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1、0机械原理课程设计说明书设计题目 ：鞭炮插引机的设计学 院 ： 专 业 ： 班 级 ：设 计 者 ：Cookie指导教师 ：成建联2013年 7月 1日1前言传统的生产方式主要靠人力生产，工人劳动强度大，生产效率低。随着科学技术、工业生产水平的不断发展，越来越多的机械设备开始出现，生产工业化水平不断加强，生产力大大提高。企业为了赢得市场，必须不断开发符合市场需求的产品。新产品的设计与制造，其中设计是产品开发的第一步，是决定产品的性能、质量、水平、市场竞争力和经济效益的最主要因素。机械产品的设计是对产品的功能、工作原理、系统运动方案、机构的运动与动力设计、机构的结构尺寸、力和能量的传递方式、各个
2、零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算，并将其转化为具体的描述以作为制造的工作过程。其中机械产品的功能、工作原理、系统运动方案、机构的运动与动力设计、机构的结构尺寸、力和能量的传递方式等内容是机械原理课程的教学内容。当今世界，科学技术突飞猛进，知识经济已见端倪，综合国力的竞争日趋激烈。国力的竞争，归根结底是科技与人才的竞争。而机械原理课程设计是机械原理课程的一个重要实践性教学环节，同时，又是机械类专业人才培养计划中一个相对独立的设计实践，在培养学生的机械综合设计能力及创新意识与能力方面，起着重要的作用。在课程设计中，它培养了学生创新设计的能力。此次设计的题目是鞭炮插引机的设计，它
3、需要学生综合运用所学到的知识，同时又可以很好地考察学生的学习能力和创新能力，是机械原理课程设计中的典型课题。2目录一、设计题目31.1 工作原理及工艺动作过程简介.31.2 原始数据及设计要求31.3 设计任务.41.4 设计提示.4二、设计工作原理.42.1 原动机的选择原理.42.2 传动机构的选择和工作原理.5三、功能分解.5四、运动方案的选择.6五、工作循环图10六、执行机构设计过程及尺寸计3算106.1 各个机构的传动比的计算以其齿轮的各个参数.106.2 齿轮参数的确定.116.3 凸轮机构的设计.126.4 压力角与基圆半径的校核.18七、设计小结19八、参考文献19一、设计题目
4、：鞭炮插引机的设计1.1 工作原理及工艺动作过程简介：鞭炮插引机的动作执行构件有双胶辊、切引刀、压引板和送料板等，各工作要求实现的运动形式如下图所示。原动机通过传动系统将动力传递给双胶辊，双胶辊对滚压紧线并使引线向下间歇进给，达到进给量 L 后，切引刀切断引线。在这一过程中送料板不东，然后送料板进给位移 S，切引刀往左回摆或移动，为给下一排鞭炮插引线作准备。4鞭炮插引机结构示意图 1.2 原始数据及设计要求：引线进给量 L 与鞭炮的引线长度相等，送料板的位移 S 和鞭炮的外径 D 之间的关系约为：S=0.866D。为提高生产效率，每 13 个鞭炮连成一排进行盘鞭，每个工作循环为一排鞭炮插引。要
5、求达到的性能参数见下表。鞭炮插引机的性能参数方案号 引线长度 L/mm 鞭炮外径 D/mm 生产能力/(排/min)A 35 4 77B 45 8 60C 55 12 46本此设计选用的 C 方案1.3 设计任务：1）设计该鞭炮插引机的工作部件使双胶辊、切引刀、压引板和送料板实现上述运动形式并达到性能参数的要求；2) 绘制机器工作部件的运动循环图；3）自选原动机，拟定传动系统总体方案，一般应包括带传动、齿轮或蜗杆传动等，绘制机器传动系统方案简图；54）分配各级传动的传动比，确定各级传动的基本参数，并计算主要传动件的几何尺寸；5）设计工作部件中的凸轮机构。确定运动规律，选定基圆半径，绘制凸轮的轮
6、廓曲线，并校核最大压力角核最小曲率半径；6）设计工作部件中的连杆机构。确定各构件的运动尺寸和执行构件的运动参数；7）设计工作部件中的间歇运动机构；8）建立工作部件的运动模型并进行运动仿真分析（选作）1.4 设计提示：1) 由于双胶辊将引线向下送到要求的长度才切断，切断的时候不能送进引线。因此需要间歇运动机构使双胶辊间歇转动。为减小外形结构尺寸，可采用不完全齿轮机构实现。2）引线切割之后，为了保证引线能够准确到达炮心位置，需要压引板压紧引线并送达指定位置向外、向上回退。向下送引的位移为 815mm，可在该范围中自行确定。3）切引机构、送料机构可采用凸轮或组合机构实现二、设计工作原理 2.1 原动
7、机的选择原理：（1）原动机的分类原动机的种类按其输入能量的不同可以分为两类：A 一次原动机 此类原动机是把自然界的能源直接转变为机械能，因此称为一次原动机。属于此类原动机的有柴油机，汽油机，汽轮机和燃汽机等。B 二次原动机此类原动机是将发电机等能机所产生的各种形态的能量转变为机械能，因此称为二次原动机。属于此类原动机的有电动机，液压马达，气压马达，汽缸和液压缸等。（2）选择原动机时需考虑的因素1：考虑现场能源的供应情况。2：考虑原动机的机械特性和工作制度与工作相匹配。3：考虑工作机对原动机提出的启动，过载，运转平稳，调速和控制等方面的要求。64：考虑工作环境的影响。5：考虑工作可靠，操作简易，
8、维修方便。6：为了提高机械系统的经济效益，须考虑经济成本：包括初始成本和运转维护成本。综上所述，在鞭炮插引机中最益选择二次原动机中的电动机作为原动件。2.2 传动机构的选择和工作原理：（1）传动机构的作用1：把原动机输出的转矩变换为执行机构所需的转矩或力。2：把原动机输出的速度降低或提高，以适应执行机构的需要。3：用原动机进行调速不经济和不可能时，采用变速传动来满足执行机构经常调要求4：把原动机输出的等速回转运动转变5：实现由一个或多个动力机驱动或若干个速度相同或不同的执行机构。6：由于受机体的外形，尺寸的限制，或为了安全和操作方便，执行机构不宜与原动机直接连接时，也需要用传动装置来联接。（2
9、）传动机构选择的原则1：对于小功率传动，应在考虑满足性能的需要下，选用结构简单的传动装置，尽可能降低初始费用。2：对大功率传动，应优先考虑传动的效率，节约能源，降低运转费用和维修费用。3：当执行机构要求变速时，若能与动力机调速比相适应，可直接连接或采用定传动比的传动装置；当执行机构要求变速范围大。用动力机调速不能满足机械特性和经济性要求时，则应采用变传动比传动；除执行机构要求连续变速外，尽量采用有级变速。 4：执行机构上载荷变化频繁，且可能出现过载，这时应加过载保护装置。5：主，从动轴要求同步时，应采用无滑动的传动装置。6：动装置的选用必须与制造水平相适应，尽可能选用专业厂生产的标准传动装置，
10、加减速器，变速器和无级变速器等。三、功能分解：功能分解为以下几个部件：71）双胶辊：电动机开动后通过轴带动双胶辊滚动，双胶辊然后带动引线运动使引线到达导引板下面。2）切引机构：引线向下到达一定长度后，切引刀通过来回运动切断引线。3）压引板：引线切断之后，压引板压紧引线并送达指定位置向外、向上回退。4）送料机构：送料板通过进给位移 S 到达指定位置。等压引板回退时再进给位移 S 给下一排鞭炮插引线作准备。四、运动方案的选择：1）双胶辊：由于双胶辊将引线向下送到要求的长度后才切断，切断的时候不能送进给线。因此需要间歇运动机构使双胶辊间歇运动。为减小外形结构尺寸，于是采用不完全齿轮机构来实现。2）切
11、引刀：切引刀是通过来回摆动或移动来切断引线，因此采用凸轮机构和杆组来实现。83）压引板：为了保证引线能够准确到达炮心位置，采用两个凸轮机构来实现，一个控制上下移动，一个控制向外、向内移动。3）送料机构：由于送料板是间歇性的运动，因此采用凸轮机构来实现，它也可以采用凸轮机构或者组合机构来实现。5）机构总图910五、工作循环图六、执行机构设计过程及尺寸计算6.1 各个机构的传动比的计算以其齿轮的各个参数：（1） 、选定电动机的功率为 2000w3000w，同步转速为 1500r/min 满载转10.39211速为 1440r/min，又因为它的生产能力是 46 排/min 因此其总传动比为：i=n
12、 满/n 总=(1440r/min)/(46r/min)=31.30（2） 、根据各个机构的运动位移及其运动时间分配传动比则分得带传动比为 2.1；一级直齿轮传动比为 2.2；二级直齿轮传动比为 3.2；一级锥齿轮传动比为 1；蜗轮蜗杆传动比为 2.1。6.2齿轮参数的确定：（1） 、根据其分配的传动带比为 i=2.1，设皮带轮的直径 d1=20mm，则因为 i=n1/n2=d2/d1所以d2=2.1*20=42mm。（2） 、设轮心距为 a,由 0.7*（d1+d2）a （d1+d2） ，得出 43a 62,所以可以取 a=50。（3） 、设 z1=18，z8=50，其模数均为 2，压力角均
13、为 20。则直齿轮的各个参数如下表所示齿轮 齿数 模数 压力角 分度圆直径1 18 2 20 362 38 2 20 768 50 2 20 1009 110 2 20 22010 110 2 20 220（4） 、在锥齿轮中 z3=20，模数 m=2，压力角为 20则根据传动比 i=n1/n2，得出 z4=40z11=40分度圆直径 d3=60，d4=80，d11=80。（5） 、在不完全齿轮中，设从动齿轮的齿数 z6=60，m=2 ，则根据 i=n1/n2,得出不完全齿轮 z7=20，分度圆直径 d6=120，d7=40。126.3凸轮机构的设计（1）切引机构有关凸轮的设计在前 内切引刀不
14、能运动，双胶辊在 0 内将引线向下导 45mm 之后切引刀才开始运动，即此时的切引机构凸轮的基圆与推杆接触。近休止角 =在 内切刀要向导引板进给，此时切引机构的凸轮处于推程，所以 推程角 =在 2 内切刀要退回原位置，此时切引机构的凸轮处于回程，所以回程角 =由以上分析，再结合凸轮机构的推杆运动方程 可得下图再根据上图可以利用反转法绘制凸轮的廓线如下（取基圆半径 R=50mm）13（2）压引板有关凸轮机构的设计压引板需实现向上回退、向下送引的功能。其位移为 8 到 15mm，可以取10mm，即它的行程为 10mm。设基圆半径 R=25mm在前 内压引板不能运动，即此时的压引板构凸轮的基圆与推杆接触。近休止角 =在 内压引板做进给运动，此时压引板凸轮处于推程，所以 推程角 =在 3/22 内压引板要退回原位置，此时压引板机构的凸轮处于回程，所以回程角 =由以上分析，再结合凸轮机构的推杆运动方程 可得下图1）凸轮向下运动14152）压引板向前向后运动1617（3）送料机构的凸轮设计
