机械原理之铁板运输机优秀课程设计

湖南工业大学
课程设计
资料袋
机械工程学院学院（系、部）2014~ 2015 学年第二学期课程名称机械原理课程设计指导教师职称
学生姓名专业班级学号
题目铁板输送机的设计
成绩优秀起止日期2015 年6月15 日～2014 年6 月20 日
目录清单
机械原理
设计说明书
铁板输送机的设计
起止日期： 2015年6 月15日至2015 年 6 月20日学生姓名
班级
学号
成绩
指导教师(签字)
机械工程学院（部）
2015年6月18日
目录
1.课程设计任务书 (4)
2.工作原理和工艺动作流程图 (5)
3.运动方案构思 (5)
4.参考传动方案 (5)
5. 机构运动循环图 (6)
5.1运动循环图的确定 (6)
5.2运动循环图的绘制 (7)
6.执行机构选择 (8)
6.1间歇送料机构的选择 (8)
6.2形态学矩阵 (9)
7.机械运动系统方案的拟定 (10)
8.机构运动学及动力学尺度设计计算 (12)
9.机械运动方案评价 (14)
10.机械系统运动简图 (17)
11.设计总结 (18)
12.参考资料 (18)
湖南工业大学
课程设计任务书
2014—2015 学年第2 学期
机械工程学院（系、部）机械大类专业班级
课程名称：机械原理课程设计
设计题目：铁板输送机的设计
完成期限：自2014 年 6 月15 日至2014 年 6 月20 日共 1 周
指导教师：2015 年6 月11 日
系（教研室）主任：2015 年6 月11 日
2.工作原理及工作流程图
（1）夹持和输送铁板，并在停歇时铁板的待剪位置；
（2）实现间歇送进，并能使铁板停歇时，运送铁板的构件的速度的加速度曲线仍然连续， 使整个机构的运转比较平稳。

工作流程图：
3. 运动方案构思
执行构件的间歇送进运动可以考虑采用两个辊轮将铁板压紧，依靠辊轮和铁
板间的摩擦力将铁板从卷料上拉出并推向前进的输送方式。

棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构等都有可能改造成使辊轮作短暂停歇的机构，它们具有结构简单、制造方便、运动可靠等优点，但在动力性能和动停比等方面不能满足设计要求，所以应该采用组合机。

4. 参考传动方案
铁板输送
剪切铁板
铁板夹持
5.机构运动循环图
5.1运动循环图的确定
机械系统为了实现所需要的功能，通常有不只一个执行构件，这些执行构件的运动必须按一定的时间顺序进行。

否则会出现执行构件相互干涉，发生打架事件。

所以必须进行机构的协调设计，即画出机构的运动循环图。

运动循环图的表示方法有三种：直线式运动循环图、同心圆式运动循环图、直角坐标运动循环图。

其表示方法和优缺点如下表5—1：
5.2 运动循环图的绘制
根据工艺动作顺序和协调要求拟订运动循环图
根据图5-2，因该方案中输送滚既能起到输送铁板又能固定铁板的作用，所以只要协调好该输送滚的转动与静止的时间，根据设计要求（剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的1/15．要求铁板停歇时间不超过剪断工艺时间的1.5倍，以保证有较高的生产率），画出如下运动循环图。

图5— 2
6.执行机构选择6.1 间歇送料机构的选择
方案a:连杆机构
图 6. 1
方案b：凸轮机构
图 6. 2
6.2 形态学矩阵
方案1 表6-1
功能元
功能元分解
1 2 3
减速1 ［1］带传动齿轮传动蜗杆传动减速2 ［2］带传动齿轮传动蜗杆传动
送料夹持器间歇往复移动凸轮机构连杆机构
［3］铰链四杆
机构+连杆曲
线间歇摆动机
构
定位杆间歇往
复移动
［4］凸轮机构连杆机构凸轮+连杆机构方案2表6—2
功能元
功能元分解
1 2 3
减速1 ［5］带传动齿轮传动蜗杆传动
减速2 带传动齿轮传动［6］蜗杆
传动
输送滚间歇单向滚动送料槽轮机构凸轮机构
［7］连杆
机构+内
齿合行星
轮间歇机
构
输送滚间歇停止定位槽轮机构凸轮机构
［8］连杆
机构+内
齿合行星
轮间歇机
构
7.机械运动系统方案的拟定
方案一：
由电动机带动杆构绕定轴转动，到一定的时候停歇来进行剪切。

如图7—1
图7-1
方案二：
运动方案简图如图7—2所示，2-3-4-H组成两自由度的差动轮系，内齿轮4和输送滚4 一起作为输出构件。

除H作为运动输入构件外，还可以取2或3作匀速运动输入，另一构件H作连续非匀速运动输入，则总可以使构件4在某段时间的角速度为零。

该机构采用齿轮1向齿轮2传送匀速运动，同时1通过曲柄摇杆机构ABCD将变速运动传输送给系杆H，这种构件可使4的近似停歇角大于20度。

图7—2
8.机构运动学及动力学尺度设计计算
8.1 尺寸计算
参照图7-2，根据设计要求。

设铁板输送周期为T （即主动轮1转一周的时间）.基础机构：齿轮2、3、4及系杆H 组成的自由度为2的差动轮系 附加机构：齿轮机构1、2和曲柄摇杆机构ABCD
齿轮1和杆AB 固结在一起，杆CD 与系杆H 是一个构件。

在主动曲柄AB （齿轮1）等速转动一周的时间内，从动齿轮4按下述规律运动：当曲柄开始转过
时，齿轮4停歇不动，以等待剪切机构将铁板剪断；
在主动曲柄转过一周中其余角度时，输出构件4转过，这时刚好将铁板输送
到所要求的长度。

且为了提高传动的效率，要求四杆机构的最小传动角大于。

在齿轮2、3、4及系杆H 组成的差动轮系中：
则 w 4=(1+Z2/Z4)w H -(Z2/Z4)w 2 在齿轮1、2组成的定轴轮系中： i 12=w 1/w 2=(-Z 2/Z 1)w 2=(-Z 1/Z 2)w 1 故 w 4=(1+Z 2/Z 4)w H +(Z 1/Z 4)w 1
或 △φ4=（1+Z 2/Z 4）△φH -Z 2/Z 4△φ1
上式可见：齿轮4的输出运动为构件1和系杆H 的运动之合成。

欲使主动齿轮1从某瞬时开始转过
时构件4能产生停歇，则应令
，即满足：
(1+Z 2/Z 4) △ΦH =-(Z 1/Z 4) △φ1 △ΦH ＝（-Z 1/（Z 2+Z 4））△φ1
此式反映了该组合机构中四杆机构的主、从动杆之间的传动关系。

欲使从动齿轮4能实现停歇，就必须设计出一个能满足上式的曲柄摇杆机构。

该组合机构的设计步骤如下：
确定齿数和
将上式两边积分后得：△φ
4=∫
T w
4
dt=Z
1
/Z
4
∫
T w
1
dt=(Z
1
/Z
4
)*2π
今要求当齿轮1转一周时，齿轮4转，因此：
Z 1/Z
4
=240/360=2/3
选取则
确定齿数和
假定齿轮2固定不动，差动轮系就变成了以系杆H为输入构件，中心轮4为输出构件的行星轮系了。

则 i H
42=(w
4
2-w
H
2)/w
2
2-w
H
2
得i2
H4=w
H
2/w2
4
=Z
4
/（Z
4
+Z
2
）＜1
确定曲柄摇杆机构的尺寸
今选取得
由同心条件得得
曲柄摇杆机构需同时满足三个条件：①曲柄AB转过期间内，每一瞬时
主、从动件要满足公式△φ
H =-Z
1
/(Z
2
=Z
4
) △φ
1
②主动杆AB能做整周回转③最小
传动角大于
由上述计算可得构件4的近似停歇角约为24度，刚剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的1/15，所心符合要求。

9机械运动方案评价9.1评价方案表
方案1：表9-1
方案2：
表9-2
根据以上两运动方案评价表，可看出方案2要优与方案1，故本设计采用方案2
10.机械系统运动简图
总结
11.设计总结
经过几天的不断努力，我终于将机械原理课程设计做完了.看到自己的劳动成果，感觉还是收获颇多，通过这几天的课程设计，让我真切的认识到理论知识与实际应用相互结合的重要性，以及在设计中需要考虑的内容和所遇到的问题比我们所想的要多的多，需要我们有足够的耐心去完成。

在这次作业过程中我遇到了许多困难，比如对很多学过的软件，如Auto CAD、proe、Word还是很不熟悉，在使用的时候总是会遇到这样或那样的困难。

一遍又一遍的计算一次又一次的设计方案修改这都暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足.课程设计初期，我们对设计对象的结构关系和参数表达往往是模糊的，许多细节在一开始不是很清楚，随着设计过程的深入，这些关系才逐渐清楚起来；课程设计过程是一个不断完善的过程，各个设计阶段并非简单的按顺序进行，为了改进设计结果，经常需要在各步骤之间反复、交叉进行，直到获得满意的结果为止，在这次难得的课程设计过程中我锻炼了自己的思考能力和动手能力。

尽管问题很多，但是这些天的努力，我最终还是完成了任务，收获也挺多。

12.参考资料
[1]朱理．机械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2008：15-200
[2]戴娟．机械原理课程设计［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2009：15-250
[3]罗洪田主编.机械原理课程设计指导书，高等教育出版社。