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步进
送料机
传动系统
设计
三维
仿真
- 资源描述：
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步进送料机传动系统设计（带三维图及仿真）本次设计题目为步进送料传动系统机设计。步进送料机是输送机的一种，能够实现间歇工作的输送工件，其应用非常广泛。步进送料整机也相对比较复杂，所以对其进行简化，在能实现步进送料功能的前提下，对步进送料机中的电动机、减速器进行分析与三维建模。 本次设计要求：（1）根据步进送料机械运动周期以及传动阻力确定出电机功率及转速，从而选择电机型号；（2）利用确定出的电机转速确定出整机传动比，从而设计出二级圆柱齿轮减速箱；（3）使用solidwork软件画出步进送料整机三维图；（4）在ansys里进行强度校核。 按照以上4点要求完成此次课程设计。
- 内容简介：
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机械原理课程设计说明书 设计题目： 步进送料机机构综合 1 学生姓名 ： 曹 伟 学 号： 20089022 班 级：工程机械 08级一班 指导老师： 何 俊 日 期： 2011 年 1 月 5 日 前言 本设计是步进送料机 机构综合。 根据题目要求 必须有曲柄、输送架平动， 输送架 上任一点的运动轨迹近似为虚线所示闭合曲线 。首先根据要求， 先提出了多种方案 ， 最终择优 选取 ，采用铰链四杆机构实现远动要求 。 通过刚体 位置 导引 的方法综合 铰链四杆机构， 确定 该四杆的构尺寸位置。并 进行了 三维建 模，运动仿真 ，制作动画，以及实验台搭建 。设计过程中运用多种软件，如在 三维建模，后导入 输出位移、速度加速度曲线。 并通过理论计算算出送料爪的运动坐标方程 通过 件绘出送料爪的轨迹曲线 等等。 第 1 页 共 13 页 目 录 一、 题目简介 2 二、 方案拟定及评价 3 案一 . 3 案二 . 3 案三 . 3 三、 选择电机及分配传动比 4 用电机 4 配传动 . 4 四、 传动原理图 4 五、 机构运动尺寸综合 5 定刚体三个位置 5 架杆 5 架杆 6 验 7 查最小传动角 7 作情况 8 六、 运动循环图 8 七、 三维建模 10 八、 设计总结 11 九、 参考文献 11 十、 附件及 附录 12 第 2 页 共 13 页 一、题目简介 1、 设计题 目： 步进送料机机构综合 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 动距离 a 后间歇时间 虑到动停时间之比 K=t1/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。 2、具体设计要求： （ 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 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 的最高点低于直线段 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， 和 各绘出两个位。需注明机构的全部几何尺寸。 设计数据 a mm c mm b mm t1 s t2 s 300 20 50 1 2 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（ 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。 图 1 步进送料机 第 3 页 共 13 页 二、 方案拟定及评价 案一 : 图（ 2） 送料爪的动作时是通过两根 “ 曲轴 ” 的旋转实现的。 优点：此机构机构简 单，传动简单，能够实现步进送料的功能。 缺点：其送料爪的轨迹为一圆周，与给定轨迹出入太大 。 案二 : 图（ 3） 采用两个四杆机构，通过连杆中 间 点的轨迹实现送料爪的运动。 优点：结构简单，能够实现送料的要求 缺点：该四杆机构综合出来的尺寸比较大，推得过程中将工件顶起 工件， 需较大的功率 。 案三： 图（ 4） 第 4 页 共 13 页 采用两个四杆机构，通过连杆外伸端的点轨迹实现送料爪的运动 优点：能实现送料的要求，且机构尺寸较小 缺点：外伸端杆的 承载差。 综合三种方案，现选用第三种方案进行设计 。 三、 选择电 机及 分配传动比 择电机 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 300导轨上向左依次间歇移动，即每个零件耗时 1s 移动距离 s 所以曲柄的转速为： 20r/次送 5 快料，共重约 200擦因素 =摩擦力 00 =系数 P=据功率，现 选用电机型号 :率 3w，转速： 960 r/（ 5）电机尺寸图 分配传动比 总传动比为： 4820960 分配传动比： 带轮传动比取： 3带i=95140= 惰轮） 则减速器的传动比为减i=348=以 12i 23i= 12i =（ 32i = 低速传动比： 7 84 8 7 四、 传动原理图 传动原理图及有关参数如下 ： 第 5 页 共 13 页 8,m=3 0,m=3 8,m=2 09,m=2 8,m=2.5 6,m=2.5 6,m=2.5 6,m=2.5 6,m=2.5 6,m=（ 6）传动 原理图 1 图（ 7）传动原理图 2 五、机构运动尺寸综合 1、 给定刚体三个位置 在 三维软件中先试凑得出以下三个位置能满足要求 （三个位置图 见 附录）。 将此三位置代入计算。 1P （ 36）， 1 = 2P （ 2 = 3P（ 36），3 = 2、 连架杆 自定固定胶链点 A（ 0,0）。设计方程可以直接用式（ 3其中与刚体给定位置参数有关的已知量i=2,3）由式（ 3出： i 12 =； 13 = o ss o s （ 3 第 6 页 共 13 页 12a = 12b = 13a = 13b = 将上述已知量和点 3得动铰链点 1B 的设计方程如下： （ Ax Ay 1（ 1y+( 21212=0 （ 3 0y 46. 8 017 026 174 80. 40y 181 . 792- 5 671 183 58. 4 解该线 性方程组，得 ； x=y= 自定固定铰链点 D(300,50)i=2,3）同上。将已知量和点3得动铰链点 1C 的设计方程如下： ( Dx Dy 1 Dx Dy + 1 x - y +( 21 )/2=0 （ 3 0y 86. 4126- 266350 40. 36. 2196- 9678132 23. 2- 其解为 xy合结果 A（ 0,0）、 D(300,50) 2121 )()( = 211211 )()( =2121 )()( = 22 )()( = 图（ 8） 第 7 页 共 13 页 4、检验 L = 30 结论：该综合方案是一个期望的方案。 构工作情况 由该机构的综合可知， 加工过程 中 被输送的工件间隔相等的距离 a=导轨上向左依次间歇移动，即每个零件耗时 动距离 a 后间歇时间 t +2t =3s 1t /2t = /（ 360 =（ 360 =t =2s， 1t 1s 所以该机构能够 满足要求 。 六 ，运动循环图 因为远动过程中送料爪作平动，所以送料爪上每一点的速度、加速度相同。现计算出 速度。 图（ 10） 第 9 页 共 13 页 根据图示，列出 50= C D c o s+B C c s D s C s B c 解得： = ) 又 = 以 = )+B P s 5 0+t32A B s = y)+B P co s ( 5 0+t32A B co s = 2222 现只列出了公式表达式 。 利用 软件输出的 送料爪轨迹 曲线 如图（ 11） 图（ 11） 理论计算轨迹曲线 图（ 12） 三维 模 型 粗略轨迹 由于公式计算繁琐， 现将 在 件 中，利用 度、加速度曲线如下： 图（ 13） 位移曲线 第 10 页 共 13 页 图（ 14） 速度曲线 图（ 15） 加速度曲线 七、 三维建模 由于时间与知识有限 ， 建模不够完善且有诸多问题 ，敬请指正。此处机架采用槽钢焊接而成，由于时间有限，未具体设计。其他局部结构见 图（ 16） 第 11 页 共 13 页 八 、设计总结 此设计是 在 老师的指导 下 通过自己的努力完成的。 此课程设计我受益匪浅，查阅 了 大量资料，学习熟悉 了 多种软件 ，拓展了自己的知识面，增加了解决问题的能力 等等。 设计过程中运用多种软件，如在 导入 输出位移、速度 和 加速度曲线。 并通过理论计算算出送料爪的运动坐标方程 ， 通过 由于时间精力有限，本设计 有诸多不完善甚至有错误的地方，请老师批评指正。 如 通过刚体 位置 导引 综合 铰链四杆机构 时，给定三个刚体的位置及转角的问题，我是通过三维建模凑出一个大体满足 要求的位置 ，然后再代入公式计算，虽然此方法能够综合出符合 要求的设计，但方法不是设计的首选，我相信不久将找出一个 更好的设计方法 。 设计是没有 完美的 ， 但我的追求是把每一个设计做的完美。 九 、 参考资料 1 冯鉴、何俊等，机械原理 西南交通大学出版社， 2008年 8月 2 马永林，机械原理 高等教育出版社， 2008 年 3月 3 郑志祥等，机械零件 高等教育出版社， 2009 年 1月 4 王淑仁，机械原理课程设计 科学出版社， 2006年 9月 5 吴宗泽等，机械设计课程设计手册 高等教育出版社， 2008年 12月 6 江晓仑，理论力学 中国铁道出版社， 2004 年 7月 7 詹迪维， 级应用教程 机械工业出版社， 2009年 2月 十
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