步進(jìn)式輸送機(jī)設(shè)計(jì)

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1、 步進(jìn)式輸送機(jī)設(shè)計(jì) 目 錄 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書????????????????? 2 1. 設(shè)計(jì)題目??????????????????? 3 2. 工作原理和工藝動(dòng)作分解???????????? 3 3. 根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖????? 3 4. 步進(jìn)式輸送機(jī)的功能分析與設(shè)計(jì)過程??????? 5 5. 步進(jìn)輸式送機(jī)構(gòu)與插斷機(jī)構(gòu)選型????????? 6 6. 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)????????? 9 7. 步進(jìn)式輸送機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì)??????????? 10 8. 步進(jìn)式輸送機(jī)

2、的運(yùn)動(dòng)分析???????????? 13 9. 步進(jìn)式輸送機(jī)三維圖設(shè)計(jì)???????????? 15 10. 參考資料??????????????????? 19 11. 設(shè)計(jì)總結(jié)??????????????????? 19 1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 2015 — 2016 學(xué)年第 1 學(xué)期 機(jī)械工程 學(xué)院（系、部） 機(jī)械 專業(yè) 2013250101 班級(jí) 課程名稱：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題

3、目： 步進(jìn)式輸送機(jī)設(shè)計(jì) 一、工作原理及工藝動(dòng)作過程簡(jiǎn)介 步進(jìn)輸送機(jī)是一種能間歇地輸送工件并使其間距始終保持穩(wěn)定步長(zhǎng)的傳送機(jī)械。工件經(jīng)過隔斷板從料輪滑落到輥道上，隔斷板做間歇往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，工件按一定的時(shí)間間隔向下滑落。輸送滑架作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，工作行程時(shí)，滑架上位于最左側(cè)的推抓推動(dòng)始點(diǎn)位置工件向前移動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)，當(dāng)滑架返回時(shí)，始點(diǎn)位置又從料輪處接受了一個(gè)新工件。推爪下裝有壓力彈簧，推爪返回時(shí)得以從工件底面滑過，工件保持不動(dòng)。當(dāng)滑架再次向前推進(jìn)時(shí)，該推爪以復(fù)位并推動(dòng)新工件前移，與此同時(shí)，該推爪前方的推爪也推動(dòng)前工位的工件一起向前再移動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)。如此周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)

4、工件的步進(jìn)式傳輸。顯而易見，隔斷板的插斷運(yùn)動(dòng)必須與工件的移動(dòng)協(xié)調(diào)，從而在時(shí)間和空間上相匹配。 二、設(shè)計(jì)要求與主要技術(shù)參數(shù) 內(nèi) 1）輸送工件形狀和尺寸如圖所示， 工件質(zhì)量為 70kg，輸送步長(zhǎng) H=860mm,允許誤差± 0.2mm。 容 2）輥道上允許輸送工件最多為 8 件。工件底面與輥道間的摩擦系數(shù)為 0.15 （當(dāng)量值），輸 及 送滑架質(zhì)量為 240kg，當(dāng)量摩擦系數(shù)可取為 0.15 。 任 3）滑架工作行程平均速度為 0.44m/s, 要求保證輸送速度盡可能均勻， 行程速度變化系數(shù) K 務(wù) ≥ 1.5 。 三、

5、設(shè)計(jì)任務(wù) 1）根據(jù)工藝動(dòng)作要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖； 2）進(jìn)行插斷機(jī)構(gòu)、步進(jìn)輸送機(jī)構(gòu)的選型； 3）機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和選擇； 4）根據(jù)選定的原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案，分配傳動(dòng)比，并進(jìn)行主 主要 參考 資料  要傳動(dòng)幾何尺寸計(jì)算，畫出傳動(dòng)系統(tǒng)方案圖； 5）執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算； 6）畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)見圖； 7）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 ［ 1］ 朱理．機(jī)械原理［Ｍ］ ．北京：高等教育出版社， 2008： 15-200 ［ 2］ 鄒慧君．機(jī)械原理課程設(shè)

6、計(jì)［Ｍ］ ．北京：高等教育出版社， 2009： 15-250 2 1.設(shè)計(jì)題目：步進(jìn)式輸送機(jī)設(shè)計(jì) 1.1 設(shè)計(jì)原理： 工件通過隔斷板釋放，滑落到輥道上，帶有推爪的滑架作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)推爪推動(dòng)工件的左端面一起運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過多次的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，最終把工件運(yùn)送到指定位置。 1.2 設(shè)計(jì)要求 1）工件質(zhì)量： 70kg 2）輸送步長(zhǎng) H=860mm ，可載 5~8 個(gè)工件 3）運(yùn)輸速度為 0.44m/s ，盡可能均勻，行程系數(shù) K≥ 1.5 4）速度

7、不均勻系數(shù) [ δ ]=0.1 5）滑架導(dǎo)路水平線與安裝平面高度允許在 1100mm以下。 2. 工作原理和工藝動(dòng)作分解 2.1 工作原理和工藝動(dòng)作分解 根據(jù)工藝過程，機(jī)構(gòu)應(yīng)具有一個(gè)電動(dòng)機(jī)和兩個(gè)執(zhí)行構(gòu)件（滑架、隔斷板） 。 (1) 滑架 作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，推程時(shí)推動(dòng)工件向前運(yùn)動(dòng)，回程時(shí)，工件靜止，工作行程 L=880mm ，工作平均速度 v=0.44m/s 。 (2) 隔斷板 作間隔往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，推程時(shí)隔板打開釋放工件，回程時(shí)隔板關(guān)閉，處于停歇狀態(tài)，工作行程 h=80mm, 其運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性要求不高。 3.根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖

8、 擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的目的是確定各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作的先后順序、 相位，以利于設(shè)計(jì)、 裝配和調(diào)試。 以主動(dòng)件的轉(zhuǎn)角作為橫坐標(biāo) (0 °、 360°) ，以各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標(biāo)作出 位移曲線。主動(dòng)軸每轉(zhuǎn)一圈為其準(zhǔn)擬定的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如圖所示： 圖 3-1 滑架機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 S O 229° 360° δ 3 s1 滑 架

9、 機(jī) 構(gòu) s2 隔 板 機(jī) 構(gòu)  圖 3-2 隔板機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 880 229° 360° δ 80 229° 360° δ 圖 3-3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖

10、 4 4.步進(jìn)式輸送機(jī)的功能分析與設(shè)計(jì)過程 4.1 步進(jìn)式輸送機(jī)的功能分析 由上述分析可知，步進(jìn)式輸送機(jī)的功能分析可作總結(jié)如圖 4-1 所示 步進(jìn)式輸送機(jī)的功能分 解 隔斷板打開，工件下放至輥道后再關(guān)閉 滑架右運(yùn)動(dòng)，推爪推動(dòng)工件左端運(yùn)動(dòng) 滑架返回，推爪滑過工件底面，回到起始 點(diǎn) 圖 4-1 步進(jìn)式輸送機(jī)的功能分析圖 由功能分析圖可知， 其運(yùn)動(dòng)過程為下放工件→滑架運(yùn)送工件→滑架空程返回 （下放工件）

11、起始位置。 4.2 步進(jìn)式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)過程 （ 1）隔斷板做間隙往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滑架往右運(yùn)輸工件時(shí)，隔斷板處于關(guān)閉停歇狀態(tài)，當(dāng)滑架回程時(shí)，隔斷板往左運(yùn)動(dòng)下放工件，在滑架未回到起始位置前，隔斷板右運(yùn)動(dòng)又關(guān)閉。故該機(jī)構(gòu)要有兩次間歇功能。 （ 2）輥道 兩排間隙相等的輥輪， 間隙 s=90mm,兩輥道相距一定距離使推爪能夠順利通過；輥道至少能承載 (70x8)kg 的工件 ,輥道上允許最多 8 個(gè)工件。 （ 3）滑架做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，要求工作行程平均速度為0.44m/s，輸送速度盡可能均勻，且到 終點(diǎn)位置時(shí)速度逐漸減為 0m/s,以保證工件速度也變?yōu)?0m./s,每個(gè)步長(zhǎng)

12、誤差不超過± 0.2mm，行程速度變化系數(shù) K ≥ 1.5。滑架上裝有 8 個(gè)推爪，間距為 860mm, 誤差± 0.2mm。為保證推 爪在推動(dòng)工件前保持推程狀態(tài)，行程應(yīng)比工件輸送步長(zhǎng)大 20mm左右，即滑架在起始位置時(shí) 推爪距第一個(gè)工件左端面為 20mm,滑架行程為 880mm± 0.2mm。 5 5. 滑架機(jī)構(gòu)與隔板機(jī)構(gòu)的選型 5.1 滑架機(jī)構(gòu)的選型 根據(jù)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的功能，可選

13、 1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 2 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 3 雙滑塊曲柄機(jī)構(gòu) 機(jī)構(gòu)圖 特點(diǎn) 機(jī)構(gòu)無急回特性，傳動(dòng)的行程 可調(diào)，但可調(diào)的行程過大時(shí)， 影響各件的剛度或?qū)鬟f的工 件有一定的限制。但此機(jī)構(gòu)傳 動(dòng)較平穩(wěn)。  機(jī)構(gòu)具有急回特性， 機(jī)構(gòu)無急回特 傳動(dòng)的行程可調(diào)，剛 性，傳動(dòng)的行程可 性比較好，易傳遞較 調(diào)。但可調(diào)的行程 大的工件。改變機(jī)架 過大時(shí)，影響各件 的長(zhǎng)度，可以使設(shè)計(jì) 的 鋼 度 或 對(duì) 傳 遞 出來的機(jī)械體積不是 的 工 件

14、有 一 定 的 很大，傳動(dòng)比較平穩(wěn)。 限制。但此機(jī)構(gòu)傳 動(dòng)很平穩(wěn)。對(duì)整個(gè) 機(jī)器的磨損小。但 設(shè) 計(jì) 出 來 的 機(jī) 器 由于導(dǎo)軌的存在， 使 整 個(gè) 機(jī) 器 顯 得 笨重。 綜合上述的方案，此機(jī)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用機(jī)構(gòu)二曲柄搖桿機(jī)構(gòu)比較合理。成本低、易制造、 適應(yīng)各種工廠中工件的傳輸、再加上該機(jī)構(gòu)本身的特點(diǎn)等，所以選 取方案 2 為最優(yōu)，其具體機(jī)構(gòu)圖如圖所示： 滑架機(jī)構(gòu) 5-1 6

15、 5.2 隔斷板機(jī)構(gòu)的選型 隔斷板機(jī)構(gòu)做間隔往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性要求不高，可選方案有： 1. 圖 5-2 此機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)力傳遞性能較好，能達(dá)到間歇運(yùn)動(dòng)的要求，造價(jià)低廉，但機(jī)構(gòu)外觀復(fù)雜，體積相對(duì)較大 2. 圖 5-3

16、 7 機(jī)構(gòu)符合間隙運(yùn)動(dòng)要求， 但機(jī)構(gòu)復(fù)雜， 槽機(jī)構(gòu)動(dòng)力傳遞性能差， 錐齒輪較難造， 制造成本高。 3. 圖 5.4 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，此機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)力傳遞性能較好，能達(dá)到間歇運(yùn)動(dòng)的要求，造價(jià)低廉，機(jī)構(gòu)體積小，外觀美。 綜合上述，隔斷板機(jī)構(gòu)應(yīng)選方案 3 5.3 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖 5-5 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖

17、 8 6.機(jī)械傳動(dòng)的速比和變速機(jī)構(gòu) 6.1 傳動(dòng)方案的確定 設(shè)計(jì)內(nèi)容 傳動(dòng)方案示意圖 傳 動(dòng) 方 案 示 意 設(shè) 計(jì) 該傳動(dòng)方案是由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使 簡(jiǎn) 三聯(lián)滑移齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪的嚙合實(shí)現(xiàn)了從動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)， 要 其中 三聯(lián)滑 移齒 輪能實(shí)現(xiàn)三種不同 速度的從動(dòng)件 轉(zhuǎn)動(dòng) 說 明 （i=36 、

18、i=48 、i=60 ）。此機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中運(yùn)轉(zhuǎn)較平穩(wěn)， 傳動(dòng)效率高、功率大。 各分傳動(dòng)比 i Ⅰ = n 電 / n 執(zhí) = d1′/d 1 * Z 2′/Z 2 * Z 6/Z 5 =720/12= 60 ????????????????○ 1 iⅡ = n 電/n 執(zhí) = d1′/d1 * z3 ′/z3 * z6/z5 = 720/15 = 48 ? ② iⅢ = n 電/n 執(zhí) = d1′/d1 * z4 ′/z4 * z6/z5 = 720/20 = 36 ? ③ 由中心距的關(guān)系有： 1/2 m*( Z2

19、 +Z2 ′ ) = 1/2 m*(Z 3 + Z3 ′ ) = 1/2 m*(Z 4 + Z4′)??????????? ..④ 取模數(shù) M = 4mm 且 Z5 應(yīng)大于 17 故: 取 Z5 =18 ， Z6 = 72， 9 d1′= 418mm d1 = 100 mm 。 由①②③式及以上已知條件可得 Z4′/Z 4 = 3/2 ， Z 3′/Z 3 = 2 ， Z 2′/Z 2 = 5/2 且 定 變速齒輪的中心距 a = 210 mm 由以上可得下列數(shù)據(jù)

20、 帶傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) d d’ n ’ ’ ’ 模數(shù) M Z 2Z 2 Z 3 Z 3Z 4Z 4 Z 5Z 6 100 418 720 mm mm r/min 30753570426318724 mm 7.步進(jìn)式輸送機(jī)機(jī)的尺度設(shè)計(jì)計(jì)算 7.1 滑架機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì) 取 AO=30

21、0mm,滑架實(shí)際行程 H=860+20=880mm,滑架板長(zhǎng) 900mm,則有： 10 最大 擺動(dòng) 件線質(zhì)量為 20kg/m, 對(duì)質(zhì) 心轉(zhuǎn) 動(dòng)慣 量為 2 ㎏ . ㎡，由 J=(1/12)*m*L*L ，得： AC=L=1062.65mm, θ =2*arcsin(H/2)/L=2*24.46 °=48.92°, k=(180°+θ)/( 180°-θ)=1.75 0B=AO sin( θ/2)=124.22mm, 7.2 插斷凸輪機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì) 隔斷板

22、運(yùn)動(dòng)時(shí)，推程和回程均做等加速等減速運(yùn)動(dòng)，行程 h=80mm, 取凸輪基圓 r0=100mm,如圖所示 11

23、 12 8 步進(jìn)式輸送機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析

24、 1. t=H/v 0=0.88/0.44=2(s), w=(180°+θ)/t=114.46°/s ,即 n=19r/min. 13 2.滑架的位移即為 C 點(diǎn)在水平方向的位移，設(shè)速度為 V,則有： 速度 VB2= V B1 + VB2B1 大小 ？ W1*OB 2 ？ 方向 √ √ √ VB2=VB1 sinB=V B1 COS

25、arcsin(OA sinβ/OB), VC=AC*V B2/AB=AC*V B1* COSarcsin(OA sinβ/OB)/(OA COSβ+(OB 2 -OA 2sinB 2) ?) V =vc COSβ = AC*V B1* COSβ * COSarcsin(OA sin β /OB)/(OA COSβ +(OB 2 -OA 2sinB 2) ?) W2=V C/AC= VB1* COSarcsin(OA sinβ /OB)/(OA COSβ +(OB 2 -OA 2 sinB 2) ?) 加速度 anb3

26、+ atb3 = ab2 + ab3b2 + akb3b2 大小 w2* AB 2 × w*OB 2 × 2*w 2* VB3B2 方向 ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ 得： aB3=((aB2sinarcsin(OAsinβ/OB) －akB3B2 ) 2＋anB3 2)? =((w*OB *OA*sin β－2*w2*V B3B2) 2＋(w2*AB 2)2)? 14 九．步進(jìn)式輸送機(jī)三維圖設(shè)計(jì) 1 齒輪、凸輪和搖桿

27、 15

28、 2.傳動(dòng)系統(tǒng) 16 3.步進(jìn)式輸送機(jī)

29、 17

30、 18 十 .考資料 [1] 、高英武、楊文敏編著???《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》 [2] 、孫桓、陳作模、葛文杰編著????《機(jī)械原理》 [3] 、哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室-- 編?《理論力學(xué)》 [4] 、楊昂岳 主編?????????? 《機(jī)械原理》 [5] 、王成濤 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì) --- 思想與方法 [M]. 上海科技技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1999. [6] 、機(jī)械手冊(cè) 十一 .總結(jié) 通過本次課程設(shè)計(jì)， 在完成設(shè)計(jì)任務(wù)的同時(shí)能

31、夠進(jìn)一步理解和鞏 固所學(xué)課程內(nèi)容， 并將所學(xué)知識(shí)綜合運(yùn)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中， 不僅加強(qiáng)了 學(xué)習(xí)更鍛煉了實(shí)際操作能力和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。 在設(shè)計(jì)計(jì)算過程中， 通過組 內(nèi)的討論和交流，加深了對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解；在老師的細(xì)心指導(dǎo)下， 讓我們了解到更多的機(jī)械實(shí)際設(shè)計(jì)方面的知識(shí)， 開闊了視野。 通過這 次課程設(shè)計(jì)，我才發(fā)現(xiàn)理論知識(shí)的重要性， 好的設(shè)計(jì)是建立在塌實(shí)的 理論知識(shí)之上的。 19