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1、Harbin Institute of Technology课程设计说明书课程名称： 机械原理课程设计 设计题目：棒料输送线布料装置（方案 7）院 系： 机电工程学院 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 陈照波 设计时间： 2014.6.26 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学机械原理课程设计目 录机械原理课程设计任务书11、题目要求22、机械系统工艺动作分析23、机械系统运动功能分析34、系统运动方案拟定55、系统运动方案设哈尔滨工业大学机械原理课程设计计8六、系统运动简图14哈尔滨工业大学机械原理课程设计2棒料输送线布料装置（方案 7）一、题目要求已知技术参数和设计要求：棒料输送布料装
2、置（方案 7）功能描述如下图所示棒料输送线。料斗中分别装有直径 35mm，长度 150mm 的钢料和铜料。在输送线上按照下图所示的规律布置棒料。原动机转速为 1430rpm，每分钟布置棒料 35,60,85 块，分 3 档可以调节。二、机械系统工艺动作分析由设计要求可知，该棒料输送线布料装置需要由三个部分共同构成，各执行构件为传送带轮、钢料料斗空间凸轮机构 1 和铜料料斗空间凸轮 2，这三个构件的运动关系如图 3 所示。传送带轮 进给 停止 进给 停止 进给 停止 进给 停止 进给 停止钢料料斗空间凸轮退回推进 退回推进 退回铜料料斗空间凸轮 退回推进 退回推进 退回推进退回图 3 棒料输送线
3、布料装置运动循环图传动带轮做间歇转动，停止时间约为进给时间的 3 倍，料斗空间凸轮做间歇推动，把铜料和钢料按一定规律从料斗中推出。由于铜料料斗和钢料料斗的距离未知，所以把来自钢料料斗和铜料料斗的棒料再收集到另一个大料斗中，大料斗下部为空的，来自钢料和铜料料斗的棒料经由大料斗直接落至传送带。哈尔滨工业大学机械原理课程设计- 3 -三、机械系统运动功能分析由于电动机的转速为 1430rpm，为了分别得到 85,60,35rpm 的转速，则由电动机到槽轮之间的总传动比 iz有 3 种，分别为 143085zn26zi3405zn总传动比由定传动比 和变传动比 两部分构成，即civi11vczi22i
4、33vczi令定轴部分传动比为 1i定轴传动比由一个齿轮轮系控制。图 4 齿轮轮系定轴传动单元则变传动比部分传动比为 1430=.29*85zvci2.6zvci3140.3*5zvci于是，传动系统的三级变速功能单元如图 6 所示。图 5 三级变速运动功能单元哈尔滨工业大学机械原理课程设计- 4 -由于动力输出与皮带机构不在同一平面上，需采用一个圆锥齿轮，传动比 id=1。图 6 圆锥齿轮变向功能单元由于需要传送带进行间歇运动，本设计在圆锥齿轮后加入槽轮。图 7 槽轮间歇运动单元本设计通过控制槽轮后的轮系控制传送带的转动方向、运动距离，利用皮带轮减小冲击对装置的影响，保护装置。图 8 传动带
5、转动方向、距离控制轮系由于要求传动带轮运动五次，料斗擒纵鼓轮运动一次，在设置带轮，在分运动的同时调节速度，传动比 id为 5。图 9 带轮分运动、调速功能单元动力通过皮带轮同时输出到下料控制机构中，由于动力输出与下料控制系统不在同一平面上，钢料与铜料料斗均需采用一个圆锥齿轮，传动比 id均为 1。图 10 下料功能单元本系统通过通过控制擒纵鼓轮的开口位置控制棒料按照需要的规律落料。组合后的运动功能系统图，如图 11 所示。图 11 落料系统总图哈尔滨工业大学机械原理课程设计- 5 -四、系统运动方案拟定根据图 11 所示的运动功能系统图，选择适当的机构替代运动功能系统图中的各个运动功能单元，便
6、可拟定出机械系统运动方案。图 11 中的运动功能单元 1 是原动机。根据棒料输送线布料装置的工作要求，可以选择电动机作为原动机，如图 12 所示。图 12 电动机运动功能单元 1图 11 中的运动功能单元 2 是过载保护功能单元，可以选择带传动代替，如图 13 所示。图 13 皮带传动替代运动功能单元 2图 11 中的运动功能单元 3 是有级变速功能，可以选择滑移齿轮变速传动代替，如图 14 所示。图 14 滑移齿轮变速替代运动功能单元 3哈尔滨工业大学机械原理课程设计- 6 -图 11 中的运动功能单元 4 是减速功能，可以选择定轴齿轮传动代替，如图 15 图 15 定轴齿轮传动代替运动功能
7、单元 4图 11 中运动分支功能单元可用带传动代替。如图 16图 16 带传动替代运动功能单元 11图 11 中的运动单元 6 是转向功能兼减速功能，用圆锥齿轮代替，如图 16图 16 圆锥齿轮代替运动功能单元 6哈尔滨工业大学机械原理课程设计- 7 -图 11 中的运动单元 7 是将连续转动转换为间歇转动，可由槽轮机构实现，如图 17图 17 槽轮机构代替运动功能单元 7图 11 中运动功能单元 9 用来调节速度和运转方向，可由轮系和皮带轮代替如图 18图 18 定轴齿轮传动加带传动运动功能单元 9图 11 中运动功能单元 10 用来调节转动方向和分运动，可在一根杆上串联两个锥齿轮，如图 1
8、9图 19 圆锥齿轮转动方向调节、分运动功能单元 10哈尔滨工业大学机械原理课程设计- 8 -五、系统运动方案设计1、齿轮机构设计滑移齿轮具体参数如下滑移齿轮 5 和齿轮 6由滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求， ,齿轮 5 和 6 齿数3.14vi分别取： z5 = 25，z6 = 78；它们的齿顶高系数 ha*=1，径向间隙系数c*=0.25，分度圆压力角 =20，实际中心距 a =103mm。序号 项目 代号 计算公式及计算结果齿轮 5 Z5 251 齿数 齿轮 6 Z6 782 模数 m 23 压力角 204 齿顶高系数 ha* 15 顶隙系数 c* 0.256 标准中心距 a a
9、=0.5 * m * (Z11+Z12) = 103mm7 实际中心距 a a=a * cos / cos = 103mm8 啮合角 = arccos (a * cos / a) = 20齿轮 5 X5 0.0009 变位系数 齿轮 6 X6 0.000齿轮 5 ha5 ha5 = m * (ha* + x5 - y) = 2.000mm10 齿顶高齿轮 6 ha6 ha6 = m * (ha* + x6 - y) = 2.000mm齿轮 5 hf5 hf5 = m * (ha* + c* - x5) = 2.500mm11 齿根高齿轮 6 hf6 hf6 = m * (ha* + c* -
10、x6) = 2.500mm齿轮 5 d5 d5 = m * z5 = 50.000mm12分度圆直径齿轮 6 d6 d6 = m * z6 = 156.000mm齿顶圆直径 齿轮 5 da5 da5 = d5 + 2 * ha5 = 54.000mm13 齿轮 6 da6 da6 = d6 + 2 * ha6 = 160.000mm齿轮 5 df5 df5 = d5 - 2 * hf5 = 45.000mm14齿根圆直径齿轮 6 df6 df6 = d6 - 2 * hf6 = 151.000mm哈尔滨工业大学机械原理课程设计- 9 -滑移齿轮 7 和齿轮 8由滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数
11、的要求， ，可选择齿轮 7 和21.3vi8 为正传动高度变位齿轮，其齿数分别取： z7=36， z8=66；它们的齿顶高系数ha*=1，径向间隙系数 c*=0.25，分度圆压力角 =20，实际中心距 a =102mm。序号 项目 代号 计算公式及计算结果齿轮 7 Z7 361 齿数 齿轮 8 Z8 362 模数 m 23 压力角 204 齿顶高系数 ha* 15 顶隙系数 c* 0.256 标准中心距 a a=0.5 * m * (Z1+Z2) = 103mm7 实际中心距 a a=a * cos / cos = 102mm8 啮合角 = arccos (a * cos / a) = 18.
12、39齿轮 7 X7 0.5009 变位系数 齿轮 8 X8 0.000齿轮 7 ha7 ha7 = m * (ha* + x7 - y) = 3.000mm10 齿顶高齿轮 8 ha8 ha8 = m * (ha* + x8 - y) = 2.000mm齿轮 7 hf7 hf7= m * (ha* + c* - x7) = 1.500mm11 齿根高齿轮 8 hf8 hf8 = m * (ha* + c* - x8) = 2.500mm齿轮 7 d7 d7 = m * z7 = 72.000mm12分度圆直径齿轮 8 d8 d8 = m * z8 = 132.000mm齿顶圆直径 齿轮 7 d
13、a7 da7 = d7 + 2 * ha7 = 78.000mm13 齿轮 8 da8 da8 = d8 + 2 * ha8 = 136.000mm齿轮 7 df7 df7 = d7 - 2 * hf7 = 69.000mm14齿根圆直径齿轮 8 df8 df8 = d8 - 2 * hf8 = 127.000mm哈尔滨工业大学机械原理课程设计- 10 -滑移齿轮 9 和齿轮 10由滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求， ，可选择齿轮 9 和1.294vi10 为正传动角度变位齿轮，其齿数分别取：z9=45，z10=58；它们的齿顶高系数ha*=1，径向间隙系数 c*=0.25，分度圆压力角
14、 =20，实际中心距 a =103mm。序号 项目 代号 计算公式及计算结果齿轮 9 Z9 451 齿数 齿轮10 Z10 582 模数 m 23 压力角 204 齿顶高系数 ha* 15 顶隙系数 c* 0.256 标准中心距 a a=0.5 * m * (Z1+Z2) = 103mm7 实际中心距 a a=a * cos / cos = 103mm8 啮合角 = arccos (a * cos / a) = 20齿轮 9 X9 0.0009 变位系数 齿轮10 X10 0.000齿轮 9 ha9 ha9 = m * (ha* + x9 - y) = 2.000mm10 齿顶高 齿轮10 ha10 ha10 = m * (ha* + x10 - y) = 2.000mm齿轮 9 hf9 hf9 = m * (ha* + c* - x9) = 2.500mm11 齿根高 齿轮10 hf10 hf10 = m * (ha* + c* - x10) = 2.500mm齿轮 9 d9 d9 = m * z9 = 90.000mm12分度圆直径 齿轮10 d10 d10
