湖南工业大学机械原理课程设计

湖南工业大学课 程 设 计资 料 袋机械工程 学院（系、部） 第 20132014 学年第 2 学期 课程名称 机械原理课程设计 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 2014 年 06 月 09 日 2014 年 06 月 13 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12课程设计说明书13课程设计图纸若干15张456机械原理机械原理课程设计任务书课程设计任务书201313201414 学年第学年第二二学期学期机械工程 学院 机械 专业 机械 1202 班 课程名称： 机械原理 设计题目： 步进式输送机的设计 完成期限：自 2014 年 06 月 09 日至 2014 年 06 月 13 日共 1 周内 容 及 任 务一、工作原理及工艺动作简介步进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传送机械。 图 1 为其示意图，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，始点位置又从料轮接受了 一个新工件。由于推爪下装有压力弹簧，推爪返回时得以从工件底面滑过，工件保持不动。 当滑架再次向前推进时，该推爪早已复位并推动新工件前移，与此同时，该推爪前方的推 爪也推动前工位的工件一齐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，在时间和空间上相匹配。二、原始数据及设计要求 (1)输送工件形状和尺寸如图 1，工件质量 80kg，输送步长 H880mm，允许误差 ±0.2mm。 (2)辊道上允许输送工件最多 8 件。工件底面与辊道间的摩擦系数 0.15（当量值）， 输送滑架质量为 240kg，当量摩擦系数也为 0.15。 (3)滑架工作行程平均速度为 0.48m/s，要求保证输送速度尽可能均匀,行程速比系 数 K1.5。 (4)最大摆动件线质量为 20 kg/m，质心在杆长中点，绕质心线转动惯量为 2 kgm2/m，其余构件质量与转动惯量忽略不计。发动机到曲柄轴的传动系统的等效 转动惯量（视曲柄为等效转动构件）近似取为 2 kg.m2。 (5)允许速度不均匀速度为0.1。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)画出机构运动见图； (7)编写设计计算说明书。起止日期工作内容2014.06.092014.06.0 9工作原理分析、工艺动作分析、执行机构选型和拟定2014.06.102014.06.10运动规律和运动协调设计、绘制运动循环图2014.06.112014.06.11机构尺度设计、运动分析2014.06.122014.06.12动力分析、绘制机构运动方案简图进 度 安 排2014.06.132014.06.1 3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 （签字）： 银金光 2014 年 06 月 13 日机 械 原 理 课程设计设计说明书步进式输送机的设计起止日期： 2014 年 06 月 09 日 至 2014 年 06 月 13 日学生姓名班级机械 1202学号成绩指导教师 (签字 )机械工程学院（部）机械工程学院（部） 20142014 年年 0606 月月 1313 日日 目目 录录1.1. 设计题目：步进式输送机设设计题目：步进式输送机设计计112.2. 工作原理和工艺动作分解工作原理和工艺动作分解 113.3. 根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图 224.4. 步进式输送机的功能分析与设计过程步进式输送机的功能分析与设计过程 335.5. 滑架机构与隔板机构的选型滑架机构与隔板机构的选型 446.6. 机械传动的速比和变速机构机械传动的速比和变速机构 667.7. 步进式输送机机的尺度设计计算步进式输送机机的尺度设计计算 998.8. 步进式输送机的运动分析步进式输送机的运动分析 11119.9. 机构简图及机构运转流程图机构简图及机构运转流程图 121210.10. 步进式输送机三维图设计步进式输送机三维图设计 151511.11.参考资料参考资料 202012.12.设计总结设计总结 21211.1.设计题目：步进式输送机设计设计题目：步进式输送机设计1.11.1 设计原理：设计原理：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传送机械。工件经过隔断板从料轮落到辊道上，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的工件。1.21.2 设计要求：设计要求：1) 输送工件形状和尺寸如图 1.1 所示，工件质量为 80kg，输送步长H=880mm，允许误差±0.30mm。2) 辊道上允许输送工件最多 8 件。工件底面与辊道间的摩擦系数0.15（当量值） ，输送滑架质量为 240kg，当量摩擦系数也为 0.15。3) 滑架工作行程平均速度为 0.48m/s，要求保证输送速度尽可能均匀,行程速比系数 K1.5。4) 最大摆动件线质量为 20 kg/m，质心在杆长中点，绕质心线转动惯量为 2 kgm2/m，其余构件质量与转动惯量忽略不计。发动机到曲柄轴的传动系统的等效转动惯量（视曲柄为等效转动构件）近似取为 2 kgm2。 。5) 允许速度不均匀速度为0.1。6) 滑架导路水平线与安装平面高度允许在 1100mm 以下。7) 电动机规格自选。2.2. 工作原理和工艺动作分解工作原理和工艺动作分解2.12.1 工作原理和工艺动作分解工作原理和工艺动作分解根据工艺过程，机构应具有一个电动机和两个执行构件（一个隔断板、一个推爪） 。两个执行构件的运动形式如下所示：1) 隔断板作间歇往复直线运动，步进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传送机械。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。这样就可以控制其输送为步进式输送。因为其输送步长为 880±0.3mm,滑架的平均速度为0.48m/s，故其行程周期约为 1.83s。其简图和位移线图如图 2-1 所示：T（s）S（m）图 2-12) 工作行程时，滑架上的推爪推动工件移动一个步长。 当滑架返回时，由于推爪与轴间装有扭簧，因此推爪从工件底面滑过，并复位。若机构完成一个运动循环则其简图和位移线图如图 2-2 所示：T（s）S（m）图 2-2 推爪位移图3.3.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图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。以主动件的转角作为横坐标(0°、360°)，以各机构执行构件的位移为纵坐标作出位移曲线。主动轴每转一圈为其准拟定的运动循环图如下图所示：输送 机构隔断 板图 3-1 机构运动循环图4.4.步进式输送机的功能分析与设计过程步进式输送机的功能分析与设计过程4.14.1 步进式输送机的功能分析步进式输送机的功能分析由上述分析可知，步进式输送机的功能分析可作总结如图 4-1 所示步进式输送机的步进式输送机的功能分解功能分解隔断板打开，工件下放至辊道后再关闭滑架右运动，推爪推动工件左端运动滑架返回，推爪滑过工件底面，回到起始点图 4-1 步进式输送机的功能分析图 由功能分析图可知，其运动过程为下放工件滑架运送工件滑架空程返回（下放工件）起始位置。4.24.2 步进式输送机的设计过程步进式输送机的设计过程（1）隔断板做间隙往复直线运动，当滑架往右运输工件时，隔断板处于关闭停歇状态，当滑架回程时，隔断板往左运动下放工件，在滑架未回到起始位置前，隔断板右运动又关闭。故该机构要有两次间歇功能。（2）辊道 两排间隙相等的辊轮，间隙 s=90mm,两辊道相距一定距离使推爪能够顺利通过；辊道至少能承载(80x8)kg 的工件,辊道上允许最多 8 个工件。（3）滑架做往复直线运动，要求工作行程平均速度为 0.48m/s，输送速度尽可能均匀，且到终点位置时速度逐渐减为 0m/s,以保证工件速度也变为 0m./s,每个步长误差不超过±0.3mm，行程速度变化系数 K1.5。滑架上装有 8 个推爪，间距为 880mm,误差±0.3mm。为保证推爪在推动工件前保持推程状态，行程应比工件输送步长大 20mm 左右，即滑架在起始位置时推爪距第一个工件左端面为20mm,滑架行程为 900mm±0.3mm。5.5.滑架机构与隔板机构的选型滑架机构与隔板机构的选型5.1 滑架机构的选型滑架机构的选型根据往复直线运动的功能，可选 1 曲柄滑块机构2 曲柄摇杆机构3 双滑块曲柄机 构机构图特点机构无急回特性，传动的行程可调，但可调的行程过大时，影响各件的刚度或对传递的工件有一定的限制。但此机构传动较平稳。机构具有急回 特性，传动的行程 可调，刚性比较好， 易传递较大的工件。 改变机架的长度， 可以使设计出来的 机械体积不是很大， 传动比较平稳。机构无急回 特性，传动的 行程可调。但 可调的行程过 大时，影响各 件的钢度或对 传递的工件有 一定的限制。 但设计出来的 机器由于导轨 的存在，使整个机器显得笨 重。综合上述的方案，此机器的执行机构采用机构二曲柄摇杆机构比较合理。成本低、易制造、适应各种工厂中工件的传输、再加上该机构本身的特点等，所以选 取方案 2 为最优，其具体机构图如图所示：滑架机构 5-15.2 隔断板机构的选型隔断板机构的选型隔断板机构做间隔往复直线运动，运动准确性要求不高，可选方案有：1.图 5-2此机构简单，动力传递性能较好，能达到间歇运动的要求，造价低廉，但机构外观复杂，体积相对较大2.图 5-3机构符合间