步进式输送机课程设计.docx
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步进式输送机课程设计
XX大学
课程设计
资料袋
机械学院（系、部）2015~2016学年第第二学期
课程名称机械原理课程设计指导教师职称教授
学生姓名专业班级学号
题目步进式输送机的设计
成绩起止日期2016年6月13日～2016年6月17日
目录清单
序号
材料名称
资料数量
备注
1
课程设计任务书
1
2
课程设计说明书
1
3
课程设计图纸
若干
张
4
5
6
机械原理
设计说明书
步进式输送机的设计
起止日期：
2016年6月13日至2016年6月17日
学生姓名
班级
学号
成绩
指导教师（签字）
机械工程学院
2016年6月17日
目 录
设计任务书
课程设计任务书
2015～2016学年第2学期
机械工程学院（系、部）机械大类专业1406班级
课程名称：
机械原理课程设计
设计题目：
步进式输送机的设计
完成期限：
自2016年6月13日至2016年6月17日共1周
内
容
及
任
务
一、工作原理及工艺动作过程简介
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。
工件经过隔断板从料轮滑落到辊道上，隔断板做间歇往复直线运动，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抓推动始点位置工件向前移动一个步长，当滑架返回时，始点位置又从料轮处接受了一个新工件。
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，该推爪以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起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。
二、设计要求与主要技术参数
1）输送工件形状和尺寸如图所示，工件质量为75kg，输送步长H=880mm,允许误差±0.3mm。
2）辊道上允许输送工件最多为8件。
工件底面与辊道间的摩擦系数为0.15（当量值），输送滑架质量为240kg，当量摩擦系数可取为0.15。
3）滑架工作行程平均速度为0.46m/s,要求保证输送速度尽可能均匀，行程速度变化系数K≥1.5。
三、设计任务
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，并进行主要传动几何尺寸计算，画出传动系统方案图；5）执行机构运动尺寸计算；6）画出机构运动简图；7）编写设计计算说明书。
进
度
安
排
起止日期
工作内容
2016.6.13~6.13
工作原理分析、工艺动作分析、执行机构选型和拟定
2016.6.14~6.14
运动规律和运动协调设计、绘制运动循环图
2016.6.15~6.15
机构尺度设计、运动分析
2016.6.16~6.16
动力分析、绘制机构运动方案简图
2016.6.17~6.17
整理设计说明书、设计小结
主要
参考
资料
[1]朱理.机械原理（第2版）[M].北京：
高等教育出版社，2010年04月
[2]戴娟.机械原理课程设计指导书[M].北京：
高等教育出版社，2010年01月
*****年月日
系（教研室）主任（签字）：
年月日
1、工作原理和工艺动作分解
根据任务书的要求，该机械的应有的工艺过程是，机构应具有一个电动机和两个执行构件（滑架、隔断板）。
两个个执行构件的运动形式为：
滑架作往复直线运动（左右移动），推程时推动工件向前运动，回程时，工件静止，工作行程L=900mm，工作平均速度v=0.46m/s。
以主动件的转角作为横坐标（0°、360°），以各机构执行构件的位移为纵坐标作出位移曲线。
主动轴每转一圈为其准拟定的运动循环图如图所示：
图1.1滑架机构运动循环图
（2）隔断板作间隔往复直线运动，推程时隔板打开释放工件，回程时隔板关闭，处于停歇状态，工作行程h=80mm,其运动准确性要求不高。
图1.2图1.2隔板机构运动循环图
2、根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图
拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试。
滑架机构主动件每转完成一个运动循环所以拟订运动循环图时，以该主动件的转角作为横坐标（0°、360°），以各机构执行构件的位移为纵坐标作出位移曲线。
运动循环图的位移曲线主要着眼于运动的起迄位置，根据上述表述作出步进式输送机的运动循环图如图2-1所示。
图2机构运动循环图
3、执行机构选型
由上述分析可知，步进式输送机有右三个分支，功能分析可作总结如图
图3步进式输送机的功能分析图
由功能分析图可知，其运动过程为下放工件→滑架运送工件→滑架空程返回（下放工件）起始位置。
滑架机构选型：
滑架做往复直线运动，要求工作行程平均速度为0.42m/s，输送速度尽可能均匀，且到终点位置时速度逐渐减为0m/s,以保证工件速度也变为0m./s。
符合要求的机构如下图所示：
1曲柄滑块机构
2曲柄摇杆机构
3双滑块曲柄机构
机构图
特点
机构无急回特性，传动的行程可调，但可调的行程过大时，影响各件的刚度或对传递的工件有一定的限制。
但此机构传动较平稳。
机构具有急回特性，传动的行程可调，刚性比较好，易传递较大的工件。
改变机架的长度，可以使设计出来的机械体积不是很大，传动比较平稳。
机构无急回特性，传动的行程可调。
但可调的行程过大时，影响各件的钢度或对传递的工件有一定的限制。
但此机构传动很平稳。
对整个机器的磨损小。
但设计出来的机器由于导轨的存在，使整个机器显得笨重。
图3.1滑架执行机构方案图
隔断板机构的选型：
隔断板做间隙往复直线运动，当滑架往右运输工件时，隔断板处于关闭停歇状态，当滑架回程时，隔断板往左运动下放工件，在滑架未回到起始位置前，隔断板右运动又关闭。
故该机构要有两次间歇功能。
运动准确性要求不高，符合要求的可选方案有:
1、
2、
3、
图3.2隔断板执行机构方案图
4.机械运动方案的选择和评定
1）在图3.1中，综合上述的方案，滑架的执行机构采用机构二曲柄摇杆机构比较合理。
成本低、易制造、适应各种工厂中工件的传输、再加上该机构本身的特点等，所以滑架选取方案2为最优。
2）在图3.2中：
方案一机构简单，动力传递性能较好，能达到间歇运动的要求，造价低廉，但机构外观复杂，体积相对较大。
方案二机构符合间隙运动要求，但机构复杂，槽机构动力传递性能差，锥齿轮较难造，制造成本高。
方案三机构简单，此机构简单，动力传递性能较好，能达到间歇运动的要求，造价低廉，机构体积小，外观美。
综合上述，隔断板机构应选方案3。
5、机械传动系统的速比和变速机构
设计内容
传动方案示意图
传动方案示意设计
简要说明
该传动方案是由电动机的转动带动皮带轮转动，从而使三联滑移齿轮转动，通过齿轮的啮合实现了从动件的转动，其中三联滑移齿轮能实现三种不同速度的从动件转动（i=36、i=48、i=60）。
此机构在运动过程中运转较平稳，传动效率高、功率大。
总传动比计算：
由选定的电动机满载转速和工作机主轴转速，可得到传动装置的总传动比为
i=n1/n
n1为选择电动机的满载转速，n为工作机主动轴转速，n1为960r/min,n为40r/min.所以i=n1/n=24
6、步进式输送机的机构运动简图
通过电动机的带动，凸轮运动，带动隔断板作往复直线运动。
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，始点位置又从料轮处接受了一个新工件。
7.机构的尺度设计
1、滑架机构的尺度设计
取AO=300mm,滑架实际行程H=880+20=900mm,滑架板长1000mm,则有：
最大摆动件线质量为20kg/m,对质心转动惯量为2㎏.㎡，由J=（1/12）*m*L*L，得：
AC=L=1062.65mm,
θ=2*arcsin（H/2L）=2*26.7°=53.4°,
k=（180°+θ）/（180°—θ）=1.84
0B=AOsin（θ/2）=134.7mm
2、插断凸轮机构的尺度设计
隔断板运动时，推程和回程均做等加速等减速运动，行程h=80mm,取凸轮基圆r0=100mm,如图所示
8.步进式输送机的三维建模图
1齿轮、凸轮和摇杆
2.传动系统
3.步进式输送机
9、滑架速度与加速度分析
t=H/v0=0.88/0.44=2（s）,
w=（180°+θ）/t=114.46°/s,即n=19r/min.
滑架的位移即为C点在水平方向的位移，设速度为V,则有：
1）速度
VB2=VB1+VB2B1
大小？
W1*OB²？
方向√√√
VB2=VB1sinB=VB1COSarcsin（OAsinβ/OB）,
VC=AC*VB2/AB=AC*VB1*COSarcsin（OAsinβ/OB）/（OACOSβ+（OB²-OA²sinB²）½）
V=vcCOSβ=AC*VB1*COSβ*COSarcsin（OAsinβ/OB）/（OACOSβ+（OB²-OA²sinB²）½）
W2=VC/AC=VB1*COSarcsin（OAsinβ/OB）/（OACOSβ+（OB²-OA²sinB²）½）
2）加速度
anb3+atb3=ab2+ab3b2+akb3b2
大小w2*AB²×w*OB²×2*w2*VB3B2
方向∨∨∨∨∨
得：
aB3=（（aB2sinarcsin（OAsinβ/OB）－akB3B2）²＋anB3²）½
=（（w*OB*OA*sinβ－2*w2*VB3B2）²＋（w2*AB²）²）½
设计总结
开始接到课程设计这个任务我们又都紧绷一根弦，尤其是我，每次到这种真正动手的时刻，我就开始惶恐不安，大一的一些公共基础课我也没有掌握，所以一开始真的慌乱迷茫。
所以我在准备着手做的时候去找了邓老师，老师特别细心又有耐心地告诉我步骤，还有如何计算以及选取原动机的方法，让我对整个布局有一定的把握，然而课程设计并非想象中的那么简单，真正动手做起来却还是困难重重，书到用时方恨少，知识到用时也恨少，当然我们每个人不可能将学到的理论知识一下子就能运用到实际操作以及设计中去，这只能靠平时多去体验以及探索，对于我来说更是如此。
其实我这次的机构设计应该算是相对简单的，只有两个执行机构，麻烦的是尺度设计以及三维图的画法，所以身为一个机械人应该将平时学到的实用的知识及计算机操作都好好掌握，多操作，多体会，还有其他一些看似不太相关的东西也需要努力，毕竟以后从要干什么谁也不能预料，比如说通过课程设计，我们发现不仅要掌握本专业所学到的知识，也要去图书馆查阅相关资料，要懂得三维图的画法，还有生活中仔细观察的能力，作为工科生，也要思维严谨，计算能力要强。
现在这种还只是一个小小的任务，我们在以后生活学习中还会遇到更多的需要解决的难题，所有的这些我们应该严肃认真地对待，才不会浪费青春的好时光。
参考文献
[1]朱理.机械原理（第2版）[M].北京：
高等教育出版社，2010年04月
[2]戴娟.机械原理课程设计指导书[M].北京：
高等教育出版社，2010年01月
[3]银金光.刘杨.机械设计课程设计[M].北京：
北京交通大学出版社，2013年09月
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