哈工大机械原理课程设计 产品包装生产线方案1
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Harbin Institute of Technology 机械原理课程设计说明书
课程名称： 机械原理 设计题目： 产品包装生产线（方案1） 院 系： ＸＸ学院 班 级： ＸXXXX 设 计 者： ＸXX 学 号： ＸＸXXXXX 指导教师： X XX 设计时间： 2012年 7月2日— 7月8 哈尔滨工业大学机械原理课程设计说明书
2 哈尔滨工业大学 一、绪论
机械原理课程设计是学生学完了《机械原理》课程后，在学习掌握了把具体机器抽象成机构运动简图的方法、从本质上搞清机构的运动原理、掌握了基本概念，学习掌握课程中的一些基本概念和基本方法，学习研究各种机构的设计方法之后进一步了解机械设计的教学环节，是是学习深化与升华的重要过程，是对学生综合素质与工程实践的能力培养。 我们应在指导教师指导下独立完成一项给定的设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制有关图纸。在课程设计工作中，应综合运用机械原理课程的理论、知识与技能，分析与解决工程问题。 该课程设计是我们学完本课程之后的一项重要的实践，是我们步入社会的一次深刻的链接，考察了我们独立设计，计算，绘图和分析的能力，我们应学会依据技术课题任务，进行资料的调研、收集、加工与整理和正确使用工具书；培养我们掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，提高工程设计计算、图纸绘制、编写技术文件的能力；锻炼我们分析与解决工程实际问题的能力。
二、设计题目 产品包装生产线使用功能描述 图中所示，输送线1上为小包装产品，其尺寸为长宽高=600200200，小包装产品送至A处达到2包时，被送到下一个工位进行包装。原动机转速为1430rpm，每分钟向下一工位可以分别输送14，22，30件小包装产品。
图1 产品包装生产线（方案一）功能简图 三、设计机械系统运动循环图 由设计题目可以看出，推动产品在输送线1上运动的是执行构件1，在A处把产品推到下一工位的是执行构件2，这两个执行构件的运动协调关系如图2所示。 哈尔滨工业大学机械原理课程设计说明书 3 T1 T1
执行构件 运 动 情 况 执行构件1 进 退 进 退 执行构件2 停 止 进 退 T`2
T2
图2 生产包装线方案1 运动循环图 图2中T1 是执行构件1的工作周期， T2 是执行构件2的工作周期，T’2是执行构件2的动作周期。因此，执行构件1是做连续往复运动，执行构件2是简谐运动，执行构件2的工作周期T2 是执行构件1的工作周期T1的2倍。执行构件2的动作周期T’2则只有执行构件1的工作周期T1的二分之一左右，因此，执行构件2大多数时间是在停歇状态。
四、 设计机械系统运动功能系统图
根据分析，驱动执行构件1工作的执行机构应该具有的运动功能如图3所示。运动功能单元把一个连续的单向传动转换为连续的往复运动，主动健美转动一周，从动件（执行构件1）往复运动一次，主动件转速分别为14,22,30转/分。
14,22,30rpm
图3执行机构1的运动功能 由于电动机的转速为1430转/分，为了在执行机构1的主动件上分别的到14、22、30转/分的转速，则由电动机到执行机构1之间的总传动比iz有3种，分别为
iz1=141430=102.14
iz2=221430=65.00 iz3=1301430=47.67 总传动比由定传动比ic和变传动比iv两部分构成，即 iz1=iciv1 iz2=iciv2
iz3=iciv3
3种总传动比中iz1最大，iz3最小。由于定传动比ic是常数，因此，3种变传动比中iv1最大，iv3最小。若
采用滑移齿轮变速，其最大传动比最好不大于4，即 iv1=4 哈尔滨工业大学机械原理课程设计说明书 4 于是定传动比为 ic= v1z1ii =4102.14=25.54
变传动比的其他值为 iv2= cz2ii =54.2565=2.55 iv3=cz3ii=54.2547.67=1.87 于是，传动系统的有级变速功能单元如图4所示。 i=4,2.55,1.87
图4有级变速运动功能单元 为了保证系统过载时不至于损坏，在电动机和传动系统之间加一个过载保护环节。过载保护运动功能单元可采用带传动实现，这样，该运动功能单元不仅具有过载保护功能还具有减速功能，如图5所示。 i=2.5
图5 过载保护运动功能单元 整个传动系统仅靠过载保护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 i= ic/2.5=25.54/2.5=10.22 减速运动功能单元如图6所示。 i=10.22
图6 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运动的运动功能系统图，如图7所示。 为了使用统一原动机驱动执行构件2，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，其运动分支驱动执行构件2，该运动分支功能单元如图7所示。由于执行构件2的工作周期T2是执行构件1的工作周期T1的2倍，也就是说，运动分支在驱动执行构件2之前应该减速，使其转速等于执行机构1的主动件转速的一半;由于执行构件2与执行构件1的运动平面相互垂直，因此，该减速运动功能单元如图9所示。 哈尔滨工业大学机械原理课程设计说明书 5 1430rpm i=2.5 i=4,2.55,1.87 i=10.22
图7 实现执行构件1运动的运动功能系统图 图8 运动分支功能单元 图9减速运动功能单元 由于执行构件2是间歇运动，且由图1可以看出执行构件2的间歇时间是工作周期T2的3/4，即其运动时间是其工作周期T2的1/4。因此，间歇运动功能单元的运动系数为
τ=41 间歇运动功能单元如图10所示 τ=0.25
图10 间歇运动功能单元
由于执行构件2的动作周期T’2是执行构件1的工作周期T1的一半，因此，驱动执行构件2的驱动机构2的主动件的转速应该是驱动执行构件1的驱动机构1的主动件的转速的2倍左右。所以，间歇运动功能单元输出的运动应经过增速运动功能单元增速，如图11所示。 i=0.25
图11增速运动功能单元
增速运动功能单元输出的运动驱动执行机构2实现执行构件2的运动功能。由于执行构件2做往复直线运动，因此，执行构件2的运动功能是把连续转动转换为往复直线运动，如图12所示。
图12执行机构2的运动功能单元
执行构件 哈尔滨工业大学机械原理课程设计说明书 6 根据上述分析，可以画出整个系统的运动功能系统图，如图13所示。 1430rpm i=2.5 i=4，2.55，1.87 i=10.22
1 2 3 4
5 6 i=2 τ=0.25 i=0.25
7 8 9
图13 产品包装生产线方案1的运动功能系统图 五、选定电动机转速、拟定机械系统运动方案 根据图13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13中的运动功能单元1是原动机。根据产品包装生产线的工作要求，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13中的运动功能单元2是过载保护功能单元兼具减速功能，可以选择带传动代替，如图15所示。
i=2.5
10 1430rpm
执行构件1
执行构件2 哈尔滨工业大学机械原理课程设计说明书
7 图15 皮带传动替代运动功能单元2 图13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。
i=4，2.55，1.87
图16 滑移齿轮变速替代运动功能单元3 图13中的运动功能单元4是减速功能，可以选择行星齿轮传动代替，如图17所示。
图17行星齿轮传动替代运动功能单元4 图13中的运动功能单元5是运动分支功能单元，可以用圆锥齿轮传动的主动轮与导杆滑块机构的曲柄固连替代。如图18所示。
运动输出 运动输入 运动输出
运动输出 运动输入 5
运动输出
图18 2运动功能单元的主动件固联替代运动功能单元5 哈尔滨工业大学机械原理课程设计说明书 8 图13中的运动功能单元6是把连续转动转换为连续往复摆动，可以选择导杆滑块机构替代，如图19所示。
图19 导杆滑块机构替代运动功能单元6 图13中的运动功能单元7是减速功能，且其运动输入轴与运动输出轴相互垂直，可以用锥齿轮替代，如图20所示。 i=2
图20圆锥齿轮传动替代运动功能单元7 图13中运动功能单元8是把连续转动转换为间歇转动的运动功能单元，可以用槽轮机构替代。该运动功能单元的运动系数为 τ=0.25， 根据槽轮机构运动系数的计算公式 τ= (Z-2)/2Z 式中Z----槽轮径向槽数。 于是槽轮的径向槽数为 Z=2/(1-2τ) =2/(1-2*0.25)=4 该槽轮机构如图21所示。
图21 槽轮机构替代连续转动转换为间歇转动的运动功能单元8 图13中的运动功能单元9是增速运动功能单元，可以用圆柱齿轮传动替代，如图22所示。
图22 圆柱齿轮传动替代增速运动功能单元9
