机械原理课程设计设计计算说明书-步进送料机设计.doc

机械原理课程设计机械原理课程设计 设计计算设计计算说明说明书书 设计题目：设计题目：步进送料机设计 学院名称：学院名称： 理学院 专业班级：专业班级： 机械电子工程 0209412 班 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 020941205 指导教师：指导教师： 20122012 年年 0606 月月 目目 录录 1 1 设计任务设计任务11 1.11.1 设计题目设计题目.1.1 1.21.2 工作原理工作原理.1.1 1.31.3 设计要求及原始数据设计要求及原始数据.1.1 2 2 设计方案的评价及选择设计方案的评价及选择11 3 3 电动机的选择，传动比的计算电动机的选择，传动比的计算11 4 4 各工艺动作的配合及运动循环图各工艺动作的配合及运动循环图11 5 5 各运动构件的尺寸计算各运动构件的尺寸计算11 6 6 运动分析和运动仿真运动分析和运动仿真11 7 7 设计小结设计小结22 参考文献参考文献.2.2 1 1 设计任务设计任务 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。 1.11.1 设计题目设计题目 步进送料机设计。 1.21.2 设计要求设计要求及原始数据及原始数据 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 1.1） 4、在设计图中绘出机构的四个位置，ab 段和 cde 段各绘出两个位。 需注明机构的全部几何尺寸。 表表 1 方案号 a c b t1 t2 /mm /mm /mm /s /s f 400 20 55 2 4 2 2 设计方案的评价及选择设计方案的评价及选择 2.1 传动机构的选择传动机构的选择 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，故采用应平面连杆机构和齿轮机构。 鉴于传动机构的特点，我们小组提出了四种方案： 方案方案 1 1 ：采用凸轮摇杆机构：采用凸轮摇杆机构 图图 1 1 凸轮摇杆机构凸轮摇杆机构 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，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，而且构件会损坏的非常快，所以舍弃这 个方案。 方案方案 2 2 ：采用从动件圆柱凸轮机构：采用从动件圆柱凸轮机构 a s=s 图（3-1) 图图 2 2 圆柱凸轮机构圆柱凸轮机构 该凸轮机构虽然能实现工件的移动，但不满足设计要求的输送爪的运动轨迹， 所以该方案舍弃。 方案方案 3 3 ：采用齿轮与齿条的配合：采用齿轮与齿条的配合 a s=s 图图 3 3 齿轮与齿条配合齿轮与齿条配合 该机构虽然能实现工件在工作台上的间歇运动，也能满足设计要求的时间间 隔，但该机构的传送装置为环状的传送带，不满足得及要求的曲线，所以该方 案舍弃。 方案方案 4 4 ：采用齿轮连杆机构：采用齿轮连杆机构 1 2 3 4 5 a b c d a b c d 图图 4 齿轮连杆机构齿轮连杆机构 经过详细的对比、研究，我们最终决定采用方案 4。 2.22.2 执行机构的选择执行机构的选择 方案方案 1 1 ：带传动：带传动 o o2 o o1 1 图图 5 带传动带传动 方案方案 2 2 ：机械爪：机械爪 图图 6 6 机械爪机械爪 经过研究、比较，为了实现间歇送料，并且保证工作的稳定性和准确 性，最终决定采用方案 2 。 3 3电动机的选择，传动比的计算电动机的选择，传动比的计算 3.1 电动机的型号 型号：y132m2-6 功率：7.5kw 频率：50hz 电压：380v 电流：15.6a 接法： 转速：960r/min 3.2 传动比的计算 由下面参数可知该减速机构的传动比为/=60 2 z 1 z 4 4 各工艺动作的配合及运动循环图各工艺动作的配合及运动循环图 4.1 各工艺动作的配合 电动机转动蜗杆转动 蜗 轮 2 、 3 转 动 齿轮 6、7 齿轮 1、4 连杆 a 转动 连杆 b、c 转 动 执行构件输送爪运 动 4.2 运动循环图 图图 7 7 运动循环图运动循环图 5 5 各运动构件的尺寸计算各运动构件的尺寸计算 k=(180。+)/ (180。)=t1 /t2=2 =60。 由机械原理课本四连杆运动轨迹图谱可查得，杆 a、b、b c、d 长度比例为：1：5：2.5：4：3 a 杆与该机构的平动轨迹的长度比为 1：5. 因为输出机构要满足题目要求的轨迹， 表表 2 方案号 a c b t1 t2 /mm /mm /mm /s /s f 400 20 55 2 4 即平动轨迹要求长度为 400mm，根据查表来的比例数据可得各 个杆的长度为： 表表 3 3 杆号 a b b c d 杆长（mm） 80 400 200 320 240 3.33.3 蜗杆参数的确定蜗杆参数的确定 由蜗杆的分度圆直径预期模数的匹配标准系列可知： 模数为 2 的时候，分度圆直径可选为 22.4。 表表 4 4 主要参数 齿数 z1 模数 压力角 分度圆直径 数值 1 2 20 22.4 蜗轮 2,3 的参数的确定 表表 5 5 主要参数 齿数 z1 模数 压力角 分度圆直径 数值 60 2 20 120 由以上参数可知该减速机构的传动比为z2/z1=60 3.53.5 齿轮参数与尺寸的确定齿轮参数与尺寸的确定 由方案可知： 输出构件每分钟循环运动的次数为：60/（2+4）=10 次 根据齿轮的标准模数系列表： 表表 6 6 第第 1 系列系列 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50 第第 2 系列系列 1.75 2.25 2.75 （325） 3.5 （3.75） 4.5 5.5 （6.5） 7 9 (11) 14 18 22 28 36 45 可得 由于 6,7 齿轮与蜗轮 2,3 连在同一轴上，所以这两个齿轮的转速 w 与蜗轮的转速一致。 齿轮 1 与 4,6 与 7 为对称齿轮，两两完全相同，所以 该直齿圆柱齿轮组的参数为 表表 7 主要参数 齿数 模数 压力角 分度圆直径 齿轮 1，4 80 1 20 80 齿轮 6，7 50 1 20 50 动力由 6,7 齿轮传动到 1,4 齿轮上，传动比为 80/50=1.6 所以齿轮 1,4 的转速 w=960r/min/60/1.6=10r/min 即在一分钟内，齿轮 1 和 4 转动 10 周，所以连杆 a 也转动 10 周， 即该连杆机构循环运动 10 周，等于设计要求的转速。故该传动系的 设计是合理且符合要求的。 6 运动分析和运动仿真运动分析和运动仿真 6.16.1 执行构件的运动轨迹 因为执行构件（即输出构件）要满足如下的运动轨迹，所以运动构件必须 要满足如图的运动路径。 400 55 图 8 执行机构运动轨迹 6.2 连杆机构的分析 为了使机架得到给定的运动轨迹，连杆机构应为四连杆机构：（如下图） a b c d b 图图 9 9 连杆机构连杆机构 6.3 连杆机构运动简图 图图 1010 机构运动简图机构运动简图 6.46.4 运动分析运动分析 如图 11 所示 系统总传动比 96 210 60 60 2960 i （2）输出点在 e 点时的速度 （）smuv/0021 . 0 smpbv smabwv vvv e b ebbe /1115 . 0 400021 . 0 0021 . 0 /084 . 0 08 . 0 05 . 1 2 (4)输出点在 e是的加速度 （） 2 /00105 . 0 smua 2 222 2 /07349 . 0 8300105 . 0 00105 . 0 /0693 . 0 008 . 0 05 . 1 , 0, 0 smpaa smabwaaa aaaaa e n b n eb t b t eb n eb t b n be 其中 7 7 设计小结设计小结 在这段时间里我学习到了很多的知识，让我受益非浅。本次设计主要 是根据现有的设计标准进行仿形设计，严格依据设计标准和有关规范进行设计 与计算。 毕业设计培养了我: 1、综合运用机械设计及其他先修课的知识，进行机械设计 训练，使已学知识得以巩固、加深和扩展； 2、学习和掌握通用机械零件、部 件、机械传动及一般机械的基本设计方法和步骤，培养学生工程设计能力和分 析问题，解决问题的能力； 3、提高在计算、制图、运用设计资料（手册、 图 册）进行经验估算及考虑技术决策等机械设计方面的基本技能和机械 cad 技术。 在设计中也出现了很多问题，学习是一个不断发现问题和不断解决问题的过 程，出现问题是很正常的。学会发现问题然后解决问题，就学到了新的知识。 各种各样的机械设备一般都要实现生产工艺过程和操作过程的自动化，这就要 求进行各种机构的创新设计和常见机构的组合应用。因此，机械课程毕业设计 对于培养