同济大学 机械原理课程设计_步进输送机_(原稿)

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1.2 设计任务 1. 步进送料机一般至少包括连杆机构和齿轮机构二种常用机构。 2. 设计传动系统并确定其传动比分配。 3. 图纸上画出步进送料机的机构运动方案简图和运动循环图。 4. 对平面连杆机构进行尺度综合，并进行运动分析；验证输出构件的轨迹是否满足设计要求；求
根据各项要求取值 如下： EG=150mm EA=400mm 工件下落高度 120mm 工件槽宽度 270mm D’’D’=50mm D’D=IJ=135mm BD’’=150mm ∠FBD=∠F’BD’=120°
如图所示，当门闭合时，杆 CF 在 CF’，杆 BF 在 BF’位置，当门开时，杆 CF 在 CF，杆 BF 在 BF，通过刚化法画得，如图，取 AC=850，AE=400， 偏角 θ1=10°
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方案 3
工作原理：左右各一个，使工件开关沿着轴上轨迹运动，所以工件开关左 右往复运动从而达到要求
优 点：结构简单，设计方便，可实现从动件任意预期运动，在机床, 纺织机械，轻工机械中大量运用
缺 点：1 点，线接触易磨损 2 凸轮轮廓加工困难 3 运动连续不是真正意义上的间歇运动
摆杆转过角度φ(°） 0 2.46 4.93 7.39 9.85 12.32 14.78 14.78 12.32 9.85 7.39 4.93 2.48 0 0
约束）。
2 设计思路
2.1 连杆机构的特点：
1） 其运动副元素为面接触，压力较小，承载能力较大，润滑好，磨损小，加工制造容易，且连杆 机构中的低副一般是几何封闭，对保证机构的可靠性有利。
2） 在连杆机构中，在原动件的运动规律不变的条件下，可用改变各机构的相对长度来使从动件得 到不同的运动规律。
3） 在连杆机构中，在连杆上各点的轨迹是各种不同的形状的曲线，其形状随着各构件的相对长度 的改变而改变，故连杆曲线的形式多样，可用来满足一些特定的工作需要。 利用连杆机构还可以很方便地改变运动的传递方向，扩大行程，实现增力和远距离传动等目的
2.2 齿轮机构的特点：
图 2.1 连杆机构
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齿轮机构是在各种机构中应用最为广泛的一种传动机构。它依靠轮齿齿廓直接接触来传递空间 任意两轴间的运动和动力，并具有传递功率范围大，传动功率高，传动比准确，使用寿命长， 工作可靠等优点。
图 2.2 齿轮机构 考虑到动停时间之比 K=1.7 之值较特殊，以及耐用性、成本、维修方便等因素，不宜采用槽轮、凸 轮等高副机构，故采用应平面连杆机构和齿轮机构。
第 8 小组机械原理课程设计
步进送料机 设计说明书
组员姓名： XXXXXXXX
XXXXXXXX
专 业 ：XXXXXXXXXXXXX
班 级：
XXXXX
进入 21 世纪以来， 随着科学技术、工业生产水平的不断发展和人们生活条件的不断改善市场
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愈加需要各种各样性能优良、质量可靠、价格低廉、效率高、能耗低的机械产品，而决定产品性能、 质量、水平、市场竞争能力和经济效益的重要环节是产品设计。机械产品设计中，首要任务是进行 机械运动方案的设计和构思、各种传动机构和执行机构的选用和创新设计。这要求设计者综合应用 各类典型机构的结构组成、运动原理、工作特点、设计方法及其在系统中的作用等知识，根据使用 要求和功能分析，选择合理的工艺动作过程，选用或创新机构型式并巧妙地组合成新的机械运动方 案，从而设计出结构简单、制造方便、性能优良、工作可靠、实用性强的机械产品。
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4 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：
开关
打开
闭合
打开
传输带
不运动
运动
不运动
图 4.1 运动循环图
5 构件的运动分析及尺寸的确定
闭合 运动
∵K= ° = 1.7
°
∴θ=46.7° H=815mm 得：L1=1028mm 根据适当比例定半径 R=260mm，得：
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方案 2
工作原理：连杆做圆周运动，带动曲柄臂中心做左右的往复运动，左右各 一个，从而使让工件往下掉的开关一开一闭
优 点：1 面接触底副，压强小，便于润滑，磨损轻，寿命长，传递动 力大
2 低副易于加工，可获得加高精度，成本低 3 杆可较长，可用作实现远距离的操纵控制 4 可利用两岸实现较复杂的运动规律和运动规律 缺 点：1 地附中存在间隙，精度底 2 不容易实现精确复杂的运动规律 3 不是真正意义上的间歇运动
出机构中输出件的速度、加速度；画出机构运动线图。 5. 编写设计计算说明书。
1.3．设计提示 1. 由于设计要求构件实现轨迹复杂并且封闭的曲线，所以输出构件采用连杆机构中的连杆比较合
适。 2. 由于对输出构件的运动时间有严格的要求，可以在电机输出端先采用齿轮机构进行减速。如果
再加一级蜗杆蜗轮减速，会使机构的结构更加紧凑。 3. 由于输出构件尺寸较大，为提高整个机构的刚度和运动的平稳性，可以考虑采用对称结构（虚
优 点：1 传送带的方向控制方便 2 重量轻、强度高，可满足阻燃、抗爆、抗静电、耐高温、耐 酸碱等满足各种特殊要求
缺 点：1 带传动的负荷不能太大 2 同等公件输入轴承受的扭矩过大 3 爪牙于履带之间干摩擦，磨损快，寿命短，造价较高
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方案 3
工作原理：以不完全齿轮作为主动轮带动完全齿轮再由完全齿轮上的轴带 动传送带的运动从而实现传送带的间歇运动
企业为了赢得市场，必须不断开发符合市场需求的产品。新产品的设计与制造，其中设计是产 品开发的第一步，是决定产品的性能、质量、水平、市场竞争力和经济效益的最主要因素.机械原 理课程设计结合一种简单机器进行机器功能分析、工艺动作过程确定、执行机构选择、机械运动方 案评定、机构尺度综合、机构运动方案设计等，使学生进一步巩固、掌握并初步运用机械原理的知 识和理论，对分析、运算、绘图、文字表达及技术资料查询等诸方面的独立工作能力进行初步的训 练，培养理论与实际结合的能力，更为重要的是培养开发和创新能力。因此，机械原理课程设计在 机械类专业学生的知识体系训练中，具有不可替代的重要作用。
鉴于传动机构的特点，我们小组分两部分分别提出三种方案：
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运输部分
方案 1
工作原理 ：与 D 轴相连的连杆做圆周运动，带动曲柄臂中心做上下的往 复运动，从而使工作平面 m-m 做左右的往复运动
优 点：1 能方便的改变运动的传递方向，扩大行程，实现增力和远 距离传动
2 此机构属于平面连杆机构中的一种，它具备连杆机构所具 备的所有优点。例如连杆机构的运动副为低副。其运动副 元素为面接触，压力较小，承载能力较大，润滑好，磨损 小，加工制造容易，且连杆机构中的低副一般是几何封闭， 对保证工作的可靠性有利等等。
工件进入部分
方案 1
工作原理：运用凸轮加弹簧，使工件往下掉的开关始终与凸轮表面重合， 从而与凸轮表面运行路径一致，从而达到所想要攻击暗开关一 开一合的效果
优 点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预 期的运动规律，而且响应快速，机构简单紧凑
缺 点：凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，凸轮制造较困难
L2=603mm L3=1056mm 由于平均速度 0.42m/s，总时间 t1+t2=2×815/420(mm/s)=3.88s ∵行程速比 K=1.7 ∴t1/t2=1.7
∴ t1 = 2.44s t2 = 1.44s
ω= = 1.62rad/s
.
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四杆机构运动简图
BC’=50√10mm BC=238.17mm
θ=∠C’AE=10°
θ1=∠DBD =arccos √
. ² ²=32.53°
×√× .
AI=570mm AJ=535mm
θ2=∠CAC =arccos ² . ² ²=14.78°
××
∴CF=780mm BF=480mm
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本次我设计的是步进送料机，以小见大，设计并不是门简单的课程，它需要我们理性的思维和 丰富的空间想象能力。我们可以通过对步进送料机的设计进一步了解机械原理课程设计的流程，为 我们今后的设计课程奠定了基础。
1 课程设计 步进输送机
1.1．设计题目 1）输送工件形状和尺寸如附图 1 所示。输送补偿 H=815mm。 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均匀，行程速比系数 K 值为 1.7 左右。 3）滑架导轨水平线至安装平面的高度在 1100mm 以下。 4）电动机功率可选用 1.1KW，1400r/min 左右（如，Y90S-4）。
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执行机构
原动机
传动机构
3.1 传动机构：
齿轮传动：优点：传动比准确，外廓尺寸小，功率高，寿命长，功率及速度范围广，适合用于短距 离。
缺点：制造精度要求高。
主要用于传动。
带 传动：优点：中心距变化范围广，可用于长距离传动，可吸振，能起到缓冲及过载保护。 缺点：有打滑现象，轴上2、本机主运动机构是作往复直线运动的步进输送机构，其执行构建是随滑架（A2）作往复直线运
动的推爪（推爪可被辊道上的工件压下或由弹簧顶起复位）。两者的协调运动关系是：起始点 工位上的工件被输送机构的推爪推出后，既可开启插板放下一个新工件；当输送机构的推爪返 回原位准备再推进时，新工件早已在起始点就位，且插板也早已关闭。机械工作循环图应根据 此协调关系设计，并自行确定若干需要的协调运动参数。 3、步进输送机构与插断机构的主要设计参数有些已给定，有些需要计算或自行确定。 4、步进输送机运动简图应进行多方案比较。