《步進(jìn)輸送機(jī)課程設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《步進(jìn)輸送機(jī)課程設(shè)計(jì)（30頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)題目：步進(jìn)輸送機(jī)學(xué) 院:理 學(xué) 院 專 業(yè):機(jī)械電子工程班 級(jí)：12學(xué) 號(hào)：020841206設(shè)計(jì)者：程滿指導(dǎo)教師：范奎2011湖北民族學(xué)院年5月26日目錄一、設(shè)計(jì)題目 2二設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 32.1工作原理 32.2原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 42.3設(shè)計(jì)任務(wù) 5三、運(yùn)動(dòng)方案的擬定 53.1 步進(jìn)輸送機(jī)構(gòu) 53.2下料機(jī)構(gòu)（插斷機(jī)構(gòu)） 73.3運(yùn)動(dòng)方案的選定 8四、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 8五、運(yùn)動(dòng)分析 115.1輸送機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 115.2插斷機(jī)構(gòu)（下料機(jī)構(gòu)）的運(yùn)動(dòng)分析205.3飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 23六、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 24七、減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24八、設(shè)計(jì)總結(jié) 25九、參考文
2、獻(xiàn) 25設(shè)計(jì)題目：步進(jìn)輸送機(jī)二、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介2.1工作原理步進(jìn)輸送機(jī)是一種能間歇地輸送工件，并使其間距始終保持穩(wěn)定 步長(zhǎng)的傳送機(jī)械。圖1為運(yùn)動(dòng)示意圖，工件經(jīng)過隔斷板從料輪滑落到 輥道上，隔斷板作間歇往復(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 爪推動(dòng)始點(diǎn)位置工件向前移動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)， 當(dāng)滑架返回時(shí)，始點(diǎn)位置又 從料輪接受了一個(gè)新工件。由于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 早已復(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 工位的工件一齊向前再移動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)。如此周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)
3、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)，在 時(shí)間和空間上相匹配。8400. 20OO圖1步進(jìn)輸送機(jī)示意圖2.2原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求(1) 輸送工件形狀和尺寸如圖1, 工件質(zhì)量60kg，輸送步長(zhǎng)H=840mm允許誤差士 0.2mm(2) 輥道上允許輸送工件最多8件。工件底面與輥道間的摩擦系數(shù)0.15 (當(dāng)量值)，輸送滑架質(zhì)量為 240kg，當(dāng)量摩擦系數(shù)也為0.15。(3) 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均勻,行程速比系數(shù)K 1.7。(4) 最大擺動(dòng)件線質(zhì)量為20 kg/m，質(zhì)心在桿長(zhǎng)中點(diǎn)，繞質(zhì)心線轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為2 kg?mVm，其余構(gòu)件質(zhì)量與
4、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量忽略不計(jì)。發(fā) 動(dòng)機(jī)到曲柄軸的傳動(dòng)系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(視曲柄為等效轉(zhuǎn)動(dòng) 構(gòu)件)近似取為2 kg ?mf。(5) 允許速度不均勻速度為5 = 0.1 o(6) 滑架導(dǎo)路水平線與安裝平面高度允許在 1100mm以下。(7) 電動(dòng)機(jī)規(guī)格自選。2.3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，并在報(bào)告上畫出傳動(dòng)方案圖；(5) 進(jìn)行工件停止在工位上的慣性前沖量計(jì)算；(6) 對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算；(7) 畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖；
5、(8) 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。三、運(yùn)動(dòng)方案的擬定3.1步進(jìn)輸送機(jī)構(gòu)步進(jìn)輸送機(jī)的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件是曲柄；從動(dòng)件為推爪(滑塊),行程中有急回特性；機(jī)構(gòu)應(yīng)有較好的動(dòng)力特性及在工作進(jìn)程中速度要求較小且均勻。要滿足這些要求，用單一的四桿機(jī)構(gòu)是難以實(shí)現(xiàn)的。下面介紹 擬定的幾種方案。 圖1-11. 如上圖1-1所示，牛頭刨床的主傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)采用導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、連桿滑塊機(jī)構(gòu)組成的6桿機(jī)構(gòu)。采用導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，滑塊3與導(dǎo)桿之間的傳 動(dòng)角 始終為90,且適當(dāng)確定構(gòu)件尺寸，可以保證機(jī)構(gòu)工作行程速度 較低并且均勻，而空回行程速度較高，滿足急回特性要求。適當(dāng)確定 推爪的導(dǎo)路位置，可以使壓力角盡量小。2、如圖1-2所示，步進(jìn)輸送機(jī)的主
6、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用凸輪機(jī)構(gòu)和搖 桿滑塊機(jī)構(gòu)。適當(dāng)選擇凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)出凸輪廓線，可以實(shí)現(xiàn)刨 頭的工作行程速度較低，而返回行程速度較高的急回特性；在推爪往 復(fù)運(yùn)動(dòng)的過程中，避免加減速度的突變發(fā)生（采用正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī) 律）。3、如圖1-3所示，步進(jìn)輸送機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)。導(dǎo)桿做往復(fù)擺動(dòng)其速度有點(diǎn)波動(dòng)，并且也具有急回特性。圖1-2圖1-34、如圖1-4所示，步進(jìn)輸送機(jī)的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)可以滿足工作進(jìn)給時(shí)推爪的速度較 低,在運(yùn)動(dòng)過程中曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件搖桿 3的壓力角 是變化的3.2下料機(jī)構(gòu)（插斷機(jī)構(gòu)）一種方案是采用齒輪與齒條的配合（圖 2-1 ）
7、（圖 2-1 ）而另一種方案是采用從動(dòng)件盤形凸輪與搖桿機(jī)構(gòu)的組合圖（2-2）,利 用彈簧的彈力使?jié)L子從動(dòng)件始終緊靠在凸輪上3.3運(yùn)動(dòng)方案的選定1和插斷機(jī)構(gòu)的方案2經(jīng)過小組討論最終確定選輸送機(jī)構(gòu)的方案作為此次課程設(shè)計(jì)所要求的運(yùn)動(dòng)方案。四、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖31.初始狀態(tài)02.工件輸送階段3.工件到達(dá)工位點(diǎn)五、運(yùn)動(dòng)分析5.1輸送機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析圖 1. 要求條件：輸送滑架輸送步長(zhǎng)S=840mm+20mm=860mm架工作行程的平均速度為0.42m/s,輸送速度盡可能均勻，行程速比系數(shù)K 1.7。2. 制定參數(shù)：令K=2,推爪(滑塊)的導(dǎo)路X-X在導(dǎo)桿運(yùn)動(dòng)弧長(zhǎng)的平 分線上。極為夾角 B =180X
8、(K-1)/(K+1)=60 ，即/ QC4A=3O。由輸送架工作行程平均速度0.42m/s,且輸送步長(zhǎng)S=860mn可得導(dǎo)桿Q4B 的長(zhǎng)度 QB=860mm工作進(jìn)程的時(shí)間 t i=0.86m/0.42m/s=2.0476s回程時(shí)間 t2= t i/2=1.0238s , 有 Wt= 0 知 W=2.0457 rad/s。轉(zhuǎn)速 n二60W/(2*3.14)=19.5r/min 。由/ OC4A=30 知 QA=OC4/2,又X-X在導(dǎo)路所在弧長(zhǎng)的平分線上，取 H約為(860+860*cos30 )/2 即令 H=802m。又要求工作過程中傳動(dòng)平穩(wěn)，速度均勻，即BC桿的傳動(dòng)角丫越大越好。最大的傳
9、動(dòng)角丫 =90 -arcsin(860-860*cos30 )/BC。為保證機(jī)構(gòu) 的傳力效果，應(yīng)使傳動(dòng)角的最小值丫 min大于或等于其許用值丫 ,即 丫 min Y 。一般機(jī)械中，推薦Y =40 -50 。取 BC=200mm,Y =74.38 。推爪形狀如下圖：尺寸如上圖所示，單位：cm由上述結(jié)論，確定輸送架運(yùn)動(dòng)的6桿機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)度分別為:BC=200mm (B=860mm OC4=500mm QA=250mm。3. 用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法做平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析將曲柄端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡的圓周12等份，初始位置為1如上圖例如計(jì)算滑塊處于位置8時(shí)機(jī)構(gòu)的速度、加速度。1、求C點(diǎn)的速度：確定構(gòu)件3上A點(diǎn)的速度：構(gòu)件
10、2與構(gòu)件3用轉(zhuǎn)動(dòng)副A相聯(lián)，所以U A3= U A2而 u A2= 2lO2A=0.51m/s求Va4的速度：U A4=U A3+U A4A3方向：丄BQ丄AQ/ BQ大?。?2lQ2A?用圖解法求解如圖1:式中U A3、U A4表示構(gòu)件3和構(gòu)件4上A點(diǎn)的絕對(duì)速度，U A4A3表示構(gòu)件 4上A點(diǎn)相對(duì)于構(gòu)件3上A點(diǎn)的速度，其方向平行于線段 BO,大小 未知；構(gòu)件4上A點(diǎn)的速度方向垂直于線段 BQ,大小未知。在圖上 任取一點(diǎn)P,作U A3的方向線P03，方向垂直于AQ,指向與3 2的方 向一致，長(zhǎng)度等于u A3/卩v,（其中八為速度比例尺）。過點(diǎn)p作直線 垂直于 BO代表u A4的方向線，再過 Q作
11、直線平行于線段BO代表 u A4A3的方向線這兩條直線的交點(diǎn)為 Q,則矢量pQ和QQ分別代u A4 禾口 u A4A3。易知PQ、PQ同向，由速度多邊形PQO得：u A4=0.51m/su A4A3=0求BQ的角速度4 :4 二VA4/IaQ =0.68rad/sVb=4 BQ=0.59m/s求C點(diǎn)的速度u c：u c =u B+u CB方向：/ X-X丄BQ丄BC大?。?3 4| Q4B?速度圖見圖2:式中u c、u B表示點(diǎn)的絕對(duì)速度。u CB表示點(diǎn)C相對(duì)點(diǎn)B的相對(duì)速度其方向垂直于構(gòu)件CB大小未知，點(diǎn)C的速度方向平行于X-X,大小 未知，圖上任取一點(diǎn)p作代表U B的矢量pb其方向垂直于BQ
12、指向于2 轉(zhuǎn)向相反，長(zhǎng)度等于Vb/ v （ v為速度比例尺）。過點(diǎn)p作直線平行 于X-X,代表u c的方向線，再點(diǎn)b作直線垂直于BC代表u cb的方向 線，這兩方向線的交點(diǎn)為 C則矢量pc和be便代表 u c、u cb 則 C點(diǎn)的速度為：u e=0.58m/s , u cb=O。加速度也可按相對(duì)圖解法計(jì)算。4.編制程序計(jì)算各點(diǎn)的速度，加速度，位置。1）主程序源代碼如下#i nclude stdio.h/*包含頭文件*/#i nclude stdlib.h#i nclude math.hconst double Pl=3.14159;/*圓周率*/*全局變量*/ double L10;/*存儲(chǔ)桿
13、長(zhǎng)*/double X10, Y10;/*存儲(chǔ)各點(diǎn)x, y坐標(biāo)*/double V10,U10;/*存儲(chǔ)各點(diǎn)x, y方向速度分量*/double A10,B10;/*存儲(chǔ)各點(diǎn)x,y方向加速度分量*/double F10,W10,E10;/*存儲(chǔ)各桿轉(zhuǎn)角，角速度，角加速度*/double S10,C10;/*中間計(jì)算變量 */*計(jì)算主程序*/void mai n()int ii,I ndex,iFlag ;double p1,F9,Res3,N1;p1= PI/180;L1=250; 2=0;L3=860;L4=0;N1 = 117.2;/*初始參數(shù)*/X1=0；Y 1=500;X4=0;Y 4
14、=0;printf(L(1)=60 丄(2)=0 丄(3)=200 , L(4)=0, W(1)=30E(1)=0n);printf(F(1) Deg , F(3)Deg , W(4)/s, S mm V m/sA m/SA2n);W1=N1*PI/30;for(ii=0;ii_i刖-oo_12560130.0t_mC. TiJ| .IQr 10J.D=28.12 ，滿足擺動(dòng) 從動(dòng)件許用壓力角a =30 50先建立m函數(shù)Fun cti on f二myfun(x)f=0.5*cosd(14.28+0.040*(10*xA3/(40A3)-15*xA4/(40A3)+6*xA5/(40AA2/(4
15、0A3)-60*xA3/(40A3)+30*xA4/(40A5)/0.500/(s in d(14.28+0.040*(10*xA3/(40A3)-15*xA4/(40A3)+6*xA5/(40A3);再在 matlab 程序中輸入 x=fminbnd(myfun,0,40)4. 凸輪曲率半徑的校核運(yùn)動(dòng)仿真時(shí)有滾子的位移曲線知五次曲線的曲率半徑滿足要求。5.3飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算等效驅(qū)動(dòng)力矩M為常數(shù)，在一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)周期內(nèi)做的功等于該周期內(nèi)運(yùn)動(dòng) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)所需要的功。2 22 n *Md=8*(1/2m iv )+mg 卩 i+2mg 卩 2+8*(1/2m 2v )M=115.4465Nm安裝在曲柄
16、軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：Jf (E max-E min)/ (S * 3 22)而 Emax Emin=61.74 J要求的速度不均勻系數(shù)5 =0.1,3 2=2.0457rad/s 。Jf=147.5308kgm2若安裝在曲柄上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量過大，也可以把飛輪安裝在電動(dòng)機(jī)于 曲柄軸之間的變速機(jī)構(gòu)的軸上。5.4工件停止在工位上的前沖量沖量 F*t=mv=60*0.15=9 N - s六、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖輪送架輸送工件回程插斷機(jī)構(gòu)近休止開始下料遠(yuǎn)休止停止下料02413280320360七、減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1440r / min減速機(jī)構(gòu)采用三級(jí)減速。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1400r/min,減速機(jī)機(jī)構(gòu)的一級(jí)傳動(dòng)采用
17、皮帶傳動(dòng)，二級(jí)、三級(jí)減速都采用齒輪傳動(dòng)。設(shè)定每級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)效率都為1，即n 1= n 2= n 3= n 4= n 5= n 6=1。皮帶輪的傳動(dòng)比i 12=3；齒輪減速的一級(jí)傳動(dòng)比i 34=4,二級(jí)傳動(dòng)比i 34=6.14。總傳動(dòng)比 i= i 12 *i 34 *i 34=73.68執(zhí)行機(jī)構(gòu)(曲柄)的轉(zhuǎn)速 n=(1/i)*1400r/mi n=19.54r/mi n,曲柄的角速度 w=2.0457rad/s。八、設(shè)計(jì)總結(jié)在這次課程設(shè)計(jì)中，我看到了我們班同學(xué)團(tuán)結(jié)互助的精神， 也看 到了同學(xué)們刻苦鉆研的學(xué)習(xí)精神。課程設(shè)計(jì)是對(duì)我們思維能力的一種 鍛煉，也是理論與實(shí)踐結(jié)合的一次過渡，同學(xué)們興趣濃厚，
18、并有著創(chuàng) 新的意識(shí)。同時(shí)通過本次課程設(shè)計(jì)，在完成設(shè)計(jì)任務(wù)的同時(shí)能夠進(jìn)一 步理解和鞏固所學(xué)課程內(nèi)容，并將所學(xué)知識(shí)綜合運(yùn)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中， 不僅加強(qiáng)了學(xué)習(xí)更鍛煉了實(shí)際操作能力和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。 在設(shè)計(jì)計(jì)算過程 中，通過組內(nèi)的討論和交流，加深了對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解；在老師的細(xì) 心指導(dǎo)下，讓我們了解到更多的機(jī)械實(shí)際設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，開闊了視野。通過這次課程設(shè)計(jì)，我才發(fā)現(xiàn)理論知識(shí)的重要性，好的設(shè)計(jì)是建 立在塌實(shí)的理論知識(shí)之上的。九、參考文獻(xiàn)1、機(jī)械原理高等教育出版社孫桓等主編（第七版）2、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 科學(xué)出版社，王淑仁主編 20063、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè) 高等教育出版社，鄒慧君主編200620074、其它機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)書籍和有關(guān)機(jī)械方案設(shè)計(jì)手冊(cè)
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