓輪的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為傳送帶的間歇直線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)單元表達(dá)符號如下圖：</p><p>　　根據(jù)上述分析的產(chǎn)品生產(chǎn)線由原動(dòng)機(jī)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)傳遞與轉(zhuǎn)換的邏輯關(guān)系，可以繪制出其運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖如下：</p><p>　　四、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案擬定</p><

7、p>　　1.產(chǎn)品生產(chǎn)線所使用的原動(dòng)機(jī)為三相交流電機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速為1430rpm。</p><p>　　2.能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能單元2的載體有：帶傳動(dòng)、摩擦輪傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)等?？紤]到此處要求多檔變速以及傳動(dòng)換向，多級齒輪傳動(dòng)除滿足上述要求外，還具有傳動(dòng)可靠、效率高等特點(diǎn)，因此選擇多級齒輪傳動(dòng)。</p><p>　　3.能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能單元3的載體有：連桿單側(cè)停歇曲線槽導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、行星輪內(nèi)擺線

8、間歇移動(dòng)機(jī)構(gòu)、不完全齒輪齒條往復(fù)間歇移動(dòng)機(jī)構(gòu)、不完全齒輪導(dǎo)桿往復(fù)間歇移動(dòng)機(jī)構(gòu)、移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)、組合機(jī)構(gòu)等。其中移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單緊湊、工作可靠且易于設(shè)計(jì)，并可以通過雙滑塊連桿機(jī)構(gòu)把移動(dòng)輸出放大，因此選擇移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)和雙滑塊連桿機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)作為推板的執(zhí)行機(jī)構(gòu)替代運(yùn)動(dòng)功能單元3。</p><p>　　4.能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能單元4的載體只有圓錐齒輪機(jī)構(gòu)，因此選擇其作為加速換向機(jī)構(gòu)替代運(yùn)動(dòng)功能單元4。&

9、lt;/p><p>　　5.能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能單元5的載體有：不完全齒輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、圓柱凸輪分度機(jī)構(gòu)、組合機(jī)構(gòu)等。由于傳送帶所需的速度較低，槽輪機(jī)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、工作可靠而成為最佳的選擇，因此用作替代運(yùn)動(dòng)功能單元5。</p><p>　　6.能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能單元6的載體有：齒輪齒條機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、組合機(jī)構(gòu)等。帶傳送機(jī)構(gòu)可用于長距離傳送物料，因而在這里用作替代

10、運(yùn)動(dòng)功能單元6。</p><p>　　五、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)尺寸確定</p><p>　　5.1.包裝生產(chǎn)線推板運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸的確定</p><p>　　推板運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)與雙滑塊連桿機(jī)構(gòu)組成。根據(jù)功能設(shè)計(jì)要求先將推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律按比例縮小，確定凸輪的基本尺寸，建立凸輪輪廓線的方程；再設(shè)計(jì)雙滑塊連桿機(jī)構(gòu)的尺寸對凸輪的輸出進(jìn)行放大。</p>

11、<p>　　1.從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方程：</p><p>　　選擇余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律，已知推板行程h=600mm，則凸輪從動(dòng)件行程。通過機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖得到推程運(yùn)動(dòng)角，回程運(yùn)動(dòng)角，近休止角，則從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方程為：</p><p><b>　　推程運(yùn)動(dòng)方程：</b></p><p><b>　　回程運(yùn)動(dòng)方程：</b>&

12、lt;/p><p><b>　　近休止運(yùn)動(dòng)方程：</b></p><p>　　2.凸輪的基本尺寸：</p><p>　　取推程的許用壓力角，回程的許用壓力角，用數(shù)值計(jì)算法可確定出凸輪基圓半徑和偏距。</p><p>　　解得合適的凸輪基圓半徑，偏距。</p><p>　　3.凸輪的輪廓方程：</

13、p><p>　　理論輪廓方程：，其中，代入值求得： </p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　工作輪廓方程：取滾子半徑，則， </p><

14、p><b>　　即當(dāng)時(shí)，輪廓方程：</b></p><p><b>　　當(dāng)時(shí)，輪廓方程：</b></p><p><b>　　當(dāng)時(shí)，輪廓方程：</b></p><p>　　雙滑塊連桿機(jī)構(gòu)中，連桿固定端O到滑塊a的水平距離與其到滑塊b的水平距離之比為1：10，即可滿足滑塊b處產(chǎn)生600mm的推程，

15、滿足推板的運(yùn)動(dòng)需要。令Oa=40mm，Ob=400mm，則連桿長度，定桿長。</p><p>　　5.2.包裝生產(chǎn)線傳送帶運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸的確定</p><p>　　傳送帶運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由圓錐齒輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)和帶傳送機(jī)構(gòu)組成。根據(jù)功能描述確定上述三種機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)。</p><p><b>　　1.圓錐齒輪機(jī)構(gòu)：</b></p>

16、<p>　　該圓錐齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為，取，則兩圓錐齒輪尺寸為：</p><p><b>　　分度圓錐角：</b></p><p><b>　　分度圓直徑：</b></p><p><b>　　錐距：</b></p><p><b>　　齒頂高：</

17、b></p><p><b>　　齒根高：</b></p><p><b>　　齒頂圓直徑：；</b></p><p><b>　　齒根圓直徑：；</b></p><p><b>　　齒頂角：</b></p><p><

18、b>　　齒根角：</b></p><p><b>　　齒頂圓錐角：</b></p><p><b>　　齒根圓錐角：</b></p><p><b>　　當(dāng)量齒數(shù)：；</b></p><p><b>　　分度圓齒厚：</b></p&

19、gt;<p><b>　　齒寬：</b></p><p><b>　　2.槽輪機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　取外槽輪機(jī)構(gòu)，槽輪徑向槽數(shù)，撥盤上圓柱銷數(shù)，中心距，槽輪齒頂厚，則該槽輪機(jī)構(gòu)尺寸為：</p><p><b>　　圓銷回轉(zhuǎn)半徑：</b></p><p>

20、;<b>　　圓銷半徑：</b></p><p><b>　　槽頂高：</b></p><p><b>　　槽底高：</b></p><p><b>　　鎖止弧半徑：</b></p><p><b>　　鎖止弧張角：</b></

21、p><p><b>　　3.帶傳送機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　傳送帶鼓輪每轉(zhuǎn)動(dòng)90°，傳送帶前進(jìn)距離，則傳送帶鼓輪半徑為：</p><p>　　5.3.包裝生產(chǎn)線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸的確定</p><p><b>　　1.確定原動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)

22、采用繞線轉(zhuǎn)子交流電動(dòng)機(jī)，工作時(shí)不調(diào)速。初選電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，再根據(jù)凸輪的轉(zhuǎn)速，計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比，之后進(jìn)行傳動(dòng)比分配。</p><p><b>　　電機(jī)轉(zhuǎn)速為：</b></p><p><b>　　凸輪轉(zhuǎn)速分別為：</b></p><p><b>　　總傳送比為：</b></p><

23、;p><b>　　2.齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　可調(diào)速部分傳動(dòng)比最大值定為，則，；選定齒輪模數(shù)為2的標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪，其齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)，壓力角，則齒輪齒數(shù)可確定為，，，。齒輪尺寸如下表：</p><p>　　定減速部分總傳動(dòng)比，使用4級減速機(jī)構(gòu)，設(shè)定傳動(dòng)比分別為：，，，，選定齒輪模數(shù)為4的標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪，其齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)，壓力角，則齒輪

24、齒數(shù)可確定為，，，，，，，。齒輪尺寸如下表：</p><p>　　六、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　該生產(chǎn)線中推板的運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)是直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)和雙滑塊連桿機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)。由于推板的運(yùn)動(dòng)與滑塊b的運(yùn)動(dòng)即可。</p><p>　　為了便于分析，建立如圖的坐標(biāo)系O-xy，Oa水平距離，Ob水平距離，滑塊a初始坐標(biāo)，滑塊b初始坐標(biāo)，為凸輪從動(dòng)件的運(yùn)

25、動(dòng)方程，以上均為已知。</p><p>　　1.滑塊a的運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　設(shè)滑塊a的瞬時(shí)坐標(biāo)為，則</p><p>　　對時(shí)間求導(dǎo)，得滑塊a的速度方程</p><p>　　式中表示凸輪C的角速度。</p><p>　　再對時(shí)間求導(dǎo)，得滑塊a的加速度方程</p><p>　　式中表示凸