PAGE19機械原理課程設計說明書課程名稱：機械原理設計題目：產品包裝生產線（方案1）院系：機電學院班級： 設計者： 學號： 指導教師： 設計時間：緒論機械原理課程設計是在我們學習了機械原理之后的實踐項目，通過老師和書本的傳授，我們了解了機構的結構，掌握了機構的簡化方式與運動規律，理論知識需要與實踐相結合，這便是課程設計的重要性。我們每個人都需要獨立完成一個簡單機構的設計，計算各機構的尺寸，同時還需要編寫符合規范的設計說明書，正確繪制相關圖紙。通過這個項目，我們應學會如何收集與分析資料，如何正確閱讀與書寫說明書，如何利用現代化的設備輔助工作。這種真正動手動腦的設計有效的增強我們對該課程的理解與領會，同時培養了我們的創新能力，為以后機械設計課程打下了堅實的基礎。設計題目產品包裝生產線使用功能描述圖中所示，輸送線1上為小包裝產品，其尺寸為長寬高=600200200，小包裝產品送至A處達到2包時，被送到下一個工位進行包裝。原動機轉速為1430rpm，每分鐘向下一工位可以分別輸送14，22，30件小包裝產品。產品包裝生產線（方案一）功能簡圖設計機械系統運動循環圖由設計題目可以看出，推動產品在輸送線1上運動的是執行構件1，在A處把產品推到下一工位的是執行構件2，這兩個執行構件的運動協調關系如圖所示。11執行構件一執行構件二0102運動循環圖圖中1是執行構件1的工作周期，01是執行構件2的工作周期，02是執行構件2的動作周期。因此，執行構件1是做連續往復運動，執行構件2是間歇運動，執行構件2的工作周期01是執行構件1的工作周期T1的2倍。執行構件2的動作周期02則只有執行構件1的工作周期T1的二分之一左右。四、設計機械系統運動功能系統圖根據分析，驅動執行構件1工作的執行機構應該具有的運動功能如圖所示。運動功能單元把一個連續的單向傳動轉換為連續的往復運動，主動件每轉動一周，從動件（執行構件1）往復運動一次，主動件轉速分別為14,22,30rpm 14,22,30rpm執行機構1的運動功能由于電動機的轉速為1430rpm，為了在執行機構1的主動件上分別得到14、22、30rpm的轉速，則由電動機到執行機構1之間的總傳動比iz有3種，分別為iz1==102.14iz2==65.00iz3==47.67總傳動比由定傳動比ic和變傳動比iv兩部分構成，即iz1=iciv1iz2=iciv2iz3=iciv33種總傳動比中iz1最大，iz3最小。由于定傳動比ic是常數，因此，3種變傳動比中iv1最大，iv3最小。為滿足最大傳動比不超過4，選擇iv1=4。定傳動比為ic===25.54變傳動比為iv2===2.55iv3===1.87傳動系統的有級變速功能單元如圖所示。i=4,2.55,1.87有級變速運動功能單元為了保證系統過載時不至于損壞，在電動機和傳動系統之間加一個過載保護環節。過載保護同時還具有減速功能。i=2.5在傳動系統中還要加減速運動功能單元，其減速比為i=10.22為了避免齒輪過大，采用兩級減速。i1=i2=3.2減速運動功能單元如圖6所示。i1=i2=3.2減速運動功能單元至此，驅動執行機構一的全部機構已經設計完畢，其總體結構如下圖。1430rpmi=2.5i=4,2.55,1.87i1=3.2i2=3.2執行構件一執行構件一由于只有一個原動件，為了同時驅動執行機構一、二，需要一個運動分支單元。運動分支單元減速運動功能單元由于執行構件二為間歇運動，且間歇時間是工作周期T2的3/4，即其運動時間是其工作周期T2的1/4。因此，間歇運動功能單元的運動系數為τ=間批歇運動功能單元如圖所示τ=0.25間歇運動功能單元由于執行構件1的工作周期T1是執行構件2的工作周期T2的2倍，因此，驅動執行構件2的驅動機構的主動件的轉速應該是驅動執行構件1的驅動機構1的主動件的轉速的2倍左右。所以，間歇運動功能單元輸出的運動應經過增速運動功能單元增速，如圖所示。 i=0.25增速運動功能單元增速運動功能單元輸出的運動驅動執行機構2實現其運動功能。由于執行構件2做往復直線運動，因此，執行構件2的運動功能是把連續轉動轉換為往復直線運動，如圖所示。執行機構2的運動功能單元根據上述分析，整個系統的運動功能系統圖，如圖所示。1430rpmi=2.5i=4,2.55,1.87321321i1=3.2i2=3.25454執行構件一執行構件一76 7698981011執行構件二1011執行構件二五、選定電動機轉速、擬定機械系統運動方案根據上圖所示的運動功能系統圖，選擇適當的機構替代運動功能系統圖中的各個運動功能單元，便可擬定出機械系統運動方案。上圖中的運動功能單元1是原動機。根據產品包裝生產線的工作要求，可以選擇電動機作為原動機，如圖所示。1430rpm1430rpm電動機運動功能單元2是過載保護功能單元兼具減速功能，可以選擇帶傳動代替，如圖所示。i=2.5i=2.5皮帶傳動圖中的運動功能單元3是有級變速功能，可以選擇滑移齒輪變速傳動代替，如圖所示。 i=4，2.55，1.87i=4，2.55，1.87滑移齒輪變速運動功能單元6是運動分支功能單元，可以用圓錐齒輪傳動替代。如圖所示。運動輸出運動輸出運動輸入錐齒輪替代運動分支單元運動輸出運動輸出運動輸入運動功能單元7是把連續轉動轉換為連續往復擺動，可以選擇直動平底從動件盤形凸輪機構替代，如圖所示。直動平底從動件盤形凸輪機構運動功能單元9是把連續轉動轉換為間歇轉動的運動功能單元，可以用槽輪機構替代。該運動功能單元的運動系數為τ=0.25，根據槽輪機構運動系數的計算公式τ=(Z-2)/2Z式中Z槽輪徑向槽數。于是槽輪的徑向槽數為Z=4該槽輪機構如圖21所示。槽輪機構運動功能單元9是增速運動功能單元，可以用圓柱齒輪傳動替代，如圖所示。圓柱齒輪傳動運動功能單元10是把連續轉動轉換為連續往復移動的運動功能單元，可以用曲柄搖桿機構替代，如圖所示。正弦機構替代連續轉動轉化為間隙轉動的運動功能單元10根據以上分析，按照各個運動功能單元連接的順序把各個運動功能單元的替代機構以此鏈接便形成了產品包裝生產線的運動方案簡圖。六、系統運動方案設計執行機構1的設計使用直動平底從動件盤形凸輪機構可以有效的解決最大壓力角的問題，在理想情況下，摩擦力為0，最大壓力角為0。同時，當偏距e=0時，凸輪的升程h=(r+d)-(r-d)由題目可知，執行機構的升程為280+200=480=2d因此d=240考慮到凸輪基圓半徑不宜過小，故選擇r=4002.執行機構2設計執行機構2驅動執行構件2運動，由結構簡圖可知，執行機構2由曲柄1，連桿2，搖桿3，連桿4，滑塊5組成。1234512345由設計題目可知，滑塊3的行程為h=600由此可以確定曲柄1長a=225連桿2長b=525搖桿3長c=405連桿4長d=4203.槽輪機構設計確定槽輪槽數在撥盤圓銷數k=1時，槽輪槽數z=4由圖可知槽輪的槽間角為2β=3600/z=3600/4=900槽輪每次轉位時撥盤的轉角2α=1800-2β=900中心距a=150mm撥盤圓銷回轉半徑QUOTE0.7071QUOTE106.065槽輪半徑QUOTE=0.7071R=ξa=0.7071*150=106.065鎖止弧張角γ=3600-2α=3600-900=2700圓銷半徑rA≈r/6=106.065/6=17.6675mm槽輪槽深h>(λ+ξ-1)a+rA=(0.7071+0.7071-1)*150+18=80.13mm鎖止弧半徑rS<r-rA=106.065-18=88.065mm取RS=80mm4、滑移齒輪傳動設計確定齒輪齒數結構簡圖中齒輪5、6、7、8、9、10組成了滑移齒輪有級變速運動功能單元，其齒數分別為z5、z6、z7、z8、z9、z10。由前面的分析可知Iv1=Z10/Z9=4Iv2=Z8/Z7=2.55Iv3=Z6/Z5=1.87按最小不跟切齒數取z9= 18 則z10=iv1z9=4*17=72 為使相互嚙合的齒輪齒數互為質數，可取z10=71 其齒數和為z9+z10=18+71=89另外兩對嚙合齒輪的齒數和應該大致相同Iv2=2.55Z7=89/(1+iv2)=89/(1+2.55)≈25Z8=2.55*25≈64Iv3=1.87Z5=89/(1+iv3)=89/(1+1.87)≈31Z6=1.87*31≈58可取Z5=31Z6=58Z7=25Z8=64計算齒輪幾何尺寸齒輪7、8齒數和、齒輪5、6的齒數和均與齒輪9、10的齒數和相等，即z9+z10=z5+z6=89若模數相等m=2，這兩對齒輪的標準中心距相同a=m(Z9+Z10)/2=m(Z5+Z6)/2=89mm這三對齒輪互為標準傳動，其幾何尺寸可按標準齒輪計算。5、齒輪傳動設計1）兩級減速齒輪兩級減速傳動比均為3.2，標準齒輪不產生根切的最小齒數為17，因此Z11=17，Z12=54.4為滿足一對齒輪齒數最好互質，選擇Z12=54同理Z13=17，Z14=542）圓錐齒輪傳動設計由結構簡圖可知，錐齒輪15、16實現圖21中的運動功能7的減速運動功能，他所實現的傳動比為2兩錐齒輪的軸間角為錐齒輪16的分度圓錐角為錐齒輪15的分度圓錐角為錐齒輪的最小不根切當量齒數為錐齒輪15齒數按最小不根切齒數確定，即錐齒輪16的齒數為錐齒輪15、16的幾何尺寸，取m=2mm，按標準直齒錐齒輪傳動計算。機械系統實際運動循環圖11執行構件一執行構件二0102運動循環圖總結通過檢索與閱讀資料，結合題目的有關要求，繪制出運動循環圖。根據執行機構一、二的動作，設計機械系統運動功能圖。在已知電動機轉速及執行機構轉速的情況下，確定機械系統傳動部分尺寸，并進行運動分析，最后建立運動模型，繪制實際運動循環圖。這是我們在進入大學后的首個課程設計，并沒有意識到它的重要性，在深入的了解到其中所包含的內容以后，才發現這是整個機械原理課程的縮影，要想完成一個合理的機構設計，我們要學會分析與解決問題。任何復雜的機構都是由無數個簡單機構所構成的，無論是連桿、凸輪還是齒輪輪系，都是必不可少的，真正掌握每個機構的運動規律，能夠通過運動規律來設計機構的尺寸，才是我們的目的。我深知自己知識、能力的不足，我會在今后的學習中更加謙虛謹慎、不斷進步，請各位老師不吝賜教。附錄1滑移齒輪變速傳動中每對齒輪幾何尺寸及重合度的計算1、滑移齒輪5和齒輪6序號項目代號計算公式及計算結果1齒數齒輪531齒輪6582模數23壓力角20°4齒頂高系數15頂隙系數0.256標準中心距a=m(QUOTE)/2=89mm7實際中心距89mm8嚙合角=20=209變位系數齒輪50.3齒輪6-0.310齒頂高齒輪5QUOTE2.600mm齒輪6QUOTE1.400mm11齒根高齒輪5QUOTE1.300mm齒輪6QUOTE3.700mm12分度圓直徑齒輪5QUOTE62.000mm齒輪6QUOTE116.000mm13齒頂圓直徑齒輪5QUOTE67.200mm齒輪6QUOTE118.800mm14齒根圓直徑齒輪5QUOTE59.400mm齒輪6QUOTE109.600mm15齒頂圓壓力角齒輪5QUOTE29.89°齒輪6QUOTE23.43°16重合度QUOTE[QUOTE]/2π=1.682、滑移齒輪7和齒輪8序號項目代號計算公式及計算結果1齒數齒輪725齒輪8642模數23壓力角20°4齒頂高系數15頂隙系數0.256標準中心距=(QUOTE)/2=89mm7實際中心距89mm8嚙合角9變位系數齒輪70齒輪8010齒頂高齒輪7QUOTE2.000mm齒輪8QUOTE2.000mm11齒根高齒輪7QUOTE3.000mm齒輪8QUOTE3.000mm12分度圓直徑齒輪7QUOTE50.000mm齒輪8QUOTE128.000mm13齒頂圓直徑齒輪7QUOTE54.000mm齒輪8QUOTE132.000mm14齒根圓直徑齒輪7QUOTE44.000mm齒輪8QUOTE122.000mm15齒頂圓壓力角齒輪7QUOTE29.53°齒輪8QUOTE24.32°16重合度QUOTE[QUOTE]/2π=1.7023、滑移齒輪9和齒輪10序號項目代號計算公式及計算結果1齒數齒輪918齒輪10712模數23壓力角20°4齒頂高系數15頂隙系數0.256標準中心距=(QUOTE)/2=897實際中心距898嚙合角9變位系數齒輪90齒輪10010齒頂高齒輪9QUOTE2.000mm齒輪10QUOTE2.000mm11齒根高齒輪9QUOTE3.000mm齒輪10QUOTE3.000mm12分度圓直徑齒輪9QUOTE36.000mm齒輪10QUOTE142.000mm13齒頂圓直徑齒輪9QUOTE40.000mm齒輪10QUOTE146.000mm14齒根圓直徑齒輪9QUOTE32.000mm齒輪10QUOTE138.000mm15齒頂圓壓力角齒輪9QUOTE32.25°齒輪10QUOTE23.94°16重合度QUOTE[QUOTE]/2π=1.670附錄二定軸齒輪變速傳動中每對齒輪幾何尺寸及重合度的計算1、圓柱齒輪11與齒輪12(齒輪13同齒輪11，齒輪14同齒輪12)序號項目代號計算公式及計算結果1齒數齒輪1117齒輪12542模數33壓力角20°4齒頂高系數15頂隙系數0.256標準中心距=(QUOTE)/2=106.57實際中心距106.58嚙合角QUOTE°9變位系數齒輪110齒輪12010齒頂高齒輪11QUOTE3.000mm齒輪12QUOTE3.000mm11齒根高齒輪11QUOTE3.750mm齒輪12QUOTE3.750mm12分度圓直徑齒輪11QUOTE51mm齒輪12QUOTE162mm13齒頂圓直徑齒輪11QUOTE57.000mm齒輪12QUOTE168.000mm14齒根圓直徑齒輪11QUOTE43.500mm齒輪12QUOTE154.500mm15齒頂圓壓力角齒輪11QUOTE32.778°齒輪12QUOTE25.024°16重合度QUOTE[QUOTE]/2π=1.6422、圓錐齒輪15與16序號項目代號計算公式及計算結果1齒數齒輪1515齒輪16302模數23壓力角20°4齒頂高系數15頂隙系數0.26分度圓錐角齒輪15QUOTE25.57°齒輪16QUOTE63.43°7分度圓直徑齒輪15QUOTE30.000mm齒輪16QUOTE60.000mm8錐距QUOTE33.54mm9齒頂高齒輪15QUOTE2.000mm齒輪16QUOTE2.000mm10齒根高齒輪15QUOTE2.400mm齒輪16QUOTE2.400mm11齒頂圓直徑齒輪15QUOTE2QUOTE33.608mm齒輪16QUOTE2QUOTE61.789mm12齒根圓直徑齒輪15QUOTE25.670mm齒輪16QUOTE57.853mm13當量齒數齒輪15QUOTE16.629齒輪16QUOTE67.07014當量齒輪齒頂圓壓力角齒輪15QUOTE32.986°齒輪16QUOTE24.149°15重合度QUOTE/2π=1.656附錄三槽輪機構幾何尺寸主要運動參數的計算序號項目代號計算結果1槽數z42槽輪的槽間角903中心距a1504槽輪每次轉位時撥盤的轉角905撥盤圓銷回轉半徑r106.0656槽輪名義半徑R106.0657鎖止弧張角2708圓銷半徑rA17.66759槽輪槽深h80.1312鎖止弧半徑rS80目錄TOC\o"1-2"\h\z第一章項目基本情況 3一、項目情況說明 3二、可行性研究的依據 5第二章項目建設的必要性與可行性 8一、項目建設背景 8二、項目建設的必要性 9三、項目建設的可行性 14第三章市場供求分析及預測 17一、項目區生豬養殖和養殖糞污的利用現狀 17二、禽畜糞污產量、沼氣及沼肥產量調查與分析 18三、項目產品市場前景分析 20第四章項目承擔單位的基本情況 21一、養殖場概況 21二、資產狀況 21三、經營狀況 21第五章項目地點選擇分析 23一、選址原則 23二、項目選點 23三、項目區建設條件 24第六章 工藝技術方案分析 27一、污水處理模式的選擇 27二、處理工藝的選擇 29三、項目工藝流程 31四、主要技術參數 35五、主要設備選型 39第七章項目建設目標 40一、項目建設目標 40二、項目建設規模 40第八章項目建設內容 42一、建安工程 42二、儀器設備 46第九章投資估算和資金籌措 48一、投資估算的范圍 48二、投資估算的依據 48三、投資估算 49四、資金使用計劃 54五、資金籌措 54第十章建設期限和實施進度安排 55一、項目建設期限 55二、項目實施進度安排 55第十一章土地、規劃和環保 57一、土地與規劃