步进输送机计算说明书.doc

机械原理课程设计计算说明书 题目：步进输送机的设计 姓名： 刘庆 学号： 1351768 专业： 机械设计及自动化 指导老师： 虞红根 目录1、 工作原理2、 原始数据及设计要求3、 执行机构工作原理的分析4、 机构工作循环图的拟定5、 机构运动方案的拟定6、 机构的设计计算过程7、 机构运动分析校检计算8、 设计计算结果附表9、 主要参考文献10、 设计心得体会工作原理 步进输送机是一种能间歇的输送工件，并使其间距始终保持稳定步长的传送机械。下图是运动示意图，工件经过个短板从料轮滑落到辊道上，隔板作间歇往复直线运动，工件按一定的时间间隔乡下滑落。输送滑架作往复直线运动，工作行程时，滑架上位于最左侧的推抓推动始点位置工件向前移动一个步长，当滑架返回时，始点位置又从料轮接受了一个新工件。由于推爪下装有压力弹簧，推爪返回时得以从工件底面滑过，工件保持不动。当滑架再次向前推进时，该推抓早已复位并推动新工件移动，于此同时，该推爪前方的推爪也推动前工位的工件向前再移动一个步长、如此周而复始，实现工件的步进式传输。显而易见，隔板的插断运动必须与工件的移动协调，在时间和空间上相匹配。 原始数据及要求（1） 输送工件形状和尺寸如图所示，输送步长H=840mm。（2） 滑架工作行程平均速度为0.42m/s。要求保证输送速度尽可能均匀，行程速比系数K值为1.7左右。（3） 滑架导轨水平线至安装平面的高度在1100mm以下。（4） 电动机的功率可以选用1.1KW，1400r/min左右（Y90S-4）。执行机构的运动分析1. 构件组成滑架作水平往复运动；插板作有停歇的水平往复运动。2. 机构的运动过程分解初始状态(t=0)：滑架处于正的行程起点，工件1已经落在辊道上；插板处于闭合状态。过程一（t=0-t1）滑架从起点开始到达正的行程终点，同时推抓推动工件完成输送步长840mm；这个过程插板始终保持闭合。 状态一(t=t1)滑架开始急回运动，插板开始张开；工件1停止在当前位置并且在本次循环中不再运动，等待下一次推程。过程二(t=t1-t2)滑架回到初始位置，插板从闭合到完全张开。状态二（t=t2）工件2开始下落，插板进入停歇阶段。过程三（t=t2-t3）工件2下落50mm，插板处于停歇状态。状态三（t=t3）插板开始闭合，工件2继续下落。 过程四（t=t3-t4） 工件2再度下落30mm，插板处于闭合的过程。状态四(t=t4)插板进一步闭合，挡住下一工件的下落，工件2继续下落。 过程五（t=t4-t5）工件2落到辊道。状态5（t=t5） 工件2停在辊道上，插板处于停歇状态。 过程六（t=t5-t6）滑架从当前位置回到初始位置，至此滑架完成急回行程。 机构工作循环图的拟定 根据上述执行机构的工作分析，滑架与插板之间的配合协调工作关系可以由下面的工作循环图来表示，同时为了更加清楚的表达其配合协调关系，途中画出了工件1和工件2在一个周期内的大致运动情况。机构运动方案的拟定插断机构方案方案（1）：利用双摆杆机构带动插板的运动从而实现插断。特点：1. 两端难以实现同步插断。2. 计算泰国繁琐。3. 杆件迟钝比较大，占用空间也比较大，难以安装。4. 远东见的运动控制困难。方案（2）：利用相互垂直的带鬼和两端与滑块铰接的连杆，把水平长杆的垂直运动转变为水平运动，水平长杆的运动可以通过凸轮来控制。特点：1. 结构简单，传动路线短。2. 两端易于实现同步插断。3. 有比较好的自锁性能。4. 对安装维护的要求比较高。5. 水平运动的滑块与插板固连、在运动过程中受工件的压力比较大，导轨与滑架的摩擦太严重。方案（3）：双摆杆机构的摆杆通过套筒铰接插板，通过曲柄与连杆控制其闭合与张开。特点：1. 结构复杂、计算繁琐。2. 难以实现同步插断。3. 装配要求比较高。4. 传动路线长，占用空间大。5. 插板没有明显的停歇阶段，与工件摩擦的时间比较长。方案（4）：仿剪行机构，把下端连杆的竖直运动转化为摆杆的摆动，再通过套筒带动滑架的运动，原动件可通过凸轮来控制。特点：1. 结构对称，占用空间少。2. 传动路线段，易于实现同步插断。步进机构方案方案（1）：导杆机构，滑块3与导杆之间的传动角始终为o ，适当确定构件尺寸，可以保证机构工作行程速度较低并且均匀，而空回行程速度较高，满足急回特性要求。适当确定推爪的导路位置，可以使压力角尽量小。方案（2）：凸轮机构和摇杆滑块机构，刨头的工作行程速度较低，而返回行程速度较高的急回特性；在推爪往复运动的过程中，避免加减速度的突变发生(采用正弦加速度运动规 律）。方案（3）：曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构，曲柄摇杆机构可以满足工作进给时推爪的速度较低，在运动过程中曲柄摇杆机构的从动件摇杆3的压力角是变化的。结论：经过上述各方案的优缺点分析，考虑到机构功能的质量，系统结构的合理性（结构要求简单，传动路线短等）、机构的经济性等，最终插断机构采取了方案4，步进机构采取了方案1。机构的设计计算过程动机类型及其参数 根据题目的要求，所选用的电动机为Y90S-4型，额定功率1.1KW，满载转速1400r/min传动系统的设计传动系统的目的是获得主机构与辅助机构的远东见要求的转速，传动系统由皮带轮与行星轮两部分串联构成，从而实现减速。A. 取皮带轮的传动比为6.0：1；B. 设计行星轮系取齿轮的模数为2mmn1=n0/6.0=1400/6.0=233.3r/min行星轮转速等于主运动曲柄转速，齿轮系按标准中心距安装，有Z3=2Z2+Z1 可得Z2=118C.设计V带 主机构的设计1. 步进机构的设计已知输送步长H=840mm，而滑架行程应比H多20mm，故滑架行程H=860mm，滑架的平均速度为0.42m/s，则一次循环的周期为：曲柄的角速度由原始数据，K=1.7，那么摆杆的最大摆角因此摆杆长度又由原始数据的要求，H0小于1100mm，为了制作方便，取H0=1090，l1=1070mm那么最大摆角行程速比系数如图所示，设摆杆铰支端在A点，曲柄铰支端在B点，A、B在同一竖直方向上，取AB=600mm，那么曲柄长为所以，步进机构的部件尺寸确定了。2. 插断机构的设计位置参数：1.工件宽270mm，为了减少工件下落时侧面与料仓的摩擦，同时保证下落顺畅，设置料仓宽度为280mm；2.工件高度为80mm，考虑到装配的方便与运动的协调，取工件下落的高度也即插板到辊道顶端距离为100mm。时间参数：插班在工件下落高度为50mm时开始闭合，当工件下落到80mm时插板完全闭合，相应的时间间隔分别为：根据结构示意图，插板插入深75mm，那么插板长可取175mm，所以当插板闭合时两板外端相距S=2175+120=470mm，当插板完全张开时两板外端相距S=2175+270=620mm；为了保证两摆杆的夹角变化范围尽可能小，即变化范围小，令接近S即可，不妨取，并取BC=100mm可得两摆杆夹角即71.96，101.61经计算，BD杆500mm，铰接点CD垂直距离h1=328mm，插板闭合时AC=162mm，A点与滚子中心的距离取110mm，所以滚子中心与D垂直距离600mm；3.凸轮轮廓的设计凸轮的基圆半径r0=100mm，滚子半径取r=10mm；远修角1.534270.101=8.88近修角取圆整；推程和回程采用正弦加速度规律：其中h=机构运动分析校检计算一、若干参数H0=1090mml1=1070mml2=241.12mmH=860mm 2、 函数图像对滑架：位移函数为：速度函数为：v=s(t)加速度函数为：a=s(t)对插板：位移图像：速度图像：加速度图像：滑架的运动分析 此时机构如图，令1为O点，3为A点4为C点，5为B点在O点建立坐标系。因为B与滑架相连，滑架上任意一点的水平运动与B点水平运动相同，故分析B点的水平运动。在中，由余弦定理，；由正弦定理，；在中，有又有；带入数据，B点横坐标为;求得设计计算结果运动及其参数n电=1400r/min，（）n曲=n凸=60/2=14.65r/min，（）一次循环周期为T=4.09523s机构尺寸1. 行星轮系参数 4.插断机构模数m=2 2. V带传动相关参数 5.凸轮参数3. 主运动机构参考文献孙恒、陈作模主编机械原理（第八版）濮良贵、陈国定、吴立言主编机械设计（第九版）同济大学机械原理与设计研究室，机械原理课程设计指导MATLAB综合辅导SOLIDWORKS基础 设计心得体会 这一次的课程设计，我的主要任务是做计算说明书，虽然说不是最为复杂的，但是也花费了蛮多的时间。相比之下，这一次的说明书和上一次机械设计课程设计的说明书有蛮大的区别，因为本次说明书要求更加全面，信息量也大许多，感觉自己在编写的