機械原理課程設計——步進式送料機

1、<p><b>　　機械原理課程設計</b></p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　設計題目：步進式送料機</p><p>　　學院： 機械工程學院</p><p>　　班級： 11機設本二班 </p><p>　　目

2、 錄</p><p>　　課程設計內(nèi)容 ·························· 3</p><p>　　設計題目

3、 ································· 3</p><p&g

4、t;　　設計任務 ································· 4</p>

5、<p>　　設計提示 ································· 4<

6、;/p><p>　　工作原理 ······························ 5</p>&

7、lt;p>　　送料機工作原理 ························ 5</p><p>　　傳動機構：常用傳動機構的基本特征···

8、;···· 5</p><p>　　傳動機構的選擇 ························ 6</p><

9、p>　　執(zhí)行機構的選擇 ························ 8</p><p>　　動力源的選擇及相應參數(shù) ····

10、············ 9</p><p>　　構件的運動分析及尺寸的確定 ············ 9</p><p>　　執(zhí)行機構的運動軌跡 &#

11、183;··················· 9</p><p>　　連桿機構的分析及尺寸的確定··········

12、3;·· 10</p><p>　　蝸輪蝸桿參數(shù)的確定 ···················· 11</p><p>　　齒輪參數(shù)與尺寸的確定 ··&

13、#183;··············· 12</p><p>　　連桿機構運動簡圖及運動分析 ············13</p>

14、<p>　　連桿機構運動簡圖 ······················ 13</p><p>　　運動分析 ······

15、························ 14</p><p>　　運動循環(huán)圖 ·······&#

16、183;····················15</p><p>　　機構運轉(zhuǎn)的整體流程 ··········&

17、#183;·········15</p><p>　　參考文獻 ······················

18、;················· 17 </p><p>　　第一章 課程設計內(nèi)容</p><p><b>　　1.1 設計題目</b></p><p>　　設計某自動

19、生產(chǎn)線的一部分——步進送料機。如圖1所示，加工過程要求若干個相同的被輸送的工件間隔相等的距離a，在導軌上向左依次間歇移動，即每個零件耗時t1移動距離a后間歇時間t2?？紤]到動停時間之比K=t1/t2之值較特殊，以及耐用性、成本、維修方便等因素，不宜采用槽輪、凸輪等高副機構，而應設計平面連桿機構。</p><p>　　圖 1 步進式送料機</p><p><b>　　具體設計

20、要求為：</b></p><p>　　1、電機驅(qū)動，即必須有曲柄。</p><p>　　2、輸送架平動，其上任一點的運動軌跡近似為虛線所示閉合曲線（以下將該曲線簡稱為軌跡曲線）。</p><p>　　3、軌跡曲線的AB段為近似的水平直線段，其長度為a，允差±c（這段對應于工件的移動）；軌跡曲線的CDE段的最高點低于直線段AB的距離至少為b，以免

21、零件停歇時受到輸送架的不應有的回碰。（有關數(shù)據(jù)見表1.1）</p><p>　　4、在設計圖中繪出機構的四個位置，AB段和CDE段各繪出兩個位。需注明機構的全部幾何尺寸。</p><p><b>　　表 1</b></p><p>　　1.2 設計任務</p><p>　　1. 步進送料機一般至少包括連桿機構和

22、齒輪機構二種常用機構。</p><p>　　2. 設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。</p><p>　　3. 圖紙上畫出步進送料機的機構運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。</p><p>　　4. 對平面連桿機構進行尺度綜合，并進行運動分析；驗證輸出構件的軌跡是否滿足設計要求；求出機構中輸出件的速度、加速度；畫出機構運動線圖。</p><p>　　5

23、. 編寫設計計算說明書。</p><p>　　1.3 設計提示</p><p>　　1. 由于設計要求構件實現(xiàn)軌跡復雜并且封閉的曲線，所以輸出構件采用連桿機構中的連桿比較合適。</p><p>　　2. 由于對輸出構件的運動時間有嚴格的要求，可以在電機輸出端先采用齒輪機構進行減速。如果再加一級蝸桿蝸輪減速，會使機構的結構更加緊湊。</p><

24、;p>　　3. 由于輸出構件尺寸較大，為提高整個機構的剛度和運動的平穩(wěn)性，可以考慮采用對稱結構（虛約束）。</p><p><b>　　第二章 工作原理</b></p><p>　　2.1 送料機工作原理</p><p>　　圖1為步進送料機的原理圖。電動機通過傳動裝置驅(qū)動滑架往復移動，工作行程時滑架上的推爪推動工件前移一個步長，當滑

25、架返回時，四桿機構運動使推爪得以從工件底面滑過，工件保持不動，當滑架再次向前推進時，推爪已復位，向前推動新的工件前移，前方推爪也推動前一工位的工件前移。其傳動裝置常使用減速器，有時也用其它傳動裝置。</p><p>　　2.2 傳動機構：常用傳動機構的基本特征</p><p><b>　　連桿機構的特點：</b></p><p>　　1.其運

26、動副元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤滑好，磨損小，加工制造容易，且連桿機構中的低副一般是幾何封閉，對保證機構的可靠性有利。</p><p>　　2.在連桿機構中，在原動件的運動規(guī)律不變的條件下，可用改變各機構的相對長度來使從動件得到不同的運動規(guī)律。</p><p>　　3.在連桿機構中，在連桿上各點的軌跡是各種不同的形狀的曲線，其形狀隨著各構件的相對長度的改變而改變，故連桿曲線的形

27、式多樣，可用來滿足一些特定的工作需要。</p><p>　　4.利用連桿機構還可以很方便地改變運動的傳遞方向，擴大行程，實現(xiàn)增力和遠距離傳動等目的。</p><p>　　圖 2 四桿機構</p><p><b>　　齒輪機構的特點：</b></p><p>　　齒輪機構是在各種機構中應用最為廣泛的一種傳動機構。它依靠

28、輪齒齒廓直接接觸來傳遞空間任意兩軸間的運動和動力，并具有傳遞功率范圍大，傳動功率高，傳動比準確，使用壽命長，工作可靠等優(yōu)點。</p><p>　　2.3 傳動機構的選擇</p><p>　　考慮到動停時間之比K=t1/t2之值較特殊，以及耐用性、成本、維修方便等因素，不宜采用槽輪、凸輪等高副機構，故采用應平面連桿機構和齒輪機構。</p><p>　　鑒于傳動機構

29、的特點，我們小組提出了四種方案：</p><p>　　方案 1 ：采用凸輪搖桿機構</p><p>　　圖 3 凸輪搖桿機構</p><p>　　此機構雖然能夠滿足運動軌跡的要求，但由于該機構有凸輪機構，導致在機構的運動路線的計算時非常復雜，而且凸輪機構易磨損，機構的平衡性不好，導致在機構運動時，產(chǎn)生很大的噪聲，而且構件會損壞的非?？?，所以舍棄這個方案。<

30、/p><p>　　方案 2 ：采用從動件圓柱凸輪機構</p><p>　　圖 4 圓柱凸輪機構</p><p>　　該凸輪機構雖然能實現(xiàn)工件的移動，但不滿足設計要求的輸送爪的運動軌跡，所以該方案舍棄。</p><p>　　方案 3 ：采用齒輪與齒條的配合</p><p>　　圖 5 齒輪與齒條配合</p>

31、;<p>　　該機構雖然能實現(xiàn)工件在工作臺上的間歇運動，也能滿足設計要求的時間間隔，但該機構的傳送裝置為環(huán)狀的傳送帶，不滿足得及要求的曲線，所以該方案舍棄。</p><p>　　方案 4 ：采用齒輪連桿機構</p><p>　　圖 6 齒輪連桿機構</p><p>　　經(jīng)過詳細的對比、研究，我們最終決定采用方案 4。 </p>&

32、lt;p>　　2.4 執(zhí)行機構的選擇</p><p><b>　　方案 1 ：帶傳動</b></p><p><b>　　圖 7 帶傳動</b></p><p><b>　　方案 2 ：機械爪</b></p><p><b>　　圖 8 機械爪<

33、/b></p><p>　　經(jīng)過研究、比較，為了實現(xiàn)間歇送料，并且保證工作的穩(wěn)定性和準確性，最終決定采用方案 2 。</p><p>　　2.5 動力源的選擇及相應參數(shù)（原動機）</p><p>　　型號：Y132M2-6 功率：7.5KW 頻率：50HZ</p><p>　　電壓：380V

34、 電流：15.6A 接法： △</p><p>　　轉(zhuǎn)速：960r/min</p><p>　　第三章 構件的運動分析及尺寸的確定</p><p>　　3.1 執(zhí)行構件的運動軌跡</p><p>　　因為執(zhí)行構件（即輸出構件）要滿足如下的運動軌跡，所以運動構件必須要滿足如圖的運動路徑。</p>

35、<p>　　圖 9 執(zhí)行機構運動軌跡</p><p>　　3.2 連桿機構的分析</p><p>　　為了使機架得到給定的運動軌跡，連桿機構應為四連桿機構：（如下圖）</p><p>　　圖 10 連桿機構</p><p><b>　　連桿尺寸的確定</b></p><p>　　

36、由機械原理課本四連桿運動軌跡圖譜可查得，桿a、b、b’c、d長度比例為：1：5：2.5：4：3</p><p>　　a桿與該機構的平動軌跡的長度比為1：5.</p><p>　　因為輸出機構要滿足題目要求的軌跡，</p><p><b>　　表 2</b></p><p>　　即平動軌跡要求長度為400mm，根據(jù)查表來的

37、比例數(shù)據(jù)可得各個桿的長度為：</p><p><b>　　表 3</b></p><p>　　3.3 蝸桿參數(shù)的確定</p><p>　　由蝸桿的分度圓直徑預期模數(shù)的匹配標準系列可知：</p><p>　　模數(shù)為2的時候，分度圓直徑可選為22.4。</p><p><b>　　表 4

38、</b></p><p>　　蝸輪2,3的參數(shù)的確定</p><p><b>　　表 5</b></p><p>　　由以上參數(shù)可知該減速機構的傳動比為z2/z1=60</p><p>　　3.5 齒輪參數(shù)與尺寸的確定</p><p><b>　　由方案可知：</b

39、></p><p>　　輸出構件每分鐘循環(huán)運動的次數(shù)為：60/（2+4）=10次</p><p>　　根據(jù)齒輪的標準模數(shù)系列表：</p><p><b>　　表 6</b></p><p><b>　　第1系列</b></p><p><b>　　第2系列&l

40、t;/b></p><p><b>　　可得</b></p><p>　　由于6,7齒輪與蝸輪2,3連在同一軸上，所以這兩個齒輪的轉(zhuǎn)速w與蝸輪的轉(zhuǎn)速一致。</p><p>　　齒輪1與4,,6與7為對稱齒輪，兩兩完全相同，所以</p><p>　　該直齒圓柱齒輪組的參數(shù)為</p><p>&

41、lt;b>　　表 7</b></p><p>　　動力由6,7齒輪傳動到1,4齒輪上，傳動比為80/50=1.6</p><p>　　所以齒輪1,4的轉(zhuǎn)速w=960r/min/60/1.6=10r/min</p><p>　　即在一分鐘內(nèi)，齒輪1和4轉(zhuǎn)動10周，所以連桿a也轉(zhuǎn)動10周，即該連桿機構循環(huán)運動10周，等于設計要求的轉(zhuǎn)速。故該傳動系的設

42、計是合理且符合要求的。</p><p>　　第四章 連桿機構運動簡圖及運動分析</p><p>　　4.1 連桿機構運動簡圖</p><p>　　圖 11 機構運動簡圖</p><p><b>　　4.2 運動分析</b></p><p><b>　　如圖 11 所示</

43、b></p><p>　　⑴系統(tǒng)總傳動比 i=（960·2л/60）X（60/10·2л）=96</p><p>　?、魄B桿機構桿件尺寸</p><p>　　E1E2=400mm EE’’=50mm w2=2*3.14*10/60=1.05rad/s</p><p>　　K=(180。+θ)/

44、 (180?！?=t1 /t2=2</p><p><b>　　=>θ=60。</b></p><p>　　E1E22=AE12+AE22-2AE1AE2cos60。</p><p>　　AE1=2BC-AB AE 2=2BC+AB</p><p>　　4BC2+3AB2=E1E22</p>

45、<p>　　DE-DE’’=EE’’</p><p>　　DE’’=(AE’’2-AD’’2)1/2 DE=(BE2-BD2)1/2</p><p>　　AE’’=AB+2BC AD=AB+BD BE=2BC</p><p><b>　　令AB=80mm </b></p><p>　　=>B

46、C=180mm BD=25mm</p><p>　　（3）輸出點在E點時的速度 （uv = 0.0021 m/s/mm）</p><p>　　VE= VB + VEB; </p><p>　　VB =ω2·AB=1.05*0.08=0.084 m/s</p><p>　　VE=0.0021*pb=0.0021*40=

47、0.1115m/s</p><p>　　(4)輸出點在E’是的加速度 （ua = 0.00105 m/s2 /mm）</p><p>　　aE’= anB+ atB+ anE’B+ atE’B</p><p>　　其中 atB = 0, anEB = 0, anB =ω22 *AB=1.05^2*0.008=0.0693 m/s2 </p><

48、p>　　aE’ =0.00105*p’a’=0.00105*83=0.07349m/s2 </p><p>　　第五章 運動循環(huán)圖</p><p>　　圖 12 運動循環(huán)圖</p><p>　　第六章 機構運轉(zhuǎn)的整體流程 </p><p>　　圖 12 機構運動的整體流程</p><p><

49、;b>　　參考文獻</b></p><p>　　【1】 孫桓，陳作模．機械原理[M]．北京：高等教育出版社，2005</p><p>　　【2】 裘建新（主編）機械原理課程設計指導書·高等教育出版社2007年 11月</p><p>　　【3】 李學榮，朱橋等（編制）連桿曲線圖譜（第一版）重慶出版社1993年</p><