同濟大學機械原理課程設計步進輸送機

1、礴向游去年TONGTIUNIVERSITY機械原理課程設計步進輸送機機械工程學院機械設計制造及其自動化專業(yè)指導老師：虞紅根 姓名：施志祥學號：101816設計人：徐青、施志祥、高瑜剛、李浩倫完成日期：2012年5月11日設計題目及要求題目：步進輸送機設計（題二）工作原理：步進輸送機是一種間歇輸送工件的傳送機械。工件由料倉卸落到軌道上。滑架作往復運動，滑架正行程時，使工件向前運動；滑架返回時，工件不動。當滑架又向前運動時，使下一個工件向前運動，可使工件保持一定的時間間隔卸落到軌道上。原始數(shù)據(jù)及設計要求：1）輸送工件的形狀和尺寸，如下圖所示。270OcoOi_n單位：mm輸送步長為H=840mm。

2、2）滑架工作行程平均速度為s。要求保證輸送速度盡可能的均勻,行程速比系數(shù)K值為左右。3）滑架導軌水平線至安裝平面的高度在1100mmz下。4）電動機功率可選用，1400r/min左右（如Y90S-4）注意事項及難點提示：1) 機構的協(xié)調設計；2) 步進輸送機構與插斷機構的主要審計參數(shù)有些已給定，有些需要計算或自行確定。比如，可按已知行程，平均速度和行程速比系數(shù)確定曲柄轉速。3) 步進輸送機運動簡圖應進行多方案比較。工件的運送要求平穩(wěn)和有較高的定位精度。進行方案評價是，側重點應放在運動和動力功能質量方面(比如，工件停放在工位上之前的速度變化應盡量平緩)。工藝動作分解加料實現(xiàn)工件落到輻道上插斷實現(xiàn)

3、工件一個一個有序掉落到輻道上輸送循環(huán)運動，在正行程中實現(xiàn)步進輸送機，并能急回機構選型加料：由工件做自由落體運動完成方雷斷：插斷機構方案一：工作原理：運用凸輪加彈簧，使工件往下掉的開關始終與凸輪表面接觸，從而與凸輪表面運行軌跡一致，實現(xiàn)開關一開一閉。優(yōu)點：1 .只要適當?shù)卦O計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到想要的運動規(guī)律，易實現(xiàn)插斷；2 .結構緊湊，計算簡單。缺點：1 .加工兩個凸輪，成本較高；2 .凸輪與推桿之間的點、線接觸，是使得凸輪輪廓易磨損；3 .較難實現(xiàn)同步傳遞動力給兩個凸輪。方案二:工作原理：利用雙擺桿機構帶動插板運動實現(xiàn)插斷。優(yōu)點：1 .均為連桿和滑塊，加工成本低缺點：2 .桿件

4、尺寸大，占用空間大，不便安裝；3 .機構工作時振動大，運動誤差累計使兩端難以同步插斷;4 .計算繁瑣。方案三：工作原理：下擺桿的豎直運動，使擺桿擺動，再通過套筒帶動滑架運動，原動件可通過凸輪控制。優(yōu)點：1 .結構簡潔對稱，易于計算；2 .傳動路線短，可以快速反應；3 .都是連桿和滑塊，成本低。缺點：1 .機構運動時，受到的沖擊力大，連桿易磨損；2 .振動過大使得機構運動時，速度波動大，難以實現(xiàn)同步和準確插斷；3.原動件為凸輪，加工成本高方案四:工作原理:由齒輪帶動星型擋板轉動，同時采用三頁擋板卡住工件，做插斷機構,X可使工件一個一個有序掉下來。2.凸輪較難加工，加工成本高1.2.齒輪傳動比精確

5、，兩端易于實現(xiàn)同步和準確插斷;3.傳動路線短，能快速反應;4.磨損小，使用壽命長;優(yōu)點:工件在下落過程中速度均勻，對插斷機構的沖擊幾乎沒有;5.結構簡潔，易于計算缺點:輸送：步進機構方案一：工作原理：在通過擺桿帶動采用凸輪機構和搖桿滑塊機構，凸輪帶動擺桿擺動,滑塊實現(xiàn)往復運動。優(yōu)點：1 .可以實現(xiàn)急回；2 .往復行程大而機構尺寸小。缺點：1.速度不均勻，慣性力大；方案二:i jj/jj(77771i177771工作原理:采用曲柄導桿機構，曲柄轉動帶動擺桿擺動，擺桿擺動轉化為滑塊的往復運動。優(yōu)點：1 .結構簡潔，易于計算；2 .有急回特性；缺點：1 .導桿做往復擺動其速度有波動;2 .大性力大，

6、難以平衡；3 .要達到規(guī)定步長，機構尺寸大。方案三:工作原理：采用從動件圓柱凸輪機構，將凸輪的轉動通過滑梢轉化為滑塊的往復運動。優(yōu)點：1 .機構結構簡潔，易于計算；2 .能較準確完成往復運動。缺點：1 .圓柱凸輪難加工，成本高；2 .達到規(guī)定的輸送步長，工件尺寸大；3 .滑塊易磨損，運動的累計誤差大，使運動精確性降低；4 .無急回特性。方案四：工作原理：采用橢圓規(guī)機構，帶動輸送架上下左右往復運動，實現(xiàn)步進輸送工件優(yōu)點:1 .機構結構簡潔，易于計算；2 .能較準確完成往復運動；3 .速度變化較均勻，慣性力??；4 .工件對機構的沖擊小，磨損小;5 .有急回特性。缺點:1 .滑塊滑梢難加工，成本高；

7、2 .達到規(guī)定的輸送步長，工件尺寸大;結論：綜合上述各方案的優(yōu)缺點分析，考慮機構的運送平穩(wěn)性和定位精確性,系統(tǒng)結構的合理性（結構簡潔，傳動路線短等），及機構的經(jīng)濟性等，我們最終選擇插斷機構方案四和輸送機構四，組成一個步進輸送機構步進輸送機工作原理圖工作循環(huán)圖如圖為步進輸送機圓周式運動循環(huán)圖。它以輸送機構中的曲柄為定標構件，曲柄每轉一周為一個運動循環(huán)（在此期間，插斷機構中的三頁擋板轉過120。）。它描述了輸送機構中的滑塊和棘鉤分別在推程、回程中的動作時間長短機構的設計計算電動機類型及參數(shù)根據(jù)題目要求，選用Y90S-4型電動機，具額定功率為，滿載轉速為1400r/min。輸送機構1.橢圓規(guī)機構尺寸

8、軌跡設計根據(jù)工件的步進輸送的步長H=840mm,以及工件的高度尺寸綜合分析可知，推動工件的構件必須滿足以下幾個條件。1）與構件相對靜止的點（即滾子）的軌跡必須是封閉曲線。2）軌跡在水平方向的最大距離為840mm,在豎直方向的最大距離為160mm。3）有明顯的上升段與下降段，并且軌跡曲線必須是凸性的。最終選定長軸為840mm,短軸為160mm的橢圓軌跡作為執(zhí)行構件（或者滾子）的軌跡。其軌跡的優(yōu)點在于形狀規(guī)則，便于計算，并且便于機構實現(xiàn)。軌跡如圖所示：連桿和執(zhí)行點設計軌跡實現(xiàn)如圖所示:可知AC應為長半軸，BC應為短半軸，即:AC=420mm,BC=80mm。連桿長度BC=AC+BC=500mm兩個

9、滑塊的行程都為S=2BC=1000mm。2 .驅動機構設計極位夾角根據(jù)行程行程速比系數(shù)K為，得:極位夾角18046.667K1曲柄和連桿的長度如上圖所示：曲柄長度為 R,連桿長度為L,滑塊行程S=1000mm。根據(jù)三角形余弦公式得:2_2_2_1000 (L R)(L R)2(L R)(LR) Cos(46.667)得 L f (R)10002 3.37R20.6275取R=425mm代入公式得L=790mm且偏品巨e322.2mm驗證桿長條件Re747.2mmL790mm滿足桿長條件。確定轉向推程角應大于回程角，工件從左向右移動，因而曲柄應順時針回轉。確定曲柄轉速平均速度為420mm/s,推

10、程為840mm,因而推程所占時間Ti8402s420回程所占時間T2匚21.176sK1.7周期TTiT23.176s曲柄轉速n16019r/minT3 .豎直滑道的位置豎直軌道距水平滑軌的距離AS(RL)2e2S(425790)2322.221000671.5mm224 .輸送架設計輸送架如下圖所示，具體尺寸已標出插斷機構1.三頁擋板軸間距L如下圖，三頁擋板由三個相鄰夾角為120的擋板組成?？衫脫醢鍎偤猛耆ㄗ」ぜ膮?shù)來計算三頁擋板軸間距L。(1h=50mm,a=270mM位：mm三頁擋板與工件邊緣距離：s=h/2*tan(/2)=50/2*tan(120/2)mm=由校核計算可知：圖示

11、位置為極限位置，當且僅當工件和擋板相對位置如圖時會發(fā)生卡住情況，為避免此種情況的發(fā)生，將s圓整為。兩三頁擋板中心距離為L=a+2s=270+2*15mm=2.三頁擋板寬度d如下圖，可根據(jù)，當?shù)谝粋€工件開始做自由落體運動的時候，三頁擋板頂住第二個工件這一要求，求出三頁擋板寬度doH=80mms=15mm單位：mm由圖可列方程：s=dcosdsin+dsin(120-小尸H解得d=圓整得d=47mm3 .三頁擋板軸心高度ho為使工件前進時與三頁擋板不干涉，ho=d+H=47+80=127mm適當增大一點距離，選ho=130mm4 .傳動齒輪為了實現(xiàn)三頁擋板的諧調運動一一等速反向運動，選擇兩直徑相等

12、的直尺圓柱齒輪作為傳動機構。齒輪直徑d產dk=L/2x2=300/2x2=300mm齒輪轉速由于輸送機構一個周期是插斷機構的三個周期，則轉速n=n/3=r/min確定轉向為了實現(xiàn)工件依次掉下來，應該設置左邊齒輪順時針轉動機構協(xié)調性設計從輸送機構的曲柄到插斷機構的齒輪的協(xié)調設計曲柄轉速Q=19r/min,三頁擋板轉速皂=19r/min,過渡機構采用兩級3圓柱齒輪減速器，如圖：Iif牛IXi|iII如圖按照減速器傳動順序各齒輪分別為齒輪1、2、3、4,設其齒數(shù)分別為Zi、Z2、Z3、Z4,轉速分別為、2、J.取齒輪1、2的模數(shù)mi=3mm,齒輪3、4的模數(shù)m2=4mm.有圖有：n1=19r/min

13、,n4=19r/min.3又已知齒輪4的直徑為300mm,齒輪1的軸和齒輪4的軸距離為500mm.經(jīng)編程計算，取乙=40,Z2=120,Z3=Z4=75.減速器設計取皮帶輪傳動比為:1,其中ddi=95mmdd2=280mm.如圖按照減速器傳動順序各齒輪分別為齒輪1、2、3、4,設其齒數(shù)分別為乙、Z2、Z3、Z4,轉速分別為小、2、飛、金.取齒輪的模數(shù)m=3mm貝U:n尸1400=475r/min2.95又n4=19r/mini=包5=2519故可取以=%=20,芋2=門4=100.C+程#include#include#definea#definel1425，l2790#definew1vo

14、idmain()doubleA,x,v;coutA;x=l1*cos(A)+sqrt(l1*l1*cos(A)*cos(A)+l2*l2+2*a*l1*sin(A)-a*a-l1*l1);v=(l1*w1*cos(A)*(a-l1*sin(A)/(x-l1*cos(A)-l1*w1*sin(A);coutx=xendl;coutv=vendl;couta=(l1*sin(A)-a)/(x-l1*cos(A)*(l1*w1*w1*sin(A)+(l1*l1*w1*w1+v*v+2*l1*w1*v*sin(A)/l2)*(a-l1*sin(A)/l2)-l1*w1*w1*cos(A)-(l1*l1*w1*w1+v*v+2*l1*w1*v*sin(A)/l2)*(x-l1*cos(A)/l2)II一M0000.400801.201602.002402.80