机械原理课程设计报告最终汇总

机械原理课程设计说明书

————步进机

学院：机械与能源工程学院

专业：机械设计制造及其自动化

班级：机械X班

设计者：第X组

组长：XXX

组员：XX XXX XX

辅导老师：***

同济大学

2014年6月

目录

第一部分结构分析及设计

第一章课程设计的内容··3

一、设计题目

二、设计的要求及原始数据

第二章方案设计··4

一、机构分析

二、三种方案原理分析

第二部分运动分析及尺寸计算

第三章机构的尺寸计算··8

一、杆件计算

二、运动循环图的确定

三、凸轮设计

第四章不同角度机构的运动状态及分析··17 第五章运动状态曲线分析··29

第六章心得体会··33

第七章参考文献··33

第二章方案设计

一、机构分析

1.间歇运动

教材中使用的是凸轮实现间隙运动，我们认为也可以使用其他机构，如不完全齿轮、等实现。但需要考虑其受力情况，不能存在过强的刚性冲击和过大的力矩。

2.滑架的往复运动

实现往复运动的机构有很多，我们考虑可以使用曲柄导杆杆机构来实现往复运动，但要考虑曲柄导杆杆机构的急回运动，行程速比系数需要在规定的区间内。

3.控制下料机构

教材中使用连杆机构实现，我们认为也可以使用转盘或辐轮机构来实现。

4，运动循环图（具体分析见运动分析及尺寸计算部分）

二、三种方案工作原理分析

方案一：

凸轮作为主动件，以图示位置为00位置，通过设计凸轮的形状，使从900到2700的时候滚子向右推进，经过连杆，摇块，把机床推往左边；当从2700到900时候，滚子和凸轮小端接触，弹簧弹力使滚子左移，进而使急回机构回复至右边。通过设计凸轮的廓线，来满足行程速比。

下方的曲柄与凸轮同轴并且固定在一起，杆8,9,10和杆11,12,13分别构成两个四杆机构，通过设计各杆长，使以水平位置为00，从900转向2700过程中，两开关之间的齿轮作逆时针的转动，此时开关上开下关，接住掉下来的工件；从2700转一周回到900过程，齿轮作顺时针转动，开关上关下开，工件从下边出口掉落，从机床运走。齿轮的设计具有间歇功能，即与齿条的啮合有间歇的时段，齿轮上有标明转动的角度，当啮合完毕之后并不会马上进入下一段啮合。由于设计中有上下两个门，配合开合，可以防止多个下落。

方案二：

原动件D轮转动：一方面通过链传动带动上方大轮F，再向下，带动两副锥齿轮实现换向，最后使两铁盘3,4（见放大图和立体图）转动，完成下料机构另一方面杆DC与原动件固结在一起，带动杆AC经过铰支座B转动，在A处由套筒联结送料带，完成带有急回特性的送料机构。

构件3，4为双层盘状结构（见图3-2），在行进过程中，首先上层打开，下层关闭，料块落下，被下层接住；接着下层打开，上层截止其余料块落下，如此循环，有效防止了一次落下多个料块的情况发生。

方案三：

本机构采取曲柄导杆机构来满足急回特性，本机构最大摆角为2α；首先，我们可以通过改变CD及BE的杆长来调整行程H的大小，以达到设计要求；其次，行程速比系数可以通过改变AB的杆长来实现

具体过程：首先CD由竖直位置旋转90+ α(即杆CD垂直于杆BA），平台行程为H/2；然后CD再旋转90-α，平台回到原位，左边为对称过程。本机构采取链传动，保证其传动比。当动力由原动机传动到辐轮1及辐轮2时，辐轮的一根辐条顶住即将下落的工件，和它相邻的另一根辐条顶住上面的工件。当辐轮运动到一定角度后，工件落下，由于上面的工件被其他辐轮支撑，如此循环往复，可以保证工件单个下落，并且由于辐轮的运动和配合具有连续性，因此可以防止下落时的冲击。

第二部分运动分析及尺寸计算

第三章机构的尺寸计算

一、杆长计算

1．确定杆DC的摆角

由K=1.7得(360°−∠BAB′)÷∠BAB′=1.7

所以∠BAB′=133.3°，所以∠D1DD1′=46.7°

2．确定导杆长度L LL

如图所示杆EG1、EG2分别为该曲柄摇杆机构的摇杆的两个极限位置，这两个极限位置是由左边截断机构的长度为130mm，通过作图法来确定（如图上所示），且确定摆角α=8°，同理，由右边截断机构长130mm做出曲柄IH的两个极限位置IH1,IH2并对应夹角为α1。并且EG1,EG2分别和IH1,IH2对应。由机构反转法，将杆EG1连同杆IH1一起绕点I翻转∠α1，即使杆IH1与杆IH2重合。此时G1点，旋转到图示G1’点，由机构反转法得，做G1’G2的中垂线，与杆IH2

二、工作循环图的确定

由以上确定的数据来确定工作循环图。由数据知，要使系统正常工作，必须使急回机构已经右进到最够远的位

置，以防止下落的工件落到前一个工件

上。具体角度由作图法解得如下：

由工件横向长度最大尺寸为270mm，再

加上增加的参考值20mm，因此，当D1

点的水平向右位移为290mm时，满足

工件下落后不干涉。机构返回时的极限

位置也是同一位置，所以用AUTOCAD

做出左图，并测得相关数据如下：

∠BAB1=88°，∠BAB3=

56°，对应钝角为304°，∠BAB2=

133°，对应钝角为227°

因此可选择在对应轴转角88°~304°之间开门，不会产生干涉。本题选择在100°时开门，在170°门完全打开，并且在开门持续轴转角到180°时，开始关门，在250°时关门完毕。所以的工作循环图如下：

三、凸轮计算

由以上计算，在时间t内凸轮转过的角度9.05°＜α＜11.4°由对应的工作循环图，得开门持续的时间转过的角度取α=10°相应的时间t=0.11s.据此来设计凸轮。为实现凸轮运动无刚性冲击，故使摆杆的角位移按正玄规律变化。摆杆角位移变化如下图：

图中摆杆处于推程阶段的曲线为类正选曲线，曲线方程为：

φ=4sin(18×δ÷7−90)

方程中φ和δ分别表示摆杆角位移和凸轮转角，单位为

(度)δ的取值范围为（105°~175°），方程的幅值为8度，可看机构反转法部分分析，由此求得角加速度

sin(18×δ÷7−90),单位：°/D2

a=−1296

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由此方程得，凸轮有柔性冲击，无刚性冲击，适合中高速轻载场合。

由摆杆角位移曲线，用解析法得凸轮在推程阶段的理论廓线的参数方程方程为：

X=300∗sin(δ)−240∗sin(δ+φ+φ0)(1)