步進(jìn)式輸送機(jī)設(shè)計(jì)

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1、步進(jìn)式輸送機(jī)設(shè)計(jì) 目錄 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2 1 .設(shè)計(jì)題目3 2 .工作原理和工藝動(dòng)作分解3 3 .根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖3 4 .步進(jìn)式輸送機(jī)的功能分析與設(shè)計(jì)過(guò)程5 5 .步進(jìn)輸式送機(jī)構(gòu)與插斷機(jī)構(gòu)選型6 6 .機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)9 7 .步進(jìn)式輸送機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì)10 8 .步進(jìn)式輸送機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析13 9 .步進(jìn)式輸送機(jī)三維圖設(shè)計(jì)15 10 .參考資料19 11 .設(shè)計(jì)總結(jié)19 6 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 2015—2016學(xué)年第1學(xué)期 機(jī)械工程學(xué)院（系、部）機(jī)械專業(yè)2013250101班級(jí) 課程名稱：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目：步進(jìn)式輸

2、送機(jī)設(shè)計(jì) 一、工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程簡(jiǎn)介 步進(jìn)輸送機(jī)是一種能間歇地輸送工件并使其間距始終保持穩(wěn)定步長(zhǎng)的傳送機(jī)械。工件經(jīng)過(guò)隔斷板從料輪滑落到輻道上，隔斷板做間歇往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，工件按一定的時(shí)間間隔向下滑落。輸送滑架作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，工作行程時(shí)，滑架上位于最左側(cè)的推抓推動(dòng)始點(diǎn)位置工件向前移動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)，當(dāng)滑架返回時(shí)，始點(diǎn)位置又從料輪處接受了一個(gè)新工件。推爪下裝有壓力彈簧，推爪返回時(shí)得以從工件底面滑過(guò)，工件保持不動(dòng)。當(dāng)滑架再次向前推進(jìn)時(shí)，該推爪以復(fù)位并推動(dòng)新工件前移，與此同時(shí)，該推爪前方的推爪也推動(dòng)前工位的工件一起向前再移動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)。如此周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)工件的步進(jìn)式傳輸。顯而易見，隔斷板的插斷運(yùn)動(dòng)必須與

3、工件的移動(dòng)協(xié)調(diào)，從而在時(shí)間和空間上相匹配。 二、設(shè)計(jì)要求與主要技術(shù)參數(shù) 內(nèi) 容 及 任 務(wù) 1）輸送工件形狀和尺寸如圖所示，工件質(zhì)量為70kg,輸送步長(zhǎng)H=860mm允許誤差土0.2ms2）輻道上允許輸送工件最多為8件。工件底面與輻道間的摩擦系數(shù)為0.15（當(dāng)量值），輸送滑架質(zhì)量為240kg,當(dāng)量摩擦系數(shù)可取為0.15。 3）滑架工作行程平均速度為0.44m/s,要求保證輸送速度盡可能均勻，行程速度變化系數(shù)K >1.5o 三、設(shè)計(jì)任務(wù) 1）根據(jù)工藝動(dòng)作要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖； 2）進(jìn)行插斷機(jī)構(gòu)、步進(jìn)輸送機(jī)構(gòu)的選型； 3）機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和選擇； 4）根據(jù)選定的原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)

4、的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案，分配傳動(dòng)比，并進(jìn)行主 要傳動(dòng)幾何尺寸計(jì)算，畫出傳動(dòng)系統(tǒng)方案圖； 5）執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算； 6）畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)見圖； 7）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。 主要 拳考 資料 [1] 朱理.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，2008:15-200 [2] 鄒慧君.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2009:15-250 1 .設(shè)計(jì)題目：步進(jìn)式輸送機(jī)設(shè)計(jì) 1.1 設(shè)計(jì)原理： 工件通過(guò)隔斷板釋放，滑落到輻道上，帶有推爪的滑架作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)推爪推動(dòng)工件的左端面一起運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)多次的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，最終把工件運(yùn)送到指定位置。 2 .2設(shè)計(jì)要求

5、1）工件質(zhì)量：70kg 2）輸送步長(zhǎng)H=860mm，可載5~8個(gè)工件 3）運(yùn)輸速度為0.44m/s,盡可能均勻，行程系數(shù)K>1.5 4）速度不均勻系數(shù)[6]=0.1 5）滑架導(dǎo)路水平線與安裝平面高度允許在1100mm以下。 2 .工作原理和工藝動(dòng)作分解 2.1 工作原理和工藝動(dòng)作分解 根據(jù)工藝過(guò)程，機(jī)構(gòu)應(yīng)具有一個(gè)電動(dòng)機(jī)和兩個(gè)執(zhí)行構(gòu)件（滑架、隔斷板）。 （1）滑架作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，推程時(shí)推動(dòng)工件向前運(yùn)動(dòng)，回程時(shí)，工件靜止，工作行程L=880mm,工作平均速度v=0.44m/s。 （2）隔斷板作間隔往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，推程時(shí)隔板打開釋放工件，回程時(shí)隔板關(guān)閉，處于 停歇狀態(tài)，工作行程h=

6、80mm,其運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性要求不高。 3 .根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的目的是確定各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作的先后順序、相位，以利于設(shè)計(jì)、 裝配和調(diào)試。 以主動(dòng)件的轉(zhuǎn)角作為橫坐標(biāo)（0°、360°）,以各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標(biāo)作出位移曲線。主動(dòng)軸每轉(zhuǎn)一圈為其準(zhǔn)擬定的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如圖所示： 圖3-2隔板機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 圖3-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 4 .步進(jìn)式輸送機(jī)的功能分析與設(shè)計(jì)過(guò)程 4.1 步進(jìn)式輸送機(jī)的功能分析 由上述分析可知

7、，步進(jìn)式輸送機(jī)的功能分析可作總結(jié)如圖4-1所示 圖4-1步進(jìn)式輸送機(jī)的功能分析圖 由功能分析圖可知，其運(yùn)動(dòng)過(guò)程為下放工件一滑架運(yùn)送工件一滑架空程返回(下放工件)起 始位置。 4.2 步進(jìn)式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程 (1)隔斷板做間隙往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滑架往右運(yùn)輸工件時(shí)，隔斷板處于關(guān)閉停歇狀態(tài)，當(dāng)滑架回程時(shí)，隔斷板往左運(yùn)動(dòng)下放工件，在滑架未回到起始位置前，隔斷板右運(yùn)動(dòng)又關(guān)閉。故該機(jī)構(gòu)要有兩次間歇功能。 (2)輻道兩排間隙相等的輻輪，間隙s=90mm,兩輻道相距一定距離使推爪能夠順利通過(guò)； 輻道至少能承載(70x8)kg的工件，輻道上允許最多8個(gè)工件。 (3)滑架做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，要求工作

8、行程平均速度為0.44m/s,輸送速度盡可能均勻，且到 終點(diǎn)位置時(shí)速度逐漸減為0m/s,以保證工件速度也變?yōu)?m./s,每個(gè)步長(zhǎng)誤差不超過(guò)土0.2mm, 行程速度變化系數(shù)K>1.5°滑架上裝有8個(gè)推爪，間距為860mm,誤差±0.2mm3為保證推爪在推動(dòng)工件前保持推程狀態(tài)，行程應(yīng)比工件輸送步長(zhǎng)大20mm左右，即滑架在起始位置時(shí) 推爪距第一個(gè)工件左端面為20mm滑架行程為880mn±0.2mm= 5 .滑架機(jī)構(gòu)與隔板機(jī)構(gòu)的選型 5.1 滑架機(jī)構(gòu)的選型 根據(jù)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的功能，可選 1曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 2曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 3雙滑塊曲柄機(jī)構(gòu) 機(jī)構(gòu)圖 特點(diǎn) 機(jī)

9、構(gòu)無(wú)急回特性，傳動(dòng)的行程可調(diào)，但可調(diào)的行程過(guò)大時(shí)，影響各件的剛度或?qū)鬟f的工件有一定的限制。但此機(jī)構(gòu)傳動(dòng)較平穩(wěn)。 機(jī)構(gòu)具有急回特性，傳動(dòng)的行程可調(diào)，剛性比較好，易傳遞較大的工件。改變機(jī)架的長(zhǎng)度，可以使設(shè)計(jì)出來(lái)的機(jī)械體積不是很大，傳動(dòng)比較平穩(wěn)。 機(jī)構(gòu)無(wú)急回特性，傳動(dòng)的行程可調(diào)。但可調(diào)的行程過(guò)大時(shí)，影響各件的鋼度或?qū)鬟f的工件有一定的限制。但此機(jī)構(gòu)傳動(dòng)很平穩(wěn)。對(duì)整個(gè)機(jī)器的磨損小。但設(shè)計(jì)出來(lái)的機(jī)器由于導(dǎo)軌的存在，使整個(gè)機(jī)器顯得笨重。 綜合上述的方案，此機(jī)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用機(jī)構(gòu)二曲柄搖桿機(jī)構(gòu)比較合理。成本低、易制造、 適應(yīng)各種工廠中工件的傳輸、再加上該機(jī)構(gòu)本身的特點(diǎn)等，所以選取方案2為最優(yōu)，

10、其具體機(jī)構(gòu)圖如圖所示： 滑架機(jī)構(gòu)5-1 5.2 隔斷板機(jī)構(gòu)的選型 隔斷板機(jī)構(gòu)做間隔往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性要求不高，可選方案有: 1. 圖5-2 此機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)力傳遞性能較好，能達(dá)到間歇運(yùn)動(dòng)的要求，造價(jià)低廉，但機(jī)構(gòu)外觀復(fù)雜，體積相對(duì)較大 2. 機(jī)構(gòu)符合間隙運(yùn)動(dòng)要求，但機(jī)構(gòu)復(fù)雜，槽機(jī)構(gòu)動(dòng)力傳遞性能差，錐齒輪較難造，制造成本高。 3. 圖5.4 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，此機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)力傳遞性能較好，能達(dá)到間歇運(yùn)動(dòng)的要求，造價(jià)低廉，機(jī)構(gòu)體積小，外觀美。 綜合上述，隔斷板機(jī)構(gòu)應(yīng)選方案3 5.3機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖5-5機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 12 6 .機(jī)械傳動(dòng)的速比和

11、變速機(jī)構(gòu) 6.1傳動(dòng)方案的確定 設(shè)計(jì)內(nèi)容 傳動(dòng)方案示意圖 該傳動(dòng)方案是由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使三聯(lián)滑移齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪的嚙合實(shí)現(xiàn)了從動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)，其中三聯(lián)滑移齒輪能實(shí)現(xiàn)三種不同速度的從動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)（i=36、i=48、i=60）。此機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中運(yùn)轉(zhuǎn)較平穩(wěn)，傳動(dòng)效率高、功率大。 各分傳動(dòng)比r=n電/n執(zhí)=d「/di*Z2'/Z2*Za=720/12=6001 in=n電加執(zhí)=dV/di*z3'/z3*z6/z5=720/15=48…② im=n電/n執(zhí)=d1'/d1*z4'/z4*z6/z5=720/20=36…③ 由中心距的關(guān)系有：1/2m*(Z

12、2+Z2')=1/2m*(Z3+Z3') =1/2m*(Z4+Z4')..④ 取模數(shù)M=4mm且Z5應(yīng)大于17故： 取Z5=18,Z6=72, di'=418mmdi=100mm。 由①②③式及以上已知條件可得 1'/Z4=3/2,Z3,/Z3=2,Z2,/Z2=5/2 且定變速齒輪的中心距a=210mm 由以上可得下列數(shù)據(jù) 帶傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) d d n Z2 '' Z2 Z3 ， Z3 Z4 ， Z4 Z5 Z6 模數(shù)M 100mm 418mm 720 r/min 30 75 35 70 42 63 18 72 4

13、mm 7 .步進(jìn)式輸送機(jī)機(jī)的尺度設(shè)計(jì)計(jì)算 7.1滑架機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì) 取AO=300mm,滑架實(shí)際行程H=860+20=880mm,滑架板長(zhǎng)900mm，則有: 最大擺動(dòng)件線質(zhì)量為20kg/m,對(duì)質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為2kg.m,，由 J=(1/12)*m*L*L,得： AC=L=1062.65mm, 0=2*arcsin(H/2)/L=2*24.46=48.92, k=(180+0)/(180-0)=1.75 0B=AOsin(0/2)=124.22mm, 7.2插斷凸輪機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì) 隔斷板運(yùn)動(dòng)時(shí)，推程和回程均做等加速等減速運(yùn)動(dòng)，行程h=80mm, 取凸輪基圓r0=10

14、0mm,如圖所示 S▲ 80  8步進(jìn)式輸送機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析 1.t=H/v0=0.88/0.44=2(s), w=(180+0)/t=114.46/s，即n=19r/min. 13 2.滑架的位移即為C點(diǎn)在水平方向的位移，設(shè)速度為V,則有： 速度 Vb2=Vb1+Vb2b1 大??？W1*OB2？ 方向VVV Vb2=VbisinB=VBiCOWrcsin(OAsin[3/OB), Vc=AC*Vb2/AB=AC*Vbi*C0Sarcsin(0AsinB/OB)/(OACO郃+(OB2 -OA2sinB2)?) V=VcCOSB=AC*Vb

15、i*COSB*COSircsin(OAsinB/OB)/(OACOS[3 +(OB2-OA2sinB2)?) W2=Vc/AC=Vbi*COSarcsin(OAsinB/OB)/(OACOSp+(OB2-OA2 sinB2)?) 加速度 anb3+atb3=ab2+ab3b2+akb3b2 大小 W2*AB 2 x w*OB 2 x 2*w2*VB3B2 方向VVVVV 得： aB3=((aB2sinarcsin(OAsinB/OB)—akB3B2)2+anB32)? =((w*OB*OA*sinB-2*W2*VB3B2)2+(w2*AB2)2)? 15 九.

16、步進(jìn)式輸送機(jī)三維圖設(shè)計(jì) 1齒輪、凸輪和搖桿 76 17

17、 18 十.考資料 [1]、高英武、楊文敏編著《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》 [2]、孫桓、陳作模、葛文杰編著《機(jī)械原理》 [3]、哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室-編…《理論力學(xué)》 [4]、楊昂岳主編《機(jī)械原理》 [5] 、王成濤現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)---思想與方法[M].上?？萍技夹g(shù)文獻(xiàn)出版社，1999. [6] 、機(jī)械手冊(cè) 十一.總結(jié) 通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，在完成設(shè)計(jì)任務(wù)的同時(shí)能夠進(jìn)一步理解和鞏 固所學(xué)課程內(nèi)容，并將所學(xué)知識(shí)綜合運(yùn)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中，不僅加強(qiáng)了 學(xué)習(xí)更鍛煉了實(shí)際操作能力和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。在設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程中，通過(guò)組 內(nèi)的討論和交流，加深了對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解；在老師的細(xì)心指導(dǎo)下， 讓我們了解到更多的機(jī)械實(shí)際設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，開闊了視野。通過(guò)這 次課程設(shè)計(jì)，我才發(fā)現(xiàn)理論知識(shí)的重要性，好的設(shè)計(jì)是建立在塌實(shí)的 理論知識(shí)之上的。 19