产品包装生产线机械原理课程设计.docx
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1、哈尔滨工业大学课程设计说明书目录一、运动循环图3二、运动系统功能图3三、运动方案的拟定7四、系统运动方案设计 11 (1)执行机构1的设计11 (2)执行机构2的设计12 (3)执行机构3的设计15 (4)槽轮机构设计15 (5)齿轮机构设计16(6)传送带设计19 (7)运动循环图20哈尔滨工业大学一 运动循环图 T2 T1 执行机构1进退进退进退进执行机构2静止下降静止下降静止上升静止执行机构3送回静止送回 T3图1 运动循环图产品包装生产线由三个执行机构组成:执行机构1使小包装产品在输送线1上作步进运动;执行机构2使托盘A上升、下降;执行机构3将小包装产品推入输送线2。执行机构1的周期是
2、T1,执行机构2的周期是T2,执行机构3的周期是T3。由运动循环图可见,T2= T3=3T1。二运动功能系统图题中所给原动机转速n=1430r/min,其运动功能单元表达符号如图2所示。n=1430r/min图2 原动机运动功能单元的表达符号根据前面的分析可知,驱动执行构件1工作的执行机构应该具有运动功能如图3所示。该运动功能把一个连续的单向转动转换为连续的往复移动,主动件每转动一周,从动件(执行构件1)往复运动一次,主动件的转速分别为9、18、24 rpm。 9、18、24 rpm图3 执行构件1 运动功能单元的表达符号电动机的转速为=1430r/min,输出转速为=9r/min、=18r/
3、min、=24r/min,带传动的最大传动比为=2.5,滑移齿轮传动的最大传动比为=4,定轴齿轮传动每对齿轮的最大传动比为=4。 根据传动系统的原始参数可知,传动系统的总传动比为= 158.89 =79.44=59.58传动系统的总传动比由带传动、滑移齿轮传动和定轴齿轮传动三部分实现。设带传动的传动比为=2.5,滑移齿轮的传动比为,和,定轴齿轮传动的传动比为,则总传动比=令=4则可推得定轴齿轮传动部分的传动比为=15.889由此可推得滑移齿轮的传动比=2.000=1.500于是,有级变速单元如图4:, = 4, 2.0, 1.5 图4 有级变速运动功能单元为保证系统过载时不至于损坏,在电动机和
4、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能力,还具有减速功能,如图5所示。 =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功能单元的减速功能不能实现全部定传动比,因此,在传动系统中还要另加减速运动功能单元,减速比为=15.889减速运动功能单元如图6所示。=15.9图6 执行机构1的运动功能根据上述运动功能分析,可以得到实现执行构件1运动的功能系统图,如图7所示。 1430rpm i=2.5 i=4,2.0,1.5 i=15.9执行构件1图7 实现执行构件1运动的运动功能系统图原动机除了为执行构件1提供动力外,还要为
5、执行构件2和3提供动力,因此在主传动链中加一个运动分支功能单元,把一个输入运动分成两个输出运动。图8 运动分支部分运动功能单元的表达符号执行构件2有一个间歇单向转动,执行构件3有一个间歇往复移动,两个运动方向均与执行构件1的运动方向垂直。为了使执行构件2和执行构件3的运动和执行构件1的运动保持正确的空间关系,可以加一个运动传动方向转换功能单元,同时该运动单元具有减速的作用(i=3),如图9所示。图9 运动传动方向转换的运动功能单元经过运动传递方向转换功能单元输出的运动需要分成两个运动分支分别驱动执行构件2的运动和执行构件3的一个运动。因此,需要加一个运动分支功能分支单元,如图10所示。图10
6、运动分支部分运动功能单元的表达符号执行构件2的一个运动是间歇往复移动,可以通过一个运动单元将连续转动转换成间歇往复移动。如图11所示。图11连续转动转换为间歇往复移动的运动功能单元根据上述分析可以得出实现执行构件1和执行构件2运动功能的运动功能系统图,如图12所示。1430rpm i=2.5 i=4,2.0,1.5 i=15.9执行构件1执行构件2图12 执行构件1、2的运动功能系统图执行构件3需要进行间歇往复移动,为此,需要将连续转动转换为间歇转动。由图2可以看出,执行构件3在一个工作周期内,其间歇时间很长,运动时间很短。因此,需要采用一个间歇运动单元,再采用一个连续转动的放大单元,其运动功
7、能单元如图13所示。图13 间歇运动和连续转动放大单元然后,再把该运动功能单元输出地运动转换为往复移动,其运动功能单元如图14所示。图14 往复移动运动单元根据上述分析,可以画出整个系统的运动功能系统图,如图15所示。执行构件1执行构件2143265897执行构件3101112图15 产品包装生产线运动功能系统图三系统运动方案拟定根据图15中的运动功能单元确定替代结构。(1)运动功能单元1:选择电动机作为原动机:n=1430r/min 图16 电动机替代运动功能单元1(2)运动功能单元2:选择带传动机构实现过载保护和减速功能:图17 带传动替代运动单元2(3)运动功能单元3:用滑移齿轮来替代。
8、图18 滑移齿轮替代运动功能单元3(4)运动功能单元4:用定轴齿轮来替代。图19 2级齿轮传动替代运动功能单元4(5)运动功能单元5:用运动功能单元7锥齿轮传动的主动轮、运动功能单元6导杆滑块结构的曲柄与运动功能单元4的运动输出齿轮固连替代。图20 2个运动功能单元的主动件固联替代运动功能单元5(6)运动功能单元6:用曲柄滑块代替。 图21 导杆滑块机构替代运动功能单元6(7)运动功能单元7:用锥齿轮代替。图22 圆锥齿轮传动替代减速运动功能单元7(8)运动功能单元8: (9)运动功能单元9:用平底凸轮机构来代替。 图23凸轮机构固联替代功能单元9(10)运动功能单元10:是把连续转动转换为间
9、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=16,式中,z槽轮的径向槽数。则由z=212,可得槽轮的径向槽数为:z=3。 图24 用槽轮传动替代运动功能单元10(11)运动功能单元11:把运动功能单元10中槽轮在一个工作周期中输出的1/4周的转动转换为一周的运动,用圆柱齿轮机构替代,其传动比为i=1/6。圆柱齿轮传动如图25所示。 图25 用圆柱齿轮传动替代运动功能单元11(12)运动功能单元12:是把连续转动转换为连续往复移动的运动功能单元,可以用曲柄滑块机构替代,如图所示。12图 26用曲柄滑块机构替代运动功能单元12根据上述分析,按照图15各个运动单元连接顺序把
10、个运动功能单元的替代机构一次连接便形成了产品包装生产线(方案4)的运动方案简图,如图所示。(a)(b)(c) 图27 产品包装生产线(方案4)的运动方案简图四 系统运动方案设计1) 执行机构1的设计该执行机构是曲柄滑块机构,由曲柄,滑块,导杆,连杆和滑枕组成。其中大滑块的行程h=480mm,现对机构进行参数计算。该机构具有急回特性,在导杆与曲柄的轨迹圆相切时候,从动件处于两个极限位置,此时导杆的末端分别位于C1和C2位置。取定C1C2的长度,使其满足:利用平行四边形的特点,由下图可知滑块移动的距离E1E2= C1C2=h,这样就利用了机构急回运动特性,使滑块移动了指定的位移。设极位夹角为,显然
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