步进输送机课程设计Word格式文档下载.docx
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2.2原始数据及设计要求…………………………………………4
2.3设计任务………………………………………………………5
三、运动方案的拟定……………………………………………………5
3.1步进输送机构…………………………………………………5
3.2下料机构(插断机构)………………………………………7
3.3运动方案的选定………………………………………………8
四、机构运动简图………………………………………………………8
五、运动分析……………………………………………………………11
5.1输送机构的运动分析………………………………………11
5.2插断机构(下料机构)的运动分析…………………………20
5.3飞轮的转动惯量的计算……………………………………23
六、机构运动循环图…………………………………………………24
七、减速机构的设计……………………………………………………24
八、设计总结……………………………………………………………25
九、参考文献……………………………………………………………25
一、设计题目:
步进输送机
二、设计简介
2.1工作原理
步进输送机是一种能间歇地输送工件,并使其间距始终保持稳定步长的传送机械。
图1为运动示意图,工件经过隔断板从料轮滑落到辊道上,隔断板作间歇往复直线运动,工件按一定的时间间隔向下滑落。
输送滑架作往复直线运动,工作行程时,滑架上位于最左侧的推爪推动始点位置工件向前移动一个步长,当滑架返回时,始点位置又从料轮接受了一个新工件。
由于推爪下装有压力弹簧,推爪返回时得以从工件底面滑过,工件保持不动。
当滑架再次向前推进时,该推爪早已复位并推动新工件前移,与此同时,该推爪前方的推爪也推动前工位的工件一齐向前再移动一个步长。
如此周而复始,实现工件的步进式传输。
显而易见,隔断板的插断运动必须与工件的移动协调,在时间和空间上相匹配。
图1步进输送机示意图
2.2原始数据及设计要求
(1)输送工件形状和尺寸如图1,工件质量60kg,输送步长H=840mm,允许误差±
0.2mm。
(2)辊道上允许输送工件最多8件。
工件底面与辊道间的摩擦系数0.15(当量值),输送滑架质量为240kg,当量摩擦系数也为0.15。
(3)滑架工作行程平均速度为0.42m/s,要求保证输送速度尽可能均匀,行程速比系数K≥1.7。
(4)最大摆动件线质量为20kg/m,质心在杆长中点,绕质心线转动惯量为2kgּm2/m,其余构件质量与转动惯量忽略不计。
发动机到曲柄轴的传动系统的等效转动惯量(视曲柄为等效转动构件)近似取为2kgּm2。
。
(5)允许速度不均匀速度为[δ]=0.1。
(6)滑架导路水平线与安装平面高度允许在1100mm以下。
(7)电动机规格自选。
2.3设计任务
(1)根据工艺动作要求拟定运动循环图;
(2)进行插断机构、步进输送机构的选型;
(3)机械运动方案的评定和选择;
(4)根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案,分配传动比,并在报告上画出传动方案图;
(5)进行工件停止在工位上的惯性前冲量计算;
(6)对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算;
(7)画出机械运动方案简图;
(8)编写设计计算说明书。
三、运动方案的拟定
3.1步进输送机构
步进输送机的主传动机构的原动件是曲柄;
从动件为推爪(滑块),行程中有急回特性;
机构应有较好的动力特性及在工作进程中速度要求较小且均匀。
要满足这些要求,用单一的四杆机构是难以实现的。
下面介绍拟定的几种方案。
图1-1
1.如上图1-1所示,牛头刨床的主传动机构采用导杆机构、连杆滑块机构组成的6杆机构。
采用导杆机构,滑块3与导杆之间的传动角始终为o,且适当确定构件尺寸,可以保证机构工作行程速度较低并且均匀,而空回行程速度较高,满足急回特性要求。
适当确定推爪的导路位置,可以使压力角尽量小。
2、如图1-2所示,步进输送机的主传动机构采用凸轮机构和摇杆滑块机构。
适当选择凸轮运动规律,设计出凸轮廓线,可以实现刨头的工作行程速度较低,而返回行程速度较高的急回特性;
在推爪往复运动的过程中,避免加减速度的突变发生(采用正弦加速度运动规
律)。
3、如图1-3所示,步进输送机主传动机构采用曲柄导杆机构机构。
导杆做往复摆动其速度有点波动,并且也具有急回特性。
图1-2图1-3
4、如图1-4所示,步进输送机的主传动机构采用曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构。
曲柄摇杆机构可以满足工作进给时推爪的速度较低,在运动过程中曲柄摇杆机构的从动件摇杆3的压力角是变化的。
3.2下料机构(插断机构)
一种方案是采用齿轮与齿条的配合(图2-1)。
(图2-1)
而另一种方案是采用从动件盘形凸轮与摇杆机构的组合图(2-2),利
用弹簧的弹力使滚子从动件始终紧靠在凸轮上
图2-2
3.3运动方案的选定
经过小组讨论最终确定选输送机构的方案1和插断机构的方案2作为此次课程设计所要求的运动方案。
四、机构运动简图
运动简图
1.初始状态
2.工件输送阶段
3.工件到达工位点
4.输送架回程及下料阶段
五、运动分析
5.1输送机构的运动分析
图5.1.1
1.要求条件:
输送滑架输送步长S=840mm+20mm=860mm,滑架工作行程的平均速度为0.42m/s,输送速度尽可能均匀,行程速比系数K≥1.7。
2.制定参数:
令K=2,推爪(滑块)的导路X-X在导杆运动弧长的平分线上。
极为夹角θ=180°
×
(K-1)/(K+1)=60°
,即∠O2O4A=30°
由输送架工作行程平均速度0.42m/s,且输送步长S=860mm可得导杆O4B的长度O4B=860mm。
工作进程的时间t1=0.86m/0.42m/s=2.0476s
回程时间t2=t1/2=1.0238s,有Wt=θ知W=2.0457rad/s。
转速n=60W/(2*3.14)=19.5r/min。
由∠O2O4A=30°
知O2A=O2O4/2,
又X-X在导路所在弧长的平分线上,取H约为(860+860*cos30°
)/2即令H=802mm。
又要求工作过程中传动平稳,速度均匀,即BC杆的传动角γ越大越好。
最大的传动角γ=90°
-arcsin[(860-860*cos30°
)/BC]。
为保证机构的传力效果,应使传动角的最小值γmin大于或等于其许用值[γ],即γmin≥[γ]。
一般机械中,推荐[γ]=40°
-50°
取BC=200mm,γ=74.38°
推爪形状如下图:
尺寸如上图所示,单位:
cm
由上述结论,确定输送架运动的6杆机构的长度分别为:
BC=200mmO4B=860mmO2O4=500mmO2A=250mm。
3.用相对运动图解法做平面机构的运动分析
将曲柄端点的运动轨迹的圆周12等份,初始位置为1如上图5.1.1
例如计算滑块处于位置8时机构的速度、加速度。
1、求C点的速度:
⑴确定构件3上A点的速度:
构件2与构件3用转动副A相联,所以υA3=υA2
而υA2==0.51m/s
⑵求的速度:
υA4=υA3+υA4A3
方向:
⊥BO4⊥AO2∥BO4
大小:
?
?
用图解法求解如图1:
、
式中υA3、υA4表示构件3和构件4上A点的绝对速度,υA4A3表示构件4上A点相对于构件3上A点的速度,其方向平行于线段BO4,大小未知;
构件4上A点的速度方向垂直于线段BO4,大小未知。
在图上任取一点P,作υA3的方向线pO3
,方向垂直于AO2,指向与ω2的方向一致,长度等于υA3/μv,(其中μv为速度比例尺)。
过点p作直线垂直于BO4代表υA4的方向线,再过O3作直线平行于线段BO4代表υA4A3的方向线这两条直线的交点为O4,则矢量pO4和O3O4分别代υA4和υA4A3。
易知PO3、PO4同向,由速度多边形PO3O4得:
υA4=0.51m/s
υA4A3=0
3求BO4的角速度:
=VA4/=0.68rad/s
VB=BO4=0.59m/s
⑷求C点的速度υc:
υc=υB+υCB
方向:
∥X-X⊥BO4⊥BC
ω4lO4B ?
速度图见图2:
式中υc、υB
表示点的绝对速度。
υCB表示点C相对点B的相对速度其方向垂直于构件CB,大小未知,点C的速度方向平行于X-X,大小未知,图上任取一点p作代表υB的矢量pb其方向垂直于BO4指向于转向相反,长度等于(为速度比例尺)。
过点p作直线平行于X-X,代表υc的方向线,再点b作直线垂直于BC代表υCB的方向线,这两方向线的交点为C则矢量pc和bc便代表υc、υCB
则C点的速度为:
υc=0.58m/s,υCB=0。
加速度也可按相对图解法计算。
4.编制程序计算各点的速度,加速度,位置。
1)主程序源代码如下
#include"
stdio.h"
/*包含头文件*/
stdlib.h"
math.h"
constdoublePI=3.14159;
/*圆周率*/
/*全局变量*/
doubleL[10];
/*存储杆长*/
doubleX[10],Y[10];
/*存储各点x,y坐标*/
doubleV[10],U[10];
/*存储各点x,y方向速度分量*/
doubleA[10],B[10];
/*存储各点x,y方向加速度分量*/
doubleF[10],W[10],E[10];
/*存储各杆转
角,角速度,角加速度*/
doubleS[10],C[10];
/*中间计算变量*/
/*计算主程序*/
voidmain()
{
intii,Index,iFlag;
doublep1,F9,Res[3],N1;
p1=PI/180;
L[1]=250;
[2]=0;
L[3]=860;
L[4]=0;
N1=117.2;
/*初始参数*/
X[1]=0;
Y[1]=500;
X4]=0;
Y[4]=0;
printf("
L
(1)=60,L
(2)=0,L(3)=200,L(4)=0,W
(1)=30
E
(1)=0\n"
);
F
(1)Deg,F(3)Deg,W(4)/s,SmmVm/s
Am/S^2\n"
/
W[1]=N1*PI/30;
for(ii=0;
ii<
=12;
ii++)
F[1]=ii*30*p1;
F9=0;
Mcrank(1,1,1,2,F9);
iFlag=Mrpr(2,3,4,2,2,4,3,1,Res)
;
if(iFlag==1)
%10.2f,%10.2f,%10.2f,%10.2f,%10.2f,%10.
2f,%10.2f\n"
F[1]/p1,F[3]/p1,W[3],E[3],Res[0],Res[1]/10
00,Res[2]/1000);
el