步进式输送机设计.docx
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步进式输送机设计
步进式输送机设计
目 录
课程设计任务书……………………………………………2
1.设计题目…………………………………………………3
2.工作原理和工艺动作分解………………………………3
3.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图……………3
4.步进式输送机的功能分析与设计过程…………………5
5.步进输式送机构与插断机构选型………………………6
6.机械传动系统的速比和变速机构………………………9
7.步进式输送机构的尺度设计……………………………10
8.步进式输送机的运动分析………………………………13
9.步进式输送机三维图设计………………………………15
10.参考资料…………………………………………………19
11.设计总结…………………………………………………19
课程设计任务书
2015—2016学年第1学期
机械工程学院（系、部）机械专业2013250101班级
课程名称：
机械原理课程设计
设计题目：
步进式输送机设计
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。
显而易见，隔断板的插断运动必须与工件的移动协调，从而在时间和空间上相匹配。
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70kg，输送步长H=860mm,允许误差±0.2mm。
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0.44m/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
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）画出机构运动见图；
7）编写设计计算说明书。
主要
参考
资料
［1］朱理．机械原理［Ｍ］．北京：
高等教育出版社，2008：
15-200
［2］邹慧君．机械原理课程设计［Ｍ］．北京：
高等教育出版社，2009：
15-250
1.设计题目：
步进式输送机设计
1.1设计原理：
工件通过隔断板释放，滑落到辊道上，带有推爪的滑架作往复直线运动，当向右运动时推爪推动工件的左端面一起运动，经过多次的往复运动，最终把工件运送到指定位置。
1.2设计要求
1）工件质量：
70kg
2）输送步长H=860mm，可载5~8个工件
3）运输速度为0.44m/s，尽可能均匀，行程系数K≥1.5
4）速度不均匀系数[δ]=0.1
5）滑架导路水平线与安装平面高度允许在1100mm以下。
2.工作原理和工艺动作分解
2.1工作原理和工艺动作分解
根据工艺过程，机构应具有一个电动机和两个执行构件（滑架、隔断板）。
（1）滑架作往复直线运动，推程时推动工件向前运动，回程时，工件静止，工作行程L=880mm，工作平均速度v=0.44m/s。
（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。
3.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。
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3-1滑架机构运动循环图
图3-2隔板机构运动循环图
图3-3机构运动循环图
4.步进式输送机的功能分析与设计过程
4.1步进式输送机的功能分析
由上述分析可知，步进式输送机的功能分析可作总结如图4-1所示
图4-1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。
4.2步进式输送机的设计过程
（1）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。
（2）辊道两排间隙相等的辊轮，间隙s=90mm,两辊道相距一定距离使推爪能够顺利通过；辊道至少能承载（70x8）kg的工件,辊道上允许最多8个工件。
（3）滑架做往复直线运动，要求工作行程平均速度为0.44m/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,每个步长误差不超过±0.2mm，行程速度变化系数K≥1.5。
滑架上装有8个推爪，间距为860mm,误差±0.2mm。
为保证推爪在推动工件前保持推程状态，行程应比工件输送步长大20mm左右，即滑架在起始位置时推爪距第一个工件左端面为20mm,滑架行程为880mm±0.2mm。
5.滑架机构与隔板机构的选型
5.1滑架机构的选型
根据往复直线运动的功能，可选
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。
综合上述的方案，此机器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，所以选取方案2为最优，其具体机构图如图所示：
滑架机构5-1
5.2隔断板机构的选型
隔断板机构做间隔往复直线运动，运动准确性要求不高，可选方案有：
1.
图5-2
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，但机构外观复杂，体积相对较大
2.
图5-3
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。
3.
图5.4
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
5.3机构简图
图5-5机构简图
6.机械传动的速比和变速机构
6.1传动方案的确定
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。
各分传动比iⅠ=n电/n执=d1′/d1*Z2′/Z2*Z6/Z5
=720/12=60…………………………………………
iⅡ=n电/n执=d1′/d1*z3′/z3*z6/z5=720/15=48…②
iⅢ=n电/n执=d1′/d1*z4′/z4*z6/z5=720/20=36…③
由中心距的关系有：
1/2m*（Z2+Z2′）=1/2m*（Z3+Z3′）=1/2m*（Z4+Z4′）……………………………..④
取模数M=4mm且Z5应大于17故:
取Z5=18，Z6=72，
d1′=418mmd1=100mm。
由①②③式及以上已知条件可得
Z4′/Z4=3/2，Z3′/Z3=2，Z2′/Z2=5/2
且定变速齿轮的中心距a=210mm
由以上可得下列数据
带传动齿轮传动
dd’nZ2Z2’Z3Z3’Z4Z4’Z5Z6模数M
100418720
mmmmr/min30753570426318724mm
7.步进式输送机机的尺度设计计算
7.1滑架机构的尺度设计
取AO=300mm,滑架实际行程H=860+20=880mm,滑架板长900mm,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/2）/L=2*24.46°=48.92°,
k=（180°+θ）/（180°-θ）=1.75
0B=AOsin（θ/2）=124.22mm,
7.2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步进式输送机的运动分析
1.t=H/v0=0.88/0.44=2（s）,
w=（180°+θ）/t=114.46°/s,即n=19r/min.
2.滑架的位移即为C点在水平方向的位移，设速度为V,则有：
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）
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
九．步进式输送机三维图设计
1齿轮、凸轮和摇杆
2.传动系统
3.步进式输送机
十.考资料
[1]、高英武、杨文敏编著………《机械原理课程设计》
[2]、孙桓、陈作模、葛文杰编著…………《机械原理》
[3]、哈尔滨工业大学理论力学教研室--编…《理论力学》
[4]、杨昂岳主编…………………………《机械原理》
[5]、王成涛现代机械设计---思想与方法[M].上海科技技术文献出版社，1999.
[6]、机械手册
十一.总结
通过本次课程设计，在完成设计任务的同时能够进一步理解和巩固所学课程内容，并将所学知识综合运用到实际设计中，不仅加强了学习更锻炼了实际操作能力和设计经验。
在设计计算过程中，通过组内的讨论和交流，加深了对基础知识的理解；在老师的细心指导下，让我们了解到更多的机械实际设计方面的知识，开阔了视野。
通过这次课程设计，我才发现理论知识的重要性，好的设计是建立在塌实的理论知识之上的。
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