同濟大學機械原理課程設計步進輸送機

wordwordwordword舊你去學TONCJJIUNIVERSITY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與其自動化專業(yè)指導教師：虞紅根某某：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日設計題目與要求題目：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?；茏魍鶑瓦\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)與設計要求:1)輸送工件的形狀和尺寸，如如下圖所示。27012000O00Oun單位：mm輸送步長為H=840mm。2〕滑架工作行程平均速度為0.42m/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1.7左右。3〕滑架導軌水平線至安裝平面的高度在1100mm以下。4〕電動機功率可選用1.1kw,1400r/min左右〔如Y90S-4〕。須知事項與難點提示：機構的協(xié)調(diào)設計；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，可按行程，平均速度和行程速比系數(shù)確定曲柄轉速。步進輸送機運動簡圖應進展多方案比擬。工件的運送要求平穩(wěn)和有較高的定位精度。進展方案評價是，側重點應放在運動和動力功能質(zhì)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)工件落到輥道上插斷實現(xiàn)工件一個一個有序掉落到輥道上輸送循環(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插斷：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外表接觸，從而與凸輪外表運行軌跡一致，實現(xiàn)開關一開一閉。優(yōu)點：.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；.結構緊湊，計算簡單。缺點：.加工兩個凸輪，本錢較高；.凸輪與推桿之間的點、線接觸，是使得凸輪輪廓易磨損；.較難實現(xiàn)同步傳遞動力給兩個凸輪。wqrrlwqrrlwqrrlwqrrl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，加工本錢低缺點：.桿件尺寸大，占用空間大，不便安裝;.機構工作時振動大，運動誤差累計使兩端難以同步插斷；.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:.結構簡潔對稱，易于計算;.傳動路線短，可以快速反響；.都是連桿和滑塊，本錢低。缺點：.機構運動時，受到的沖擊力大，連桿易磨損；.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；.原動件為凸輪，加工本錢高。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，可使工件一個一個有序掉下來。wordwordwordword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;.齒輪傳動比準確，兩端易于實現(xiàn)同步和準確插斷；.傳動路線短，能快速反響；.磨損小，使用壽命長；.結構簡潔，易于計算缺點：1.齒輪和三頁擋板加工本錢高。輸送：步進機構方案一：工作原理：采用凸輪機構和搖桿滑塊機構，凸輪帶動擺桿擺動，在通過擺桿帶動wqrrlwqrrlwqrrlwqrrl滑塊實現(xiàn)往復運動。優(yōu)點：.可以實現(xiàn)急回；.往復行程大而機構尺寸小。缺點：.速度不均勻，慣性力大；.凸輪較難加工，加工本錢高。方案二: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：.結構簡潔，易于計算；.有急回特性；缺點：.導桿做往復擺動其速度有波動；.慣性力大，難以平衡；.要達到規(guī)定步長，機構尺寸大。wqrrlwqrrlwqrrlwqrrl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槽轉化為滑塊的往復運動。優(yōu)點：.機構結構簡潔，易于計算；.能較準確完成往復運動。缺點：.圓柱凸輪難加工，本錢高;.達到規(guī)定的輸送步長，工件尺寸大；.滑塊易磨損，運動的累計誤差大，使運動準確性降低;.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。wordwordwordword優(yōu)點：.機構結構簡潔，易于計算；.能較準確完成往復運動；.速度變化較均勻，慣性力??；.工件對機構的沖擊小，磨損小;.有急回特性。缺點：.滑塊滑槽難加工，本錢高；.達到規(guī)定的輸送步長，工件尺寸大;wqrrlwqrrlwqrrlwqrrl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)性和定位準確性，系統(tǒng)結構的合理性〔結構簡潔，傳動路線短等〕，與機構的經(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與參數(shù)根據(jù)題目要求，選用Y90S-4型電動機，其額定功率為1.1kw，滿載轉速為1400r/min。wordwordwqrrlwqrrl輸送機構1.橢圓規(guī)機構尺寸?軌跡設計根據(jù)工件的步進輸送的步長H=840mm,以與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)如此，便于計算，并且便于機構實現(xiàn)。軌跡如下列圖：?連桿和執(zhí)行點設計軌跡實現(xiàn)如下列圖: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兩個滑塊的行程都為S=2義BC=1000mm。2.驅(qū)動機構設計?極位夾角根據(jù)行程行程速比系數(shù)K為1.7,得:極位夾角0=180xK匚=46,667。K-1?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：10002;(L+R)2+(L—R)2—2?(L+R)(L—R)?Cos(46.667°)得L)/(R-：’100一一3.37R20.6275取R=425mm代入公式得L=790mm，且偏距e=322.2mm?驗證桿長條件R+e=747.2mm<L=790mm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,推程為840mm，因而推程所占時間T二840二2s420回程所占時間T-Ti-2=1.176sK1.7周期T=T1+T2-3.176s曲柄轉速n-1x60-19r/minT豎直滑道的位置豎直軌道距水平滑軌的距離AS-q(R+L)2—e2-S-'(425+790)2-322.22-1000-671.5mm、 2 “ 2輸送架設計輸送架如如下圖所示，具體尺寸已標出

插斷機構如如下圖，三頁擋板由三個相鄰夾角為120。的擋板組成。可利用擋板剛好完全卡住工件的參數(shù)來計算三頁擋板軸間距L。h=50mm,a=270mm單位：mm?三頁擋板與工件邊緣距離:s=h/[2*tan(①/2)]=50/[2*tan(120°wordwordwordwordwqrrlwqrrl由校核計算可知：圖示位置為極限位置，當且僅當工件和擋板相對位置如圖時會發(fā)生卡住情況，為防止此種情況的發(fā)生，將s圓整為15.00mm。?兩三頁擋板中心距離為L=a+2s=如如下圖，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d。H=80mm，s=15mm單位：mm由圖可列方程:s=dcos①dsin①+dsin(120-①)二H圓整得d=47mm3.三頁擋板軸心高度h0為使工件前進時與三頁擋板不干預，h=d+H=47+80=127mm0適當增大一點距離，選h0=130mm為了實現(xiàn)三頁擋板的諧調(diào)運動—一等速反向運動，選擇兩直徑相等的直尺圓柱齒輪作為傳動機構。?齒輪直徑d=d=L/2x2=300/2x2=300mm1 2?齒輪轉速由于輸送機構一個周期是插斷機構的三個周期，如此轉速n'二n/3=r/minwqrrlwqrrlwqrrlwqrrl?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(diào)性設計從輸送機構的曲柄到插斷機構的齒輪的協(xié)調(diào)設計曲柄轉速n1=19r/min,三頁擋板轉速n2=19r/min,過渡機構采用兩級1 2 3圓柱齒輪減速器，如圖：* ■匕 IX|x|ii nr1jl |TLx~| t|l ik 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Zrz、q、4，轉速分別為n、n、n3、n4.JL 乙 J t-r JL 乙 J I取齒輪1、2的模數(shù)m=3mm，齒輪3、4的模數(shù)m2=4mm.1有圖有：〃]=19r/min,n=l^r/min.又齒輪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21=40,工2=120,q二工4=75.減速器設計?取皮帶輪傳動比為2.95:1，其中%】二95mm，c心二280mm.?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2、2、2、2，轉速分別為n、n、n、n.i、 2、 3、 4， 1 i、 2、 3、 4.取齒輪的模數(shù)m=3mmwordwordwordword如此：n=1400=475r/min12.95又n4=19r/mini=475=2519故可取n1=n3=20,n2=n4=100.C++編程#include"iostream.h"#include"math.h"#definel1425，l2790voidmain(){wordword水平方向位移圖水平方向位移圖wordword水平方向位移圖水平方向位移圖doubleA,x,v;cout<〈"請輸入人(弧度)："；cin>>A;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);cout<<"x="<<x<<endl;cout<<"v="<<v<<endl;cout<<"a="<<((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)<<endl;}運動線圖wornworn水平方向速度圖水平方向速度圖wornworn水平方向速度圖水平方向速度圖O00071一二一一:一一一二二一2222222^03333338765432(E)x—隧但節(jié)比豎直方向位移圖執(zhí)行和件Y方向位察日4wordwordwordword世行構件X方商囹三曲注-9746664124a7411-12540.00 0.40 0.S01.20 1.60 2.00 2.402.SD3.20 3.60 4.00Hd目跳m豎直方向速度圖磯燈內(nèi)件丫方向這度由強1.00 2