机械原理课程设计(步进输送机)

2011 机械原理课程设计说明书
目录
一.设计任务书
◆ 1.1课程名称: 步进输送机构 (3)
◆ 1.2运动要求和计算基本数据 (3)
二.机构方案的选定
◆ 2.1轨道平台的移动 (3)
◆ 2.2下料机的设计 (4)
三.主要机构的设计计算
◆ 3.1导杆机构的杆长设计 (6)
◆ 3.2运动循环图 (8)
◆ 3.3凸轮机构设计 (8)
◆ 3.4插板相连的四杆机构的设计 (10)
◆ 3.5速度和加速度的分析与计算（图解法） (12)
◆ 3.6速度和加速度的分析与计算（解析法） (24)
四.收获体会、建议 (28)
五.参考文献 (28)
机械课程设计说明书
一.设计任务书
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：
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
2.下料机构的设计（插板的移动）
我们组经过讨论运用了：
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
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
2）杆长计算
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
3.凸轮的运动规律曲线
图3.2.3
推程是40mm,所以摆杆BC 摆过的角度最大为17度，凸轮转过的角度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 ，
t===0.13962s
=t=20.13962=0.279 rad=
∴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
ϕθ22/1gt h =⇒g h /28.9/08.02⨯θω⨯⨯︒16
图3.2.4 4.插板相连的四杆机构的设计
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：
090854
V B2= V B1=ω×AB =2×0.2375 =0.475m/s
V B3⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = V B2⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + V B3B2⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
方向 ⊥ DC ⊥ AB ∥ DC 大小 ？ w 1×AB ？
V B3 =0 V D4=V B3=0
V D5 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = V D4⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + V D5D4⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 方向 ⊥DE ∥DE 大小 ？ 0 ？
V D5=0
a B3t ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + a B3n ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = a B2⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + a B3B2r ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + a B3B2k ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 方向 ⊥BC B →A ∥BC 大小 ？ 0 l AB ω12 ？ 0
a B3 =l AB ω12=0.95m/s 2
a D4=a B3=0.95m/s 2 a D5⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = a D4⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + a D5D4r ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + a D5D4k ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 方向 ⊥DE ⊥BC //CD 大小 ? 0.95 ? 0 a D5=p ′d ′=1.035m/s 2
当曲柄转过72°时：
090861
V B2= V B1=ω×AB =2×0.2375=0.475m/s V B3⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = V B2⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + V B3B2⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
方向 ⊥ DC ⊥ AB ∥ DC 大小 ？ w 1×AB ？ V B3 =pb 3=0.148m/s
ω3=v B3l BC =0.1480.7939=0.186rad/s
V B2B3 =b 2b 3=0.452m/s
V D4=V B3=0.148m/s V D5 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = V D4⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + V D5D4⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 方向 ⊥DE ⊥CD ∥DE
大小 ？ 0.148 ？
V D5=pd 5=0.098m/s V D5D4=0.111m /s
a B3t ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + a B3n ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = a B2⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + a B3B2r ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + a B3B2k ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 方向 ⊥BC B →D B →A ∥BC ⊥CD
大小 ？ l BC ω32 l AB ω12
？ 2 ω3V B3B2
a B3t =0.187m/s 2
a B3B2r = 1.04 m/s 2
a D4t =a B3t =0.187m/s 2
a D4n =a B3n
=0.
0276m s 2
a D5n ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +a D5t ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = a D4n ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + a D4t ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + a D5D4r ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + a D5D4k ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
方向 ∥DC ⊥DC B →D ⊥BC ∥DE 大小 ω32l DC ？ 0.276 0.187 ？ 0
a D5t =0.187m/s 2
a D5=√a D5 n 2
+ a D5t 2
=√0.0362 +0.187 2=0.19m/s 2
当曲柄转过144时：
090863
V = V =ω×AB =2×0.2375=0.475m/s
V B3 =pb 3=0.446m/s ω3=
v B3l BC
=0.446
0.815=0.547rad/s
V B2B3 =b 2b 3=0.163m/s
V D4=V B3=0.446m/s V D5 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = V D4⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + V D5D4⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 方向 ⊥DE ⊥CD ∥DE
大小 ？ 0.446m/s ？
V D5=pd 5=0.441m/s
V D5D4=0.078m /s
a B3t ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + a B3n ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =a B2⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + a B3B2r ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +a B3B2k ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 方向 ⊥BC B →C B →A ∥BC ⊥CD
大小 ？ l BC ω32 l AB ω12
？ 2 ω3V B3B2
a B3t =0.5343m/s 2
a B3B2r =0.638m/s 2
a D4t =a B3t =0.5343m/s 2
a D4n =a B3n =0.2425m/s 2
a D5n ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +a D5t ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = a D4n ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +a D4t ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +a D5D4r ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +a D5D4k ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
方向 ∥DC ⊥DC B →C ⊥BC ∥DE 大小 ω32l DC ？ 0.2425 0.5343 ？ 0
a D5t =n ′t ′=0.6237m/s 2
a D5=√a D5 n 2
+ a D5t 2
=√0.31322 +0.6237 2=0.698m/s 2
当曲柄转过216°时：
V = V
V B3⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = V B2⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + V B3B2⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
方向⊥ DC ⊥ AB ∥ DC 大小 ？ w 1×AB ？
V B3 = pb 3=0.0825m/s V B2B3 = b 2b 3=0.
468m s
ω3=
v B3l BC =0.0825
0.532
=0.155rad/s V D4 V D4=V B3=0.0825m/s
V D5⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = V D4⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + V D5D4⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
方向 ⊥ DE ⊥ CD ∥ DE 大小 ？ 0.0825 ？
V D5=pd 5=0.075m/s
当曲柄转过288°时：
a B3t =p′t′=0.955m/s 2
a B3B2r =k′r′=0.0984m/s 2
a D4t =a B3
t =0.0955m/s 2 a D4n =a B3n =0.0825m/s 2
a D5n ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +a D5t ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =a D4n ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +a D4t ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +a D5D4r ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +a D5D4k ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 方向 ∥DC ⊥DC B →C ⊥BC ∥DE 大小 ω32l DC ？ 0.0825 0.0955 ？ 0
a D5 t =p′t′=0.988m/s 2
a D5=√a D5n 2
+a D5t 2
=√0.9882+0.0252=0.99m/s 2
V B2= V B1=ω1×AB =2×0.2375=0.475m/s
V B3⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = V B2⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + V B3B2⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
方向 ⊥ DC ⊥ AB ∥DC 大小 ？ w 1×AB ？
V B3 =pb 3=0.463m/s V B2B3 =b 2b 3= 0.0743m/s ω3=
V B3l BC
=0.463
0.351=1.32rad/s
D 4=V B3=0.0463m/s V D5⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = V D4⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + V D5D4⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 方向 ⊥D
E ⊥CD ∥DE 大小 ？ √ ？
V D5=0.4612m/s
a B3⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = a B3t ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +a B3n ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =a B2⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +a B3B2r ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +a B3B2k ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 方向 ⊥BC B →C B →A ∥BC ⊥CD
大小 ? ω32l BC ω12
l AB ？ 2ω3V B3B2
a B3t =n′t′=0.0089m/s 2
a B3B2r =
b 2′k′=0.196m/s 2
a D4t =a B3t =0.0089m/s 2
a D4n =a B3n =0.612m/s 2
a D5n ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +a D5t ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =a D4n ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +a D4t ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +a D5D4r ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +a D5D4k ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 方向 ∥DC ⊥DC B →C ⊥BC ∥DE 大小 ω32l DC ？ 0.612 0.0089 ？ 0
a D5t=n′t′=1.196m/s2
a D5=√a D5n2+a D5t2=√1.822+1.1962
=2.178m/s2
6．速度和加速度的分析与计算（解析法）
1)机构构造过程
1.构建0上添加节点1，坐标：（0.000,0.000）
2.构建1处添加主动转动件1，相对于0转动。

3.构建1上添加节点2，坐标：（237.500,0.000）
4.构建0上添加节点3，坐标：（0.000，-600.000）
5.节点3,2处添加RPR杆组2,3,导杆偏距：0.000，滑块偏距0.000
6.构建2上添加节点4，坐标：（104
7.000,0.000）
7.构建0上添加节点5，坐标：（600.000,500.000）
8.添加7式PRP杆组4,5
滑块5转动副节点;4
导杆4基点：5，运动基构建：0，角度：0.000度，双移副夹角：90.000度2)6点转角、位移数据分析
图6.2
3)6点转角、速度数据分析
图6.3
4）6点转角、加速度数据分析
图6.4
四.收获、体会
课程设计已经结束，大家并不觉得很累，因为这正是我们感兴趣的专业，大家都带着成就感，看着自己设计的作品格外的欣慰。

在这次课程设计中，我看到了我们班同学团结互助的精神，也看到了同学们刻苦钻研的学习精神。

课程设计是对我们思维能力的一种锻炼，也是理论与实践结合的一次过渡，同学们兴趣浓厚，并有着创新的意识。

同时通过本次课程设计，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。

我建议老师能鼓励同学们向机械设计创新方面发展，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。

五.参考文献
孙桓葛文杰陈作模……《机械原理》第七版
濮良贵……《机械设计》。