哈工大机械原理课程设计

产品包装生产线(方案7)

1.设计课题概述

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下降200mm，第二包产品送到后，托盘A上升205mm、顺时针旋转90°，把产品推入输送线2，托盘A逆时针回转90°、下降5mm回复到原始位置。原动机转速为1430rpm，产品输送量分三档可调，每分钟向输送线2分别输送10、16、22件小包装产品。

图1功能简图

2.设计课题工艺分析

由题目和功能简图可以看出，推动产品在输送线1上运动的是执行机构1，在A处使产品上升、转位的是执行构件2，在A处把产品推到下一个工位的是执行构件3，三个执行构件的运动协调关系如图所示。

T

T1

执行构件运动情况

执行构件1 进退进退停

执行构件2 停降停升停降

停转+90o 停转-90o 停

执行构件3 停进退停

图2 运动循环图

图1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，T3’是执行构件3的动作周期。由图2可以看出，执行构

件1是作连续往复移动的，而执行构件2则有一个间歇往复运动和一个间歇转动，执行构件3作一个间歇往复运动。三个执行构件的工作周期关系为：2T1= T2= T3。执行构件3的动作周期为其工作周期的1/20。

3.设计课题运动功能分析及运动功能系统图

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）往复运动两次，主动件的转速分别为5、8、11 rpm。

5、8、11 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5、8、11 rpm的转速，则由电动机到执行机构之间的传动比i z有3种分别为：

总传动比由定传动比i c与变传动比i v组成，满足以下关系式：

i z1 = i c i v1

i z2=i c i v2

i z3=i c i v3

三种传动比中i z1最大，i z3最小。由于定传动比i c是常数，因此3种传动比中i v1最大，i v3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：

i v1=4

则有：

i c=

故定传动比的其他值为：

=

=

于是，有级变速单元如图4：

i = 4, 2.5, 1.818

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。

i=2.5

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 = = 28.6

减速运动功能单元如图6所示。

i=28.6

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, 2.50 ,1.818i = 28.6

执行构件1

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有两个执行运动，一个是间歇往复移动，另一个是间歇单向转动。执行构件3有一个执行运动，为间歇往复移动，其运动方向与执行构件1的运动方向垂直。为了使执行构件2和执行构件3的运动和执行构件1的运动保持正确的空间关系，可以加一个运动传动方向转换功能单元，如图9所示。

图8 运动分支功能单元

图9 运动传动方向转换的运动功能单元

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2个运动和执行构件3的一个运动。因此，需要加一个运动分支功能分支单元，如图10所示。

图10 运动分支功能单元

执行构件2的一个运动是间歇往复移动，考虑采用两个运动单元，将连续转动转换成间歇单向转动，再转换成间歇往复移动。如图11所示。

图11 连续转动转换为间歇往复移动的运动功能单元

执行构件2的另一个运动是间歇往复移动，且其运动平面与第一个运动的运动平面垂直，因此，可以选用运动传递方向转换功能单元，如图12所示。

图12运动传动方向转换的运动功能单元

经过运动传递方向转换功能单元后的运动，可以通过另一个运动功能单元把连续转动转换为间歇往复移动，如图13所示。

图13 连续转动转换为间歇往复移动的运动功能单元

根据上述分析可以得出实现执行构件1和执行构件2运动功能的运动功能系统图，如图14所示。

1430rpm i = 2.5 i = 4, 2.50, 1.818i = 28.6

图14 执行构件1、2的运动功能系统图

执行构件1

执行构件2

执行构件3需要进行间歇往复移动，为此，需要将连续转动转换为间歇转动。考虑采用一个运动系数为的间歇运动单元，如图15所示。

图15间歇运动功能单元

尽管执行构件3在一个工作周期内，其间歇时间很长，运动时间很短，但是当其运动时，运动则是连续的、周期的。因此，需要把图15中的运动功能单元的输出运动转换为整周运动，于是在其后加一个运动放大功能单元，如图16所示。然后，再把该运动功能单元输出地运动转换为往复移动，其运动功能单元如图17所示。

i =1/4

图16 运动放大功能单元

图17 把连续转动转换为往复移动的运动功能单元

根据上述分析，可以画出整个系统的运动功能系统图，如图18所示。

1430rpm i = 2.5 i = 4, 2.5, 1.818i = 28.6

图18 产品包装生产线（方案8）的运动功能系统图

4.设计课题运动方案拟定

根据图18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