棒料輸送線布料裝置方案.doc
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Harbin Institute of Technology機(jī)械原理課程設(shè)計說明書 課程名稱: 機(jī)械原理課程設(shè)計 設(shè)計題目: 棒料輸送線布料裝置方案5 院 系: 能源學(xué)院 班 級: 設(shè) 計 者: 學(xué) 號: 指導(dǎo)教師: 設(shè)計時間: 2014年06月12日 哈爾濱工業(yè)大學(xué)棒料輸送線布料裝置(方案5)1 設(shè)計課題概述如下圖1所示棒料輸送線布料裝置的功能簡圖。料斗中分別裝有直徑35mm,長度150mm的鋼料和銅料。在輸送線上按照圖2所示的規(guī)律布置棒料。原動機(jī)轉(zhuǎn)速為1430r/min,每分鐘布置棒料40,60,80塊,分3檔可以調(diào)節(jié)。圖1輸送線布料裝置功能簡圖(方案5)圖2 棒料布置規(guī)律(方案5)根據(jù)任務(wù)要求和圖1及圖2可以看出,棒料夾在輸送帶(即執(zhí)行構(gòu)件1)的帶動下做間歇式直線運(yùn)動,棒料的推送機(jī)構(gòu)分別為銅料推送機(jī)構(gòu)(即執(zhí)行構(gòu)件2)和鋼料推送機(jī)構(gòu)(即執(zhí)行構(gòu)件3),當(dāng)執(zhí)行構(gòu)件1將棒料夾傳送到指定位置并停止時,執(zhí)行構(gòu)件2及執(zhí)行構(gòu)件3按照一定的運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行配合,將銅料和鋼料從料斗推送到指定位置的棒料夾中,完成后回復(fù)到原位置。2 設(shè)計課題工藝分析傳送帶做間歇式直線運(yùn)動,設(shè)其周期為T。在一個周期內(nèi),傳送帶執(zhí)行3次運(yùn)動和3次停歇。鋼料做間歇式往復(fù)直線運(yùn)動,在其一個周期內(nèi),需要完成三次鋼料推送動作,并且有一部分停歇時間。執(zhí)行構(gòu)件3也做間歇式往復(fù)直線運(yùn)動,在一個周期內(nèi),需要推送1塊鋼料,并且做一定時間的停歇動作。則有下表的得:。T傳送帶停動停動停動鋼料進(jìn)退停進(jìn)退停進(jìn)退停銅料停進(jìn)退停t1t1t2t1t1t2t1t1t3t4t1t1t33 設(shè)計課題運(yùn)動功能分析整個機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動功能系統(tǒng)由電機(jī)帶動皮帶輪轉(zhuǎn)動,皮帶輪帶動齒輪部分實現(xiàn)梯級變速,為了方便后期計算,使梯級變速部分輸出的速度為10r/min,15r/min,20r/min,實現(xiàn)變速后,進(jìn)而一部分傳遞給傳送帶,另一部分經(jīng)過錐齒輪變向進(jìn)而傳遞給鋼料,銅料輸送機(jī)構(gòu),完成整個系統(tǒng)的循環(huán)工作,下面分別敘述各個部分的運(yùn)動情況。3.1 梯級變速運(yùn)動功能單元分析為了防止過載采用皮帶輪及過載保護(hù)單元的形式,一方面實現(xiàn)降速,另一方面起到保護(hù)作用,其中,帶輪及過載保護(hù)單元的傳動比。圖3 過載保護(hù)及減速運(yùn)動功能單元為了獲得的轉(zhuǎn)速,采用圓柱齒輪實現(xiàn)梯級變速。圖4 有級變速運(yùn)動功能單元根據(jù)前面的分析可知,電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速為,變速箱輸出的速度分別為,運(yùn)動功能圖如圖所示,則可得則電動機(jī)到變速機(jī)構(gòu)輸出軸之間的傳動比i有3中分別為:圖5 變速運(yùn)動功能單元為了方便計算在輸出后進(jìn)而傳遞給分支機(jī)構(gòu)。3.2 分支機(jī)構(gòu)分析為了使用統(tǒng)一原動機(jī)驅(qū)動統(tǒng)一驅(qū)動,傳送帶及鋼料/銅料輸送機(jī)構(gòu),應(yīng)該在圖8所示的運(yùn)動功能系統(tǒng)圖的變速后面中加一運(yùn)動分支功能單元,其運(yùn)動分支驅(qū)動傳送帶及鋼料/銅料輸送機(jī)構(gòu),該運(yùn)動分支功能單元如圖 所示。且傳送帶及鋼料、銅料輸送機(jī)構(gòu)的運(yùn)動平面相互垂直。圖6 運(yùn)動傳動方向轉(zhuǎn)換的運(yùn)動功能單元3.2.1 傳送帶運(yùn)動功能單元分析傳送帶的運(yùn)動是間歇單向直線移動,考慮采用兩個運(yùn)動單元,將連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成首先轉(zhuǎn)換成為等速的間歇轉(zhuǎn)動,接卸的轉(zhuǎn)動進(jìn)而轉(zhuǎn)換成為簡寫的移動。運(yùn)動功能單元如圖。圖7 連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇直線移動的運(yùn)動功能單元3.2.2 鋼料、銅料運(yùn)動功能單元分析執(zhí)行構(gòu)件傳送帶及棒料傳送的運(yùn)動平面相互垂直,因此,可以選用運(yùn)動傳遞方向轉(zhuǎn)換功能單元,同時采用降速,如圖所示。圖8 運(yùn)動傳動方向轉(zhuǎn)換的運(yùn)動功能單元同時在后面加一如圖所示的運(yùn)動分支單元實現(xiàn)同時驅(qū)動鋼料與銅料的運(yùn)動。圖9 運(yùn)動傳動方向轉(zhuǎn)換的運(yùn)動功能單元鋼料與銅料的運(yùn)動方式相同,只討論鋼料的運(yùn)動方式。鋼料的運(yùn)動功能需要實現(xiàn)從轉(zhuǎn)動到間歇轉(zhuǎn)動,間歇轉(zhuǎn)動到間歇移動的變換,因此采用如圖的運(yùn)動功能單元實現(xiàn)其運(yùn)動。圖10 連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇往復(fù)移動的運(yùn)動功能單元則機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動功能系統(tǒng)圖如圖所示:圖11 棒料輸送線布料裝置(方案5)的運(yùn)動功能系統(tǒng)圖4 設(shè)計課題方案擬定根據(jù)上圖所示的運(yùn)動功能系統(tǒng)圖,選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)替代運(yùn)動功能系統(tǒng)圖中的各個運(yùn)動功能單元,便可擬定出機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案。圖11中的運(yùn)動功能單元1是原動機(jī)。根據(jù)棒料輸送線布料裝置的工作要求,可以選擇電動機(jī)作為原動機(jī),如圖12所示。圖12 電動機(jī)替代運(yùn)動功能單元1圖11中的運(yùn)動功能單元2是過載保護(hù)單元兼具減速功能,可以選擇帶傳動實現(xiàn),如圖13所示。圖13 帶傳動替代運(yùn)動功能單元2圖11中的運(yùn)動功能單元3是有級變速功能單元,可以選擇滑移齒輪變速傳動替代,如圖14所示。圖14 滑移齒輪變速替代運(yùn)動功能單元3圖11中的運(yùn)動功能單元4、8是分支機(jī)構(gòu)可以用齒輪實現(xiàn),如圖17所示。圖15 齒輪傳動替代運(yùn)動功能單元5、9圖11中的運(yùn)動功能單元5是連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成為間歇式轉(zhuǎn)動,間歇式轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成為間歇直線移動,可以用不完全齒輪實現(xiàn)齒輪和傳送帶實現(xiàn),如圖17所示。圖15 不完全齒輪傳動替代運(yùn)動功能單元5圖11中運(yùn)動功能單元7通過錐齒輪實現(xiàn)變相可用如下機(jī)構(gòu)代替,如圖16所示。圖16 間歇式轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成為間歇直線移動運(yùn)動功能單元7圖11中運(yùn)動功能單元8和9將連續(xù)傳動首先轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動,間歇轉(zhuǎn)動然后轉(zhuǎn)換為間歇往復(fù)移動,可通過不完全齒輪,及曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實現(xiàn),如圖17所示。圖17 間歇式轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成為間歇旺夫移動運(yùn)動功能單元8,9圖18 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案圖19 A向視圖圖20 B向視圖5 設(shè)計課題運(yùn)動方案設(shè)計根據(jù)運(yùn)動功能分析,可將皮帶輪的傳送比設(shè)置為i=2.5。其余各個構(gòu)建中5,6,7,8,9,10,11,12,13,14為標(biāo)準(zhǔn)圓柱圓柱齒輪,18,19為錐齒輪15,16,20,22,21,23為不完全齒輪搭配。根據(jù)其周期關(guān)系得位移關(guān)系如下表:T傳送帶020002000400鋼料150-1500150-1500150-1500銅料0150-1500t1t1t2t1t1t2t1t1t3t4t1t1t3根據(jù)前面的分析可知,電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速為,變速箱輸出的速度分別為,運(yùn)動功能圖如圖所示,則可得則電動機(jī)到變速機(jī)構(gòu)輸出軸之間的傳動比i有3中分別為:由題目可得,四根棒料為一個周期T,則有 設(shè)傳送帶運(yùn)動時的速度v1,則有兩式相比得 設(shè)t2=kt1,代入上式得 則 取皮帶輪17的半徑r1=600/ mm191mm則其角速度忽略鋼料和銅料上曲柄的加速和減速階段,設(shè)其轉(zhuǎn)動的角速度恒為2,則有則5.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)尺寸由題干“料斗中分別裝有直徑35mm,長度150mm的鋼料和銅料”可知,曲柄尺寸為75mm,搖桿尺寸取150mm,考慮到鋼料和銅料直徑35mm為35mm,則把滑塊的底部設(shè)置為的正方形。5.2 齒輪參數(shù)5.2.1 非標(biāo)準(zhǔn)齒輪15和16對齒輪不具有變速功能,即傳動比i15,16=1。此外齒輪16是不完全齒輪,需要設(shè)計齒的位置。時間齒輪16轉(zhuǎn)過角度齒輪15齒輪16Tt1=T360停無齒t1+t2=(1+k)T(1+k)360動有齒t1=T360停無齒t1+t2=(1+k)T(1+k)360動有齒t1=T360停無齒t1+t3=(2+2k)T(1+2k)360動有齒表中=1/(7+4k)選擇齒輪15的齒數(shù)Z15=27,由于傳動比為1,故齒輪16的假想齒數(shù)也為27。序號名稱代號公式齒輪15齒輪161模數(shù)22齒數(shù)27273分度圓柱螺旋角04分度圓壓力角205齒頂高系數(shù)16頂隙系數(shù)0.257分度圓直徑54548齒距6.289基圓齒距5.9010齒頂高211齒根高2.512全齒高4.513齒頂圓直徑595914齒根圓直徑494915中心距54齒輪18和19是一對齒數(shù)相等(傳動比為1)、軸交角為90的圓錐齒輪。選擇其齒數(shù)為20。序號項目代號計算公式及計算結(jié)果1齒數(shù)齒輪1820齒輪19202模數(shù)23壓力角 204齒頂高系數(shù)15頂隙系數(shù)0.26分度圓錐角齒輪18齒輪197分度圓直徑齒輪18齒輪198錐距9齒頂高齒輪18齒輪1910齒根高齒輪18齒輪1911齒頂圓直徑齒輪18齒輪1912齒根圓直徑齒輪18齒輪19齒輪20,22齒輪20是不完全齒輪 ,齒輪22的運(yùn)動情況與鋼料的運(yùn)動有關(guān)鋼料完成一個周期的往復(fù)運(yùn)動,齒輪21轉(zhuǎn)動一周。由于齒輪18和19的傳動比為1,則齒輪20和17的傳動比也為1,兩者角速度始終相等。時間齒輪20轉(zhuǎn)過角度齒輪21轉(zhuǎn)過角度齒輪20Tt1=T360180有齒t1=T360180有齒t2=kTk3600無齒t1=T360180有齒t1=T360180有齒t2=kTk3600無齒t1=T360180有齒t1=T360180有齒t3=(1+2k)T(1+2k)3600無齒由此可知,這對齒輪的傳動比 (2)而 將(1)(2)代入上式得解得 由此得 故取Z20=90,Z22=20。序號名稱代號公式齒輪20齒輪221模數(shù)22齒數(shù)90203分度圓柱螺旋角04分度圓壓力角205齒頂高系數(shù)16頂隙系數(shù)0.257分度圓直徑180408齒距6.289基圓齒距5.9010齒頂高211齒根高2.512全齒高4.513齒頂圓直徑1844414齒根圓直徑1753515中心距130齒輪21,23齒輪20是不完全齒輪 ,與上齒輪情況類似:時間齒輪22轉(zhuǎn)過角度齒輪23轉(zhuǎn)過角度齒輪22Tt1=T3600無齒t1=T3600無齒t2=kTk3600無齒t1=T3600無齒t1=T3600無齒t2=kTk3600無齒t1=T360180有齒t1=T360180有齒t3=(1+2k)T(1+2k)3600無齒注:表中k=1/2 =1/9 去z21=90,z23=20:序號名稱代號公式齒輪21齒輪231模數(shù)22齒數(shù)90203分度圓柱螺旋角04分度圓壓力角205齒頂高系數(shù)16頂隙系數(shù)0.257分度圓直徑180408齒距6.289基圓齒距5.9010齒頂高211齒根高2.5 12全齒高4.513齒頂圓直徑1844414齒根圓直徑1753515中心距1105.2.2 外嚙合標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪傳動幾何尺寸由,則可與傳送帶相連的皮帶輪的角速度為由以上計算數(shù)據(jù)得下表由,得外嚙合標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪5、6傳動幾何尺寸計算序號名稱代號公式齒輪5齒輪61模數(shù)22齒數(shù)201043分度圓柱螺旋角04分度圓壓力角205齒頂高系數(shù)16頂隙系數(shù)0.257分度圓直徑402088齒距6.289基圓齒距5.9010齒頂高211齒根高2.512全齒高4.513齒頂圓直徑4421214齒根圓直徑3520315中心距124外嚙合標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪7、8傳動幾何尺寸計算序號名稱代號公式齒輪7齒輪81模數(shù)22齒數(shù)201103分度圓柱螺旋角04分度圓壓力角205齒頂高系數(shù)16頂隙系數(shù)0.257分度圓直徑402208齒距6.289基圓齒距5.9010齒頂高211齒根高2.512全齒高4.513齒頂圓直徑4422414齒根圓直徑3521515中心距130外嚙合標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪9、10傳動幾何尺寸計算序號名稱代號公式齒輪9齒輪101模數(shù)22齒數(shù)42423分度圓柱螺旋角04分度圓壓力角205齒頂高系數(shù)16頂隙系數(shù)0.257分度圓直徑84848齒距6.289基圓齒距5.9010齒頂高211齒根高2.512全齒高4.513齒頂圓直徑888814齒根圓直徑797915中心距84外嚙合標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪11、12傳動幾何尺寸計算序號名稱代號公式齒輪12齒輪111模數(shù)22齒數(shù)36483分度圓柱螺旋角04分度圓壓力角205齒頂高系數(shù)16頂隙系數(shù)0.257分度圓直徑72968齒距6.289基圓齒距5.9010齒頂高211齒根高2.512全齒高4.513齒頂圓直徑7610014齒根圓直徑719515中心距84外嚙合標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪13、14傳動幾何尺寸計算序號名稱代號公式齒輪13齒輪141模數(shù)22齒數(shù)28563分度圓柱螺旋角04分度圓壓力角205齒頂高系數(shù)16頂隙系數(shù)0.257分度圓直徑561028齒距6.289基圓齒距5.9010齒頂高211齒根高2.512全齒高4.513齒頂圓直徑6010714齒根圓直徑519715中心距846 設(shè)計課題運(yùn)動方案分析實際機(jī)械運(yùn)動循環(huán)圖T傳送帶停動停動停動鋼料進(jìn)退停進(jìn)退停進(jìn)退停銅料停進(jìn)退停t1t1t2t1t1t2t1t1t3t4t1t1t3在一個工作周期中,該運(yùn)動循環(huán)圖可以實現(xiàn)其棒料輸送線布料裝置每分鐘布置棒料40,60,80塊,分3檔可以調(diào)節(jié)的運(yùn)動功能。實際機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動功能系統(tǒng)圖實際機(jī)械運(yùn)動簡圖參考文獻(xiàn)1 王知行, 鄧宗全. 機(jī)械原理M. 北京:高等教育出版社, 2006.2 陳明. 機(jī)械原理課程設(shè)計M. 2013.- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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