機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)——步進(jìn)式送料機(jī)

1、<p><b>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　說(shuō)明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：步進(jìn)式送料機(jī)</p><p>　　學(xué)院： 機(jī)械工程學(xué)院</p><p>　　班級(jí)： 11機(jī)設(shè)本二班 </p><p>　　目

2、 錄</p><p>　　課程設(shè)計(jì)內(nèi)容 ·························· 3</p><p>　　設(shè)計(jì)題目

3、 ································· 3</p><p&g

4、t;　　設(shè)計(jì)任務(wù) ································· 4</p>

5、<p>　　設(shè)計(jì)提示 ································· 4<

6、;/p><p>　　工作原理 ······························ 5</p>&

7、lt;p>　　送料機(jī)工作原理 ························ 5</p><p>　　傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本特征···

8、;···· 5</p><p>　　傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 ························ 6</p><

9、p>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇 ························ 8</p><p>　　動(dòng)力源的選擇及相應(yīng)參數(shù) ····

10、············ 9</p><p>　　構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)分析及尺寸的確定 ············ 9</p><p>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡 &#

11、183;··················· 9</p><p>　　連桿機(jī)構(gòu)的分析及尺寸的確定··········

12、3;·· 10</p><p>　　蝸輪蝸桿參數(shù)的確定 ···················· 11</p><p>　　齒輪參數(shù)與尺寸的確定 ··&

13、#183;··············· 12</p><p>　　連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及運(yùn)動(dòng)分析 ············13</p>

14、<p>　　連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 ······················ 13</p><p>　　運(yùn)動(dòng)分析 ······

15、························ 14</p><p>　　運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 ·······&#

16、183;····················15</p><p>　　機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的整體流程 ··········&

17、#183;·········15</p><p>　　參考文獻(xiàn) ······················

18、;················· 17 </p><p>　　第一章 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　設(shè)計(jì)某自動(dòng)

19、生產(chǎn)線的一部分——步進(jìn)送料機(jī)。如圖1所示，加工過(guò)程要求若干個(gè)相同的被輸送的工件間隔相等的距離a，在導(dǎo)軌上向左依次間歇移動(dòng)，即每個(gè)零件耗時(shí)t1移動(dòng)距離a后間歇時(shí)間t2?？紤]到動(dòng)停時(shí)間之比K=t1/t2之值較特殊，以及耐用性、成本、維修方便等因素，不宜采用槽輪、凸輪等高副機(jī)構(gòu)，而應(yīng)設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)。</p><p>　　圖 1 步進(jìn)式送料機(jī)</p><p><b>　　具體設(shè)計(jì)

20、要求為：</b></p><p>　　1、電機(jī)驅(qū)動(dòng)，即必須有曲柄。</p><p>　　2、輸送架平動(dòng)，其上任一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡近似為虛線所示閉合曲線（以下將該曲線簡(jiǎn)稱為軌跡曲線）。</p><p>　　3、軌跡曲線的AB段為近似的水平直線段，其長(zhǎng)度為a，允差±c（這段對(duì)應(yīng)于工件的移動(dòng)）；軌跡曲線的CDE段的最高點(diǎn)低于直線段AB的距離至少為b，以免

21、零件停歇時(shí)受到輸送架的不應(yīng)有的回碰。（有關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1.1）</p><p>　　4、在設(shè)計(jì)圖中繪出機(jī)構(gòu)的四個(gè)位置，AB段和CDE段各繪出兩個(gè)位。需注明機(jī)構(gòu)的全部幾何尺寸。</p><p><b>　　表 1</b></p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)</p><p>　　1. 步進(jìn)送料機(jī)一般至少包括連桿機(jī)構(gòu)和

22、齒輪機(jī)構(gòu)二種常用機(jī)構(gòu)。</p><p>　　2. 設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。</p><p>　　3. 圖紙上畫出步進(jìn)送料機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。</p><p>　　4. 對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺度綜合，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析；驗(yàn)證輸出構(gòu)件的軌跡是否滿足設(shè)計(jì)要求；求出機(jī)構(gòu)中輸出件的速度、加速度；畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)線圖。</p><p>　　5

23、. 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)提示</p><p>　　1. 由于設(shè)計(jì)要求構(gòu)件實(shí)現(xiàn)軌跡復(fù)雜并且封閉的曲線，所以輸出構(gòu)件采用連桿機(jī)構(gòu)中的連桿比較合適。</p><p>　　2. 由于對(duì)輸出構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)時(shí)間有嚴(yán)格的要求，可以在電機(jī)輸出端先采用齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行減速。如果再加一級(jí)蝸桿蝸輪減速，會(huì)使機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)更加緊湊。</p><

24、;p>　　3. 由于輸出構(gòu)件尺寸較大，為提高整個(gè)機(jī)構(gòu)的剛度和運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，可以考慮采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)（虛約束）。</p><p><b>　　第二章 工作原理</b></p><p>　　2.1 送料機(jī)工作原理</p><p>　　圖1為步進(jìn)送料機(jī)的原理圖。電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)滑架往復(fù)移動(dòng)，工作行程時(shí)滑架上的推爪推動(dòng)工件前移一個(gè)步長(zhǎng)，當(dāng)滑

25、架返回時(shí)，四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)使推爪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)，推爪已復(fù)位，向前推動(dòng)新的工件前移，前方推爪也推動(dòng)前一工位的工件前移。其傳動(dòng)裝置常使用減速器，有時(shí)也用其它傳動(dòng)裝置。</p><p>　　2.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本特征</p><p><b>　　連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：</b></p><p>　　1.其運(yùn)

26、動(dòng)副元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤(rùn)滑好，磨損小，加工制造容易，且連桿機(jī)構(gòu)中的低副一般是幾何封閉，對(duì)保證機(jī)構(gòu)的可靠性有利。</p><p>　　2.在連桿機(jī)構(gòu)中，在原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變的條件下，可用改變各機(jī)構(gòu)的相對(duì)長(zhǎng)度來(lái)使從動(dòng)件得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。</p><p>　　3.在連桿機(jī)構(gòu)中，在連桿上各點(diǎn)的軌跡是各種不同的形狀的曲線，其形狀隨著各構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度的改變而改變，故連桿曲線的形

27、式多樣，可用來(lái)滿足一些特定的工作需要。</p><p>　　4.利用連桿機(jī)構(gòu)還可以很方便地改變運(yùn)動(dòng)的傳遞方向，擴(kuò)大行程，實(shí)現(xiàn)增力和遠(yuǎn)距離傳動(dòng)等目的。</p><p>　　圖 2 四桿機(jī)構(gòu)</p><p><b>　　齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：</b></p><p>　　齒輪機(jī)構(gòu)是在各種機(jī)構(gòu)中應(yīng)用最為廣泛的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。它依靠

28、輪齒齒廓直接接觸來(lái)傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并具有傳遞功率范圍大，傳動(dòng)功率高，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，使用壽命長(zhǎng)，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　2.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇</p><p>　　考慮到動(dòng)停時(shí)間之比K=t1/t2之值較特殊，以及耐用性、成本、維修方便等因素，不宜采用槽輪、凸輪等高副機(jī)構(gòu)，故采用應(yīng)平面連桿機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)。</p><p>　　鑒于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

29、的特點(diǎn)，我們小組提出了四種方案：</p><p>　　方案 1 ：采用凸輪搖桿機(jī)構(gòu)</p><p>　　圖 3 凸輪搖桿機(jī)構(gòu)</p><p>　　此機(jī)構(gòu)雖然能夠滿足運(yùn)動(dòng)軌跡的要求，但由于該機(jī)構(gòu)有凸輪機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致在機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)路線的計(jì)算時(shí)非常復(fù)雜，而且凸輪機(jī)構(gòu)易磨損，機(jī)構(gòu)的平衡性不好，導(dǎo)致在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生很大的噪聲，而且構(gòu)件會(huì)損壞的非?？?，所以舍棄這個(gè)方案。<

30、/p><p>　　方案 2 ：采用從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)</p><p>　　圖 4 圓柱凸輪機(jī)構(gòu)</p><p>　　該凸輪機(jī)構(gòu)雖然能實(shí)現(xiàn)工件的移動(dòng)，但不滿足設(shè)計(jì)要求的輸送爪的運(yùn)動(dòng)軌跡，所以該方案舍棄。</p><p>　　方案 3 ：采用齒輪與齒條的配合</p><p>　　圖 5 齒輪與齒條配合</p>

31、;<p>　　該機(jī)構(gòu)雖然能實(shí)現(xiàn)工件在工作臺(tái)上的間歇運(yùn)動(dòng)，也能滿足設(shè)計(jì)要求的時(shí)間間隔，但該機(jī)構(gòu)的傳送裝置為環(huán)狀的傳送帶，不滿足得及要求的曲線，所以該方案舍棄。</p><p>　　方案 4 ：采用齒輪連桿機(jī)構(gòu)</p><p>　　圖 6 齒輪連桿機(jī)構(gòu)</p><p>　　經(jīng)過(guò)詳細(xì)的對(duì)比、研究，我們最終決定采用方案 4。 </p>&

32、lt;p>　　2.4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇</p><p><b>　　方案 1 ：帶傳動(dòng)</b></p><p><b>　　圖 7 帶傳動(dòng)</b></p><p><b>　　方案 2 ：機(jī)械爪</b></p><p><b>　　圖 8 機(jī)械爪<

33、/b></p><p>　　經(jīng)過(guò)研究、比較，為了實(shí)現(xiàn)間歇送料，并且保證工作的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，最終決定采用方案 2 。</p><p>　　2.5 動(dòng)力源的選擇及相應(yīng)參數(shù)（原動(dòng)機(jī)）</p><p>　　型號(hào)：Y132M2-6 功率：7.5KW 頻率：50HZ</p><p>　　電壓：380V

34、 電流：15.6A 接法： △</p><p>　　轉(zhuǎn)速：960r/min</p><p>　　第三章 構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)分析及尺寸的確定</p><p>　　3.1 執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)軌跡</p><p>　　因?yàn)閳?zhí)行構(gòu)件（即輸出構(gòu)件）要滿足如下的運(yùn)動(dòng)軌跡，所以運(yùn)動(dòng)構(gòu)件必須要滿足如圖的運(yùn)動(dòng)路徑。</p>

35、<p>　　圖 9 執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡</p><p>　　3.2 連桿機(jī)構(gòu)的分析</p><p>　　為了使機(jī)架得到給定的運(yùn)動(dòng)軌跡，連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)為四連桿機(jī)構(gòu)：（如下圖）</p><p>　　圖 10 連桿機(jī)構(gòu)</p><p><b>　　連桿尺寸的確定</b></p><p>　　

36、由機(jī)械原理課本四連桿運(yùn)動(dòng)軌跡圖譜可查得，桿a、b、b’c、d長(zhǎng)度比例為：1：5：2.5：4：3</p><p>　　a桿與該機(jī)構(gòu)的平動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度比為1：5.</p><p>　　因?yàn)檩敵鰴C(jī)構(gòu)要滿足題目要求的軌跡，</p><p><b>　　表 2</b></p><p>　　即平動(dòng)軌跡要求長(zhǎng)度為400mm，根據(jù)查表來(lái)的

37、比例數(shù)據(jù)可得各個(gè)桿的長(zhǎng)度為：</p><p><b>　　表 3</b></p><p>　　3.3 蝸桿參數(shù)的確定</p><p>　　由蝸桿的分度圓直徑預(yù)期模數(shù)的匹配標(biāo)準(zhǔn)系列可知：</p><p>　　模數(shù)為2的時(shí)候，分度圓直徑可選為22.4。</p><p><b>　　表 4

38、</b></p><p>　　蝸輪2,3的參數(shù)的確定</p><p><b>　　表 5</b></p><p>　　由以上參數(shù)可知該減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為z2/z1=60</p><p>　　3.5 齒輪參數(shù)與尺寸的確定</p><p><b>　　由方案可知：</b

39、></p><p>　　輸出構(gòu)件每分鐘循環(huán)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)為：60/（2+4）=10次</p><p>　　根據(jù)齒輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表：</p><p><b>　　表 6</b></p><p><b>　　第1系列</b></p><p><b>　　第2系列&l

40、t;/b></p><p><b>　　可得</b></p><p>　　由于6,7齒輪與蝸輪2,3連在同一軸上，所以這兩個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)速w與蝸輪的轉(zhuǎn)速一致。</p><p>　　齒輪1與4,,6與7為對(duì)稱齒輪，兩兩完全相同，所以</p><p>　　該直齒圓柱齒輪組的參數(shù)為</p><p>&

41、lt;b>　　表 7</b></p><p>　　動(dòng)力由6,7齒輪傳動(dòng)到1,4齒輪上，傳動(dòng)比為80/50=1.6</p><p>　　所以齒輪1,4的轉(zhuǎn)速w=960r/min/60/1.6=10r/min</p><p>　　即在一分鐘內(nèi)，齒輪1和4轉(zhuǎn)動(dòng)10周，所以連桿a也轉(zhuǎn)動(dòng)10周，即該連桿機(jī)構(gòu)循環(huán)運(yùn)動(dòng)10周，等于設(shè)計(jì)要求的轉(zhuǎn)速。故該傳動(dòng)系的設(shè)

42、計(jì)是合理且符合要求的。</p><p>　　第四章 連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　4.1 連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖</p><p>　　圖 11 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　4.2 運(yùn)動(dòng)分析</b></p><p><b>　　如圖 11 所示</

43、b></p><p>　　⑴系統(tǒng)總傳動(dòng)比 i=（960·2л/60）X（60/10·2л）=96</p><p>　?、魄B桿機(jī)構(gòu)桿件尺寸</p><p>　　E1E2=400mm EE’’=50mm w2=2*3.14*10/60=1.05rad/s</p><p>　　K=(180。+θ)/

44、 (180。—θ)=t1 /t2=2</p><p><b>　　=>θ=60。</b></p><p>　　E1E22=AE12+AE22-2AE1AE2cos60。</p><p>　　AE1=2BC-AB AE 2=2BC+AB</p><p>　　4BC2+3AB2=E1E22</p>

45、<p>　　DE-DE’’=EE’’</p><p>　　DE’’=(AE’’2-AD’’2)1/2 DE=(BE2-BD2)1/2</p><p>　　AE’’=AB+2BC AD=AB+BD BE=2BC</p><p><b>　　令A(yù)B=80mm </b></p><p>　　=>B

46、C=180mm BD=25mm</p><p>　?。?）輸出點(diǎn)在E點(diǎn)時(shí)的速度 （uv = 0.0021 m/s/mm）</p><p>　　VE= VB + VEB; </p><p>　　VB =ω2·AB=1.05*0.08=0.084 m/s</p><p>　　VE=0.0021*pb=0.0021*40=

47、0.1115m/s</p><p>　　(4)輸出點(diǎn)在E’是的加速度 （ua = 0.00105 m/s2 /mm）</p><p>　　aE’= anB+ atB+ anE’B+ atE’B</p><p>　　其中 atB = 0, anEB = 0, anB =ω22 *AB=1.05^2*0.008=0.0693 m/s2 </p><

48、p>　　aE’ =0.00105*p’a’=0.00105*83=0.07349m/s2 </p><p>　　第五章 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖</p><p>　　圖 12 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖</p><p>　　第六章 機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的整體流程 </p><p>　　圖 12 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的整體流程</p><p><

49、;b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】 孫桓，陳作模．機(jī)械原理[M]．北京：高等教育出版社，2005</p><p>　　【2】 裘建新（主編）機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書·高等教育出版社2007年 11月</p><p>　　【3】 李學(xué)榮，朱橋等（編制）連桿曲線圖譜（第一版）重慶出版社1993年</p><