步进式工件输送机

机电工程学院
《机械原理课程设计》
说明书
课题名称：步进式工件输送机
学生姓名：学号：
专业：机械电子工程班级：成绩：指导教师签字：
2014年1月1日
目录
1 设计题目及其要求..................................................................................... 错误！未定义书签。

2 题目分析 (2)
3 设计 (4)
3.1杆长设计 (4)
3.2凸轮设计 (5)
3.3四杆机构设计 (9)
3.4速度加速度分析 (11)
3.5机构状态分析 (15)
6 总结 (20)
1.课程名称: 步进输送机构简图设计
1.工作原理及工艺动作简述
步进输送机是一种间歇输送工件的传送机械。

工件由料仓卸落到轨道上，滑架作往复直线运动。

滑架正行程时，通过棘钩使工件向前运动；滑架返回时，棘钩的弹簧被压下，棘钩从工件下面滑过，工件不动。

当滑架又向前运动时，棘钩又钩住下一个工件向前运动，从而实现工件的步进传送。

插板作带停歇的往复运动，可使工件保持一定的时间间隔卸落到轨道上。

2.运动要求和计算基本数据
1）输送工件形状和尺寸如附图1所示。

输送步长H=830mm。

2）滑架工作行程平均速度为0.42m/s。

要求保证输送速度尽可能左右平均，行程速比系数K 值为1.7。

3）滑架导轨水平线至安装平面的高度在1100mm以下。

4）电动机功率可选1.1KW，1400r/min左右（如Y90S-4）
二.机构方案的选定
1.轨道平台的移动
我们组经过讨论运用了：用曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构
1）采用曲柄摇杆机构 2）采用曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构 3）采用齿轮与齿条的配合结构运动简图优点缺点
机构具有急回特性，传动的行程可调，刚性比较好，易传递较大的工件。

改变机架的长度，可以使设计出来的机械体积不是很大，传动比较平稳。

导杆做往复摆动其速度有点波动。

曲柄摇杆机构可以满足工作进给时推爪的速度较低，在运动过程中曲柄摇杆机构的从动件摇杆的压力角是变化的。

难以控制行程的多少，而且较多的低副引起较多的累计误差。

A s=sψ
ω不完全齿轮能达到间歇的要求。

此机构齿轮
易磨损，造价也
不便宜。

2.下料机构的设计（插板的移动）
我们组经过讨论运用了：四杆机构
1）采用凸轮导杆机构
2）采用从动件盘形凸轮与摇杆机构的组合
3）采用四杆机构
结构运动简图优点缺点
此机构简单，动力传递性能较好，能达到间歇运动的要求，造价低廉。

机构外观复杂，凸轮与推杆间易磨损。

利用弹簧的弹力使滚子从动件始终紧靠在凸轮上，急回比较灵敏。

凸轮的磨损大，外形计算比较麻烦。

机构运动副面接触，耐磨损，润滑好，曲柄摇杆也能达到间歇运动。

杆长比较难以确定，精度不高。

三.主要机构的设计计算
1.导杆机构的杆长设计
1）有关系数计算
项目内容结果1）计算极位角
2）计算速度θ=180°
1
1
+
-
K
K
=180°x
1
7.1
1
7.1
+
-
= 46.7°
K=
2
1
V
V→ v2= kv1 = 1.7x0.42
=0.714 m/s
t1=
42
.
83
.
=1.98 s 推程
θ= 46.7°
v1=0.42m/s
v2=0.714m/s
杆长计算
C
B
θ/2
A
项目 内容 结果 AC 的距离 BC 杆长
令AC=600 ㎜ BC=AC x COS
2
θ
=600xcos 23.35。

=551㎜
AB=2
2BC AC -
AC=600 ㎜
BC=551mm
3)计算周期， 角速度
t2=714
.083.0 =1.16 s 急回 周期
T=t1+t2 =3.14 s 角速度
ω=
T
π2=2 rad/s
周期T=3.14s 角速度ω= 2 rad/s
AB 杆长
=
22551-600
=237.5㎜
AB=237.5mm
C
A B
D
θ/2
H
CD 杆长
CD=
2
2
Sin
H =。

35.23415
Sin =1047㎜
CD<1100mm ，满足题目要求
CD=1047mm
2.运动循环图
工件掉落与传输带的运动关系，绘制如下的运动循环图2.1： 开关 打开 闭合
打开 闭合 传输带
不运动
运动
不运动
运动
图2.1
3.凸轮机构设计
我们采用的是对心滚子推杆盘形凸轮机构。

一.凸轮基本数据： 1.基圆半径Rb=30mm
2.滚子半径R=3mm
3.凸轮的行程h=40mm
二．1送料时凸轮的设计
在传送工件时，要求凸轮能带动四杆机构来实现把工件挡住，防止工件下落。

2.回程时凸轮的设计
挡住工件的摆杆在凸轮的带动下不断的退出，使工件下落。

当工件下落后又能迅速的带动四杆机构来实现把工件挡住，防止工件下落。

项目内容结果
AF的距离
AE的距离
摆杆EF的长度根据基圆半径和推程先定
AF=133.4mm
AE就是基圆半径
EF=2
2AE
AF-
=
2
230
4.
133-
=130mm
AF=133.4mm
AE=30mm
EF=130mm
3.凸轮的运动规律曲线
图3.2.3
推程是40mm,所以摆杆BC摆过的角度
ϕ最大为17度，凸轮转过的角度θ与摆杆摆过的角度成一定的函数关系，这里我们用了线性函数，如图3.2.3
已知物体的高度h为80mm，
2
2/1gt
h=⇒
t=
g
h/
2
=8.9/
08
.0
2⨯=0.13962s
θ=ω⨯t=2⨯0.13962=0.279 rad=︒
16
∴凸轮转，摆杆摆动带动插板慢慢打开，插板完全打开后摆杆就不动，等物体整个完全落下时也就是凸轮转过16度后摆杆再动，插板又慢慢合上，防止物体又下落，凸轮转过360度，一个物体运送好，接着又重复上述运动。

4.凸轮轮廓曲线图
运用机座反转法，机座逆时针，根据凸轮运动规律曲线图作图如下
图3.2.4
4.插板相连的四杆机构的设计
项目内容结果
杆FG的长AD=447mm,再加上上面的工件
高80mm,还有轨道10mm,空隙
10mm，合计高h=547，初始角
度10°，可得FG=555.4mm
FG=555.4mm
项目内容结果
杆FG摆过17°后的G
F'
G
G'的距离
G
F'=547/cos27°
=614mm
G
G'=2
2547
-
613-
2
2547
-
4.
555=182.4
mm>物体宽的一半
270/2=135mm 满足
条件
G
F'=614mm
G
G'=182.4mm
利用刚化法作图如下
图4.1
连接FJ,取FJ=628mm，以F为圆心，FH为半径画圆弧，取FH=1300mm，JI顺时针转过25°到JI',连接JH',JH'逆时针转过25°到JH''连接H''H画中垂线JI交与I点。

点I就是所求一点，连接IH,四边形FIJH就是所求的四杆机构，可量得IJ=310mm IH=815mm。

5.速度和加速度的分析与计算（图解法）
当曲柄转过0°时：
(1)位移
量取S= —415mm
（2）速度分析V B2= V B1=ω*AB=2*0.2375=0.475m/s VB3 =VB2 + VB3B2
方向⊥DC ⊥AB ∥DC
大小ω1*AB
V B3 =0
结论：VD5=0
VD4=VB3=0
VD5 = VD4 + VD5D4 方向⊥DE ∥DE
大小？ 0 ？
VD5=0
（3）加速度分析
结论：
ad5=1.035m/s2
不同时段机构的状态图及分析
转角为0°时
转角为90°时
转角为180°时
转角为270°时
总结
通过本次课程设计，在完成设计任务的同时能够进一步理解和巩固所学课程内容，并将所学知识综合运用到实际设计中，不仅加强了学习更锻炼了实际操作能力和设计经验。

在设计计算过程中，通过组内的讨论和交流，加深了对基础知识的理解；在老师的细心指导下，让我们了解到更多的机械实际设计方面的知识，开阔了视野。

通过这次课程设计，我才发现理论知识的重要性，好的设计是建立在塌实的理论知识之上的。