哈工大棒料输送布线14设计(14页).docx

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1、-哈工大棒料输送布线14设计-第 14 页设计说明书一、棒料输送装置使用功能描述如下图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1430rmp，每分钟布置棒料40，60，80块分三档可以调节。图1-1棒料输送装置（方案14）功能简图二、工艺动作分析T1根据设计题目，各个执行构件的运动循环图如图1-1所示。执行机构运动情况执行构件1进退停停停停停停执行构件2进退进退停停停停执行构件3停停进退停停停停执行构件4停进停进停进停进T2图1-2 棒料输送线布料装置运动循环图说明：1、执行构件1为钢料装料机

2、构；执行构件2为铜料装料机构；执行构件3为铝料装料机构；执行构件4为输送线推动机构；2、 T1是执行构件1、2、3的工作周期；T2是执行构件4的工作周期。三、运动功能分析及功能系统图1、根据分析可知，驱动执行构件4工作的执行机构应该具有的功能如图2-1所示，该功能单元把一个连续的单向传动转换为间歇转动，然后把间歇转动变成往复平动。图2-1 执行机构4的运动功能单元2、由于电动机的转速为1430r/min，为了在执行机构1的主动件上分别得到40r/min，60r/min和80r/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iz1=143040=35.75iz2=14306

3、0=23.83iz3=143080=17.88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种传动比中iZ1最大，iZ3最小。由于定传动比ic是常数，因此3中变传动比中iv1最大，iv3最小。若采用滑移齿轮变速，其最大传动比最好不大于4，即iv1=4于是定传动比为ic=iz1iv1=8.973变传动比的其他值为iv2=iz2ic=2.67iv3=iz3ic=2.00于是，传动系统的有级变速功能单元如图2-2所示。 i=4，2.67，2图2-2有级变速运动功能单元 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。

4、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2-3所示。i=2.5图2-3 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I=ic/2.5=17.88/2.5=3.575减速运动功能单元如图2-4所示。i=3.575图2-4 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4运动的运动功能系统图，如图2-5所示。1430rpmi=2.5i=4，2.67，2i=3.575图2-5 实现执行构件4运动的运动功能系统图3、为了使用统一原动机驱动执行构

5、件1、2、3，应该加一运动分支功能单元，其运动分支驱动执行构件1、2、3，该运动分支功能单元如图3-1所示。图3-1 运动分支功能单元由于执行构件1、2、3的工作周期是执行构件4的工作周期的4倍，也就是说，运动分支在驱动执行构件1、2、3之前应该减速，使其转速等于执行机构1的主动件转速的1/4；由于执行构件1、2、3与执行构件4的运动平面相互垂直，因此，该减速运动功能单元如图3-2所示。i=2图3-2 减速运动功能单元由于执行构件2是间歇运动，且由图1-1可以看出执行构件2的间歇时间是工作周期的1/2，因此，间歇运动功能单元的运动系数为1=0.5间歇运动功能单元如图3-3所示=0.25图3-3

6、 间歇运动功能单元构件2、3也是间歇运动，由图1-1可以看出执行构件1、3的间歇时间是工作周期1/4，因此间歇运动功能单元运动系数2=3=0.25 其运动功能单元与构件1相同，如图3-4=0.25图3-4 间歇运动功能单元由于执行构件1、2、3的动作周期是执行构件4的工作周期的4倍，因此，驱动执行构件4的驱动机构的主动件的转速应该是驱动执行构件1、2、3转速的4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3-5所示。i=0.25图3-5 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1、2、3实现执行构件1、2、3的运动功能。由于执行构件1、2、3做往复直线

7、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3-6所示。图3-6 执行机构3-6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3-7所示。图3-7棒料输送装置（方案12）的运动功能系统图四、系统运动方案拟定1根据图3-7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3-7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4-1所示。1430rpm图4-1 电动机替代运动功能单元12、图3-7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

8、代替，如图4-2所示i=2.5图4-2皮带传动替代运动功能单元23、图3-7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4-3所示。i=4，2.67,2图4-3 滑移齿轮变速替代运动功能单元34、图3-7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4-4所示。图4-4 2级齿轮传动替代运动功能单元45、图3-7的运动功能单元5是运动分支功能单元，如图4-5所示。图4-5 动功能单元56、图3-7中的运动功能单元6是增速运动功能单元，可以用圆柱齿轮传动替代，如图4-6所示。i=0.5 6图4-6 圆柱齿轮传动替代增速运动功能单元67、图3-7中运动功能单元

9、7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 =0.5由槽轮机构运动系数的计算公式有：=kZ-22Z式中，Z槽轮的径向槽数。K圆柱销数；取k=2; Z=4。该槽轮机构如图3-7所示。图4-7用槽轮机构替代运动功能单元78、图3-7中的运动功能单元8是把连续转动转换成直线运动，可用链传动实现，如图4-11所示。图4-11用槽轮机构替代运动功能单元89、图3-7中的运动功能单元9是减速功能，且其运动输入轴与运动输出轴相互垂直，可以用锥齿轮替代，如图4-9所示。i=4图4-9 圆锥齿轮传动替代运动功能单元910、图3-7中运动功能单元11是把连续转动转换

10、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由槽轮机构运动系数的计算公式有：=Z-22Z式中，Z槽轮的径向槽数。则，槽轮的径向槽数为：Z= 21-2=21-2*0.25=4该槽轮机构如图31所示。图4-10用槽轮机构替代运动功能单元1111、图3-7中的运动功能单元12、16、18是把连续转动转换为直线移动的运动功能单元，可以用链传动机构代替，如图4-11所示。图4-11 链传动机构代功能单元12、16、18abcde1.电动机2,4,19，51，52，53.皮带轮3,50.皮带5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,17，18，22,23，24

11、，25，26，27，30，31，32，33，39,40，46,47,54.圆柱齿轮 20，21.圆锥齿轮 15，28，37，44拨盘16，29，38，45.槽轮19，34，41，48.曲柄35，42，49.连杆36，43，50.滑块图4-12棒料输送装置的运动方案简图五、系统运动方案设计1.槽轮机构设计a.执行机构4槽轮机构设计1) 确定槽轮槽数在拨盘圆销数k=2时，槽轮槽数z=4，该槽轮的各几何尺寸关系如图5-1所示。图5-1槽轮机构几何尺寸关系2) 槽轮槽间角由图5-1可知槽轮的槽间角为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

12、定为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) 槽轮槽深相对槽深 10) 锁止弧半径取执行机构1与执行机构2的槽轮机构相同，设计参见b。b.执行机构2槽轮机构设计11) 确定槽轮槽数在拨盘圆销数k=1时，槽轮槽数z=4，该槽轮的各几何尺寸关系如图5-2所示。图5-2槽轮机构几何尺寸关系12) 槽轮槽间角由图5-2可知槽轮的槽间角为13) 槽轮每次转位时拨盘的转角14) 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15) 拨盘圆销回转半径16) 槽轮半径17) 锁止弧张角18) 圆销半径圆整19) 槽轮槽深相对槽深 20) 锁止弧半径取

13、2、滑移齿轮传动设计1) 确定齿轮齿数结构简图24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、。由前面的分析可知按最小不跟切齿数取则为了改善传动性能应使相互啮合的齿轮齿数互为质数，于是可取其齿数和为可取另外两对啮合齿轮的齿数和应该大致相同可取可取2) 计算齿轮几何尺寸齿轮9、10的齿数，齿轮7、8以及齿轮5、6的齿数和相等，即 若取齿轮模数为，则这两对齿轮的标准中心距相同这三对齿轮互为标准传动，其几何尺寸可按标准齿轮计算。3、齿轮传动设计1）圆柱齿轮传动设计由结构简图24可知，齿轮11、12、13、14实现图17中的运动功能4的减速运动功能，它所实现的传动比

14、为8.125。由于齿轮11、12、13、14是2级齿轮传动，这2级齿轮传动的传动比可如此分配：齿轮11可按最小不根切齿数确定，即第一级传动取传动比4，于是为了改善传动性能应使相互啮合的齿轮齿数互为质数，于是可取第一级传动取传动比为8.125/4=2，于是齿轮13可按最小不根切齿数确定，即第一级传动取传动比4，于是为了使齿轮11、12、13、14的传动比更接近于图13中运动功能4的传动比10.214，取齿轮11、12、13、14的几何尺寸，取模数，按标准齿轮计算。由结构简图24可知，齿轮22、23实现图22中的运动功能9的增速运动功能，它所实现的传动比为0.5。齿轮23可按最小不根切齿数确定，即

15、齿轮23的齿数为取齿轮22、23的几何尺寸，取模数，按标准齿轮计算。齿轮22的齿数为取齿轮22、23的几何尺寸，取模数，按标准齿轮计算。2） 圆锥齿轮传动设计由结构简图24可知，锥齿轮20、21实现图13中的运动功能7的减速运动功能，它所实现的传动比为4。两锥齿轮的轴间角为锥齿轮20的分度圆锥角为锥齿轮16的分度圆锥角为锥齿轮的最小不根切当量齿数为锥齿轮16齿数按最小不根切齿数确定，即锥齿轮17的齿数为取锥齿轮16、17的几何尺寸，取模数，按标准直齿锥齿轮传动计算。4.执行机构1设计执行机构1驱动执行构件1运动，由图4-12可知，执行机构1由曲柄34，连杆35和滑块36组成。由设计题目可知，滑

16、块26的行程为由此可以确定该机构曲柄的长度连杆25的长度与机构的许用压力角、曲柄存在条件及结构有关，即时，有最大值由此可以看出，连杆25的长度越大，机构的最大压力角越小。若要求则执行机构1如图5-3所示。图5-3 曲柄滑块机构设计执行机构2、3的设计和1相同，设计方法如上所述。6、执行机构4设计执行机构4驱动执行构件4运动，由图4-12可知，执行机构4由皮带轮主动轮19、皮带轮从动轮51和皮带轮皮带52组成。由设计题目知，皮带轮主动轮转一周皮带走过的的行程为则皮带轮主动轮和从动轮的直径为图5-4 皮带轮传输机构设计六、 运动方案执行构件的运动时序分析1、曲柄34的初始位置如图6-1所示，曲柄3

17、4逆时针转动时的初始位置由角38确定。滑块34的起始极限位置在左侧，因此，曲柄32与水平轴的夹角38=0。图6-1槽轮机构运动示意图2、拨盘28的起始位置如图6-1所示，拨盘28逆时针转动时的初始位置由角34确定，拨盘34逆时针转动时的初始位置处于槽轮由动变停的分界位置，因此，拨盘28与水平轴的夹角34=03、 曲柄41的初始位置如图39所示，曲柄41逆时针转动时的初始位置由角38确定。滑块43的起始极限位置在左侧，因此，曲柄41与水平轴的夹角38=-45。图6-2槽轮机构运动示意图3、拨盘37的起始位置如图6-2所示，拨盘37逆时针转动时的初始位置由角34确定，拨盘37逆时针转动时的初始位置

18、处于槽轮由动变停的分界位置，因此，拨盘37与水平轴的夹角34=-1354、 曲柄3的初始位置如图6-3所示，曲柄48逆时针转动时的初始位置由角38确定。滑块48的起始极限位置在左侧，因此，曲柄48与水平轴的夹角38=0。图6-3槽轮机构运动示意图5、 拨盘44的起始位置如图39所示，拨盘44逆时针转动时的初始位置由角34确定，拨盘44逆时针转动时的初始位置处于槽轮由动变停的分界位置，因此，拨盘44与水平轴的夹角34=-456、 拨盘15的起始位置如图6-4所示，拨盘15逆时针转动时的初始位置由角34确定，拨盘15逆时针转动时的初始位置处于槽轮由动变停的分界位置，因此，拨盘15与水平轴的夹角34

19、=-45。图6-4 槽轮机构运动示意图七、 运动方案执行构件的运动时序分析在该设计方案中，原动机1430rpm的转速依次通过的皮带轮第一次减速、的滑移变速齿轮组第二次减速和的2级齿轮第三次减速输出到传送带的主动轮上，主动轮转动一周带动传送带前进200mm，实现每分钟输送40,60,80件棒料。同时，通过一个与传送带主动轮同轴固联的锥齿轮引出一运动分支，并通过的锥齿轮减速、的槽轮传动、齿轮加速和曲柄滑块机构将动力输出到执行构件1上。同时在分出两个分支分别与的槽轮相连，由去碧昂滑块机构将动力输出到构件2、3上。的槽轮保证执行构件2、3的动作时间只占自身周期的；的加速齿轮使得执行构件1在较短的动作时

20、间内完成一个的工作行程。齿轮24，25，26，27则实现输出轴的分支，并且保证两个轴之间的距离是200mm。该方案所设计棒料输送装置结构简单，仅由带传动、齿轮传动和槽轮传动组成的传动系统，带传动和曲柄滑块机构组成的运动执行结构，再加上原动机组成。整体结构紧凑、简单、有效，尺寸适中。由于该机构主要是由标准齿轮和简单的曲柄滑块机构组成，其加工组装容易，制造成本低廉。八、 零件表所有齿轮模数取m=2mm序号名称符号尺寸1齿轮5齿数292齿轮6齿数573齿轮7齿数234齿轮8齿数635齿轮9齿数176齿轮10,30齿数697齿轮11,13,23,31,33齿数178齿轮12齿数699齿轮32齿数3310齿轮14，22,30齿数3511齿轮24，25，26，27齿数5011齿轮24，25，26，27齿数5012锥齿轮20齿数1613锥齿轮21齿数6414皮带轮19,51,52,53直径d63.67mm15槽轮29槽数z4销数k215槽轮36槽数z4销数k115槽轮43槽数z4销数k115槽轮50槽数z4销数k216曲柄34，41，48长度75mm17连杆35，42,49长度150mm