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1、-课程设计说明书论文课程名称：机械原理设计题目：棒料输送线布料装置(案1)目录1、题目要求22题目解答21工艺动作分析22运动功能分析及运动功能系统图23系统运动案拟定24系统运动案设计21带传动设计22滑移齿轮传动设计23齿轮传动设计24槽轮机构设计25不完全齿轮机构设计26执行机构2,3的设计25运动案执行构件运动时序分析26参考文献2棒料输送线布料装置案11、题目要求如图下列图1所示棒料输送线布料装置的功能简图。料斗中分别装有直径35mm，长度150mm的钢料和铜料。在输送线上按照图2所示的规律布置棒料。原动机转速为1430r/min，每分钟布置棒料50,80,110块分3档可以调节。图
2、1图22题目解答1工艺动作分析由设计题目和图1可以看出，推动输送带运动的是执行构件1，使钢料下落的是执行构件2，使铜料下落的是执行构件3，这三个构件的运动关系如图3所示。T1 T1 T1 T1执行构件运动情况执行构件1运动停顿运动停顿运动停顿运动停顿执行构件2停顿放料停顿放料停顿停顿停顿放料执行构件3停顿停顿停顿放料停顿停顿停顿停顿T2、T3图3 棒料输送线布料装置运动循环图图3中T1是执行构件1的工作期，T2是执行构件2的工作期，T3是执行构件3的工作期。由图3可以看出，执行构件1是作间歇转动，执行构件2作间歇转动，执行构件3也作间歇转动，执行构件2和3的工作期相等，且为执行构件1的3倍。2
3、运动功能分析及运动功能系统图根据前面的分析可知，驱动执行构件1工作的执行机构应该具有的运动功能如图4所示。该运动功能单元把一个连续的单向转动转换为间歇转动，主动件每转动1，从动件执行构件1作一次间歇转动。由题意可知，主动件的转速分别为50r/min,80r/min,110r/min。 50、80、110rpm图4 执行机构1的运动功能由于电动机的转速为1430r/min，为了分别得到50,80,110r/min的转速，则由电动机到执行机构1之间的总传动比iz有3种，分别为总传动比由定传动比和变传动比两局部构成，即 3种总传动比中最大，最小。由于定传动比是常数，因此，3种变传动比中最大，最小。假
4、设采用滑移齿轮变速，其最大传动比最好不大于4，即于是定传动比为变传动比的其他值为于是，传动系统的有极变速功能单元如图5所示i=4,2.5,1.82图5 有极变速运动功能单元为保证系统过载时不至于损坏，在电动机和传动系统之间加一个过载保护环节。过载保护运动功能单元可采用带传动实现，这样，该运动功能单元不仅具有过载保护能力，还具有减速功能，如图3所示。i=2.5图6 过载保护运动功能单元整个传动系统仅靠过载保护运动功能单元不能实现其全部定传动比，因此，在传动系统中还要另加减速运动功能单元，其减速比为减速运动功能单元如图7所示。i=2.86图7 减速运动功能单元由于减速输出的运动回转轴线与执行构件1
5、的回转轴线垂直，因此增加如图8的运动功能单元。该单元可用圆锥齿轮传动。由于不需要变速，故圆锥齿轮的传动比为1。i=1图8 相交运动功能单元根据上述运动功能分析，可以得到实现执行构件1运动的运动功能系统图，如图9所示。 1430rpm i=2.5 i=4,2.5,1.82 i=2.86图9 实现执行机构1运动的运动功能系统图为了使用同一原动机驱动执行机构2和3，应该在图9所示的运动功能系统图中增加运动分支功能单元，因为机构2和3具有一样的运动性质，所以此处只增加一个运动分支，该运动分支功能单元如图10所示。图10 运动分支功能单元由于减速输出的运动回转轴线与执行构件2、3的回转轴线垂直，因此增加
6、如图11的运动功能单元。该单元可用圆锥齿轮传动。由于分支局部不需要变速，故圆锥齿轮的传动比为1。i=1图11 相交运动功能单元由于执行机构2和3的工作期T2、T3是执行构件1的期T1的3倍，所以运动分支在驱动执行构件2和3之前应该减速，使其转速等于执行构件1的主动件转速的三分之一。减速运动单元如图12所示。i=3图12 减速运动功能单元由于执行机构2和3的驱动机构是间歇转动，且将间歇转动转换为间歇往复直线移动，所以应该添加如图13、图14所示的运动功能单元。图13 间歇运动功能单元图14 往复间歇直线运动功能单元由于执行构件1是间歇运动，且由图3可以看出执行构件1的间歇时间是其工作期的二分之一
7、，也就是其运动时间是其工作期的二分之一。因此间歇运动功能单元的运动系数为=0.5。间歇运动功能单元如图15所示。=0.5图15 间歇运动功能单元根据上述分析，可以画出整个系统的运动功能系统图，如图16所示。图16 棒料输送线布料装置案1的运动功能系统图3系统运动案拟定根据图16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，便可拟定出机械系统运动案。图16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17所示图17 电动机替代运动功能单元1图16中的运动功能单元2是过载保护功能单元兼具减速功能，可以选择带传动替代，如图1
8、8所示。图18 带传动替代运动功能单元2图16中的运动功能单元3是有级变速功能单元，可以选择滑移齿轮变速传动替代，如图19所示。图19 滑移齿轮变速替代运动单元3图16中的运动功能单元4是减速功能，可以选择定齿轮传动替代，如图20所示。图20 定齿轮传动替代运动功能单元4图16中的运动功能单元5是运动分支功能单元，可以用圆锥齿轮传动和传送带替代，如图21所示。图21 皮带轮代替运动功能单元5图16中的运动功能单元6、7的运动输入轴与运动输出轴相互垂直，可以用圆锥齿轮传动替代，如图22所示。图22 圆锥齿轮替代运动功能单元6、7图16中的运动单元8是把连续转动转换为间歇转动的运动功能单元，可以用
9、槽轮机构代替。如图23所示。图23 槽轮机构替代运动功能单元8图16中的运动单元9是减速运动功能单元，可以用同步带传动代替，如图24所示。图24 同步带机构代替运动功能单元9图16中的运动单元10是把连续转动转换为间歇转动的运动功能单元，可以用不完全齿轮代替，如图25所示。图25 不完全齿轮代替运动功能单元10图16中的运功单元11是把间歇转动转换为间歇往复直线运动的运动功能单元，可以用曲柄滑块机构代替，如图26所示。图26 曲柄滑块机构代替运功动能单元11执行构件2、3具有控制棒料释放的作用。设计的棒料释放机构如图27所示。不完全齿轮22、23等速同向转动，带动全齿轮33、36间歇转动，从而
10、使曲柄滑块机构间歇工作，把料推到传送带上。22、23转动一的时间，钢料释放两个，铜料释放一个。图27 棒料释放机构根据上述分析，按照图16中各个运动功能单元连接的顺序把各个运动功能单元的替代机构依次连接便形成了棒料输送线布料装置案1的运动案简图，如图28所示。(a)(b)(c)1.电动机 2,4,16,18,19,21,25,28,30,32.皮带轮 3,17,20,26,31.皮带 5,6,7,8,9,10,11,12.圆柱齿轮 13,14,15,24.圆锥齿轮 27.拨盘 29.槽轮图28 棒料输送线布料装置案1的运动案简图4系统运动案设计1带传动设计带传动分为摩擦型和啮合型两大类。摩擦型
11、带传动过载时可以出现打滑，从而对机械系统起到过载保护的作用。但是，其传动比不准确。啮合型带传动可以实现主动轮与从动轮同步传动，实现准确的传动比。根据两种带传动的特性，选择2,3,4构成的带传动为摩擦型带传动，其余带传动为啮合型带传动。带传动2,3,4的设计原动机类型为电动机，额定转速为1430rpm，即带传动的高速轴小带轮的转速为n1=1430rpm其传动比为i=2.5采用V带传动进展设计，则设小带轮直径为d2，大带轮直径为d4，取d2=150mmd4=d2i =1502.5=375mm带传动16,17,18的设计带轮16为主动轮，18为从动轮。此带传动机构要实现i=3的传动比，为了实现准确的
12、传动比，采用同步带传动设计。设带轮16直径为d16，带轮18直径为d18，取d16=100mmd18=d16i =1003=300mm带传动19,20,21的设计此带传动起连接齿轮22、23，使之同步转动的作用，故传动比i=1, 为了实现准确的传动比，采用同步带传动设计。设带轮19直径为d19，带轮21直径为d21，取d19=d21=100mm带传动30,31,32的设计带轮30为主动轮，32为从动轮,传动比为i=1。皮带31起传送带的作用。如题目所述，传送带每半期移动200mm，之后停歇半个期, 为了实现准确的传动比，采用同步带传动设计。故设带轮30直径为d30，带轮32直径为d32。取带传
13、动25,26,28的设计此带传动起连接作用，故传动比i=1, 为了实现准确的传动比，采用同步带传动设计。设带轮25直径为d25，带轮28直径为d28，取d25=d28=100mm2滑移齿轮传动设计由前文的计算，得到滑移齿轮的传动比方下：取z9=17，则z10=iv1z9=68为了改善传动性能应使相互啮合的传动齿轮齿数互为质数，于是可以取z10=69。其齿数和为z9+z10=17+69=86，另外两对啮合齿轮的齿数和应大致一样，即z7+z886，z5+z686由于= 2.5，为了更接近所要求的传动比，可取z7=25，z8=61同理可取z5=30，z6=55。由于z7+z8= z9+z10=85，
14、因此齿轮7、8，9、10可采用标准齿轮传动，其中心距一样。而z5+z6=85 86，所以齿轮5,6应采用正传动。设它们的模数为2，齿顶高系数,顶隙系数，分度圆压力角，实际中心距a=86mm。各齿轮参数设计如表1、2、3所示：表1 齿轮5、6的几尺寸序号工程代号计算公式及计算结果1齿数齿轮5Z530齿轮6Z6552模数m23压力角 204齿顶高系数ha*15顶隙系数c* 0.256标准中心距am(z5+z6)/2=857实际中心距a868啮合角 arccos(acos/a)=21.769变位系数齿轮5*50.4齿轮6*6(tan()- -tan()+ )(z5+z6)/(2tan()-*5=0.1210齿顶高齿轮5ha5ha5=m( ha*+*5-y)=2.76齿轮6ha6ha6=m( ha*+*6-y)=2.2611齿根高齿轮5hf5hf5=m(ha*+c*-*5)=1.7齿轮6hf6hf6=m(ha*+c*-*6)=2.2612分度圆直径齿轮5d5d5=mz5=60齿轮6d6d6=m
