驱动直线步进机械设备的槽轮机构设计说明书.doc

1目 录设计题目：驱动直线步进机械设备的槽轮机构设计（4） ..............11、 设计参数 ..................................................12、 设计内容 ..................................................13、 设计任务 ..................................................1动静比的计算 ...................................................2拨销的选取 .....................................................3功率的计算 .....................................................4角速度与角加速度的动态指标及槽轮参数的确定 .....................5轴承的选择 ....................................................10键的选取和较核 ................................................10感 想 .........................................................12参考文献 ......................................................131设计题目：驱动直线步进机械设备的槽轮机构设计（4）一个外啮合 4 槽轮槽轮机构，带动一水平循环的传送带设备做步进运动。

1、 设计参数（1 间歇移动的距离为 H=200mm;(2)运动-停歇的周期时间为 10s;(3)槽轮机构的传动效率为 0.9;（4）槽轮轴立式发装，工作台通过一组轴承与机架相连，转臂轴与槽轮轴的中心距设定为 150mm5）传送带上有 40 辆小车，每辆小车重 20kg，摩擦系数为 f=0.2.2、 设计内容（1）根据要求，确定工作台的静止和转位时间；（2）计算主动拨销的转速；（3）对槽轮进行运动学分析，列出槽轮的角位移、角速度和角加速度的方程，并做出相应的曲线图4）对槽轮进行受力分析计算转臂轴上需要的最大驱动力矩和平均功率，确定驱动电机的功率；求出拨销和转臂之间的最大反力，校核转臂轴直径和槽轮轴直径是否满足强度和刚度的要求3、 设计任务（1）槽轮及转臂组件的装配图（含箱体）（2）转臂、拨销拨销轴和槽轮的零件图动静比的计算槽轮的转角 （rad）=0z槽数为 8，代入公式得，2= =045曲柄的转角（即转臂或拨销盘的转角）= （ ）012z槽数为 4，代入公式，得= =045将值代入式cos = = ，和orl20.tgz=QdT= =1-jt02z将式 = （ ）代入上两式，得012z=dtT12z=（ ）=4105()2dts= = jT4z3(s)0152jtjtdzk421633拨销的选取>2 是多拨销存在的必要条件ir0>2 = =ir002()z当拨销数为 m 时，应满足下列条件， 1mir()z即 m< = = =42z4X82采用多拨销槽轮机构，可以在不提高拨销盘转速（即不增加惯性力矩）情况下，使槽轮在拨销盘转一周时，转过 2 的倍数，或者能够得到静止时间相等式不相等的两次转0角，但些时静止时间将减少，由课本表 7-1 得，槽数 z=4 时，最多 =4； 圆销数maxm=1 （前面已经算过）； 13km=2 时；= =1；djtk(2)mz本题目用 m=1=1n30()jzt= 425= 63041=6 (r/min)=12n/5rads4功率的计算在传送带上，机械设备一般都 在低速情况下工作，计算扭矩时，通常可忽略惯性力矩而仅考虑摩擦阻力矩。

功率相等原理有，F =hd2M00HFH = 2 00FF = nmgf, (取 g=9.8 ) f=0.2 n=40 m=20kgQ2/ms=40 20 9.8 0.2=1568 N= = =199.75 N/m2M15680.431.657为平均转矩2拨销盘支承轴上的转矩 由课本 7-35 式，并查表 7-1 得 =2.4070201()cM=199.75 =534.22N/m.47.9=maxcmax012fwH=.4.2079=54.48 ( )N驱动功率的计算主动拨销盘轴上的平均扭矩求得后，即可算出所需的驱动电机功率=0012975ccMng代入 =54.48N/mcM5=6r/min ，得0n= =0.0335（kW）N54.8697X如果拨销盘由专用电动机通过减速装置驱动，上式求出的 需除以减速装置的传N动效率后选择驱动电机的额定功率N= =0.0373(kW)0.9N选取电动机时，选择功率为 2.2 kW 转速 710r/min 此时通过用无级降速器降到6r/min 有效功率 80.5%角速度与角加速度的动态指标及槽轮参数的确定tan =102sincoRABOL令 = ，把它代入上式，得1RL=arctan , 0sincoL —中心距 L 取 150mm 为圆销的回转半径1R1OA= =sin =sin( )=sin =0.710z4将式①对时间 t 求一价和二阶导数，得。

dt02(cos)1g=2t202in(cs)rad/s01262n为曲柄转角若槽轮机构运动平稳无冲击的要求，则拨销在进入退出槽轮的速度和加速度为最小值于是，由式（7—20） ，得 = =0k02(cos)1g即 cos = 时， = ，所以当曲柄拨销在垂直角 r 进入时可以避免第一冲击，rl 2OA6些时槽轮的角加速度由式（7—21）可得，=k220(1)sincog式中 （rad/ ）为拨销进入槽轮时的角速度，2s将 =cos 代入上式可得0=cot 可见，曲柄销进入槽轮时存在角速度产生的第二冲击kg2= =2.448max02(1)0g0对定位精度要求较高时，刚可主动转臂上锁止弧所对中心角 ，应与槽轮在静止时的转臂转角相等，故 =2 -2销止弧的半径 应为: ,0R0TbRR — 拨盘上圆销中心的轨迹半径 b — 槽轮在槽口处的长度拨盘上回销的半径T槽轮的名义外圆半径 是指当圆销开始进入槽轮（即当圆销中心 A 处在2OA位置,如图 3-11（a）所示时槽轮轴心 到滚子中心 A 之间的距离为12OA2O=Lcos =150 0.71=106.1.如果槽轮 l cos 为外圆半径则当圆销进入槽轮时，将与g轮槽两侧顶端有一间隙 ，如图 3-11（b）所示，使冲击加剧，因些槽轮实际外圆半径V应是槽轮轴心 到轮槽边延长线与圆销切点 D 之间的距离，即 = D=2R2 2RO= =106.4mm = = X106.1=17.62AD2(cos)TRLTR16—拨盘上的圆销半径，T7L —中心距 12O—槽轮运动角之半取 =16mm，当 较小时，可近似取 = cosTRT2Rl= sin =150 sin =106.1 mm 1lo45取 拨销与轮槽底部的径向间隙一般选 （3—6）mm 本设计取 5mmh= + — + + =106.1+106.4-150+16+5=83.5mm12lT—圆销中心轨迹半径（即曲柄长） h — 槽轮的槽深R拨盘的回转轴如果支承在槽轮的二侧面，则其轴颈 <2(L— )如果结构上不允许上式1d2R成立，则只能采用悬臂式安装 槽轮轴的直径 应满足 <2（L— ）2d21TR<2( .4) =87.8mm1d<2( .4 16 5) = 45.2mm2因为该轴受弯矩不大，所以按扭转强度条件计算，轴的扭转强度为 3950[].2TTPnWd式中 —扭转切应力， ；TaMPT —轴所受的扭矩，N mm；g—轴的抗扭截面系数， ；W3mn —轴的转速，r/mm；P —轴的传递的功率，kW；d —计算截面处轴的直径，mm；—许用扭转切应力， ,[]TaMP由上式可得轴的直径 d33095.2[]TPAn轴选用 45 号钢， 取 120，n=6r\min;0A算出 18.8mm1d36.8mm2综合强度与经验公式选取小轴最小直径为 25mm，大轴的最小直径为 65mm 可免去轴的较核。

取槽轮在槽口处厚度 b=5mm 由式 ,得01TRb=106.4 5 16= 85.4 mm0R822max1rcos()()4=220.710.7arcs()()   =-1.4当槽轮 时发生角加速度取最大值1.4加速度与角加速度分析角速度分析， =0.71=02(cos)19当 =0 时 代入后得 =2.950当 =15 时 代入后得 =2.130当 =30 时 代入后得 =1.130当 =45 时 代入后得 =0.01060角加速度分析=2022(1)sinco当 =0 时 代入后得 =02当 =15 时 代入后得 = 5.12当 =30 时 代入后得 = 2.992当 =45 时 代入后得 = 1.232最大功率的计算=489.041max2a 0.71=M（ ） 9.5X（ ）1ax486.34()50nNkw=F 1mg1R=106.4 mmF= 4596.2 N轴承的选择分别选为圆锥滚子轴承 32914 32906圆珠滚子轴承 61913 61905键的选取和较核10根据机械零件手册表 7—1 选取直径 60 的轴上选用 b h=18 11,深度 t 为公称尺寸 7mm 长度 L=22mm直径 70 的轴上选用 b h=20 12,深度 t 为公称尺寸 7.5mm 长度 L=22mm直径 30 的轴上选用 b h=8 7,深度 t 为公称尺寸 4.0mm 长度 L=40mm直径 25 的轴上选用 b h=8 7,深度 t 为公称尺寸 4.0mm 长度 L=25mm平键连接传递转矩时，连接中各零件的受力情况见图 6—6。

对于采用常见的材料组合和按标准选取尺寸的普通平键连接（静连接），其主要失效形式是工作面被压溃除非有严重的过载，一般不会出现键的剪断（图 6—6 中沿 a—a 面前断）因此，通常只按工作面上的挤压应力进行强度较核计算假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键连接的强度条件为 3210[]ppTkld式中:T—传递的转矩（T=Fy F ）,N m;2gk—键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5h,此处 h 为键的高度，mml—键的工作长度，mm，圆头平键 l=L-b，平头平键 =L,这里为键的公称长度,mm;bl为键的宽度，mm;d—轴的直径，mm;[ ]—键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤夺应力，M ,见表 6—2；p aP[p]—键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用应力，M ,见表 6—2根据公式代入70 的轴上选用 b h=20 12,深度 t 为公称尺寸 7.5mm 长度 L=22mm该轴上的 =0.339< =100p[]paM11感 想在完成课设的过程中，对原先学习过的知识进行了复习，把原先不太清晰的基础知识弄清晰，不太懂的弄懂没接触过的槽轮机。