步进送料机机构综合2.doc

机械原理课程设计步进送料机说明书 引言 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。机械产品设计中，首要任务是进行机械运动方案的设计和构思、各种传动机构和执行机构的选用和创新设计。这要求设计者综合应用各类典型机构的结构组成、运动原理、工作特点、设计方法及其在系统中的作用等知识，根据使用要求和功能分析，选择合理的工艺动作过程，选用或创新机构型式并巧妙地组合成新的机械运动方案，从而设计出结构简单、制造方便、性能优良、工作可靠、实用性强的机械产品。 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，机械原理课程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。这次我要做的机械原理课程设计是步进送料机，希望能够通过这次综合性的训练能让自己从中掌握机械设计的流程，以及会运用一些软件。 编者 2010/10/30 目录第一章 课程设计的内容1.1 设计题目1.2 设计要求1.3 设计要求第二章 步进送料机的设计2.1 工作原理2.2 常见的传动机构2.3 传动方案比较及选择2.4 执行机构的选择2.5 机构的运动简图第三章 步进送料机的选型及其组合协调3.1 确定导引铰链四杆机构的尺寸3.2 蜗杆参数的确定3.3 蜗轮参数的确定3.4 齿轮参数的确定第四章 运动分析及运动仿真4.1 运动分析4.2 构件的速度加速度，及位置仿真曲线第五章 实验验证 5.1 搭建构件5.2 拍摄照片及录制运动第六章 参考文献第一章 课程设计的内容 1.1设计题目设计某自动生产线的一部分步进送料机。如图1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。图1 步进送料机1.2设计要求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。有关数据见下表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。设计数据ammcmmbmmt1st2s3002050121.3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，提出可能的运动方案，进行方案分析评比，选出一种运动方案进行设计；2. 画出步进送料机的机构运动方案简图和运动循环图。3. 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；4、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。5、图纸上绘出最终方案的机构运动简图（可以是计算机图）并编写说明书。6，由已知条件我们可以得出其运动轨迹，轨迹曲线的AB段为近似的水平直线段，轨迹图如下，AB=a=300mm，BC之间的距离为50mm。第二章 步进送料机的工作原理2.1工作原理加工过程中若干个相同被输送的间隔为300mm，在导轨上向左依次间歇移动，每个零件向左移动300mm耗时1s后，间歇时间2s。这样依次循环下去，就达到了把坯料或成品从右输送到左端的目的。该系统由电动机驱动，通过带蜗杆减速将运动传给齿轮，再由各级齿轮进行减速使其转速符合要求。最后利用齿轮和连杆将运动传给输送架。2.2常见的传动机构齿轮传动 其优点是传动比准确，外轮廓尺寸小，功率高，寿命长，功率及速度范围广，适宜于短距离传动。缺点是制造精度要求高螺旋传动 其优点传动比大，可实现反向自锁，用于空间交错轴传动，传动平稳。缺点是效率低。带传动 其优点中心距变化范围广，可用于长距离传动，可吸振，能起到缓冲及过载保护。缺点是有打滑现象，轴上受力较大。链传动 其优点中心距变化范围广，可用于长距离传动，平均传动比准确，特殊链可用于传送物料。缺点有振动冲击，有多边形效应。连杆传动 其优点适用于宽广的载荷范围，可实现不同的运动轨迹，可用于急回、增力，加大或缩小行程等。缺点是设计复杂，不宜高速运动凸轮传动 其优点能实现各种运动规律，机构紧凑。缺点是易磨损，主要用于运动的传递。2.3 传动方案比较及选择方案1：采用凸轮摇杆机构图2.1凸轮摇杆机构此机构虽然能够满足输送零件的要求，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2：采用从动件圆柱凸轮机构图2.2从动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3：采用齿轮与齿条的配合图2.3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4:采用铰链四杆机构 图2.4曲柄连杆机构这种曲柄连杆机构可以实现很多的轨迹，可以通过调整杆件的长度比例来实现所需要的运动轨迹，通过比较最后选择方案四的传动机构。2.4 执行机构的选择本题中我们我们已经给出了使用输送抓而不是带传动，因为带传动有许多的弊端，比如，容易磨损2.5 机构的整体简图（1）（2）其运动流程电机运行时，蜗杆1转动，带动蜗轮2转动，接着齿轮3转动，继而齿轮4，4转动，然后传给齿轮5，5。把力传到曲柄AB。然后连杆BE，BC转动，最终使得传送架运动。即达到设计要求。第三章 步进送料机的参数及其组合协调（1） 确定导引铰链四杆机构的尺寸AB杆的角度输送爪工作情况工件运动情况0120 进给 进给 120360回程 静止K=t1/t2=1/2可以得出此机构的极位夹角为。曲柄从开始的是E点走过工作行程a的角度。此时我们可以用试凑法来求解各个杆长。已知是。已知三个点，E，到的距离是50mm，即行程的始末两点，再在刚体平面的第一个位置上自定一个动铰链点B点，再用作图法（自己拟定角度，（E，），（，）（，）在刚体角位置的标线上取一点e，由）找出且要满足是，即是惟一的，同样的方法可以找到，两两连接做垂直平分线，交点即是A。在AB的延长线上取C，令BC=550mm，由=，在的延长线上可以找到。由，即可得到，把C，两两相连，做垂直平分线相交于一点即为D点。按比例量出的尺寸，BC=550AB=120AD=320CD=550BE=250EC=350（2） 蜗杆的参数确定简要介绍蜗杆传动的特点。1传动比大，且精确。2传动平稳，无噪声。3当蜗杆的螺旋升角小于啮合面的当量摩擦角时，可以实现自锁。4啮合面有较大的滑动速度，会产生严重的摩擦磨损。蜗杆头数为（=14），蜗轮齿数为(=3080),主要参数蜗杆头数，模数，压力角，分度圆直径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。主要参数 数值 2 22.4（3） 蜗轮的参数确定主要参数 数值 30 2 60由以上参数可知该减速机构的传动比为z2/z1=30齿轮的参数与尺寸由方案可知：输出构件每分钟循环运动的次数为：60/（1+2）=20次（4） 齿轮参数的确定渐开线标准齿轮的正确啮合条件是两齿轮分度圆的模数和压力角分别相等由于齿轮3与蜗轮2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5与5,4与4齿轮并不影响传动比，两两完全相同，所以该直齿圆柱齿轮组的参数可设计如下 主要参数 齿数 模数 压力角 分度圆直径 齿轮 3 30 2 20 60 齿轮4 45 2 20 90 齿轮4 55 2 20 110 齿轮5，5 20 2 20 40输出构件每分钟循环运动的次数为：60/（1+2）=20次，即AB的转速为20r/min，即齿轮5，5的转速为20r/min，齿轮4，4不影响传动比，这样齿轮3到齿轮5，5的传动比为20/30计算电机转速为所以只要电机转速到达400r/min，齿轮5，5的输出转速就可以满足20r/min，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。 第四章 运动分析及运动仿真4.1 运动分析设个点的坐标分别为：。同时设AB的角速度为，角加速度，为为杆件与水平面的夹角，各杆件的长度分别为：，为初始角。根据杆件的运动列出B点的运动方程： （4-1）其中，已知，初始角，杆长已知，所以，可以求出B点的坐标。对式（4-1）分别进行一次，二次求导，可得到B点的速度和加速度方程。 (4-2) （4-3）4-2和4-3式中只有速度和加速度是未知数，可以求出。同理，可以列出C,D,E点的位置，速度，加速度方程： （4-4） （4-5） （4-6） (4-7) （4-8） (4-9) （4-10）4.2 构件的速度加速度，及位置仿真曲线(1)这是步进送料机的三维运动图，运动见视频1(2)在proe编程中可以直接点B，C，E输出它们的运动曲线，从而达到对它们的运动分析。其动画见视频