【正文】 課程設(shè)計(jì)說明書 (a) (b) (c) 圖 27 產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線（方案 4）的運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖 （ 4） 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 1） 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 1 的設(shè)計(jì) 該執(zhí)行機(jī)構(gòu)是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，由曲柄，滑塊，導(dǎo)桿，連桿和滑枕組成。其中大滑塊的行程 h=480mm,現(xiàn)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)計(jì)算。 該機(jī)構(gòu)具有急回特性，在導(dǎo)桿與曲柄的軌跡圓相切時(shí)候，從動(dòng)件處于兩個(gè)極限位置，此時(shí)導(dǎo)桿的末端分別位于 C1和 C2位置。取定 C1C2的長(zhǎng)度，使其滿足： hCC ?21 利用平行四邊形的特點(diǎn)，由下圖可知滑塊移動(dòng)的距離 E1E2= C1C2=h，這樣就利用了機(jī)構(gòu)急回運(yùn)動(dòng)特性，使滑塊移動(dòng)了指定的位移。 設(shè)極位夾角為θ，顯然導(dǎo)桿 21的擺角就是θ，取機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù) K=，由此可得極位夾角和導(dǎo)桿 21的長(zhǎng)度。 001 180 301/2 si n 2kkhl m m???????? 圖 28 導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 先隨意選定一點(diǎn)為 D，以 D為圓心， l為半徑做圓。再過 D作豎直線，以之為基礎(chǔ)線，左右各作射線，與之夾角 15176。，交圓與 C1和 C2點(diǎn)。則弧 C1C2即為導(dǎo)桿頂部轉(zhuǎn)過的弧線，當(dāng)導(dǎo)軌從 C1D擺到 C2D 的時(shí)候，擺角為 30176。接著取最高點(diǎn)為 C,在 C 和 C1之間做平行于 C1C2的直線 m，該線為滑枕 21的導(dǎo)路，距離 D點(diǎn)的距離為 cos 22llsl ???? 在 C1點(diǎn)有機(jī)構(gòu)最大壓力角，設(shè)導(dǎo)桿 21的長(zhǎng)度為 l1，最大壓力角的正弦等于 1m ax 22c o ssin lll?? ?? 哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 要求最大壓力角小于 100，所以有 01 0m a xsi n 1 c os 152 927 .689 2 si n 2 si n 10lll mm??? ?? ? ? ?? l1越大，壓力角越小，取 l1=200~400mm。則取 l=300mm1 曲柄 15的回轉(zhuǎn)中心在過 D點(diǎn)的豎直線上，曲柄越長(zhǎng)，曲柄受力越小，可選 llAD 32~21? 取 AD=600mm，據(jù)此可以得到曲柄 19 的長(zhǎng)度 l2=ADsinθ2=600sin15176。= 2） 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 2 的設(shè)計(jì) 如圖 27（ b）所示，執(zhí)行機(jī)構(gòu) 2的運(yùn)動(dòng)是將連續(xù)傳動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇往復(fù)移動(dòng)，可以選用齒輪傳動(dòng)和直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)固聯(lián)來(lái)共同完成要求。 凸輪機(jī)構(gòu)在一個(gè)工作周期的運(yùn)動(dòng)為 凸輪 24：第一次遠(yuǎn)休止角 80176。，第一次回程運(yùn)動(dòng)角 40176。，第二次休止角 80176。，第二次回程運(yùn)動(dòng)角 40176。 ,近休止角 80176。，推程運(yùn)動(dòng)角 30176。，遠(yuǎn)休止角 10176。從動(dòng)件推程 50mm，推回程均采用無(wú)沖擊的正弦加速度方式。得到如下表格： 角度范圍 S 0≤θ≤ 49π 50 49π≤θ≤ 23π 160180θπ + πsin(9θ ) 23π≤θ≤ 109π 25 停 向下 200mm（ ） 停 向下 200mm（ ） 停 向下 400mm（ ） 休止（ ） 哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 109π≤θ≤ 43π 240180θπ + πsin(9θ ) 43π≤θ≤ 169π 0 169π ≤ θ ≤3518π 16003+300θπ 25sin(12θ 192π9) 3518π≤θ≤ 2π 50 圖 29 凸輪運(yùn)動(dòng)的位移圖 根據(jù)凸輪的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，我們可以利用解析法設(shè)計(jì)出凸輪的輪廓。具體設(shè)計(jì)流程： 做出 dsdθs 圖像，利用壓力角的要求可以做出凸輪的基圓和偏距，這樣， 可以利用解析法求出凸輪的形狀。由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向是可以調(diào)整的，往右邊 看凸輪是順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的。取凸輪偏距為 0，即設(shè)計(jì)成對(duì)心的滾子凸輪機(jī)構(gòu)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 圖 30 凸輪 sdsdψ 圖 經(jīng)查表許用壓力角采用 40176。確定凸輪的基圓為 ，滾子半徑采用 20mm 的軸承。 理論輪廓坐標(biāo)方程： x=(r0+s)cosθ +ecosθ； y=(r0+s)sinθ esinθ； 帶上滾子半徑的實(shí)際輪廓半徑，滾子是在實(shí)際輪廓外部。 實(shí)際輪廓坐標(biāo)： X=xrr dydθdxdθ2+dydθ2 ； Y=y+rrdxdθdxdθ2+dydθ2 ； 理論輪廓和實(shí)際輪廓圖如下圖所示： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 圖 31 凸輪的理論輪廓和實(shí)際輪廓圖 3） 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 3 的設(shè)計(jì) 圖 32 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 3 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 3 驅(qū)動(dòng)構(gòu)件 2運(yùn)動(dòng)，由圖可知，執(zhí)行構(gòu)件 3 由曲柄 27，連桿 29 和滑塊 30組成。由題可知，滑塊 30 的行程是： h=600mm 則曲柄的長(zhǎng)度可以確定為 l34=12h=300mm 連桿 29 的長(zhǎng)度與許用壓力角有關(guān)，即 : sin∝max=l34l35 一般 有 ∝max≤30176。， 哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 則， l35≥l34sin∝max=600mm 4） 槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1. 確定槽輪槽數(shù) 在撥盤圓銷數(shù) k=1 時(shí)，槽輪槽數(shù) z=4。 2. 槽輪槽間角 2β =360176。z=90176。 3. 槽輪每次轉(zhuǎn)位時(shí)撥盤的轉(zhuǎn)角 2α =180176。 2β =90176。 4. 中心距 槽輪機(jī)構(gòu)的中心距應(yīng)該根據(jù)具體結(jié)構(gòu)確定，在結(jié)構(gòu)尚不確定的情況下暫定為a=150mm 5. 撥盤圓銷的回轉(zhuǎn)半徑 λ =ra=sinβ = r=λ *a=*150= mm 6. 槽輪半徑 ξ =Ra=cosβ = R=ξ *a=*150= mm 7. 鎖止弧張角 γ =360176。 2α =270176。 8. 圓銷半徑 rA≈ r6== mm 圓整： rA=18 mm 9. 槽輪槽深 h(λ +ξ 1)*a+rA= mm 10. 鎖止弧半徑 rSrrA= mm 取 rS=75mm 5） 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 滑移齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) ① 確定齒輪齒數(shù) 如圖 18 中齒輪 5， 6， 7， 8， 9， 10 組成了滑移齒輪有級(jí)變速單元，其齒數(shù)分別為z5， z6 ， z7 ， z8 ， z9 ， z10。由前面分析可知， iv1=4 iv2= iz2 ic= iv3= iz3 ic= 按最小不根切齒數(shù)取 z9=17，則 z10= iv1 z9=4*17=68 為了改善傳動(dòng)性能應(yīng)使相互嚙合的齒輪齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)，取 z10= 69。 其齒數(shù)和為 z9+ z10=17+69=86， 另外兩對(duì)嚙合齒輪的齒數(shù)和應(yīng)大致相同，即 z7+ z8≈ 86， z5+ z6≈ 86 iv2= 86z7z7= 哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 z7≈ 29 ,z8=86z7=57 為了更接近所要求的傳動(dòng)比，可取 z7=29， z8=57， 同理可取 z5=34 ， z6=51 ② 計(jì)算齒輪幾何尺寸 取模數(shù) m=2 mm，則 5， 6， 9， 10 這兩對(duì)齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距相同 a=m2z5+z6=m2z9+z10=86 這兩對(duì)齒輪為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，其幾何尺寸可按標(biāo)準(zhǔn)齒輪計(jì)算。 由上面知齒輪 7,8 的齒數(shù)和比 9,10 的齒數(shù)和小，為了使齒輪 5,6的實(shí)際中心距與齒輪 7,8 的標(biāo)準(zhǔn)中心距相同，齒輪 5,6 應(yīng)采用正變位。齒輪 5,6 為正傳動(dòng)，其幾何尺寸按變位齒輪計(jì)算。 圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 由圖可知，齒輪 1 1 1 14 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能單元 4 的減速功能，它所實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為 。由于齒輪 1 1 1 14 是 2 級(jí)齒輪傳動(dòng)，這 2 級(jí)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比可如此確定 z11=z13=17， 于是 z12=z14=*z11≈ 68 為使傳動(dòng)比更接近于運(yùn)動(dòng)功能單元 4 的傳動(dòng)比 ，取 z11=17z12=69 z13=17z14=67 取模數(shù) m=2 mm，按標(biāo)準(zhǔn)齒輪計(jì)算。 由圖 34（ b）可知，齒輪 3 33 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能單元 15 的放大功能，它所實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為 可按最小不根切齒數(shù) 確定，即 z37=17 則齒輪 36 的齒數(shù)為 17/i=68 齒輪 3 37 的幾何尺寸，取模數(shù) m=2 mm，按標(biāo)準(zhǔn)齒輪計(jì)算。 如圖所示，齒輪是為了實(shí)現(xiàn)凸輪輸出的傳動(dòng)比的擴(kuò)大， 26,27,28總傳動(dòng)比為 8， i總=i1i2,齒輪按不根切的最小齒數(shù)算，即 z26=17，則齒輪 27 的齒數(shù)為 z27=17，又讓 i2,=4，則 z28=4*17=68。 齒輪的幾何尺寸，取模數(shù) m=2 mm，按標(biāo)準(zhǔn)齒輪計(jì)算。 由圖 34（ a）可知，齒輪 29,30 圖 18 中的運(yùn)動(dòng)功能單元 12 減速運(yùn)動(dòng)功能，其傳動(dòng)比為 6，則 z29=17z30=102 各個(gè)齒輪的具體參數(shù)如下 : 序號(hào) 項(xiàng)目 代號(hào) 齒輪 5,6 齒輪 7,8 齒輪 9,10（ 11,12） 齒輪 13,14 1 齒數(shù) 齒輪 z 34 29 17 17 齒輪 z 51 57 69 67 2 模數(shù) m 2 2 2 2 3 壓力角 α 20 20 20 20 4 齒頂高系數(shù) ha* 1 1 1 1 5 頂隙系數(shù) c* 哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 6 標(biāo)準(zhǔn)中心距 a 85 86 86 84 7 實(shí)際中心距 a＇ 86 86 86 84 8 嚙合角 α＇ 20 20 20 9 變位系數(shù) 齒輪 x1 0 0 0 齒輪 x2 0 0 0 10 齒頂高 齒輪 ha 2 2 2 齒輪 ha 2 2 2 11 齒根高 齒輪 hf 2． 5 齒輪 hf 12 分度圓直徑 齒輪 d 68 58 34 34 齒輪 d 102 114 138 134 13 齒頂圓直徑 齒輪 da 62 38 38 齒輪 da 118 142 138 14 齒根圓直徑 齒輪 df 53 29 29 齒輪 df 109 133 129 15 齒頂圓壓力角 齒輪 αa 齒輪 αa 16 重合度 ε 序號(hào) 項(xiàng)目 代號(hào) 齒輪 32,33(26,27) 齒輪 29,30 1 齒數(shù) 齒輪 5 z 17 17 齒輪 6 z 68 51 2 模數(shù) m 2 2 3 壓力角 α 20 20 4 齒頂高系數(shù) ha* 1 1 5 頂隙系數(shù) c* 6 標(biāo)準(zhǔn)中心距 a 85 68 7 實(shí)際中心距 a＇ 85 68 8 嚙合角 α＇ 20 20 9 變位系數(shù) 齒輪 x1 0 0 齒輪 x2 0 0 哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 10 齒頂高 齒輪 ha 2 2 齒輪 ha 2 2 11 齒根高 齒輪 hf 齒輪 hf 12 分度圓直徑 齒輪 d 34 34 齒輪 d 136 102 13 齒頂圓直徑 齒輪 da 38 38 齒輪 da 140 106 14 齒根圓直徑 齒輪 df 29 29 齒輪 df 131 97 15 齒頂圓壓力角 齒輪 αa 齒輪 αa 16 重合度 ε 圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 由圖 34（ a）可知，圓錐齒輪 1 17 實(shí)現(xiàn)圖 18 中的運(yùn)動(dòng)功能單元 7的減速運(yùn)動(dòng)功能，它所實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為 3，兩圓錐的齒輪的軸交角為 Σ =90176。 圓錐齒輪 17 的分度圓錐角為 δ 17=tan1z17z16=176。 圓錐齒輪 16 的分度圓錐角為 δ 16=Σ δ 17=176。 圓錐齒輪的最小不根切當(dāng)量齒數(shù)為 zv min=17 圓錐齒輪 16 的齒數(shù)可按最小不根切齒數(shù)確定，即 z16=zv mincosδ 16≈ 16 則圓錐齒輪 17 的齒數(shù)為 z17=3z16=48， 齒輪 1 17的幾何尺寸，取模數(shù) m=2 mm，按標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)計(jì)算 ,其計(jì)算結(jié)果如下表所示。 序號(hào) 項(xiàng)目 代號(hào) 計(jì)算公式及計(jì)算結(jié)果 1 齒數(shù) 齒輪 16 z16 16 齒輪 17 z17 48 2 模數(shù) m 3 3 壓力角 α 20176。 4 齒頂高系數(shù) ha* 1 5 頂隙系數(shù) c* 哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 6 分度圓錐角 齒輪 15 δ15 δ15=arccot(z15/z16)=71.57176。 齒輪 16 δ16 δ16=90176。δ15=176。 7 分度圓直徑 齒輪 15 d15 d15=mz15= 齒輪 16 d16 d16=mz16= 8 錐距