1、常用传动机构的基本特征 5 2.3传动机构的选择 6 2.4执行机构的选择 8 2.5动力源的选择及相应参数 9 第三章 构件的运动分析及尺寸的确定 9 3.1执行机构的运动轨迹 9 3.2连杆机构的分析及尺寸的确定 10 3.3蜗轮蜗杆参数的确定 11 3.4齿轮参数与尺寸的确定 12 第四章 连杆机构运动简图及运动分析 13 4.1连杆机构运动简图 13 4.2运动分析 14 第五章 运动循环图 15 第六章 机构运转的整体流程 15 参考文献 17第一章 课程设计内容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
2、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。图 1 步进式送料机具体设计要求为: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
3、的回碰。 (有 关数据见表 1.14、 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方案号 a c b t1 t2 /mm /mm /mm /s /sF 400 20 55 2 41.2 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。1.3 设计提示
4、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。第二章 工作原理2.1 送料机工作原理图 1为步进送料机的原理图。电动机通过传动装置驱动滑架往复 移动, 工作行程时滑架上的推爪推动工件前移一个步长, 当滑架返回 时,四杆机构运动使推爪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,推爪已复位,向前
5、推动新的工件前移,前方推爪 也推动前一工位的工件前移。 其传动装置常使用减速器, 有时也用其 它传动装置。2.2 传动机构:常用传动机构的基本特征连杆机构的特点: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。4. 利用连杆机构还可
6、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 四杆机构齿轮机构的特点: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。2.3 传动机构的选择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。鉴于传动机构的特点,我们小组提出了四种方案:方案 1 :采用凸轮摇杆机构该凸轮机构虽然能实现工件的移动,但不满足设计要求的输送爪 的运动轨迹
7、,所以该方案舍弃。方案 3 :采用齿轮与齿条的配合型号:Y132M2-6 功率:7.5KW 频率:50HZ 电压:380V 电流:15.6A 接法: 转速:960r/min第三章 构件的运动分析及尺寸的确定由机械原理课本四连杆运动轨迹图谱可查得,杆 a 、 b 、 b c 、 d 长度比例为:1:5:2.5:4:3a 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,表 2即平动轨迹要求长度为 400mm ,根据查表来的比例数据可得各个 杆的长度为:表 3杆号 a b b c d杆长(mm 80 400 200 320 2403.3 蜗杆参数的确定由蜗杆的分度圆直径预期
8、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 4主要参数 齿数 z1 模数 压力角 分度圆直径数值 1 2 20 22.4蜗轮 2,3的参数的确定表 5数值 60 2 20 120由以上参数可知该减速机构的传动比为 z 2/z 1=603.5 齿轮参数与尺寸的确定由方案可知:输出构件每分钟循环运动的次数为:60/(2+4 =10次根据齿轮的标准模数系列表:表 6第 1系列1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50第 2系列1.75 2.25 2.75 (325 3.5 (3.75 4.5 5.5 (6.5 7
9、 9 (11 14 18 22 2836 45可得由于 6,7齿轮与蜗轮 2,3连在同一轴上,所以这两个齿轮的转速 w 与 蜗轮的转速一致。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 7主要参数 齿数 模数 压力角 分度圆直径 齿轮 1, 4 80 1 20 80 齿轮 6, 7 50 1 20 50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=960r/min/60/1.6=10r/min即在一分钟内, 齿轮 1和 4转动 10周, 所以连杆 a 也转动 10周,即 该连杆机构循环运动 10周,等于设计
10、要求的转速。故该传动系的设 计是合理且符合要求的。第四章 连杆机构运动简图及运动分析4.1 连杆机构运动简图图 11 机构运动简图4.2 运动分析 如图 11 所示系统总传动比 i=(9602/60 X (60/102 =96 曲柄连杆机构杆件尺寸E 1E 2=400mm EE =50mm w2=2*3.14*10/60=1.05rad/s K=(180。 +/ (180。 =t1 /t2=2 =60。E 1E 22=AE12+AE22-2AE 1AE 2cos60。 AE 1=2BC-AB AE 2=2BC+AB 4BC 2+3AB2=E1E 22DE-DE =EEDE =(AE 2-AD
11、2 1/2 DE=(BE2-BD 2 1/2 AE =AB+2BC AD=AB+BD BE=2BC 令 AB=80mm=BC=180mm BD=25mm(3输出点在 E 点时的速度 (u v = 0.0021 m/s/mmV E = VB + VEB ;V B =2AB=1.05*0.08=0.084 m/sV E =0.0021*pb=0.0021*40=0.1115m/s(4输出点在 E 是的加速度 (u a = 0.00105 m/s2 /mma E = an B+ at B+ an E B+ at E B其中 a t B = 0, a n EB = 0, a n B =22 *AB=1
12、.052*0.008=0.0693 m/s2 a E =0.00105*p a =0.00105*83=0.07349m/s2第五章 运动循环图图 12 运动循环图第六章 机构运转的整体流程电动机转动 蜗杆转动 蜗轮 2、3 转动 齿轮 1、4 齿轮 6、7 连杆 a 转动 连杆 b、c 转动 执行构件输送爪运动 图 12 机构运动的整体流程 参考文献 【1】 孙桓,陈作模机械原理M北京:高等教育出版社,2005 【2】 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 【3】 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】 张卫国 饶芳(主编机械设计基础篇华中科技大学出版社 20069 【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 20072 【6】 宋昭祥(主编机械制造基础机械工业出版 199810
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