机械原理课程设计(湖南工大09级).doc

16湖南工业大学课 程 设 计资 料 袋 机械工程 学院（系、部） 2011 2011 学年第 2学期 课程名称 机械原理 指导教师 银金光 职称 教授 学生姓名 专业班级 学号 题 目 步进式输送机的设计 成 绩 起止日期2011 年 06月 27 日 2011年 07月01日目 录 清 单序号材 料 名 称资料数量备 注1课程设计任务书2课程设计说明书3课程设计图纸张456机 械 原 理设计说明书步进式输送机的设计起止日期： 2011年 6 月 27 日 至 2011 年 7 月 1 日学生姓名班级学号成绩指导教师(签字)机械工程学院（部）2011年 月 日目录0.设计任务书21. 工作原理和工艺动作分解32. 根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图33. 执行机构选型4. 机械运动方案的选择和评定5. 机械传动系统的速比和变速机构6. 机构运动简图7. 主加压机构的尺度设计8主加压机构三维建模9,主加压机构速度与加速度分析（分析一个位置）.10.参考资料.11.设计总结湖南工业大学课程设计任务书2011 2011 学年第 2 学期 机械工程 学院（系、部） 专业09 班级课程名称： 机械原理课程设计 设计题目： 步进式输送机的设计 完成期限：自 2011 年 6 月 27日至 2011 年 7 月 1 日共 1 周内容及任务一、工作原理及工艺动作简介步进式输送机是一种能间歇地输送工件并使其间距始终保持稳定步长的输送机械。工件经过隔断板从料轮滑落到辊道上，隔断板作间歇往复直线运动，工件按一定的时间间隔向下滑落。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爪推动始点位置工件向前移动一个步长，当滑架返回时，始点位置又从料轮处接受了一个新工件。由于推爪下装有压力弹簧，推爪返回时已复位并从工件底面滑过，工件保持不动。当滑架再次向前推进时，该推爪已复位并推动新工件前移，与此同时，该推爪前方的推爪也推动前工件一起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，隔断板的插断运动必须与工件的移动协调，从而在时间和空间上相匹配。二、原始数据 （1）输送工件形状和尺寸如图所示，工件质量为60kg,输送步长H=820mm,允许误差正负0.20mm.(2)辊道上允许输送工件最多为8件。工件底面与辊道间的摩擦系数为0.15（当量值），输送滑架质量为240kg,当量摩擦系数可取为0.15。（3）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，行程速比变化系数K不小于1.5。（4）最大摆动件线质量伟20kg/m,质心在杆长中点，绕质心线转动惯量为2千克每平米，其余构件与转动惯量可忽略不计。发动机到曲柄轴的传动系统的等效转动惯量近似取为2千克每平米。（5）许用速度不均匀系数为0.1。（6滑架导路水平线与安装平面高度允许值在1100mm以下。（7）电动机规格自选。三、设计任务（1）根据工艺动作要求拟定运动循环图。（2）进行插断机构、步进式输送机构的选型。（3）机械运动方案的评定和选择。（4）根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案，分配传动比，并进行主要传动件的几何尺寸计算，画出传动系统方案图。 （5）执行机构运动尺寸计算。 （6）画出机构运动简图。 （7）编写设计计算说明书。进度安排起止日期工作内容2011.06.272011.06.27工作原理分析、工艺动作分析、执行机构选型和拟定 2011.06.282011.06.28运动规律和运动协调设计、绘制运动循环图 2011.06.292011.06.29机构尺度设计、运动分析2011.06.302011.06.31动力分析、绘制机构运动方案简图2011.07.012011.07.01整理设计说明书、设计小结主要参考资料1、 朱理主编，机械原理，高等教育出版社2、 郑文纬主编.机械原理，高等教育出版社3、 孙桓主编. 机械原理，高等教育出版社4、 戴娟主编，机械原理课程设计，高等教育出版社5、 罗洪田主编.机械原理课程设计指导书，高等教育出版社指导教师： 银金光 2011年6 月1 日系（教研室）主任： 王菊槐 2011 年6 月 10 日1.工作原理和工艺动作分解工件经过隔断板从料轮滑落到辊道上，隔断板作间歇往复直线运动，工件按一定的时间间隔向下滑落。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爪推动始点位置工件向前移动一个步长，当滑架返回时，始点位置又从料轮处接受了一个新工件。由于推爪下装有压力弹簧，推爪返回时已复位并从工件底面滑过，工件保持不动。当滑架再次向前推进时，该推爪已复位并推动新工件前移，与此同时，该推爪前方的推爪也推动前工件一起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，隔断板的插断运动必须与工件的移动协调，从而在时间和空间上相匹配。（1）隔断板是将工件从料轮处放出的机构，所以隔断板必须是做间歇运动。如下图所示，图1-1 上冲头位移线图(2)步进式输送机构要求在隔断板完成下料动作后立即开始接受工件，并将其以均匀速度运送至指定位置。在此过程中，滑架上的推爪推动工件向前运动。推爪下方的压力弹簧受到压力作用，是推爪处于工作状态，当压力消失时，弹簧使推爪停止工作，推爪从工件底面滑过，工件保持原有运动状态继续向前运动。输送机构行程图如下所示，2.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试。3.执行机构选型由上述分析可知，插断机构需要在时间间隔以内完成工件的取料和下料，有严格的时间要求。按照要求，插断机构需要完成间歇式往返运动，并且有严格的时间按要求。经过认真考虑，发现有以下几种机构符合要求，具体情况如下图所示。按照所提出的要求，一共选出一下几种方案作为对比方案，如下图所示， 方案二方案三4.机械运动方案的选择和评定如图所示的方案一采用了摇杆滑块机构，能够得到理想的运动规律，也能够使工作行程达到一个步长以上。做圆周运动的摇杆工作平稳，能够使滑块工作精度高。但效率不会很高，好在要求当中的工件做低速运动，正好适用如图所示的方案二采用曲柄滑块机构，曲柄长度仅为滑块行程的一半，机构结构简洁，尺寸较小，但滑块在行程末端只作瞬时停歇，运动规律不理想。如图所示的方案三，。是采用了凸轮滑块机构。但要使从动件达到要求的工作行程，凸轮的向径比较大，于是凸轮机构的运动空间也较大。而且凸轮与从动件是高副接触，不宜用于低速、大压力的场合。由此可见，选用方案一的摇杆滑块机构最为合适。如下图所示，5.机械传动系统的速比和变速机构总传动比计算： （5-1）第一级采用带传动，取传动比为4，第二级采用双级齿轮减速器，传动比为14.4，机构运动简图如图5-1所示：（应该附图5-1,）6.压片机的机构运动简图综合本组、同学的机构选型，做出压片机的总体机构运动简图，如图6-1所示图6-1压片机的总体机构运动简图（此处要求把图6-1简要的说明）7. 主加压机构的尺度设计（同组的、同学做送料机构、下冲头机构运动） 假设已知曲柄滑块机构的运动规律sj2(图a)，图b所示为该机构正处于滑快速度接近于零的位置曲柄摇杆机构的运动规律y1j1：如图c实线所示，而图d所示为该机构摇杆OAA正处于速度为零的位置。若将图bd所示的两个机构就在图示位置串联，则串联以后构件OAA和OAA成为一个构件(图e)，因此，第一个机构中的j1和第二个机构中的j2有如下关系:式中jo为一常数图7-1主加压机构设计原理图所以若将图c的坐标j1用j2表示则相当于曲线平移了一个距离j0(如虚线所示)。当sj2和y1j2如图b、c所示安排时，则沿图中箭头所示走向从y1得j2，由j2得s，而从此y1、s得到y1-s曲线上的一点，依此可得出一条y1-s曲线。从图a、c的局部放大图f中可知，在y1由bc0-a的区域内(转角约70)，滑块的位移s约在接近零的一个很小的范围(约o37mm)内运动，依靠运动副的间隙，可近似认为这时滑块是停歇的。由此看来，若使sj2曲线上s为零的附近的一段曲线交化比较平缓，y1jI曲线在y1的最小值附近的曲线也比较平缓的话，滑块近似停歇所占的y1角就比较大；又为了使构件AB受力小些，同时也使机构能得到比较合理的布置，可将曲柄摇扦机构OAABOB整个绕OA逆时针向转一个角度j0，如图g所示，这并不影响机构的运动性能，反而改善了构件AB的受力条件。根据上述分析该机构可按如下步骤设计：(1)确定曲柄滑块机构尺寸。根据曲柄滑块机构特性(图7-2a)，llr愈小，在s0处的位移变化愈大，所以应选较大的l；但l愈大，从s090、l00mm的位移所需曲柄的转角q也愈大；又因为曲柄是与曲柄摇杆机构中的摇杆串接的，而摇扦的转角应小于180，且希望取小一些为好。所以，应取一个合适的曲柄长度和l值，满足滑决有90100mm的行程而曲柄转角则在30左右同时在j2178182的范围内沿块位移不大于o4mm或更小(可近似看作滑块停歇)。 图7-2曲柄滑块机构和曲柄摇杆机构特性故取l1，按j2178182的范围内沿块位移不大于o4mm，计算得：L100， j2=32.5 图7-2 主加压机构尺寸计算原理图 (2)确定曲柄摇扦机构尺寸。如图7-2所示，在压片位置，机构应有较好的传动角。所以，当摇杆在OAA位置时，曲柄摇杆机构的连杆AB与OAA的夹角应接近90。此时，OB若选在AB的延长线上，则受力最小。故在此线上选一适当位置作OB。具体选定OB的位置时，可再考虑急回特性的要求，或摇杆速度接近零的区域中位移变化比较平缓的要求。它与机构尺寸的大致关系是：行程速度变化系数K愈大，在位置A时的位移变化较大，所以OB距点A远一些好，但又受到机构尺寸和急回特性的限制，不能取得太远。选定OB以后可定出与OAA两个位移j3、j4对应的OBB的两个位移y3y4。图7-3 主加压机构尺寸图如图7-3所示，经计算，得曲柄LOA