机械原理课程设计---步进送料机.doc

机械原理课程设计机械原理课程设计 说明书说明书 设计题目设计题目 步步 进进 送送 料料 机机 学院学院 机电工程学院 专业专业 机械设计制造及其自动化 班级班级 学号学号 设计者设计者 指导教师指导教师 2010 年年 7 月月 5 机械原理课程设计———步进送料机 1 目目 录录 前言.2 第一章 设计要求.3 1.1 设计题目.3 1.2 设计任务.4 第二章 功能分解.4 第三章 机构及动力源选用5 3.1 机构选用.5 3.2 动力源的选择5 3.2.1 常用电动机的类型及主要特点.6 3.2.2 电动机的容量选择6 3.2.3 电机的选择.7 第四章 机构组合.7 第五章 运动协调设计.8 5.1 传动比设计.8 5.2 杆件尺寸设计9 5.3 运动循环图10 第六章 课程结束语.10 参考文献.10 机械原理课程设计———步进送料机 2 前言前言 机械原理课程设计能够培养机械类专业学生的创新能力，是学生综 合运用机械原理课堂所学理论知识和技能解决实际问题，获得工程技术 训练的必不可少的实践性教学环节通过本课程的设计过程，学生可以 综合应用所学过的机构组成原理及各种常用机构的结构组成、运动原理、 工作特点及应用场合等知识，训练学生掌握对各种常用机构的选型、组 合、分析等，并使学生更具创新能力。

通过为期一周的课程设计，我已较好的完成了设计任务，并对机械 原理课堂上的理论知识有了进一步的熟悉和了解，自己的能力得到了很 大的提升 机械原理课程设计———步进送料机 3 第一章第一章 设计要求设计要求 1.11.1 设计题目设计题目 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＝/之值较特殊，以 1 t 2 t 及耐用性、成本、维修方便等同素，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 曲线简称为轨迹出线） （3）轨迹曲线的 AB 段为近似的水平直线段，其长度为 a，允许误差±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 （4）在设计图中绘出机构的四个位置，AB 段和 CDE 段各绘出两个位置，需注 明机构的全部几何尺寸。

图图 1 步进送料机步进送料机 机械原理课程设计———步进送料机 4 表表 1 方案号a /mm c /mm b /mm /s 1 t/s 2 t A300205012 1.21.2 设计任务设计任务 （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）绘制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，绘制机构运动线图 （5）编写设计计算说明书 （6）完成步进送料机的模型试验验证 第二章第二章 功能分解功能分解 为实现步进送料机输送工件的任务，输送架的运动功能可分解为两种工艺动作： 1、 输送架送料过程 输送架往前水平移动，移动 a 距离，耗时，即工件动的时间为 1 t 1 t 2、 输送架回程 输送架往前水平移动 a 距离后，回到前的状态，这时输送架要进行水平往 1 t 后与竖直方向上的复合运动，以满足设计要求的回程曲线，耗时，即工件 2 t 停的时间为. 2 t 机械原理课程设计———步进送料机 5 第三章第三章 机构及动力源选用机构及动力源选用 3.13.1 机构选用机构选用 由于工件的移动在轨道上是一次间歇移动，送料过程要求输送架水平前移，回 程时要求输送架要满足设计要求的曲线，避免工件停歇时受到输送架不应有的回碰。

工件要求前移的时间为，停歇时间为，因此送料过程可采用导杆机构，保证输 1 t 1t 2 t 送架的水平移动，回程时采用导杆机构与凸轮机构(这里采用圆柱凸轮机构)的复合 运动，以满足回程时输送架上任意一点轨迹的要求 3.23.2 动力源的选择动力源的选择 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机械设计中应从负载的要求出发， 考虑工作条件、负载性质、生产工艺、供电情况、工作的环境、安装的要求及尺寸、 重量有无特殊限制等条件，选择电动机的类型和结构形式、容量和转速，确定具体 的型号 机械原理课程设计———步进送料机 6 3.2.13.2.1 常用电动机的类型及主要特点常用电动机的类型及主要特点 常用电动机的类型及特点见表 2 表 2 常用电动机的类型及主要特点 常用原动机的类型及主要特点 原动机类型主要特点 三相异步电动机 结构简单、价格便宜、体积小、运行可靠、维护方 便、坚固耐用；能保持恒速运行及经受较频繁的启 动、反转及制动；但启动转矩小，调速困难。

一般 机械系统中应用最多 同步电动机 能在功率因子 cos1 的状态下运行，不从电网吸 收无功功率，运行可靠，保持恒速运行；但结构较 异步电动机复杂，造价较高，转速不能调节适用 于大功率离心式水泵和通风机等 直流电动机 能在恒功率下进行调速，调速性能好，调速范围宽， 启动转矩大；但结构较复杂、维护工作量较大、价 格较高；机械特性较软、需直流电源 控制电动机 能精密控制系统位置和角度、体积小、重量轻；具 有宽广而平滑的调速范围和快速响应能力，其理想 的机械特性和调速特性均为直线广泛用于工业控 制、军事、航空航天等领域 3.2.23.2.2 电动机的容量选择电动机的容量选择 电动机容量额定功率来表示，其大小主要由运行的发热条件、工作机容量来确 定工作机所需电动机功率 Kw TnP P wW r 9550  其中：——工作机所需电动机功率，kW； Pr ——工作机所需有效功率，kW； PW T——工作机的阻力矩，；mmN  n——工作机的转速，；min/r 机械原理课程设计———步进送料机 7 ——传动系统的总效率 传动装置的总效率组成传动装置的各部分运动副效率之积，即 n  321  3.2.33.2.3 电机的选择电机的选择 根据题目要求，选用电动机的转速为 960r/min,总的传动比为 48，扭矩未知， 经查阅机械设计手册，根据相应的参数要求，决定选择用 Y 系列三相异步电动机， 经过综合考虑决定选用 Y132S-6 型号电动机。

第四章第四章 机构组合机构组合 由于该机执行机构之间有动作顺序要求，即动作之间有严格的时间和空间联系 设计这种工况的自动机通常采用机械式集中控制方式，即用一个原动机集中驱动， 并用一根分配轴连接个执行机构 如图 2 所示为步进送料机的运动方案图 图图 2 机械原理课程设计———步进送料机 8 其中曲柄 8、杆 9、输送架 11 及滑块组成导杆机构，控制输送架的水平移动， 凸轮 10 则控制着输送架竖直方向上的运动 其作业过程如下：电动机 1 经皮带将动力传给轴 12，再经齿轮 4 与齿轮 5 啮合 将动力传给轴 13，再经过涡轮蜗杆将动力传给轴 14，将动力分配给曲柄 8 与凸轮 10通过曲柄带通杆 9 使输送架水平前移，此时凸轮在其圆柱面上工作，当前移距 离达到 a 时，导杆机构带动输送架回程，此时凸轮在其曲线凹槽中工作，通过水平 与竖直方向上的复合运动，达到设计要求 第五章第五章 运动协调设计运动协调设计 5.15.1 传动比设计传动比设计 如图 2 所示 传动比计算： =960/60=16 r/s 1 N 按设计要求 轴 14 的转速=1/3 r/s 14 N 实际传动比 i=/=48 1 N 14 N 根据传动比设计轮直径： 取轮 2 直径为 60mm,轮 2 直径为 120mm(带传动) 采用标准齿轮 取 m=5 齿轮 4 齿数 Z4=24 内齿轮 5 齿数 Z5=48 蜗杆 6 齿数 Z6=1 且为左旋 蜗轮 7 齿数 Z7=12. 传动比计算： =1/2，=1/2，=1/12 23 i 45 i 67 i 总传动比 ’=48i 所以 i= ’i 机械原理课程设计———步进送料机 9 5.25.2杆件尺寸设计杆件尺寸设计 机构运动方案简图如图 2 所示。

根据前述各机构的选择情况及运动要求，个构件尺寸确定如下： 固定短 A 与 B 的距离为 150mm 曲柄 8 长为 75mm 杆 9 长为 300mm 取直径为 100mm 的圆柱，再其柱面上挖出凹槽，凹槽轨迹根据输送架上任意一点的 轨迹的要求设计，凹槽最低端距离圆柱面的距离要大于 50mm（以免零件停歇时受 到输送架不应有的回碰） ，凸轮远休角度为 120 度，其余 240 度按回程轨迹要求设计 图 3 如图 3 所示，三角形 ADC 为等边三角形，曲柄在图示位置开始顺时针旋转 120 度， 凸轮也同时旋转 120 度（此时凸轮在远休区域内工作） ，输送架水平前进距离为 300mm ; 曲柄再继续转过 240 度，凸轮同样转过 240 度（此时凸轮在凹槽中运动） ， 此时输送架的运动轨迹为水平与竖直方向上的复合运动，轨迹如图 3 上所示 机械原理课程设计———步进送料机 10 5.35.3 运动循环图运动循环图 如图 3 所示，曲柄在此时开始顺时针旋转，如图 4 为曲柄转过角度与输送架竖直方 向上的位移 图 4 图 5 图 5 为圆形运动循环图 第六章第六章 课程结束语课程结束语 机械原理课程设计———步进送料机 11 通过这次课程设计，我觉得自己真的学到了很多，从最开始无从下手，到最后 出来好几种方案，并且能够较熟练地运用 CAD 进行绘图。

这比考试更能考验一个人 的知识水平，也更能让我们学到知识 这次设计是我们进入大学以来第一个专业性较强的设计，很能锻炼人，也很有 挑战性刚开始时，我和同学讨论，到图书馆和网上查资料，后来，自己想设计方 案，自己去把心中所想画出来，自己去完成这篇以前觉得根本不可能完成的说明书 这一切让我明白了很多，相信在以后的设计过程中，我会更好的完成 参考文献参考文献 [1]裘建新 .机械原理课程设计指导书.北京：高等教育出版社，2008.5 [2]邓德清，胡绍平.机械设计基础课程指导书.北京：科学出版社，2005.9 [3]孙桓，陈作模.机械原理.第七版.北京：高等教育出版社，2008.4 [4]江琪美，霍新民.AutoDAD2006 机械设计基础实例教案.北京：电子工业出版社， 2006.12 [5]周希章，周全.如何正确选用电动机.北京：机械工业出版社，2004.1 。