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1、机械原理课程设计说明书课程名称： 机械原理 设计题目： 产品包装生产线（方案1）院 系： 机电学院 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 设计时间： 一、 绪论 机械原理课程设计是在我们学习了机械原理之后的实践项目，通过老师和书本的传授，我们了解了机构的结构，掌握了机构的简化方式与运动规律，理论知识需要与实践相结合，这便是课程设计的重要性。我们每个人都需要独立完成一个简单机构的设计，计算各机构的尺寸，同时还需要编写符合规范的设计说明书，正确绘制相关图纸。通过这个项目，我们应学会如何收集与分析资料，如何正确阅读与书写说明书，如何利用现代化的设备辅助工作。这种真正动手动脑的设计有效的增强我
2、们对该课程的理解与领会，同时培养了我们的创新能力，为以后机械设计课程打下了坚实的基础。二、 设计题目产品包装生产线使用功能描述图中所示，输送线1上为小包装产品，其尺寸为长宽高=600200200，小包装产品送至A处达到2包时，被送到下一个工位进行包装。原动机转速为1430rpm，每分钟向下一工位可以分别输送14，22，30件小包装产品。产品包装生产线（方案一）功能简图三、 设计机械系统运动循环图由设计题目可以看出，推动产品在输送线1上运动的是执行构件1，在A处把产品推到下一工位的是执行构件2，这两个执行构件的运动协调关系如图所示。 1 1 执行构件一执行构件二 01 02 运动循环图图中1 是
3、执行构件1的工作周期，01 是执行构件2的工作周期，02是执行构件2的动作周期。因此，执行构件1是做连续往复运动，执行构件2是间歇运动，执行构件2的工作周期01 是执行构件1的工作周期T1的2倍。执行构件2的动作周期02则只有执行构件1的工作周期T1的二分之一左右。 四、 设计机械系统运动功能系统图根据分析，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所示。运动功能单元把一个连续的单向传动转换为连续的往复运动，主动件每转动一周，从动件（执行构件1）往复运动一次，主动件转速分别为14,22,30rpm 14,22,30rpm执行机构1的运动功能由于电动机的转速为1430rpm，为了在执行机
4、构1的主动件上分别得到14、22、30rpm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iz1=102.14iz2=65.00iz3=47.67总传动比由定传动比ic和变传动比iv两部分构成，即iz1=iciv1iz2=iciv2iz3=iciv33种总传动比中iz1最大，iz3最小。由于定传动比ic是常数，因此，3种变传动比中iv1最大，iv3最小。为满足最大传动比不超过4，选择iv1 =4 。定传动比为 ic= =25.54变传动比为 iv2= =2.55iv3=1.87传动系统的有级变速功能单元如图所示。i=4,2.55,1.87有级变速运动功能单元为了保证系统过载时不
5、至于损坏，在电动机和传动系统之间加一个过载保护环节。过载保护同时还具有减速功能。i=2.5在传动系统中还要加减速运动功能单元，其减速比为i=10.22为了避免齿轮过大，采用两级减速。i1=i2=3.2减速运动功能单元如图6所示。i1=i2=3.2 减速运动功能单元至此，驱动执行机构一的全部机构已经设计完毕，其总体结构如下图。 1430rpm i=2.5 i=4,2.55,1.87 i1=3.2 i2=3.2 执行构件一由于只有一个原动件，为了同时驱动执行机构一、二，需要一个运动分支单元。运动分支单元减速运动功能单元由于执行构件二为间歇运动，且间歇时间是工作周期T2的3/4，即其运动时间是其工作
6、周期T2的1/4。因此，间歇运动功能单元的运动系数为=间批歇运动功能单元如图所示=0.25 间歇运动功能单元由于执行构件1的工作周期T1是执行构件2的工作周期T2的2倍，因此，驱动执行构件2的驱动机构的主动件的转速应该是驱动执行构件1的驱动机构1的主动件的转速的2倍左右。所以，间歇运动功能单元输出的运动应经过增速运动功能单元增速，如图所示。i=0.25 增速运动功能单元增速运动功能单元输出的运动驱动执行机构2实现其运动功能。由于执行构件2做往复直线运动，因此，执行构件2的运动功能是把连续转动转换为往复直线运动，如图所示。执行机构2的运动功能单元根据上述分析，整个系统的运动功能系统图，如图所示。
7、1430rpm i=2.5 i=4,2.55,1.87321 i1=3.2 i2=3.2 54执行构件一76981011执行构件二五、选定电动机转速、拟定机械系统运动方案根据上图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方案。 上图中的运动功能单元1是原动机。根据产品包装生产线的工作要求，可以选择电动机作为原动机，如图所示。1430rpm 电动机运动功能单元2是过载保护功能单元兼具减速功能，可以选择带传动代替，如图所示。i=2.5皮带传动图中的运动功能单元3是有级变速功能，可以选择滑移齿轮变速传动代替，如图所示。 i=4，2.55，1.8
8、7滑移齿轮变速运动功能单元6是运动分支功能单元，可以用圆锥齿轮传动替代。如图所示。运动输出运动输出运动输入锥齿轮替代运动分支单元 运动功能单元7是把连续转动转换为连续往复摆动，可以选择直动平底从动件盘形凸轮机构替代，如图所示。直动平底从动件盘形凸轮机构运动功能单元9是把连续转动转换为间歇转动的运动功能单元，可以用槽轮机构替代。该运动功能单元的运动系数为 =0.25，根据槽轮机构运动系数的计算公式=(Z-2)/2Z式中Z-槽轮径向槽数。于是槽轮的径向槽数为Z=4该槽轮机构如图21所示。 槽轮机构运动功能单元9是增速运动功能单元，可以用圆柱齿轮传动替代，如图所示。圆柱齿轮传动运动功能单元10是把连
9、续转动转换为连续往复移动的运动功能单元，可以用曲柄摇杆机构替代，如图所示。正弦机构替代连续转动转化为间隙转动的运动功能单元10根据以上分析，按照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以此链接便形成了产品包装生产线的运动方案简图。六、系统运动方案设计1、 执行机构1的设计使用直动平底从动件盘形凸轮机构可以有效的解决最大压力角的问题，在理想情况下，摩擦力为0，最大压力角为0。同时，当偏距e=0时，凸轮的升程h=(r+d)-(r-d)由题目可知，执行机构的升程为280+200=480=2d因此d=240考虑到凸轮基圆半径不宜过小，故选择r=400 2.执行机构2设计执行机构2驱动执行
10、构件2运动，由结构简图可知，执行机构2由曲柄1，连杆2，摇杆3，连杆4，滑块5组成。12345由设计题目可知，滑块3的行程为h=600由此可以确定曲柄1长a=225连杆2长b=525摇杆3长c=405连杆4长d=4203.槽轮机构设计1) 确定槽轮槽数在拨盘圆销数k=1时，槽轮槽数z=4由图可知槽轮的槽间角为2=3600/z=3600/4=9002) 槽轮每次转位时拨盘的转角2=1800-2=9003) 中心距a=150mm4) 拨盘圆销回转半径 0.7071 106.0655) 槽轮半径 =0.7071 R=a=0.7071*150=106.0656) 锁止弧张角 =3600-2=3600-
11、900=27007) 圆销半径 rAr/6=106.065/6=17.6675mm8) 槽轮槽深 h(+-1)a+rA=(0.7071+0.7071-1)*150+18=80.13mm9) 锁止弧半径 rSr-rA=106.065-18=88.065mm取 RS=80mm4、滑移齿轮传动设计1) 确定齿轮齿数结构简图中齿轮5、6、7、8、9、10组成了滑移齿轮有级变速运动功能单元，其齿数分别为z5、z6、z7、z8、z9、z10。由前面的分析可知Iv1=Z10/Z9=4Iv2=Z8/Z7=2.55Iv3=Z6/Z5=1.87按最小不跟切齿数取z9=18则 z10=iv1z9=4*17=72为使相互啮合的齿轮齿数互为质数，可取z10=71其齿数和为z9+z10=18+71=89另外两对啮合齿轮的齿数和应该大致相同 Iv2=2.55Z7=89/(1+iv2)=89/(1+2.55)25Z8=2.55*
