采用水平滑板的步进

采用水平滑板的步进第1页，共21页，2023年，2月20日，星期四前言机械原理课程设计是一次锻炼学生查资料、动手设计能力的过程；大家知道，各种各样的机械设备一般都要实现生产工艺过程和操作过程的自动化，这就要求进行各种机构的创新设计和常见机构的组合应用。因此，机械课程设计对于培养学生对机械运动机构的构思和设计能力起到至关重要的作用。机械运动方案设计的目的在于培养综合掌握和运用各方面的学科知识和实践技能，独立分析和解决工程实际问题的能力，树立理论联系实际的正确设计思想；鼓励我们在设计时打破常规，拓宽设计思路，激发创新精神，善于分析，不断创新。通过机械原理设计的基本技能训练，提高大家的计算、绘图、使用技术资料和设计手册、熟悉各种规范标准、进行数据分析和处理、编写技术文件等方面的能力。第2页，共21页，2023年，2月20日，星期四设计题目：

采用水平滑块的步进送料机构的设计。功能要求：用于自动装配机的夹具输送，包装机上的硬纸箱输送，或板料和棒料的输送等。输送杆实现如下图所示的运动轨迹，当输送杆在上方运动时，他将推动导轨上被输送的料前进，当输送杆实现下方轨迹时，输送杆与料脱离，料静止。如图：第3页，共21页，2023年，2月20日，星期四小组讨论设计阶段我们小组整个机构设计过程，一开始是个人设计、综合讨论，在小组设计方案确定的过程中我们在尽力发挥个人创新精神的同时也保证集体目标的一致性，以自主设计为主同时参考书籍、网络等其它资源，这样保证了最终方案是集合了各方案优中选优的结果；之后的小组工作我们则发挥各人的长处，既分担了劳动强度也保证了工作效率。

第4页，共21页，2023年，2月20日，星期四小组提出的可行方案：方案一：该机构的自由度为2。两个输入运动分别从凸轮1和2中传入，从动构件3控制了输送杆5的水平运动，从动构件4控制了输送杆5的上下运动。

第5页，共21页，2023年，2月20日，星期四方案二：齿轮1与2、3的传动比为3：83种运动情况机构的自由度机构只做横向运动,n=9,pl=12,ph=2,F=9*3-(12*2+2)=1机构只做竖向运动,n=4,pl=5,ph=1,F=4*3-(5*2+1)=1机构做复合运动，n=13,pl=17,ph=3,F=13*3-(17*2+3)=2第6页，共21页，2023年，2月20日，星期四方案三：该机构的自由度计算：n=7,l=10F=3*n-2*l=1第7页，共21页，2023年，2月20日，星期四方案四：自由度为1,中间齿轮1为主动齿轮，2、3为从动轮。c1、c2分别绕齿轮2、3的中心转动，相当于双曲柄机构，第8页，共21页，2023年，2月20日，星期四方案五：自由度为2,凸轮1来控制执行机构（即输出爪）的水平方向的运动，凸轮2来控制执行机构竖直方向的运动，两凸轮以相同的角速度W来进行转动第9页，共21页，2023年，2月20日，星期四方案六（最终方案）第10页，共21页，2023年，2月20日，星期四最终设计方案分析设计原理

主要机构为曲柄摇杆机构它类似采用的是一种简易的四杆机构，我们知道，当连杆上的点处在连杆平面的不同位置时，其曲线形状将有很大的变化，连杆曲线的形状主要有椭圆形、曲边三角形、逗点形、“8”字形、月牙形等，这些形状的连杆曲线分布在连杆平面的不同区域内，我们在连杆平面内找到一点，使得在平面作相对水平运动，保证输送抓与被传送件没有相对运动，也就是不产生相对磨擦，满足传送件要运动的轨迹要求。由轨迹曲线图来看，该机构具有急回运动特性。第11页，共21页，2023年，2月20日，星期四设计过程：（1）根据题目运动轨迹要求，查找四连杆曲线图（2）根据轨迹查找对应曲线；（3）根据对应曲线的四连杆机构设计该机构的具体尺寸（4）利用计算机造型:1、主要利用Solidworks、ADAMS，根据尺寸在Solidworks下造型装配，然后在ADAMS下分析输送抓送料时的运动位移、速度、加速度曲线，以及动画设计生成WindowsMeidiaPlayer可进行现场媒体播放；2、直接根据构件尺寸在ADAMS下造型分析，同样分析输送抓送料时的运动位移、速度、加速度曲线，以及动画设计生成WindowsMeidiaPlayer可进行现场媒体播放；（5）造型的美观设计，一种设计的美观同样重要，尺寸确定后根据现实的需要和工程上的要求来具体度机构机型改装，设计出具有创新能力的机构。第12页，共21页，2023年，2月20日，星期四计算机仿真结果及分析：

Solidworks造型后为充分体现设计的精度与设计的准确度，采用ADAMS的图线分析能力，将转配好的实体导入ADAMS对输送杆进行位移曲线仿真、速度、加速度分析和输送杆的轨迹仿真第13页，共21页，2023年，2月20日，星期四Solidworks造型第14页，共21页，2023年，2月20日，星期四Adams图线分析第15页，共21页，2023年，2月20日，星期四ADAMS对输送杆进行位移曲线仿真、速度、加速度分析第16页，共21页，2023年，2月20日，星期四输送杆的轨迹仿真第17页，共21页，2023年，2月20日，星期四运动方案的分析与比较方案一凸轮设计较为复杂，传动精确度不高，输送爪的运动轨迹为一矩形，虽然同样能满足步进送料的功能，但没有我们所要求的急回特性。方案二利用不完传齿轮进行传动，传动较为精确，工作也比较安全可靠，所以其可行性也比较好，只是设计起来略显麻烦。方案三优点是：运动副都是低副，因此运动副元素都是面接触，压强较小，可承受较大的载荷；有利于润滑，磨损较小；此外，运动副元素的几何形状比较简单，便于加工制造。还可以改变各构件的相对长度使从动件得到不同的运动规律。缺点是：传递路线较长，易产生较大的误差积累，同时，也使机械效率降低，且不利于高速运动。第18页，共21页，2023年，2月20日，星期四方案四优点是：功率范围大，传输效率高，传送比较准确，使用寿命长，工作安传可靠等。缺点是：轨迹为圆形，每推移一次的前进距离取决于输送爪的高度，且输送时输送爪与板料之间进行摩擦，同时没有严格按照输送爪的运动轨迹，但同样也能实现题目要求。方案五其基本原理和方案一相似，也是设计凸轮的外轮廓线来控制输出机构的水平和竖直运动，在ADAMS中，我们一般不采用凸轮机构来设计，因为凸轮的尺寸不容易控制。最后我们选择了方案六作为我们的最终设计方案，因为最后一种方案无论是从Solidworks造型的简易度或者在ADAMS造型都同样能满足设计的最终功能要求，同时从机构所具有的性质上看