步進式輸送機課程設計.docx

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1、 XX大學 課 程 設 計 資 料 袋 機械 學院（系、部） 2015~2016 學年第 第二 學期 課程名稱 機械原理課程設計 指導教師 職稱 教授 學生姓名 專業(yè)班級 學號 題 目 步進式輸送機的設計

2、 成 績 起止日期 2016 年 6 月13日～ 2016年 6 月 17 日 目 錄 清 單 序號 材 料 名 稱 資料數(shù)量 備 注 1 課程設計任務書 1 2 課程設計說明書 1 3 課程設計圖紙 若干 張 4 5 6 機 械 原 理 設計說明書 步進式輸送機的設計 起止日期： 20

3、16 年 6 月 13 日 至 2016 年 6 月 17 日 學生姓名 班級 學號 成績 指導教師(簽字) 機械工程學院 2016 年 6 月 17日 目　錄 設計任務書 1、工作原理和工藝動作分解 4 2、根據(jù)工藝動作和協(xié)調要求擬定運動循環(huán)圖 5 3、執(zhí)行機構選型 6 4.機械運動方案的選擇和評定 9 5、機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構 10 6、步進式輸送機的機構運動簡圖 11 7.機構的尺度設計 12 8.步進式輸送機的三維建模圖 14 9、滑架速度與加速度分析 18 設計總結 19 參考文獻 20

4、 課程設計任務書 2015 ～2016 學年第 2 學期 機械工程 學院（系、部） 機械大類 專業(yè) 1406 班級 課程名稱： 機械原理課程設計 設計題目： 步進式輸送機的設計 完成期限：自 2016 年 6 月 13 日至 2016 年 6 月 17 日共 1 周 內

5、 容 及 任 務 一、 工作原理及工藝動作過程簡介 步進輸送機是一種能間歇地輸送工件并使其間距始終保持穩(wěn)定步長的傳送機械。工件經過隔斷板從料輪滑落到輥道上，隔斷板做間歇往復直線運動，工件按一定的時間間隔向下滑落。輸送滑架作往復直線運動，工作行程時，滑架上位于最左側的推抓推動始點位置工件向前移動一個步長，當滑架返回時，始點位置又從料輪處接受了一個新工件。推爪下裝有壓力彈簧，推爪返回時得以從工件底面滑過，工件保持不動。當滑架再次向前推進時，該推爪以復位并推動新工件前移，與此同時，該推爪前方的推爪也推動前工位的工件一起向前再移動一個步長。如此周而復始，實現(xiàn)工件的步進式傳輸。 二、

6、設計要求與主要技術參數(shù) 1） 輸送工件形狀和尺寸如圖所示，工件質量為75kg，輸送步長H=880mm,允許誤差0.3mm。 2） 輥道上允許輸送工件最多為8件。工件底面與輥道間的摩擦系數(shù)為0.15（當量值），輸送滑架質量為240kg，當量摩擦系數(shù)可取為0.15。 3） 滑架工作行程平均速度為0.46m/s,要求保證輸送速度盡可能均勻，行程速度變化系數(shù)K≥1.5。 三、 設計任務 根據(jù)工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖；2）進行插斷機構、步進輸送機構的選型；3）機械運動方案的評定和選擇；4）根據(jù)選定的原動機和執(zhí)行機構的運動參數(shù)擬定機械傳動方案，分配傳動比，并進行主要傳動幾何尺寸計算，畫出傳動系

7、統(tǒng)方案圖；5）執(zhí)行機構運動尺寸計算；6）畫出機構運動簡圖；7）編寫設計計算說明書。 進 度 安 排 起止日期 工作內容 2016.6.13~6.13 工作原理分析、工藝動作分析、執(zhí)行機構選型和擬定 2016.6.14~6.14 運動規(guī)律和運動協(xié)調設計、繪制運動循環(huán)圖 2016.6.15~6.15 機構尺度設計、運動分析 2016.6.16~6.16 動力分析、繪制機構運動方案簡圖 2016.6.17~6.17 整理設計說明書、設計小結 主要 參考 資料 [1] 朱理.機械原理（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2010年04月 [2] 戴娟.

8、機械原理課程設計指導書[M].北京：高等教育出版社，2010年01月 指導教師： 年 月 日 系（教研室）主任（簽字）： 年 月 日 1、工作原理和工藝動作分解 根據(jù)任務書的要求，該機械的應有的工藝過程是，機構應具有一個電動機和兩個執(zhí)行構件（滑架、隔斷板）。兩個個執(zhí)行構件的運動形式為： 滑架 作往復直線運動（左右移動），推程時推動工件向前運動，回程時，工件靜止，工作行程L=900mm，工作平均速度v=0.46m/s。

9、 以主動件的轉角作為橫坐標(0、360)，以各機構執(zhí)行構件的位移為縱坐標作出位移曲線。主動軸每轉一圈為其準擬定的運動循環(huán)圖如圖所示： 圖1.1 滑架機構運動循環(huán)圖 (2) 隔斷板 作間隔往復直線運動，推程時隔板打開釋放工件，回程時隔板關閉，處于停歇狀態(tài)，工作行程h=80mm,其運動準確性要求不高。 圖1.2 圖1.2隔板機構運動循環(huán)圖 2、根據(jù)工藝動作和協(xié)調要求擬定運動循環(huán)圖 擬定運動循環(huán)圖的目的是確定各機構執(zhí)行構件動作的先后順序、相位，以利于設計、裝配和調試。 滑架機構主動件每轉完成一個運動循環(huán)所以擬訂運動循環(huán)圖時，以該主動件的轉角作為橫坐標(0、360)，以各

10、機構執(zhí)行構件的位移為縱坐標作出位移曲線。運動循環(huán)圖的位移曲線主要著眼于運動的起迄位置，根據(jù)上述表述作出步進式輸送機的運動循環(huán)圖如圖2-1所示。 圖2機構運動循環(huán)圖 3、執(zhí)行機構選型 由上述分析可知，步進式輸送機有右三個分支，功能分析可作總結如圖 圖3步進式輸送機的功能分析圖 由功能分析圖可知，其運動過程為下放工件→滑架運送工件→滑架空程返回（下放工件）起始位置。 滑架機構選型： 滑架做往復直線運動，要求工作行程平均速度為0.42m/s，輸送速度盡可能均勻，且到終點位置時速度逐漸減為0m/s,以保證工件速度也變?yōu)?m./s。符合要求的機構如下圖所

11、示： 1曲柄滑塊機構 2曲柄搖桿機構 3雙滑塊曲柄機構 機構圖 特點 機構無急回特性，傳動的行程可調，但可調的行程過大時，影響各件的剛度或對傳遞的工件有一定的限制。但此機構傳動較平穩(wěn)。 機構具有急回特性，傳動的行程可調，剛性比較好，易傳遞較大的工件。改變機架的長度，可以使設計出來的機械體積不是很大，傳動比較平穩(wěn)。 機構無急回特性，傳動的行程可調。但可調的行程過大時，影響各件的鋼度或對傳遞的工件有一定的限制。但此機構傳動很平穩(wěn)。對整個機器的磨損小。但設計出來的機器由于導軌的存在，使整個機器顯得笨重。 圖3.1滑架執(zhí)行機構方案圖 隔斷板機構的選型

12、： 隔斷板做間隙往復直線運動，當滑架往右運輸工件時，隔斷板處于關閉停歇狀態(tài)，當滑架回程時，隔斷板往左運動下放工件，在滑架未回到起始位置前，隔斷板右運動又關閉。故該機構要有兩次間歇功能。運動準確性要求不高，符合要求的可選方案有: 1、 2、 3、 圖3.2隔斷板執(zhí)行機構方案圖 4.機械運動方案的選擇和評定 1）在圖3.1中，綜合上述的方案，滑架的執(zhí)行機構采用機構二曲柄搖桿機構比較合理。成本低、易制造、適應各種工廠中工件的傳輸、再加上該機構本身的特點等，所以滑架選取方案2為最優(yōu)。 2）在圖3.2中：方案一機構簡單，動力傳遞性能較好，能達到間歇

13、運動的要求，造價低廉，但機構外觀復雜，體積相對較大。方案二機構符合間隙運動要求，但機構復雜，槽機構動力傳遞性能差，錐齒輪較難造，制造成本高。方案三機構簡單，此機構簡單，動力傳遞性能較好，能達到間歇運動的要求，造價低廉，機構體積小，外觀美。 綜合上述，隔斷板機構應選方案3。 5、機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構 設計內容 傳動方案示意圖 傳動方案示意設計 簡要說明 該傳動方案是由電動機的轉動帶動皮帶輪轉動，從而使三聯(lián)滑移齒輪轉動，通過齒輪的嚙合實現(xiàn)了從動件的轉動，其中三聯(lián)滑移齒輪能實

14、現(xiàn)三種不同速度的從動件轉動（i=36 、i=48、i=60）。此機構在運動過程中運轉較平穩(wěn)，傳動效率高、功率大。 總傳動比計算： 由選定的電動機滿載轉速和工作機主軸轉速，可得到傳動裝置的總傳動比為 i=n1/n n1為選擇電動機的滿載轉速，n為工作機主動軸轉速，n1為960r/min,n為40r/min.所以i=n1/n=24 6、步進式輸送機的機構運動簡圖 通過電動機的帶動，凸輪運動，帶動隔斷板作往復直線運動。工件經過隔斷板從料輪滑落到輥道上，隔斷板作間歇往復直線運動，工件按一定的時間間隔向下滑落。輸送滑架作往復直線運動，工作

15、行程時，滑架上位于最左側的推爪推動始點位置工件向前移動一個步長，當滑架返回時，始點位置又從料輪處接受了一個新工件。 7.機構的尺度設計 1、 滑架機構的尺度設計 取AO=300mm,滑架實際行程H=880+20=900mm,滑架板長1000mm,則有： 最大擺動件線質量為20kg/m,對質心轉動慣量為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=AO sin(θ/2)=13

16、4.7mm 2、 插斷凸輪機構的尺度設計 隔斷板運動時，推程和回程均做等加速等減速運動，行程h=80mm,取凸輪基圓r0=100mm,如圖所示 8.步進式輸送機的三維建模圖 1齒輪、凸輪和搖桿 2. 傳動系統(tǒng) 3.步進式輸送機 9、滑架速度與加速度分析 t=H/v0=0.88/0.44=2(s), w=(180+θ)/t=114.46/s ,即n=19r/min. 滑架的位移即為C點在水平方向的位移，設速度為V,則有： 1）速度 VB

17、2= VB1 + VB2B1 大小 ？ W1*OB ？ 方向 √ √ √ VB2=VB1 sinB=VB1 COSarcsin(OA sinβ/OB), VC=AC*VB2/AB=AC*VB1* COSarcsin(OA sinβ/OB)/(OACOSβ+(OB -OA sinB ) ) V=vc COSβ= AC*VB1* COSβ*COSarcsin(OA sinβ/OB)/(OACOSβ+(OB -OA sinB ) ) W2=VC/AC= VB1* COSarcsin(OA sinβ/OB)/(OACOSβ+(OB -OA sinB

18、) ) 2）加速度 anb3 + atb3 = ab2 + ab3b2 + akb3b2 大小 w2*AB w*OB 2*w2*VB3B2 方向 ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ 得： aB3=((aB2sinarcsin(OAsinβ/OB) －akB3B2) ＋anB3 ) =((w*OB *OA*sinβ－2*w2*VB3B2) ＋(w2*AB )) 設計總結 開始接到課程設計這個任務我們又

19、都緊繃一根弦，尤其是我，每次到這種真正動手的時刻，我就開始惶恐不安，大一的一些公共基礎課我也沒有掌握，所以一開始真的慌亂迷茫。所以我在準備著手做的時候去找了鄧老師，老師特別細心又有耐心地告訴我步驟，還有如何計算以及選取原動機的方法，讓我對整個布局有一定的把握，然而課程設計并非想象中的那么簡單，真正動手做起來卻還是困難重重，書到用時方恨少，知識到用時也恨少，當然我們每個人不可能將學到的理論知識一下子就能運用到實際操作以及設計中去，這只能靠平時多去體驗以及探索，對于我來說更是如此。其實我這次的機構設計應該算是相對簡單的，只有兩個執(zhí)行機構，麻煩的是尺度設計以及三維圖的畫法，所以身為一個機械人應該將平

20、時學到的實用的知識及計算機操作都好好掌握，多操作，多體會，還有其他一些看似不太相關的東西也需要努力，畢竟以后從要干什么誰也不能預料，比如說通過課程設計，我們發(fā)現(xiàn)不僅要掌握本專業(yè)所學到的知識，也要去圖書館查閱相關資料，要懂得三維圖的畫法，還有生活中仔細觀察的能力，作為工科生，也要思維嚴謹，計算能力要強?，F(xiàn)在這種還只是一個小小的任務，我們在以后生活學習中還會遇到更多的需要解決的難題，所有的這些我們應該嚴肅認真地對待，才不會浪費青春的好時光。 參考文獻 [1] 朱理.機械原理（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2010年04月 [2] 戴娟.機械原理課程設計指導書[M].北京：高等教育出版社，2010年01月 [3] 銀金光.劉楊.機械設計課程設計[M].北京：北京交通大學出版社，2013年09月 26