機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)——步進(jìn)式工件輸送機(jī)...doc

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：步進(jìn)式工件輸送機(jī)設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：12機(jī)械1班學(xué)生姓名：馮劍學(xué) 號(hào)：1200101112完成日期：2013年12月第一章：設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)題目：步進(jìn)式輸送機(jī)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原理：步進(jìn)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)的傳送機(jī)械。工件通過隔斷板釋放，滑落到輥道上，帶有推爪的滑架作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)推爪推動(dòng)工件的左端面一起運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過多次的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，最終把工件運(yùn)送到指定位置。設(shè)計(jì)要求1）工件質(zhì)量：70kg2）輸送步長(zhǎng)H=400mm，可載58個(gè)工件3）運(yùn)輸速度為0.44m/s，盡可能均勻，行程系數(shù)K=1.254）工作阻力2500N5）往復(fù)次數(shù)406）滑架導(dǎo)路水平線與安裝平面高度允許在800-1000mm。第二章：原動(dòng)機(jī)的選擇減速器結(jié)構(gòu)展開式二級(jí)圓柱直齒輪減速器。電動(dòng)機(jī)選擇（一）工作機(jī)的功率Pw=、 、選用 （二）總效率查課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表17（三）所需電動(dòng)機(jī)功率Ped 大于等于Pd查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)電動(dòng)機(jī)選用三相異步電機(jī)籠型Y132M16 n滿 = 960r/min傳動(dòng)比分配工作機(jī)的轉(zhuǎn)速： n滿為電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速，n為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速。取 則i齒=i2i3i帶=i1=3；i2=3；i3=3.2動(dòng)力運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)速n=960r/min轉(zhuǎn)矩T=59.79(Nm)=808.26(Nm )第三章：總功能定義及功能分解運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)軸名功率P KW轉(zhuǎn)矩T Nm轉(zhuǎn)速r/min輸入輸出輸入輸出電動(dòng)機(jī)軸41179601軸3.923.81173403202軸3.83.6934010571073軸3.693.5810571026344軸3.583.581026102634第四章：工作原理及工藝動(dòng)作分解 根據(jù)工藝過程，機(jī)構(gòu)應(yīng)具有一個(gè)電動(dòng)機(jī)和兩個(gè)執(zhí)行構(gòu)件（滑架、隔斷板）。(1) 滑架 作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，推程時(shí)推動(dòng)工件向前運(yùn)動(dòng)，回程時(shí)，工件靜止，工作行程L=400mm，工作平均速度v=0.44m/s。第五章：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。以主動(dòng)件的轉(zhuǎn)角作為橫坐標(biāo)(0、360)，以各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標(biāo)作出位移曲線。主動(dòng)軸每轉(zhuǎn)一圈為其準(zhǔn)擬定的滑架機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如圖所示：第六章：執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型與評(píng)價(jià) 減速器結(jié)構(gòu)選擇及相關(guān)性能參數(shù)計(jì)算.1 減速器結(jié)構(gòu)展開式二級(jí)圓柱直齒輪減速器。.2 電動(dòng)機(jī)選擇（一）工作機(jī)的功率Pw=、 、選用 （二）總效率查課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表17（三）所需電動(dòng)機(jī)功率Ped 大于等于Pd查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)電動(dòng)機(jī)選用三相異步電機(jī)籠型Y132M16 n滿 = 960r/min.3 傳動(dòng)比分配工作機(jī)的轉(zhuǎn)速： n滿為電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速，n為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速。取 則i齒=i2i3i帶=i1=3；i2=3；i3=3.2.4 動(dòng)力運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算（一）轉(zhuǎn)速n=960r/min（二）功率P（三）轉(zhuǎn)矩T=59.79(Nm)=808.26(Nm )運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)結(jié)果表3-1表3-1 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)軸名功率P KW轉(zhuǎn)矩T Nm轉(zhuǎn)速r/min輸入輸出輸入輸出電動(dòng)機(jī)軸41179601軸3.923.81173403202軸3.83.6934010571073軸3.693.5810571026344軸3.583.581026102634齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算.1高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（一）齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線直齒輪齒輪材料及熱處理 材料：高速級(jí)小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪 280HBS 取小齒齒數(shù)=24高速級(jí)大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為大齒輪 240HBS Z=iZ1 Z2=324=72 取Z=72 齒輪精度按GB/T100951998，選擇7級(jí)，齒根噴丸強(qiáng)化。（二）初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)確定各參數(shù)的值:試選=1.3 見參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)公式10-13計(jì)算應(yīng)力值環(huán)數(shù)N=60nj =603201（283009）=8.310hN= =N1/i2=8.310h /3=2.810h #(3為齒數(shù)比,即3=)見參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì) 10-19圖得：K=0.95 K=1齒輪的疲勞強(qiáng)度極限取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1, 見參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)公式10-12得: 許用接觸應(yīng)力 見參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)見參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6得： =189.8MP 由表10-7得: =1T=95.510=95.5103.278/304=1.0310N.m3.設(shè)計(jì)計(jì)算小齒輪的分度圓直徑d=計(jì)算圓周速度計(jì)算齒寬b和模數(shù)計(jì)算齒寬bb=67.1mm計(jì)算摸數(shù)m=計(jì)算齒寬與高之比 計(jì)算載荷系數(shù)K使用系數(shù)=1根據(jù),7級(jí)精度, 查課本由圖10-8得動(dòng)載系數(shù)K=1.05,見參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)由表10-4得K的計(jì)算公式:K=1見參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)由圖10-13得: K=1見參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)由表10-2 得: K=1故載荷系數(shù):KK K K K =11.0511.423=1.494按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑計(jì)算模數(shù)4. 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩102Nm確定齒數(shù)z因?yàn)槭怯昌X面，故取z24，zi z3.032472傳動(dòng)比誤差iuz/ z78/243.03i0.0325，允許 初選齒寬系數(shù)按對(duì)稱布置，由表查得1載荷系數(shù)K查取齒形系數(shù)Y和應(yīng)力校正系數(shù)Y見參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)由表10-5得:齒形系數(shù)Y2.65 Y2.236應(yīng)力校正系數(shù)Y1.58 Y1.754計(jì)算大小齒輪的 安全系數(shù)由表查得S1.25見參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)由圖10-20c得到彎曲疲勞強(qiáng)度極限小齒輪 大齒輪見參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)由圖10-18得彎曲疲勞壽命系數(shù):K=0.9；K=0.94 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4 大齒輪的數(shù)值大.選用.設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)算模數(shù) 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，按GB/T1357-1987圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),取m=2.5mm但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需要按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=70.29來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù).于是由:z=28 取z=28那么z=328=84 尺寸計(jì)算 計(jì)算大.小齒輪的分度圓直徑2.計(jì)算中心距 計(jì)算齒輪寬度取，5.2低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1.齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線直齒輪（1）齒輪材料及熱處理 材料：高速級(jí)小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪 280HBS 取小齒齒數(shù)高速級(jí)大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為大齒輪 240HBS 齒輪精度按GB/T100951998，選擇7級(jí)，齒根噴丸強(qiáng)化。初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)確定各參數(shù)的值: =1.3 參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)公式10-13計(jì)算應(yīng)力值環(huán)數(shù) 參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì) 10-19圖得：K=0.98 K=1齒輪的疲勞強(qiáng)度極限取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1, 見參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)公式10-12得: 許用接觸應(yīng)力 見參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)由表10-6得： 由表10-7得: =13.設(shè)計(jì)計(jì)算小齒輪的分度圓直徑計(jì)算圓周速度計(jì)算齒寬b和模數(shù)計(jì)算齒寬b計(jì)算摸數(shù)m 計(jì)算載荷系數(shù)K使用系數(shù)=1根據(jù),7級(jí)精度, 見參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)由圖10-8得動(dòng)載系數(shù)K=1見參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)由表10-4得K的計(jì)算公式:K= +0.2310b =1.12+0.18(1+0.61) 1+0.231049.53=1.423見參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)由圖10-13得: K=1.3見參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)由表10-2 得: K=1.0927故載荷系數(shù):按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑d=d=83.58=88.42計(jì)算模數(shù) 4. 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式（一）式內(nèi)的各參數(shù)值1.由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限；2.由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)，3.計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力；取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，應(yīng)力修正系數(shù),得 4.計(jì)算載荷系數(shù)K 5.查取齒形系數(shù)、和應(yīng)力修正系數(shù)、由機(jī)械設(shè)計(jì)表查得；6.計(jì)算大、小齒輪的并加以比較；大齒輪大7.設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒輪面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的魔術(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.07并就進(jìn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值=3mm 接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑=96mm，算出小齒數(shù)大齒輪 （二）幾何尺寸設(shè)計(jì)1.計(jì)算分圓周直徑、 2.計(jì)算中心距 3.計(jì)算齒輪寬度取，。帶齒輪各設(shè)計(jì)參數(shù)附表齒輪各設(shè)計(jì)參數(shù)附表 1.各傳動(dòng)比V帶高速級(jí)齒輪低速級(jí)齒輪333.2表5-12. 各軸轉(zhuǎn)速n(r/min)(r/min)(r/min)(r/min)3201073434表5-23. 各軸輸入功率 P（kw）（kw）（kw）(kw)3.92 3.83.693.58表5-34. 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 T(Nm)(Nm)(Nm) (Nm)11734010571026第七章：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選型與評(píng)價(jià)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有以下幾種：齒輪機(jī)構(gòu)；螺旋機(jī)構(gòu)；帶傳動(dòng)及鏈傳動(dòng)；連桿機(jī)構(gòu)；凸輪機(jī)構(gòu)（表列舉了幾種常有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本特性）。表1-1 常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本特性齒輪傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)帶傳動(dòng)鏈傳動(dòng)連桿傳動(dòng)凸輪傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)傳動(dòng)比準(zhǔn)確，外廓尺寸小，功率高，壽命長(zhǎng)，功率及速度范圍廣，適宜于短距離傳動(dòng)傳動(dòng)比大，可實(shí)現(xiàn)反向自鎖，用于空間交錯(cuò)軸傳動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)中心距變化范圍廣，可用于長(zhǎng)距離傳動(dòng)，可吸振，能起到緩沖及過載保護(hù)中心距變化范圍廣，可用于長(zhǎng)距離傳動(dòng)，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，特殊鏈可用于傳送物料適用于寬廣的載荷范圍，可實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)軌跡，可用于急回、增力，加大或縮小行程等能實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，機(jī)構(gòu)緊湊可改變運(yùn)動(dòng)形式；轉(zhuǎn)動(dòng)變移動(dòng)，傳動(dòng)比較大缺點(diǎn)制造精度要求高效率較低用打滑現(xiàn)象，軸上受力較大有振動(dòng)沖擊，有多邊形效應(yīng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，不宜高速度運(yùn)動(dòng)易磨損，主要用于運(yùn)動(dòng)的傳遞滑動(dòng)螺旋剛度較差，效率不高效率開式0.92-0.96閉式0.96-0.99開式0.5-0.7閉式0.7-0.9自鎖0.4-0.45平帶0.92-0.98V帶0.92-0.94同步帶0.96-0.98開式0.9-0.93閉式0.95-0.97在運(yùn)動(dòng)過程中隨時(shí)發(fā)生變化隨運(yùn)動(dòng)位置和壓力角不同，效率也不同滑動(dòng)0.3-0.6滾動(dòng)0.85-0.98速度6級(jí)精度直齒v18m/s6級(jí)精度非直齒v36m/s5級(jí)精度直齒v200m/s滑動(dòng)速度v15-35m/sV帶v25m/s同步帶v50m/s滾子鏈v15m/s齒形鏈v30m/s功率漸開線齒輪50000kw圓弧齒輪6000kw錐齒輪1000kw小于750kw常用于50kw以下V帶40同步帶200-750kw最大可達(dá)3500kw通常為100kw以下傳動(dòng)比一對(duì)圓柱齒輪i10通常i5一對(duì)圓錐齒輪i8通常i3開式i100常用i15-60閉式i60常用i10-40平帶i5V帶i7同步帶i10滾子鏈i7-10齒形鏈i15其他主要用于傳動(dòng)主要用于傳動(dòng)常用于傳動(dòng)鏈的高速端常用于傳動(dòng)鏈中速度較低處既可為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)又可做為執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要用于轉(zhuǎn)變運(yùn)動(dòng)形式，可做為調(diào)整機(jī)構(gòu)根據(jù)以上分析，我們選擇開始齒輪傳動(dòng)。第八章：機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選擇與評(píng)價(jià)方案（1）采用液壓凸輪機(jī)構(gòu)為主，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本方案采用液壓動(dòng)力裝置以推動(dòng)擋板左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)。再采用凸輪機(jī)構(gòu)推動(dòng)擋板做上下的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)由液壓機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)相互配合，使擋板做曲線運(yùn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)造也較為普通，切運(yùn)行時(shí)噪聲低。運(yùn)動(dòng)行程一眼明了。缺點(diǎn)是該機(jī)構(gòu)有兩個(gè)自由度，所以運(yùn)動(dòng)難于控制，不夠平穩(wěn)。而且液壓機(jī)構(gòu)成本太高，且維護(hù)檢修復(fù)雜。方案（2）采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)。曲柄連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：1） 其運(yùn)動(dòng)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(jī)構(gòu)中的低副一般是幾何封閉，對(duì)保證機(jī)構(gòu)的可靠性有利。2） 在曲柄連桿機(jī)構(gòu)中，在原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變的條件下，可用改變各機(jī)構(gòu)的相對(duì)長(zhǎng)度來使從動(dòng)件得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。3） 在曲柄連桿機(jī)構(gòu)中，在連桿上各點(diǎn)的軌跡是各種不同的形狀的曲線，其形狀隨著各構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度的改變而改變，故連桿曲線的形式多樣，可用來滿足一些特定的工作需要。利用連桿機(jī)構(gòu)還可以很方便地改變運(yùn)動(dòng)的傳遞方向，擴(kuò)大行程，實(shí)現(xiàn)增力和遠(yuǎn)距離傳動(dòng)等目的 根據(jù)對(duì)比分析，我們選擇曲柄連桿機(jī)構(gòu)作為工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)式輸送。參考文獻(xiàn) 1 邱宣懷. 機(jī)械設(shè)計(jì). 第4版. 高等教育出版社，1997 2 陳秀寧，施高義. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì). 第2版. 浙江大學(xué)出版社，20043 謝進(jìn)，萬朝燕，杜立杰. 機(jī)械原理. 高等教育出版社，20044高玉芳，