哈工大机械原理课程设计方案-产品包装线(方案2).docx

机械原理课程设计课程名称：机械原理课程设计设计题目：产品包装生产线(方案2)院系：机电工程学院班级：1208103设计者:XXXXXX学号：1120810332指导教师：王黎钦设计时间：2023623-20236.28哈尔滨工业大学目录-S机械系统运动循环图1二、机械系统运动功能系统图(1三、拟定机械运动方案5)1根据运动功能单元确定替代机构(5)2连接各替代机构形成运动方案6)四、机械系统传动局部、执行机构运动尺寸(9)1执行构件1的设计(9)2执行构件2的设计ClD3槽轮机构的设计12)4滑移齿轮的设计(13)5齿轮传动设计19)5.1圆柱齿轮传动设计(19)5,2圆锥齿轮传动设计24) (26)6带传动设计五、机械系统实际运动循环图(26)一、机械系统运动循环图推动产品在输送线1上与懂得是执行构件L在A处吧产品推到下一工位的是执行构件2,这连个执行构件的运动协调关系如图1所示。执行构件运动情况执行构件1进退进退进退执行构件2退停止进退图1生产包装线运动循环图图1中1是执仃构件1的工作周期，T2是执仃构件2的工作周期，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是简谐运动，执行构件2的工作周期4是执行构件1的工作周期7；的3倍。执行构件2的动作周期7；那么只有执行构件1的工作周期7；的1/2左右，因此，执行构件2大多数时间是在停止状态。二、机械系统运动功能系统图由题目可知，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2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12,21,30r/min。由于电动机的转速为1图2生产包装线运动循环图的主动件上分别的到12、21、30"min的转速，那一的总传动比有3种，分别为：为了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功能还具有减速功能，如图3所示。图3减速过载保护功鹿单元设带传动比为GWt=2.5,辐T夕囚十匕口：JlaHJLIJ/),%2，外3，整个传动系统锦靠过载保护运动功能单元不能实现其全部定传动比，因此，在真个传动系统中还要另加前速传动系统，其传动比为i/,那么总传动比：令：可得定轴齿轮传动局部的传动比：可得滑移齿轮传动比：于是得到Itf级变速运动功能单元，如图4所示：减速运动功能单元如图5图4有级变速运动功能单元根据占述运动功能图5减连续转动运动缩小功能单元勺运动功能系统图,如图6所示。行构件1的运动平面相互垂直，因此，该减速运动功能单元如图8所示。由于执行构件2是间歇运K图8减速运动功能单元U扒仃构件2的间歇时间是-,即其运动时间是4=1?;。因此，间歇运动功能单元的运动系数为66间歇运动功能单元如图9所示由于执仃构件J ->J I / HJ VJ 2图9连续转动转换为间歇转动的运动功能单元2!L， -V匚 *yj 、IJiPiJ JMJP区动机构2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10所示。增速运动功能单元输出的运图H)汪勘放人机匕单兀见执行构件2的运动功能。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11所示。综上所述，得到机械系:图11连续转动转换为往复连续直线运动IO_三12机械系统运动功能系统图三、拟定机械运动方柔1.根据运动功能单元确定替代机构(1)能够实现图12机械系统运动功能系统图中功能单元1,即原动机，的载体选用三相异步电动机，一般均采用三相异步电动机为原动机，因此原动机选为三相异步电动机Y100ll-4,功率2.2kw,转速1430r/min,如图13所示。(2)能够实现图12H图13三相异步电动机代替功能单元Ia元2,即减速过载保护功能单元，的载体可选用带传动机构代替，如图14所示。图14带传动机构替代功能单元2员变速功能单元,(3)图12机械系统运动功自,，-,.1.的载体可选用滑移齿轮代替，如图15所示。(4)图12机械系统运动功隹图15滑移齿轮机构代替功能单元3诗动运动缩小单元，的载体可选用定轴齿轮替代，如图16所不。(5)图12机械系统运图16定轴齿轮代替功能单元4.即有运动分支单元，的载体可选用圆锥齿轮以及圆锥齿轮主动轮与导杆消块机构的曲柄固联替代，如图17所示。(6)图12机械系统运2图17主动件固连代替功能单元5即连续转动转换为连续往复摆动单元，可选用导杆滑块替代，如图18所示。(7)图12机械系统UI杆滑型构代.吧能上元5J减速单元，且其运动输入轴与输出轴垂直，可以锥齿轮传动替代，如图18所示。,。、面，cm="、-图U圆锥齿轮传动代替功能单元7(8)图12机械系统延E连续转动转换为间歇转动的运动功能单元，可选用槽轮机构来替代，如图18所示，其中该运动功Rl17同1雄山*6R甘拧NlT+合匕1*1/美；+处m图17圆锥齿轮及其运动功能单元表达符号能单元的运动系数为：根据槽轮机构运动系数的计算公式得到槽轮径向槽数:，C>m1O图18槽轮机构代替功能单元89）图12机械系统运动.相增速IS动单兀，可选用圆柱齿轮传动来替代，如图19所示。（Io）图12机械系统i图19圆柱齿轮传动代替功能单元9即把连续转动转换为连续往复移动的运动功能单儿，HJ也tldlIiWF3次矶TJ木白13如图20所示。图20曲柄滑块机构代替功能单元102.连接各替代机构形成运动根据上述分析，按照图12各个运动功能单元连接的顺序吧各个运动功能单元的替代机构依次连接彼此形成了产品包装生产线的运动方案图，如图21所示。CaJ（三）1.电动机2,4.皮带轮3.皮带5.6.7.8.9.10.11,12,13.14.26.27.圆柱齿轮15,28.曲柄16,17.圆锥齿轮18,30#图21产品包装生产线（方案2）的运动方案图24.拨盘25.槽轮四、确定机械系统传动局部、执行机构运动尺寸1.执行构件1的设计执行机构1驱动执行构件1运动，由图21可知，执行构件一由曲柄15,滑块18,导杆19,连杆20和滑枕21组成，滑枕21的行程为滑枕21的行程有导杆19的摆动实现，去柄摇杆是一种具有急回特性的机构，设在工作中该机构的行程速比系数为那么该机构的极位夹角为导杆19的摆角为由此可得导杆19的长度如图22所示，作直线，在此直线上确定两点C,G，其距离为GG=力作线段GG的中垂线，并以G为圆心，以导杆长度/的为半径做圆弧交线段C02的中垂线于点D,该点为导杆18的摆转中心。当导杆由位置CQ摆到位置C20时,其摆角为"，其轨迹为0002。该轨迹的最高点为c',最低点为C（或G）,在最高点和最低点之间做平行于CiG的中线，该线为滑枕20的导路，距点D的距离为在Cl点有机构最大L/.,.,人.，-：.度为4,最大压力角的正弦值等于要求最大压力角mm4】0。，得曲柄15的回转中心在过D点的竖直线上，曲柄越长，曲柄受力越小，可选取/10=50Omm,据此可以得到曲柄15的长度2.执行机构2的设计执行机构2驱动执行构件2运动，由图23可知，执行构件2由曲柄28,连杆29和滑块30组成。由设计题目可知，滑块30的行程为由此可确定该机构曲柄的长度连杆29的长度4与机构的许用压力角、曲柄存在条件及结构有关，即由此可以看出，连杆29的长度?越大，机构的最大压力角就越小。假设要求那么执行机构2如图23图23曲柄滑块机构设计3.槽轮机构的设计(1)确定槽轮销数=l6当拨盘圆销数k=l时，由以上求得带入求得槽轮槽数该槽轮的如图24所示。图24槽轮机构几何尺寸关(2)槽轮槽间角(3)槽轮每次转位时拨盘的转角(4)中心距槽轮机构的中心距应该根据具体结构确定，在结构尚不明确的情况下暂定(5)拨盘圆销回转半径(6)槽轮半径(7)锁止弧张角(8)圆销半径圆整(9)槽轮槽深取(10)锁止弧半径4.滑移齿轮传动设计(1)确定齿轮齿数图21(a)中的齿轮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,Z0,由前面的分析可知按最小不根切齿数取那么为了改善传动性能应使得相互啮合的齿数互为质数，于是可取另外两对啮合齿轮的齿数和应该大致相同为了更接近传动比，且满足齿数互为质数，可取同理(2)计算齿轮的几何尺寸由于/+Z6=Z9+Z0=86,假设取模数"1=2mm,那么这两对齿轮的标准中心为这两对齿轮为标准传动。对于齿轮7、8,N?+Zg=26+59=85<86,为了使齿轮7、8的实际中心距与齿轮5、5的中心距相同，齿轮7、8需要角度变位传动，实际中心距,=86"?,z7=26,Zg=59,得中心距变动系数可得啮合角经过计算可以得到两个齿轮相对应的变位系数之和齿高变动系数再根据教材174页选择变位系数线图得/=0.500,XH)=O.021=序号工程代号计算公式及计算结果最终结果1齿数齿轮5Z533齿轮62«532模数m23压力角a20。4齿顶高系数川5顶隙系数*C0.256标准中心距a械马+zJ_2x(33+53)OU22867实际中心距a'868啮合角a20°9变位系数齿轮5V50齿轮6010齿顶高齿轮5tt5=访:=2×1=22齿轮6%="也:=2x1=2211齿根高齿轮5G力乃=w(A；+c*)=2×(1+0.25)=2.52,5齿轮6人*勿6="?(力：÷c*)=2×(l+0.25)=2.52.512分度圆直径齿轮55d$=mz5=2×33=6666齿轮6九"c=/Wzfl=2×52=1066613齿顶圆直径齿轮5=4+2=66+2x2=7070齿轮6%dfdh+2h«=106+2x2=10oDao7014齿根圆直径齿轮5吟帛勿5=J52A5=662X2.5=6161齿轮6%6=4-2矶=1062x2.5=10110115齿顶圆压力角齿轮54$a“5=arccos(%)=27.626°27.626°齿轮66=arccos(jL)=25.106°25.106°16重合度££=L(tan-tan)+4(taf,-ta)=1.4661.466号表2滑移齿轮7,8几何尺寸最终结果工程代号计算公式及计算结果1齿数齿轮7胃了26齿轮8h592模数m23压力角a20。4齿顶高系数15顶隙系数*C0.256标准中心距a*+1)=252857实际中心距ai868啮合角a，a'=arccosa=21.757°21.575°9变位系数齿轮7占0.500齿轮80.02110齿顶高齿轮7储=祖(：+占)=2X(1+0.500)=32齿轮8儿8=?(%+网)=2X(1+0.021)=2211齿根高齿轮77力尸=")(/?：+c*F)=15001.500齿轮8%窃=?(；+c*-xs)=2.4582.45812分度圆直径齿轮7d1=mz1=2X26=5252齿轮8乙4=娱K=2×59=11811813齿顶圆直径齿轮7乙7dal=4+2Art7=52+2×3=5858齿轮8心8=+28=1122042=122084112.08414齿根圆直径齿轮7d仆dfl=&-助"=52-2x1.500=49.00049.000齿轮8%=4-叫8=118-2x2.458=113084112.08415齿顶圆压力角齿轮7心a“7=arccos()=32.597°32.597o齿轮8%a&8=arccos(一)=24.734°<824.73416重合度E£-二7(tanal-tan«)+2s(tanAf41fi-tana)=L9041.904序号工程表3'?P代号?移齿轮9,10几何尺计算公式及计算结果最终结果1齿数齿轮9Ng17齿轮10N10692模数m23压力角a20°4齿顶高系数昭15顶隙系数彩C0,256标准中心距a似寸867实际中心距«'868啮合角20°9变位系数齿轮90齿轮10010齿顶高齿轮9A（Tg/%=酬叫=22齿轮io%o储0=#电=2211齿根高齿轮9矶人,9=m（方：+c*）=2.52.5齿轮10人1010=机（力；斗C*）=2.52.512分度圆直径齿轮9dg4=MZq=2×17=3434齿轮10九4。=mzw=2x69=13813813齿顶圆直径齿轮9u9%=4+2=34+2x2=3838齿轮10心”。=Mn+2%o=138+2x2=14214214齿根圆直径齿轮9d,9勿9=4）2,9=34-2X2.5=2929齿轮10/LOd*o=4g2方门0=1382x2.5=1313齿顶圆压力齿轮9%9%9=arccos(逅)=32.778。4)932,778°15角齿轮10ulOl0=arccos(-)=24.045°24.045°16重合度占e=9k(ta吗,-tami)+ta%-taM)=L66I1.6615.齿轮传动的设计5.1圆柱齿轮传动设计由图21(a)可知，齿轮11,12,13,14实现运动功能4的减速运动功能，他所实现的传动比齿轮11、12可按最小不根切齿数确定，即于是取齿轮11、12、13、14的几何尺寸，取模数m=2mm,按标准齿轮计算。由图21(b)可知，齿轮26、27实现运动功能9的增速运动功能，它所实现的传动比为L,齿轮27按不根切的最小齿数确定，即6那么齿轮26、27的几何尺寸，表4圆柱齿轮"a几何尺十算。序号工程代号计算公式及计算结果最终结果1齿数齿轮11Z(17齿轮12/3592模数Zn23压力角a20°4齿顶高系数E15顶隙系数*C0.256标准中心距aM(Zu+zQ一762767实际中心距a1768啮合角a'-arccoso=20°9变位系数齿轮114O齿轮12鼻O10齿顶高齿轮11%”优U="也：=22齿轮12丸"2%2="也:=22H齿根高齿轮HfllAAl=机（瓦+c*）=2.5002.5齿轮12hfn=m（h"l+c*）=2.5002.512分度圆直径齿轮1141="弓=3434齿轮12九d?mj2=11811813齿顶圆直径齿轮11d.u"i=4+2%1=34+2x2=3838齿轮12"alO"a2二«2+2%2=118+2x2=12212214齿根圆直径齿轮11",U=du2力八=342X2.5=2929齿轮12""2dfi2=d>-2zfp=1182x2.5=11311315齿顶圆压力角齿轮110川1%】I=axos（曳）=32.778°"all32.778°齿轮12Ona,2=arccos（弘）=24.649°%224.649°16重合度£=zu（tan&-tanaj+z12（tanc2；F=1.6491.649序号工程表5圆柱齿轮13,14几何尺及计算结果最终结果1齿数齿轮13/317齿轮11/4592模数"723压力角20。4齿顶高系数5顶隙系数*C0.256标唯中心距a1±Ih）=7621767实际中心距76H啮合角,COSa个g=arccos=20'9变位系数齿轮13%0齿轮14%010齿顶高齿轮13%13矶=切胃=22齿轮14峭4m=E£=2211齿根高齿轮13方"3刀小=?（力;+c*）=2.52.5齿轮14好4力”="（川+c*）=2.52.512分度圆直径齿轮13九九=%=3434齿轮14九=W4=11811813齿顶圆直径齿轮13<n心3=九+2%3=3838齿轮14d11144=14+=12212214齿根圆直径齿轮13""3%以=43-2斗门=2929齿轮14d/14%4=九-2力八4=11311315齿顶圆压力角齿轮13&13Gl3=arccos(弘)=32.778°4”32.778°齿轮14。4l4=arccos(-)=24.649°41424.649°16重合度£fk(ta叫-tarai)+2tawrjl4-tan)=1.649L649序号表6圆柱齿轮26,27几何尺工程1L号U异z队及计算结果1齿数齿轮26仆6102齿轮27-27172模数m23压力角a20。4齿顶高系数川15顶隙系数*C0.256标准中心距affl+z4)=n92-7实际中心距1198啮合角a,COSa'=arccos=20°9变位系数齿轮26x260齿轮27X”010齿顶高齿轮26力“26儿26=用瓦=22齿轮27儿27儿27=mhu=2211齿根高齿轮26KAz26=m（A；+<?*）=2.52.5齿轮27打2了f27=掰（胃：+c*）=2.52.512分度圆直径齿轮26九=tnz26=204204齿轮27d27=mz27=343513齿顶圆直径齿轮26"26"。26="26+2%26=208208齿轮27*27%?=心7+2%；=383814齿根圆直径齿轮26%Z6"=4l2%26=199199齿轮27d27d”=J272力”=292915齿顶圆压力角齿轮26&26%26=arccos（%）=22.836°心622,836°齿轮27&”27=accos（逅）=32.778。<2732.778°16重合度£=z/tan&26-tana）+¾7（tan<=1.7031.7035.2圆锥齿轮传动设计由图21S）可知，锥齿轮16,17实现图运动功能7的减速运动功能，它所实现的传动比为3。两圆锥齿轮的轴交角为锥齿轮17的分度圆锥角锥齿轮16的分度圆锥角锥齿轮的最小不根切当量齿数锥齿轮16的最小不根切当量齿数锥齿轮17的齿数取模数m=2mm,按标准直齿锥齿轮传动计算。序D表7工程圆锥齿，代号½16,17几何尺Tt舁公式及计算结果最终结果1齿数齿轮16/616齿轮17Z17482模数m23压力角a20°4齿顶高系数川15顶隙系数C*0.26分度圆锥角齿轮16心J16=arctan=18.435°Z1718.435°齿轮17乐17=90°-16=71.565°71.565°7分度圆直径齿轮16&6九=3232齿轮17%J7=mzxl=96968锥距R/?=；成+"=50.59650.5969齿顶高齿轮16儿16i6=力:用=22齿轮17丸"也7=h：m=2210齿根高齿轮16%6=(+ct)m=2.42.4齿轮17人炉Ayl7=(*+c9)m=2.42.411齿顶圆直径齿轮16<i=L6+cos<y6-35,49535.495齿轮17心6%7=%+2Al7cos<517=97.26597.26512齿根圆直径齿轮16%6dr*=九-2弁f6cos%=27.447齿轮17"17Jy17=J172zi7cos7=94.48213当量齿数齿轮16Zyl6%6=%/CoS<=16.865齿轮17Zg7zvl7=Zucosb7=151.78914当量齿轮齿顶圆压力角齿轮16q.'“】6a、ai5=arccos()=34.6510I6+齿轮174x7a®6=arccos(卫芷-)=22.322°吃I6+2%615重合度£=丁hmtanoTanaj+Z'/tanoTanaj=20046.带传动设计带的类型：胶帆布平带；带轮直径分别为100mm,250mm:轴间距200mmO五、机械系统实际运动循环图构件运动情况1080°21进退进退退15门"小+15()°l<+360°510。15÷72尸15+8701+900°5+30退停止进退28+360°停止bS/名FlSO024门M50°f+120°c+l7>%+21°。%+290X+300。Q+360°2525720°停止页IS构件21进退进退进退15C"小+210。%,+360°<+570°lj+72)olj+930o+960°5s+1080°30退停止进退288+360o%2+180°24C14%+70°/*+120°/,+190°%+2,10°%+3IU2*+320。152525停止720*R图26曲柄15顺时针转动时的机构运动循环