產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線機(jī)構(gòu)

機(jī)械原設(shè)計(jì)題目：產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)者： 2008-12- 中文摘 一、功能描 二、工藝動(dòng)作分 三、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng) 四、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案擬 五、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)尺寸確 六、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)分 七、結(jié) 產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書指導(dǎo)教師***學(xué)生***中文摘要:產(chǎn)品包裝是一個(gè)非常繁瑣的工作,因?yàn)槠涫且粋€(gè)重復(fù)的過(guò)程,所以比較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。本機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)作原動(dòng)件，通過(guò)齒輪進(jìn)行變速后，再通過(guò)凸輪機(jī)構(gòu)和雙滑塊連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行的傳動(dòng)，由錐齒輪進(jìn)行變向后，再經(jīng)傳動(dòng)拔盤產(chǎn)生的間歇運(yùn)動(dòng)完成工作。ABSTRACT:Productpackagingisaverytediouswork,becauseitisarepeatoftheprocess,itiseasiertoautomate.Bythisbodyformotorpartsinitsoriginalform,forvariable-speedgearaftertheadoptionofdual-camandsliderlinkageforthetransmission,carriedoutbythebevelgearchangeback,thenhaveadiskdriveoutoftheintermittentmovementtocompleteitswork.一、功能描述輸送線上的小包裝產(chǎn)品等間距放置，在傳送帶上進(jìn)行直線輸送，初擬定尺寸為長(zhǎng)x寬x高=600x200x200，小包裝產(chǎn)品送至A處疊累，達(dá)到3包時(shí)，由推板（尺寸為長(zhǎng)x寬x高200x200x600）直線推送至下一個(gè)工位進(jìn)行包裝。原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1430rpm，通過(guò)換擋變速，實(shí)現(xiàn)每分鐘向下一工位分別輸送122130件小包裝產(chǎn)品。二、工藝動(dòng)作分析原動(dòng)機(jī)通過(guò)減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)一周，傳送帶前進(jìn)3個(gè)小包裝及其間距的長(zhǎng)度，當(dāng)?shù)?個(gè)小包裝落下的時(shí)候，推板前推600mm，并在傳送帶停止時(shí)間內(nèi)回至原位。此后循環(huán)往復(fù)。據(jù)此可畫出如下的機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。傳送帶推程停止推程停止推程停止推板近休止推程回程三、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖原動(dòng)機(jī)及其運(yùn)動(dòng)形式分析原動(dòng)機(jī)為連續(xù)回轉(zhuǎn)電機(jī)，其運(yùn)動(dòng)功能單元表達(dá)符號(hào)如下圖：機(jī)械傳動(dòng)部分及其運(yùn)動(dòng)形式分析根據(jù)功能描述，推板每分鐘分別推送4、7、10次產(chǎn)品，而原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1430rpm，因此需要減速，即傳動(dòng)部分有運(yùn)動(dòng)減小功能，其運(yùn)動(dòng)單元表達(dá)符號(hào)如下圖：推板運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)形式分析根據(jù)功能描述，推板的運(yùn)動(dòng)形式是間歇式的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且根據(jù)傳動(dòng)比的不同，每分鐘分別進(jìn)行37、10次往復(fù)運(yùn)動(dòng)。另外，由于推板的行程較長(zhǎng)，需要對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行放大。因此，推板的執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該是將運(yùn)動(dòng)輸出的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)單元表達(dá)符號(hào)如下圖：傳送帶運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)形式分析根據(jù)功能描述，傳送帶一直保持間歇式直線運(yùn)動(dòng)，而運(yùn)動(dòng)方向與推板方向垂直。由運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖可知，推板與傳送帶必須協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，在傳送帶每前進(jìn)3個(gè)小包裝及其間距的長(zhǎng)度后，推板往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次。因此根據(jù)傳動(dòng)比的不同，傳送帶每分鐘分別前進(jìn)12、21、30件產(chǎn)品及其間距的長(zhǎng)度。首先將運(yùn)動(dòng)輸出的一部分轉(zhuǎn)換為垂直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，且轉(zhuǎn)速放大3倍，其運(yùn)動(dòng)單元表達(dá)符號(hào)如下圖：之后將連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為傳送帶鼓輪的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)單元表達(dá)符號(hào)如下圖：最后將傳送帶鼓輪的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為傳送帶的間歇直線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)單元表達(dá)符號(hào)如下圖：根據(jù)上述分析的產(chǎn)品生產(chǎn)線由原動(dòng)機(jī)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)傳遞與轉(zhuǎn)換的邏輯關(guān)系，可以繪制出其運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖如下：四、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案擬定產(chǎn)品生產(chǎn)線所使用的原動(dòng)機(jī)為三相交流電機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速為1430rpm能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能單元2的載體有：帶傳動(dòng)、摩擦輪傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)等?？紤]到此處要求多檔變速以及傳動(dòng)換向，多級(jí)齒輪傳動(dòng)除滿足上述要求外，還具有傳動(dòng)可靠、效率高等特點(diǎn)，因此選擇多級(jí)齒輪傳動(dòng)。能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能單元3的載體有：連桿單側(cè)停歇曲線槽導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、行星輪內(nèi)擺線間歇移動(dòng)機(jī)構(gòu)、不完全齒輪齒條往復(fù)間歇移動(dòng)機(jī)構(gòu)、不完全齒輪導(dǎo)桿往復(fù)間歇移動(dòng)機(jī)構(gòu)、移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)、組合機(jī)構(gòu)等。其中移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、工作可靠且易于設(shè)計(jì)，并可以通過(guò)雙滑塊連桿機(jī)構(gòu)把移動(dòng)輸出放大，因此選擇移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)和雙滑塊連桿機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)作為推板的執(zhí)行機(jī)構(gòu)替代運(yùn)動(dòng)功能單元3。能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能單元4的載體只有圓錐齒輪機(jī)構(gòu)，因此選擇其作為加速換向機(jī)構(gòu)替代運(yùn)動(dòng)功能單元4。能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能單元5的載體有：不完全齒輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、圓柱凸輪分度機(jī)構(gòu)、組合機(jī)構(gòu)等。由于傳送帶所需的速度較低，槽輪機(jī)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造、工作可靠而成為最佳的選擇，因此用作替代運(yùn)動(dòng)功能單元5。能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能單元6的載體有：齒輪齒條機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、組合機(jī)構(gòu)等。帶傳送機(jī)構(gòu)可用于長(zhǎng)距離傳送物料，因而在這里用作替代運(yùn)動(dòng)功能單元6。五、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)尺寸確定包裝生產(chǎn)線推板運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸的確定推板運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)與雙滑塊連桿機(jī)構(gòu)組成。根據(jù)功能設(shè)計(jì)要求先將推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律按比例縮小，確定凸輪的基本尺寸，建立凸輪輪廓線的方程；再設(shè)計(jì)雙滑塊連桿機(jī)構(gòu)的尺寸對(duì)凸輪的輸出進(jìn)行放大。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方程：選擇余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律，已知推板行程h=600mm，則凸輪從動(dòng)件行程h60mm。通過(guò)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖得到推程運(yùn)動(dòng)角60，回程運(yùn)動(dòng)角

30，近休止角

270，則從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方程為：推程運(yùn)動(dòng)方程：sh[1cos(30[1cos(30 回程運(yùn)動(dòng)方程：sh[1cos

近休止運(yùn)動(dòng)方程：s0

2凸輪的基本尺寸：取推程的許用壓力角[30，回程的許用壓力角[70，用數(shù)值計(jì)算法可確定出凸輪基圓半徑r0和偏距e。解得合適的凸輪基圓半徑r070.6mm，偏距e41.4mm凸輪的輪廓方程：理論輪廓方程：xs0scosesin，其中s

e20y

s)sine 值求得： ysin(30cos387.2)41.4cos，0xcos(30cos687.2)41.4sin ysin(30cos687.2)41.4cos，3x57.2cos41.4siny57.2sin41.4cos

2Xx

dy/工作輪廓方程：取滾子半徑

1mm，則

(dx/d)2(dx/d)2(dy/X cos(30X cos(30cos687.2)180sinsin641.4sin (cos(30cos687.2)180sinsin641.4sin)2(sin(30cos687.2)180sin6cos41.4Ysin(30cos687.2)180sin6cos41.4(cos(30cos687.2)180sinsin641.4sin)2(sin(30cos687.2)180sin6cos41.4X cos(30cos387.2)90sinsin341.4 (sin(30cos387.2)90sin3cos41.4cos)2(cos(30cos387.2)90sinsin341.4sincos(30cos387.2)41.4sinYsin(30cos387.2)90sin3cos41.4(sin(30cos387.2)90sin3cos41.4cos)2(cos(30cos387.2)90sinsin341.4sinsin(30cos387.2)41.4(dx/(dx/d)2(dy/0即當(dāng)0時(shí)，輪廓方程：時(shí)，輪廓方程： 2時(shí)，輪廓方程：(57.2sin41.4cos)2(57.2cos41.4sin(57.2sin41.4cos)2(57.2cos41.4sin (57.2sin41.4cos)2(57.2sin41.4cos)2(57.2cos41.4sin雙滑塊連桿機(jī)構(gòu)中，連桿固定端O到滑塊a的水平距離與其到滑塊b的水平距離之比為110，即可滿足滑塊b處產(chǎn)生600mm的推程，滿足推板的運(yùn)動(dòng)需要。令Oa=40mm，Ob400mm，則連桿長(zhǎng)度4002l 721.1mm，定桿長(zhǎng)l4002包裝生產(chǎn)線傳送帶運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸的確定傳送帶運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由圓錐齒輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)和帶傳送機(jī)構(gòu)組成。根據(jù)功能描述確定上述三種機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)。圓錐齒輪機(jī)構(gòu)：該圓錐齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為錐齒輪尺寸為：

3，取

m

f

，則兩圓分度圓錐角：

arccotz

分度圓直徑：d

300mm；dgmzg錐距：

R1z2z2

hh*m齒頂高：

(h*c*)m齒頂圓直徑：齒根圓直徑：d

df2hacosdf2hacos

306.3mm；dagdg2hacosg293.7mm；dfgdg2hacosg齒頂角：齒根角：

afff

arctanarctan

齒頂圓錐角：齒根圓錐角：

ff

當(dāng)量齒數(shù)：

z

分度圓齒厚：sm2齒寬：BR3槽輪機(jī)構(gòu)取外槽輪機(jī)構(gòu)，槽輪徑向槽數(shù)zh4，撥盤上圓柱銷數(shù)k1，中心距a200mm，槽輪齒頂厚e10mm，則該槽輪機(jī)構(gòu)尺寸為：圓銷回轉(zhuǎn)半徑：Rasin圓銷半徑：r1R

槽頂高：Hacos

槽底高：haRr鎖止弧半徑：RxRre鎖止弧張角：2111)3 帶傳送機(jī)構(gòu)傳送帶鼓輪每轉(zhuǎn)動(dòng)90°，傳送帶前進(jìn)距離L200280480mm，則傳送帶鼓輪半徑為：R2L包裝生產(chǎn)線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸的確定確定原動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)采用繞線轉(zhuǎn)子交流電動(dòng)機(jī)，工作時(shí)不調(diào)速。初選電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，再根據(jù)凸輪的轉(zhuǎn)速，計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比，之后進(jìn)行傳動(dòng)比分配。電機(jī)轉(zhuǎn)速為：n凸輪轉(zhuǎn)速分別為：n14rpm；n27rpm；n3總傳送比為：i1430357.5；i1430

1430 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

可調(diào)速部分傳動(dòng)比最大值定為i123.5i342i561.4；選定齒輪模數(shù)為2的標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪，其齒頂高系數(shù)h*1，頂隙系數(shù)c*0.25，壓力20，則齒輪齒數(shù)可確定為z84，z24，z72z36，z

45 齒輪尺寸如下表：?jiǎn)挝唬簃m分度圓直徑d168481447212690基圓直徑dbmz157.945.135.367.118.84.齒頂高h(yuǎn) h(h*齒根高 2.5齒頂圓直徑dm(z 1806015684138102dm(z2h*齒根圓直徑 153331295711175分度圓齒距p6.28s1分度圓齒 3.14基圓齒距pbm5.9a1m(zz中心 108定減速部分總傳動(dòng)比

i'

，使用4級(jí)減速機(jī)構(gòu)，設(shè)定傳動(dòng)比分別

為： 5，

， 8，

，選定齒輪模數(shù)為4的標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪，其齒頂高系數(shù)h*1，頂隙系數(shù)c*0.25，壓力角20°，則齒輪齒數(shù)可確定為z764，z820，z975，za21，zb66，zc24，zd78，ze24。齒輪尺寸如下表：?jiǎn)挝唬簃m分度圓直徑d25680300842649631296基圓直徑dbmz240.675.281.978.248.190.293.290.齒頂高h(yuǎn) h(h*齒根高 齒頂圓直徑dm(z 2648830892272104320104齒根圓直徑dm(z2h* 24670290742548630286分度圓齒距p12.s1分度圓齒 6.3基圓齒距pbm11.a1m(zz中心 168192180204六、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析該生產(chǎn)線中推板的運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)是直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)和雙滑塊連桿機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)。由于推板的運(yùn)動(dòng)與滑塊b的運(yùn)動(dòng)即可。為了便于分析，建立如圖的坐標(biāo)系O-xy，Oa水平距離l1，Ob水平距離l2，滑塊a初始坐標(biāo)(xa,ya，滑塊b初始坐標(biāo)(xbybss(為凸輪從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方程，以上均為已知?；瑝Ka的運(yùn)動(dòng)分析設(shè)滑塊a的瞬時(shí)坐標(biāo)為(xAyA，則 xA ya30[1cos(3)];(03 A

s

ya;(

2對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，得滑塊a的速度方程 dxA

0;(2˙C表示凸輪C的角速度。再對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，得滑塊a的加速度方程 d2 A dt

2˙˙C表示凸輪C的角加速度?；瑝Kb的運(yùn)動(dòng)分析當(dāng)滑塊b隨著連桿的轉(zhuǎn)動(dòng)而移動(dòng)時(shí)，O為滑塊a和滑塊b的速度瞬心，設(shè)滑塊b的瞬時(shí)坐標(biāo)為(xByB，則 xB 10ya300[1cos(3)];(03