哈工大机械原理课程—产品包装线方案9.docx

哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）1Harbin Institute of Technology课程设计说明书（论文）课程设计说明书（论文）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 9）院 系： 机电工程学院 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 陈明 设计时间： 2013.07.01-2013.07.05 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）2目录一 题目要求（3）二 题目解答1. 工艺方法分析（3）2. 运动功能分析及图示（4）3. 系统运动方案的拟定（8）4. 系统运动方案设哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）3计（13）5. 运动方案执行构件的运动时序分析（19）6. 运动循环图（21）产品包装生产线( 方案 9)1.题目要求如图 1 所示，输送线 1 上为小包装产品，其尺寸为长*宽*高哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）4=500*200*200，采取步进式输送方式，将第一包和第二包产品送至托盘 A 上（托盘 A 上平面与输送线 1 的上平面同高） ，每送一包产品至托盘 A 上，托盘A 下降 200mm。当第三包产品送到托盘 A 上后，托盘 A 上升 405mm、顺时针旋转 90，把产品推入输送线 2。然后，托盘 A 逆时针回转 90、下降 5mm恢复至原始位置。原动机转速为 1430rpm，产品输送量分三档可调，每分钟向输送线 2 分别输送 6、12、18 件小包装产品。图 1 功能简图2.题目解答（1）工艺方法分析由题目和功能简图可以看出，推动产品在输送线 1 上运动的是执行机构 1，在 A 处使产品上升、转位的是执行构件 2，在 A 处把产品推到下一个工位的是执行构件 3，三个执行构件的运动协调关系如图所示。下图中 T1 为执行构件 1 的工作周期，T 2 是执行构件 2 的工作周期，T 3 是执行构件 3 的工作周期，T 3是执行构件 3 的动作周期。由图 2 可以看出，执行构件 1 是作连续往复移动的，而执行构件 2 则有一个间歇往复运动和一个间歇转哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）5动，执行构件 3 作一个间歇往复运动。三个执行构件的工作周期关系为：3T 1= T2= T3。执行构件 3 的动作周期为其工作周期的 1/20。T2=T3T1执行机构 运动情况执行构件 1 进 退 进 退 进 退停 降 停 降 停 升 停 降执行构件 2停 顺 停 逆 停执行构件 3 停 进 退 停T3图 2 运动循环图（2）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运动功能如图 3 所示。该运动功能把一个连续的单向转动转换为连续的往复移动，主动件每转动一周，从动件（执行构件 1）往复运动一次，主动件的转速分别为6、12、18 rpm。6、12、18 rpm图 3 执行机构 1 的运动功能由于电动机转速为 1430rpm，为了在执行机构 1 的主动件上分别得到6、12、18 rpm 的转速，则由电动机到执行机构 1 之间的传动比 iz 有 3 种分别为：iz1= = 238.3314306iz2= = 119.17143012iz3= = 79.44143018总传动比由定传动比 ic 与变传动比 iv 组成，满足以下关系式：iz1 = ic*iv1iz2=ic*iv2iz3=ic*iv3三种传动比中 iz1 最大， iz3 最小。由于定传动比 ic 是常数，因此 3 种传动比中 iv1 最大，i v3 最小。若采用滑移齿轮变速，其最大传动比最好不要大于 4，即：iv1=4则有：哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）6ic= = 59.58 1 1 故定传动比的其他值为：= = 2.002 2 = = 1.333 3 于是，有级变速单元如图 4：i = 4, 2.00, 1.33图 4 有级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 5 所示。图 5 过载保护运动功能单元整个传动系统仅靠过载保护功能单元的减速功能不能实现全部定传动比，因此，在传动系统中还要另加减速运动功能单元，减速比为i = = 23.83 2.5减速运动功能单元如图 6 所示。图 6 执行机构 1 的运动功能根据上述运动功能分析，可以得到实现执行构件 1 运动的功能系统图，如图 7 所示。1430rpm i = 2.5 i = 4, 2.00, 1.33 i = 23.83图 7 实现执行构件 1 运动的运动功能系统图为了使用同一原动机驱动执行构件 2，应该在图 7 所示的运动功能系统图加上 1 个运动分支功能单元，使其能够驱动分支执行构件 2，该运动分支功能单执行构件 1哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）7元如图 8 所示。执行构件 2 有两个执行运动，一个是间歇往复移动，另一个是间歇单向转动。执行构件 3 有一个执行运动，为间歇往复移动，其运动方向与执行构件 1 的运动方向垂直。为了使执行构件 2 和执行构件 3 的运动和执行构件 1 的运动保持正确的空间关系，可以加一个运动传动方向转换功能单元，如图 9 所示。图 8 运动分支功能单元i=2图 9 运动传动方向转换的运动功能单元经过运动传递方向转换功能单元输出的运动需要分成三个运动分支分别驱动执行构件 2 的 2 个运动和执行构件 3 的一个运动。因此，需要加一个运动分支功能分支单元，如图 10 所示。图 10 运动分支功能单元执行构件 2 的一个运动是间歇往复移动，考虑采用两个运动单元，将连续转动转换成间歇单向转动，再转换成间歇往复移动。如图 11 所示。图 11 连续转动转换为间歇往复移动的运动功能单元执行构件 2 的另一个运动是间歇单向转动，且其运动平面与第一个运动的运动平面垂直，因此，可以选用运动传递方向转换功能单元，如图 12 所示。图 12 运动传动方向转换的运动功能单元经过运动传递方向转换功能单元后的运动，可以通过另一个运动功能单元把连续转动转换为往复摆动，如图 13 所示。图 13 连续转动转换为往复摆动的运动功能单元根据上述分析可以得出实现执行构件 1 和执行构件 2 运动功能的运动功能系统图，如图 14 所示。1430rpm i = 2.5 i = 4, 2.00, 1.33 i = 23.83哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）8图 14 执行构件 1、2 的运动功能系统图执行构件 3 需要进行间歇往复移动，为此，需要将连续转动转换为间歇转动。由图 2 可以看出，执行构件 3 在一个工作周期内，其间歇时间很长，运动时间很短，这样会导致使用的槽轮机构槽数过大。因此，需要采用一个连续转动的放大单元，使槽轮机构的时间系数 增大，如图 15 所示。再采用一个运动系数为 的间歇运动单元，如图 15 所示。=0.25i = 1/2.5 =0.25图 15 运动放大功能单元和间歇运动功能单元尽管执行构件 3 在一个工作周期内，其间歇时间很长，运动时间很短，但是当其运动时，运动则是连续的、周期的。因此，需要把图 15 中的运动功能单元的输出运动转换为整周运动，于是在其后加一个运动放大功能单元，如图 16所示。然后，再把该运动功能单元输出地运动转换为往复移动，其运动功能单元如图 17 所示。i =1/4图 16 运动放大功能单元图 17 把连续转动转换为往复移动的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 18 所示。1430rpm i = 2.5 i = 4, 2.00, 1.33 i = 23.83执行构件 1执行构件 2哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）9图 18 产品包装生产线（方案 8）的运动功能系统图（3）系统运动方案拟定根据图 18 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 18 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 19 所示。1430rpm1图 19 电动机替代运动功能单元 1图 18 中的运动功能单元 2 是过载保护单元兼具减速功能，可以选择带传动实现，如图 20 所示。2图 20哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）10图 18 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 21 所示。图 21 滑移齿轮变速替代运动功能单元 3图 18 中的运动功能单元 4 是减速功能，可以选择 2 级齿轮传动代替，如图22 所示。图 22 2 级齿轮传动替代运动功能单元 4图 18 中的运动功能单元 6 将连续传动转换为往复摆动，可以选择导杆滑块机构替代，如图 23 所示。图 23 导杆滑块机构替代运动功能单元 6图 18 中的运动功能单元 7 是运动传递方向转换功能和减速运动功能单元，可以用圆锥齿轮传动替代，如图 24 所示。i = 2图 24 圆锥齿轮传动替代减速运动功能单元 7图 18 中运动功能单元 5 是运动分支功能单元，可以用运动功能单元 7 锥齿轮传动的主动轮、运动功能单元 6 导杆滑块结构的曲柄与运动功能单元 4 的运