機械原理課程設計--棒料輸送線布料裝置

1、<p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　課程名稱： 機械原理課程設計 </p><p>　　設計題目：棒料輸送線布料裝置（方案9）</p><p>　　院 系： </p><p>　　班 級：

2、 </p><p>　　設 計 者： </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　設計時間： 2013.07.01-2013.07.

3、05 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　機械原理課程設計任務書······················

4、3;·································1</p><p&g

5、t;　　1．題目要求···································

6、································2</p><p>　　2．題目

7、解答····································&#

8、183;·····························2</p><p>　　2.1 工藝方法分析·&#

9、183;····································

10、························2</p><p>　　2.2 運動功能分析及運動功能系統(tǒng)圖·····

11、3;····································&#

12、183;···3</p><p>　　2.3 系統(tǒng)運動方案擬定···························

13、·······························6</p><p>　　2.4 系統(tǒng)運動方案

14、設計····································&#

15、183;····················10</p><p>　　2.4.1 傳送帶部分設計·········

16、3;····································&#

17、183;···········10</p><p>　　2.4.2 兩軸滑移齒輪設計··················

18、83;····································&

19、#183;10</p><p>　　2.4.3 圓錐齒輪以及運動分支減速部分設計····························

20、············12</p><p>　　2.4.4 傳送帶帶輪設計··················&#

21、183;····································

22、···12</p><p>　　2.4.5 料斗口送料裝置設計···························

23、···························13</p><p>　　2.5運動方案執(zhí)行構件的運動時序分析··

24、83;····································&

25、#183;···14</p><p>　　2.5.1 執(zhí)行機構1傳送帶的運動時序分析·························&

26、#183;···············14</p><p>　　2.5.2 執(zhí)行機構2、3、4的運動時序分析·············

27、····························14</p><p>　　2.5.3 轉向示意圖··

28、3;····································&#

29、183;······················16</p><p>　　2.5.4 經過設計后的運動循環(huán)圖·······

30、····································

31、3;······17</p><p>　　棒料輸送線布料裝置（方案9）</p><p><b>　　1．題目要求</b></p><p>　　如圖下圖1所示棒料輸送線布料裝置的功能簡圖。料斗中分別裝有直徑35mm，長度150mm的鋼料和銅料。在輸送線上按照圖2所示的規(guī)律布置棒料。原動機

32、轉速為1430rpm，每分鐘布置棒料45,75,95塊分3檔可以調節(jié)。</p><p><b>　　功能簡圖</b></p><p><b>　　2．題目解答</b></p><p>　　2.1 工藝方法分析</p><p>　　分析題目和功能簡圖，使推動輸送帶上運動的是執(zhí)行機構1，使鋼料下落的是執(zhí)

33、行構件2，使銅料下落的是執(zhí)行構件3，使鋁料下落的是執(zhí)行構件4，四個執(zhí)行構件的運動協(xié)調關系如圖所示。</p><p>　　下圖1中T1為執(zhí)行構件1的工作周期，T2是執(zhí)行構件2的工作周期，T3是執(zhí)行構件3的工作周期，T3是執(zhí)行構件3的動作周期，T4是執(zhí)行構件4的動作周期?？梢钥闯?，執(zhí)行構件1做連續(xù)圓周運動，執(zhí)行構件2、執(zhí)行構件3、執(zhí)行構件4都做間歇往復移動。4個執(zhí)行構件的工作周期關系為： T1= T2= T3 =T4

34、。</p><p><b>　　工作周期 </b></p><p><b>　　T1</b></p><p>　　T1 = T2 = T3 = T4</p><p><b>　　運動循環(huán)圖</b></p><p>　　2.2 運動功能分析及運動

35、功能系統(tǒng)圖</p><p>　　為保證系統(tǒng)過載時不至于損壞，在電動機和傳動系統(tǒng)之間加一個過載保護環(huán)節(jié)。過載保護運動功能單元可采用帶傳動實現(xiàn)，這樣，該運動功能單元不僅具有過載保護能力，還具有減速功能，如圖3所示。其中帶傳動的傳動比 。</p><p>　　圖3 過載保護運動功能單元</p><p>　　根據(jù)前面的分析可知，驅動執(zhí)行構件1工作的執(zhí)行機構應該具有運動功能如

36、圖4所示。該運動功能把電機單向轉動轉換三種不同轉速的轉動，從而帶動皮帶運動來實現(xiàn)每分鐘布置棒料45,75,95塊分3檔的調節(jié)。</p><p>　　圖4 有級變速運動功能單元</p><p>　　考慮到傳送帶的實際運動方向與電機轉向之間的關系，需要將變速器輸出的轉速通過運動傳動方向轉換的運動功能單元，改變?yōu)槠叫杏趥魉蛶л嗇S向的轉動，如圖5。若通過一對圓錐齒輪僅需實現(xiàn)改變轉速方向的目的，則

37、這對圓錐齒輪不需要調整轉速。故令此對圓錐齒輪的傳動比為1。</p><p>　　圖5 運動傳動方向轉換的運動功能單元</p><p>　　最后，為了使傳送帶的帶輪尺寸在合理的范圍之內，還需要在轉速輸入傳送帶之間進行轉速調整，該功能的實現(xiàn)需要一個共軸帶輪速度調整單元，如圖6。</p><p>　　圖6共軸帶輪速度調整單元</p><p>　　根

38、據(jù)上述運動功能分析，可以得到實現(xiàn)執(zhí)行構件1運動的功能系統(tǒng)圖，如圖7所示。</p><p>　　圖7 實現(xiàn)執(zhí)行構件1運動的運動功能系統(tǒng)圖</p><p>　　為了使用同一原動機驅動執(zhí)行構件2、3、4，應該在圖7所示的運動功能系統(tǒng)圖加上1個運動分支功能單元，使其能夠驅動分支執(zhí)行構件2、3、4，該運動分支功能單元如圖8所示。執(zhí)行構件2、3、4同步執(zhí)行往復運動，其運動方向可與執(zhí)行構件1的運動方向在

39、同一平面內。</p><p>　　圖8 運動分支功能單元</p><p>　　在從8運動分支功能單元輸出轉速輸入執(zhí)行機構2、3、4之前，還需要平行軸減速單元，如圖9，來調整執(zhí)行構件2、3、4的轉速，以符合起運動周期。還需要運動分支功能單元，如圖10，將轉速分別輸入執(zhí)行構件2、3、4，實現(xiàn)執(zhí)行構件2、3、4的同步運動。</p><p>　　圖9 平行軸減速單元

40、 圖10 運動分支功能單元</p><p>　　最后通過三個同樣的運動單元，將轉動轉化為執(zhí)行構件2、3、4的同步運動，來實現(xiàn)料斗送料周期，該部分設計兩個運動方案。</p><p>　　方案一：將轉動轉化為2、3、4的往復運動，從而實現(xiàn)料斗口的開關來實現(xiàn)對料斗口送料的周期性控制，如圖11。</p><p><b>　　圖11</b&

41、gt;</p><p>　　方案二：將轉動轉化為2、3、4的直線運動，通過特定的傳送裝置來實現(xiàn)對料斗口送料的周期性控制，如圖11。</p><p><b>　　圖12</b></p><p>　　根據(jù)上述分析可以得出實現(xiàn)執(zhí)行構件1和執(zhí)行構件2、3運動功能的運動功能系統(tǒng)圖即棒料輸送線布料裝置，如圖13所示。</p><p>

42、;　　圖13 棒料輸送線布料裝置（方案9）的運動功能系統(tǒng)圖</p><p>　　2.3 系統(tǒng)運動方案擬定</p><p>　　根據(jù)上圖所示的運動功能系統(tǒng)圖,選擇適當?shù)臋C構替代運動功能系統(tǒng)圖中的各個運動功能單元,便可擬定出機械系統(tǒng)運動方案。</p><p>　　圖13中的運動功能單元1是原動機。根據(jù)棒料輸送線布料裝置的工作要求，可以選擇電動機作為原動機。如圖14所示。

43、</p><p>　　圖14 電動機替代運動功能單元1</p><p>　　圖13中的運動功能單元2是過載保護單元兼具減速功能，可以選擇帶傳動實現(xiàn)，如圖15所示。</p><p><b>　　圖15</b></p><p>　　圖13中的運動功能單元3是有級變速功能單元，可以選擇滑移齒輪變速傳動替代，如圖16所示。<

44、;/p><p>　　圖16 滑移齒輪變速替代運動功能單元3</p><p>　　圖13中的運動功能單元4是運動傳遞方向轉換功能單元，可以用圓錐齒輪傳動替代，如圖17所示。</p><p>　　圖17 錐齒輪傳動替代運動功能單元4</p><p>　　圖13中運動功能單元5是運動分支功能單元，可以用運動功能單元4錐齒輪傳動的從動輪旋轉軸帶動同軸齒輪

45、，實現(xiàn)運動分支功能，如圖18所示。</p><p>　　圖18從動圓錐齒輪旋轉軸固聯(lián)齒輪替代運動功能單元5</p><p>　　圖13中運動單元6是平行軸減速功能單元，可用運動功能單元5中分支齒輪的輸出轉速進行同軸減速，從而使最后的執(zhí)行機構運動周期符合設計的功能，如圖19。</p><p>　　圖19 不完整齒輪和曲柄滑塊機構替代功能單元6</p>&

46、lt;p>　　圖13中運動功能單元7是使執(zhí)行機構2、3、4同步運動的運動分支功能，可以用功能單元6的輸出輪帶動一系列鏈輪實現(xiàn)，如圖20所示。</p><p>　　圖20 鏈輪傳動機構代替運動功能單元6</p><p>　　圖13中運動功能單元8、9、10是執(zhí)行機構功能單元，可以通過運動功能單元7中的三個鏈輪的轉動轉化為往復運動，實現(xiàn)對料斗口送料的周期性控制。該功能可以通過兩個方案來實

47、現(xiàn)該部分功能：</p><p>　　方案一：曲柄滑塊機構來實現(xiàn)，如圖21。</p><p>　　圖21 曲柄滑塊機構替代運動功能單元8、9、10</p><p>　　方案二：通過傳送裝置實現(xiàn)，如圖22。</p><p>　　圖22 傳送機構替代運動功能單元8、9、10</p><p>　　圖13中運動功能單元1

48、1可以通過皮帶輸入皮帶的鏈輪的半徑與皮帶帶輪的半徑的比來調整皮帶的線速度，從而使皮帶的線速度符合設計要求，如圖21。</p><p>　　圖23 同軸鏈輪、齒輪調速機構替代運動功能單元11 </p><p>　　根據(jù)以上分析，若8、9、10是執(zhí)行機構功能單元采用方案一，所得到的機構運動簡圖如圖24。</p><p><b>　　圖24</b>

49、;</p><p>　　若8、9、10是執(zhí)行機構功能單元采用方案二，所得到的機構運動簡圖如圖25。</p><p><b>　　圖25</b></p><p>　　2.4 系統(tǒng)運動方案設計</p><p>　　2.4.1 皮帶部分設計：</p><p>　　皮帶帶部分主要實現(xiàn)減速以及過載保護功能，

50、帶傳動的傳動比設計為2，故 </p><p>　　令 ，則 ，如圖26。</p><p><b>　　圖 26</b></p><p><b>　　兩軸滑移齒輪設計：</b></p><p>　　該兩軸滑移齒輪實現(xiàn)減速以及每分鐘布置棒料45,75,95塊分3檔的調節(jié)，圓錐齒輪傳動實現(xiàn)改變轉動傳遞方向

51、功能，齒輪鏈條傳動主要實現(xiàn)減速功能。</p><p>　　帶傳動的傳動比選擇為 ，電動機轉速 ，輸出轉速 ， ， ，帶傳動的傳動比 。</p><p>　　根據(jù)傳動系統(tǒng)的原始參數(shù)可知，傳動系統(tǒng)的總傳動比為</p><p>　　傳動系統(tǒng)的總傳動比由帶傳動、滑移齒輪傳動和定軸齒輪傳動三部分實現(xiàn)。帶傳動的傳動比為 ，滑移齒輪的傳動比為 。 </p><

52、p>　　整個齒輪傳動由3對齒輪傳動組成，令定軸齒輪傳動比為:</p><p>　　滑移齒輪傳動的傳動比: </p><p>　　根據(jù)滑移齒輪變速傳動系統(tǒng)中對齒輪齒數(shù)的要求， ， , 其齒數(shù)： ， ， ， ， ， 。根據(jù)定軸齒輪變速傳動系統(tǒng)中對齒輪齒數(shù)的要求，可將兩對齒輪齒數(shù)設為相同，其齒數(shù)： ， 。</p><p><b>　　當5、6嚙合時：&l

53、t;/b></p><p><b>　　當7、8嚙合時：</b></p><p><b>　　當9、10嚙合時：</b></p><p><b>　　結構簡圖如圖27：</b></p><p><b>　　圖 27</b></p>&l

54、t;p>　　圓錐齒輪以及運動分支減速部分設計：</p><p>　　本傳動系統(tǒng)所使用的圓錐齒輪只起到了改變轉動傳遞方向的作用，沒有減速作用，故可根據(jù)該系統(tǒng)的實際設計需要對改對圓錐齒輪的參數(shù)進行選擇。</p><p>　　運動分支減速部分主要通過齒輪鏈條實現(xiàn)，減速傳動比均為 。所以 ， </p><p>　　。令 ，則 ，如圖28。</p><

55、;p><b>　　圖 28</b></p><p>　　2.4.4 傳送帶帶輪設計：</p><p>　　由前面對減速機構的設計可知，經運動分支減速部分減速，輸入傳送帶（如圖29）的轉速分別為 ， ， 。傳送帶帶輪帶動傳送帶每分鐘運動的距離分別為：</p><p>　　又因為 ，經計算得 ， ， </p><p>

56、　　為了使速誤差最小，帶輪半徑取三種轉速計算出的半徑的平均值：</p><p>　　所以傳送帶帶輪的半徑為 。</p><p><b>　　圖 29</b></p><p>　　2.4.5 料斗口送料裝置設計：</p><p><b>　　方案一： </b></p><p>

57、　　料斗中棒料的尺寸為 ， 。所設計的裝置是在棒料徑向上控制料斗口開關，從而實現(xiàn)對送料的周期性控制。曲柄滑塊的運動距離為棒料的直徑 ，即 ，所以曲柄滑塊連桿距曲柄回轉中心距離為 。曲柄所在鏈輪半徑 ，為保證與欲動分支減速部分傳動比為1，運動分支減速部分與該鏈輪相連的鏈輪的半徑同樣為50mm，桿長 。如圖30。</p><p><b>　　圖 30</b></p><p&g

58、t;<b>　　方案二：</b></p><p>　　料斗中棒料的尺寸為 ， 。所設計的裝置是通過帶槽皮帶卡住棒料后，通過皮帶轉動帶動棒料，從而實現(xiàn)對棒料的周期性控制，帶動皮帶轉動的鏈輪與方案一中的相同，為 ，其余主要尺寸如圖31所示：</p><p><b>　　圖 31</b></p><p>　　2.5 運動方案執(zhí)行

59、構件的運動時序分析</p><p>　　2.5.1 執(zhí)行機構1傳送帶的運動時序分析</p><p>　　在上一周期結束，即下一周期開始時，傳送帶上放料位置與料口正對，剛好有料掉下。然后下一周期開始，由于皮帶連續(xù)轉動，下一周期結束前，皮帶向前走600mm，此時，三個未放料的位置剛好與三個料斗口正對，棒料剛好落下，進入下一個運動周期。</p><p>　　2.5.2 執(zhí)

60、行機構2、3、4的運動時序分析</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　執(zhí)行機構2、3、4運動狀態(tài)相同，故只需分析其中之一。如圖32，建立坐標系。設鏈輪轉過的角度為 ，則料斗口開口寬度D與 的關系為： </p><p><b>　　圖 31</b></p><p>　　作出

61、其圖像，如圖32：</p><p><b>　　圖 32</b></p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　執(zhí)行機構2、3、4運動狀態(tài)相同，故只需分析其中之一。如圖33，設棒料與料槽的距離為d。設鏈輪轉過的角度為 ，則料斗口開口寬度d與鏈輪轉角 的關系為： </p><p>

62、<b>　　圖 33</b></p><p>　　做出其圖像如圖34：</p><p><b>　　圖 34</b></p><p>　　2.5.3 轉向示意圖</p><p><b>　　方案一：</b></p><p><b>　　如圖35

63、：</b></p><p><b>　　圖 35</b></p><p><b>　　方案二：</b></p><p><b>　　如圖36：</b></p><p><b>　　圖36</b></p><p>　　2.