產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線(方案8) 課設

1、哈爾濱工業(yè)大學（威海）課程設計說明書課程設計說明書 設計題目： 產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線（方案8）院 系： 船舶與海洋工程學院 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 設計時間： 2014.06.30-2014.07.07 哈爾濱工業(yè)大學(威海)產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線(方案8)1.題目要求如圖1所示，輸送線1上為小包裝產(chǎn)品，其尺寸為長*寬*高=600*200*200，采取步進式輸送方式，送第一包產(chǎn)品至托盤A上（托盤A上平面與輸送線1的上平面同高）后，托盤A下降200mm，第二包產(chǎn)品送到后，托盤A上升205mm、順時針旋轉90°，把產(chǎn)品推入輸送線2，托盤A順時針回轉90°、下降5mm。原動機

2、轉速為2400rpm，產(chǎn)品輸送量分三檔可調(diào)，每分鐘向輸送線2分別輸送12、20、26件小包裝產(chǎn)品。圖1功能簡圖2.題目解答（1）工藝方法分析由題目和功能簡圖可以看出，推動產(chǎn)品在輸送線1上運動的是執(zhí)行機構1，在A處使產(chǎn)品上升、轉位的是執(zhí)行構件2，在A處把產(chǎn)品推到下一個工位的是執(zhí)行構件3，三個執(zhí)行構件的運動協(xié)調(diào)關系如圖所示。下圖中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。由圖2可以看出，執(zhí)行構件1是作連續(xù)往復移動的，而執(zhí)行構件2則有一個間歇往復運動和一個間歇轉動，執(zhí)行構件3作一個間歇往復運動。三個執(zhí)行構件的工作周期關系為：2T1

3、= T2= T3。執(zhí)行構件3的動作周期為其工作周期的1/20。T2= T3T1執(zhí)行機構運動情況執(zhí)行構件1進1/2 T1退1/2 T1進1/2 T1退1/2 T1執(zhí)行構件2停升停升停降停轉+90°停轉+90°停執(zhí)行構件3停進退停 T3圖2 運動循環(huán)圖（2）運動功能分析及運動功能系統(tǒng)圖根據(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圖3所示。該運動功能把一個連續(xù)的單向轉動轉換為連續(xù)的往復移動，主動件每轉動一周，從動件（執(zhí)行構件1）往復運動一次，主動件的轉速分別為12、20、26 rpm。 12、20、26rpm圖3 執(zhí)行機構1的運動功能由于電動機轉速為2400

4、rpm，為了在執(zhí)行機構1的主動件上分別得到12、20、26 rpm的轉速，則由電動機到執(zhí)行機構1之間的傳動比iz有3種分別為：iz1=2400/12= 200iz2=2400/20 = 120 iz3=2400/26 = 92.307總傳動比由定傳動比ic與變傳動比iv組成，滿足以下關系式：iz1 = ic*iv1iz2=ic*iv2iz3=ic*iv3三種傳動比中iz1最大，iz3最小。由于定傳動比ic是常數(shù)，因此3種傳動比中iv1最大，iv3最小。若采用滑移齒輪變速，其最大傳動比最好不要大于4，即：iv1=4則有：ic= 50故定傳動比的其他值為：=2.4= 1.8461于是，有級變速單元

5、如圖4：i = 4； 2.4；1.8461圖4 有級變速運動功能單元為保證系統(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5所示。 i=2.5圖5 過載保護運動功能單元整個傳動系統(tǒng)僅靠過載保護功能單元的減速功能不能實現(xiàn)全部定傳動比，因此，在傳動系統(tǒng)中還要另加減速運動功能單元，減速比為i = = 20減速運動功能單元如圖6所示。圖6 執(zhí)行機構1的運動功能根據(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。2400rpm i = 2.5 i = 4, 2.4,

6、1.8461 i = 20執(zhí)行構件1圖7 實現(xiàn)執(zhí)行構件1運動的運動功能系統(tǒng)圖為了使用同一原動機驅動執(zhí)行構件2，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，該運動分支功能單元如圖8所示。執(zhí)行構件2有兩個執(zhí)行運動，一個是間歇往復移動，另一個是間歇單向轉動。執(zhí)行構件3有一個執(zhí)行運動，為間歇往復移動，其運動方向與執(zhí)行構件1的運動方向垂直。為了使執(zhí)行構件2和執(zhí)行構件3的運動和執(zhí)行構件1的運動保持正確的空間關系，可以加一個運動傳動方向轉換功能單元，如圖9所示。圖8 運動分支功能單元i=2圖9 運動傳動方向轉換的運動功能單元經(jīng)過運動傳遞方向轉換功能單元輸出的運動需要分

7、成三個運動分支分別驅動執(zhí)行構件2的2個運動和執(zhí)行構件3的一個運動。因此，需要加一個運動分支功能分支單元，如圖10所示。圖10 運動分支功能單元執(zhí)行構件2的一個運動是間歇往復移動，考慮采用兩個運動單元，將連續(xù)轉動轉換成間歇單向轉動，再轉換成間歇往復移動。如圖11所示。圖11 連續(xù)轉動轉換為間歇往復移動的運動功能單元執(zhí)行構件2的另一個運動是間歇單向轉動，且其運動平面與第一個運動的運動平面垂直，因此，可以選用運動傳遞方向轉換功能單元，如圖12所示。圖12運動傳動方向轉換的運動功能單元經(jīng)過運動傳遞方向轉換功能單元后的運動，可以通過另一個運動功能單元把連續(xù)轉動轉換為間歇單向轉動，如圖13所示。圖13 連

8、續(xù)轉動轉換為間歇單向轉動的運動功能單元根據(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運動功能的運動功能系統(tǒng)圖，如圖14所示。2400rpm i = 2.5 i = 4, 2.4, 1.8461 i = 20執(zhí)行構件1執(zhí)行構件2圖14 執(zhí)行構件1、2的運動功能系統(tǒng)圖執(zhí)行構件3需要進行間歇往復移動，為此，需要將連續(xù)轉動轉換為間歇轉動。由圖2可以看出，執(zhí)行構件3在一個工作周期內(nèi)，其間歇時間很長，運動時間很短，這樣會導致使用的槽輪機構槽數(shù)過大。因此，需要采用一個連續(xù)轉動的放大單元，使槽輪機構的時間系數(shù)增大，如圖15所示。再采用一個運動系數(shù)為的間歇運動單元，如圖15所示。 i = 1/2.5 圖15運動

9、放大功能單元和間歇運動功能單元盡管執(zhí)行構件3在一個工作周期內(nèi)，其間歇時間很長，運動時間很短，但是當其運動時，運動則是連續(xù)的、周期的。因此，需要把圖15中的運動功能單元的輸出運動轉換為整周運動，于是在其后加一個運動放大功能單元，如圖16所示。然后，再把該運動功能單元輸出地運動轉換為往復移動，其運動功能單元如圖17所示。i =1/4圖16 運動放大功能單元圖17 把連續(xù)轉動轉換為往復移動的運動功能單元根據(jù)上述分析，可以畫出整個系統(tǒng)的運動功能系統(tǒng)圖，如圖18所示。2400rpm i = 2.5 i = 4, 2.4, 1.8461 i = 20圖18 產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線（方案8）的運動功能系統(tǒng)圖（3）系

10、統(tǒng)運動方案擬定根據(jù)圖18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。圖18中的運動功能單元1是原動機。根據(jù)產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線的工作要求，可以選擇電動機作為原動機。如圖19所示。2400rpm1圖19 電動機替代運動功能單元1圖18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20所示。 2圖20圖18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21所示。 i = 4； 2.4；1.8461 圖21 滑移齒輪變速替代運動功能單元3圖18中的運動功能單元4是減速功能，可以選擇2級齒輪傳動代替

11、，如圖22所示。 i=20 圖22 2級齒輪傳動替代運動功能單元4 圖18中的運動功能單元6將連續(xù)傳動轉換為往復擺動，可以選擇導桿滑塊機構替代，如圖23所示。圖23 導桿滑塊機構替代運動功能單元6圖18中的運動功能單元7是運動傳遞方向轉換功能和減速運動功能單元，可以用圓錐齒輪傳動替代，如圖24所示。i = 2 圖24 圓錐齒輪傳動替代減速運動功能單元7圖18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7錐齒輪傳動的主動輪、運動功能單元6導桿滑塊結構的曲柄與運動功能單元4的運動輸出齒輪固連替代，如圖25所示。圖25 2個運動功能單元的主動件固聯(lián)替代運動功能單元5圖18中運動功能單元9和

12、10將連續(xù)傳動轉換為間歇往復移動，由于運動復雜，可以選用不完整齒和凸輪機構固聯(lián)來共同完成要求。不完全齒輪在一個工作周期內(nèi)有三次停歇和和三次轉動，且三次停歇的時間不相同。于是，可以用不完全齒輪和凸輪機構固聯(lián)來代替這兩個運動功能單元。如圖26所示。圖26 不完整齒和凸輪機構固聯(lián)替代功能單元9和10圖18中運動功能單元11是運動傳遞方向轉換功能，可以用圓錐齒輪傳動代替，如圖27所示。 i = 1圖27 圓錐齒輪傳動機構代替運動功能單元10圖18中運動功能單元12是把連續(xù)轉動轉換為間歇轉動的運動功能單元，由運動循環(huán)圖可知該運動功能單元在一個工作周期之內(nèi)有兩次停歇和兩次轉動，且兩次停歇時間不同，于是可以

13、用不完全齒輪機構代替該運動功能單元，如圖 28所示。圖28 用不完全齒輪傳動替代運動功能單元12圖18中運動功能單元8是運動分支功能單元，可以用運動功能單元10、運動功能單元11錐齒輪傳動的主動輪、運動功能單元13齒輪傳動的主動輪與運動功能單元7的運動輸出齒輪固聯(lián)代替，如圖29所示。圖29 3個運動功能單元的主動件固聯(lián)替代運動功能單元8圖18中運動功能單元13是加速功能，可以選擇齒輪傳動代替，傳動比為1/2.5，如圖30所示。圖30 用齒輪傳動替代運動功能單元13圖18中運動功能單元14是把連續(xù)轉動轉換為間歇轉動的運動功能單元，可以用槽輪機構替代。該運動功能單元的運動系數(shù)為由槽輪機構運動系數(shù)的

14、計算公式有：式中，Z槽輪的徑向槽數(shù)。則，槽輪的徑向槽數(shù)為：該槽輪機構如圖31所示。圖31用槽輪機構替代運動功能單元14圖18中的運動功能單元15是運動放大功能單元，把運動功能單元14中槽輪在一個工作周期中輸出的1/4周的轉動轉換為一周的運動，用圓柱齒輪機構替代，其傳動比為i=1/4。圓柱齒輪傳動如圖32所示。圖32 用圓柱齒輪傳動替代運動功能單元15圖18中運動功能單元16是把連續(xù)轉動轉換為連續(xù)往復移動的運動功能單元，可以用曲柄滑塊機構替代，如圖33所示。圖 33用曲柄滑塊機構替代運動功能單元15根據(jù)上述分析，按照圖18各個運動單元連接順序把個運動功能單元的替代機構一次連接便形成了產(chǎn)品包裝生產(chǎn)

15、線（方案8）的運動方案簡圖，如圖34所示。（a）（b）（c）圖34 產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線（方案8）的運動方案簡圖（4） 系統(tǒng)運動方案設計1） 執(zhí)行機構1的設計該執(zhí)行機構是曲柄滑塊機構，由曲柄15，滑塊18，導桿19，連桿20和滑枕21組成。其中大滑塊的行程h=480mm,現(xiàn)對機構進行參數(shù)計算。該機構具有急回特性，在導桿19與曲柄15的軌跡圓相切時候，從動件處于兩個極限位置，此時導桿的末端分別位于C1和C2位置。取定C1C2的長度，使其滿足：利用平行四邊形的特點，由下圖可知滑塊移動的距離E1E2= C1C2=h，這樣就利用了機構急回運動特性，使滑塊移動了指定的位移。設極位夾角為，顯然導桿19的擺角就是

16、，取機構的行程速比系數(shù)K=1.4，由此可得極位夾角和導桿19的長度。圖35 導桿滑塊機構設計先隨意選定一點為D，以D為圓心，l為半徑做圓。再過D作豎直線，以之為基礎線，左右各作射線，與之夾角15°，交圓與C1和C2點。則弧C1C2即為導桿頂部轉過的弧線，當導軌從C1D擺到C2D的時候，擺角為30°。接著取最高點為C,在C和C1之間做平行于C1C2的直線m，該線為滑枕21的導路，距離D點的距離為在C1點有機構最大壓力角，設導桿21的長度為l1，最大壓力角的正弦等于要求最大壓力角小于100，所以有l(wèi)1越大，壓力角越小，取l1=200400mm。曲柄15的回轉中心在過D點的豎直線

17、上，曲柄越長，曲柄受力越小，可選取AD=500mm，據(jù)此可以得到曲柄15的長度2） 執(zhí)行機構2的設計如圖34（b）所示，執(zhí)行機構2由兩個運動復合而成。其中一個運動是連續(xù)轉動轉換為單向間歇轉動，由不完全齒輪26、27實現(xiàn)。另一個運動是將連續(xù)傳動轉換為間歇往復移動，可以選用不完整齒傳動（30、31）和直動平底從動件盤形凸輪機構（28、29）固聯(lián)來共同完成要求。不完全齒輪26、27的設計不完全齒輪27在一個工作周期內(nèi)的運動為轉+90°（1/40T2）轉+90°（1/40T2）停 （1/20 T2）停 （18/20 T2）設其傳動比為1/3，可知主動輪轉動一周，主動輪和從動輪的運動

18、關系為轉+240°轉30°轉60°轉30°停轉90°停轉90°齒輪27可按可按最小不根切齒數(shù)確定，但為了使不完全齒輪26的齒數(shù)為整數(shù)，取z27=20，則主動輪的假想齒數(shù)為z26=60。取模數(shù)為2 mm，齒輪27為完全齒輪，其集合尺寸可按照標準齒輪計算。齒輪27為不完全齒輪，其上的有兩段齒數(shù)均為5的齒形，夾角為60°。圖35 不完全齒輪傳動26、27設計不完全齒輪30、31的設計轉0.1 T2停0.25T2轉0.09 T2停0.41T2不完全齒輪30在一個周期內(nèi)的運動為：轉0.01 T2停 0.14 T2取其傳動比為1/5。齒

19、輪30可按可按最小不根切齒數(shù)確定，但為了使不完全齒輪31的齒數(shù)為整數(shù)，取z30=20，則主動輪的假想齒數(shù)為z31=100。取模數(shù)m=2 mm,齒輪30為完全齒輪，其幾何尺寸可按照標準齒輪計算。齒輪31為不完全齒輪，其上有30固聯(lián)三段齒數(shù)分別為9、10和1的齒形，夾角分別為90°、50.4°、147.6°。圖36 不完全齒輪傳動30、31設計凸輪機構的設計凸輪機構在一個工作周期的運動為停0.25T2向下200mm（0.09T2）停0.41T2向下5mm（0.01T2）停0.14T2向上205mm（0.1T2）凸輪的主動件與齒輪30固聯(lián)，其停歇和運動由齒輪30控制，故

20、凸輪無休止行程。采用平底從動件盤形凸輪機構，由上面分析可得凸輪的運動參數(shù)為：升程升程運動角回程運動角205mm180°180°3） 槽輪機構的設計 確定槽輪槽數(shù)根據(jù)圖31可知，在撥盤圓銷數(shù)k=1時，槽輪槽數(shù)z=4。 槽輪槽間角2= 槽輪每次轉位時撥盤的轉角2=180°-2=90° 中心距槽輪機構的中心距應該根據(jù)具體結構確定，在結構尚不確定的情況下暫定為a=150mm 撥盤圓銷的回轉半徑=r=*a=0.7071*150=106.065 mm 槽輪半徑=R=*a=0.7071*150=106.065 mm 鎖止弧張角=360°-2=270°

21、; 圓銷半徑 mm圓整： mm 槽輪槽深 h>(+-1)*a+=80.13 mm 鎖止弧半徑mm取 mm4） 滑移齒輪傳動設計 確定齒輪齒數(shù)如圖21中齒輪5，6，7，8，9，10組成了滑移齒輪有級變速單元，其齒數(shù)分別為z5， z6 ，z7 ，z8 ，z9 ，z10。由前面分析可知，iv1=4= 2.4= 1.84按最小不根切齒數(shù)取z9=17，則z10= iv1 z9=4*17=68為了改善傳動性能應使相互嚙合的齒輪齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)，取z10= 69。其齒數(shù)和為z9+ z10=17+69=86，另外兩對嚙合齒輪的齒數(shù)和應大致相同，即z7+ z886，z5+ z686= 2.4z7=25 ,=8

22、6-=61為了更接近所要求的傳動比，可取，=62，同理可取 ， 計算齒輪幾何尺寸取模數(shù)m=2 mm，則5，6， 9，10這兩對齒輪的標準中心距相同a=這兩對齒輪為標準齒輪，其幾何尺寸可按標準齒輪計算。由上面知齒輪7,8的齒數(shù)和比5,6的齒數(shù)和小，為了使齒輪7,8的實際中心距與齒輪5,6的標準中心距相同，齒輪7,8應采用正變位。齒輪7,8為正傳動，其幾何尺寸按變位齒輪計算。5） 齒輪傳動設計圓柱齒輪傳動設計由圖可知，齒輪11、12、13、14實現(xiàn)運動功能單元4的減速功能，它所實現(xiàn)的傳動比為20。由于齒輪11、12、13、14是2級齒輪傳動，這2級齒輪傳動的傳動比可如此確定，于是Z12=Z14=4

23、.47=76為使傳動比更接近于運動功能單元4的傳動比11.9167，取Z11=17 ，Z12=76 ；Z13=17，Z14=76 取模數(shù)m=2 mm，按標準齒輪計算。由圖34-（b）可知，齒輪32、33實現(xiàn)運動功能單元13的放大功能，它所實現(xiàn)的傳動比為1/2.5,。齒輪32可按最小不根切齒數(shù)確定，即則齒輪33的齒數(shù)為17*2.5=43為使傳動比更接近于要求，取 Z32=18， Z33=45齒輪32、33的幾何尺寸，取模數(shù)m=2 mm，按標準齒輪計算。由圖34-（b）可知，齒輪36、37實現(xiàn)運動功能單元15的放大功能，它所實現(xiàn)的傳動比為0.25,。齒輪37可按最小不根切齒數(shù)確定，即則齒輪36的齒數(shù)為17/0.25=68齒輪36、37的幾何尺寸，取模數(shù)m=2 mm，按標準齒輪計算。圓錐齒輪傳動設計由圖34-（a）可知