机械原理课程设计步进式送料机.docx

1、机械原理课程设计步进式送料机机械原理课程设计 说明书设计题目:步进式送料机学院:机械工程学院 班级:09机制四班 姓名:宋海龙*日期:第一章 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第二章 工作原理 5 2.1送料机工作原理 5 2.2传动机构: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

2、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,

3、 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 1.14、 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.

4、 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

5、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

6、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

7、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,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

8、: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,表 2方案号 a c b t1 t2 /mm /mm /mm /s /sF 400 20 55 2 4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主要参数 齿数 z1 模数 压力角

9、 分度圆直径数值 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 (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

10、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

11、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 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

12、E 点时的速度 (u v = 0.0021 m/s/mm V 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 /mm a 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=1.052*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

13、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