步進(jìn)式輸送機(jī)設(shè)計(jì)

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. 工作原理和工藝動作分解33. 根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動循環(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)191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)一、工作原理及工藝動作過程簡介步進(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，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，工作行程時(shí)，滑架上位于最左側(cè)的推抓推動始點(diǎn)位置工件向前移動一個(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。當(dāng)滑架再次向前推進(jìn)時(shí)，該推爪以復(fù)位并推動新工件前移，與此同時(shí)，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(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)動必須與工件的移動協(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)內(nèi) 1）輸送工件形狀和尺寸如圖所示， 工件質(zhì)量為 70kg，輸送步長 H=860mm,允許誤差± 0.2mm。容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），輸及送滑架質(zhì)量為240kg，當(dāng)量摩擦系數(shù)可取為0.15 。任 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) K務(wù) 1.5 。三、設(shè)計(jì)任務(wù)1）根據(jù)工藝動作要求擬定運(yùn)動循環(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)動方案的評定和選擇；4）根據(jù)選定的原動機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動參數(shù)擬定機(jī)械傳動方案，分配傳動比，并進(jìn)行主主要參考資料要傳動幾何尺寸計(jì)算，畫出傳動系統(tǒng)方案圖；5）執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動尺寸計(jì)算；6）畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動見圖；7）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 1 朱理機(jī)械原理 北京：高等教育出版社， 2008： 15-200 2 鄒慧君機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 北京：高等教育出版社， 2009： 15-25021.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，當(dāng)向右運(yùn)動時(shí)推爪推動工件的左端面一起運(yùn)動，經(jīng)過多次的往復(fù)運(yùn)動，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)K 1.54）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. 工作原理和工藝動作分解2.1 工作原理和工藝動作分解根據(jù)工藝過程，機(jī)構(gòu)應(yīng)具有一個(gè)電動機(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，推程時(shí)推動工件向前運(yùn)動，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，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)動準(zhǔn)確性要求不高。3.根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動循環(huán)圖擬定運(yùn)動循環(huán)圖的目的是確定各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動作的先后順序、相位，以利于設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)試。以主動件的轉(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。主動軸每轉(zhuǎn)一圈為其準(zhǔn)擬定的運(yùn)動循環(huán)圖如圖所示：圖 3-1 滑架機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖SO229°360° 3s1滑架機(jī)構(gòu)s2隔板機(jī)構(gòu)圖 3-2 隔板機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖880229°360° 80229°360°圖 3-3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖44.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，推爪推動工件左端運(yùn)動滑架返回，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，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)動下放工件，在滑架未回到起始位置前，隔斷板右運(yùn)動又關(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，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)?0m./s,每個(gè)步長誤差不超過± 0.2mm，行程速度變化系數(shù) K 1.5?；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20mm,滑架行程為880mm± 0.2mm。55. 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)傳動較平穩(wěn)。機(jī)構(gòu)具有急回特性，機(jī)構(gòu)無急回特傳動的行程可調(diào)，剛性，傳動的行程可性比較好，易傳遞較調(diào)。但可調(diào)的行程大的工件。改變機(jī)架過大時(shí)，影響各件的長度，可以使設(shè)計(jì)的 鋼 度 或 對 傳 遞出來的機(jī)械體積不是的 工 件 有 一 定 的很大，傳動比較平穩(wěn)。限制。但此機(jī)構(gòu)傳動很平穩(wěn)。對整個(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)5-165.2 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，運(yùn)動準(zhǔn)確性要求不高，可選方案有：1.圖 5-2此機(jī)構(gòu)簡單，動力傳遞性能較好，能達(dá)到間歇運(yùn)動的要求，造價(jià)低廉，但機(jī)構(gòu)外觀復(fù)雜，體積相對較大2.圖 5-37機(jī)構(gòu)符合間隙運(yùn)動要求，但機(jī)構(gòu)復(fù)雜， 槽機(jī)構(gòu)動力傳遞性能差，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，動力傳遞性能較好，能達(dá)到間歇運(yùn)動的要求，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)選方案35.3 機(jī)構(gòu)簡圖圖 5-5 機(jī)構(gòu)簡圖86.機(jī)械傳動的速比和變速機(jī)構(gòu)6.1 傳動方案的確定設(shè)計(jì)內(nèi)容傳動方案示意圖傳動方案示意設(shè)計(jì)該傳動方案是由電動機(jī)的轉(zhuǎn)動帶動皮帶輪轉(zhuǎn)動，從而使簡三聯(lián)滑移齒輪轉(zhuǎn)動，通過齒輪的嚙合實(shí)現(xiàn)了從動件的轉(zhuǎn)動，要其中 三聯(lián)滑 移齒 輪能實(shí)現(xiàn)三種不同 速度的從動件 轉(zhuǎn)動說明（i=36 、i=48 、i=60 ）。此機(jī)構(gòu)在運(yùn)動過程中運(yùn)轉(zhuǎn)較平穩(wěn)，傳動效率高、功率大。各分傳動比 i =n 電 / n 執(zhí) = d1/d 1 * Z 2/Z 2 * Z 6/Z 5=720/12= 60 1i = n 電/n 執(zhí) = d1/d1 * z3/z3 * z6/z5 = 720/15 = 48i = n 電/n 執(zhí) = d1/d1 * z4/z4 * z6/z5 = 720/20 = 36由中心距的關(guān)系有： 1/2 m*(Z2 +Z2 ) = 1/2 m*(Z 3 + Z3 )= 1/2 m*(Z 4 + Z4) .取模數(shù) M = 4mm 且 Z5 應(yīng)大于 17故:取Z5 =18 ， Z6 = 72，9d1= 418mm d1 = 100 mm 。由式及以上已知條件可得Z4/Z 4 = 3/2，Z3/Z 3 = 2，Z2/Z 2 = 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)帶傳動齒輪傳動ddn模數(shù) MZ 2Z 2Z 3 Z 3Z 4Z 4Z 5Z 6100418720mm mm r/min30753570426318724 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：10最大 擺動 件線質(zhì)量為 20kg/m, 對質(zhì) 心轉(zhuǎn) 動慣 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)動時(shí)，推程和回程均做等加速等減速運(yùn)動，行程h=80mm,取凸輪基圓 r0=100mm,如圖所示11128 步進(jìn)式輸送機(jī)的運(yùn)動分析1. t=H/v 0=0.88/0.44=2(s),w=(180°+)/t=114.46°/s ,即 n=19r/min.132.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= V B1 + VB2B1大?。縒1*OB 2？方向VB2=VB1 sinB=V B1 COSarcsin(OA sin/OB),VC=AC*V B2/AB=AC*V B1* COSarcsin(OA sin/OB)/(OA COS+(OB 2-OA 2sinB 2) ?)V =vc COS = AC*V B1* COS * COSarcsin(OA sin /OB)/(OA COS +(OB 2 -OA 2sinB 2) ?)W2=V C/AC= VB1* COSarcsin(OA sin /OB)/(OA COS +(OB 2 -OA 2 sinB 2) ?)加速度anb3+atb3 =ab2+ab3b2+akb3b2大小w2* AB 2×w*OB 2×2*w 2* VB3B2方向得：aB3=(aB2sinarcsin(OAsin/OB) akB3B2 ) 2anB3 2)?=(w*OB *OA*sin 2*w2*V B3B2) 2(w2*AB 2)2)?14九步進(jìn)式輸送機(jī)三維圖設(shè)計(jì)1 齒輪、凸輪和搖桿152.傳動系統(tǒng)163.步進(jìn)式輸送機(jī)1718十 .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) - 思想與方法M. 上?？萍技夹g(shù)文獻(xiàn)出版社，1999.6 、機(jī)械手冊十一 .總結(jié)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，加深了對基礎(chǔ)知識的理解；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，開闊了視野。 通過這次課程設(shè)計(jì)，我才發(fā)現(xiàn)理論知識的重要性，好的設(shè)計(jì)是建立在塌實(shí)的理論知識之上的。19