机械原理课程设计(1)

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一、功能描述

输送线上的小包装产品等间距放置，在传送带上进行直线输送，尺寸为长x宽x高=600x200x200，小包装产品送至A处叠累，达到3包时，由推板（尺寸为长x宽x高=200x200x600）直线推送至下一个工位进行包装。原动机转速为1430rpm，通过换挡变速，实现每分钟向下一工位分别输送12，21，30件小包装产品。

二、工艺动作分析

原动机通过减速传动机构带动传送带转动一周，传送带前进3个小包装及其间距的长度，当第3个小包装落下的时候，推板前推600mm，并在传送带停止时间内回至原位。此后循环往复。据此可画出如下的机械系统运动循环图。

三、机械系统运动功能系统图

1.原动机及其运动形式分析

原动机为连续回转电机，其运动功能单元表达符号如下图：

2.机械传动部分及其运动形式分析

根据功能描述，推板每分钟分别推送4、7、10次产品，而原动机转速为1430rpm，因此需要减速，即传动部分有运动减小功能，其运动单元表达符号如下图：

3.推板运动的执行机构及其运动形式分析

根据功能描述，推板的运动形式是间歇式的直线往复运动，且根据传动比的不同，每分钟分别进行3、7、10次往复运动。另外，由于推板的行程较长，需要对运动进行放大。因此，推板的执行机构应该是将运动输出的连续转动转换为间歇往复直线运动，其运动单元表达符号如下图：

4.传送带运动的执行机构及其运动形式分析

根据功能描述，传送带一直保持间歇式直线运动，而运动方向与推板方向垂直。由运动循环图可知，推板与传送带必须协调运动，在传送带每前进3个小包装及其间距的长度后，推板往复运动一次。因此根据传动比的不同，传送带每分钟分别前进12、21、30件产品及其间距的长度。首先将运动输出的一部分转换为垂直方向的转动，且转速放大3倍，其运动单元表达符号如下图：

之后将连续转动转化为传送带鼓轮的间歇转动，其运动单元表达符号如下图：

最后将传送带鼓轮的间歇转动转化为传送带的间歇直线运动，其运动单元表达符号如下图： 传送带

推板 推程 停止

推程 停止 推程

停止

近休止 推程 回程 2 / 9

根据上述分析的产品生产线由原动机到执行机构的运动传递与转换的逻辑关系，可以绘制出其运动功能系统图如下：

四、机械系统运动方案拟定

1.产品生产线所使用的原动机为三相交流电机，其额定转速为1430rpm。

2.能够实现运动功能单元2的载体有：带传动、摩擦轮传动、齿轮传动等。考虑到此处要求多档变速以及传动换向，多级齿轮传动除满足上述要求外，还具有传动可靠、效率高等特点，因此选择多级齿轮传动。

3.能够实现运动功能单元3的载体有：连杆单侧停歇曲线槽导杆机构、行星轮内摆线间歇移动机构、不完全齿轮齿条往复间歇移动机构、不完全齿轮导杆往复间歇移动机构、移动从动件凸轮机构、组合机构等。其中移动从动件凸轮机构结构简单紧凑、工作可靠且易于设计，并可以通过双滑块连杆机构把移动输出放大，因此选择移动从动件凸轮机构和双滑块连杆机构的组合机构作为推板的执行机构替代运动功能单元3。

4.能够实现运动功能单元4的载体只有圆锥齿轮机构，因此选择其作为加速换向机构替代运动功能单元4。

5.能够实现运动功能单元5的载体有：不完全齿轮机构、槽轮机构、圆柱凸轮分度机构、组合机构等。由于传送带所需的速度较低，槽轮机构由于结构简单、易于制造、工作可靠而成为最佳的选择，因此用作替代运动功能单元5。

6.能够实现运动功能单元6的载体有：齿轮齿条机构、螺旋机构、带传动机构、链传动机构、组合机构等。带传送机构可用于长距离传送物料，因而在这里用作替代运动功能单元6。

五、机械系统运动尺寸确定

5.1.包装生产线推板运动执行机构运动尺寸的确定

推板运动执行机构由移动从动件凸轮机构与双滑块连杆机构组成。根据功能设计要求先将推杆的运动规律按比例缩小，确定凸轮的基本尺寸，建立凸轮轮廓线的方程；再设计双滑块连杆机构的尺寸对凸轮的输出进行放大。

1.从动件运动方程：

选择余弦加速度运动规律，已知推板行程h=600mm，则凸轮从动件行程'60hmm。通过机械系统运动循环图得到推程运动角060，回程运动角'030，近休止角'270s，则从动件运动方程为：

(1) 推程运动方程：0'[1cos()]30[1cos(3)];(0)23hs

(2) 回程运动方程：0'0'[1cos()]30[1cos(6)];()232hs

(3) 近休止运动方程：0;(2)2s 4 5 6 2 1 3 3 / 9

2.凸轮的基本尺寸：

取推程的许用压力角[]30，回程的许用压力角[]'70，用数值计算法可确定出凸轮基圆半径0r和偏距e。

解得合适的凸轮基圆半径070.6mmr，偏距41.4emm。

3.凸轮的轮廓方程：

理论轮廓方程：00()cossin()sincosxsseysse，其中220002sre，，代入值求得：

cos(30cos387.2)41.4sinsin(30cos387.2)41.4cosxy，03

cos(30cos687.2)41.4sinsin(30cos687.2)41.4cosxy，32

57.2cos41.4sin57.2sin41.4cosxy，22

工作轮廓方程：取滚子半径1rrmm，则2222/(/)(/)/(/)(/)rrdydXxrdxddyddxdYyrdxddyd， 02 4 / 9

即当03时，轮廓方程：

当32时，轮廓方程：

当22时，轮廓方程：

222257.2cos41.4sin57.2cos41.4sin(57.2sin41.4cos)(57.2cos41.4sin)57.2sin41.4cos57.2sin41.4cos(57.2sin41.4cos)(57.2cos41.4sin)XY

双滑块连杆机构中，连杆固定端O到滑块a的水平距离与其到滑块b的水平距离之比为1：10，即可满足滑块b处产生600mm的推程，满足推板的运动需要。令Oa=40mm，Ob=400mm，则连杆长度22400600721.1lmm，定杆长750lmm。

5.2.包装生产线传送带运动执行机构运动尺寸的确定

传送带运动执行机构由圆锥齿轮机构、槽轮机构和带传送机构组成。根据功能描述确定上述三种机构的尺寸参数。

1.圆锥齿轮机构：

该圆锥齿轮机构的传动比为13fgi，取103010fgmzz，，，则两圆锥齿轮尺寸为：

分度圆锥角：arccot71.69018.4gfgffzz；

分度圆直径：300100ffggdmzmmdmzmm；

锥距：221158.1mm2fgRmzz

齿顶高：*10aahhmmm 22cos(30cos387.2)90sinsin341.4sin(sin(30cos387.2)90sin3cos41.4cos)(cos(30cos387.2)90sinsin341.4sin)cos(30cos387.2)41.4sinsin(30cos387.2)90sin3cos41.4cos(sinXY22(30cos387.2)90sin3cos41.4cos)(cos(30cos387.2)90sinsin341.4sin)sin(30cos387.2)41.4cos22cos(30cos687.2)180sinsin641.4sin(cos(30cos687.2)180sinsin641.4sin)(sin(30cos687.2)180sin6cos41.4cos)cos(30cos687.2)41.4sinsin(30cos687.2)180sin6cos41.4coXY22s(cos(30cos687.2)180sinsin641.4sin)(sin(30cos687.2)180sin6cos41.4cos)sin(30cos687.2)41.4cos 5 / 9

齿根高：**()12fahhcmmm

齿顶圆直径：2cos306.3mmaffafddh；2cos119.0mmaggagddh

齿根圆直径：2cos293.7mmfffafddh；2cos81.0mmfggagddh

齿顶角：arctan3.6aafaghR

齿根角：arctan4.3ffffghR

齿顶圆锥角：75.222.1affafaggag；

齿根圆锥角：67.214.1ffffffggfg；

当量齿数：94.9cosfvffzz；10.5cosgvggzz

分度圆齿厚：/215.7mmsm

齿宽：/352.7mmBR

2.槽轮机构

取外槽轮机构，槽轮径向槽数4hz，拨盘上圆柱销数1k，中心距200amm，槽轮齿顶厚10emm，则该槽轮机构尺寸为：

圆销回转半径：sin141.4mmhRaz

圆销半径：123.6mm6rR

槽顶高：cos141.4mmhHaz

槽底高：()35.0mmhaRr

锁止弧半径：107.8mmxRRre

锁止弧张角：11132()22kz

3.带传送机构

传送带鼓轮每转动90°，传送带前进距离200280480Lmm，则传送带鼓轮半径为：

2305.6mmLR

5.3.包装生产线传动机构运动尺寸的确定

1.确定原动机

电动机采用绕线转子交流电动机，工作时不调速。初选电动机的转速，再根据凸轮的转速，计算传动系统的总传动比，之后进行传动比分配。