精品毕设哈工大机械原理课程设计.docx
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精品毕设哈工大机械原理课程设计
HarbinInstituteofTechnology
课程设计说明书
课程名称：
机械原理课程设计
设计题目：
棒料输送线布料装置（方案8）
院系：
机电工程学院
班级：
1208105
设计者：
殷琪
学号：
**********
指导教师：
设计时间：
2014.6.27
哈尔滨工业大学
机械原理课程设计任务书·····....·····································1
一、题目要求·························································2
二、机械系统工艺动作分析·············································2
三、机械系统运动功能分析·············································3
四、系统运动方案拟定·················································5
五、系统运动方案设计·················································8
六、系统运动简图····················································14
棒料输送线布料装置（方案8）
一、题目要求
已知技术参数和设计要求：
棒料输送布料装置（方案8）功能描述如下图所示棒料输送线。
料斗中分别装有直径35mm，长度150mm的钢料和铜料。
在输送线上按照下图所示的规律布置棒料。
原动机转速为1430rpm，每分钟布置棒料40,75,90块，分3档可以调节。
二、机械系统工艺动作分析
由设计要求可知，该棒料输送线布料装置需要由三个部分共同构成，各执行构件为传送带轮、钢料料槽擒纵鼓轮1和铜料料斗擒纵鼓轮2，这三个构件的运动关系如图3所示。
传送带轮
进给
停止
进给
停止
进给
停止
进给
停止
进给
停止
钢料料槽擒纵鼓轮
闭合
落料
闭合
落料
闭合
铜料料斗擒纵鼓轮
闭合
落料
闭合
落料
闭合
落料
闭合
图3棒料输送线布料装置运动循环图
传动带轮做间歇转动，停止时间约为进给时间的3倍，料槽擒纵鼓轮做持续转动，通过控制擒纵鼓轮的开口位置控制棒料按照需要的规律落料。
三、机械系统运动功能分析
由于电动机的转速为1430rpm，为了分别得到85,60,35rpm的转速，则由电动机到槽轮之间的总传动比iz有3种，分别为
总传动比由定传动比
和变传动比
两部分构成，即
令定轴部分传动比为
定轴传动比由一个齿轮轮系控制。
图4齿轮轮系定轴传动单元
则变传动比部分传动比为
于是，传动系统的三级变速功能单元如图6所示。
图5三级变速运动功能单元
由于动力输出与皮带机构不在同一平面上，需采用一个圆锥齿轮，传动比id=1。
图6圆锥齿轮变向功能单元
由于需要传送带进行间歇运动，本设计在圆锥齿轮后加入槽轮。
图7槽轮间歇运动单元
本设计通过控制槽轮后的轮系控制传送带的转动方向、运动距离，利用皮带轮减小冲击对装置的影响，保护装置。
图8传动带转动方向、距离控制轮系
由于要求传动带轮运动五次，料斗擒纵鼓轮运动一次，在设置带轮，在分运动的同时调节速度，传动比id为5。
图9带轮分运动、调速功能单元
动力通过皮带轮同时输出到下料控制机构中，由于动力输出与下料控制系统不在同一平面上，钢料与铜料料斗均需采用一个圆锥齿轮，传动比id均为1。
图10下料功能单元
本系统通过通过控制擒纵鼓轮的开口位置控制棒料按照需要的规律落料。
组合后的运动功能系统图，如图11所示。
图11落料系统总图
四、系统运动方案拟定
根据图11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11中的运动功能单元1是原动机。
根据分度冲压机的工作要求，可以选择电动机作为原动机，如图12所示。
图12电动机运动功能单元1
图11中的运动功能单元2是过载保护功能单元，可以选择带传动代替，如图13所示。
图13皮带传动替代运动功能单元2
图11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14所示。
图14滑移齿轮变速替代运动功能单元3
图11中的运动功能单元4是减速功能，可以选择定轴齿轮传动代替，如图15
图15定轴齿轮传动代替运动功能单元4
图11中运动分支功能单元可用带传动代替。
如图16
图16带传动替代运动功能单元11
图11中的运动单元6是转向功能兼减速功能，用圆锥齿轮代替，如图16
图16圆锥齿轮代替运动功能单元6
图11中的运动单元7是将连续转动转换为间歇转动，可由槽轮机构实现，如图17
图17槽轮机构代替运动功能单元7
图11中运动功能单元9用来调节速度和运转方向，可由轮系和皮带轮代替如图18
图18定轴齿轮传动加带传动运动功能单元9
图11中运动功能单元10用来调节转动方向和分运动，可在一根杆上串联两个锥齿轮，如图19
图19圆锥齿轮转动方向调节、分运动功能单元10
五、系统运动方案设计
1、齿轮机构设计
滑移齿轮具体齿数如下
滑移齿轮5和齿轮6
由滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，
齿轮5和6齿数分别取：
z5=25，z6=78；它们的齿顶高系数ha*=1，径向间隙系数c*=0.25，分度圆压力角α=20°，实际中心距a=103mm。
序号
项目
代号
计算公式及计算结果
1
齿数
齿轮5
Z5
25
齿轮6
Z6
78
2
模数
m
2
3
压力角
ɑ
20°
4
齿顶高系数
ha*
1
5
顶隙系数
c*
0.25
6
标准中心距
a
a=0.5*m*（Z11+Z12）=103mm
7
实际中心距
a'
a'=a*cosα/cosα'=103mm
8
啮合角
ɑ'
ɑ'=arccos（a*cosɑ/a'）=20°
9
变位系数
齿轮5
X5
0.000
齿轮6
X6
0.000
10
齿顶高
齿轮5
ha5
ha5=m*（ha*+x5-Δy）=2.000mm
齿轮6
ha6
ha6=m*（ha*+x6-Δy）=2.000mm
11
齿根高
齿轮5
hf5
hf5=m*（ha*+c*-x5）=2.500mm
齿轮6
hf6
hf6=m*（ha*+c*-x6）=2.500mm
12
分度圆直径
齿轮5
d5
d5=m*z5=50.000mm
齿轮6
d6
d6=m*z6=156.000mm
13
齿顶圆直径
齿轮5
da5
da5=d5+2*ha5=54.000mm
齿轮6
da6
da6=d6+2*ha6=160.000mm
14
齿根圆直径
齿轮5
df5
df5=d5-2*hf5=45.000mm
齿轮6
df6
df6=d6-2*hf6=151.000mm
滑移齿轮7和齿轮8
由滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，
，可选择齿轮7和8为正传动高度变位齿轮，其齿数分别取：
z7=36，z8=66；它们的齿顶高系数ha*=1，径向间隙系数c*=0.25，分度圆压力角α=20°，实际中心距a=102mm。
序号
项目
代号
计算公式及计算结果
1
齿数
齿轮7
Z7
36
齿轮8
Z8
36
2
模数
m
2
3
压力角
ɑ
20°
4
齿顶高系数
ha*
1
5
顶隙系数
c*
0.25
6
标准中心距
a
a=0.5*m*（Z1+Z2）=103mm
7
实际中心距
a'
a'=a*cosα/cosα'=102mm
8
啮合角
ɑ'
ɑ'=arccos（a*cosɑ/a'）=18.39°
9
变位系数
齿轮7
X7
0.500
齿轮8
X8
0.000
10
齿顶高
齿轮7
ha7
ha7=m*（ha*+x7-Δy）=3.000mm
齿轮8
ha8
ha8=m*（ha*+x8-Δy）=2.000mm
11
齿根高
齿轮7
hf7
hf7=m*（ha*+c*-x7）=1.500mm
齿轮8
hf8
hf8=m*（ha*+c*-x8）=2.500mm
12
分度圆直径
齿轮7
d7
d7=m*z7=72.000mm
齿轮8
d8
d8=m*z8=132.000mm
13
齿顶圆直径
齿轮7
da7
da7=d7+2*ha7=78.000mm
齿轮8
da8
da8=d8+2*ha8=136.000mm
14
齿根圆直径
齿轮7
df7
df7=d7-2*hf7=69.000mm
齿轮8
df8
df8=d8-2*hf8=127.000mm
滑移齿轮9和齿轮10
由滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，
，可选择齿轮9和10为正传动角度变位齿轮，其齿数分别取：
z9=45，z10=58；它们的齿顶高系数ha*=1，径向间隙系数c*=0.25，分度圆压力角α=20°，实际中心距a=103mm。
序号
项目
代号
计算公式及计算结果
1
齿数
齿轮9
Z9
45
齿轮10
Z10
58
2
模数
m
2
3
压力角
ɑ
20°
4
齿顶高系数
ha*
1
5
顶隙系数
c*
0.25
6
标准中心距
a
a=0.5*m*（Z1+Z2）=103mm
7
实际中心距
a'
a'=a*cosα/cosα'=103mm
8
啮合角
ɑ'
ɑ'=arccos（a*cosɑ/a'）=20°
9
变位系数
齿轮9
X9
0.000
齿轮10
X10
0.000
10
齿顶高
齿轮9
ha9
ha9=m*（ha*+x9-Δy）=2.000mm
齿轮10
ha10
ha10=m*（ha*+x10-Δy）=2.000mm
11
齿根高
齿轮9
hf9
hf9=m*（ha*+c*-x9）=2.500mm
齿轮10
hf10
hf10=m*（ha*+c*-x10）=2.500mm
12
分度圆直径
齿轮9
d9
d9=m*z9=90.000mm
齿轮10
d10
d10=m*z10=116.000mm
13
齿轮9
da9
da9=d9+2*ha9=94.000mm
齿顶圆直径
齿轮10
da10
da10=d10+2*ha10=120.000mm
14
齿根圆直径
齿轮9
df9
df9=d9-2*hf9=85.000mm
齿轮10
df10
Df10=d10-2*hf10=111.000mm
定轴齿轮齿数：
圆柱齿轮11与齿轮12（齿轮13与14和齿轮11与12对应相同）
由定轴齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，
，可大致选择齿轮11、12、13和14为角度变位齿轮，其齿数分别取：
z11=20，z12=72。
它们的齿顶高系数ha*=1，径向间隙系数c*=0.25，分度圆压力角α=20°，标准中心距a=92mm。
序号
项目
代号
计算公式及计算结果
1
齿数
齿轮11
Z11
20
齿轮12
Z12
72
2
模数
m
2
3
压力角
ɑ
20°
4
齿顶高系数
ha*
1
5
顶隙系数
c*
0.25
6
标准中心距
a
a=0.5*m*（Z1+Z2）=92mm
7
实际中心距
a'
a'=a*cosα/cosα'=92mm
8
啮合角
ɑ'
ɑ'=arccos（a*cosɑ/a'）=20°
9
变位系数
齿轮11
X11
0.000
齿轮12
X12
0.000
10
齿顶高
齿轮11
ha11
ha11=m*（ha*+X11-Δy）=2.000mm
齿轮12
ha12
ha12=m*（ha*+X12-Δy）=2.000mm
11
齿根高
齿轮11
hf11
hf11=m*（ha*+c*-X11）=2.500mm
齿轮12
hf12
hf12=m*（ha*+c*-X12）=2.500mm
12
分度圆直径
齿轮11
d11
d11=m*z11=40.000mm
齿轮12
d12
d12=m*z12=144.00mm
13
齿顶圆直径
齿轮11
da11
da11=d11+2*ha11=44.000mm
齿轮12
da12
da12=d12+2*ha12=148.000mm
14
齿根圆直径
齿轮9
df9
df9=d9-2*hf9=35.000mm
齿轮10
df10
Df10=d10-2*hf10=139.000mm
实际输出转速
转速的误差在允许的范围内，故上述即可作为该轮系的设计方案。
2、槽轮机构设计
槽轮用来控制传送带的间歇运动。
如图20.
图20标准四槽轮
3、擒纵鼓轮机构设计
擒纵鼓轮用来控制棒料的下落规律，可通过控制擒纵鼓轮的形状和相位进行有效控制。
如图21。
由于每个槽间的壁厚过小，使用加强筋以增加强度。
图21擒纵鼓轮
4、传动皮带系统设计
皮带系统2、3、4传动比为1，所以，令皮带轮2、4的直径均为200mm。
皮带系统15、16、17传动比为5，所以，令皮带轮15的直径为40mm，皮带轮16的直径为200mm
5、定轴齿轮传动加带传动系统设计
槽轮固定在一个齿数为50的齿轮21上，再连接一个齿数为50的惰轮22，再连接一个齿数为50的齿轮23，齿轮23上固定一个半径为200/π的皮带轮24，传送带轮25半径为200/π，26半径为400/π。
圆柱齿轮21、22、23
序号
项目
代号
计算公式及计算结果
1
齿数
齿轮11
Z21
50
齿轮12
Z22
50
2
模数
m
2
3
压力角
ɑ
20°
4
齿顶高系数
ha*
1
5
顶隙系数
c*
0.25
6
标准中心距
a
a=0.5*m*（Z1+Z2）=100mm
7
实际中心距
a'
a'=a*cosα/cosα'=100mm
8
啮合角
ɑ'
ɑ'=arccos（a*cosɑ/a'）=20°
9
变位系数
齿轮11
X21
0.000
齿轮12
X22
0.000
10
齿顶高
齿轮11
Ha21
ha11=m*（ha*+X11-Δy）=2.000mm
齿轮12
Ha22
ha12=m*（ha*+X12-Δy）=2.000mm
11
齿根高
齿轮11
Hf21
hf11=m*（ha*+c*-X11）=2.500mm
齿轮12
Hf22
hf12=m*（ha*+c*-X12）=2.500mm
12
分度圆直径
齿轮11
D21
d11=m*z11=50.000mm
齿轮12
D22
d12=m*z12=50.00mm
13
齿顶圆直径
齿轮11
Da21
da11=d11+2*ha11=54.000mm
齿轮12
Da22
da12=d12+2*ha12=54.000mm
14
齿根圆直径
齿轮9
df9
df9=d9-2*hf9=45.000mm
齿轮10
df10
Df10=d10-2*hf10=45.000mm
6、圆锥齿轮19、20、27、28、29、30尺寸设计
序号
项目
代号
计算公式及计算结果
1
齿数
齿轮15
50
齿轮16
50
2
模数
2
3
压力角
20°
4
齿顶高系数
1
5
顶隙系数
0.20
6
分度圆锥角
齿轮15
齿轮16
7
分度圆直径
齿轮15
齿轮16
8
锥距
9
齿顶高
齿轮15
齿轮16
10
齿根高
齿轮15
齿轮16
11
齿顶圆直径
齿轮15
齿轮16
12
齿根圆直径
齿轮15
齿轮16
六、系统运动简图
附CAD图一张
升级会员 