机械原理课程设计鞭炮插引机

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1、湖南工业大学课程设计资料袋学院（系、部） 2010 2011学年第2学期课程名称机械原理课程设计指导教师职称学生姓名 专业班级 学号题 目鞭炮插引机的设计成 绩 起止日期2011年6月22日2011年6月28目 录清单序号材料名称资料数量备注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸1张456机械原理设计说明书鞭炮插引机的设计起止日期： 2011 年6月22日 至 2011 年6 月28 日学 生 姓 名班级学号成绩指导教师（签字）机械工程学院（部）2009年6月20 日目录0.设计任务书 31 .工作原理和工艺动作分解 42 .根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图 63 .执行机构选

2、型 74 .机械运动方案的选择和评定 95 .机械传动系统的速比和变速机构 116 .机构运动简图 127 .切引刀凸轮机构尺度设计 138,切引刀凸轮机构速度分析 15179 .参考资料 1610 .设计总结湖南工业大学课程设计任务书2010 2011 学年第2 学期学院（系、部）专业 班级课程名称：机械原理课程设计设计题目：一鞭炮插引机的设计完成期限：自2011 年6 月22 日至2011 年6 月28 日共1周一、设计的任务与主要技术参数设计任务：1）设计该鞭炮插引机的工作部分使双胶辐、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）

3、只选原动机，拟定传动系统总体方案，一般包括带传动、齿轮内 容 及 任 务和蜗杆传动等，绘制机械传动系统方案简图；4）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）设计工作部分中的凸轮机构。确定运动规律，确定基圆半径，绘制凸轮的轮廓曲线，并校核最大压力角和最小曲率半径;6）设计工作部分的连杆机构。确定各构件的运动尺寸和执行构件的运动参数；7）设计工作部分中的间歇运动机构；8）建立工作部分的运动模型并进行仿真分析（选作）。其余设计参数是：引线长度35mm鞭炮外径4mm生产能力 每分钟77排；机器运转不均匀系数10%;驱动电机0.55kw ,1390r/min。二、设

4、计工作量要求：对设计任务课题进行工作原理和工艺动作分解，根据工艺 动作和协调要求拟定运动循环图，进行执行机构选型，构思该机械 运动方案，并进行的选择和评定，确定机械运动的总体方案，根据 任务书中的技术参数，确定该机械传动系统的速比和变速机构，作 出 机构运动简图，对相关执行机构的具体尺度进行分析与设计。要求有设计说明书 份，相关图纸一至两张。（有条件的要求用二 维动画表述）。进度安排起止日期工作内容6.22-6.24构思该机械运动方案6.25-6.28运动分析及整体设计主要 参 资料1朱理.机械原埋M.北京：高等教育出版社，2010: 1-3252戴娟.机械原埋课程设计指导书M.北京：高等教育

5、出版社，2011: 1-1853王洪、刘扬.机械设计课程设计M.北京：北京交通大学出版社，2010: 13-304王巍.机械制图M.北京：高等教育出版社，2009: 172-210指导教师： 2011年5月16日系（教研室）主任 2011年5月23日1.工作原理和工艺动作分解根据任务书的要求，该机械的应有的工艺过程是，机构应由双胶辗、切引刀、 压引板和送料板的运动组成。各构件的运动形式为：(1)双胶辗，每一个运动周期的开始转动一定角度将引线进给35mm做问歇运动，其运动规律如图1-1所示：图1 1双胶辐运动循环图(2)切引刀，引线向下进给达到指定位置并且压引板压紧引线后，切引刀 切断引线，之后

6、压引板压紧引线插入鞭炮。其运动规律如图1 3所示：图1 2切引刀运动循环图(3)压引板，引线向下进给后，压引板水平方向正向进给5mnffi紧引线，切引刀切断引线后再竖直向下进给 10mm使引线插入鞭炮，之后水平负方向退 回5mm再竖直向上进给10mm准备下一个运动周期的循环。其运动规律如图 1 2所示：图1 3压引板运动循环图(4)送料板，压引板将引线插进鞭炮并松开引线后，水平进给S=3.464mm其运动规律如图14所示：图1 4送料板运动循环图2 .根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图根据以上分析，拟定鞭炮插引机运动循环图如图 2-1所示，制定运动循环图 的目的是确定鞭炮插引机各机构执行构件

7、动作的先后顺序、相位，以利于设计、 装配和调试。图2 -1鞭炮插引机运动循环图3 .执行机构选型由以上各机构工艺动作分解可知该机器共有四个执行机构双胶辗、压引板、 切引刀和送料板。根据运动分析拟定各执行机构的方案如下：3.1 双胶辑的机构方案由以上双胶辗的工艺动作分解可知双胶辗机构需要实现间歇性的旋转运动， 根据要求拟定如下两种方案，如图 31不完全齿轮，图3-2槽轮机构所示。图3 1不完全齿轮图3 2梢轮机构3.2 压引板机构方案实现水平和竖直方向的如图33连杆-凸轮组合图3一4双凸轮由以上压引板的工艺动作分解可知压引板机构需要 间歇性的矩形运动轨迹，根据要求拟定如下两种方案, 机构，图34

8、双凸轮机构所示。图3-3连杆-凸轮组合机构机构3.3 切引刀机构方案由以上切引刀的工艺动作分解可知切引刀机构需要实现间歇性的往复摆动运动，根据要求拟定如下两种方案，如图35导杆机构，图36凸轮机构所示。图35导杆机构图36凸轮机构3.4送料板由以上送料板的工艺动作分解可知送料机构需要实现间歇性的单向进给运动，根据要求拟定如下两种方案，如图 35链传动-不完全齿轮机构，图36 凸轮机构所示。图3-7链传动-不完全齿轮机构图3-8棘轮齿条机构4.机械运动方案的选择和评定4.1 机械运动方案的拟定综合以上机构选型以及功能要求，拟定以下四种方案万案一:万案一:方案二:方案四:图43图444.2 压引机

9、构方案比较图41,42方案的压引板机构均采用凸轮连杆组合机构实现压引板的矩形轨迹要求，凸轮连杆组合机构可以实现多种预定的运动规律和运动轨迹，该机构以自由度为2的五杆机构为基础机构，而两个自由度为1的摆动凸轮机构则形 成附加机构。凸轮连杆组合机构克服了单一凸轮无法整周转动的缺点，使机构可 以做精确地运动。而图43,44均采用双凸轮机构实现压引板的矩形轨迹要求，双凸轮机 构自由度为2,不仅运用了凸轮可以实现精确运动的特性，也克服了凸轮从动件 不能做周转运动的缺点。综合比较凸轮连杆组合机构和双凸轮机构，二者都可以实现预定的轨迹要求，且均用于轻载场合。但凸轮连杆组合机构制造工艺较为复杂， 所占空间较大

10、。 而双凸轮机构机构简单，便于制造。因此压引机构采用双凸轮机构更为合理。4.3送料机构方案比较图41,43采用链传动与不完全齿轮结合的机构实现单向间歇性进给运 动，链传动结构简单，传动比准确，对环境要求低。附加机构为不完全齿轮实现 间歇运动。图42, 4-4采用棘轮齿条机构，输出运动为单向间歇性的，行程可调而 且准确。但冲击和噪音较大，适用于低速轻载场合。综合比较二者都用于轻载场合，但链传动较棘轮齿条机构制造成本较低， 结 构简单。送料机构采用链传动与不完全齿轮结合的机构更加合理。综上比较采用方案三如图4-3所示最为合适，即双胶辗由不完全齿轮与标 准齿轮组成；切引刀由凸轮组成，齿轮做传动机构；

11、压引板由双凸轮机构组成， 标准齿轮传动；送料板由不完全齿轮-链式输送机组成，链传动作为传动机构。5 .机械传动系统的速比和变速机构总传动比计算：第一级采用传送带减速器，传动比为 3,第二级采用一级齿轮减速器，传 动比为6,变速机构如图51所示。图5 1系统变速机构6 .插引机机构运动构简图与本组同学王科共同制作完成总机构运动简图，如下图61所示。图6 1总机构运动简图鞭炮插引机的动作执行机构有双胶辗（I）、切引刀（H）、压引板（田）和 送料板（IV）。双胶辗I,由不完全齿轮1与标准齿轮组成；切引刀H,由凸轮2组成，齿轮做传动机构；压引板田，由凸轮3、4,压引板组成，标准齿轮传动；送料板IV,由

12、不完全齿轮5和链式输送机6组成，传送带9作为传动机构；7、8为带传动，作为减速机构。一个周期内的运动规律：每一个运动周期的开始双胶辗先转动一定角度将引线进给35mm然后停止转动；引线向下进给后，压引板水平方向正向进给5mm压紧引线；压引板压紧引线后，切引刀摆到切割位置切断引线； 随后压引板竖直 向下进给10mm使引线插入鞭炮，之后水平负方向退回5mm再竖直向上进给10mnM后停止运动；压引板向上进给的同时送料板水平进给 S=3.464mm准备下 一个运动周期的循环。7 .切引刀凸轮机构的尺度设计切引刀的运动不具高速和大负载，可选用等速运动形式，由要求和已知条件 可知S=C6。由切引刀凸轮工艺动

13、作分解得到以下凸轮基本参数：推程运动角 6 0 =45 ;远休止角5 01=30 ;回程运动角6 0，=45 ;近休止角6 02=240。切引刀凸轮机构采用盘形凸轮及推程直动从动件，对于推程直动从动件压力角最大许用压力角为a=30 ,为方便起见，不影响机构传动和其他影响，直,ds/d、-e 、22r0 _ ( s) e接采用。对于基圆半径Vtga由诺模图查得当压力角为30。，如图71所示，车专角为45 , h为18mm查得其半径为 r 0=18/0.4=45mm从动件为滚子从动件，滚子与凸轮轮廓间为滚动摩擦，磨损较小，也可用来 传递较大动力，对于切引刀这种中高速机构比较合适。滚子半径根据基圆半

14、径确 定，其大小为rr= (0.10.15 ) r o系数取1.33计算得r=6mm。采用反转法设计出如图7-2所示的切引刀凸轮机构。图7 -1诺模图图7-2切引刀凸轮机构设计图等加速等减速运动38,切引刀凸轮机构速度分析根据切引刀工艺动作分解可知切引刀的运动速度并不高， 而且属于低载荷机 构，所以拟定了等速运动规律作为凸轮的运功规律，画出运动图线如图 8-1所 示，其规律分析如下：S = (h/ 6。)6 =0.4 6V = (ds) / (dt) =(hw)/ 6。=2.512 m/sa = (dv)/(dt)=0图8-1切引刀凸轮机构运动曲线9 .参考资料1、朱理.机械原理M.北京：高等教育出版社，2010: 1325;2、戴娟.机械原理课程设计指导书M .北京：高等教育出版社，2011: 1 185;3、王洪、刘扬.机械设计课程设计M.北京：北京交通大学出版社，2010: 133004、王巍.机械制图M .北京：高等教育出版社，2009: 172-21010 .设计总结在刘扬老师的带领下，我们完成了机械原理课程设计。虽然说我们是第一次 接触专业课的课程设计，遇到了很多的困难，但对机械浓厚的兴趣，使我们下定 决心解决一切难题，做出自己的新意，拿出完美的方案。在这为期一周的时间里， 我们不仅完成了自己