哈工大机械原理课程设计_产品包装线设计(方案四)cylf.docx
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1、Harbbin Insstittutee off Teechnnoloogy课程设计计说明书书(论文文)课程名称称:机械械原理课课程设计计设计题目目:产品品包装生生产线(方方案4)院系:机机电工程程学院班级:设计者:学号:指导教师师:陈照照波设计时间间: 220133年7月1日-7月7日哈尔滨工工业大学学哈尔滨工工业大学学课程设设计任务务书姓名:院院(系):机电工工程学院院专业:机机械设计计制造及及其自动动化班号:任务起至至日期: 20113年 7 月月 11日至 20113年 7 月月 7日课程设计计题目:产品包包装生产产线(方案4)已知技术术参数和和设计要要求:工作量:工作计划划安排:同组
2、设计计者及分分工:指导教师师签字_年月日教研室主主任意见见:教研室主主任签字字_年月日*注:此此任务书书由课程程设计指指导教师师填写哈尔滨工业大学课程设计说明书1. 题目要求求如图1所所示,输输送线11上为小小包装产产品,其其尺寸为为长*宽*高=6000*2200*2000采取步步进式输输送方式式,送第第一包和和第二包包产品至至托盘AA上(托托盘A上平面面与输送送线1的上平平面同高高)后,每每送一包包产品托托盘A下降2000mmm,当第第三包产产品送到到以后,托托盘A上升4000mmm,然后后,把产产品推入入输送线线2。原动动机转速速为14430rrpm,产产品输送送量分三三档可调调,每分分钟
3、向输输送线22分别输输送9、18、24件小小包装产产品。图1 产产品包装装生产线线(方案案4)功能能简图2. 题目解答答(1) 工艺动作作分析由题目可可以看出出,产品品包装线线共由33个执行行机构组组成。其其中,控控制产品品在输送送线1上作步进进运动的的是执行行机构11,在A处控制制产品上上升、下下降的是是执行机机构2,在A处把产产品推到到输入线线2的是执执行机构构3,三个个执行构构件的运运动协调调关系如如图2所示。下图中TT1为执行行构件11的工作作周期,T2是执行构件2的工作周期,T3是执行构件3的工作周期,T3是执行构件3的动作周期。由图2可以看出,执行构件1是作连续往复移动的,而执行构
4、件2则有一个间歇往复运动,执行构件3作一个间歇往复运动。三个执行构件的工作周期关系为:3T1= T2= T3。T2T1执行构件件运动情况况执行构件件1进退进退进退进执行构件件2休降休降休升休休执行构件件3停进退停T3图2 产产品包装装生产线线运动循循环图(2) 运动功能能分析及及运动功功能系统统图根据前面面的分析析可知,驱驱动执行行构件11工作的的执行机机构应该该具有运运动功能能如图33所示。该该运动功功能把一一个连续续的单向向转动转转换为连连续的往往复移动动,主动动件每转转动一周周,从动动件(执执行构件件1)往复复运动一一次,主主动件的的转速分分别为99、18、24 rpmm。 9、18、2
5、4 rpmm图3 执执行构件件1 的运运动功能能由于电动动机转速速为14430rrpm,为为了在执执行机构构1的主动动件上分分别得到到12、18、26 rpmm的转速速,则由由电动机机到执行行机构11之间的的传动比比iz有3种分别别为:iz1=14309 = 1588.899iz2=143018 = 79.44444iz3=143024 = 59.58总传动比比由定传传动比iic与变传传动比iiv组成,满满足以下下关系式式:iz1 = iic*iv11iz2=ic*iv22iz3=ic*iv33三种传动动比中iiz1最大大,iz3最小小。由于于定传动动比ic是常数数,因此此3种传动动比中iiv
6、1最大大,iv3最小小。若采采用滑移移齿轮变变速,其其最大传传动比最最好不要要大于44,即:iv1=4则有:ic= iz1 iv1 = 399.722故定传动动比的其其他值为为:iv2= iz2 ic= 22.000iv3= iz3 ic= 11.500于是,有有级变速速单元如如图4:i = 4, 2.00, 11.5图4 有有级变速速运动功功能单元元为保证系系统过载载时不至至于损坏坏,在电电动机和和传动系系统之间间加一个个过载保保护环节节。过载载保护运运动功能能单元可可采用带带传动实实现,这这样,该该运动功功能单元元不仅具具有过载载保护能能力,还还具有减减速功能能,如图图5所示。 i=22.
7、5图5 过过载保护护运动功功能单元元整个传动动系统仅仅靠过载载保护功功能单元元的减速速功能不不能实现现全部定定传动比比,因此此,在传传动系统统中还要要另加减减速运动动功能单单元,减减速比为为i = ic 2.5 = 15.9减速运动动功能单单元如图图6所示。i=155.9图6 执执行机构构1的运动动功能根据上述述运动功功能分析析,可以以得到实实现执行行构件11运动的的功能系系统图,如如图7所示。 14430rrpm i=22.5 i=4,22.0,1.55 i=15.9执行构件1图7 实实现执行行构件11运动的的运动功功能系统统图为了使用用同一原原动机驱驱动执行行构件22,应该该在图77所示的
8、的运动功功能系统统图加上上个运动动分支功功能单元元,使其其能够驱驱动分支支执行构构件2,该运运动分支支功能单单元如图图8所示。执执行构件件2有一个个间歇单单向转动动。执行行构件33有一个个执行运运动,为为间歇往往复移动动,其运运动方向向与执行行构件11的运动动方向垂垂直。为为了使执执行构件件2和执行行构件33的运动动和执行行构件11的运动动保持正正确的空空间关系系,可以以加一个个运动传传动方向向转换功功能单元元,同时时该运动动单元具具有减速速的作用用,传动动比i=3,如如图9所示。图8 运运动分支支功能单单元1i=3图9 运运动传动动方向转转换的运运动功能能单元经过运动动传递方方向转换换功能单
9、单元输出出的运动动需要分分成两个个运动分分支分别别驱动执执行构件件2的运动动和执行行构件33的一个个运动。因因此,需需要加一一个运动动分支功功能分支支单元,如如图100所示。图10 运动分分支功能能单元22执行构件件2的一个个运动是是间歇往往复移动动,可以以通过一一个运动动单元将将连续转转动转换换成间歇歇往复移移动。如如图111所示。图11连连续转动动转换为为间歇往往复移动动的运动动功能单单元根据上述述分析可可以得出出实现执执行构件件1和执行行构件22运动功功能的运运动功能能系统图图,如图图12所示示。14300rpmm i=22.5 ii=4,2.00,1.5 i=115.99执行构件1执行
10、构件2图12 执行构构件1、2的运动动功能系系统图执行构件件3需要进进行间歇歇往复移移动,为为此,需需要将连连续转动动转换为为间歇转转动。由由图2可以看看出,执执行构件件3在一个个工作周周期内,其其间歇时时间很长长,运动动时间很很短。因因此,需需要采用用一个间间歇运动动单元,再采用一个连续转动的放大单元,其运动功能单元如图13所示。图13 间歇运运动和连连续转动动放大单单元然后,再再把该运运动功能能单元输输出地运运动转换换为往复复移动,其其运动功功能单元元如图114所示。图14 往复移移动运动动单元根据上述述分析,可可以画出出整个系系统的运运动功能能系统图图,如图图15所示示。执行构件1执行构
11、件2143265897执行构件3101112图15 产品包包装生产产线运动动功能系系统图(3) 系统运动动方案拟拟定根据图115所示示的运动动功能系系统图,选择适适当的机机构替代代运动功功能系统统图中的的各个运运动功能能单元,便可拟拟定出机机械系统统运动方方案。图15中中的运动动功能单单元1是原动动机。根根据产品品包装生生产线的的工作要要求,可可以选择择电动机机作为原原动机。如如图166所示。1430rpm1图16 电动机机替代运运动功能能单元11图15中中的运动动功能单单元2是过载载保护单单元兼具具减速功功能,可可以选择择带传动动实现,如如图177所示。2图17 带传动动替代运运动单元元2图
12、15中中的运动动功能单单元3是有级级变速功功能单元元,可以以选择滑滑移齿轮轮变速传传动替代代,如图图18所示示。i = 4, 2.0,1.53图18 滑移齿齿轮替代代运动功功能单元元3图15中中的运动动功能单单元4是减速速功能,可可以选择择2级齿轮轮传动代代替,如如图199所示。i = 14.34图19 2级级齿轮传传动替代代运动功功能单元元4图15中中运动功功能单元元5是运动动分支功功能单元元,可以以用运动动功能单单元7锥齿轮轮传动的的主动轮轮、运动动功能单单元6导杆滑滑块结构构的曲柄柄与运动动功能单单元4的运动动输出齿齿轮固连连替代,如如图200所示。5图20 2个个运动功功能单元元的主动
13、动件固联联替代运运动功能能单元55图15中中的运动动功能单单元6将连续续传动转转换为往往复移动动,可以以选择导导杆滑块块机构替替代,如如图211所示。6图21导导杆滑块块机构替替代运动动功能单单元6图15中中的运动动功能单单元7是运动动传递方方向转换换功能和和减速运运动功能能单元,可可以用圆圆锥齿轮轮传动替替代,如如图222所示。7i=3图22圆圆锥齿轮轮传动替替代减速速运动功功能单元元7运动单元元8的类型型与运动动单元55相同。图15中中运动功功能单元元9将连续续传动转转换为间间歇往复复移动,可可以选用用凸轮机机构固联联来完成成要求。如如图233所示。9图23凸凸轮机构构固联替替代功能能单元
14、99图15中中运动功功能单元元10是把把连续转转动转换换为间歇歇转动的的运动功功能单元元,可以以用槽轮轮机构替替代。该该运动功功能单元元的运动动系数为为=0.25由槽轮机机构运动动系数的的计算公公式有:=Z-22Z式中,Z槽槽轮的径径向槽数数。则,槽轮轮的径向向槽数为为:Z= 21-2=21-2*0.25=4该槽轮机机构如下下图所示示。10图24用用槽轮传传动替代代运动功功能单元元10图15中中的运动动功能单单元111是运动动放大功功能单元元,把运运动功能能单元110中槽槽轮在一一个工作作周期中中输出的的1/44周的转转动转换换为一周周的运动动,用圆圆柱齿轮轮机构替替代,其其传动比比为i=1/
15、44。圆柱柱齿轮传传动如图图25所示示。11 i=0.225图25用用圆柱齿齿轮传动动替代运运动功能能单元111图15中中运动功功能单元元12是把连连续转动动转换为为连续往往复移动动的运动动功能单单元,可可以用曲曲柄滑块块机构替替代,如如图所示示。12图26用用曲柄滑滑块机构构替代运运动功能能单元112根据上述述分析,按按照图115各个运运动单元元连接顺顺序把个个运动功功能单元元的替代代机构一一次连接接便形成成了产品品包装生生产线(方方案4)的运运动方案案简图,如如图所示示。(a)(b)(c)图27产产品包装装生产线线(方案案4)的运运动方案案简图(4) 系统运动动方案设设计1) 执行机构构1
16、的设计计该执行机机构是曲曲柄滑块块机构,由由曲柄,滑滑块,导导杆,连连杆和滑滑枕组成成。其中中大滑块块的行程程h=4480mmm,现现对机构构进行参参数计算算。该机构具具有急回回特性,在在导杆与与曲柄的的轨迹圆圆相切时时候,从从动件处处于两个个极限位位置,此此时导杆杆的末端端分别位位于C11和C2位置。取取定C11C2的长度度,使其其满足:利用平行行四边形形的特点点,由下下图可知知滑块移移动的距距离E11E2= CC1C2=h,这这样就利利用了机机构急回回运动特特性,使使滑块移移动了指指定的位位移。设极位夹夹角为,显然然导杆221的摆摆角就是是,取取机构的的行程速速比系数数K=11.4,由由此
17、可得得极位夹夹角和导导杆211的长度度。图28 导杆滑滑块机构构设计先随意选选定一点点为D,以以D为圆圆心,ll为半径径做圆。再再过D作作竖直线线,以之之为基础础线,左左右各作作射线,与与之夹角角15,交圆圆与C11和C2点。则则弧C11C2即为导导杆顶部部转过的的弧线,当当导轨从从C1D摆到到C2D的时时候,摆摆角为330。接接着取最最高点为为C,在在C和CC1之间做做平行于于C1C2的直线线m,该该线为滑滑枕211的导路路,距离离D点的的距离为为在C1点点有机构构最大压压力角,设设导杆221的长长度为ll1,最大大压力角角的正弦弦等于要求最大大压力角角小于1100,所以以有l1越大大,压力
18、力角越小小,取ll1=20004400mmm。则则取l=3000mm11曲柄155的回转转中心在在过D点点的竖直直线上,曲曲柄越长长,曲柄柄受力越越小,可可选取AD=6000mm,据据此可以以得到曲曲柄199的长度度l2=ADsin2=600sin15=155.3mm2) 执行机构构2的设计计如图277(b)所示示,执行行机构22的运动动是将连连续传动动转换为为间歇往往复移动动,可以以选用齿齿轮传动动和直动动平底从从动件盘盘形凸轮轮机构固固联来共共同完成成要求。凸轮机构构在一个个工作周周期的运运动为停0.22T2向下200mm(0.11T2)停0.22T2向下400mm(0.083T2)停0.
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