哈工大机械原理课程设计棒料输送线布料装置(方案8)

机械原理课程设计题目棒料输送线布料装置（方案8）专业学号学生指导教师一、棒料输送线布料装置使用功能描述已知技术参数和设计要求：如下图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1440rpm，每分钟布置棒料40,75,90块，分3档可以调节。

二、工艺动作分析有设计要求可知，该棒料输送线布料装置需要由四个部分共同构成，各原动件为皮带轮（主动轮）、曲柄、槽轮1和槽轮2，由此绘制出机械运动循环图。

图3 棒料输送线布料装置运动循环图总时间为T ，表示构件完成一个运动循环所用总时间。

皮带轮做间歇转动，输出皮带做间歇移动；曲柄做间歇整周回转，带动滑块往复直线移动。

皮带与曲柄滑块的周期是槽轮的的五分之一左右。

三、运动功能分析根据前面的分析可知，槽轮1,2工作的执行机构应该具有的运动功能如图4所示。

运动功能单元把一个连续的单向传动转换为间歇转动，由题意知要求达到的转速分别为18rpm ，15rpm ，8rpm图4 槽轮1,2的运动功能由于电动机的转速为1440rpm ，为了分别得到18,15,8rpm 的转速，则由电动机到槽轮之间的总传动比z i 有3种，分别为1114408018z n i n === 2214409615z n i n === 3314401808z n i n === 总传动比由定传动比c i 和变传动比v i 两部分构成，即11v c z i i i =22v c z i i i =33v c z i i i =3种总传动比中1z i 最小，3z i 最大。

由于定传动比c i 是常数，因此，3种变传动比中1v i 最小，3v i 最大。

由于槽轮机构与皮带机构不在同一平面上，需采用一个圆锥齿轮,传动比为i d图5 圆锥齿轮运动功能 取i d =4，即Z12 = 20，Z13 = 81由设计图纸，为了完成传动和合理输出，令601=c d i i则定轴传动比为15而33.1608011===c z v i i i 6.1609622===c z v i i i 36018033===c z v i i i 于是，传动系统的有级变速功能单元如图6所示。

3,6.1,33.1=i图6 有级变速运动功能单元整个传动系统仅靠圆锥齿轮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154==ci i （如上） 减速运动功能单元如图7所示。

15i =图7 减速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（槽轮1）运动的运动功能系统图，如图8所示。

1440rpm 3,6.1,33.1=i 8=i图8 实现执行构件1运动的运动功能系统图执行机构2（槽轮2）基本与1相似，下面说明执行机构3（皮带轮）为了使用统一原动机驱动执行构件3，应该在图8所示的运动功能系统图中加一运动分支功能单元，其运动分支驱动执行构件3，该运动分支功能单元如图9所示。

且执行构件3与执行构件1的运动平面相互垂直。

图9运动分支功能单元由于执行构件2是间歇运动，且由图1可以看出执行构件2的间歇时间是工作周期T 的1/2，即其运动时间是其工作周期T/2。

因此，间歇运动功能单的运动系数为21=τ 间歇运动功能单元如图10所示5.0=τ图10 间歇运动功能单元由于执行构件3做间歇转动运动，因此，执行构件3的运动功能是把连续转动转换为歇转动运动。

组合后的运动功能系统图，如图11所示。

3,66.1,33.1=i 8=i5.0=τ图11实现执行构件1，2运动的运动功能系统图同理，为了使用统一原动机驱动执行构件4，应该在图12所示的运动功能系统图中加一运动分支功能单元，其运动分支驱动执行构件4，该运动分支功能单元如图5所示。

且执行构件4与执行构件3的运动平面相互垂直，因此，该运动功能单元如图12所示。

图12 圆锥齿轮运动功能图驱动执行构件4工作的执行机构应该具有的运动功能如图13所示。

运动功能单元把一个连续的单向传动转换为间歇的往复运动。

图13 间歇运动运动功能图根据上述分析，可以画出整个系统的运动功能系统图，如图14所示。

1440rpm 3,6.1,33.1=i 15=i5.0=τ图14棒料输送线布料装置（方案8）的运动功能系统图四、系统运动方案拟定根据图14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。

图14 中的运动功能单元1是原动机。

根据分度冲压机的工作要求，可以选择电动机作为原动机，如图15所示。

图15 电动机替代运动功能单元1图14中的运动功能单元2是过载保护功能单元，可以选择带传动代替，如图16所示。

i=1图16 皮带传动替代运动功能单元2图14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17所示。

i1.33,1.6,3图17滑移齿轮变速替代运动功能单元3图14中的运动功能单元4是减速功能，可以选择定轴齿轮传动代替，如图18图18定轴齿轮传动代替运动功能单元4 图14中的运动单元6是转向功能兼减速功能，用圆锥齿轮代替，如图19图19 圆锥齿轮代替运动功能单元6图14中的运动单元7是将连续转动转换为间歇转动，可由槽轮机构实现，如图20图20 槽轮机构代替运动功能单元7图14中运动功能单元9是将连续转动转化为间歇移动，可以由不完全齿轮配合实现。

如图21图21 不完全齿轮代替运动功能单元9图14中运动功能单元11是把间歇转动转化为间歇往复直线运动，可用曲柄滑块机构代替。

如图22图22 曲柄滑块机构替代运动功能单元11传动机构如图23所示图23 传动系统组织示意图五、系统运动方案设计1、齿轮机构设计（1）本设计图纸沿用标准齿轮的基本参数，因而只需要设计出合适的齿数即可。

具体齿数如下m=4 α=20°h a * =1 C *=0.2512231z i z == Z 1:Z 2=17:52 3441.333z i z == 5661.65z i z == 78837z i z == & 345678z z z z z z +=+=+ Z3:Z4=175:232 Z5:Z6=151:240 Z7:Z8=87:260911119z i z = Z9:Z10=20:51 Z10:Z11=51:100 12.1313412z i z == Z12:Z13=20:81 齿轮14和齿轮15配合周期与齿轮16和齿轮17配合周期相等，且Z15+Z17=Z16=Z14Z14:Z15=41(21工作):21Z16:Z17=41（20齿工作）:202、槽轮机构设计1) 确定槽轮槽数在拨盘圆销数k=3时，槽轮槽数z=5，该槽轮的各尺寸关系如图24所示图24 槽轮机构几何尺寸关系2) 槽轮槽间角由图24可知槽轮的槽间角为36036021203z β===3) 槽轮每次转位时拨盘的转角180260αβ=-=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为 200D mm =5) 拨盘圆销回转半径1sin 30100R d mm ==6) 槽轮半径2cos30173R d mm ==7) 圆销半径10031288r R mm ≈== 8) 槽轮槽深70h mm =9) 锁止弧半径11001288S r R h mm <-=-=取mm r S 80=3、曲柄滑块机构设计曲柄滑块机构机构的曲柄长度R>150/2mm,取R=100mm,L=200mm.如图25图25 曲柄滑块机构尺寸4、带传动设计由于工作环境与工作条件尚不明确带传动，暂定带轮的直径为11002100D mm D mm== 5、拨叉尺寸及形状三爪拨叉长度为15mm,如图26图26 拨叉尺寸及形状六．机械系统运动分析(T=1.875s)1.执行构件1（槽轮）运动分析116/rad s ωπ=11160.173 2.77v R ωππ=⨯=⨯=11 2.77s v t t π=⨯=0a =槽轮1的间歇时间是25t ，槽轮2的间歇时间是35t 槽轮1 11113160.173 2.77(0)532.77(0)530(0)5v R t T s v t t t T a t T ωπππ=⨯=⨯=<<=⨯=<<=<< 槽轮211112160.173 2.77(0)522.77(0)520(0)5v R t T s v t t t T a t T ωπππ=⨯=⨯=<<=⨯=<<=<< 2.执行构件3（皮带轮）运动分析64/w rad s π=11111640.04 2.568/min(0)212.56(0)210(0)2v R m t T s v t t t T a t T ωπππ=⨯=⨯==<<=⨯=<<=<< 3.执行机构4（曲柄滑块机构）运动分析曲柄 64/w r a d s π= 11111640.04 2.568/min(0)212.56(0)210(0)2v R m t T s v t t t T a t T ωπππ=⨯=⨯==<<=⨯=<<=<< 滑块s i n ()(c o s ()s i n ()c o s (a r c s i n ()))2()s vdtt v R t t dv a dtωωωω==⨯+=⎰知识所限，求不出来。