機械原理課程設(shè)計——步進式送料機

1、機械原理課程設(shè)計 說明書設(shè)計題目：步進式送料機學(xué)院：機械工程學(xué)院班級：09機制四班姓名：宋海龍指導(dǎo)教師：蘇和平日期：2011/12/04目第一章課程設(shè)計內(nèi)容1.1設(shè)計題目 .31.2設(shè)計任務(wù) .41.3設(shè)計提示 .4第二章工作原理 .52.1送料機工作原理 .52.2傳動機構(gòu)：常用傳動機構(gòu)的基本特征.52.3傳動機構(gòu)的選擇 .62.4執(zhí)行機構(gòu)的選擇 .82.5動力源的選擇及相應(yīng)參數(shù) .9第三章構(gòu)件的運動分析及尺寸的確定 .93.1執(zhí)行機構(gòu)的運動軌跡 .93.2連桿機構(gòu)的分析及尺寸的確定.103.3蝸輪蝸桿參數(shù)的確定 .113.4齒輪參數(shù)與尺寸的確定 .12第四章連桿機構(gòu)運動簡圖及運動分析 .1

2、34.1連桿機構(gòu)運動簡圖 .134.2運動分析 .14第五章運動循環(huán)圖 .15第六章機構(gòu)運轉(zhuǎn)的整體流程 .15參考文獻 .17第一章課程設(shè)計內(nèi)容1.1設(shè)計題目設(shè)計某白動生產(chǎn)線的一部分 一一步進送料機。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(dǎo)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。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(gòu)，而應(yīng)設(shè)計平面連桿機構(gòu)。圖1步進式送料機具體設(shè)計要求為：1、電機驅(qū)動，即必須有曲柄。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

3、將該曲線簡稱為軌跡曲線）。3、軌跡曲線的AB段為近似的水平直線段， 其長度為a,允差丸 （這 段對應(yīng)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,以免零件停歇時受到輸送架的不應(yīng)有的回碰。（有關(guān)數(shù)據(jù)見表1.1）4、在設(shè)計圖中繪出機構(gòu)的四個位置，AB段和CDE段各繪出兩個位。需注明機構(gòu)的全部幾何尺寸。表1方案號acbt1t2/mm /mm /mm /s /sF 4002055241.2設(shè)計任務(wù)1.步進送料機一般至少包括連桿機構(gòu)和齒輪機構(gòu)二種常用機構(gòu)。2.設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。3.圖紙上畫出步進送料機的機構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。4.對平面連桿機構(gòu)進行尺度綜合

4、，并進行運動分析；驗證輸出構(gòu) 件的軌跡是否滿足設(shè)計要求；求出機構(gòu)中輸出件的速度、加速度；畫 出機構(gòu)運動線圖。5.編寫設(shè)計計算說明書。1.3設(shè)計提示1.由于設(shè)計要求構(gòu)件實現(xiàn)軌跡復(fù)雜并且封閉的曲線，所以輸出構(gòu)件采用連桿機構(gòu)中的連桿比較合適。2.由于對輸出構(gòu)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(gòu)進行減速。如果再加一級蝸桿蝸輪減速，會使機構(gòu)的 結(jié)構(gòu)更加緊湊。3.由于輸出構(gòu)件尺寸較大，為提高整個機構(gòu)的剛度和運動的平穩(wěn) 性，可以考慮采用對稱結(jié)構(gòu)（虛約束）。第二章工作原理2.1送料機工作原理圖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(fù) 移動，工作行程時滑架上的推爪推動工件前移

5、一個步長，當滑架返回時，四桿機構(gòu)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(fù)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。2.2傳動機構(gòu)：常用傳動機構(gòu)的基本特征連桿機構(gòu)的特點：1.其運動副元素為面接觸，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(gòu)中的低副一般是幾何封閉，對保證機構(gòu)的可靠性有利。2.在連桿機構(gòu)中，在原動件的運動規(guī)律不變的條件下，可用改變 各機構(gòu)的相對長度來使從動件得到不同的運動規(guī)律。3.在連桿機構(gòu)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(gòu)件的相對長度

6、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。4.利用連桿機構(gòu)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。圖2四桿機構(gòu)齒輪機構(gòu)的特點：齒輪機構(gòu)是在各種機構(gòu)中應(yīng)用最為廣泛的一種傳動機構(gòu)。它依靠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2.3傳動機構(gòu)的選擇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(gòu)，故采用應(yīng)平面連 桿機構(gòu)和齒輪機構(gòu)。鑒于傳動機構(gòu)的特點，我們小組提出了四種方案:方案1:采用凸輪搖桿機構(gòu)A圖

7、3凸輪搖桿機構(gòu)此機構(gòu)雖然能夠滿足運動軌跡的要求， 但由于該機構(gòu)有凸輪機構(gòu), 導(dǎo)致在機構(gòu)的運動路線的計算時非常復(fù)雜， 而且凸輪機構(gòu)易磨損，機 構(gòu)的平衡性不好，導(dǎo)致在機構(gòu)運動時，產(chǎn)生很大的噪聲， 而且構(gòu)件會損壞的非常快，所以舍棄這個方案。方案2:采用從動件圓柱凸輪機構(gòu)s=s小圖4圓柱3-1輪機構(gòu)該凸輪機構(gòu)雖然能實現(xiàn)工件的移動，但不滿足設(shè)計要求的輸送爪的運動軌跡,所_方案3:采用齒輪與齒條的配合s= s ipACO圖5齒輪與齒條配合該機構(gòu)雖然能實現(xiàn)工件在工作臺上的間歇運動，也能滿足設(shè)計要求的時間間隔，但該機構(gòu)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。方案4:采用齒輪連桿機構(gòu)

8、圖6齒輪連桿機構(gòu)經(jīng)過詳細的對比、研究，我們最終決定采用方案42.4執(zhí)行機構(gòu)的選擇方案1:帶傳動圖7帶傳動方案2:機械爪/即fngrfnfft圖8機械爪經(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。2.5動力源的選擇及相應(yīng)參數(shù)（原動機）型號:Y132M2-6功率：7.5KW頻率：50HZ電壓:380V電流：15.6A接法：轉(zhuǎn)速:960r/min第三章構(gòu)件的運動分析及尺寸的確定3.1執(zhí)行構(gòu)件的運動軌跡因為執(zhí)行構(gòu)件（即輸出構(gòu)件）要滿足如下的運動軌跡，所以運動構(gòu)件必須要滿足如圖的運動路徑。40055圖9執(zhí)行機構(gòu)運動軌跡3.2連桿機構(gòu)的分析為了使機架得到給定的運動軌

9、跡，連桿機構(gòu)應(yīng)為四連桿機構(gòu)：（如 下圖）d/.-a.f:Ibcb，圖10連桿機構(gòu)連桿尺寸的確定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: 3a桿與該機構(gòu)的平動軌跡的長度比為1: 5.因為輸出機構(gòu)要滿足題目要求的軌跡,表2/mma/mm/mmc/s/sbt1t2F400205524即平動軌跡要求長度為400mm根據(jù)查表來的比例數(shù)據(jù)可得各個桿的長度為：表3abb，cd桿長（mm804002003202403.3蝸桿參數(shù)的確定由蝸桿的分度圓直徑預(yù)期模數(shù)的匹配標準系列可知:模數(shù)為2的時候，分度圓直徑可選為22.4。表4z1數(shù)值122022.4

10、蝸輪2,3的參數(shù)的確定表5主要參數(shù)齒數(shù)z1模數(shù)壓力角分度圓直徑表7數(shù)值60220120由以上參數(shù)可知該減速機構(gòu)的傳動比為Z2Zi=603.5齒輪參數(shù)與尺寸的確定由方案可知：輸出構(gòu)件每分鐘循環(huán)運動的次數(shù)為：60/ (2+4) =10次根據(jù)齒輪的標準模數(shù)系列表：表6第1 1系列11.251.522.5345681012162025324050第2 2系列1.752.252.753253.53.754.55.5(6.5 )79(11)141822283645可得由于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。齒輪1與4,6與7為對稱齒輪，兩兩完全相同，所以該直齒圓柱齒

11、輪組的參數(shù)為圖11機構(gòu)運動簡圖齒輪1 , 48012080齒輪6, 75012050動力由6,7齒輪傳動到1,4齒輪上，傳動比為80/50=1.6所以齒輪1,4的轉(zhuǎn)速w=960r/min/60/1.6=10r/min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(gòu)循環(huán)運動10周，等于設(shè)計要求的轉(zhuǎn)速。故該傳動系的設(shè) 計是合理且符合要求的。第四章4.1連桿機構(gòu)運動簡圖4.2運動分析如圖11所示系統(tǒng)總傳動比i= (960 2刀/60 ) X (60/10 - 2刀曲柄連桿機構(gòu)桿件尺寸EiE2=400mm EE =50mm w=2*3.14*10/60=1.05rad/sK=(

12、180+0)/ (180 0)=t1/t2=2=0=60EIE2=AE2+AE2-2AEIAECOS60AE=2BC-AB AE2=2BC+AB4BC+3AB=EIE22DE-DE =EE DU =(AE -AD 2)1/2DE=(BE2-BD2)1/2AE =AB+2BC AD=AB+BD BE=2BC令A(yù)B=80mm=BC=180mm BD=25mm(3)輸出點在E點時的速度(Uv=0.0021 m/s/mm )VE= VB+ VEB;VB= 3 2 - AB=1.05*0.08=0.084 m/s)=96VE=0.0021*pb=0.0021*40=0.1115m/s(Ua = 0.00105 m/s2/mmj)B= 322*AB=1.05A2*0.008=0.0693 m/s2aE，=0.00105*p a =0.00105*83=0.07349 m/s2第五章運動循環(huán)圖輸送爪工作行程回程工件進給靜止a桿的轉(zhuǎn)角。0120360圖12運動循環(huán)圖第六章 機構(gòu)運轉(zhuǎn)的整體流程其中aB= 0, aEB= 0, a(4)輸出點在E是的加速度aE，=anB+aB+anEB+aE，B圖12機構(gòu)運動的整體流程參考文獻【1】 孫桓，陳作模.機