机械毕业设计19步进式输送机

湖南农业大学 科学技术师范学 院 课程设计说明书 课程名称： 机 械 原 理 课 程 设 计 题目名称： 步 进 式 输 送 机 班 级： 06 级机械制教育班 姓 名： 付 亚 平 学 号 ： 2 0 0 6 4 0 9 1 9 1 20 指导教师： 高 英 武 评定 成绩 ： 教师 评语： 指导老师签名： 2008 年 6 月 16 日 2 目 录 一）、设计任务书 3 1.课程名称 : 步进输送机构 . 3 2.运动要求和计算基本数据 . 3 3.设计任务 . 3 二）、机构 方案的确定 .3 1、机构往复运动方案的确定 . 4 2、传动系统方案的确定 . 4 三）、运动循环图： .5 四）、主要机构的设计计算： .7 1、曲柄滑块摆动机构（送料机构）的分析： . 6 2、齿轮设计 . 9 3、 凸轮机构设计 . 11 五）、收获体会、建议 .14 六）、参考文献 .15 3 一）、设计任务书 1.课程名称 : 步进输送机构 2.运动要求和计算基本数据 滑架为水平纵向往复直线运动，每分钟往复次数为 n1 分三级可调 ： n1 = 15 str/min 、 12 str/min 、 20 str/min 送料的行程 H = 700 mm 行程速比系数 K = 1.7 机架长度在 250 300mm 之间 ,原动机采用交流异步电动机 ,额定转速 720 r/min。 3.设计任务 (1)曲柄滑块机构的运动分析 (2)齿轮机构设计 (3)凸轮机构设计 二）、机构方案的确定 4 1、机构往复运动方案的确定 序号 方案简图 方案的简要说明 方 该机构为曲柄滑块摆动机构： 机构具有急回特性，传动的行程可调。 刚性比较 好 ，易传递交大的工件。改变 案 机 架的长度，可以 使 设计出来的机器 体 1 积也不是很大。 传动也比较平稳。 该机构为直动滑块机构： 方 机构无急回特性，传动的行程可调。 案 但可调的行程过大时，影响各件的钢 2 度或对传递的工件有一定的限制。但 此机构传动较平稳。 该机构为 双 滑块 曲柄 机构： 机构无急回特性，传动的行程可调。 但可调的行程过大时，影响各件的钢 方 度或对传递的工件有一定的限制。但 案 此机构传动 很 平稳。 对整个机器的磨损 3 小。但设计出来的机器由于导轨的存在， 使整个机器显得笨重。 综合上述的方案，此机器的执行机构采用方案一比较合理。成本低、易制造、适应各种工厂中工件的传输、再加上该机构本身的特点等，所以选 取方案 1 为最优 。 2、传动系统方案的确定 5 设计内容 传动方案 示意图 传动方案示意设计 简要说明 该传动方案是由电动机的转动带动皮带轮转动，从而使三联滑移齿轮转动，通过齿轮的啮合实现了从动件的转动，其中三联滑移齿轮能实现三种不同速度的从动件转动（ i=36 、 i=48、i=60）。此机构在运动过程中运转较平稳，传动效率高、功率大。 各分传动比 i 总 1 = n 电 / n 执 = d1 /d1 * Z2 /Z2 * Z6/Z5 =720/12= 60 1 I 总 2 = n 电 /n 执 = d1 /d1 * z3 /z3 * z6/z5 = 720/15 = 48 I 总 3 = n 电 /n 执 = d1 /d1 * z4 /z4 * z6/z5 = 720/20 = 36 由中心距的关系有： 1/2 m*( Z2 +Z2 ) = 1/2 m*(Z3 + Z3 ) 6 = 1/2 m*(Z4 + Z4 ) . 取 模数 M = 4mm 且 Z5 应小于 17 故 : 取 Z5 =15 ， Z6 = 60， d1 = 600mm d1 = 100 mm 。 由 式及以上已知条件可得 Z4 /Z4 = 3/2 ， Z3 /Z3 = 2 ， Z2 /Z2 = 5/2 且 定 变速齿轮的中心距 a = 210 mm 由以上可得下列数据 带传动 齿轮传动 d d n Z 2 Z 2 Z 3 Z 3 Z 4 Z 4 Z 5 Z 6 模数 M 100 600 720 mm mm r/min 30 75 35 70 42 63 15 60 4 mm 三）、运动循环图： 7 四 ）、主要机构的设计计算： 一、曲柄滑块摆动机构（送料机构）的分析： 该机构具有急回特性，在生产大的节省的时间，从而提高的生产效率。 1、 该机构中杆件的基本数据如下： （我们在设计时，把曲柄与摇杆垂直的位置作为 该机构的初始位置。） 取机架： AC = 280 mm （如右图所示） G E 计算极位夹角： A = 1800 * ( K - 1 ) / ( K + 1 ) B = 1800 * ( 1.7- 1 ) / (1.7 + 1 ) = 46.670 C BC = AC / COS /2 = 280 / COS（ 46.67/2） O = 304.35 mm 解直角三角形得 -曲柄： AB = BC2 - AC2 = 304.352 - 2802 = 111 mm 利用相似三角形解得 -摇杆： CG = (H/2) / sin (/2) = (700/2) / sin(46.67/2) = 884 mm CE = (H/2) / tan (/2) = (700/2) / tan(46.67/2) = 812 mm 2、计算摇杆在一个工作循环时，曲柄所转的角度而摇杆所对应的速度与加速度。 8 在三角形 ABC 中有 AB / Sin = AC / Sin(-)- 利用正弦定理 - 1 式 对 1 式两边求导得到： 1/AB*COS*W2=1/AC *COS(-)(W1-W2)- 2 式 对 2 式两边求导得到： 1/AB* (- Sin)*W22+1/AB* COS*2=1/AC *COS(-)(- 2)+ 1/AC *- Sin(-)* (W1-W2)2- 3 式 对 2 3 式整理得 -摇杆的角速度 W2 和角加速度 2 （ 我们对摇杆的速度加速度让算时，对摇杆的转速以 20 str/min 为准而展开计算。 ） 所以 W1 = n/30 = 3.14 * 20/30 = 2.1 rad/s 1 当曲柄转过了 400时 （如下图所示） ， W2 = 0.43 rad/s 2 = 0.23 rad/s2 9 摇杆的速度 V4 = W2 * CG = 0.43 * 884= 376.12 mm/s 加速度 a4t = 2 * CG = 0.23 * 884 = 203.17 mm/s2 a4n = W22 * CG = 0.43 * 0.43 * 884 = 163.45 mm/s2 40 度时的速度 40 时的加速度 2 当曲柄转过了 600时 （如下图所示） ， 10 W2 = 0.5 rad/s 2 = 0.37rad/s2 摇杆的速度 V4 = W2 * CG = 0.5 * 884=434.01 mm/s 加速度 a4t = 2 * CG = 0.37 * 884 = 328.58 mm/s2 a4n = W22 * CG = 0.5* 0.5 * 884 = 221mm/s2 60 度时的速度 60 度时的加速度 二、 齿轮设计： 11 1、齿轮传动的示意 2、传动系统 的各级齿轮设计计算 (当轮齿有轻微根切时，增大了齿根圆半径，对轮齿抗弯强度有利，故工上也常允许国信通信齿产生轻微根切，这时可取 Zmin=14,故齿轮 Z5=15在此就不需作变位齿轮主算。即依然按照标准齿轮进行相关的计算。 ) 已知 Z5=15 Z6=60 m=4 S = e = p/2 = m/2 = 6.28 mm 变位系数 X5 = 0 X6 = 0 inv = 2 * (X5+X6) * tg20o / (Z5+Z6) + inv = inv = 0.1549 (查表得 ) 设计 内容 传动方案示意图 传动方案示意设计 Z6 Z2 Z3 Z4 Z5 d Z2 Z3 Z4 d 12 啮合角 = 20o 中心距 a = (Z5+Z6 )* m/2 =（ 15+60） * 4/2 = 150 mm 分度圆直径 d6= m * Z6 = 240 mm d5 = m * Z5 = 4 * 15 = 60 mm 齿顶圆直径 da5 = m(z5+2ha*) =4 *（ 15+2） = 68 mm da6 =m(z6+2ha*) =4 *（ 60+2） = 244 mm 齿顶圆压力角 a5= arccos(r5cos /ra5)= arccos(30cos20o/34)=34o a6=arccos(r6cos /ra6)= arccos(120cos20o/122)=22.4 o 重合度 a= Z5(tan a5- tan ) + Z6(tan a6- tan )/(2 ) = 15(tan34o tan20o ) + 60(tan22.4 o - tan20o )/(2 ) = 1.2 1 齿根圆直径 df5= m(z6-2ha*-2C*)=4*(15-2-0.5)= 54 mm df6= m(z6-2ha*-2C*)=4*(60-2-0.5)= 230 mm 基圆直径 db5= M * Z5 * COS200 =4 * 15 * 0.9396= 56.4 mm db6 = M * Z6 * COS200 =4 * 60 * 0.9396 = 225.5 mm 其余的齿轮与上述的计算基方法相同，这里就不一一的解述。 三、 凸轮机构设计 我们设计凸轮机构主要是用来对传输件时，对工件的控制。 此凸轮采用的是余弦运动规律。这样凸轮机构在运行时，没有刚性冲击使档料机构传动平稳 、无噪音。 我们对整个机器的设计分析。同时对凸轮的也定了一些基本数据。 基本数据： 基圆半径 ： r b = 60 mm 滚子半径 ： rr =(0.1-0.5)rb = 0.2rb =0.2 * 60 = 12 mm 凸轮的行程： h = 46.73 mm 1 送料时凸轮的设计： 在工作（传输工件）时，要求凸轮能带动摆杆来实现把工件档住，防止工件下落。 13 2 回程时凸轮的设计： 在回程（档住工件的摆杆在凸轮的作用下，使摆杆不断的退出工作）时，使工件下落。 3 凸轮的角度与位移图： 凸轮轮廓曲线图 五 ） 、 对整机的设计的结果分析 14 1 、 凸轮高速运转平稳性好 。同时改变固定凸轮的轮廓形状，档料板可实现预期的间歇运动。而且我们所 设计的送料 机能满足要求的性能指标，结构不是很复杂，而且响应很快，机构比较简单紧凑。制造比较方便，成本可以降低。正因为如此，凸轮机构不可能被数控与电控等装置完全代替。另外凸轮机构的缺点是凸轮与摆杆之间为点 、线接触，易磨损，凸轮制造较困难。所以在此我们采用了滚子式的摆杆，来减少凸轮与摆杆之间的磨损。 2 、 为了可以改变送料的行程。我们可以改变曲柄滑块摆动机构中曲柄的长度或改 变极会夹角也可以进行长度的改变。所以此机构有很好的可调性。 由于以上两方面 的 特点，该机器在不久的将来将会广泛得到用应 。 （附：如果可以在保证传动比不变的情况下，把皮带传动的两带轮的直径设计合理那就是最好。） 15 五 ） 、收获体会、建议 一周的课程设计 已经 结束，大家并不觉得很累，因为这正是我们感兴趣的专业，大家都带着成就感，看着自己设计的作品格外的欣慰。 在这次课程设计中，我看到了我们班同学团结互助的精神，也看到了同学们刻苦钻研的学习精神。课程设计是对我们思维能力的一种锻炼，也是理论与实践结合 的一次过渡，同学们兴趣浓厚，并有着创新的意识。 同时 通过本次课程设计，在完成设计任务的同时能够进一步理解和巩固所学课程内容，并将所学知识综合运用到实际设计中，不仅加强了学习更锻炼了实际操作能力和设计经验。在设计计算过程中，通过组内的讨