步进式工件输送机毕业论文

毕业设计论文设计题目：步进式工件输送机设计目录内容摘要 (1)关键词 (1)1、绪论 (2)1.1背景介绍 (2)1.2方案比较 (2)1.3设计方案综述 (3)2、连杆机构的设计 (4)2.1 连杆机构的定义及特点 (4)2.2 平面曲柄摇杆机构 (5)2.3 平面四连杆机构有曲柄的条件 (5)2.4 连杆设计内容 (6)2.4.1 摇杆的摆角初选 (6)2.4.2 铰点位置和曲柄长度的设计 (8)2.4.3 曲柄摇杆机构的设计 (9)2.4.4 校核最小传动角 (9)3、机构的运动和动力分析 (10)3.1 概述 (10)3.2 用矢量方程图解法作平面连杆机构的速度分析 (11)3.2.1 绘制机构运动简图 (11)3.2.2 作速度分析 (13)3.3 用矢量方程图解法作平面连杆机构的动态静力分析 (14)3.3.1 对机构进行运动分析 (15)3.3.2 确定各构件的惯性力和惯性力偶矩 (15)4、杆件的设计 (16)4.1 杆件的类型 (16)4.2 钢材和截面的选择 (17)4.3 杆件间的联结 (17)4.3.1 剪切强度计算 (17)4.3.2 挤压强度计算 (17)4.3.3 稳定性的校核 (18)5、减速机的设计及选择 (18)5.1 电动机的选择 (18)5.1.1 选择电动机类型和机构形式 (18)5.1.2 功率的计算 (18)5.1.3 电动机功率计算 (19)5.1.4 传动效率 (19)5.1.5 确定电动机转速 (19)5.2 确定传动装置传动比 (19)5.2.1 总传动比 (20)5.2.2 分配减速器的各级传动比 (20)6、机架的设计 (20)6.1 机架钢材料的选择 (20)6.2 钢结构设计应满足的要求 (20)6.3 传输机附件的设计 (20)参考文献 (21)致谢 (22)内容摘要：在科技越来越发达的今天，各行各业中生产效率便显得更加重要。

为提高生产效率，各行业对设备的自动化程度提出了更高的要求，各种输送机的用途也越来越大，与此同时对输送机的要求也越来越高。

在本次工件输送机的设计里，对输送机的输送距离、输送速度及其精确度都提出较高的要求。

本次设计对步进式工件输送机的各个部分进行选择和分析，并对产品的经济性和质量的稳定性方面，也做了重要的把握。

关键词：输送机；连杆机构；齿轮传动。

1 绪论1.1背景介绍进入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。

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，毕业论文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。

本次我设计的是步进式工件输送机，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式工件输送机的设计进一步了解机械设计的流程，为我们今后的设计工作奠定了基础。

1.2方案比较经过反复调查研究，查阅相关资料，我们根据工件传输机的工作状况的要求，提出了以下四种方案：方案一：直接用带传动和步进电动机来实现滑架的往返运动，通过步进电动机的正反转控制往返运动，通过单片机控制驱动电路来设置相关的运动参数。

方案二：运用齿轮齿条和步进电动机来实现滑架的往复运动，通过步进电机的正反转，齿条固定在滑架上，利用齿轮齿条间的传动来实现滑架的往返运动。

方案三：采用液压凸轮机构为主，以达到设计要求。

本方案采用液压动力装置以推动挡板左右往复运动。

再采用凸轮机构推动挡板做上下的往复运动。

该机构由液压机构和凸轮机构相互配合，使挡板做曲线运动。

方案四：运用连杆机构，减速机，普通电动机。

通过普通电动机可以获得运动所需要的动力，减速机调整相应的速度和节奏，连杆机构实现不同的速度比，节奏，步长和滑架的运动轨迹。

经过可行性调研，我们发现方案一中步进电机的功率和工作状况要求中的中度冲击问题对步进电机的影响不能很好的解决，而且步进电机拥有一个很明显的优点，就是它有精确的正反转功能，因为步进电机是将电脉冲信号转化为角位移，或线位移的开环控制元件，在非超载的情况下，电机的转速，停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载的变化而影响，即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角，这一线性关系的存在，加上步进电机只有同期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度控制领域用步进电机来控制变的非常简单，而且低速精度高。

虽然如今步进电机已经被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规条件下使用。

它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。

方案二也存在类似的问题，方案三机构结构简单，构造也较为普通，且运行时噪声低。

运动行程十分明了，缺点是该机构有两个自由度，所以运动难遇控制，不够平稳。

而且液压机构成本太高，且维护检修复杂。

而方案四对于方案一方案二的问题有了很好的实现，而且普通电动机容易选择，减速机和连杆机构，结构可靠，稳定性高,可以承受一定的冲击，所以此方案较合理。

在整个设计过程中，连杆机构的设计和分析应是本课题的重点，运用机械设计和机械原理的相关内容来设计，设计的主要内容应包括工作机构和传动系统的运动分析，连杆机构的运动和动力分析，减速机及电机的选择设计。

本课题的难点是连杆机构的分析和动力运动的分析。

1.3设计方案综述工件输送机是一种实现往复传送可以间歇性地输送工件的机械，通过传动装置，电动机驱动滑架往复移动工件，行程时，滑架上的推爪推动工件前进一个步长，当滑架返回的时候，因为推爪下部有压缩弹簧，所以推爪从工件底面滑过，工件保持不动，当滑架再次向前推进时，已复位，就这样往返推动工件前移。

设计意义：工件传输机在自动化流水线上的充分运用能提高工厂的生产率，减轻工人的劳动强度，保障工人的生命安全，为实现车间无人化提供了可靠的条件。

2 连杆机构的设计2.1 连杆机构的定义及特点连杆机构是一种应用非常广泛的机构，折叠伞的收放机构，机械手的传动机构以及人体假肢的设计等，都是连杆机构。

连杆机构的定义：(1)某原动件的运动都要经过一个不直接与机架相联的中间构件才能传动从动件，中间构件称为连杆。

这些机构统称为连杆机构。

(2)这些机构中的运动副一般均为低副。

故连杆机构也称低副机构。

连杆机构的特点：(1) 连杆机构中构件间以低副相连，低副两元素为面接触，在承受同样载荷的条件下压强较低，因而可用来传递较大的动力。

又由于低副元素的几何形状比较简单，故容易加工。

(2) 构件运动形式具有多样性。

连杆机构中既有绕定轴转动的曲柄、绕定轴往复摆动的摇杆，又有作平面一般运动的连杆、作往复直线移动的滑块等，利用连杆机构可以获得各种形式的运动，这在工程实际中具有重要价值。

(3) 在主动件运动规律不变的情况下，只要改变连杆机构各构件的相对尺寸，就可以使从动件实现不同的运动规律和运动要求。

(4) 连杆曲线具有多样性。

连杆机构中的连杆，可以看作是在所有方向上无限扩展的一个平面，该平面称为连杆平面。

在机构的运动过程中，固接在连杆平面上的各点，将描绘出各种不同形状的曲线，这些曲线称为连杆曲线。

(5) 在连杆机构的运动过程中，一些构件（如连杆）的质心在作变速运动，由此产生的惯性力不好平衡，因而会增加机构的动载荷，使机构产生强迫振动。

所以连杆机构一般不适于用在高速场合。

(6) 连杆机构中运动的传递要经过中间构件，而各构件的尺寸不可能做得绝对准确，再加上运动副间的间隙，故运动传递的累积误差比较大。

2.2 平面曲柄摇杆机构在铰链四连杆机构中，若两个连架杆中一个为摇杆，另一个为曲柄，那么这个四杆机构称为曲柄摇杆机构。

在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件，摇杆为从动件时，可以把曲柄的连续转动转变为摇杆的往复摆动，此种机构应用比较广泛。

2.3 平面四连杆机构有曲柄的条件(1)杆长之和条件：平面四杆机构的最短杆和最长杆的长度之和小于或者等于其余两杆长度之和。

(2)在铰链四杆机构中，如果某个转动副能够成为整转副，则它所连接的两个构件中，必有一个为最短杆，并且四个构件的长度关系满足杆长之和条件。

(3)在有整转副存在的铰链四杆机构中，最短杆两端的转动副均为整转副。

此时，如果取最短杆为机架，则得到双曲柄机构；若取最短杆的任何一个相连构件为机架，则得到曲柄摇杆机构；如果取最短杆对面构件为机架，则得到双摇杆机构。

(4)如果四杆机构不满足杆长之和条件，则不论选取哪个构件为机架，所得到机构均为双摇杆机构。

综上所述：平面四杆机构中曲柄存在的条件是四个杆的长度关系，谁做机架决定是否会存在曲柄。

2.4 连杆设计内容输送机的工作阻力r F =5000N ，步长S=450mm ，往复次数N=40 次/分，行程速比系数K=1.3，高度H=800mm 。

输送时滑架受到的阻力Fr 视为常数，滑架宽度为250mm ，使用折旧期为5年，每天二班制工作，载荷里有中等冲击，工作环境清洁，室内，三相交流电源，工作机构效率为0.95，用于小批量生产。

2.4.1 摇杆的摆角初选根据设计的常识一般初选摆角为40°-50°左右,再由步长定摇杆长度,一般取CD L ≈(0.6-0.7) DE L , EF L ≈(0.2-0.3) DE L 。

2.4.2 铰点位置和曲柄长度的设计根据行程速比和传动角要求铰点A 的位置及曲柄连杆长度。

根据所给条件以及现场的要求，和行程速比系数K ，在设计四连杆时，可利用机构在极位时的几何关系，再运用其它辅助条件进行设计。

2.4.3 曲柄摇杆机构的设计通过摆角及行程速比系数K=1.3和摇杆长度来设计该机构。

首先按公式θ=180°(K-1)/(K+1)算出极位夹角θ为23.5°。

然后任取一点D,再用此点为顶点作等腰三角形,使两腰的长度等于CD, ∠12C DC φ=。

作2C N 使∠21C C N =90°-θ,再作2C M ⊥12C C , 2C M 与1C N 的交点P 。

作△21PC C 的外接圆,那么圆弧12C PC 上任一点A 到1C 和2C 的连线所形成的夹角∠12C AC 都等于极位夹角θ ,所以曲柄的轴心A 应在这个圆弧上。