步進(jìn)式輸送機(jī)設(shè)計(jì)

1、步進(jìn)式輸送機(jī)設(shè)計(jì)目錄課程設(shè)計(jì)任務(wù)書21.設(shè)計(jì)題目32.工作原理和工藝動(dòng)作分解33.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34.步進(jìn)式輸送機(jī)的功能分析與設(shè)計(jì)過程55.步進(jìn)輸式送機(jī)構(gòu)與插斷機(jī)構(gòu)選型66.機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)97.步進(jìn)式輸送機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì)108.步進(jìn)式輸送機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析139.步進(jìn)式輸送機(jī)三維圖設(shè)計(jì)1510.參考資料1911.設(shè)計(jì)總結(jié)19課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2015 2016學(xué)年第1學(xué)期機(jī)械工程 學(xué)院（系、部） 機(jī)械 專業(yè) 2013250101 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)設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)一、工作原理及工藝動(dòng)作過程簡介步進(jìn)輸送機(jī)是一種能間歇地輸送工件并使其間距始終

2、保持穩(wěn)定步長的傳送機(jī)械。工件經(jīng)過隔斷板從料輪滑落到輥道上，隔斷板做間歇往復(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)的推抓推動(dòng)始點(diǎn)位置工件向前移動(dòng)一個(gè)步長，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。推爪下裝有壓力彈簧，推爪返回時(shí)得以從工件底面滑過，工件保持不動(dòng)。當(dāng)滑架再次向前推進(jìn)時(shí)，該推爪以復(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)前工位的工件一起向前再移動(dòng)一個(gè)步長。如此周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)工件的步進(jìn)式傳輸。顯而易見，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、設(shè)計(jì)要求與主要技術(shù)參數(shù)1）輸送工件形狀和尺寸如

3、圖所示，工件質(zhì)量為70kg，輸送步長H=860mm,允許誤差0.2mm。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0.44m/s,要求保證輸送速度盡可能均勻，行程速度變化系數(shù)K1.5。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)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)幾何尺寸計(jì)算，畫出傳動(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）畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)見圖；7）編寫設(shè)計(jì)計(jì)

4、算說明書。主要參考資料1 朱理機(jī)械原理北京：高等教育出版社，2008：15-2002 鄒慧君機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)北京：高等教育出版社，2009：15-2501.設(shè)計(jì)題目：步進(jìn)式輸送機(jī)設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)原理：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。1.2設(shè)計(jì)要求1）工件質(zhì)量：70kg2）輸送步長H=860mm，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)K1.54）速度不均勻系數(shù)=0.15）滑架導(dǎo)路水平線與安裝平面高度允許在1100mm以下。2.工作原理和工藝動(dòng)作分解2.1

5、工作原理和工藝動(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=880mm，工作平均速度v=0.44m/s。(2) 隔斷板 作間隔往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，推程時(shí)隔板打開釋放工件，回程時(shí)隔板關(guān)閉，處于停歇狀態(tài)，工作行程h=80mm,其運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性要求不高。3.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)擬定的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如

6、圖所示：圖3-1 滑架機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖圖3-2 隔板機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖圖3-3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖4.步進(jìn)式輸送機(jī)的功能分析與設(shè)計(jì)過程4.1步進(jìn)式輸送機(jī)的功能分析由上述分析可知，步進(jìn)式輸送機(jī)的功能分析可作總結(jié)如圖4-1所示步進(jìn)式輸送機(jī)的功能分解隔斷板打開，工件下放至輥道后再關(guān)閉滑架右運(yùn)動(dòng)，推爪推動(dòng)工件左端運(yùn)動(dòng)滑架返回，推爪滑過工件底面，回到起始點(diǎn)圖4-1步進(jìn)式輸送機(jī)的功能分析圖由功能分析圖可知，其運(yùn)動(dòng)過程為下放工件滑架運(yùn)送工件滑架空程返回（下放工件）起始位置。4.2步進(jìn)式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)過程（1）隔斷板做間隙往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滑架往右運(yùn)輸工件時(shí)，隔斷板處于關(guān)閉停歇狀態(tài)，當(dāng)滑架回程時(shí)，隔斷板往左運(yùn)動(dòng)下放工件，在

7、滑架未回到起始位置前，隔斷板右運(yùn)動(dòng)又關(guān)閉。故該機(jī)構(gòu)要有兩次間歇功能。（2）輥道 兩排間隙相等的輥輪，間隙s=90mm,兩輥道相距一定距離使推爪能夠順利通過；輥道至少能承載(70x8)kg的工件,輥道上允許最多8個(gè)工件。（3）滑架做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，要求工作行程平均速度為0.44m/s，輸送速度盡可能均勻，且到終點(diǎn)位置時(shí)速度逐漸減為0m/s,以保證工件速度也變?yōu)?m./s,每個(gè)步長誤差不超過0.2mm，行程速度變化系數(shù)K1.5?；苌涎b有8個(gè)推爪，間距為860mm,誤差0.2mm。為保證推爪在推動(dòng)工件前保持推程狀態(tài)，行程應(yīng)比工件輸送步長大20mm左右，即滑架在起始位置時(shí)推爪距第一個(gè)工件左端面為20m

8、m,滑架行程為880mm0.2mm。5.滑架機(jī)構(gòu)與隔板機(jī)構(gòu)的選型5.1滑架機(jī)構(gòu)的選型根據(jù)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的功能，可選1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)3雙滑塊曲柄機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)圖特點(diǎn)機(jī)構(gòu)無急回特性，傳動(dòng)的行程可調(diào)，但可調(diào)的行程過大時(shí)，影響各件的剛度或?qū)鬟f的工件有一定的限制。但此機(jī)構(gòu)傳動(dòng)較平穩(wěn)。機(jī)構(gòu)具有急回特性，傳動(dòng)的行程可調(diào)，剛性比較好，易傳遞較大的工件。改變機(jī)架的長度，可以使設(shè)計(jì)出來的機(jī)械體積不是很大，傳動(dòng)比較平穩(wěn)。機(jī)構(gòu)無急回特性，傳動(dòng)的行程可調(diào)。但可調(diào)的行程過大時(shí)，影響各件的鋼度或?qū)鬟f的工件有一定的限制。但此機(jī)構(gòu)傳動(dòng)很平穩(wěn)。對(duì)整個(gè)機(jī)器的磨損小。但設(shè)計(jì)出來的機(jī)器由于導(dǎo)軌的存在，使整個(gè)機(jī)器顯得笨重。綜合上

9、述的方案，此機(jī)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用機(jī)構(gòu)二曲柄搖桿機(jī)構(gòu)比較合理。成本低、易制造、適應(yīng)各種工廠中工件的傳輸、再加上該機(jī)構(gòu)本身的特點(diǎn)等，所以選 取方案2為最優(yōu)，其具體機(jī)構(gòu)圖如圖所示：滑架機(jī)構(gòu)5-15.2隔斷板機(jī)構(gòu)的選型隔斷板機(jī)構(gòu)做間隔往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性要求不高，可選方案有：1.圖5-2此機(jī)構(gòu)簡單，動(dòng)力傳遞性能較好，能達(dá)到間歇運(yùn)動(dòng)的要求，造價(jià)低廉，但機(jī)構(gòu)外觀復(fù)雜，體積相對(duì)較大2. 圖5-3機(jī)構(gòu)符合間隙運(yùn)動(dòng)要求，但機(jī)構(gòu)復(fù)雜，槽機(jī)構(gòu)動(dòng)力傳遞性能差，錐齒輪較難造，制造成本高。3. 圖5.4機(jī)構(gòu)簡單，此機(jī)構(gòu)簡單，動(dòng)力傳遞性能較好，能達(dá)到間歇運(yùn)動(dòng)的要求，造價(jià)低廉，機(jī)構(gòu)體積小，外觀美。綜合上述，隔斷板機(jī)構(gòu)應(yīng)選方

10、案35.3機(jī)構(gòu)簡圖 圖5-5 機(jī)構(gòu)簡圖6.機(jī)械傳動(dòng)的速比和變速機(jī)構(gòu)6.1傳動(dòng)方案的確定設(shè)計(jì)內(nèi)容傳動(dòng)方案示意圖傳動(dòng)方案示意設(shè)計(jì) 簡要說明該傳動(dòng)方案是由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使三聯(lián)滑移齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪的嚙合實(shí)現(xiàn)了從動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)，其中三聯(lián)滑移齒輪能實(shí)現(xiàn)三種不同速度的從動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)（i=36 、i=48、i=60）。此機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中運(yùn)轉(zhuǎn)較平穩(wěn)，傳動(dòng)效率高、功率大。各分傳動(dòng)比i = n電 / n執(zhí) = d1/d1 * Z2/Z2 * Z6/Z5=720/12= 60i = n電/n執(zhí) = d1/d1 * z3/z3 * z6/z5 = 720/15 = 48 i= n電/n執(zhí) = d1/d1 *

11、 z4/z4 * z6/z5 = 720/20 = 36 由中心距的關(guān)系有：1/2 m*( Z2 +Z2) = 1/2 m*(Z3 + Z3) = 1/2 m*(Z4 + Z4).取模數(shù)M = 4mm 且 Z5應(yīng)大于17 故: 取 Z5 =18 ， Z6 = 72，d1= 418mm d1 = 100 mm 。由式及以上已知條件可得Z4/Z4 = 3/2 ， Z3/Z3 = 2 ， Z2/Z2 = 5/2且 定 變速齒輪的中心距a = 210 mm由以上可得下列數(shù)據(jù) 帶傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) d d n Z 2 Z 2 Z 3 Z 3 Z 4 Z 4 Z 5 Z 6 模數(shù) M 100 418 720

12、mm mm r/min 30 75 35 70 42 63 18 72 4 mm7.步進(jìn)式輸送機(jī)機(jī)的尺度設(shè)計(jì)計(jì)算7.1滑架機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì)取AO=300mm,滑架實(shí)際行程H=860+20=880mm,滑架板長900mm,則有：最大擺動(dòng)件線質(zhì)量為20kg/m,對(duì)質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為2. ，由J=(1/12)*m*L*L，得： AC=L=1062.65mm,=2*arcsin(H/2)/L=2*24.46=48.92,k=(180+)/( 180-)=1.750B=AO sin(/2)=124.22mm,7.2插斷凸輪機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì)隔斷板運(yùn)動(dòng)時(shí)，推程和回程均做等加速等減速運(yùn)動(dòng)，行程h=80mm,取凸輪基圓

13、r0=100mm,如圖所示8步進(jìn)式輸送機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析 1. t=H/v0=0.88/0.44=2(s),w=(180+)/t=114.46/s ,即n=19r/min.2.滑架的位移即為C點(diǎn)在水平方向的位移，設(shè)速度為V,則有： 速度 VB2=VB1 + VB2B1大小 ？ W1*OB ？方向 VB2=VB1 sinB=VB1 COSarcsin(OA sin/OB),VC=AC*VB2/AB=AC*VB1* COSarcsin(OA sin/OB)/(OACOS+(OB -OA sinB ) )V=vc COS= AC*VB1* COS*COSarcsin(OA sin/OB)/(OACOS+(

14、OB -OA sinB ) )W2=VC/AC= VB1* COSarcsin(OA sin/OB)/(OACOS+(OB -OA sinB ) )加速度anb3 + atb3 = ab2 + ab3b2 + akb3b2大小 w2*AB w*OB 2*w2*VB3B2方向 得：aB3=(aB2sinarcsin(OAsin/OB) akB3B2) anB3 ) =(w*OB *OA*sin2*w2*VB3B2) (w2*AB )九步進(jìn)式輸送機(jī)三維圖設(shè)計(jì)1齒輪、凸輪和搖桿2.傳動(dòng)系統(tǒng)3.步進(jìn)式輸送機(jī)十.考資料1、高英武、楊文敏 編著機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)2、孫桓、陳作模、葛文杰 編著機(jī)械原理3、哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室-編理論力學(xué)4、楊昂岳 主編 機(jī)械原理5、王成濤 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)-