步进输送机设计说明书1Word格式文档下载.docx
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附录·
17
设计心得体会·
19
小组初选方案·
21
小组成员名单·
26
一、设计题目
步进输送机
1、电动机
2、传动带
3、减速箱
4、盘形凸轮直动滚子从动件
5、曲柄导杆机构
二、整机工作原理分析与说明
步进输送机是一种间歇输送工件的传送机械，如附图1所示。
工件由料仓卸落到辊道上，滑架作往复直线运动（A2）。
滑架正行程时，通过棘钩使工件向前运动；
滑架返回时，棘钩的弹簧被压下，棘钩从工件下面滑过，工件不动。
当滑架又向前运动时，棘钩又钩住下一工件向前运动，从而实现工件的步进传送（A1）。
插板做带停歇的往复运动（A3），可使工件保持一定的时间间隔卸落到辊道上。
三、设计要求及原始数据
1）输送工件形状和尺寸如附图1所示。
输送步长H=800mm。
2）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值为1.65。
3）滑架导轨水平线至安装平面的高度在1100mm以下。
4）电动机功率可选用1.1KW，1400r/min左右（如，Y90S-4）。
四、注意事项及难点提示
1）本机主运动机构是做往复直线运动的步进输送机构，其执行构件是随滑架（A2）作往复直线运动的推爪（推爪可被辊道上的工件压下或由弹簧顶起复位）。
辅助运动机构是插断机构，其执行构件是插板。
两者的协调关系是：
起始点工位上的工件被输送机构的推爪推出后，即可开启插板放下一个新工件；
当输送机构的推爪返回原位准备再推进时，新工件早已在起始点就位，且插板也早已关闭。
为保证推爪在推动工件前保持推程状态，输送机构的行程应大于工件输送步长20mm左右。
机械工件循环图应据此协调关系设计，并自行确定若干需要的协调运动参数。
注意：
辊道位置是固定的，是滑架沿辊道作往复直线运动，带动推爪推送工件在辊道上作步进运动。
并请考虑：
在辊道上的宽度方向应如何布置辊道各辊轴与推爪的相对位置，才能在推爪向前推送工件时避免与各辊轴干涉。
2）步进输送机构与插断机构的主要设计参数有些已经给定，有些需要计算或自行确定。
比如，可按已知滑架行程，平均速度和行程速比系数确定曲柄转速；
一直工件形状尺寸，可确定插板单向或双向的插入深度，据此并考虑机构的布局情况确定插断机构从动件的运动范围和运动规律。
3）步进输送机运动简图应进行多方案比较。
工件的运送要求平稳和有较高的定位精度。
进行方案评价，侧重点应放在运动和动力功能质量方面（比如，工件停止在工位上之前的速度变化应尽量平缓）。
五、机械运动方案拟定
1）运动初始时刻，插板完全关闭，此时滑架处于图上最左端。
2）随着棘爪推动工件向右移动，插板逐渐打开，当棘爪将工件推出一半时，即输送距离达到400时，插板完全打开，并放出下一个工件。
3）工件继续推程至800；
插板近休止，放下工件后关闭。
4）滑架向左急回，插板关闭，开始远休止；
滑架运动返回到起始点时。
六、机械工作循环图拟定。
如上所述，得出机械工作循环图。
1225
滑架
推程
回程
插板
打开
近休止
关闭
远休止
0112.5124.85237.35360
七、机构的设计计算过程
设计计算及说明
结果
一、电动机选择
根据电源及工作条件，选用Y90S-4
额定功率：
1.1KW
满载转速：
1400r/min
二、几何参数确定
1、摆杆长度确定
1）由给定的行程速比系数K=1.65，由参考文献【1】P118式8-6得
2）由几何关系
摆杆长度
2、齿轮转速确定
由给定的滑架工作行程平均速度为0.42m/s，计算滑架推程所需时间为
。
此时齿轮转过角度为
故齿轮角速度
齿轮转速
r/s=18.6r/min
3、凸轮轮廓设计
1）确定凸轮机构
选用对心直动滚子推杆盘形凸轮机构。
2）几何参数确定
（1）凸轮相关参数
选定以下参数：
基圆半径：
对心
（2）推杆相关参数
推杆长度：
810mm。
插板长度：
1117.36mm。
由几何关系确定：
推程：
180mm。
斜杆：
689.22mm。
3）为减少凸轮运动过程中的刚性冲击和柔性冲击，选用正弦运动规律设计凸轮轮廓。
a.回程运动角：
b.近休止角：
工件下落50mm所需时间：
t=
工件下落80mm所需时间：
所以插板要在第0.11s开始关闭。
由于凸轮转动角速度
所以凸轮近休止角为
c.推程运动角：
d.远休止角
由参考文献【1】P157式9-10a得
推程运动方程：
回程运动方程：
4）由MATLAB计算出凸轮转角与推杆行程关系，绘制出运动曲线，用反转法作出凸轮轮廓。
凸轮转角与推杆行程关系图表见附录。
4、齿轮齿数确定
i34=z4/z3=5
i1H=i/（i34*i传）=75.3/（5*5）=3
z4=75
z2=51
z3=25
z1=17
i34=5
i传=5
Y90S-4
L=1090mm
n=18.6r/min
Z1=17
Z2=51
Z3=25
Z4=125
八、特殊点（D点）运动分析（随凸轮转角运动规律）
D点位移曲线
D点速度曲线
D点加速度曲线
九、MATLAB设计凸轮轮廓程序
%---Executesonbuttonpressinpushbutton1.
functionpushbutton1_Callback（hObject,eventdata,handles）
x=str2double（get（handles.x,'
string'
））;
z=str2double（get（handles.z,'
y=180*（x/112.5-sin（2*3.14*x/112.5）/（2*3.14））;
a=180*（1-z/112.5+sin（2*3.14*z/112.5）/6.28）;
set（handles.y,'
y）;
set（handles.a,'
a）;
%hObjecthandletopushbutton1（seeGCBO）
%eventdatareserved-tobedefinedinafutureversionofMATLAB
%handlesstructurewithhandlesanduserdata（seeGUIDATA）
参考文献
【1】孙桓，陈作模《机械原理》7版。
北京：
高等教育出版社，2006
附录
D点运动分析
课程设计心得
通过本次对步进输送机的设计，我们小组成员更加深刻的了解了机械原理，能够将所学到的机械原理知识运动到实际的例子中去。
对于学习时很多概念，平时总会问问什么要这样，自己设计机构时，才会理解书上要求的好处。
说实话，设计一个步进输送机确实挺难的，尤其对我们这些从来都是在学习书本知识，与实践很脱节的大学生。
设计输送机时，有很多情况需要考虑：
如工件下落时间啦，刚开始设计的时候我以为下落时间才不到一秒，完全可以忽略嘛，后来经过和小组成员的研究才发现这是一个很重要的参数，对于设计插板机构、凸轮的推程与远休止角具有很大的意义。
再像主运动的设计啦，刚开始我想用一个不完全齿轮来实现这个主运动，感觉既简单又方便，但后来才发现这样设计虽然能够实现步进输送机的运动，却无法达到题目中给定的行程速比系数的要求，故放弃了这一方案。
机械原理课程设计还促使我们对一些软件进行了学习。
如MAD、MATLAB·
这些都是工科学生学习和今后工作所需要的软件技能，平时虽然想学，但总是推脱于学习紧张啦，没有时间啦等等，通过此次课程设计，也是“逼迫”我们吧，去学习这些软件，在反复的使用中熟能生巧。
机械原理还增强了我们小组成员之间的默契程度。
大家在一个学期的互相学习、讨论，互相研究方案、选择数据的过程中逐渐增加了彼此之间的了解。
在设计过程中我也了解了每一个成员的长处，能够根据各个成员的特长来分配小组方案，最终实现一个效率最高的小组。
总之，作为一名工科学生，仅仅是学习书本上的知识是远远不够的，必须要培养自己把理论知识与实际情况相结合的能力。
相信通过这次机械原理课程设计，我们已经对理论与实践的结合有了一定的体会，也会为我们接下来的机械设计课程设计以及将来走向工作岗位开一个好头。
最后感谢刘榕老师的耐心指导。
组长：
郭石磊
092126
运动方案选择
方案1：
说明：
此机构为摆动滚子盘形凸轮机构，通过凸轮转动带动插板往复运动
特点：
通过凸轮轮廓选择可减小冲击，但摆动从动件受几何尺寸影响计算复杂
4、盘形凸轮摆动滚子从动件
设计人：
郭石磊
方案2：
此机构为四连杆机构，带动插板往复运动
连杆机构运动副面接触，压力较小，润滑好。
4、铰链四杆机构
黄少帅
方案3：
此机构为双凸轮机构
凸轮与推杆间点接触，易磨损
5、盘形凸轮摆动滚子从动件
毛钰
方案4：
此机构为直动滚子盘形凸轮机构
通过合理设计，可实现预期运动规律，同时机构简单紧凑，无刚性和柔性冲击
4、盘形凸轮直动偏心滚子从动件
翟艳伟
方案5：
圆柱凸轮由涡轮蜗杆带动
机构的缺点是圆柱凸轮轴刚度较低，机构较复杂，成本较高
4、曲柄导杆机构
5、蜗轮蜗杆机构
6、圆柱凸轮
姚逸程
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