鞭炮插引机的设计.doc

饿课程设计说明书课程名称： 机械原理课程设计 设计题目： 鞭炮插引机的设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班级： 0904 学生姓名: 刘 希 学 号: 0912110431 起迄日期: 2011年 06月 18日 2011年06 月28 日 指导教师: 邱显焱 湖南工业大学科技学院教务部 制设计任务书41.1设计题目41.2 设计任务41.3设计提示5一、设计工作原理6（一）机构的工作原理6（二）原动机的选择原理6（三）传动机构的选择和工作原理6二、功能分解图，执行机构动作分解8（一）功能分解图如下图8（二）绘制机械系统运动转化功能8（三）执行构件的选择9（四）用形态学矩阵法创建机械系统运动方案9三、运动方案的选择11（一）双胶辊：11（二）切引机构：12（三）压引板：13（四）送料机构：14 四、机构运动总体方案图（机构运动简图）16五、工作循环图17六、执行机构设计过程及尺寸计算18（1） 各个机构的传动比的计算以其齿轮的各个参数（2） 凸轮机构的设计总结21参考资料22引言 随着科学技术、工业生产水平的不断发展和人们生活条件的不断改善，消费者的价值观念变化很快，市场需求才出现多样化的特征，机械产品的种类日益增多，例如，各种金属切削机床、仪器仪表、重型机械、轻工机械、纺织机械、石油化工机械、交通运输机械、海洋作业机械、钢铁成套设备、办公设备、家用电器以及儿童玩具等等。同时，这些机械产品的寿命周期也相应缩短。企业为了赢得市场，必须不断开发符合市场需求的产品。新产品的设计与制造，其中设计是产品开发的第一步，是决定产品的性能、质量、水平、市场竞争力和经济效益的最主要因素。机械产品的设计是对产品的功能、工作原理、系统运动方案、机构的运动与动力设计、机构的结构尺寸、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算，并将其转化为具体的描述以作为制造的工作过程。其中机械产品的功能、工作原理、系统运动方案、机构的运动与动力设计、机构的结构尺寸、力和能量的传递方式等内容是机械原理课程的教学内容。当今世界，科学技术突飞猛进，知识经济已见端倪，综合国力的竞争日趋激烈。国力的竞争，归根结底是科技与人才的竞争。而机械原理课程设计是机械原理课程的一个重要实践性教学环节，同时，又是机械类专业人才培养计划中一个相对独立的设计实践，在培养学生的机械综合设计能力及创新意识与能力方面，起着重要的作用。在课程设计中，它培养了学生 创新设计的能力。本次设计的是鞭炮插引机的设计，以小见大，设计并不是门简单的课程，它需要同学们理性的思维和丰富的空间想象能力。 设计题目：鞭炮插引机的设计 1.1鞭炮插插引机的原始数据及设计要求：引线进给量L与鞭炮的引线长度相等，送料板的位移S和鞭炮的外径D之间的关系约为：S=0.866D。为提高生产效率，每13个鞭炮连成一排进行盘鞭，每个工作循环为一排鞭炮插引。要求达到的性能参数见下表。鞭炮插引机的性能参数方案号引线长度L/mm鞭炮外径D/mm生产能力/(排/min)A35477B45860C551246 1.2设计任务1）设计该鞭炮插引机的工作部件使双胶辊、切引刀、压引板和送料板实现上述运动形式并达到性能参数的要求；2) 绘制机器工作部件的运动循环图；3）自选原动机，拟定传动系统总体方案，一般应包括带传动、齿轮或蜗杆传动等，绘制机器传动系统方案简图；4）分配各级传动的传动比，确定各级传动的基本参数，并计算主要传动件的几何尺寸；5）设计工作部件中的凸轮机构。确定运动规律，选定基圆半径，绘制凸轮的轮廓曲线，并校核最大压力角核最小曲率半径；6）设计工作部件中的连杆机构。确定各构件的运动尺寸和执行构件的运动参数；7）设计工作部件中的间歇运动机构；8）建立工作部件的运动模型并进行运动仿真分析（选作） 1.3 设计提示1) 由于双胶辊将引线向下送到要求的长度才切断，切断的时候不能送进引线。因此需要间歇运动机构使双胶辊间歇转动。为减小外形结构尺寸，可采用不完全齿轮机构实现。2）引线切割之后，为了保证引线能够准确到达炮心位置，需要压引板压紧引线并送达指定位置向外、向上回退。向下送引的位移为815mm，可在该范围中自行确定。 3）切引机构、送料机构可采用凸轮或组合机构实现 一.设计工作原理（一）机构工作原理及工艺动作过程简介鞭炮插引机的动作执行构件有双胶辊、切引刀、压引板和送料板等，各工作要求实现的运动形式如下图所示。原动机通过传动系统将动力传递给双胶辊，双胶辊对滚压紧线并使引线向下间歇进给，达到进给量L后，切引刀切断引线。在这一过程中送料板不东，然后送料板进给位移S，切引刀往左回摆或移动，为给下一排鞭炮插引线作准备。 鞭炮插引机结构示意图 （二）原动机的选择原理 （1）原动机的分类 原动机的种类按其输入能量的不同可以分为两类： A一次原动机 此类原动机是把自然界的能源直接转变为机械能，因此称为一次原动机。属于此类原动机的有柴油机，汽油机，汽轮机和燃汽机等。 B二次原动机此类原动机是将发电机等能机所产生的各种形态的能量转变为机械能，因此称为二次原动机。属于此类原动机的有电动机，液压马达，气压马达，汽缸和液压缸等。 （2）选择原动机时需考虑的因素 1：考虑现场能源的供应情况。 2：考虑原动机的机械特性和工作制度与工作相匹配。 3：考虑工作机对原动机提出的启动，过载，运转平稳，调速和控制等方面的要求。 4：考虑工作环境的影响。 5：考虑工作可靠，操作简易，维修方便。 6：为了提高机械系统的经济效益，须考虑经济成本：包括初始成本和运转维护成本。综上所述，在鞭炮插引机中最益选择二次原动机中的电动机作为原动件。（三）传动机构的选择和工作原理 （1）传动机构的作用1：把原动机输出的转矩变换为执行机构所需的转矩或力。2：把原动机输出的速度降低或提高，以适应执行机构的需要。3：用原动机进行调速不经济和不可能时，采用变速传动来满足执行机构经常调要求4：把原动机输出的等速回转运动转变5：实现由一个或多个动力机驱动或若干个速度相同或不同的执行机构。 6：由于受机体的外形，尺寸的限制，或为了安全和操作方便，执行机构不宜与原动机直接连接时，也需要用传动装置来联接。 （2）传动机构选择的原则 1：对于小功率传动，应在考虑满足性能的需要下，选用结构简单的传动装置，尽可能降低初始费用。 2：对大功率传动，应优先考虑传动的效率，节约能源，降低运转费用和维修费用。 3：当执行机构要求变速时，若能与动力机调速比相适应，可直接连接或采用定传动比的传动装置；当执行机构要求变速范围大。用动力机调速不能满足机械特性和经济性要求时，则应采用变传动比传动；除执行机构要求连续变速外，尽量采用有级变速。 4：执行机构上载荷变化频繁，且可能出现过载，这时应加过载保护装置。 5：主，从动轴要求同步时，应采用无滑动的传动装置。 6：动装置的选用必须与制造水平相适应，尽可能选用专业厂生产的标准传动装置，加减速器，变速器和无级变速器等。 二、功能分解，（一）功能分解为以下几个部件 1）双胶辊：电动机开动后通过轴带动双胶辊滚动，双胶辊然后带动引线运动使引线到达导引板下面。2）切引机构：引线向下到达一定长度后，切引刀通过来回运动切断引线。3）压引板：引线切断之后，压引板压紧引线并送达指定位置向外、向上回退。4）送料机构：送料板通过进给位移S到达指定位置。等压引板回退时再进给位移S给下一排鞭炮插引线作准备。 3 运动方案的选择1） 双胶辊：由于双胶辊将引线向下送到要求的长度后才切断，切断的时候不能送进给线。因此需要间歇运动机构使双胶辊间歇运动。为减小外形结构尺寸，于是采用不完全齿轮机构来实现。 2）切引刀：切引刀是通过来回摆动或移动来切断引线，因此采用凸轮机构和杆组来实现。3） 3）压引板：为了保证引线能够准确到达炮心位置，采用两个凸轮机构来实现，一个控制上下移动，一个控制向外、向内移动。4） 送料机构：由于送料板是间歇性的运动，因此采用凸轮机构来实现，它也可以采用凸轮机构或者组合机构来实现。 5）机构总图 4 工作循环图所示的机械系统方案的执行件需要进行运动协调设计 其运动循环如图所示6、 执行机构设计过程及尺寸计算1各个机构的传动比的计算以其齿轮的各个参数1. 根据设计要求及原动机的选择原则，选定电动机的功率为2000w3000w，同步转速为1500r/min，满载转速为1440r/min，又因为它的生产能力是60排/min，因此其总传动比为： i=n满/n总=(1440r/min)/(60r/min)=24 2）根据其各个机构的运动位移以其运动时间分配传动比，则分得带传动比为2，一级直齿轮传动比为2，二级直齿轮传动比为3，一级锥齿轮传动比为1，涡轮蜗杆传动比为2。. 3) 根据其分配的带传动比为2，设皮带轮的直径d1=20mm，则d2=2*20=40,设中心距为a，又有0.7（d1+d2）ad1+d2，得出42a60，则取a=55。 4)设z1=10，z8=30，其模数均为2，压力角均为20，则直齿轮的各个参数如下表所示；齿轮齿数模数压力角分度圆直径1102202022022040830220609902201801030220605） 在锥齿轮中设z3=20，模数m=2，压力角为20，则根据传动比i=n1/n2，得出z4=40，z11=40，分度圆直径d3=60，d4=80，d11=80。6） 在不完全齿轮中，设从动齿轮的齿数z6=60，m=2，则根据i=n1/n2,得出不完全齿轮z7=20，分度圆直径,d6=120，d7=40。2. 凸轮机构的设计1. 切引机构有关凸轮的设计 由于在前2s内切引刀不能动，得让双胶辊将引线向下导45mm，之后切引刀才开始运动，因此在前两秒内一直在基圆上运动，在这上面的行程为45mm，设其基圆半径为50mm，得出切引刀的运动位移图和轮廓曲线图 。如下所示：2 压引板有关凸轮机构的设计 因为压引板需实现向下，向上回退，向下送引的位移俄日8到15mm，因此取10mm，也就是说它的行程为10mm，设基圆半径为25mm，得出运动位移图和轮廓曲线图如下所示： 1）凸轮向下运动2） 压引板向前向后运动 3. 送料机构的凸轮设计 因为送料板的位移s和鞭炮的外径D之间的关系约为：s=o.866D，因为其外径D=8mm，因此s=6,928mm，送料板只有在双胶辊滚下45mm后。切引刀将其切断才运动，在这段时间内一直在基圆上运动，行程为6.9280.设其基圆半径为2.5mm，得出如下运动位移图和轮廓曲线图如下所示总结课程设计终于告一段落了，给我的感觉就是辛苦。刚开始的时候根本不知道怎么做，打开电脑都不知道写什么。过了很多天才开始动手。真的体会到了什么叫万事开头难了。艰难的走出第一步后，设计就开始了，开始后就感觉没有想象中的难了。虽然在设计的过程中遇到了很多问题，但还是知道该从何下手了。通过这次课程设计，我又重温了一遍CAD制图，画一个总体方案图就画了一个晚上，让我体会到了学机械的难度。然后也让我更加熟悉word，以前知识打文章，现在还会插入目录了。因为在设计过程中也遇到了一些机械原理中的问题，所以我也正好能复习一遍机械原理。这真是一举三得啊。为了这次的课程设计，我每次都是不知不觉的做到很晚，时间一下就过去了，但是在过程中有一种满足感，这让我更加喜欢机械了。但是也知道机械并不是那么容易学的，而且从我做这个课程