哈工大机械原理课程设计_棒料7综述

Harbin Institute of Technology

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8）

院 系： 机电工程学院

班 级： 1208105

设 计 者： 殷琪

学 号： **********

指导教师：

设计时间： 2014.6.27

哈尔滨工业大学 哈尔滨工业大学机械原理课程设计

目 录

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·············································3

四、系统运动方案拟定·················································5

五、系统运动方案设计·················································8

六、系统运动简图····················································14

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棒料输送线布料装置（方案8）

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8）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40,75,90块，分3档可以调节。

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、钢料料槽擒纵鼓轮1和铜料料斗擒纵鼓轮2，这三个构件的运动关系如图3所示。

传送带轮 进给 停止 进给 停止 进给 停止 进给 停止 进给 停止

钢料料槽擒纵鼓轮 闭合 落料 闭合 落料 闭合

铜料料斗擒纵鼓轮 闭合 落料 闭合 落料 闭合 落料 闭合

图3 棒料输送线布料装置运动循环图

传动带轮做间歇转动，停止时间约为进给时间的3倍，料槽擒纵鼓轮做持续转动，通过控制擒纵鼓轮的开口位置控制棒料按照需要的规律落料。

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- 3 - 三、机械系统运动功能分析

由于电动机的转速为1430rpm，为了分别得到85,60,35rpm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

11143085znni

221430n60zni

33143035znni

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

令定轴部分传动比为 13ic

定轴传动比由一个齿轮轮系控制。

图4 齿轮轮系定轴传动单元

则变传动比部分传动比为

111430=1.29413*85zvciii

221430=1.83313*60zvciii

331430=3.14313*35zvciii

于是，传动系统的三级变速功能单元如图6所示。

图5 三级变速运动功能单元

由于动力输出与皮带机构不在同一平面上，需采用一个圆锥齿轮，传动比id=1。

图6 圆锥齿轮变向功能单元

由于需要传送带进行间歇运动，本设计在圆锥齿轮后加入槽轮。 哈尔滨工业大学机械原理课程设计

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图7 槽轮间歇运动单元

本设计通过控制槽轮后的轮系控制传送带的转动方向、运动距离，利用皮带轮减小冲击对装置的影响，保护装置。

图8 传动带转动方向、距离控制轮系 由于要求传动带轮运动五次，料斗擒纵鼓轮运动一次，在设置带轮，在分运动的同时调节速度，传动比id为5。

图9 带轮分运动、调速功能单元

动力通过皮带轮同时输出到下料控制机构中，由于动力输出与下料控制系统不在同一平面上，钢料与铜料料斗均需采用一个圆锥齿轮，传动比id均为1。

图10 下料功能单元

本系统通过通过控制擒纵鼓轮的开口位置控制棒料按照需要的规律落料。

组合后的运动功能系统图，如图11所示。

图11 落料系统总图

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- 5 - 四、系统运动方案拟定

根据图11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11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12所示。

图12 电动机运动功能单元1

图11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13所示。

图13 皮带传动替代运动功能单元2

图11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14所示。

图14 滑移齿轮变速替代运动功能单元3 哈尔滨工业大学机械原理课程设计

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图11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15

图15 定轴齿轮传动代替运动功能单元4

图11中运动分支功能单元可用带传动代替。如图16

图16 带传动替代运动功能单元11

图11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16

图16 圆锥齿轮代替运动功能单元6

图11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17 哈尔滨工业大学机械原理课程设计

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图17 槽轮机构代替运动功能单元7

图11中运动功能单元9用来调节速度和运转方向，可由轮系和皮带轮代替如图18

图18 定轴齿轮传动加带传动运动功能单元9

图11中运动功能单元10用来调节转动方向和分运动，可在一根杆上串联两个锥齿轮，如图19

图19 圆锥齿轮转动方向调节、分运动功能单元10

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- 8 - 五、系统运动方案设计

1、齿轮机构设计

滑移齿轮具体齿数如下

滑移齿轮5和齿轮6

由滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，33.143vi,齿轮5和6齿数分别取： z5 = 25，z6 = 78；它们的齿顶高系数ha*=1，径向间隙系数c*=0.25，分度圆压力角α=20°，实际中心距a =103mm。

序号 项目 代号 计算公式及计算结果

1 齿数 齿轮5 Z5 25

齿轮6 Z6 78

2 模数 m 2

3 压力角 ɑ 20°

4 齿顶高系数 ha* 1

5 顶隙系数 c* 0.25

6 标准中心距 a a=0.5 * m * (Z11+Z12) = 103mm

7 实际中心距 a' a'=a * cosα / cosα' = 103mm

8 啮合角 ɑ' ɑ'= arccos (a * cosɑ / a') = 20°

9 变位系数 齿轮5 X5 0.000

齿轮6 X6 0.000

10 齿顶高 齿轮5 ha5 ha5 = m * (ha* + x5 - Δy) = 2.000mm

齿轮6 ha6 ha6 = m * (ha* + x6 - Δy) = 2.000mm

11 齿根高 齿轮5 hf5 hf5 = m * (ha* + c* - x5) = 2.500mm

齿轮6 hf6 hf6 = m * (ha* + c* - x6) = 2.500mm

12 分度圆直径 齿轮5 d5 d5 = m * z5 = 50.000mm

齿轮6 d6 d6 = m * z6 = 156.000mm

13 齿顶圆直径 齿轮5 da5 da5 = d5 + 2 * ha5 = 54.000mm

齿轮6 da6 da6 = d6 + 2 * ha6 = 160.000mm

14 齿根圆直径 齿轮5 df5 df5 = d5 - 2 * hf5 = 45.000mm

齿轮6 df6 df6 = d6 - 2 * hf6 = 151.000mm 哈尔滨工业大学机械原理课程设计

- 9 - 滑移齿轮7和齿轮8

由滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，21.833vi，可选择齿轮7和8为正传动高度变位齿轮，其齿数分别取： z7=36， z8=66；它们的齿顶高系数ha*=1，径向间隙系数c*=0.25，分度圆压力角α=20°，实际中心距a =102mm。

序号 项目 代号 计算公式及计算结果

1 齿数 齿轮7 Z7 36

齿轮8 Z8 36

2 模数 m 2

3 压力角 ɑ 20°

4 齿顶高系数 ha* 1

5 顶隙系数 c* 0.25

6 标准中心距 a a=0.5 * m * (Z1+Z2) = 103mm

7 实际中心距 a' a'=a * cosα / cosα' = 102mm

8 啮合角 ɑ' ɑ'= arccos (a * cosɑ / a') = 18.39°

9 变位系数 齿轮7 X7 0.500

齿轮8 X8 0.000

10 齿顶高 齿轮7 ha7 ha7 = m * (ha* + x7 - Δy) = 3.000mm

齿轮8 ha8 ha8 = m * (ha* + x8 - Δy) = 2.000mm

11 齿根高 齿轮7 hf7 hf7= m * (ha* + c* - x7) = 1.500mm

齿轮8 hf8 hf8 = m * (ha* + c* - x8) = 2.500mm

12 分度圆直径 齿轮7 d7 d7 = m * z7 = 72.000mm

齿轮8 d8 d8 = m * z8 = 132.000mm

13 齿顶圆直径 齿轮7 da7 da7 = d7 + 2 * ha7 = 78.000mm

齿轮8 da8 da8 = d8 + 2 * ha8 = 136.000mm

14 齿根圆直径 齿轮7 df7 df7 = d7 - 2 * hf7 = 69.000mm

齿轮8 df8 df8 = d8 - 2 * hf8 = 127.000mm

滑移齿轮9和齿轮10