课程设计-鞭炮插引机

课程设计机械原理课程设计课程设计项目：鞭炮插引机的设计院（系）：机械工程学院班级： 0.0.0同组成员： 0.0.00.0.00.0.0指导老师： 0.0.02014年6月20日星期五前言随着经济的发展，市场愈加需要各种各样性能优良、质量可靠、价格低廉、效率高、能耗低的机械产品，而决定产品性能、质量、水平、市场竞争能力和经济效益的重要环节是产品设计。

机械产品设计中，首要任务是进行机械运动方案的设计和构思、各种传动机构和执行机构的选用和创新设计。

这要求设计者综合应用各类典型机构的结构组成、运动原理、工作特点、设计方法及其在系统中的作用等知识，根据使用要求和功能分析，选择合理的工艺动作过程，选用或创新机构型式并巧妙地组合成新的机械运动方案，从而设计出结构简单、制造方便、性能优良、工作可靠、实用性强的机械产品。

机械原理课程设计是通过对某种简单的机器（工艺过长比较简单的机器）的分析，进行机构运动简图的设计，包括机器性能的分析、工艺动作过程的确定、执行机构的选择、机械运动方案的评定、机构尺度综合等等，吉祥街原理课程设计也是我们大学生在大学期间第一次应用已学过的只是和计算机工具比较全面地、具有实际内容和意义的课程设计，也是机械原理课程的一个重要的实践教学环节，作为知识转化为能力的桥梁，机械原理课程设计的主要目的是进一步巩固我们所学的理论知识，并将其系统化，同时通过设计培养我们综合运用所学的知识独立解决实际的问题的能力，让我们学会合理地利用专业知识创造性地构思出各种可能的方案，并从中选出最佳方案，在机构的分析与综合方面得到一次全面系统的训练。

更多的是通过机械原理课程设计培养我们的开发和创新能力，并且可以加强我们的机械设计的基本功，和培养以及各种线代设计方法与手段的掌握与应用，让我们具有更高的综合素质，来适应时代的要求。

本次我们设计的是鞭炮的插引机设计，目前许多鞭炮生产企业均采用人工插入引线，工人的劳动强度大，生产效率低。

为了提高引线插入的效率，减轻工人的劳动强度，我们尝试着设计一种鞭炮插引机。

目录第一章：机构的工作原理和工作过程 (3)第二章：课程设计任务和参数要求 (4)2-1 原始数据以及设计要求 (4)2-2 设计任务 (4)2-3 设计提示 (5)第三章：工作原理和工艺动分解 (6)3-1各构件的运动形式 (6)3.2 根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图 (7)第四章:设计的基本原理和方案的提出 (9)4-1运动方案的选择 (9)4-2机器工作部件的运动循环图的绘制 (12)4-3原动机的选择和传动系统的选择 (14)4-4原动系统功能分解 (16)4-5切引刀凸轮机构的尺度设计 (18)4-6压引板凸轮机构尺度设计 (19)4-7槽轮机构的尺寸设计 (20)第五章设计总结 (23)第一章:机构的工作原理和工作过程鞭炮插引机的动作执行构件有双胶辊、切引刀、压引板和送料板等，各工作要求实现的运动形式如下图所示。

原动机通过传动系统将动力传递给双胶辊，双胶辊对滚压紧线并使引线向下间歇进给，达到进给量L后，切引刀切断引线。

在这一过程中送料板不东，然后送料板进给位移S，切引刀往左回摆或移动，为给下一排鞭炮插引线作准备。

图1-1 鞭炮插引机结构示意图第二章：课程设计任务和参数要求2-1原始数据以及设计要求引线进给量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:S=0.866D。

为了提高生产效率，每13个鞭炮连成一排进行盘鞭，每个工作循环为一排鞭炮插引。

要求达到的性能参数见下表。

2-2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）2-3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，为了保证引线能够准确到达炮心位置，需要压引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8～15mm，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。

第三章工作原理和工艺动作分解根据数据和参数的要求，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。

3-1各构件的运动形式双胶辊，每一个运动周期的开始转动一定角度将引线进给35mm，做间歇运动，其运动规律如图3.11所示：图 3.11双胶辊运动循环图切引刀，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，之后压引板压紧引线插入鞭炮。

其运动规律如图3.12所示：图 3.12 切引刀运动循环图压引板，引线向下进给后，压引板水平方向正向进给5mm压紧引线，切引刀切断引线后再竖直向下进给10mm，使引线插入鞭炮，之后水平负方向退回5mm，再竖直向上进给10mm，准备下一个运动周期的循环。

其运动规律如图3.13所示：图 3.13 压引板运动循环图送料板，压引板将引线插进鞭炮并松开引线后，水平进给S=3.464mm。

其运动规律如图3.14所示：图 3.14送料板运动循环图3-2 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。

图3.21 鞭炮插引机运动循环图第四章:设计的基本原理和方案的提出4-1运动方案的选择4.11双胶辊的机构方案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给线。

因此需要间歇运动机构使双胶辊间歇运动。

这里有两种方案一种是不完全齿轮机构（见图4.11）来使双胶辊间歇运动，另一种是通过槽轮机构（见图4.12）来实现双胶辊的间歇运动。

图4.11 不完全齿轮机构图4.12 普通外槽轮机构4.12切引刀的机构方案切引刀是通过来回摆动或移动来切断引线，因此采用凸轮机构和杆组来实现。

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的往复摆动运动，根据要求拟定如下三种方案，如图4.13采用凸轮机构和杆组来实现，如图4.14运用导杆机构也可以实现，和凸轮机构来实现来回摆动来切断引线如图4.15。

图4.13 凸轮杆组机构图4.14 导杆机构图4.15 凸轮机构4.13压引板的机构方案为了保证引线能够准确到达炮心位置，所以采用两个凸轮机构来实现个控制上下移动，一个控制向外、向内移动（如图4.16所示）。

图4.16 组合的凸轮机构4.14送料板机构的方案送料机构需要实现间歇性的单向进给运动，根据要求拟定如下三种方案，一种是棘轮齿条机构可以保证鞭炮间接性单向进给运动（如图2.17）第二种就是是不完全齿轮机（见图2.11），第三种是通过槽轮机构（见图2.12）来实现送料机构的间歇性的单向进给运动。

图 4.17 棘轮齿条机构4-2机器工作部件的运动循环图的绘制4.21绘制机器运动方案图（1）机器运动运动简图方案一：图4.21 方案一（2）机器运动运动简图方案二：图4.22方案二（3）机器运动运动简图方案三：图4.23 方案三其他的方案把送料板机构和双胶辊机构换成以上的各个部件的方案4.22器运动部件方案选择双绞辊机构选择比较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。

切引刀机构选择比较曲柄滑块运动空间较大，无间歇运动，消耗功率较大，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。

送料机构选择比较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。

从以上来看为了更好地保证鞭炮插引机的工作选择方案二比较合适。

4-3原动机的选择和传动系统的选择4.31原动机的选择（1）原动机的分类原动机的种类按其输入能量的不同可以分为两类①一次原动机此类原动机是把自然界的能源直接转变为机械能，因此称为一次原动机。

属于此类原动机的有柴油机，汽油机，汽轮机和燃汽机等。

②二次原动机此类原动机是将发电机等能机所产生的各种形态的能量转变为机能，因此称为二次原动机。

属于此类原动机的有电动机，液压马达，气压马达，汽缸和液压缸等。

（2）选择原动机时需考虑的因素①考虑现场能源的供应情况。

②考虑原动机的机械特性和工作制度与工作相匹配。

③考虑工作机对原动机提出的启动，过载，运转平稳，调速和控制等方面的要求。

④考虑工作环境的影响。

⑤考虑工作可靠，操作简易，维修方便。

⑥为了提高机械系统的经济效益，须考虑经济成本：包括初始成本和运转维护成本。

综上所述，在鞭炮插引机中最益选择二次原动机中的电动机作为原动件。

4.32原动机的选择和工作原理（1）传动机构的作用①把原动机输出的转矩变换为执行机构所需的转矩或力。

②把原动机输出的速度降低或提高，以适应执行机构的需要。

③用原动机进行调速不经济和不可能时，采用变速传动来满足执行机构经常调要求④把原动机输出的等速回转运动转变⑤实现由一个或多个动力机驱动或若干个速度相同或不同的执行机构。