1、 Harbin Institute of Technology課程設計說明書課程名稱:院 系:班 級:設 計 者:學 號:指導教師:設計時間:哈爾濱工業大學 目 錄機械原理課程設計任務書. 1一、題目要求2二、機械系統工藝動作分析2三、機械系統運動功能分析2四、系統運動方案擬定6五、系統運動方案設計91、齒輪機構設計92、槽輪機構設計 .103、不完全槽輪機構設計104、帶傳動設計105、開關設計10 六、系統運動簡圖11棒料輸送線布料裝置(方案 3一、題目要求已知技術參數和設計要求:棒料輸送布料裝置(方案 3功能描述如下圖所示棒料輸送線。料 斗中分別裝有直徑 35mm ,長度 150mm 的

2、鋼料和銅料。在輸送線上按照 下圖所示的規律布置棒料。原動機轉速為 1430rpm ,每分鐘布置棒料 55,85,115塊,分 3檔可以調節。 圖 1 圖 2二、機械系統工藝動作分析由設計要求可知,該棒料輸送線布料裝置需要由三個部分共同構成,各執行 構件為傳送帶輪、 鋼料料槽開關 1和銅料料斗開關 2, 這三個構件的運動關系如圖 表示開關繼續運動且無棒料掉落, 表示開關運動過程中有棒料掉落圖 3 棒料輸送線布料裝置運動循環圖 總時間為 T ,表示構件完成一個運動循環所用總時間。傳送帶輪做間歇轉動, 傳送皮帶做間歇移動;料槽開關做不間歇轉動。傳送帶輪的運動周期是料槽開關 的三分之一左右。三、機械系

3、統運動功能分析根據前面的分析可知,槽輪 1,2工作的執行機構應該具有的運動功能如圖 4所示。運動功能單元把一個連續的單向傳動轉換為間歇轉動,由題意知要求達到 的輸入轉速分別為 115rpm , 85rpm , 55rpm 。 圖 4 槽輪 1,2的運動功能由于電動機的轉速為 1430rpm ,為了分別得到 115,85,55rpm 的轉速,則由電 動機到槽輪之間的總傳動比 i z 有 3種,分別為232861151430n 11=n i 22=n i z2655143033=n n i z總傳動比由定傳動比 c i 和變傳動比 v i 兩部分構成,即11v c z

4、i i i =22v c z i i i =33v c z i i i =3種總傳動比中 1z i 最小, 3z i 最大。由于定傳動比 c i 是常數,因此, 3種變傳動 比中 1v i 最小, 3v i 最大。由于槽輪機構與皮帶機構不在同一平面上,需采用一個圓 錐齒輪 , 傳動比為 i d 。 圖 5 圓錐齒輪運動功能單元 取 i d =1/3。由設計圖紙,為了完成傳動和合理輸出,令3261=c d c i i i 則定軸傳動比為 26/3。而:43. 123332623328611=c z v i i i 94. 117332617327822=c z v i i i32632633=c

5、 z v i i i 于是,傳動系統的三級變速功能單元如圖 6所示。3, 94. 1, 43. 1=i 圖 6 三級變速運動功能單元整個傳動系統僅靠圓錐齒輪運動功能單元不能實現其全部定傳動比,因此, 在傳動系統中還要另加減速運動功能單元,其減速比為26i 3=c i減速運動功能單元如圖 7所示。2i = 13i= 圖 7 減速運動功能單元 根據上述運動功能分析,可以得到實現執行構件 1(槽輪運動的運動功能系 統圖,如圖 8所示。1430rpm 2i = 3, 94. 1, 43. 1=i13i = 圖 8 實現執行構件 1運動的運動功能系統圖 銅料料斗開關基本與鋼料料槽開關相同,下面以鋼料料槽

6、開關說明。為了使用統一原動機驅動執行鋼料料槽開關,應該在圖 8所示的運動功能系 統圖中加一運動分支功能單元,其運動分支驅動鋼料料槽開關,該運動分支功能 單元如圖 9所示。且鋼料料槽開關與執行構件 1的運動平面相互垂直。 圖 9運動分支功能單元由機械系統運動循環圖可知,鋼料料斗開關與鋼料料斗開關運動情況基本相 同,因此本處只對鋼料料斗開關運動情況進行分析。由機械系統運動循環圖可知,鋼料料斗開關運動周期為槽輪運動周期的三倍,而 圓錐齒輪的 i=1/3, 因此運動分支功能單元應加于減速運動功能單元與圓錐齒輪功 能單元之間。有因鋼料料斗開關運動平面與槽輪運動平面相垂直,因此增加圓錐 齒輪運動功能單元改

7、變運動平面。組合后的運動功能系統圖,如圖 10所示。由機械系統運動循環圖可知,鋼料料斗開關與鋼料料斗開關運動情況完全相 同,因此其輸入轉速應當完全相同。因此運動分支功能單元應加于圓錐齒輪運動 功能單元且兩分支完全相同。 1430rpm 2i =3,94. 1,43. 1=i 13i =圖 10實現執行構件 1,鋼料料斗開關運動的運動功能系統圖 組合后的運動功能系統圖,如圖 11所示。1430rpm 2i =3,94. 1,43. 1=i 13i =圖 11實現執行構件 1,鋼料料斗開關,銅料料斗開關運動的運動功能系統圖槽輪輸入部分每轉動一周,槽輪輸出部分轉動四分之一周,又因槽輪輸入部 分每轉動

8、一周,傳送帶向前移動 200mm ,不妨令傳送帶輪直徑為 200mm ,所以槽 輪輸入部分每轉動一周,傳送帶輪轉過 1rad 。傳動比 i=1*4/1.27。 組合后的運動功能系統圖,如圖 12所示。1430rpm 2i =3,94. 1,43. 1=i 13i =圖 12實現傳送帶輪,鋼料料斗開關,銅料料斗開關運動的運動功能系統圖又由機械系統運動循環圖可知,若遵循循環規律,當銅料第一次掉落時鋼料 應同時掉落,然而鋼料卻沒有掉落,則應存在另一開關使得銅料第一次掉落時鋼 料料斗開關閉合。又因銅料第三次掉落時鋼料同時掉落,則鋼料料斗開關 2在此 之前開啟,又因之后遵循循環規律依次掉落,則鋼料料斗開

9、關 2保持開啟狀態不 再閉合。則可采取不完全齒輪或槽輪來實現這一功能,擬采用不完全槽輪機構來 實現這一功能。又因鋼料料斗開關 1每轉過三分之一圓周槽輪機構輸入部分轉過 一周,則傳動比 i=1/3。組合后的運動功能系統圖,如圖 13所示。1430rpm 2i = 3, 94. 1, 43. 1=i1i =3 圖 13 實現傳送帶輪,鋼料料斗開關 1、 2,銅料料斗開關運動的運動功能系統圖四、系統運動方案擬定根據圖 14所示的運動功能系統圖,選擇適當的機構替代運動功能系統圖中的 各個運動功能單元,便可擬定出機械系統運動方案。圖 14 中的運動功能單元 1是原動機。 根據分度沖壓機的工作要求, 可以

10、選擇電動機作為原動機,如圖 14所示。 圖 14 電動機替代運動功能單元 1圖 14中的運動功能單元 2是過載保護功能單元,可以選擇帶傳動代替,如圖15所示。 圖 15 皮帶傳動替代運動功能單元 2圖 14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。 圖 16 滑移齒輪變速替代運動功能單元 3圖 14中的運動功能單元 4是減速功能,可以選擇定軸齒輪傳動代替, 如圖 17 圖 17定軸齒輪傳動代替運動功能單元 4 圖 14中的運動單元6是轉向功能兼減速功能,用圓錐齒輪代替,如圖 18 圖 18 圓錐齒輪代替運動功能單元 6圖 14中的運動單元 7是將連續

11、轉動轉換為間歇轉動,可由槽輪機構實現,如 圖 19 圖 19 槽輪機構代替運動功能單元 7 圖 14中運動功能單元9是減速功能,可以選擇定軸齒輪傳動加帶傳動代替。 如圖 20 圖 20 定軸齒輪傳動加帶傳動代替運動功能單元 9圖 14中運動功能單元 11可用帶傳動代替。如圖 21圖 21 帶傳動替代運動功能單元 11 圖 14中的運動單元 12是轉向功能,用圓錐齒輪代替,如圖 22 圖 22 圓錐齒輪替代運動功能單元 12 圖 14中的運動單元 14、 15是傳動功能,用帶傳動代替,如圖 23 圖 23 帶傳動替代運動功能單元 14、 15 圖 14中的運動單元 18是減速功能,用定軸齒輪傳動

12、代替。如圖 24 圖 24 定軸齒輪傳動替代運動功能單元 18 圖 14中的運動單元19是將連續轉動轉換為間歇轉動,用不完全槽輪代替。 如圖 25 圖 25 用不完全槽輪替代運動功能單元 19五、系統運動方案設計1、齒輪機構設計 本設計圖紙沿用標準齒輪的基本參數,因而只需要設計出合適的齒數即可。 具體齒數如下12122i z z = z 1:z2=12:24哈爾濱工業大學機械原理課程設計 z 33 z 4 33 z6 = i 56 = = i 78 = 3 = 8 & z 3 + z 4 = z5 + z6 = z7 + z8 23 z3 17 z5 z7 z3:z4=49:51 z5:z6=

13、34:66 z7:z8=25:75 z 10 z12 & z9=z11 z10=z12 i 9,12 = 13 = z9 z11 z9:z10=z11:z12=10:36 z13=z14=12 z15=z16=12 z17=z18=z19=10 z 21 z 22 1 z21=z22 z20:z21:z22=30:10:10 i 20, 22 = = 3 z 20 z 21 1 z 24 i 23, 24 = = z23:z24=36:12 3 z 23 z 29 z 27 z 26 i 25, 29 = 1.27 = z26=z27 z25:z26:z27:z28:z29=48:12:12:10:51 z 28 z 26 z 25 2、槽輪機構設計 i 34 = 圖示為標準四槽輪 3、不完全槽輪機構設計 圖示為標準四槽輪截取一半 4、帶傳動設計 帶輪的直徑為 200mm 5、開關設計 - 10 - 哈爾濱工業大學機械原理課程設計 上圖依次為鋼料料斗開