機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)(湖南工大09級(jí)).doc

16湖南工業(yè)大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)資 料 袋 機(jī)械工程 學(xué)院（系、部） 2011 2011 學(xué)年第 2學(xué)期 課程名稱 機(jī)械原理 指導(dǎo)教師 銀金光 職稱 教授 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 學(xué)號(hào) 題 目 步進(jìn)式輸送機(jī)的設(shè)計(jì) 成 績(jī) 起止日期2011 年 06月 27 日 2011年 07月01日目 錄 清 單序號(hào)材 料 名 稱資料數(shù)量備 注1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3課程設(shè)計(jì)圖紙張456機(jī) 械 原 理設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)步進(jìn)式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)起止日期： 2011年 6 月 27 日 至 2011 年 7 月 1 日學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)成績(jī)指導(dǎo)教師(簽字)機(jī)械工程學(xué)院（部）2011年 月 日目錄0.設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)21. 工作原理和工藝動(dòng)作分解32. 根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖33. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型4. 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)定5. 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)6. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖7. 主加壓機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì)8主加壓機(jī)構(gòu)三維建模9,主加壓機(jī)構(gòu)速度與加速度分析（分析一個(gè)位置）.10.參考資料.11.設(shè)計(jì)總結(jié)湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2011 2011 學(xué)年第 2 學(xué)期 機(jī)械工程 學(xué)院（系、部） 專業(yè)09 班級(jí)課程名稱： 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 步進(jìn)式輸送機(jī)的設(shè)計(jì) 完成期限：自 2011 年 6 月 27日至 2011 年 7 月 1 日共 1 周內(nèi)容及任務(wù)一、工作原理及工藝動(dòng)作簡(jiǎn)介步進(jìn)式輸送機(jī)是一種能間歇地輸送工件并使其間距始終保持穩(wěn)定步長(zhǎng)的輸送機(jī)械。工件經(jīng)過(guò)隔斷板從料輪滑落到輥道上，隔斷板作間歇往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，工件按一定的時(shí)間間隔向下滑落。輸送滑架作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，工作行程時(shí)，滑架上位于最左側(cè)的推爪推動(dòng)始點(diǎn)位置工件向前移動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)，當(dāng)滑架返回時(shí)，始點(diǎn)位置又從料輪處接受了一個(gè)新工件。由于推爪下裝有壓力彈簧，推爪返回時(shí)已復(fù)位并從工件底面滑過(guò)，工件保持不動(dòng)。當(dāng)滑架再次向前推進(jìn)時(shí)，該推爪已復(fù)位并推動(dòng)新工件前移，與此同時(shí)，該推爪前方的推爪也推動(dòng)前工件一起向前再移動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)。如此周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)工件的步進(jìn)式傳輸。顯而易見(jiàn)，隔斷板的插斷運(yùn)動(dòng)必須與工件的移動(dòng)協(xié)調(diào)，從而在時(shí)間和空間上相匹配。二、原始數(shù)據(jù) （1）輸送工件形狀和尺寸如圖所示，工件質(zhì)量為60kg,輸送步長(zhǎng)H=820mm,允許誤差正負(fù)0.20mm.(2)輥道上允許輸送工件最多為8件。工件底面與輥道間的摩擦系數(shù)為0.15（當(dāng)量值），輸送滑架質(zhì)量為240kg,當(dāng)量摩擦系數(shù)可取為0.15。（3）滑架工作行程平均速度為0.42m/s，要求保證輸送速度盡可能均勻，行程速比變化系數(shù)K不小于1.5。（4）最大擺動(dòng)件線質(zhì)量偉20kg/m,質(zhì)心在桿長(zhǎng)中點(diǎn)，繞質(zhì)心線轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為2千克每平米，其余構(gòu)件與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可忽略不計(jì)。發(fā)動(dòng)機(jī)到曲柄軸的傳動(dòng)系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量近似取為2千克每平米。（5）許用速度不均勻系數(shù)為0.1。（6滑架導(dǎo)路水平線與安裝平面高度允許值在1100mm以下。（7）電動(dòng)機(jī)規(guī)格自選。三、設(shè)計(jì)任務(wù)（1）根據(jù)工藝動(dòng)作要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。（2）進(jìn)行插斷機(jī)構(gòu)、步進(jìn)式輸送機(jī)構(gòu)的選型。（3）機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和選擇。（4）根據(jù)選定的原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案，分配傳動(dòng)比，并進(jìn)行主要傳動(dòng)件的幾何尺寸計(jì)算，畫(huà)出傳動(dòng)系統(tǒng)方案圖。 （5）執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算。 （6）畫(huà)出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 （7）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容2011.06.272011.06.27工作原理分析、工藝動(dòng)作分析、執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型和擬定 2011.06.282011.06.28運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)、繪制運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 2011.06.292011.06.29機(jī)構(gòu)尺度設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)分析2011.06.302011.06.31動(dòng)力分析、繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖2011.07.012011.07.01整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、設(shè)計(jì)小結(jié)主要參考資料1、 朱理主編，機(jī)械原理，高等教育出版社2、 鄭文緯主編.機(jī)械原理，高等教育出版社3、 孫桓主編. 機(jī)械原理，高等教育出版社4、 戴娟主編，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，高等教育出版社5、 羅洪田主編.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，高等教育出版社指導(dǎo)教師： 銀金光 2011年6 月1 日系（教研室）主任： 王菊槐 2011 年6 月 10 日1.工作原理和工藝動(dòng)作分解工件經(jīng)過(guò)隔斷板從料輪滑落到輥道上，隔斷板作間歇往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，工件按一定的時(shí)間間隔向下滑落。輸送滑架作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，工作行程時(shí)，滑架上位于最左側(cè)的推爪推動(dòng)始點(diǎn)位置工件向前移動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)，當(dāng)滑架返回時(shí)，始點(diǎn)位置又從料輪處接受了一個(gè)新工件。由于推爪下裝有壓力彈簧，推爪返回時(shí)已復(fù)位并從工件底面滑過(guò)，工件保持不動(dòng)。當(dāng)滑架再次向前推進(jìn)時(shí)，該推爪已復(fù)位并推動(dòng)新工件前移，與此同時(shí)，該推爪前方的推爪也推動(dòng)前工件一起向前再移動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)。如此周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)工件的步進(jìn)式傳輸。顯而易見(jiàn)，隔斷板的插斷運(yùn)動(dòng)必須與工件的移動(dòng)協(xié)調(diào)，從而在時(shí)間和空間上相匹配。（1）隔斷板是將工件從料輪處放出的機(jī)構(gòu)，所以隔斷板必須是做間歇運(yùn)動(dòng)。如下圖所示，圖1-1 上沖頭位移線圖(2)步進(jìn)式輸送機(jī)構(gòu)要求在隔斷板完成下料動(dòng)作后立即開(kāi)始接受工件，并將其以均勻速度運(yùn)送至指定位置。在此過(guò)程中，滑架上的推爪推動(dòng)工件向前運(yùn)動(dòng)。推爪下方的壓力彈簧受到壓力作用，是推爪處于工作狀態(tài)，當(dāng)壓力消失時(shí)，彈簧使推爪停止工作，推爪從工件底面滑過(guò)，工件保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)。輸送機(jī)構(gòu)行程圖如下所示，2.根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的目的是確定各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作的先后順序、相位，以利于設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)試。3.執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型由上述分析可知，插斷機(jī)構(gòu)需要在時(shí)間間隔以內(nèi)完成工件的取料和下料，有嚴(yán)格的時(shí)間要求。按照要求，插斷機(jī)構(gòu)需要完成間歇式往返運(yùn)動(dòng)，并且有嚴(yán)格的時(shí)間按要求。經(jīng)過(guò)認(rèn)真考慮，發(fā)現(xiàn)有以下幾種機(jī)構(gòu)符合要求，具體情況如下圖所示。按照所提出的要求，一共選出一下幾種方案作為對(duì)比方案，如下圖所示， 方案二方案三4.機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)定如圖所示的方案一采用了搖桿滑塊機(jī)構(gòu)，能夠得到理想的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，也能夠使工作行程達(dá)到一個(gè)步長(zhǎng)以上。做圓周運(yùn)動(dòng)的搖桿工作平穩(wěn)，能夠使滑塊工作精度高。但效率不會(huì)很高，好在要求當(dāng)中的工件做低速運(yùn)動(dòng)，正好適用如圖所示的方案二采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄長(zhǎng)度僅為滑塊行程的一半，機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，尺寸較小，但滑塊在行程末端只作瞬時(shí)停歇，運(yùn)動(dòng)規(guī)律不理想。如圖所示的方案三，。是采用了凸輪滑塊機(jī)構(gòu)。但要使從動(dòng)件達(dá)到要求的工作行程，凸輪的向徑比較大，于是凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)空間也較大。而且凸輪與從動(dòng)件是高副接觸，不宜用于低速、大壓力的場(chǎng)合。由此可見(jiàn)，選用方案一的搖桿滑塊機(jī)構(gòu)最為合適。如下圖所示，5.機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比計(jì)算： （5-1）第一級(jí)采用帶傳動(dòng)，取傳動(dòng)比為4，第二級(jí)采用雙級(jí)齒輪減速器，傳動(dòng)比為14.4，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖5-1所示：（應(yīng)該附圖5-1,）6.壓片機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖綜合本組、同學(xué)的機(jī)構(gòu)選型，做出壓片機(jī)的總體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，如圖6-1所示圖6-1壓片機(jī)的總體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（此處要求把圖6-1簡(jiǎn)要的說(shuō)明）7. 主加壓機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì)（同組的、同學(xué)做送料機(jī)構(gòu)、下沖頭機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)） 假設(shè)已知曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律sj2(圖a)，圖b所示為該機(jī)構(gòu)正處于滑快速度接近于零的位置曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律y1j1：如圖c實(shí)線所示，而圖d所示為該機(jī)構(gòu)搖桿OAA正處于速度為零的位置。若將圖bd所示的兩個(gè)機(jī)構(gòu)就在圖示位置串聯(lián)，則串聯(lián)以后構(gòu)件OAA和OAA成為一個(gè)構(gòu)件(圖e)，因此，第一個(gè)機(jī)構(gòu)中的j1和第二個(gè)機(jī)構(gòu)中的j2有如下關(guān)系:式中jo為一常數(shù)圖7-1主加壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原理圖所以若將圖c的坐標(biāo)j1用j2表示則相當(dāng)于曲線平移了一個(gè)距離j0(如虛線所示)。當(dāng)sj2和y1j2如圖b、c所示安排時(shí)，則沿圖中箭頭所示走向從y1得j2，由j2得s，而從此y1、s得到y(tǒng)1-s曲線上的一點(diǎn)，依此可得出一條y1-s曲線。從圖a、c的局部放大圖f中可知，在y1由bc0-a的區(qū)域內(nèi)(轉(zhuǎn)角約70)，滑塊的位移s約在接近零的一個(gè)很小的范圍(約o37mm)內(nèi)運(yùn)動(dòng)，依靠運(yùn)動(dòng)副的間隙，可近似認(rèn)為這時(shí)滑塊是停歇的。由此看來(lái)，若使sj2曲線上s為零的附近的一段曲線交化比較平緩，y1jI曲線在y1的最小值附近的曲線也比較平緩的話，滑塊近似停歇所占的y1角就比較大；又為了使構(gòu)件AB受力小些，同時(shí)也使機(jī)構(gòu)能得到比較合理的布置，可將曲柄搖扦機(jī)構(gòu)OAABOB整個(gè)繞OA逆時(shí)針向轉(zhuǎn)一個(gè)角度j0，如圖g所示，這并不影響機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能，反而改善了構(gòu)件AB的受力條件。根據(jù)上述分析該機(jī)構(gòu)可按如下步驟設(shè)計(jì)：(1)確定曲柄滑塊機(jī)構(gòu)尺寸。根據(jù)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)特性(圖7-2a)，llr愈小，在s0處的位移變化愈大，所以應(yīng)選較大的l；但l愈大，從s090、l00mm的位移所需曲柄的轉(zhuǎn)角q也愈大；又因?yàn)榍桥c曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的搖桿串接的，而搖扦的轉(zhuǎn)角應(yīng)小于180，且希望取小一些為好。所以，應(yīng)取一個(gè)合適的曲柄長(zhǎng)度和l值，滿足滑決有90100mm的行程而曲柄轉(zhuǎn)角則在30左右同時(shí)在j2178182的范圍內(nèi)沿塊位移不大于o4mm或更小(可近似看作滑塊停歇)。 圖7-2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和曲柄搖桿機(jī)構(gòu)特性故取l1，按j2178182的范圍內(nèi)沿塊位移不大于o4mm，計(jì)算得：L100， j2=32.5 圖7-2 主加壓機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算原理圖 (2)確定曲柄搖扦機(jī)構(gòu)尺寸。如圖7-2所示，在壓片位置，機(jī)構(gòu)應(yīng)有較好的傳動(dòng)角。所以，當(dāng)搖桿在OAA位置時(shí)，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的連桿AB與OAA的夾角應(yīng)接近90。此時(shí)，OB若選在AB的延長(zhǎng)線上，則受力最小。故在此線上選一適當(dāng)位置作OB。具體選定OB的位置時(shí)，可再考慮急回特性的要求，或搖桿速度接近零的區(qū)域中位移變化比較平緩的要求。它與機(jī)構(gòu)尺寸的大致關(guān)系是：行程速度變化系數(shù)K愈大，在位置A時(shí)的位移變化較大，所以O(shè)B距點(diǎn)A遠(yuǎn)一些好，但又受到機(jī)構(gòu)尺寸和急回特性的限制，不能取得太遠(yuǎn)。選定OB以后可定出與OAA兩個(gè)位移j3、j4對(duì)應(yīng)的OBB的兩個(gè)位移y3y4。圖7-3 主加壓機(jī)構(gòu)尺寸圖如圖7-3所示，經(jīng)計(jì)算，得曲柄LOA