步进送料机机构设计C1

机械原理课程设计

专业：工程机械

班级：

学生姓名：

学号：

指导教师：

完成时间：2023年5月18日

目录：

机械原理设计任务书２第一章功能分析４第二章机构及动力源选用４2.1 机构选用４2.2 电机的选择７2.3 蜗杆减速器的选择７第三章尺寸综合８第四章机构综合１１第五章运动协调设计１２5.1 传动比设计１２第六章模型运动仿真１３6.1 在ADAMS中对步进送料机的执行机构进行仿真１３6.2 运动分析１７小结１９致谢１９

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机械原理设计任务书

学生姓名阮经仟班级工机四班学号20097643

设计题目：步进送料机机构设计

一、设计题目简介

设计某自动生产线的一部分——步进送料机。如图所示，加工过程要求若干个相同的被输送的工件间隔相等的距离a，在导轨上向左依次间歇移动，即每个零件耗时t1移动距离a后间歇时间t2。考虑到动停时间之比K=t1/t2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，而应设计平面连杆机构。

具体设计要求为：

1、电机驱动，即必须有曲柄。

2、输送架平动，其上任一点的运动轨迹近似为虚线所示闭合曲线（以下将

该曲线简称为轨迹曲线）。

3、轨迹曲线的AB段为近似的水平直线段，其长度为a，允差±c（这段对

应于工件的移动）；轨迹曲线的CDE段的最高点低于直线段AB的距离至少为b，以免零件停歇时受到输送架的不应有的回碰。有关数据见表

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二、设计数据与要求

三、设计任务

1. 至少提出两种运动方案，然后进行方案分析评比，选出一种运动方案进

行设计；

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；求出机构中输出件的速度、加速度；画出机构运动线图。

5.用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运

动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。

6. 编写设计计算说明书，其中应包括设计思路、计算及运动模型建立过程

以及效果分析等。

7. 在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性。

四、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（虚约束）。

完成日期：年月日指导教师

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第一章功能分析

第二章机构及动力源选用

2.1 机构选用

由于工件的移动在轨道上是一次间歇移动，送料过程要求输送架水平前移，回程时要求输送架要满足设计要求的曲线，避免工件停歇时受到输送架不应有的回碰。工件要求前移的时间为

t=2s,停歇时间为2t=3s，

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直线ab=300mm。且曲线cd的最低点距离直线ab的高度大于60mm，即L ab>60mm.同时由于设计要求构件实现轨迹复杂并且封闭的曲线。其

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轨迹如下图：

图2.1

方案1：采用凸轮摇杆机构，如下图所示：

图2.2 凸轮摇杆机构

此机构虽然能够满足运动轨迹的要求，但由于该机构有凸轮机构，导致在机构的运动路线的计算时非常复杂，运动副多，而且凸轮机构易磨损，机构的平衡性不好，导致在机构运动时，产生很大的噪声，而且构件会损

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坏的非常快。同时由于题目要求耐用性、成本、维修方便等因素，不宜采用槽轮和凸轮，所以舍弃这个方案。

方案2：连杆机构，如下图所示：

图2.3连杆机构

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。

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4）

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。 5） 自由度:12433=⨯-⨯=F 即只有一个运动输入既有确定的轨迹。

经过激烈的讨论与研究，最终采用方案2。因为其结构就简单，运动副数目少，平衡性好，且改变运动的传递方向，扩大行程。

2.2 电机的选择

机器中可用于运动和动力源的种类很多，有电动机、内燃机、液压马达、气动马达、蒸汽机、水轮机、气轮机等。但是电动机结构简单、工作可靠、控制方便、维护容易，一般机械上大多数是均采用电动机驱动。经过反复考虑，在这里选择Y2_132M2_6,其参数如下：

2.3 蜗杆减速器的选择

型号

功率 (kW) 效率 （%）

功率因数 Cosφ 起动电流倍数 起动转矩倍数

最大转矩倍数

额定 电流 (A)

额定 转速 (r/mi n)

同步转速 (r/min)

噪声 dB(A) 振动 (mm/s

Y2-132M2-6 5.5 84.0 0.77 6.5

2.1 2.1 12.9 960 69 1.8