步進(jìn)式輸送機(jī)設(shè)計

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1、 步進(jìn)式輸送機(jī)設(shè)計 目 錄 課程設(shè)計任務(wù)書????????????????? 2 1. 設(shè)計題目??????????????????? 3 2. 工作原理和工藝動作分解???????????? 3 3. 根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動循環(huán)圖????? 3 4. 步進(jìn)式輸送機(jī)的功能分析與設(shè)計過程??????? 5 5. 步進(jìn)輸式送機(jī)構(gòu)與插斷機(jī)構(gòu)選型????????? 6 6. 機(jī)械傳動系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)????????? 9 7. 步進(jìn)式輸送機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計??????????? 10 8. 步進(jìn)式輸送機(jī)

2、的運(yùn)動分析???????????? 13 9. 步進(jìn)式輸送機(jī)三維圖設(shè)計???????????? 15 10. 參考資料??????????????????? 19 11. 設(shè)計總結(jié)??????????????????? 19 1 課程設(shè)計任務(wù)書 2015 — 2016 學(xué)年第 1 學(xué)期 機(jī)械工程 學(xué)院（系、部） 機(jī)械 專業(yè) 2013250101 班級 課程名稱：機(jī)械原理課程設(shè)計 設(shè)計題

3、目： 步進(jìn)式輸送機(jī)設(shè)計 一、工作原理及工藝動作過程簡介 步進(jìn)輸送機(jī)是一種能間歇地輸送工件并使其間距始終保持穩(wěn)定步長的傳送機(jī)械。工件經(jīng)過隔斷板從料輪滑落到輥道上，隔斷板做間歇往復(fù)直線運(yùn)動，工件按一定的時間間隔向下滑落。輸送滑架作往復(fù)直線運(yùn)動，工作行程時，滑架上位于最左側(cè)的推抓推動始點(diǎn)位置工件向前移動一個步長，當(dāng)滑架返回時，始點(diǎn)位置又從料輪處接受了一個新工件。推爪下裝有壓力彈簧，推爪返回時得以從工件底面滑過，工件保持不動。當(dāng)滑架再次向前推進(jìn)時，該推爪以復(fù)位并推動新工件前移，與此同時，該推爪前方的推爪也推動前工位的工件一起向前再移動一個步長。如此周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)

4、工件的步進(jìn)式傳輸。顯而易見，隔斷板的插斷運(yùn)動必須與工件的移動協(xié)調(diào)，從而在時間和空間上相匹配。 二、設(shè)計要求與主要技術(shù)參數(shù) 內(nèi) 1）輸送工件形狀和尺寸如圖所示， 工件質(zhì)量為 70kg，輸送步長 H=860mm,允許誤差± 0.2mm。 容 2）輥道上允許輸送工件最多為 8 件。工件底面與輥道間的摩擦系數(shù)為 0.15 （當(dāng)量值），輸 及 送滑架質(zhì)量為 240kg，當(dāng)量摩擦系數(shù)可取為 0.15 。 任 3）滑架工作行程平均速度為 0.44m/s, 要求保證輸送速度盡可能均勻， 行程速度變化系數(shù) K 務(wù) ≥ 1.5 。 三、

5、設(shè)計任務(wù) 1）根據(jù)工藝動作要求擬定運(yùn)動循環(huán)圖； 2）進(jìn)行插斷機(jī)構(gòu)、步進(jìn)輸送機(jī)構(gòu)的選型； 3）機(jī)械運(yùn)動方案的評定和選擇； 4）根據(jù)選定的原動機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動參數(shù)擬定機(jī)械傳動方案，分配傳動比，并進(jìn)行主 主要 參考 資料  要傳動幾何尺寸計算，畫出傳動系統(tǒng)方案圖； 5）執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動尺寸計算； 6）畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動見圖； 7）編寫設(shè)計計算說明書。 ［ 1］ 朱理．機(jī)械原理［Ｍ］ ．北京：高等教育出版社， 2008： 15-200 ［ 2］ 鄒慧君．機(jī)械原理課程設(shè)

6、計［Ｍ］ ．北京：高等教育出版社， 2009： 15-250 2 1.設(shè)計題目：步進(jìn)式輸送機(jī)設(shè)計 1.1 設(shè)計原理： 工件通過隔斷板釋放，滑落到輥道上，帶有推爪的滑架作往復(fù)直線運(yùn)動，當(dāng)向右運(yùn)動時推爪推動工件的左端面一起運(yùn)動，經(jīng)過多次的往復(fù)運(yùn)動，最終把工件運(yùn)送到指定位置。 1.2 設(shè)計要求 1）工件質(zhì)量： 70kg 2）輸送步長 H=860mm ，可載 5~8 個工件 3）運(yùn)輸速度為 0.44m/s ，盡可能均勻，行程系數(shù) K≥ 1.5 4）速度

7、不均勻系數(shù) [ δ ]=0.1 5）滑架導(dǎo)路水平線與安裝平面高度允許在 1100mm以下。 2. 工作原理和工藝動作分解 2.1 工作原理和工藝動作分解 根據(jù)工藝過程，機(jī)構(gòu)應(yīng)具有一個電動機(jī)和兩個執(zhí)行構(gòu)件（滑架、隔斷板） 。 (1) 滑架 作往復(fù)直線運(yùn)動，推程時推動工件向前運(yùn)動，回程時，工件靜止，工作行程 L=880mm ，工作平均速度 v=0.44m/s 。 (2) 隔斷板 作間隔往復(fù)直線運(yùn)動，推程時隔板打開釋放工件，回程時隔板關(guān)閉，處于停歇狀態(tài)，工作行程 h=80mm, 其運(yùn)動準(zhǔn)確性要求不高。 3.根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動循環(huán)圖

8、 擬定運(yùn)動循環(huán)圖的目的是確定各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動作的先后順序、 相位，以利于設(shè)計、 裝配和調(diào)試。 以主動件的轉(zhuǎn)角作為橫坐標(biāo) (0 °、 360°) ，以各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標(biāo)作出 位移曲線。主動軸每轉(zhuǎn)一圈為其準(zhǔn)擬定的運(yùn)動循環(huán)圖如圖所示： 圖 3-1 滑架機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖 S O 229° 360° δ 3 s1 滑 架

9、 機(jī) 構(gòu) s2 隔 板 機(jī) 構(gòu)  圖 3-2 隔板機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖 880 229° 360° δ 80 229° 360° δ 圖 3-3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖

10、 4 4.步進(jìn)式輸送機(jī)的功能分析與設(shè)計過程 4.1 步進(jìn)式輸送機(jī)的功能分析 由上述分析可知，步進(jìn)式輸送機(jī)的功能分析可作總結(jié)如圖 4-1 所示 步進(jìn)式輸送機(jī)的功能分 解 隔斷板打開，工件下放至輥道后再關(guān)閉 滑架右運(yùn)動，推爪推動工件左端運(yùn)動 滑架返回，推爪滑過工件底面，回到起始 點(diǎn) 圖 4-1 步進(jìn)式輸送機(jī)的功能分析圖 由功能分析圖可知， 其運(yùn)動過程為下放工件→滑架運(yùn)送工件→滑架空程返回 （下放工件）

11、起始位置。 4.2 步進(jìn)式輸送機(jī)的設(shè)計過程 （ 1）隔斷板做間隙往復(fù)直線運(yùn)動，當(dāng)滑架往右運(yùn)輸工件時，隔斷板處于關(guān)閉停歇狀態(tài)，當(dāng)滑架回程時，隔斷板往左運(yùn)動下放工件，在滑架未回到起始位置前，隔斷板右運(yùn)動又關(guān)閉。故該機(jī)構(gòu)要有兩次間歇功能。 （ 2）輥道 兩排間隙相等的輥輪， 間隙 s=90mm,兩輥道相距一定距離使推爪能夠順利通過；輥道至少能承載 (70x8)kg 的工件 ,輥道上允許最多 8 個工件。 （ 3）滑架做往復(fù)直線運(yùn)動，要求工作行程平均速度為0.44m/s，輸送速度盡可能均勻，且到 終點(diǎn)位置時速度逐漸減為 0m/s,以保證工件速度也變?yōu)?0m./s,每個步長

12、誤差不超過± 0.2mm，行程速度變化系數(shù) K ≥ 1.5?；苌涎b有 8 個推爪，間距為 860mm, 誤差± 0.2mm。為保證推 爪在推動工件前保持推程狀態(tài)，行程應(yīng)比工件輸送步長大 20mm左右，即滑架在起始位置時 推爪距第一個工件左端面為 20mm,滑架行程為 880mm± 0.2mm。 5 5. 滑架機(jī)構(gòu)與隔板機(jī)構(gòu)的選型 5.1 滑架機(jī)構(gòu)的選型 根據(jù)往復(fù)直線運(yùn)動的功能，可選

13、 1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 2 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 3 雙滑塊曲柄機(jī)構(gòu) 機(jī)構(gòu)圖 特點(diǎn) 機(jī)構(gòu)無急回特性，傳動的行程 可調(diào)，但可調(diào)的行程過大時， 影響各件的剛度或?qū)鬟f的工 件有一定的限制。但此機(jī)構(gòu)傳 動較平穩(wěn)。  機(jī)構(gòu)具有急回特性， 機(jī)構(gòu)無急回特 傳動的行程可調(diào)，剛 性，傳動的行程可 性比較好，易傳遞較 調(diào)。但可調(diào)的行程 大的工件。改變機(jī)架 過大時，影響各件 的長度，可以使設(shè)計 的 鋼 度 或 對 傳 遞 出來的機(jī)械體積不是 的 工 件

14、有 一 定 的 很大，傳動比較平穩(wěn)。 限制。但此機(jī)構(gòu)傳 動很平穩(wěn)。對整個 機(jī)器的磨損小。但 設(shè) 計 出 來 的 機(jī) 器 由于導(dǎo)軌的存在， 使 整 個 機(jī) 器 顯 得 笨重。 綜合上述的方案，此機(jī)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用機(jī)構(gòu)二曲柄搖桿機(jī)構(gòu)比較合理。成本低、易制造、 適應(yīng)各種工廠中工件的傳輸、再加上該機(jī)構(gòu)本身的特點(diǎn)等，所以選 取方案 2 為最優(yōu)，其具體機(jī)構(gòu)圖如圖所示： 滑架機(jī)構(gòu) 5-1 6

15、 5.2 隔斷板機(jī)構(gòu)的選型 隔斷板機(jī)構(gòu)做間隔往復(fù)直線運(yùn)動，運(yùn)動準(zhǔn)確性要求不高，可選方案有： 1. 圖 5-2 此機(jī)構(gòu)簡單，動力傳遞性能較好，能達(dá)到間歇運(yùn)動的要求，造價低廉，但機(jī)構(gòu)外觀復(fù)雜，體積相對較大 2. 圖 5-3

16、 7 機(jī)構(gòu)符合間隙運(yùn)動要求， 但機(jī)構(gòu)復(fù)雜， 槽機(jī)構(gòu)動力傳遞性能差， 錐齒輪較難造， 制造成本高。 3. 圖 5.4 機(jī)構(gòu)簡單，此機(jī)構(gòu)簡單，動力傳遞性能較好，能達(dá)到間歇運(yùn)動的要求，造價低廉，機(jī)構(gòu)體積小，外觀美。 綜合上述，隔斷板機(jī)構(gòu)應(yīng)選方案 3 5.3 機(jī)構(gòu)簡圖 圖 5-5 機(jī)構(gòu)簡圖

17、 8 6.機(jī)械傳動的速比和變速機(jī)構(gòu) 6.1 傳動方案的確定 設(shè)計內(nèi)容 傳動方案示意圖 傳 動 方 案 示 意 設(shè) 計 該傳動方案是由電動機(jī)的轉(zhuǎn)動帶動皮帶輪轉(zhuǎn)動，從而使 簡 三聯(lián)滑移齒輪轉(zhuǎn)動，通過齒輪的嚙合實(shí)現(xiàn)了從動件的轉(zhuǎn)動， 要 其中 三聯(lián)滑 移齒 輪能實(shí)現(xiàn)三種不同 速度的從動件 轉(zhuǎn)動 說 明 （i=36 、

18、i=48 、i=60 ）。此機(jī)構(gòu)在運(yùn)動過程中運(yùn)轉(zhuǎn)較平穩(wěn)， 傳動效率高、功率大。 各分傳動比 i Ⅰ = n 電 / n 執(zhí) = d1′/d 1 * Z 2′/Z 2 * Z 6/Z 5 =720/12= 60 ????????????????○ 1 iⅡ = n 電/n 執(zhí) = d1′/d1 * z3 ′/z3 * z6/z5 = 720/15 = 48 ? ② iⅢ = n 電/n 執(zhí) = d1′/d1 * z4 ′/z4 * z6/z5 = 720/20 = 36 ? ③ 由中心距的關(guān)系有： 1/2 m*( Z2

19、 +Z2 ′ ) = 1/2 m*(Z 3 + Z3 ′ ) = 1/2 m*(Z 4 + Z4′)??????????? ..④ 取模數(shù) M = 4mm 且 Z5 應(yīng)大于 17 故: 取 Z5 =18 ， Z6 = 72， 9 d1′= 418mm d1 = 100 mm 。 由①②③式及以上已知條件可得 Z4′/Z 4 = 3/2 ， Z 3′/Z 3 = 2 ， Z 2′/Z 2 = 5/2 且 定 變速齒輪的中心距 a = 210 mm 由以上可得下列數(shù)據(jù)

20、 帶傳動 齒輪傳動 d d’ n ’ ’ ’ 模數(shù) M Z 2Z 2 Z 3 Z 3Z 4Z 4 Z 5Z 6 100 418 720 mm mm r/min 30753570426318724 mm 7.步進(jìn)式輸送機(jī)機(jī)的尺度設(shè)計計算 7.1 滑架機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計 取 AO=30

21、0mm,滑架實(shí)際行程 H=860+20=880mm,滑架板長 900mm,則有： 10 最大 擺動 件線質(zhì)量為 20kg/m, 對質(zhì) 心轉(zhuǎn) 動慣 量為 2 ㎏ . ㎡，由 J=(1/12)*m*L*L ，得： AC=L=1062.65mm, θ =2*arcsin(H/2)/L=2*24.46 °=48.92°, k=(180°+θ)/( 180°-θ)=1.75 0B=AO sin( θ/2)=124.22mm, 7.2 插斷凸輪機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計 隔斷板

22、運(yùn)動時，推程和回程均做等加速等減速運(yùn)動，行程 h=80mm, 取凸輪基圓 r0=100mm,如圖所示 11

23、 12 8 步進(jìn)式輸送機(jī)的運(yùn)動分析

24、 1. t=H/v 0=0.88/0.44=2(s), w=(180°+θ)/t=114.46°/s ,即 n=19r/min. 13 2.滑架的位移即為 C 點(diǎn)在水平方向的位移，設(shè)速度為 V,則有： 速度 VB2= V B1 + VB2B1 大小 ？ W1*OB 2 ？ 方向 √ √ √ VB2=VB1 sinB=V B1 COS

25、arcsin(OA sinβ/OB), VC=AC*V B2/AB=AC*V B1* COSarcsin(OA sinβ/OB)/(OA COSβ+(OB 2 -OA 2sinB 2) ?) V =vc COSβ = AC*V B1* COSβ * COSarcsin(OA sin β /OB)/(OA COSβ +(OB 2 -OA 2sinB 2) ?) W2=V C/AC= VB1* COSarcsin(OA sinβ /OB)/(OA COSβ +(OB 2 -OA 2 sinB 2) ?) 加速度 anb3

26、+ atb3 = ab2 + ab3b2 + akb3b2 大小 w2* AB 2 × w*OB 2 × 2*w 2* VB3B2 方向 ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ 得： aB3=((aB2sinarcsin(OAsinβ/OB) －akB3B2 ) 2＋anB3 2)? =((w*OB *OA*sin β－2*w2*V B3B2) 2＋(w2*AB 2)2)? 14 九．步進(jìn)式輸送機(jī)三維圖設(shè)計 1 齒輪、凸輪和搖桿

27、 15

28、 2.傳動系統(tǒng) 16 3.步進(jìn)式輸送機(jī)

29、 17

30、 18 十 .考資料 [1] 、高英武、楊文敏編著???《機(jī)械原理課程設(shè)計》 [2] 、孫桓、陳作模、葛文杰編著????《機(jī)械原理》 [3] 、哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室-- 編?《理論力學(xué)》 [4] 、楊昂岳 主編?????????? 《機(jī)械原理》 [5] 、王成濤 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計 --- 思想與方法 [M]. 上海科技技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1999. [6] 、機(jī)械手冊 十一 .總結(jié) 通過本次課程設(shè)計， 在完成設(shè)計任務(wù)的同時能

31、夠進(jìn)一步理解和鞏 固所學(xué)課程內(nèi)容， 并將所學(xué)知識綜合運(yùn)用到實(shí)際設(shè)計中， 不僅加強(qiáng)了 學(xué)習(xí)更鍛煉了實(shí)際操作能力和設(shè)計經(jīng)驗。 在設(shè)計計算過程中， 通過組 內(nèi)的討論和交流，加深了對基礎(chǔ)知識的理解；在老師的細(xì)心指導(dǎo)下， 讓我們了解到更多的機(jī)械實(shí)際設(shè)計方面的知識， 開闊了視野。 通過這 次課程設(shè)計，我才發(fā)現(xiàn)理論知識的重要性， 好的設(shè)計是建立在塌實(shí)的 理論知識之上的。 19