哈工大机械原理课程设计产品包装线办法

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图24 圆锥齿轮传动运动功能单元8

图18中的运动功能单元10、11是将连续转动转换为间歇往复移动，可以用凸轮结构实现，如图25所示。

图25 凸轮传动替代运动功能单元11

图18中实现执行构件3的运动功能单元14、15、16可以通过槽轮传动和齿轮带动曲柄滑块机构得到，槽轮机构将主轴的连续转动转换为间歇转动，槽轮与曲柄滑块机构曲柄齿轮的主动轮固连，槽轮每转动0.25周期，曲柄转动一周，方案如图27所示。

图27 槽轮机构和曲柄滑块机构替代运动功能14、15、16

根据上述分析，按照图18各个运动单元连接顺序把个运动功能单元的替代机构依次连接便形成了产品包装生产线（方案3）的运动方案简图，如图28所示。 图28（c） 5. 设计课题运动方案设计 1） 滑移齿轮传动设计 ① 确定齿轮齿数 如图21中齿轮5，6，7，8，9，10组成了滑移齿轮有级变速单元，其齿数分别为z5， z6 ，z7 ，z8 ，z9 ，z10。由前面分析可知， iv1=4 == 2 =按最小不根切齿数取z9=17，则z10= iv1 z9=4= 1.33 17= 68 为了改善传动性能应使相互啮合的齿轮齿数互为质数，取z10= 69。 其齿数和为z9+ z10=17+69=86，为满足传动比和中心距要求，三对齿轮均取角度变位齿轮。 ② 计算齿轮几何尺寸 5 6 7 8 9 10 齿轮 0.6 0.9 0.6 0.9 0.6 1.3 变位系数 31 41 25 50 17 69 齿数 24.7o 24.7o 24.09o 啮合角 1.468 1.444 1.468 重合度 取模数m=2 mm，齿顶高系数1,顶隙系数0.25，得实际中心距为89.99mm。 2） 定轴齿轮传动设计

（1）圆柱齿轮传动设计

由图可知，齿轮11、12、13、14实现运动功能单元4的减速功能，它所实现的传动比为36。由于齿轮11、12、13、14、15、15’是2级齿轮传动，这2级齿轮传动的传动比可如此确定

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，

于是

取模数m=2 mm，各尺寸均按标准齿轮计算。

由图28-（c）可知，齿轮32、33实现运动功能单元15的放大功能，它所实现的传动比为1/4，齿轮33可按最小不根切齿数确定，即

则齿轮32的齿数为为使传动比更接近于要求，取 齿轮32、33的几何尺寸，取模数m=2 mm，按标准齿轮计算。 由上述齿轮齿数配比可得最后输出转速分别为7.93rpm、8.06rpm、12.06rpm。 （2）圆锥齿轮传动设计 由图28-（a）可知，圆锥齿轮17、18，23、24均起改变运动方向的作用，两圆锥齿轮的轴交角为90o，齿数取最小不根切当量齿数17即可，取模数m=2mm,尺寸按标准齿轮计算。

3） 执行机构1的设计 该执行机构是曲柄滑块机构，由曲柄19，滑块，导杆20，连杆21和滑枕22组成。其中大滑块的行程h=480mm,现对机构进行参数计算。 该机构具有急回特性，在导杆20与曲柄19的轨迹圆相切时候，从动件处于两个极限位置，此时导杆的末端分别位于C1和C2位置。取定C1C2的长度，使其满足： 利用平行四边形的特点，由下图可知滑块移动的距离E1E2= C1C2=h，这样就利用了机构急回运动特性，使滑块移动了指定的位移。 设极位夹角为θ，显然导杆20的摆角就是θ，取机构的行程速比系数K=1.5，由此可得极位夹角和导杆20的长度。

图35 导杆滑块机构设计

先随意选定一点为D，以D为圆心，l为半径做圆。再过D作竖直线，以之为基础线，左右各作射线，与之夹角18°，交圆与C1和C2点。则弧C1C2即为导杆顶部转过的弧线，当导轨从C1D摆到C2D的时候，摆角为36°。接着取最高点为C,在C和C1之间做平行于C1C2的直线m，该线为滑枕22的导路，距离D点的距离为

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在C1点有机构最大压力角，设导杆21的长度为l1，最大压力角的正弦等于 要求最大压力角小于100，所以有

l1越大，压力角越小，取l1=200~400mm。

曲柄19的回转中心在过D点的竖直线上，曲柄越长，曲柄受力越小，可选

取AD=500mm，据此可以得到曲柄19的长度

不完全齿轮16、17的设计 曲柄由不完全齿轮控制其转动周期和动停时间比，由运动周期得到主动轮与从动轮运动周期之比为1:4，主动轮16从0o转到180o，从动轮17转两周，主动轮从180o转到360o期间，从动轮停止，故确定主动轮为不完全齿轮，一半有齿，另一半无齿，从动轮为标准完全齿轮，确定模数为3mm，主动轮假想齿数和从动轮齿数分别为101和25，则中心距a=136.5mm。

4） 执行机构2的设计 如图28（b）所示，执行机构2有一个运动是将连续传动转换为间歇往复移动，选用直动平底从动件盘形凸轮机构（27、29）来实现。凸轮基圆半径100mm，无偏距，升程为200mm。推程为正弦加速，回程为余弦加速。 直动平底从动件盘形凸轮轮廓 5） 执行构件3的设计 （1）槽轮机构的设计 ① 确定槽轮槽数 根据图28（c）可知，在拨盘圆销数k=1时，槽轮槽数z=4。 ② 槽轮槽间角 2β= ③ 槽轮每次转位时拨盘的转角2α=180o-2β=90° ④ 中心距 槽轮机构的中心距应该根据具体结构确定，在结构尚不确定的情况下暂定为a=150mm ⑤ 拨盘圆销的回转半径 λ= r=λa=0.7071*150=106.065 mm

⑥ 槽轮半径

ξ=

R=ξa=0.7071*150=106.065 mm

⑦ 锁止弧张角

γ=360°-2α=270°

⑧ 圆销半径

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mm

圆整： ⑨ 槽轮槽深

h>(λ+ξ-1)*a+=80.13 mm

⑩ 锁止弧半径

mm

取 mm mm

（2）曲柄滑块机构设计 由题目可知，滑块的行程为h=200mm，考虑到曲柄滑块的急回特性，使滑块导轨与曲柄轴心之间增加适当的偏距，取其速比系数K=1.4,则极位夹角θ为 取曲柄34的长为l1=l/2=100mm，由最大压力角正弦满足 由最大压力角又由几何关系可知 ，取 解得连杆35的长度l2=288.29mm，故偏距。 6.设计课题运动方案分析 （1） 运动方案执行构件的运动时序分析 ① 确定各执行构件的起始位置。 T=0时，执行构件1的摇杆20处于左侧极限位置，执行构件2中的平底从动件29处于s=200mm位置；执行构件3中滑块36处于最左端，即行程为零位置。 ② 机械系统的机构运动循环图 构件 运动情况 0 +90 +180 +270 +360 主动轮16/ 从动轮17/ 滑枕22/mm 凸轮27 0 0 0 +360 +720 +720 0 +270 +720 0 +360 +480 -480 +480-480 +90 +180 精心整理