鞭炮插引机课程设计

1、鞭炮插引机课程设计课程设计（课程实习）机械原理课程设计 院（系、部）： 机械工程学院 姓 名：袁 帅 同组成员： 毛 丹 周 旭 班 级： 过 102 指导教师签名： 徐林林2011年 6月 28日·北京目录0.设计任务书21. 工作原理和工艺动作分解42. 根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图53. 执行机构选型74. 机械运动方案的选择和评定95. 机械传动系统的速比和变速机构116. 机构运动简图127.切引刀凸轮机构尺度设计138,压引板凸轮机构尺度设计159.槽轮机构的尺度设计1610.参考资料1711.设计总结 18课程设计任务书2011 2012学年第2学期机械工程学院

2、（系、部）过程装备与控制工程专业102班级课程名称：机械原理课程设计设计题目：鞭炮插引机的设计完成期限：自2012年6月23日至2012年6月29日共1周内容及任务一、设计的任务与主要技术参数设计任务：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，设计计算出几何尺寸。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，并校核最大压力角和最小曲率

3、半径。6设计工作部件中的连杆机构。确定各构件的结构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。确定各构件的结构尺寸和执行构件的运动参数。8建立工作部件的运动模型并进行运动仿真分析（选作）其余设计参数是： 引线长度45mm，鞭炮外径8mm； 生产能力 每分钟60排； 驱动电机 0.55kw，1440r/min。引线进給量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：S0.866D二、设计提示1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，

4、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。向下送引的位移约为815mm，同学们可在该范围中自己确定。3切引机构、送料机构可考虑用凸轮机构或组合机构实现。进度安排起止日期工作内容6.23-6.24构思该机械运动方案6.25-6.29运动分析及整体设计6.29答辩主要参考资料1 刘会英机械原理北京：机械工业出版社2 邹慧君殷鸿梁.简谐运动机构设计与应用创新机械工业出版社3 王淑仁.机械原理课程设计科学出版社.指导教师： 2012年 6月 29 日系（教研室）主任：2012年 6月 29日1.工作原理和工艺动作分解一工作原理机构工作原理视图传动示意图电机减速压引

5、板、切引刀凸轮转动双脚辊槽轮转动传送带槽轮转动运动分支传动原理示意图二工艺动作分解根据任务书的要求，该机械的应有的工艺过程是，机构应由双胶辊、切引刀、压引板和送料板的运动组成。各构件的运动形式为：（1）双胶辊，每一个运动周期的开始转动一定角度将引线进给45mm，做间歇运动，其运动规律如图1-1所示： 90 180 270 360 主轴转角图 11双胶辊运动循环图（2）切引刀，引线向下进给达到指定位置并且压引板压紧引线后，切引刀切断引线，其运动规律如图13所示：S50主轴转角90 180 270 360图 12 切引刀运动循环图（3）压引板，引线向下进给后，压引板水平方向正向进给30mm压紧引线

6、，切引刀切断引线后再压引板松开，准备下一个运动周期的循环。其运动规律如图12所示：S30主轴转角90 180 270 360图 13 压引板运动循环图（4）送料板，压引板将引线插进鞭炮并松开引线后，水平进给S=8*0.86mm=7mm。其运动规律如图14所示：S主轴转角90 180 270 360图 14送料板运动循环图2.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图根据以上分析，拟定鞭炮插引机运动循环图如图2-1所示，制定运动循环图的目的是确定鞭炮插引机各机构执行构件动作的先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试。vsss90 180 270 360主轴转角图 21 鞭炮插引机运动循环图3. 执行机构

7、选型由以上各机构工艺动作分解可知该机器共有四个执行机构双胶辊、压引板、切引刀和送料板。根据运动分析拟定各执行机构的方案如下：3.1 双胶辊的机构方案由以上双胶辊的工艺动作分解可知双胶辊机构需要实现间歇性的旋转运动，切动停比为1:3，根据要求拟定如下两种方案，如图31不完全齿轮，图32槽轮机构所示。 图 31 不完全齿轮 图 32 槽轮机构3.2压引板机构方案由以上压引板的工艺动作分解，压引板为水平间歇运动且在最远端停休。根据要求拟定如下方案，如图33凸轮机构,图 33凸轮机构 3.3切引刀机构方案由以上切引刀的工艺动作分解可知切引刀机构需要实现间歇性水平的往复摆动运动，根据要求拟定如下两种方案

8、，如图35曲柄滑块机构，图36凸轮机构所示。图34 导杆机构 图35 凸轮机构3.4送料板由以上送料板的工艺动作分解可知送料机构需要实现间歇性的单向进给运动，根据要求拟定如下两种方案，如图36槽轮机构，图37棘轮机构所示。 图 36槽轮机构图 3-7 棘轮齿条机构4. 机械运动方案的选择和评定4.1机械运动方案的拟定综合以上机构选型以及功能要求，拟定以下三种方案方案一: 图 41 方案二 图42方案三：图 43 4.2双绞辊机构选择比较 如图，因为不完全齿轮机构可设计（或选取）的参数较多，如两轮圆周上设想布满齿时的齿数z1、z2；主、从动轮上锁止弧的数目M、N；及锁止弧间的齿数、等均可在相当宽

9、广的范围内自由选取。因而标志间歇运动特性的各参数，如主动轮每转一周从动轮停歇的次数、从动轮每转一周停歇的次数、每次运动转过的角度、每次停歇的时间长短等，允许调整的幅度比槽轮机构大得多，故设计比较灵活。不完全齿轮机构和普通齿轮机构的区别，不仅在轮齿的分布上，而且在啮合传动中，当首齿进入啮合及末齿退出啮合过程中，轮齿并非在实际啮合线上啮合，因而在此期间不能保证定传动比传动。由于从动轮每次转动开始和终止时，角速度有突变，故存在刚性冲击。相比之下，槽轮机构构造简单，外形尺寸小，机械效率高，运动平稳，柔性冲击。因此选用槽轮机构。4.3切引刀机构选择比较如图，曲柄滑块运动空间较大，无间歇运动，消耗功率较大

10、，而且如果切引刀持续工作对于生产安全不利。如果选用凸轮机构，动量较小，消耗功率较小，结构简单，所需工作空间较小而且传递机械效率效果较好。所以选用凸轮机构。4.4传送带机构选择比较如图，棘轮机构具有结构简单、制造方便和运动可靠，并且棘轮的转角可以根据需要进行调节等优点。缺点是：传动力小、工作时有冲击和燥声。槽轮机构的优点是：结构简单、工作可靠、机械效率高。缺点是：制造与装配精度要求高、转角大小不能调节。然而传送带所需的动停比为1:3，且每分钟做60周期循环，选用棘轮使其告诉运动可能影响传动精确度，相比之下槽轮运行更为稳定，选用槽轮更合适。5. 机械传动系统的速比和变速机构总传动比计算：I=144

11、060=24第一级采用一级齿轮减速器，传动比为2，第二级采用二级齿轮减速器，传动比为3，第三级采用三级齿轮减速器，传动比为4变速机构如图51所示。图 51系统变速机构6. 插引机机构运动构简图根据传动系统绘制总机构运动简图，如下图61所示。图 61总机构运动简图鞭炮插引机的动作执行机构有双胶辊、切引刀、压引板和送料板。双胶辊，由槽轮与标准齿轮组成;切引刀，由凸轮组成，齿轮做传动机构；压引板，由凸轮压引板组成，标准齿轮传动；送料板，由槽轮和皮带式输送机组成，传送带作为传料机构；齿轮构成的减速器作为减速机构。一个周期内的运动规律：每一个运动周期的开始双胶辊先转动一定角度将引线进给45mm插入引线，

12、然后停止转动；引线向下进给后，压引板水平方向正向进给30mm压紧引线；压引板压紧引线后，切引刀摆到切割位置切断引线；压引板车去进给的同时送料板水平进给S=7mm，准备下一个运动周期的循环。7. 切引刀凸轮机构的尺度设计切引刀的运动不具高速和大负载，可选用等加等减速运动形式，转速为60r/min，由要求和已知条件可知推程h=50，压力角设置为45°。由切引刀凸轮工艺动作分解得到以下凸轮基本参数：推程角=50°远休角s=30°回程角1=50°近休角s1=230°r0基圆半径 r0dsd-etana-s2+e2平底宽度l计算l=2*dsd+57位置确

13、定x，yx=s+r0sin+(ds/d)cosy=s+r0cos-(ds/d)sinr0max=52 确定r0=150l=32.13 确定l=33切引刀凸轮外形切引刀凸轮推杆位移8,压引板凸轮机构尺度设计压引板的运动不具高速和大负载，可选用等加等减速运动形式，转速为60r/min，由要求和已知条件可知推程h=30，压力角设置为45°。由切引刀凸轮工艺动作分解得到以下凸轮基本参数：推程角 =30°远休角s=120° 回程角 1=30°近休角s1=180°r0基圆半径 r0dsd-etana-s2+e2平底宽度l计算l=2*dsd+57位置确定x，

14、yx=s+r0sin+(ds/d)cosy=s+r0cos-(ds/d)sinr0max=33 确定r0=200l=32 确定l=33压引板凸轮外形压引板凸轮推杆位移8. 槽轮机构的尺度设计根据槽轮所需运动条件，形成动停比为1:3，及相关尺寸，确定槽轮各部分基本尺寸如下：(1) 中心距c=120(2) 拨销与轮槽底部径向间隙=5(3) 模数m=1(4) 槽轮在槽口出厚度b=4(5) 停休比=t2t1=1/3(6) 圆柱销数k=1(7) 圆销半径RT=8(8) 拨盘角速度w1=2(9) 槽轮运动角2，2=2z=24=/2。(10) 拨盘运动角2，2=-2=/2。(11) 圆销中心轨迹半径1，c*

15、sin=84.85。(12) 槽轮外径2，R2=(c*cos)2+RT2=85.23。(13) 轮槽深度h，h=R1+R2-C+RT+8=47.08(14) 拨盘回转轴直径d1，d1d1<2c-R2 d1=60(15) 槽轮轴直径d2，d2<2c-r1-rt- d2=40(16) 拨盘锁止弧张角，=2m-=1.5。(17) 锁止弧半径R0，R0=R1-RT-b=72.85(18) 圆销中心轨迹半径R1与中心距c的比=R1C=sinz=2/2(19) 槽轮角位移=tan-1sin/(1-sin)(20) 槽轮角速度2=cos-11+2-2cos(21) 槽轮角加速度2=2-1sin12(1+2-2cos)2Excel表格计算如下： 槽轮角速度曲线槽轮角加速度10参考资料1 刘会英机械原理北京：机械工业出版社2 邹慧君殷鸿梁.简谐运动机构设计与应用创新机械工业出版社3 王淑仁.