鞭炮插引機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、鞭炮插引機(jī)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（課程實(shí)習(xí)）機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 院（系、部）： 機(jī)械工程學(xué)院 姓 名：袁 帥 同組成員： 毛 丹 周 旭 班 級(jí)： 過(guò) 102 指導(dǎo)教師簽名： 徐林林2011年 6月 28日·北京目錄0.設(shè)計(jì)任務(wù)書21. 工作原理和工藝動(dòng)作分解42. 根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖53. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型74. 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)定95. 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)116. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖127.切引刀凸輪機(jī)構(gòu)尺度設(shè)計(jì)138,壓引板凸輪機(jī)構(gòu)尺度設(shè)計(jì)159.槽輪機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì)1610.參考資料1711.設(shè)計(jì)總結(jié) 18課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2011 2012學(xué)年第2學(xué)期機(jī)械工程學(xué)院

2、（系、部）過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)102班級(jí)課程名稱：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：鞭炮插引機(jī)的設(shè)計(jì)完成期限：自2012年6月23日至2012年6月29日共1周內(nèi)容及任務(wù)一、設(shè)計(jì)的任務(wù)與主要技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)任務(wù)：1設(shè)計(jì)該鞭炮插引機(jī)的工作部件使雙膠輥、切引刀、壓引板和送料板實(shí)現(xiàn)上述運(yùn)動(dòng)形式，并達(dá)到性能參數(shù)的要求。2繪制機(jī)器工作部件的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。3自選原動(dòng)機(jī)，擬定傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案。一般應(yīng)包括帶傳動(dòng)、齒輪或蝸桿傳動(dòng)等，繪制機(jī)器傳動(dòng)系統(tǒng)方案簡(jiǎn)圖4分配各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比，確定各級(jí)傳動(dòng)的基本參數(shù)，設(shè)計(jì)計(jì)算出幾何尺寸。5設(shè)計(jì)工作部件中的凸輪機(jī)構(gòu)。確定運(yùn)動(dòng)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

3、半徑。6設(shè)計(jì)工作部件中的連桿機(jī)構(gòu)。確定各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸和執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。7設(shè)計(jì)工作部件中的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。確定各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸和執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。8建立工作部件的運(yùn)動(dòng)模型并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析（選作）其余設(shè)計(jì)參數(shù)是： 引線長(zhǎng)度45mm，鞭炮外徑8mm； 生產(chǎn)能力 每分鐘60排； 驅(qū)動(dòng)電機(jī) 0.55kw，1440r/min。引線進(jìn)給量L與鞭炮的引線長(zhǎng)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：S0.866D二、設(shè)計(jì)提示1由于雙膠輥將引線向下送到要求的長(zhǎng)度后才切斷，切斷的時(shí)候不能送進(jìn)引線。因此需要間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使雙膠輥間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。為減小外形結(jié)構(gòu)尺寸，可采用不完全齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。 2引線切割之后，

4、為了保證引線能夠準(zhǔn)確到達(dá)炮心位置，需要壓引板壓緊引線并送達(dá)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(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)可考慮用凸輪機(jī)構(gòu)或組合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容6.23-6.24構(gòu)思該機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案6.25-6.29運(yùn)動(dòng)分析及整體設(shè)計(jì)6.29答辯主要參考資料1 劉會(huì)英機(jī)械原理北京：機(jī)械工業(yè)出版社2 鄒慧君殷鴻梁.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用創(chuàng)新機(jī)械工業(yè)出版社3 王淑仁.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)科學(xué)出版社.指導(dǎo)教師： 2012年 6月 29 日系（教研室）主任：2012年 6月 29日1.工作原理和工藝動(dòng)作分解一工作原理機(jī)構(gòu)工作原理視圖傳動(dòng)示意圖電機(jī)減速壓引

5、板、切引刀凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)雙腳輥槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)傳送帶槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)分支傳動(dòng)原理示意圖二工藝動(dòng)作分解根據(jù)任務(wù)書的要求，該機(jī)械的應(yīng)有的工藝過(guò)程是，機(jī)構(gòu)應(yīng)由雙膠輥、切引刀、壓引板和送料板的運(yùn)動(dòng)組成。各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式為：（1）雙膠輥，每一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的開始轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度將引線進(jìn)給45mm，做間歇運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖1-1所示： 90 180 270 360 主軸轉(zhuǎn)角圖 11雙膠輥運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖（2）切引刀，引線向下進(jìn)給達(dá)到指定位置并且壓引板壓緊引線后，切引刀切斷引線，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖13所示：S50主軸轉(zhuǎn)角90 180 270 360圖 12 切引刀運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖（3）壓引板，引線向下進(jìn)給后，壓引板水平方向正向進(jìn)給30mm壓緊引線

6、，切引刀切斷引線后再壓引板松開，準(zhǔn)備下一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的循環(huán)。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖12所示：S30主軸轉(zhuǎn)角90 180 270 360圖 13 壓引板運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖（4）送料板，壓引板將引線插進(jìn)鞭炮并松開引線后，水平進(jìn)給S=8*0.86mm=7mm。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖14所示：S主軸轉(zhuǎn)角90 180 270 360圖 14送料板運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖2.根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖根據(jù)以上分析，擬定鞭炮插引機(jī)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如圖2-1所示，制定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的目的是確定鞭炮插引機(jī)各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作的先后順序、相位，以利于設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)試。vsss90 180 270 360主軸轉(zhuǎn)角圖 21 鞭炮插引機(jī)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖3. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)

7、選型由以上各機(jī)構(gòu)工藝動(dòng)作分解可知該機(jī)器共有四個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)雙膠輥、壓引板、切引刀和送料板。根據(jù)運(yùn)動(dòng)分析擬定各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方案如下：3.1 雙膠輥的機(jī)構(gòu)方案由以上雙膠輥的工藝動(dòng)作分解可知雙膠輥機(jī)構(gòu)需要實(shí)現(xiàn)間歇性的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，切動(dòng)停比為1:3，根據(jù)要求擬定如下兩種方案，如圖31不完全齒輪，圖32槽輪機(jī)構(gòu)所示。 圖 31 不完全齒輪 圖 32 槽輪機(jī)構(gòu)3.2壓引板機(jī)構(gòu)方案由以上壓引板的工藝動(dòng)作分解，壓引板為水平間歇運(yùn)動(dòng)且在最遠(yuǎn)端停休。根據(jù)要求擬定如下方案，如圖33凸輪機(jī)構(gòu),圖 33凸輪機(jī)構(gòu) 3.3切引刀機(jī)構(gòu)方案由以上切引刀的工藝動(dòng)作分解可知切引刀機(jī)構(gòu)需要實(shí)現(xiàn)間歇性水平的往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)要求擬定如下兩種方案

8、，如圖35曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，圖36凸輪機(jī)構(gòu)所示。圖34 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 圖35 凸輪機(jī)構(gòu)3.4送料板由以上送料板的工藝動(dòng)作分解可知送料機(jī)構(gòu)需要實(shí)現(xiàn)間歇性的單向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，根據(jù)要求擬定如下兩種方案，如圖36槽輪機(jī)構(gòu)，圖37棘輪機(jī)構(gòu)所示。 圖 36槽輪機(jī)構(gòu)圖 3-7 棘輪齒條機(jī)構(gòu)4. 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)定4.1機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的擬定綜合以上機(jī)構(gòu)選型以及功能要求，擬定以下三種方案方案一: 圖 41 方案二 圖42方案三：圖 43 4.2雙絞輥機(jī)構(gòu)選擇比較 如圖，因?yàn)椴煌耆X輪機(jī)構(gòu)可設(shè)計(jì)（或選?。┑膮?shù)較多，如兩輪圓周上設(shè)想布滿齒時(shí)的齒數(shù)z1、z2；主、從動(dòng)輪上鎖止弧的數(shù)目M、N；及鎖止弧間的齒數(shù)、等均可在相當(dāng)寬

9、廣的范圍內(nèi)自由選取。因而標(biāo)志間歇運(yùn)動(dòng)特性的各參數(shù)，如主動(dòng)輪每轉(zhuǎn)一周從動(dòng)輪停歇的次數(shù)、從動(dòng)輪每轉(zhuǎn)一周停歇的次數(shù)、每次運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)過(guò)的角度、每次停歇的時(shí)間長(zhǎng)短等，允許調(diào)整的幅度比槽輪機(jī)構(gòu)大得多，故設(shè)計(jì)比較靈活。不完全齒輪機(jī)構(gòu)和普通齒輪機(jī)構(gòu)的區(qū)別，不僅在輪齒的分布上，而且在嚙合傳動(dòng)中，當(dāng)首齒進(jìn)入嚙合及末齒退出嚙合過(guò)程中，輪齒并非在實(shí)際嚙合線上嚙合，因而在此期間不能保證定傳動(dòng)比傳動(dòng)。由于從動(dòng)輪每次轉(zhuǎn)動(dòng)開始和終止時(shí)，角速度有突變，故存在剛性沖擊。相比之下，槽輪機(jī)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單，外形尺寸小，機(jī)械效率高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，柔性沖擊。因此選用槽輪機(jī)構(gòu)。4.3切引刀機(jī)構(gòu)選擇比較如圖，曲柄滑塊運(yùn)動(dòng)空間較大，無(wú)間歇運(yùn)動(dòng)，消耗功率較大

10、，而且如果切引刀持續(xù)工作對(duì)于生產(chǎn)安全不利。如果選用凸輪機(jī)構(gòu)，動(dòng)量較小，消耗功率較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所需工作空間較小而且傳遞機(jī)械效率效果較好。所以選用凸輪機(jī)構(gòu)。4.4傳送帶機(jī)構(gòu)選擇比較如圖，棘輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便和運(yùn)動(dòng)可靠，并且棘輪的轉(zhuǎn)角可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是：傳動(dòng)力小、工作時(shí)有沖擊和燥聲。槽輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、機(jī)械效率高。缺點(diǎn)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(dòng)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(yùn)動(dòng)可能影響傳動(dòng)精確度，相比之下槽輪運(yùn)行更為穩(wěn)定，選用槽輪更合適。5. 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比計(jì)算：I=144

11、060=24第一級(jí)采用一級(jí)齒輪減速器，傳動(dòng)比為2，第二級(jí)采用二級(jí)齒輪減速器，傳動(dòng)比為3，第三級(jí)采用三級(jí)齒輪減速器，傳動(dòng)比為4變速機(jī)構(gòu)如圖51所示。圖 51系統(tǒng)變速機(jī)構(gòu)6. 插引機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)構(gòu)簡(jiǎn)圖根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)繪制總機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，如下圖61所示。圖 61總機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖鞭炮插引機(jī)的動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)有雙膠輥、切引刀、壓引板和送料板。雙膠輥，由槽輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪組成;切引刀，由凸輪組成，齒輪做傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；壓引板，由凸輪壓引板組成，標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)；送料板，由槽輪和皮帶式輸送機(jī)組成，傳送帶作為傳料機(jī)構(gòu)；齒輪構(gòu)成的減速器作為減速機(jī)構(gòu)。一個(gè)周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：每一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的開始雙膠輥先轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度將引線進(jìn)給45mm插入引線，

12、然后停止轉(zhuǎn)動(dòng)；引線向下進(jìn)給后，壓引板水平方向正向進(jìn)給30mm壓緊引線；壓引板壓緊引線后，切引刀擺到切割位置切斷引線；壓引板車去進(jìn)給的同時(shí)送料板水平進(jìn)給S=7mm，準(zhǔn)備下一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的循環(huán)。7. 切引刀凸輪機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì)切引刀的運(yùn)動(dòng)不具高速和大負(fù)載，可選用等加等減速運(yùn)動(dòng)形式，轉(zhuǎn)速為60r/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(dòng)作分解得到以下凸輪基本參數(shù)：推程角=50°遠(yuǎn)休角s=30°回程角1=50°近休角s1=230°r0基圓半徑 r0dsd-etana-s2+e2平底寬度l計(jì)算l=2*dsd+57位置確

13、定x，yx=s+r0sin+(ds/d)cosy=s+r0cos-(ds/d)sinr0max=52 確定r0=150l=32.13 確定l=33切引刀凸輪外形切引刀凸輪推桿位移8,壓引板凸輪機(jī)構(gòu)尺度設(shè)計(jì)壓引板的運(yùn)動(dòng)不具高速和大負(fù)載，可選用等加等減速運(yùn)動(dòng)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(dòng)作分解得到以下凸輪基本參數(shù)：推程角 =30°遠(yuǎn)休角s=120° 回程角 1=30°近休角s1=180°r0基圓半徑 r0dsd-etana-s2+e2平底寬度l計(jì)算l=2*dsd+57位置確定x，

14、yx=s+r0sin+(ds/d)cosy=s+r0cos-(ds/d)sinr0max=33 確定r0=200l=32 確定l=33壓引板凸輪外形壓引板凸輪推桿位移8. 槽輪機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì)根據(jù)槽輪所需運(yùn)動(dòng)條件，形成動(dòng)停比為1:3，及相關(guān)尺寸，確定槽輪各部分基本尺寸如下：(1) 中心距c=120(2) 撥銷與輪槽底部徑向間隙=5(3) 模數(shù)m=1(4) 槽輪在槽口出厚度b=4(5) 停休比=t2t1=1/3(6) 圓柱銷數(shù)k=1(7) 圓銷半徑RT=8(8) 撥盤角速度w1=2(9) 槽輪運(yùn)動(dòng)角2，2=2z=24=/2。(10) 撥盤運(yùn)動(dòng)角2，2=-2=/2。(11) 圓銷中心軌跡半徑1，c*

15、sin=84.85。(12) 槽輪外徑2，R2=(c*cos)2+RT2=85.23。(13) 輪槽深度h，h=R1+R2-C+RT+8=47.08(14) 撥盤回轉(zhuǎn)軸直徑d1，d1d1<2c-R2 d1=60(15) 槽輪軸直徑d2，d2<2c-r1-rt- d2=40(16) 撥盤鎖止弧張角，=2m-=1.5。(17) 鎖止弧半徑R0，R0=R1-RT-b=72.85(18) 圓銷中心軌跡半徑R1與中心距c的比=R1C=sinz=2/2(19) 槽輪角位移=tan-1sin/(1-sin)(20) 槽輪角速度2=cos-11+2-2cos(21) 槽輪角加速度2=2-1sin12(1+2-2cos)2Excel表格計(jì)算如下： 槽輪角速度曲線槽輪角加速度10參考資料1 劉會(huì)英機(jī)械原理北京：機(jī)械工業(yè)出版社2 鄒慧君殷鴻梁.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用創(chuàng)新機(jī)械工業(yè)出版社3 王淑仁.