步进送料机课程设计说明书.docx
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步进送料机课程设计说明书
机械原理课程设计说明书
设计题目:
步进送料机机构综合2
学生姓名:
杨小青
学号:
班级:
工程机械3班
指导老师:
冯鉴
日期:
2013年12月22日
引言
本次设计是步进送料机机构的综合。
根据题目要求必须有曲柄、且输送架平动,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,最终择优选取了铰链四杆机构实现运动要求。
通过图解法综合铰链四杆机构,确定该四杆的构尺寸位置以及尺寸。
并进行了三维建模,运动仿真,制作动画。
设计过程中运用多种软件,如在SolidWorks中三维建模,后在ADAMS中输出位移、速度加速度曲线等等。
一、题目简介
、设计题目:
步进送料机机构综合
图1步进送料机
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。
、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。
有关数据见下表
(4)、在设计图中绘出机构的四个位置,AB段和CDE段各绘出两个位。
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
400
20
50
2
4
.、设计任务
1.至少提出两种运动方案,然后进行方案分析评比,选出一种运动方案进行设计;
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.用软件(VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可)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。
6.编写设计计算说明书,其中应包括设计思路、计算及运动模型建立过程以及效果分析等。
7.在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性。
二、方案拟定及评价
方案一:
曲柄摇杆机构
图
(2)
送料爪的动作时是通过“摇杆”的运动来实现的。
优点:
结构简单,通过摇杆外伸端的点循环摆动来实现送料。
缺点:
外伸端的承载较差,且只有当摇杆足够长时,才能使输送工件的轨迹AB近似为直线。
方案二:
四杆机构
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。
方案三:
曲柄四连杆机构
图(4)
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
、选择电机
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400mm,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后间歇时间t2=4s
机器中可用于运动和动力源的种类很多,有电动机、内燃机、液压马达、气动马达、蒸汽机、水轮机、气轮机等。
但是电动机结构简单、工作可靠、控制方便、维护容易,一般机械上大多数是均采用电动机驱动。
送料机曲柄工作转速
通常,二级减速器的传动比为
,这里我选用传动比为10的二级减速器,故我选用100r/min的电动机驱动,和机械原理实验指导书上一致。
、减速齿轮的选择
从电动机的选择上我可以采用的是传动比
的二级减速器,这里我选用两对直齿轮配合,传动比分别为
。
齿轮依次为
,参数如下表:
Z1
Z2
Z3
Z4
齿数(mm)
40
100
25
100
模数
2
2
节园直径(mm)
100
250
50
200
内径(mm)
25
40
17
40
压力角(度)
20
20
20
20
厚度(mm)
30
30
30
30
表1减速齿轮的选择
四、传动原理图
传动原理图及有关参数如下:
图5传动原理图1
图6传动原理图2
五、机构运动尺寸综合
尺寸综合
根据执行构件的运动轨迹,以及其参数即速比系数K=2,极限夹角θ=60°。
采用solidworks中绘图求解:
由题目已知
,其运动轨迹图如下:
图7运动轨迹图
该机构的极位夹角为θ=60°。
曲柄从开始的0°~120°是输送架走过工作行程a的角度。
此时我们可以用试凑法来求解各个杆长。
先确定一个水平距离400,即可以确定2个点,在这两个点上,自己确定了极角,再确定一个点,根据3个点,求解出杆长。
求得结果如图所示:
图8尺寸综合图
最终尺寸确定为:
检验
因为AB是最短杆,且有
,所以AB为曲柄。
在adams中仿真后发现,位移在误差范围内是满足题意的。
六.运动循环图
因为输入材料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。
在adams中得到的位移,速度,加速度图如下所示。
图(9)
图(10)位移图
图(11)速度曲线图
图(12)加速度曲线图
七、三维建模过程
机架是用槽钢焊接而成,下图是建模的装配体。
其他零件建模见建模过程截图。
图(13)机架
图(14)装配体实体
图(15)装配体二维图
八、设计总结
此设计运用的是平面连杆机构,较好的完成了给定的轨迹。
此次课程设计使我受益匪浅,查阅了很多的有关资料,熟悉了多种软件,拓展了自己的知识面,增强了自己解决实际问题的能力,有利于把学过的理论知识和实际联系起来。
在建模过程中运用了SolidWorks,在ADAMS中输出位移、速度和加速度曲线图。
并在adams中制作了仿真视频。
有一些零件的尺寸是自己定的,并不是特别的正确,也没有考虑到现实中的应用,因此,这次的设计只是,找到了一个简单地四杆机构来完成给定的运动。
也没有考虑各种零件的材料,只是建了个大概的模型。
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]王淑仁,机械原理课程设计科学出版社,2006年9月
[3]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
[4]江晓仑,理论力学中国铁道出版社,2004年7月
[5]詹迪维,SolidWorks高级应用教程机械工业出版社,2009年2月
十.部分截图
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