課程設(shè)計-鞭炮插引機

1、 課程設(shè)計機械原理課程設(shè)計課程設(shè)計項目：鞭炮插引機的設(shè)計 院 （系）： 機械工程學(xué)院 班 級： 0.0.0 同組成員： 0.0.0 0.0.0 0.0.0 指導(dǎo)老師： 0.0.0 2014年6月20日星期五前 言隨著經(jīng)濟的發(fā)展，市場愈加需要各種各樣性能優(yōu)良、質(zhì)量可靠、價格低廉、效率高、能耗低的機械產(chǎn)品，而決定產(chǎn)品性能、質(zhì)量、水平、市場競爭能力和經(jīng)濟效益的重要環(huán)節(jié)是產(chǎn)品設(shè)計。機械產(chǎn)品設(shè)計中，首要任務(wù)是進行機械運動方案的設(shè)計和構(gòu)思、各種傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)的選用和創(chuàng)新設(shè)計。這要求設(shè)計者綜合應(yīng)用各類典型機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成、運動原理、工作特點、設(shè)計方法及其在系統(tǒng)中的作用等知識，根據(jù)使用要求和功能分析，選擇合

2、理的工藝動作過程，選用或創(chuàng)新機構(gòu)型式并巧妙地組合成新的機械運動方案，從而設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、性能優(yōu)良、工作可靠、實用性強的機械產(chǎn)品。機械原理課程設(shè)計是通過對某種簡單的機器（工藝過長比較簡單的機器）的分析，進行機構(gòu)運動簡圖的設(shè)計，包括機器性能的分析、工藝動作過程的確定、執(zhí)行機構(gòu)的選擇、機械運動方案的評定、機構(gòu)尺度綜合等等，吉祥街原理課程設(shè)計也是我們大學(xué)生在大學(xué)期間第一次應(yīng)用已學(xué)過的只是和計算機工具比較全面地、具有實際內(nèi)容和意義的課程設(shè)計，也是機械原理課程的一個重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，作為知識轉(zhuǎn)化為能力的橋梁，機械原理課程設(shè)計的主要目的是進一步鞏固我們所學(xué)的理論知識，并將其系統(tǒng)化，同時通過設(shè)計培

3、養(yǎng)我們綜合運用所學(xué)的知識獨立解決實際的問題的能力，讓我們學(xué)會合理地利用專業(yè)知識創(chuàng)造性地構(gòu)思出各種可能的方案，并從中選出最佳方案，在機構(gòu)的分析與綜合方面得到一次全面系統(tǒng)的訓(xùn)練。更多的是通過機械原理課程設(shè)計培養(yǎng)我們的開發(fā)和創(chuàng)新能力，并且可以加強我們的機械設(shè)計的基本功，和培養(yǎng)以及各種線代設(shè)計方法與手段的掌握與應(yīng)用，讓我們具有更高的綜合素質(zhì)，來適應(yīng)時代的要求。本次我們設(shè)計的是鞭炮的插引機設(shè)計，目前許多鞭炮生產(chǎn)企業(yè)均采用人工插入引線，工人的勞動強度大，生產(chǎn)效率低。為了提高引線插入的效率，減輕工人的勞動強度，我們嘗試著設(shè)計一種鞭炮插引機。 目錄第一章：機構(gòu)的工作原理和工作過程 ··&#

4、183;····················· 3第二章：課程設(shè)計任務(wù)和參數(shù)要求·························

5、83;····· 42-1 原始數(shù)據(jù)以及設(shè)計要求··········································

6、;··· 42-2 設(shè)計任務(wù)·············································&

7、#183;·········· 42-3 設(shè)計提示·····································

8、83;·················· 5第三章：工作原理和工藝動分解·····························

9、;····· 63-1各構(gòu)件的運動形式··········································

10、3;······ 6 3.2 根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖····························· 7第四章:設(shè)計的基本原理和方案的提出·······&#

11、183;·················· 9 4-1運動方案的選擇·····························&

12、#183;···················· 94-2機器工作部件的運動循環(huán)圖的繪制··························

13、;········ 124-3原動機的選擇和傳動系統(tǒng)的選擇···································· 14 4-4原動系統(tǒng)功能分解

14、················································ 16 4-5切引刀凸輪

15、機構(gòu)的尺度設(shè)計········································ 18 4-6壓引板凸輪機構(gòu)尺度設(shè)計······

16、;···································· 19 4-7槽輪機構(gòu)的尺寸設(shè)計···········&

17、#183;·································· 20第五章 設(shè)計總結(jié)·············&#

18、183;····································· 23 第一章:機構(gòu)的工作原理和工作過程鞭炮插引機的動作執(zhí)行構(gòu)件有雙膠輥、切引刀、壓引板和送料板等，各工作要求實現(xiàn)的運動形式如下圖所示。原動機通過傳

19、動系統(tǒng)將動力傳遞給雙膠輥，雙膠輥對滾壓緊線并使引線向下間歇進給，達到進給量L后，切引刀切斷引線。在這一過程中送料板不東，然后送料板進給位移S，切引刀往左回擺或移動，為給下一排鞭炮插引線作準(zhǔn)備。圖1-1 鞭炮插引機結(jié)構(gòu)示意圖第二章：課程設(shè)計任務(wù)和參數(shù)要求2-1原始數(shù)據(jù)以及設(shè)計要求引線進給量L與鞭炮的引線長度相等，送料板的位移S和鞭炮的外徑D之間的關(guān)系約為:S=0.866D。為了提高生產(chǎn)效率，每13個鞭炮連成一排進行盤鞭，每個工作循環(huán)為一排鞭炮插引。要求達到的性能參數(shù)見下表。2-2設(shè)計任務(wù)(1)設(shè)計該鞭炮插引機的工作部件使雙膠輥、切引刀、壓引板和送料板實現(xiàn)上述運動形式，并達到性能參數(shù)的要求。(2)

20、繪制機器工作部件的運動循環(huán)圖。(3)自選原動機，擬定傳動系統(tǒng)總體方案。一般應(yīng)包括帶傳動、齒輪或蝸桿傳動等，繪制機器傳動系統(tǒng)方案簡圖(4)分配各級傳動的傳動比，確定各級傳動的基本參數(shù)，設(shè)計計算出幾何尺寸。(5)設(shè)計工作部件中的凸輪機構(gòu)。確定運動規(guī)律，選定基圓半徑，繪制凸輪的輪廓曲線，并校核最大壓力角和最小曲率半徑。(6)設(shè)計工作部件中的連桿機構(gòu)。確定各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸和執(zhí)行構(gòu)件的運動參數(shù)。(7)設(shè)計工作部件中的間歇運動機構(gòu)。確定各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸和執(zhí)行構(gòu)件的運動參數(shù)。(8)建立工作部件的運動模型并進行運動仿真分析（選作）2-3設(shè)計提示(1)由于雙膠輥將引線向下送到要求的長度后才切斷，切斷的時候不能送

21、進引線。因此需要間歇運動機構(gòu)使雙膠輥間歇轉(zhuǎn)動。為減小外形結(jié)構(gòu)尺寸，可采用不完全齒輪機構(gòu)實現(xiàn)。 (2)引線切割之后，為了保證引線能夠準(zhǔn)確到達炮心位置，需要壓引壓緊引線并送達指定位置向外向上回退。向下送引的位移約為815mm，同學(xué)們可在該范圍中自己確定。(3)切引機構(gòu)、送料機構(gòu)可考慮用凸輪機構(gòu)或組合機構(gòu)實現(xiàn)。第3章 工作原理和工藝動作分解根據(jù)數(shù)據(jù)和參數(shù)的要求，該機械的應(yīng)有的工藝過程是，機構(gòu)應(yīng)由雙膠輥、切引刀、壓引板和送料板的運動組成。3-1各構(gòu)件的運動形式雙膠輥，每一個運動周期的開始轉(zhuǎn)動一定角度將引線進給35mm，做間歇運動，其運動規(guī)律如圖3.11所示：圖 3.11雙膠輥運動循環(huán)圖切引刀

22、，引線向下進給達到指定位置并且壓引板壓緊引線后，切引刀切斷引線，之后壓引板壓緊引線插入鞭炮。其運動規(guī)律如圖3.12所示：圖 3.12 切引刀運動循環(huán)圖壓引板，引線向下進給后，壓引板水平方向正向進給5mm壓緊引線，切引刀切斷引線后再豎直向下進給10mm，使引線插入鞭炮，之后水平負方向退回5mm，再豎直向上進給10mm，準(zhǔn)備下一個運動周期的循環(huán)。其運動規(guī)律如圖3.13所示：圖 3.13 壓引板運動循環(huán)圖送料板，壓引板將引線插進鞭炮并松開引線后，水平進給S=3.464mm。其運動規(guī)律如圖3.14所示：圖 3.14送料板運動循環(huán)圖3-2 根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖根據(jù)以上分析，擬定鞭炮插引機

23、運動循環(huán)圖如圖2-1所示，制定運動循環(huán)圖的目的是確定鞭炮插引機各機構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動作的先后順序、相位，以利于設(shè)計、裝配和調(diào)試。圖3.21 鞭炮插引機運動循環(huán)圖 第四章:設(shè)計的基本原理和方案的提出4-1運動方案的選擇4.11雙膠輥的機構(gòu)方案由于雙膠輥將引線向下送到要求的長度后才切斷，切斷的時候不能送進給線。因此需要間歇運動機構(gòu)使雙膠輥間歇運動。這里有兩種方案一種是不完全齒輪機構(gòu)（見圖4.11）來使雙膠輥間歇運動，另一種是通過槽輪機構(gòu)（見圖4.12）來實現(xiàn)雙膠輥的間歇運動。 圖4.11 不完全齒輪機構(gòu)圖4.12 普通外槽輪機構(gòu)4.12切引刀的機構(gòu)方案切引刀是通過來回擺動或移動來切斷引線，因此采用凸輪機

24、構(gòu)和桿組來實現(xiàn)。由以上切引刀的工藝動作分解可知切引刀機構(gòu)需要實現(xiàn)間歇性的往復(fù)擺動運動，根據(jù)要求擬定如下三種方案，如圖4.13采用凸輪機構(gòu)和桿組來實現(xiàn)，如圖4.14運用導(dǎo)桿機構(gòu)也可以實現(xiàn)，和凸輪機構(gòu)來實現(xiàn)來回擺動來切斷引線如圖4.15。圖4.13 凸輪桿組機構(gòu) 圖4.14 導(dǎo)桿機構(gòu)圖4.15 凸輪機構(gòu)4.13壓引板的機構(gòu)方案為了保證引線能夠準(zhǔn)確到達炮心位置，所以采用兩個凸輪機構(gòu)來實現(xiàn)個控制上下移動，一個控制向外、向內(nèi)移動（如圖4.16所示）。圖4.16 組合的凸輪機構(gòu)4.14送料板機構(gòu)的方案送料機構(gòu)需要實現(xiàn)間歇性的單向進給運動，根據(jù)要求擬定如下三種方案，一種是棘輪齒條機構(gòu)可以保證鞭炮間接性單向進

25、給運動（如圖2.17）第二種就是是不完全齒輪機（見圖2.11），第三種是通過槽輪機構(gòu)（見圖2.12）來實現(xiàn)送料機構(gòu)的間歇性的單向進給運動。 圖 4.17 棘輪齒條機構(gòu) 4-2機器工作部件的運動循環(huán)圖的繪制4.21繪制機器運動方案圖（1）機器運動運動簡圖方案一：圖4.21 方案一（2）機器運動運動簡圖方案二： 圖4.22方案二（3）機器運動運動簡圖方案三： 圖4.23 方案三其他的方案把送料板機構(gòu)和雙膠輥機構(gòu)換成以上的各個部件的方案4.22器運動部件方案選擇雙絞輥機構(gòu)選擇比較 為不完全齒輪機構(gòu)可設(shè)計（或選取）的參數(shù)較多，如兩輪圓周上設(shè)想布滿齒時的齒數(shù)z1、z2；主、從動輪上鎖止弧的數(shù)目M、N；及

26、鎖止弧間的齒數(shù)、等均可在相當(dāng)寬廣的范圍內(nèi)自由選取。因而標(biāo)志間歇運動特性的各參數(shù)，如主動輪每轉(zhuǎn)一周從動輪停歇的次數(shù)、從動輪每轉(zhuǎn)一周停歇的次數(shù)、每次運動轉(zhuǎn)過的角度、每次停歇的時間長短等，允許調(diào)整的幅度比槽輪機構(gòu)大得多，故設(shè)計比較靈活。不完全齒輪機構(gòu)和普通齒輪機構(gòu)的區(qū)別，不僅在輪齒的分布上，而且在嚙合傳動中，當(dāng)首齒進入嚙合及末齒退出嚙合過程中，輪齒并非在實際嚙合線上嚙合，因而在此期間不能保證定傳動比傳動。由于從動輪每次轉(zhuǎn)動開始和終止時，角速度有突變，故存在剛性沖擊。相比之下，槽輪機構(gòu)構(gòu)造簡單，外形尺寸小，機械效率高，運動平穩(wěn)，柔性沖擊。因此選用槽輪機構(gòu)。切引刀機構(gòu)選擇比較曲柄滑塊運動空間較大，無間歇

27、運動，消耗功率較大，而且如果切引刀持續(xù)工作對于生產(chǎn)安全不利。如果選用凸輪機構(gòu)，動量較小，消耗功率較小，結(jié)構(gòu)簡單，所需工作空間較小而且傳遞機械效率效果較好。所以選用凸輪機構(gòu)。送料機構(gòu)選擇比較棘輪機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便和運動可靠，并且棘輪的轉(zhuǎn)角可以根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)等優(yōu)點。缺點是：傳動力小、工作時有沖擊和燥聲。槽輪機構(gòu)的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、機械效率高。缺點是：制造與裝配精度要求高、轉(zhuǎn)角大小不能調(diào)節(jié)。然而傳送帶所需的動停比為1:3，且每分鐘做60周期循環(huán)，選用棘輪使其告訴運動可能影響傳動精確度，相比之下槽輪運行更為穩(wěn)定，選用槽輪更合適。 從以上來看為了更好地保證鞭炮插引機的工作選擇方案二比

28、較合適。4-3原動機的選擇和傳動系統(tǒng)的選擇4.31原動機的選擇（1） 原動機的分類原動機的種類按其輸入能量的不同可以分為兩類一次原動機此類原動機是把自然界的能源直接轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，因此稱為一次原動機。屬于此類原動機的有柴油機，汽油機，汽輪機和燃汽機等。二次原動機此類原動機是將發(fā)電機等能機所產(chǎn)生的各種形態(tài)的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C能，因此稱為二次原動機。屬于此類原動機的有電動機，液壓馬達，氣壓馬達，汽缸和液壓缸等。（2）選擇原動機時需考慮的因素考慮現(xiàn)場能源的供應(yīng)情況?？紤]原動機的機械特性和工作制度與工作相匹配。考慮工作機對原動機提出的啟動，過載，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，調(diào)速和控制等方面的要求?？紤]工作環(huán)境的影響。考慮工作可

29、靠，操作簡易，維修方便。為了提高機械系統(tǒng)的經(jīng)濟效益，須考慮經(jīng)濟成本：包括初始成本和運轉(zhuǎn)維護成本。綜上所述，在鞭炮插引機中最益選擇二次原動機中的電動機作為原動件。4.32原動機的選擇和工作原理（1）傳動機構(gòu)的作用把原動機輸出的轉(zhuǎn)矩變換為執(zhí)行機構(gòu)所需的轉(zhuǎn)矩或力。把原動機輸出的速度降低或提高，以適應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)的需要。用原動機進行調(diào)速不經(jīng)濟和不可能時，采用變速傳動來滿足執(zhí)行機構(gòu)經(jīng)常調(diào)要求把原動機輸出的等速回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變實現(xiàn)由一個或多個動力機驅(qū)動或若干個速度相同或不同的執(zhí)行機構(gòu)。由于受機體的外形，尺寸的限制，或為了安全和操作方便，執(zhí)行機構(gòu)不宜與原動機直接連接時，也需要用傳動裝置來聯(lián)接。（2）原動機構(gòu)選擇的原

30、則對于小功率傳動，應(yīng)在考慮滿足性能的需要下，選用結(jié)構(gòu)簡單的傳動裝置，盡可能降低初始費用。對大功率傳動，應(yīng)優(yōu)先考慮傳動的效率，節(jié)約能源，降低運轉(zhuǎn)費用和維修費用。當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)要求變速時，若能與動力機調(diào)速比相適應(yīng)，可直接連接或采用定傳動比的傳動裝置；當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)要求變速范圍大。用動力機調(diào)速不能滿足機械特性和經(jīng)濟性要求時，則應(yīng)采用變傳動比傳動；除執(zhí)行機構(gòu)要求連續(xù)變速外，盡量采用有級變速。執(zhí)行機構(gòu)上載荷變化頻繁，且可能出現(xiàn)過載，這時應(yīng)加過載保護裝置。主、從動軸要求同步時，應(yīng)采用無滑動的傳動裝置。動裝置的選用必須與制造水平相適應(yīng)，盡可能選用專業(yè)廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)的傳動裝置，加減速器，變速器和無級變速器等。4-4原動

31、系統(tǒng)功能分解4.41功能分解為以下幾個部件（1）雙膠輥：電動機開動后通過軸帶動雙膠輥滾動，雙膠輥然后帶動引線運動使引線到達導(dǎo)引板下面。（2）切引機構(gòu)：引線向下到達一定長度后，切引刀通過來回運動切斷引線 。（3）壓引板：引線切斷之后，壓引板壓緊引線并送達指定位置向外、向上回退。（4）送料機構(gòu)：送料板通過進給位移S到達指定位置。等壓引板回退時再進給位移S給下一排鞭炮插引線作準(zhǔn)備。4.42原動系統(tǒng)的方案和簡圖傳動系統(tǒng)，一般包括皮帶傳動、齒輪傳動或者渦桿傳動等，機器傳動系統(tǒng)所以有以下幾個方案：首先我們先計算總傳動比：I = n(電動機轉(zhuǎn)速)/60 一般電動機的轉(zhuǎn)速為1440r/min所以 I

32、 = 1440/60=24（1）方案一：齒輪傳動第一級采用一級齒輪減速器，傳動比為2，第二級采用二級齒輪減速器，傳動比為3，第三級采用三級齒輪減速器，傳動比為4變速機構(gòu)如圖51所示。 圖 4.41系統(tǒng)變速機構(gòu)（2）方案二：皮帶傳動和齒輪傳動第一級采用傳送帶減速器，傳動比為4，第二級采用一級齒輪減速器，傳動比為6。圖4.42 皮帶齒輪傳動（3）機器傳動方案的選擇方案一和方案二的比較雖然說方案二設(shè)計的比較簡單， 但是方案一和方案二比較傳動更加有效率點，而且傳動比比較小對機器的損耗較小，所以將采取方案一。4-5切引刀凸輪機構(gòu)的尺度設(shè)計切引刀的運動不具高速和大負載，可選用等加等減速運動形式，轉(zhuǎn)速為60

33、r/min，由要求和已知條件可知推程h=50，壓力角設(shè)置為45°。由切引刀凸輪工藝動作分解得到以下凸輪基本參數(shù)：推程角=50°遠休角s=30°回程角1=50°近休角s1=230°。r0基圓半徑 平底寬度l計算 位置確定x，y r0max=52 確定r0=150l=32.13 確定l=33 圖4.51 引刀凸輪外形 圖 4.52 切引刀凸輪推桿位移 4-6壓引板凸輪機構(gòu)尺度設(shè)計壓引板的運動不具高速和大負載，可選用等加等減速運動形式，轉(zhuǎn)速為60r/min，由要求和已知條件可知推程h=30，壓力角設(shè)置為45°。由切引刀凸輪工藝動作分解得到以下凸輪基本參數(shù)：推程角=30°遠休角s=120°回程角1=30°近休角s1=180°。r0基圓半徑 平底寬度l計算 位置確定x，y r0max=33 確定r0=200l=32 確定l=33圖4.61壓引板凸輪外形 圖 4.62壓引板凸輪推桿位移 4-7槽輪機構(gòu)的尺寸設(shè)計根據(jù)槽輪所需運動條件，形成動停比為1:3，及相關(guān)尺寸，確定槽輪各部分基本尺寸如下：中心距c=120撥銷與輪槽底部徑向間隙模數(shù)m=1槽輪在槽口出厚度b=4停休比圓柱銷數(shù)k=