步進式輸送機課程設計

1、XX大學 課 程 設 計資 料 袋 機械 學院（系、部） 20152016 學年第 第二 學期 課程名稱 機械原理課程設計 指導教師 職稱 教授 學生姓名 專業(yè)班級 學號 題 目 步進式輸送機的設計 成 績 起止日期 2016 年 6 月13日 2016年 6 月 17 日目 錄 清 單序號材 料 名 稱資料數量備 注1課程設計任務書12課程設計說明書13課程設計圖紙若干張456 機 械 原 理 設計說明書步進式輸送機的設計起止日期： 2016 年 6 月 13 日 至 2016 年 6 月 17 日學生姓名班級學號成績指導教師(簽字) 機械工程學院2016 年 6 月 17日目錄設計任務書1

2、、工作原理和工藝動作分解42、根據工藝動作和協(xié)調要求擬定運動循環(huán)圖53、執(zhí)行機構選型64.機械運動方案的選擇和評定95、機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構106、步進式輸送機的機構運動簡圖117.機構的尺度設計128.步進式輸送機的三維建模圖149、滑架速度與加速度分析18設計總結19參考文獻20 課程設計任務書2015 2016 學年第 2 學期 機械工程 學院（系、部） 機械大類 專業(yè) 1406 班級課程名稱： 機械原理課程設計 設計題目： 步進式輸送機的設計 完成期限：自 2016 年 6 月 13 日至 2016 年 6 月 17 日共 1 周內容及任務一、 工作原理及工藝動作過程簡介步進輸

3、送機是一種能間歇地輸送工件并使其間距始終保持穩(wěn)定步長的傳送機械。工件經過隔斷板從料輪滑落到輥道上，隔斷板做間歇往復直線運動，工件按一定的時間間隔向下滑落。輸送滑架作往復直線運動，工作行程時，滑架上位于最左側的推抓推動始點位置工件向前移動一個步長，當滑架返回時，始點位置又從料輪處接受了一個新工件。推爪下裝有壓力彈簧，推爪返回時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，該推爪以復位并推動新工件前移，與此同時，該推爪前方的推爪也推動前工位的工件一起向前再移動一個步長。如此周而復始，實現工件的步進式傳輸。二、 設計要求與主要技術參數1） 輸送工件形狀和尺寸如圖所示，工件質量為75kg，輸

4、送步長H=880mm,允許誤差±0.3mm。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為0.15（當量值），輸送滑架質量為240kg，當量摩擦系數可取為0.15。3） 滑架工作行程平均速度為0.46m/s,要求保證輸送速度盡可能均勻，行程速度變化系數K1.5。三、 設計任務根據工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖；2）進行插斷機構、步進輸送機構的選型；3）機械運動方案的評定和選擇；4）根據選定的原動機和執(zhí)行機構的運動參數擬定機械傳動方案，分配傳動比，并進行主要傳動幾何尺寸計算，畫出傳動系統(tǒng)方案圖；5）執(zhí)行機構運動尺寸計算；6）畫出機構運動簡圖；7）編寫設計計算說明書。進度安

5、排起止日期工作內容2016.6.136.13工作原理分析、工藝動作分析、執(zhí)行機構選型和擬定 2016.6.146.14運動規(guī)律和運動協(xié)調設計、繪制運動循環(huán)圖 2016.6.156.15機構尺度設計、運動分析 2016.6.166.16動力分析、繪制機構運動方案簡圖2016.6.176.17整理設計說明書、設計小結主要參考資料1 朱理.機械原理（第2版）M.北京：高等教育出版社，2010年04月2 戴娟.機械原理課程設計指導書M.北京：高等教育出版社，2010年01月 指導教師： 年 月 日 系（教研室）主任（簽字）： 年 月 日1、工作原理和工藝動作分解根據任務書的要求，該機械的應有的工藝過程

6、是，機構應具有一個電動機和兩個執(zhí)行構件（滑架、隔斷板）。兩個個執(zhí)行構件的運動形式為： 滑架 作往復直線運動（左右移動），推程時推動工件向前運動，回程時，工件靜止，工作行程L=900mm，工作平均速度v=0.46m/s。 以主動件的轉角作為橫坐標(0°、360°)，以各機構執(zhí)行構件的位移為縱坐標作出位移曲線。主動軸每轉一圈為其準擬定的運動循環(huán)圖如圖所示：圖1.1 滑架機構運動循環(huán)圖(2) 隔斷板 作間隔往復直線運動，推程時隔板打開釋放工件，回程時隔板關閉，處于停歇狀態(tài)，工作行程h=80mm,其運動準確性要求不高。圖1.2 圖1.2隔板機構運動循環(huán)圖2、根據工藝動作和協(xié)調要求擬

7、定運動循環(huán)圖擬定運動循環(huán)圖的目的是確定各機構執(zhí)行構件動作的先后順序、相位，以利于設計、裝配和調試。滑架機構主動件每轉完成一個運動循環(huán)所以擬訂運動循環(huán)圖時，以該主動件的轉角作為橫坐標(0°、360°)，以各機構執(zhí)行構件的位移為縱坐標作出位移曲線。運動循環(huán)圖的位移曲線主要著眼于運動的起迄位置，根據上述表述作出步進式輸送機的運動循環(huán)圖如圖2-1所示。圖2機構運動循環(huán)圖3、執(zhí)行機構選型由上述分析可知，步進式輸送機有右三個分支，功能分析可作總結如圖步進式輸送機的功能分解隔斷板打開，工件下放至輥道后再關閉滑架右運動，推爪推動工件左端運動滑架返回，推爪滑過工件底面，回到起始點圖3步進式輸

8、送機的功能分析圖由功能分析圖可知，其運動過程為下放工件滑架運送工件滑架空程返回（下放工件）起始位置。滑架機構選型：滑架做往復直線運動，要求工作行程平均速度為0.42m/s，輸送速度盡可能均勻，且到終點位置時速度逐漸減為0m/s,以保證工件速度也變?yōu)?m./s。符合要求的機構如下圖所示：1曲柄滑塊機構2曲柄搖桿機構3雙滑塊曲柄機構機構圖特點機構無急回特性，傳動的行程可調，但可調的行程過大時，影響各件的剛度或對傳遞的工件有一定的限制。但此機構傳動較平穩(wěn)。機構具有急回特性，傳動的行程可調，剛性比較好，易傳遞較大的工件。改變機架的長度，可以使設計出來的機械體積不是很大，傳動比較平穩(wěn)。機構無急回特性，傳

9、動的行程可調。但可調的行程過大時，影響各件的鋼度或對傳遞的工件有一定的限制。但此機構傳動很平穩(wěn)。對整個機器的磨損小。但設計出來的機器由于導軌的存在，使整個機器顯得笨重。圖3.1滑架執(zhí)行機構方案圖隔斷板機構的選型：隔斷板做間隙往復直線運動，當滑架往右運輸工件時，隔斷板處于關閉停歇狀態(tài)，當滑架回程時，隔斷板往左運動下放工件，在滑架未回到起始位置前，隔斷板右運動又關閉。故該機構要有兩次間歇功能。運動準確性要求不高，符合要求的可選方案有:1、2、3、圖3.2隔斷板執(zhí)行機構方案圖4.機械運動方案的選擇和評定1）在圖3.1中，綜合上述的方案，滑架的執(zhí)行機構采用機構二曲柄搖桿機構比較合理。成本低、易制造、適

10、應各種工廠中工件的傳輸、再加上該機構本身的特點等，所以滑架選取方案2為最優(yōu)。2）在圖3.2中：方案一機構簡單，動力傳遞性能較好，能達到間歇運動的要求，造價低廉，但機構外觀復雜，體積相對較大。方案二機構符合間隙運動要求，但機構復雜，槽機構動力傳遞性能差，錐齒輪較難造，制造成本高。方案三機構簡單，此機構簡單，動力傳遞性能較好，能達到間歇運動的要求，造價低廉，機構體積小，外觀美。 綜合上述，隔斷板機構應選方案3。5、機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構設計內容傳動方案示意圖傳動方案示意設計 簡要說明該傳動方案是由電動機的轉動帶動皮帶輪轉動，從而使三聯滑移齒輪轉動，通過齒輪的嚙合實現了從動件的轉動，其中三聯滑

11、移齒輪能實現三種不同速度的從動件轉動（i=36 、i=48、i=60）。此機構在運動過程中運轉較平穩(wěn)，傳動效率高、功率大?？倐鲃颖扔嬎悖河蛇x定的電動機滿載轉速和工作機主軸轉速，可得到傳動裝置的總傳動比為i=n1/nn1為選擇電動機的滿載轉速，n為工作機主動軸轉速，n1為960r/min,n為40r/min.所以i=n1/n=246、步進式輸送機的機構運動簡圖 通過電動機的帶動，凸輪運動，帶動隔斷板作往復直線運動。工件經過隔斷板從料輪滑落到輥道上，隔斷板作間歇往復直線運動，工件按一定的時間間隔向下滑落。輸送滑架作往復直線運動，工作行程時，滑架上位于最左側的推爪推動始點位置工件向前移動一個步長，當

12、滑架返回時，始點位置又從料輪處接受了一個新工件。7.機構的尺度設計1、 滑架機構的尺度設計取AO=300mm,滑架實際行程H=880+20=900mm,滑架板長1000mm,則有：最大擺動件線質量為20kg/m,對質心轉動慣量為2. ，由J=(1/12)*m*L*L，得： AC=L=1062.65mm,=2*arcsin（H/2L）=2*26.7°=53.4°,k=(180°+)/( 180°)=1.840B=AO sin(/2)=134.7mm2、 插斷凸輪機構的尺度設計隔斷板運動時，推程和回程均做等加速等減速運動，行程h=80mm,取凸輪基圓r0=1

13、00mm,如圖所示8.步進式輸送機的三維建模圖1齒輪、凸輪和搖桿2. 傳動系統(tǒng)3.步進式輸送機9、滑架速度與加速度分析t=H/v0=0.88/0.44=2(s),w=(180°+)/t=114.46°/s ,即n=19r/min.滑架的位移即為C點在水平方向的位移，設速度為V,則有： 1）速度 VB2= VB1 + VB2B1大小 ？ W1*OB ² ？方向 VB2=VB1 sinB=VB1 COSarcsin(OA sin/OB),VC=AC*VB2/AB=AC*VB1* COSarcsin(OA sin/OB)/(OACOS+(OB ² -OA &#

14、178;sinB ²) ½)V=vc COS= AC*VB1* COS*COSarcsin(OA sin/OB)/(OACOS+(OB ² -OA ²sinB ²) ½)W2=VC/AC= VB1* COSarcsin(OA sin/OB)/(OACOS+(OB ² -OA ² sinB ²) ½)2）加速度anb3 + atb3 = ab2 + ab3b2 + akb3b2大小 w2*AB ² × w*OB ² × 2*w2*VB3B2方向 得：aB3=

15、(aB2sinarcsin(OAsin/OB) akB3B2) ²anB3 ²)½ =(w*OB *OA*sin2*w2*VB3B2) ²(w2*AB ²)²)½設計總結開始接到課程設計這個任務我們又都緊繃一根弦，尤其是我，每次到這種真正動手的時刻，我就開始惶恐不安，大一的一些公共基礎課我也沒有掌握，所以一開始真的慌亂迷茫。所以我在準備著手做的時候去找了鄧老師，老師特別細心又有耐心地告訴我步驟，還有如何計算以及選取原動機的方法，讓我對整個布局有一定的把握，然而課程設計并非想象中的那么簡單，真正動手做起來卻還是困難重重，書到用時方恨少，知識到用時也恨少，當然我們每個人不可能將學到的理論知識一下子就能運用到實際操作以及設計中去，這只能靠平時多去體驗以及探索，對于我來說更是如此。其實我這次的機構設計應該算是相對簡單的，只有兩個執(zhí)行機構，麻煩的是尺度設計以及三維圖的畫法，所以身為一個機械人應該將平時學到的實用的知識及計算機操作都好好掌握，多操作，多體會，還有其他一些看似不太相關的東西也需要努力，畢竟以后從要干什么誰也不能預料，比如說通過課程設計，我們發(fā)現不僅要掌握本專業(yè)所學