機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

鞭炮插引機(jī)

湖南工業(yè)大學(xué)

課程設(shè)計(jì)

資料袋

—學(xué)院（系、部）?年第2學(xué)期

課程名稱機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師職稱

學(xué)生姓名—專業(yè)班級學(xué)號

題目鞭炮插引機(jī)的設(shè)計(jì)

成績起止日期年6月22日?年6月28日

目錄清單

序號材料名稱資料數(shù)量備注

1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1

2課程設(shè)計(jì)說明書1

3課程設(shè)計(jì)圖紙I張

4

5

6

文檔僅供參考

HUNANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

機(jī)械原理

設(shè)計(jì)說明書

鞭炮插引機(jī)的設(shè)計(jì)

起止日期：年6月22日至年6月28日

學(xué)生姓名

班級_____________________________

學(xué)號_____________________________

成績_____________________________

指導(dǎo)教師（簽字）_____________________________

機(jī)械工程學(xué)院（部）

6月20日

文檔僅供參考

目錄

0.設(shè)計(jì)任務(wù)書....................................3

1.工作原理和工藝動作分解........................4

2.根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動循環(huán)圖.........6

3.執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型..................................7

4.機(jī)械運(yùn)動方案的選擇和評定.....................9

5.機(jī)械傳動系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu).................11

6.機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖..................................12

7.切引刀凸輪機(jī)構(gòu)尺度設(shè)計(jì)........................13

8,切引刀凸輪機(jī)構(gòu)速度分析.........................15

9.參考資料......................................16

10.設(shè)計(jì)總結(jié)....................................17

文檔僅供參考

湖南工業(yè)大學(xué)

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

一年第2學(xué)期

—學(xué)院（系、部）—專業(yè)一班級

課程名稱：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)題目：鞭炮插引機(jī)的設(shè)計(jì)

完成期限：自年6月22日至年6月28日共1周

一、設(shè)計(jì)的任務(wù)與主要技術(shù)參數(shù)

設(shè)計(jì)任務(wù)：

1）設(shè)計(jì)該鞭炮插引機(jī)的工作部分使雙膠輻、切引刀、壓引板、和送料板實(shí)現(xiàn)上述運(yùn)動

形式并達(dá)到性能參數(shù)的要求；

2）繪制機(jī)器工作部件的運(yùn)動循環(huán)圖；

3）只選原動機(jī)，擬定傳動系統(tǒng)總體方案，一般包括帶傳動、齒輪和蝸桿傳動等，繪制

機(jī)械傳動系統(tǒng)方案簡圖；

4）分配各級傳動的傳動比，確定各級傳動的基本參數(shù)，并計(jì)算主要傳動件的幾何尺

內(nèi)寸；

容5）設(shè)計(jì)工作部分中的凸輪機(jī)構(gòu)。確定運(yùn)動規(guī)律，確定基圓半徑，繪制凸輪的輪廓曲

及線，并校核最大壓力角和最小曲率半徑；

任6）設(shè)計(jì)工作部分的連桿機(jī)構(gòu)。確定各構(gòu)件的運(yùn)動尺寸和執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動參數(shù)；

務(wù)7）設(shè)計(jì)工作部分中的間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)：

8）建立工作部分的運(yùn)動模型并進(jìn)行仿真分析（選作）。

其余設(shè)計(jì)參數(shù)是：引線長度35mm,鞭炮外徑4mm；生產(chǎn)能力每分鐘77排；

機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)10%；驅(qū)動電機(jī)0.55kw,1390r/min。

二、設(shè)計(jì)工作量

要求：對設(shè)計(jì)任務(wù)課題進(jìn)行工作原理和工藝動作分解，根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)

動循環(huán)圖，進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型，構(gòu)思該機(jī)械運(yùn)動方案，并進(jìn)行的選擇和評定，確定機(jī)械運(yùn)

動的總體方案，根據(jù)任務(wù)書中的技術(shù)參數(shù)，確定該機(jī)械傳動系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)，作出

機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，對相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的具體尺度進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。

要求有設(shè)計(jì)說明書一份，相關(guān)圖紙一至兩張。（有條件的要求用三維動畫表述）。

進(jìn)

起止日期工作內(nèi)容

度

安6.22-6.24構(gòu)思該機(jī)械運(yùn)動方案

排6.25-6.28運(yùn)動分析及整體設(shè)計(jì)

主要7.朱理.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，：1-325

考

參8.戴娟.機(jī)械原理課程t如計(jì)指導(dǎo)書[M].北京：高等教育出版社，：1/85

料

資9.王洪、劉揚(yáng).機(jī)械設(shè)it課程設(shè)計(jì)[M].北京：北京交通大學(xué)出版社，：13-30

10.王巍.機(jī)械制圖[M].北京：高等教育出版社，：172-210

指導(dǎo)教師:年5月16H

文檔僅供參考

系（教研室）主任年5月23日

文檔僅供參考

1.工作原理和工藝動作分解

根據(jù)任務(wù)書的要求，該機(jī)械的應(yīng)有的工藝過程是，機(jī)構(gòu)應(yīng)由

雙膠輻、切引刀、壓引板和送料板的運(yùn)動組成。各構(gòu)件的運(yùn)動形

式為：

（1）雙膠輻，每一個運(yùn)動周期的開始轉(zhuǎn)動一定角度將引線進(jìn)

給35mm，做間歇運(yùn)動，其運(yùn)動規(guī)律如圖1-1所示：

胺

雙

輻/

線

速

0-90?180*270?3€0°

圖1一1雙膠輻運(yùn)動循環(huán)圖

（2）切引刀，引線向下進(jìn)給達(dá)到指定位置而且壓引板壓緊引

線后，切引刀切斷引線，之后壓引板壓緊引線插入鞭炮。其運(yùn)動

規(guī)律如圖1—3所示：

文檔僅供參考

切引

刀

0。90。180°270。360。

圖1—2切引刀運(yùn)動循環(huán)圖

(3)壓引板，引線向下進(jìn)給后，壓引板水平方向正向進(jìn)給

5mm壓緊引線，切引刀切斷引線后再豎直向下進(jìn)給10mm,使引

線插入鞭炮，之后水平負(fù)方向退回5mm，再豎直向上進(jìn)給

10mm,準(zhǔn)備下一個運(yùn)動周期的循環(huán)。其運(yùn)動規(guī)律如圖1—2所

示：

圖1—3壓引板運(yùn)動循環(huán)圖

文檔僅供參考

（4）送料板，壓引板將引線插進(jìn)鞭炮并松開引線后，水平進(jìn)

給S=3.464mmo

其運(yùn)動規(guī)律如圖1—4所示：

料

送

板

—

9一

E

C

0。90°⑻。270°360*

圖1—4送料板運(yùn)動循環(huán)圖

2.根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動循環(huán)圖

根據(jù)以上分析，擬定鞭炮插引機(jī)運(yùn)動循環(huán)圖如圖2-1所示,

制定運(yùn)動循環(huán)圖的目的是確定鞭炮插引機(jī)各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動作的

先后順序、相位，以利于設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)試。

文檔僅供參考

圖2—1鞭炮插引機(jī)運(yùn)動循環(huán)圖

3.執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型

由以上各機(jī)構(gòu)工藝動作分解可知該機(jī)器共有四個執(zhí)行機(jī)構(gòu)雙

膠輻、壓引板、切引刀和送料板。根據(jù)運(yùn)動分析擬定各執(zhí)行機(jī)構(gòu)

文檔僅供參考

的方案如下:

3.1雙膠輯的機(jī)構(gòu)方案

由以上雙膠輯的工藝動作分解可知雙膠輯機(jī)構(gòu)需要實(shí)現(xiàn)間歇

性的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，根據(jù)要求擬定如下兩種方案，如圖3-1不完全齒

輪，圖3—2槽輪機(jī)構(gòu)所示。

圖3—1不完全齒輪圖3—2槽輪機(jī)構(gòu)

3.2壓引板機(jī)構(gòu)方案

由以上壓引板的工藝動作分解可知壓引板機(jī)構(gòu)需要實(shí)現(xiàn)水平

和豎直方向的間歇性的矩形運(yùn)動軌跡，根據(jù)要求擬定如下兩種方

案，如圖3—3連桿.凸輪組合機(jī)構(gòu)，圖3—4雙凸輪機(jī)構(gòu)所示。

文檔僅供參考

圖3—3連桿-凸輪組合機(jī)構(gòu)圖3一4雙凸輪機(jī)構(gòu)

3.3切引刀機(jī)構(gòu)方案

由以上切引刀的工藝動作分解可知切引刀機(jī)構(gòu)需要實(shí)現(xiàn)間歇

性的往復(fù)擺動運(yùn)動，根據(jù)要求擬定如下兩種方案，如圖3-5導(dǎo)桿

機(jī)構(gòu)，圖3—6凸輪機(jī)構(gòu)所不。

圖3—5導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)圖3—6凸輪機(jī)構(gòu)

3.4送料板

由以上送料板的工藝動作分解可知送料機(jī)構(gòu)需要實(shí)現(xiàn)間歇性

文檔僅供參考

的單向進(jìn)給運(yùn)動，根據(jù)要求擬定如下兩種方案，如圖3—5鏈傳動

-不完全齒輪機(jī)構(gòu)，圖3—6凸輪機(jī)構(gòu)所示。

"http://

圖3—7鏈傳動?不完全齒輪機(jī)構(gòu)圖3-8棘輪齒條機(jī)

構(gòu)

4.機(jī)械運(yùn)動方案的選擇和評定

4.1機(jī)械運(yùn)動方案的擬定

綜合以上機(jī)構(gòu)選型以及功能要求，擬定以下四種方案

方案一:方案二:

文檔僅供參考

圖4-1圖4—2

方案三：方案四:

圖4—3圖4—4

4.2壓引機(jī)構(gòu)方案比較

文檔僅供參考

圖4—1,4—2方案的壓引板機(jī)構(gòu)均采用凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)實(shí)

現(xiàn)壓引板的矩形軌跡要求，凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)多種預(yù)定

的運(yùn)動規(guī)律和運(yùn)動軌跡，該機(jī)構(gòu)以自由度為2的五桿機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)

機(jī)構(gòu)，而兩個自由度為1的擺動凸輪機(jī)構(gòu)則形成附加機(jī)構(gòu)。凸輪

連桿組合機(jī)構(gòu)克服了單一凸輪無法整周轉(zhuǎn)動的缺點(diǎn)，使機(jī)構(gòu)能夠

做精確地運(yùn)動。

而圖4-3,4-4均采用雙凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)壓引板的矩形軌跡要

求，雙凸輪機(jī)構(gòu)自由度為2,不但運(yùn)用了凸輪能夠?qū)崿F(xiàn)精確運(yùn)動

的特性，也克服了凸輪從動件不能做周轉(zhuǎn)運(yùn)動的缺點(diǎn)。

綜合比較凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)和雙凸輪機(jī)構(gòu)，二者都能夠?qū)崿F(xiàn)

預(yù)定的軌跡要求，且均用于輕載場合。但凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)制造

工藝較為復(fù)雜，所占空間較大。而雙凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)簡單，便于制

造。因此壓引機(jī)構(gòu)采用雙凸輪機(jī)構(gòu)更為合理。

4.3送料機(jī)構(gòu)方案比較

圖4-1,4-3采用鏈傳動與不完全齒輪結(jié)合的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)單向

間歇性進(jìn)給運(yùn)動，鏈傳動結(jié)構(gòu)簡單，傳動比準(zhǔn)確，對環(huán)境要求

低。附加機(jī)構(gòu)為不完全齒輪實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動。

圖4—2,4—4采用棘輪齒條機(jī)構(gòu)，輸出運(yùn)動為單向間歇性

的，行程可調(diào)而且準(zhǔn)確。但沖擊和噪音較大，適用于低速輕載場

合。

綜合比較二者都用于輕載場合，但鏈傳動較棘輪齒條機(jī)構(gòu)制

文檔僅供參考

造成本較低，結(jié)構(gòu)簡單。送料機(jī)構(gòu)采用鏈傳動與不完全齒輪結(jié)合

的機(jī)構(gòu)更加合理。

綜上比較采用方案三如圖4—3所示最為合適，即雙膠輻由不

完全齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪組成；切引刀由凸輪組成，齒輪做傳動機(jī)

構(gòu)；壓引板由雙凸輪機(jī)構(gòu)組成，標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動；送料板由不完全

齒輪一鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)組成，鏈傳動作為傳動機(jī)構(gòu)。

5.機(jī)械傳動系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)

總傳動比計(jì)算：

.=n,=1390=181

心n軸77

第一級采用傳送帶減速器，傳動比為3,第二級采用一級齒

輪減速器，傳動比為6,變速機(jī)構(gòu)如圖5—1所示。

文檔僅供參考

圖5—1系統(tǒng)變速機(jī)構(gòu)

6.插引機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動構(gòu)簡圖

與本組同學(xué)王科共同制作完成總機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，如下圖6-1所

z]Ko

文檔僅供參考

圖6—1總機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖

鞭炮插引機(jī)的動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)有雙膠輻（I）、切引刀

（II）.壓引板（III）和送料板（IV）。

雙膠輻I,由不完全齒輪1與標(biāo)準(zhǔn)齒輪組成；

切引刀II,由凸輪2組成，齒輪做傳動機(jī)構(gòu)；

壓引板川，由凸輪3、4,壓引板組成，標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動；

送料板IV,由不完全齒輪5和鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)6組成，傳送帶9

作為傳動機(jī)構(gòu)；

7、8為帶傳動，作為減速機(jī)構(gòu)。

一個周期內(nèi)的運(yùn)動規(guī)律：每一個運(yùn)動周期的開始雙膠輻先轉(zhuǎn)

文檔僅供參考

動一定角度將引線進(jìn)給35mm,然后停止轉(zhuǎn)動；引線向下進(jìn)給

后，壓引板水平方向正向進(jìn)給5mm壓緊引線；壓引板壓緊引線

后，切引刀擺到切割位置切斷引線；陵后壓引板豎直向下進(jìn)給

10mm,使引線插入鞭炮，之后水平負(fù)方向退回5mm,再豎直向

上進(jìn)給10mm然后停止運(yùn)動；壓引板向上進(jìn)給的同時送料板水平

進(jìn)給S=3.464mm,準(zhǔn)備下一個運(yùn)動周期的循環(huán)。

7.切引刀凸輪機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì)

切引刀的運(yùn)動不具高速和大負(fù)載，可選用等速運(yùn)動形式，由

要求和已知條件可知S=C8o由切引刀凸輪工藝動作分解得到以

下凸輪基本參數(shù)：推程運(yùn)動角50=45。；遠(yuǎn)休止角501二30°；

回程運(yùn)動角30'=45。；近休止角302=240°。

切引刀凸輪機(jī)構(gòu)采用盤形凸輪及推程直動從動件，對于推程

直動從動件壓力角最大許用壓力角為［。］=30°,為方便起見，不

影響機(jī)構(gòu)傳動和其它影響，直接采用。對于基圓半徑

、\.ds!dd-e~；

G之J(---------s)2

V吆團(tuán)由諾模圖查得當(dāng)壓力角為30°,如圖7-1

所示，轉(zhuǎn)角為45°,h為18mm，查得其半徑為「0=18/

0.4=45mm。

從動件為滾子從動件?，滾子與凸輪輪廓間為滾動摩擦，磨損

較小，也可用來傳遞較大動力，對于切引刀這種中高速機(jī)構(gòu)比較

合適。滾子半徑根據(jù)基圓半徑確定，其大小為rr=(0.1?0.15)

r0o系數(shù)取1.33計(jì)算得rr=6mm。

文檔僅供參考

采用反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)出如圖7—2所示的切引刀凸輪機(jī)構(gòu)。

圖7—1諾模圖

文檔僅供參考

圖7—2切引刀凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

文檔僅供參考

8,切引刀凸輪機(jī)構(gòu)速度分析

根據(jù)切引刀工藝動作分解可知切引刀的運(yùn)動速度并不高，而

且屬于低載荷機(jī)構(gòu)，因此擬定了等速運(yùn)動規(guī)律作為凸輪的運(yùn)功規(guī)

律，畫出運(yùn)動圖線如圖8—1所示，其規(guī)律分析如下：

S=(h/50)8=0.48

V=(ds)/(dt)=(hw)/5o=2.512m/s

a=(dv)/(dt)=0

文檔僅供參考

a

+oo

—oo

T

圖8—1切引刀凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動曲線

6.參考資料

1、朱理.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，