机械原理课程设计步进送料机终稿Word下载.docx
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1.3设计提示……………………………………………………………………………………………4
第2章设计思路…………………………………………………………………………………4
2.1连杆机构的特点……………………………………………………………………………………4
2.2齿轮机构的特点……………………………………………………………………………………5
第3章工作原理…………………………………………………………………………………6
3.1传动机构:
常用传动机构的基本特征……………………………………………………………6
3.2传动机构的选择与比较……………………………………………………………………………7
3.3执行机构的选择与比较……………………………………………………………………………8
3.4机构运动简图……………………………………………………………………………………10
第4章运动循环图…………………………………………………………………………11
第5章构件的运动分析及尺寸的确定……………………………………………………11
第6章机构运转的整体流程…………………………………………………………………15
第7章机构的整体简图………………………………………………………………………16
第8章小结………………………………………………………………………………………18
第9章致谢………………………………………………………………………………………19
第10章参考文献………………………………………………………………………………20
第11章附录……………………………………………………………………………………21
1课程设计步进送料机
1.1.设计题目
设计某自动生产线的一部分——步进送料机。
如图25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t1移动距离a后间歇时间t2。
考虑到动停时间之比K=t1/t2之值较特殊,以及耐用性、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。
图1步进送料机
具体设计要求为:
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AB段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CDE段的最高点低于直线段AB的距离至少为b,以免零件停歇时受到输送架的不应有的回碰。
有关数据见表1.1
表1.1设计数据
方案号acbt1t2
/mm/mm/mm/s/s
F400205524
1.2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。
2.设计传动系统并确定其传动比分配。
3.图纸上画出步进送料机的机构运动方案简图和运动循环图。
4.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;
求出机构中输出件的速度、加速度;
画出机构运动线图。
5.编写设计计算说明书。
1.3.设计提示
1.由于设计要求构件实现轨迹复杂并且封闭的曲线,所以输出构件采用连杆机构中的连杆比较合适。
2.由于对输出构件的运动时间有严格的要求,可以在电机输出端先采用齿轮机构进行减速。
如果再加一级蜗杆蜗轮减速,会使机构的结构更加紧凑。
3.由于输出构件尺寸较大,为提高整个机构的刚度和运动的平稳性,可以考虑采用对称结构(虚约束)。
2设计思路
2.1连杆机构的特点:
1)其运动副元素为面接触,压力较小,承载能力较大,润滑好,磨损小,加工制造容易,且连杆机构中的低副一般是几何封闭,对保证机构的可靠性有利。
2)在连杆机构中,在原动件的运动规律不变的条件下,可用改变各机构的相对长度来使从动件得到不同的运动规律。
3)在连杆机构中,在连杆上各点的轨迹是各种不同的形状的曲线,其形状随着各构件的相对长度的改变而改变,故连杆曲线的形式多样,可用来满足一些特定的工作需要。
利用连杆机构还可以很方便地改变运动的传递方向,扩大行程,实现增力和远距离传动等目的
图2.1连杆机构
2.2齿轮机构的特点:
齿轮机构是在各种机构中应用最为广泛的一种传动机构。
它依靠轮齿齿廓直接接触来传递空间任意两轴间的运动和动力,并具有传递功率范围大,传动功率高,传动比准确,使用寿命长,工作可靠等优点。
图2.2齿轮机构
考虑到动停时间之比K=t1/t2之值较特殊,以及耐用性、成本、维修方便等因素,不宜采用槽轮、凸轮等高副机构,故采用应平面连杆机构和齿轮机构。
3工作原理
功能要求:
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t1=2s移动距离a=400mm后间歇时间t2=4s
功能原理:
步进送料机的工作原理分解如图3.1所示,
该系统由电动机驱动,通过带蜗杆减速将运动传给齿轮,再由各级齿轮进行减速使其转速符合要求。
最后利用齿轮和连杆将运动传给输送架。
原动机的选择:
经过计算与讨论,最终我们选择转速为960r/min的电动机,因为经过比较在此转速下的电动机能够充分满足动力要求而且不会造成机器的浪费。
图3.1工作原理分解图
3.1传动机构:
齿轮传动:
优点传动比准确,外廓尺寸小,功率高,寿命长,功率及速度范围广,适宜于短距离。
缺点制造精度要求高。
主要用于传动。
带传动:
优点中心距变化范围广,可用于长距离传动,可吸振,能起到缓冲及过载保护。
缺点有打滑现象,轴上受力较大。
常用于传动链的高速端。
连杆传动:
优点适用于宽广的载荷范围,可实现不同的运动轨迹,可用于急回、增力,加大或缩晓行程。
缺点设计复杂,不宜高速度运动。
既可为传动机构又可做为执行机构。
凸轮机构:
优点能实现各种运动规律,机构紧凑。
缺点易磨损,主要用于运动的传递。
主要用于执行机构。
3.2传动机构的选择与比较:
鉴于传动机构的特点,我们小组提出了四种方案:
方案1:
采用凸轮摇杆机构
图3.2凸轮摇杆机构
此机构虽然能够满足运动轨迹的要求,但由于该机构有凸轮机构,导致在机构的运动路线的计算时非常复杂,而且凸轮机构易磨损,机构的平衡性不好,导致在机构运动时,产生很大的噪声,而且构件会损坏的非常快,所以舍弃这个方案。
方案2:
采用从动件圆柱凸轮机构
图3.3从动圆柱凸轮机构
该凸轮机构虽然能实现工件的移动,但不满足设计要求的输送爪的运动轨迹,所以该方案舍弃。
方案3:
采用齿轮与齿条的配合
图3.4齿轮与齿条配合
该机构虽然能实现工件在工作台上的间歇运动,也能满足设计要求的时间间隔,但该机构的
传送装置为环状的传送带,不满足得及要求的曲线,所以该方案舍弃。
方案4:
采用齿轮连杆机构
图3.5齿轮连杆机构
经过激烈的讨论与研究,我们最终采用方案四。
3.3执行机构的选择与比较:
图3.6带传动图示
机械爪
图3.7机械爪
经过慎重考虑与比较,最终我们选择了方案2。
3.4机械运动简图
:
图3.8机械运动简图
4运动循环图
以连杆a的转角位横坐标,绘制如下的运动循环图:
图4.1运动循环图
5构件的运动分析及尺寸的确定
因为执行构件(即输出构件)要满足如下的运动轨迹,所以运动构件必须要满足如图的运动路径。
图5.1运动轨迹
由连杆曲线图谱可查得
图5.2连杆曲线图谱
满足该路径的四连杆机构为
图5.3四连杆机构
由图谱所给定的参数可查得,杆a,b,b’,c,d的长度比例为:
1:
5:
2.5:
4:
3
a杆与该机构的平动轨迹的长度比为1:
5.
因为输出机构要满足题目要求的轨迹,
表2
即平动轨迹要求长度为400mm,根据查表来的比例数据可得各个杆的长度为:
表3
杆号abb’cd
杆长(mm)80400200320240
蜗杆的参数确定:
由蜗杆的分度圆直径预期模数的匹配标准系列可知:
模数为2的时候,分度圆直径可选为22.4。
表4
主要参数齿数z1模数压力角分度圆直径
数值122022.4
涡轮2,3的参数的确定
表5
数值60220120
由以上参数可知该减速机构的传动比为z2/z1=60
齿轮的参数与尺寸
由方案可知:
输出构件每分钟循环运动的次数为:
60/(2+4)=10次
根据齿轮的标准模数系列表:
表6
第1系列
11.251.522.534568
1012162025324050
第2系列
1.752.252.75(325)3.5(3.75)4.5
5.5(6.5)79(11)14182228
3645
可得
由于6,7齿轮与涡轮2,3连在同一轴上,所以这两个齿轮的转速w与涡轮的转速一致。
齿轮1与4,
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