机械原理 第二版 实验报告及答案 (哈尔滨工业大学 王知行)

实验报告配套教材：

书名：机械原理 第二版
作者：哈尔滨工业大学 王知行 邓宗全
出版社：高等教育出版社

实验报告概述：

Harbin Institute of Technology 课程设计说明书（论文） 课程名称： 机械原理课程设计 设计题目： 产品包装生产线（方案6） 院 系： 机电工程学院 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 设计时间： 2011.06.27-2011.07.03 哈尔滨工业大学 产品包装生产线(方案8) 1.题目要求 如图1所示，输送线1上为小包装产品，其尺寸为长*宽*高=600*200*200，采取步进式输送方式，送第一包产品至托盘A上（托盘A上平面与输送线1的上平面同高）后，托盘A上升5mm，顺时针回转90度，吧产品推入输送线2，托盘A顺时针回转90度，然后下降5mm。原动机转速为1430rpm，产品输送数量分三档可调，没分钟想输送线2分别输送9,17,25件小包装产品。 图1功能简图 2.题目解答 （1）工艺方法分析 由题目和功能简图可以看出,由于我们知道推动产品是通过带传动来传送，我们可以设计传送带的转轴，让其输出不同的运动，简称为执行构件1。推动产品在输送线1上运动的是执行机构2，在A处使产品上升、转位的是执行构件3， 在A处把产品推到下一个工位的是执行构件4。这两个执行构件的运动协调关系如图所示。 T1=T2=T3=T4 执行构件 运动情况 执行构件1 运动 停止 执行构件2 停止 推 回 停 执行构件3 停 升 停 降 执行构件3 停 转 停 转 停 执行构件4 停 推 回 图2 运动循环图 下图中T1为执行构件1的工作周期，T2是执行构件2的工作周期，T3是执行构件3的工作周期，T4是执行构件4的工作周期。由图2可以看出，执行构件1是作间歇往复转动，而执行构件2则是间歇的往复移动，执行构件3作一个间歇往复运动和一个间歇的转动。执行构件4则是间歇的往复移动。4个执行构件的工作周期关系是T1=T2=T3=T4。 （2）运动功能分析及运功能系统图 根据前面的分析可知，驱动执行构件1工作的执行机构应该具有运动功能如图3所示。该运动功能把一个连续的单向转动转换为连续的往复移动，主动件每转动一周，从动件（执行构件1）往复运动一次，主动件的转速分别为9、17、25 rpm。 9、17、25 rpm 图3 执行机构1的运动功能 由于电动机转速为1430rpm，为了在执行机构1的主动件上分别得到9、17、25 rpm的转速，则由电动机到执行机构1之间的传动比iz有3种分别为： iz1= = 158.89 iz2= = 84.12 iz3= = 57.2 总传动比由定传动比ic与变传动比iv组成，满足以下关系式： iz1 = ic*iv1 iz2=ic*iv2 iz3=ic*iv3 三种传动比中iz1最大，iz3最小。由于定传动比ic是常数，因此3种传动比中iv1最大，iv3最小。若采用滑移齿轮变速，其最大传动比最好不要大于4，即： iv1=4 则有： ic== 39.72 故定传动比的其他值为： == 2.12 == 1.44 于是，有级变速单元如图4： i = 4, 2.12, 1.44 图4 有级变速运动功能单元 为保证系统过载时不至于损坏，在电动机和传动系统之间加一个过载保护环节。过载保护运动功能单元可采用带传动实现，这样，该运动功能单元不仅具有过载保护能力，还具有减速功能，如图5所示。 图5 过载保护运动功能单元 整个传动系统仅靠过载保护功能单元的减速功能不能实现全部定传动比，因此，在传动系统中还要另加减速运动功能单元，减速比为 i = = 15.89 减速运动功能单元如图6所示。 i=15.89 图6 执行机构1的运动功能 根据上述运动功能分析，可以得到实现执行构件1运动的功能系统图，如图7所示。 1430rpm i = 2.5 i = 4, 2.12, 1.44 i = 15.89 图7 实现执行构件1运动的运动功能系统图 为了使用同一原动机驱动执行构件2，应该在图7所示的运动功能系统图加上1个运动分支功能单元，使其能够驱动分支执行构件2，该运动分支功能单元如图8所示。执行构件2的作用为间歇的往复直线运动。 图7运动分支功能单元 经过运动传递方向转换功能单元输出的运动需要分成三个运动分支分别驱动执行构件2的34的运动。因此，需要加一个运动分支功能分支单元，如图10所示。 图8 运动分支功能单元 执行构件2的运动是间歇往复移动，考虑采用3个运动单元，将连续转动转换成间歇单向转动，再转换成连续旋转运动，最后转化为间歇的移动。如图11所示。 图9连续转动转换为间歇往复移动的运动功能单元 执行构件3的一个运动是间歇单向转动 图10 连续转动转换为间歇单向转动的运动功能单元 执行构件3的另一个运动需要进行间歇转动，考虑采用两个运动单元，因为两个面是垂直的，所以我们需要加一个垂直转换的运动单元。需要将连续转动转换为间歇转动。再采用一个运动系数为的间歇运动单元，如图15所示。 图11连续运动转化为间歇的转动运动功能单元 构件4完成的运动是将一个间歇往复运动，考虑采用两个运动单元，将 如图14所示。 1430rpm i = 2.5 i = 4, 2.12, 1.44 i = 15.89 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 图12 整个系统的运动功能系统图 （3）系统运动方案拟定 根据图12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12中的运动功能单元1是原动机。根据产品包装生产线的工作要求，可以选择电动机作为原动机。如图13所示。 1430rpm 图13 电动机替代运动功能单元1 图12中的运动功能单元2是过载保护单元兼具减速功能，可以选择带传动实现，如图14所示。 2 图14 皮带传动代替运动功能单元2 图12中的运动功能单元3是有级变速功能单元，可以选择滑移齿轮变速传动替代，如图15所示。