机械设计步进送料机.docx

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机械设计步进送料机

机械原理课程设计

步进送料机

设

计

说

明

书

学生姓名***

学号**********

所属学院机械与汽车工程学院

专业车辆工程

班级车辆工程*班

第1章课程设计内容…………………………………3

1.1设计题目……………………………………………………3

1.2设计任务……………………………………………………4

1.3设计提示……………………………………………………4

第2章设计思路……………………………………4

2.1连杆机构的特点……………………………………………4

2.2齿轮机构的特点……………………………………………5

第3章工作原理……………………………………6

3.1传动机构的选择…………………………………………6

3.2执行机构的选择…………………………………………7

3.3机构运动简图……………………………………………8

第4章构件的运动分析及尺寸的确定……………9

第5章机构运转的整体流程………………………12

第6章机构的整体简图……………………………13

第7章参考文献……………………………………15

1，课程设计内容

设计题编号：

12　　　　　　设计题目：

步进送料机

1.1设计题目

设计某自动生产线的一部分——步进送料机。

如图1所示，加工过程要求若干个相同的被输送的工件间隔相等的距离a，在导轨上向左依次间歇移动，即每个零件耗时t1移动距离a后间歇时间t2。

考虑到动停时间之比K=t1/t2之值较特殊，以及耐用性、成本、维修方便等因素，不宜采用槽轮、凸轮等高副机构，而应设计平面连杆机构。

具体设计要求为：

1、电机驱动，即必须有曲柄。

2、输送架平动，其上任一点的运动轨迹近似为虚线所示闭合曲线（以下将该曲线简称为轨迹曲线）。

3、轨迹曲线的AB段为近似的水平直线段，其长度为a，允差±c（这段对应于工件的移动）；轨迹曲线的CDE段的最高点低于直线段AB的距离至少为b，以免零件停歇时受到输送架的不应有的回碰。

有关数据见表1

图1步进送料机

4、在设计图中绘出机构的四个位置，AB段和CDE段各绘出两个位。

需注明机构的全部几何尺寸。

表1设计数据

方案号

a

mm

c

mm

b

mm

t1

s

t2

s

C

350

20

50

1

3

1.2设计任务

1.步进送料机一般至少包括连杆机构和齿轮机构二种常用机构。

2.设计传动系统并确定其传动比分配。

3.图纸上画出步进送料机的机构运动方案简图和运动循环图。

4.对平面连杆机构进行尺度综合，并进行运动分析；验证输出构件的轨迹是否满足设计要求；求出机构中输出件的速度、加速度；画出机构运动线图。

5.编写设计计算说明书。

6.完成步进送料机的模型实验验证。

1.3设计提示

1.由于设计要求构件实现轨迹复杂并且封闭的曲线，所以输出构件采用连杆机构中的连杆比较合适。

2.由于对输出构件的运动时间有严格的要求，可以在电机输出端先采用齿轮机构进行减速。

如果再加一级蜗杆蜗轮减速，会使机构的结构更加紧凑。

3.由于输出构件尺寸较大，为提高整个机构的刚度和运动的平稳性，可以考虑采用对称结构（虚约束）。

2设计思路

2.1连杆机构的特点：

1）其运动副元素为面接触，压力较小，承载能力较大，润滑好，磨损小，加工制造容易，且连杆机构中的低副一般是几何封闭，对保证机构的可靠性有利。

2）在连杆机构中，在原动件的运动规律不变的条件下，可用改变各机构的相对长度来使从动件得到不同的运动规律。

3）在连杆机构中，在连杆上各点的轨迹是各种不同的形状的曲线，其形状随着各构件的相对长度的改变而改变，故连杆曲线的形式多样，可用来满足一些特定的工作需要。

利用连杆机构还可以很方便地改变运动的传递方向，扩大行程，实现增力和远距离传动等目的

图2.1连杆机构

2.2齿轮机构的特点：

齿轮机构是在各种机构中应用最为广泛的一种传动机构。

它依靠轮齿齿廓直接接触来传递空间任意两轴间的运动和动力，并具有传递功率范围大，传动功率高，传动比准确，使用寿命长，工作可靠等优点。

图2.2齿轮机构

考虑到动停时间之比K=t1/t2之值较特殊，以及耐用性、成本、维修方便等因素，不宜采用槽轮、凸轮等高副机构，故采用应平面连杆机构和齿轮机构。

3工作原理

功能要求：

加工过程要求若干个相同的被输送的工件间隔相等的距离a，在导轨上向左依次间歇移动，即每个零件耗时t1=1s移动距离a=350mm后间歇时间t2=3s

该系统由电动机驱动，通过带蜗杆减速将运动传给齿轮，再由各级齿轮进行减速使其转速符合要求。

最后利用齿轮和连杆将运动传给输送架。

原动机的选择：

经过计算，最终选择转速为1440r/min的电动机，因为经过比较在此转速下的电动机能够充分满足动力要求而且不会造成机器的浪费。

3.1传动机构的选择

方案：

采用齿轮连杆机构

图3.1齿轮连杆机构

3．2执行机构的选择：

方案：

机械爪

图3.2机械爪

3.3机械运动简图

：

图3.3机械运动简图

4构件的运动分析及尺寸的确定

因为执行构件（即输出构件）要满足如下的运动轨迹，所以运动构件必须要满足如图的运动路径。

图4.1运动轨迹

根据挑选，满足该路径的四连杆机构为

图4.2四连杆机构

由所给定的参数可查得，杆a,b,b’,c,d的长度比例为：

1：

5：

2.5：

4：

3

a杆与该机构的平动轨迹的长度比为1：

5.

因为输出机构要满足题目要求的轨迹，

方案号

a

mm

c

mm

b

mm

t1

s

t2

s

C

350

20

50

1

3

表1

即平动轨迹要求长度为350mm，根据查表来的比例数据可得各个杆的长度为：

表2

杆号abb’cd

杆长（mm）70350175280210

蜗杆的参数确定：

由蜗杆的分度圆直径预期模数的匹配标准系列可知：

模数为2的时候，分度圆直径可选为22.4。

表3

主要参数齿数z1模数压力角分度圆直径

数值122022.4

涡轮2,3的参数的确定

表4

主要参数齿数z1模数压力角分度圆直径

数值60220120

由以上参数可知该减速机构的传动比为z2/z1=60

齿轮的参数与尺寸

由方案可知：

输出构件每分钟循环运动的次数为：

60/（1+3）=15次

根据齿轮的标准模数系列表：

表5

第1系列

11.251.522.534568

1012162025324050

第2系列

1.752.252.75（325）3.5（3.75）4.5

5.5（6.5）79（11）14182228

3645

可得

由于6,7齿轮与涡轮2,3连在同一轴上，所以这两个齿轮的转速w与涡轮的转速一致。

齿轮1与4,,6与7为对称齿轮，两两完全相同，所以

该直齿圆柱齿轮组的参数为

表6

主要参数齿数模数压力角分度圆直径

齿轮1，48012080

齿轮6，75012050

动力由6,7齿轮传动到1,4齿轮上，传动比为80/50=1.6

所以齿轮1,4的转速w为

W=1440r/min/60/1.6=15r/min

即在一分钟内，齿轮1和4转动15周，所以连杆a也转动15周，即该连杆机构循环运动15周，等于设计要求的转速。

故该传动系的设计是合理且符合要求的。

5机构运转的整体流程：

图5.1机械运转的整体流程

6机构的整体简图

图6.1机械整体简图

图中1,4,6,7为四个齿轮，2,3为两个涡轮，2为蜗杆，3和7装在同一轴上，2和6装在同一轴上。

其中执行机构的运动轨迹为下图

图6.2运动轨迹图

此轨迹与设计要求的轨迹一致，符合要求。

可以作为执行机构的运动轨迹。

7参考文献

【1】裘建新（主编）机械原理课程设计指导书·高等教育出版社2007年11月

【2】李学荣，朱桥等（编制）连杆曲线图谱（第一版）重庆出版社1993年4月

【3】孙桓，陈作模，葛文杰（主编）机械原理（第七版），西北工业大学机械原理及机械零件教研室编高等教育出版社2006年5月

【4】张卫国饶芳（主编）―机械设计基础篇华中·科技大学出版社2006·9

【5】王为汪建晓（主编）吴昌林（主审）―机械设计·华中科技大学出版社2007·2

【6】宋昭祥（主编）―机械制造基础·机械工业出版1998·10

【7】张定华（主编）―工程力学·高等教育出版社2003

【8】陆金贵（主编）―凸轮制造技术·机械工业出版1996

【9】张策（主编）―机械原理与机械设计·机械工业出版2004

【10】黄纯颖（主编）―工程设计方法·中国科学技术大学出版社1999

【11】吴宗泽（主编）―高等机械零件·清华大学出版社1998