機械畢業(yè)設計（論文）步進送料機的設計（全套圖紙）

1、1緒論1.1 送料機的定義 送料機專門用于粒料,粉料,片狀料，帶狀等材料的自動化，數(shù)控化，精確化的輸送【1】。在激烈競爭的時代,企業(yè)經(jīng)營與發(fā)展必會面對勞工的短缺,人工成本上揚等問題。省力化、合理化與自動化將成為企業(yè)發(fā)展的趨向。因此數(shù)控送料機，自動送料機的應用也十分廣泛。在當今社會,越來越多的行業(yè)將采用機械化輸送。這種自動送料機有較高的精確度,而且又環(huán)保,又省時,還大大減少了勞動強度。真正的做到了低成本,高回報。在今飛速發(fā)展的年代,這種自動化產(chǎn)品會受到越來越多廠家的青睞與喜歡!所謂送料機，送料機就是輸送材料的機器，是無論是輕工行業(yè)還是重工業(yè)都不可缺少的設備。傳統(tǒng)觀念，送料機是借助于機器運動的作用

2、力加力于材料，對材料進行運動運輸?shù)臋C器。近代的送料機發(fā)生了一些變化，開始將高壓空氣、超聲波等先進技術用于送料技術中，但人們?nèi)匀粚⑦@些設備歸納在送料機類的設備中。自動化程度高的送料設備有:由電腦控制的動頭式送料機、激光送料機、高壓氣壓和電腦送料機等。另外，國外的司生產(chǎn)一種投影送料機這種設備的送臺上設有感應器及目察裝置，用于對材料輪廓掃描，或在材料行投影以引導送料安排。全套圖紙，加1538937061.2 送料機的原理及其種類據(jù)了解，國內(nèi)的數(shù)控送料機，都彩用微電腦控制技術，數(shù)字式顯示，操作簡單方便，能有效控制在0.02mm以內(nèi)做到送料精確，徹底解決了以往送料器送料不準，調(diào)節(jié)困難的老大難問題。1.2

3、.1 送料機的原理及種類1.2.1.1 帶式送料機帶式送料機的一般結構主要由輸送帶、滾筒、支承裝置、驅動裝置、張緊裝置、卸料裝置、清掃裝置和機架等部件組成【2】。帶式送料機是一種連續(xù)送料機械，它用一根環(huán)繞于前、后兩個滾筒上的輸送帶作為牽引及承載構件，驅動滾筒依靠摩擦力驅動輸送帶運動，并帶動物料一起運行，從而實現(xiàn)輸送物料的目的。1.2.1.2 埋刮板送料機埋刮板送料機由封閉的殼體、刮板鏈條、驅動裝置及張緊裝置等部件組成。埋刮板送料機工作時，物料經(jīng)進料口進入機殼承載段，受到刮板的推力，與刮板鏈條形成整體一同向前運動，到達料槽的卸料口自行排出，刮板鏈條沿機殼的空載段返回。因其在工作時刮板鏈條被埋沒在

4、物料中與物料一起向前移動，故稱為“埋刮板送料機”。1.2.1.3 斗式送料機斗式送料機主要由牽引構件（橡膠帶或鏈條）、承載構件（料斗）、頭輪和底輪、驅動裝置、張緊裝置、機殼等組成。閉合的牽引構件環(huán)繞于頭輪和底輪上，并被張緊裝置張緊。在牽引構件的全長上，每個一定距離安裝一個料斗。為防止物料的拋撒和灰塵飛揚，這些運動的部件用機殼封閉。工作時，外部的驅動裝置通過頭輪帶動牽引構件和料斗運行。物料從機座的進料口進入機座底部，運動著的料斗挖起并向上提升。到達機頭后，物料在重力和離心力的作用下脫離料斗，從卸料口排出。1.2.1.4 螺旋送料機螺旋送料機主要由料槽、螺旋葉片和轉動軸組成的螺旋體、兩端軸承、中間

5、懸掛軸承及驅動裝置所組成。當螺旋體轉動時，進入機槽的物料受到旋轉葉片的法向推力，該推力的徑向分量和葉片對物料的摩擦力將使物料繞軸轉動；而物料的重力和機槽對物料的摩擦力又阻止物料繞軸轉動。當螺旋葉片對物料法向推力的軸向分量克服了機槽對物料的摩擦力及法向推力的徑向分量，物料不和螺旋一起旋轉，只沿料槽向前遠移。1.2.1.5 振動送料機振動送料機主要由輸送槽、激振器、主振彈簧、導向桿、隔振彈簧、平衡底架、進料裝置和卸料裝置組成。振動送料機是利用某一形式的激振器使槽體沿某一傾斜方向產(chǎn)生振動，從而將物料由某一位置運送至另外一個位置。1.2.2 送料機的作用1.2.2.1 帶式送料機帶式送料機是一種生產(chǎn)技

6、術成熟、使用極為廣泛的【3】輸送設備，具有最典型的連續(xù)送料機的特點，近年來發(fā)展很快。其主要優(yōu)點：（1）結構簡單，自重輕，容易制造；（2）輸送路線布置靈活，適應性廣，可輸送多種物料；（3）輸送速度快，輸送距離長，輸送能力大，能耗低；（4）可連續(xù)輸送，工作平穩(wěn)，不損傷被輸送物料；操作簡單，安全可靠，保養(yǎng)檢修容易，維修管理費用低。帶式送料機的主要缺點是輸送帶易磨損，且其成本大（約占送料機造價的40%）；需用大量滾動軸承；在中間卸料時必須加裝卸料裝置；普通膠帶式不適用于輸送傾角過大的場合。目前，帶式送料機已經(jīng)標準化、系列化、性能不斷完善，而且不斷有新機型問世。1.2.2.2 埋刮板送料機埋刮板送料機的

7、主要優(yōu)點是：適用范圍廣，輸送物料的品種多，其他連續(xù)送料機械難以輸送的物料，許多都可以采用埋刮板送料機進行輸送；密封性能好，物料在封閉的機槽內(nèi)輸送，不拋撒，不泄露，能防塵、防水、防毒、防爆，大大改善了勞動條件，防止環(huán)境污染；工藝布置十分靈活，可用于各不同方向的物料輸送；容易實現(xiàn)多點加料或多點卸料；體積小，占地面積小，可在比較狹窄的工作場地使用；輸送過程中物料與刮板鏈條之間基本上無相對運動，故對物料的損傷小；安裝容易，操作、維修方便，運行安全可靠。埋刮板送料機的缺點是：輸送距離和提升高度有一定的限制；刮板鏈條與機槽的磨損較大，磨損部位主要是鏈條關節(jié)處、機槽底板及導軌，特別是輸送磨琢性粉塵狀物料時磨

8、損更為嚴重；功率消耗較大；不適于輸送粘性大的、懸浮性大的、塊度較大的及磨損性很大的物料。1.2.3 送料機通俗來分類高速滾輪送料機,新型式送料機,nc滾輪送料機，數(shù)控送料機，沖床送料機，數(shù)控沖床送料機，數(shù)控滾輪送料機，數(shù)控自動送料機?？諝庾詣铀土蠙C，凸輪驅動送料機 空氣自動送料機(左右偏擺移位型) 空氣自動送料機(特殊落地型)【4】。平面送料機（感應式） 高速滾輪送料機 nc伺服滾輪送料機 高速滾輪送料機+沖床 高速滾輪送料機 nc電腦厚板送料機 nc厚板電腦精密整平送料機 nc電腦精密整平送料機 平面（橫）式電子控制送料機各種專用設備！更專業(yè)自動送料器,高速滾輪送料器,新型式送料器,nc滾輪

9、送料器，數(shù)控送料器，沖床送料器，數(shù)控沖床送料器，數(shù)控滾輪送料器，數(shù)控自動送料器空氣自動送料器，凸輪驅動送料器 空氣自動送料器(左右偏擺移位型)， 空氣自動送料器(特殊落地型)，平面送料器（感應式）， 高速滾輪送料器 ，nc伺服滾輪送料器 ，高速滾輪送料器+沖床 ，高速滾輪送料器 nc電腦厚板送料器 ，nc厚板電腦精密整平送料器，nc電腦精密整平送料器。1.3 國內(nèi)外送料機現(xiàn)狀1.3.1 國外送料機現(xiàn)狀國外帶式輸送機技術的發(fā)展很快【5】，其主要表現(xiàn)在2個方面：一方面是帶式輸送機的功能多元化、應用范圍擴大化，如高傾角帶輸送機、管狀帶式輸送機、空間轉彎帶式輸送機等各種機型；另一方面是帶式輸送機本身的

10、技術與裝備有了巨大的發(fā)展，尤其是長距離、大運量、高帶速等大型帶式輸送機已成為發(fā)展的主要方向，其核心技術是開發(fā)應用于了帶式輸送機動態(tài)分析與監(jiān)控技術，提高了帶式輸送機的運行性能和可靠性。其關鍵技術與裝備有以下幾個特點： （1）設備大型化。其主要技術參數(shù)與裝備均向著大型化發(fā)展，以滿足年產(chǎn)300-500萬t以上高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要。 （2）應用動態(tài)分析技術和機電一體化、計算機監(jiān)控等高新技術，采用大功率軟起動與自動張緊技術，對輸送機進行動態(tài)監(jiān)測與監(jiān)控，大大地降低了輸送帶的動張力，設備運行性能好，運輸效率高。 （3）采用多機驅動與中間驅動及其功率平衡、輸送機變向運行等技術，使輸送機單機運行長度在理論上

11、已有受限制，并確保了輸送系統(tǒng)設備的通用性、互換性及其單元驅動的可靠性。 （4）新型、高可靠性關鍵元部件技術。如包含cst等在內(nèi)的各種先進的大功率驅動裝置與調(diào)速裝置、高壽命高速托輥、自清式滾筒裝置、高效貯帶裝置、快速自移機尾等。如英國fsw生產(chǎn)的fsw1200/（2-3）400（600）工作面順槽帶式輸送機就采用了液粘差速或變頻調(diào)速裝置，運輸能力達3000 t/h以上，它的機尾與新型轉載機（如美國久益公司生產(chǎn)的s500e）配套，可隨工作面推移而自動快速自移、人工作業(yè)少、生產(chǎn)效率高。1.3.2 國內(nèi)送料機現(xiàn)狀我國生產(chǎn)制造的帶式輸送機的品種、類型較多。在“八五”期間，通過國家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設備

12、”項目的實施，帶式輸送機的技術水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離帶式輸送機的關鍵技術研究和新產(chǎn)呂開發(fā)都取得了很大的進步。如大傾角長距離帶式輸送機成套設備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機等均填補了國內(nèi)空白，并對帶式輸送機的減低關鍵技術及其主要元部件進行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，研制成功了多種軟起動和制動裝置以及以plc為核心的可編程電控裝置，驅動系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器。1.3.3 國內(nèi)外帶式輸送機的差距1.3.3.1 大型帶式輸送機的關鍵核心技術上的差距（1）帶式輸送機動態(tài)分析與監(jiān)測技術 長距離、大功率帶式輸送機的技術關鍵是動態(tài)設計與監(jiān)測，它是制約大型帶式輸送機發(fā)展的核

13、心技術。目前我國用剛性理論來分析研究帶式輸送機并制訂計算方法和設計規(guī)范，設計中對輸送帶使用了很高的安全系統(tǒng)（一般取n=10左右），與實際情況相差很遠。實際上輸送帶是粘彈性體，長距離帶式輸送機其輸送帶對驅動裝置的起、制動力的動態(tài)響應是一個非常復雜的過程，而不能簡單地用剛體力學來解釋和計算。已開發(fā)了帶式輸送機動態(tài)設計方法和應用軟件，在大型輸送機上對輸送機的動張力進行動態(tài)分析與動態(tài)監(jiān)測，降低輸送帶的安全系統(tǒng)，大大延長使用壽命，確保了輸送機運行的可靠性，從而使大型帶式輸送機的設計達到了最高水平，并使輸送機的設備成本尤其是輸送帶成本大為降低。 （2）可靠的可控軟起動技術與功率均衡技術 長距離大運量帶式輸

14、送機由于功率大、距離長且多機驅動，必須采用軟起動方式來降低輸送機制動張力，特別是多電機驅動時。為了減少對電網(wǎng)的沖擊，軟起動時應有分時慢速起動；還要控制輸送機起動加速度0.30.1 m/s2，解決承載帶與驅動帶的帶速同步問題及輸送帶涌浪現(xiàn)象，減少對元部件的沖擊。由于制造誤差及電機特性誤差，各驅動點的功率會出現(xiàn)不均衡，一旦某個電機功率過大將會引起燒電機事故，因此，各電機之間的功率平衡應加以控制，并提高平衡精度。國內(nèi)已大量應用調(diào)速型液力偶合器來實現(xiàn)輸送機的軟起動與功率平衡，解決了長距離帶式輸送機的起動與功率平衡及同步性問題。但其調(diào)節(jié)精度及可靠性與國外相比還有一定差距。此外，長距離大功率帶式輸送機除了

15、要求一個運煤帶速外，還需要一個驗帶的帶速，調(diào)速型液力偶合器雖然實現(xiàn)軟啟動與功率平衡，但還需研制適合長距離的無級液力調(diào)速裝置。當單機功率500 kw時，可控cst軟起動顯示出優(yōu)越性。由于可控軟起動是將行星齒輪減速器的內(nèi)齒圈與濕式磨擦離合器組合而成（即粘性傳動）。通過比例閥及控制系統(tǒng)來實現(xiàn)軟起動與功率平衡，其調(diào)節(jié)精度可達98% 以上。但價格昂貴，急需國產(chǎn)化。1.3.3.2 技術性能上差距我國帶式輸送機的主要性能與參數(shù)已不能滿足高產(chǎn)【6】高效礦井的需要，尤其是順槽可伸縮帶式輸送機的關鍵元部件及其功能如自移機尾、高效儲帶與張緊裝置等與國外有著很大差距。 （1）裝機功率 我國工作面順槽可伸縮帶式輸送機最

16、大裝機功率為4250 kw，國外產(chǎn)品可達4970 kw，國產(chǎn)帶式輸送機的裝機功率約為國外產(chǎn)品的30%40%，固定帶式輸送機的裝機功率相差更大。 （2）運輸能力 我國帶式輸送機最大運量為3000 t/h，國外已達5500 t/h。（3）最大輸送帶寬度 我國帶式輸送機為1400 mm，國外最大為1830 mm。（4）帶速 由于受托輥轉速的限制，我國帶式輸送機帶速為4m/s，國外為5m/s以上。（5）工作面順槽運輸長度 我國為3000 m，國外為7300m。（6）自移機尾 隨著高產(chǎn)高效工作面的不斷出現(xiàn)，要求順槽可伸縮帶式輸送機機尾隨著工作面的快速推進而快速自移。國內(nèi)自移機尾主要依賴進口，主要有2種：

17、（a）隨轉載機一起移動的由英國longwall公司生產(chǎn)的自移機尾裝置。（b）德國dbt公司生產(chǎn)的自移機尾裝置。前者只有一個推進油缸，后者則有2個推進油缸。longwall公司生產(chǎn)的自稱機尾用于在國內(nèi)帶寬1.2 m的輸送機上，缺點是自移機尾輸送帶的跑偏量太小，糾偏能力弱，剛性差。德國生產(chǎn)的自移機尾在國內(nèi)使用效果優(yōu)于前者，水平、垂直2個方向均有調(diào)偏油缸，糾偏能力強。因此，前者還需完善，后者則需研制。但對自移機尾的要求是共同的，既要滿足輸送機正常工作時防滑的要求，又要滿足在輸送機不停機的情況下實現(xiàn)快速自移。（7）高效儲帶與張緊裝置 我國采用封閉式儲帶結構和絞車紅緊為主，張緊小車易脫軌，輸送帶易跑偏，

18、輸送帶伸縮時，托輥小車不自移，需人工推移，檢修麻煩。國外采用結構先進的開放式儲帶裝置和高精度的大扭矩、大行程自動張緊設備，托輥小車能自動隨輸送帶伸縮到位。輸送帶有易跑偏，不會出現(xiàn)脫軌現(xiàn)象。（8）輸送機品種 機型品種少，功能單一，使用范圍受限，不能充分發(fā)揮其效能，如拓展運人、運料或雙向運輸?shù)裙δ?，做到一機多用；另外，我國煤礦的地質條件差異很大，在運輸系統(tǒng)的布置上經(jīng)常會出現(xiàn)一些特殊要求，如彎曲、大傾角（+25）直至垂直提升等，應開發(fā)特殊型專用機種帶式輸送機。1.3.3.3 可靠性、壽命上的差距（1） 輸送帶抗拉強度 我國生產(chǎn)的織物整芯阻燃輸送帶最高為2500 n/mm，國外為3150 n/mm。鋼

19、絲繩芯阻燃輸送帶最高為4000 n/mm，國外為7000 n/mm。 （2）輸送帶接頭強度 我國輸送帶接頭強度為母帶的50%65%，國外達母帶的70%75%。 （3）托輥壽命 我國現(xiàn)有的托輥技術與國外比較，壽命短、速度低、阻力大，而美國等使用的新型注油托輥，其運行阻力小，軸承采用稀油潤滑，大大地提高了托輥的使用壽命，并可作為高速托輥應用于帶式輸送機上，使用面廣，經(jīng)濟效益顯著。我國輸送機托輥壽命為2萬h，國外托輥壽命59萬h，國產(chǎn)托輥壽命僅為國外產(chǎn)品的30%40%。 （4）輸送機減速器壽命 我國輸送機減速器壽命2萬h，國外減速器壽命7萬h。 （5）帶式輸送機上下運行時可靠性差。1.3.3.4 控

20、制系統(tǒng)上差距（1） 驅動方式 我國為調(diào)速型液力偶合器和硬齒面減速器，國外傳動方式多樣，如boss系統(tǒng)、cst可控傳動系統(tǒng)等，控制精度較高。 （2）監(jiān)控裝置 國外輸送機已采用高檔可編程序控制器plc，開發(fā)了先進的程序軟伯與綜合電源繼電器控制技術以及數(shù)據(jù)采信、處理、存儲、傳輸、故障診斷與查詢等完整自動監(jiān)控系統(tǒng)。我國輸送機僅采用了中檔可編程序控制器來控制輸送機的啟動、正常運行、停機等工作過程。雖然能與可控啟（制）支裝置配合使用，達到可控啟（制）動、帶速同步、功率平衡等功能，但沒有自動臨近裝置，沒有故障診斷與查詢等。 （3）輸送機保護裝置 國外帶式輸送機除安裝防止輸送帶跑偏、打滑、撕裂、過滿堵塞、自動

21、灑水降塵等保護裝置外，近年又開發(fā)了很多新型監(jiān)測裝置：傳動滾筒、變向滾筒及托輥組的溫度監(jiān)測系統(tǒng)；煙霧報警及自動消防滅火裝置；纖維織輸送帶縱撕裂及接頭監(jiān)測系統(tǒng)；防爆電子輸送帶秤自動計量系統(tǒng)。這些新型保護系統(tǒng)我國基本處于空白。而我國現(xiàn)有的打滑、堆煤、溜煤眼滿倉保護，防跑偏、超溫灑水，煙霧報警裝置的可靠性、靈敏性、壽命都較低。1.4 帶式輸送機的發(fā)展趨勢1.4.1 設備大型化、提高運輸能力為了適應高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要，帶式輸【7】送機的輸送能力要加大。長距離、高帶速、大運量、大功率是今后發(fā)展的必然趨勢，也是高產(chǎn)高效礦井運輸技術的發(fā)展方向。在今后的10a內(nèi)輸送量要提高到30004000 t/h，還速

22、提高至46m/s，輸送長度對于可伸縮帶式輸送機要達到3000m。對于鋼繩芯強力帶式輸送機需加長至5000m以上，單機驅動功率要求達到10001500 kw，輸送帶抗拉強度達到6000 n/mm（鋼繩芯）和2500 n/mm（鋼繩芯）。尤其是煤礦井下順槽可伸縮輸送技術的發(fā)展，隨著高產(chǎn)高效工作面的出現(xiàn)及煤炭科技的不斷發(fā)展，原有的可伸縮帶式輸送機，無論是主參數(shù)，還是運行性能都難以適應高產(chǎn)高效工作面的要求，煤礦現(xiàn)場急需主參數(shù)更大、技術更先進、性能更可靠的長距離、大運量、大功率順槽可伸縮帶式輸送機，以提高我國帶式輸送機技術的設計水平，填補國內(nèi)空白，接近并趕上國際先進工業(yè)國的技術水平。其包含7個方面的關鍵

23、技術：帶式輸送機動態(tài)分析與監(jiān)控技術；軟起動與功率平衡技術；中間驅動技術；自動張緊技術；新型高壽命高速托輥技術；快速自移機尾技術；高效儲帶技術。1.4.2 提高元部件性能和可靠性設備開機率的高與低主要取決于元部件的性能和可靠性。除了進一步完善和提高現(xiàn)有元部件的性能和可靠性，還要不斷地開發(fā)研究新的技術和元部件，如高性能可控軟起動技術、動態(tài)分析與監(jiān)控技術、高效貯帶裝置、快速自移機尾、高速托輥等，使帶式輸送機的性能得到進一步的提高。1.4.3 擴大功能，一機多用化拓展運人、運料或雙向運輸?shù)裙δ?，做到一機多用，使其發(fā)揮最大的經(jīng)濟效益。開發(fā)特殊型帶式輸送機，如彎曲帶式輸送機、大傾角或垂直提升輸送機等。2步

24、進送料機的設計2.1 設計說明2.1.1 步進送料機設計某自動生產(chǎn)線的一部分步進送料機。具體設計要求為：1、電機驅動，即必須有曲柄。2、輸送架平動，其上任一點的運動軌跡近似為虛線所示閉合曲線（以下將該曲線簡稱為軌跡曲線）。3、軌跡曲線為近似的水平直線段，軌跡曲線的最高點低于直線段的距離，以免零件停歇時受到輸送架的不應有的回碰。2.1.2 設計思路（1）設計步進送料機連桿送料機構和齒輪傳動機構。（2）設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。（3）圖紙上畫出步進送料機的機構運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。（4）對平面連桿機構進行尺度綜合，并進行運動分析；驗證輸出構件的軌跡是否滿足設計要求。（5）完成步進送料機的

25、連桿送料機構、齒輪傳動機構總圖和主要零部件圖。2.2步進送料機的工作原理步進送料機的工作原理。步進送料機概括的說就是能夠實現(xiàn)間歇的輸送工件的機器，它的種類繁多，工作原理也不盡相同。圖2-1為步進送料機工作原理圖。電動機通過傳動裝置驅動滑架往復移動，工作行程時滑架上的推爪推動工件前移一個步長，當滑架返回是，由于推爪與軸間有扭簧，推爪得一從工件底面滑過，工件保持不動，當滑架再次向前推進時，推爪已復位，向前推動新的工件前移，前方推爪也推動前一工位的工件前移。其傳動裝置常使用減速器，有時也用其他傳動設備?！?】圖2-1 步進送料機原理圖2.3步進送料機運動方案的設計過程2.3.1 工藝參數(shù)的給定及運動

26、參數(shù)的確定工藝參數(shù)是一部機器進行方案設計和機構設計的原始依據(jù)。所以在設計之前，必須明確提出其工作任務，周邊環(huán)境以及更詳細的工藝要求。2.3.2 執(zhí)行構件件運動關系的確定有時一部機器的工作任務是由多個執(zhí)行機構共同完成的，這是各執(zhí)行構件間必然有一定協(xié)同動作關系，確定這宗關系的最直觀的方法就是采用運動循環(huán)圖。2.3.3 動力源的選擇及執(zhí)行機構的確定機械設備中應用的動力源主要是電、液、氣動裝置。因此原動機有電動機、液壓馬達、氣壓馬達、直線油缸及汽缸等。電動機應用最廣泛。執(zhí)行機構的運動按其運動類型劃分，主要有直線運動、回轉運動、任意軌跡運動、點到點運動及位到位運動。上述運動又分為連續(xù)運動和間歇運動兩類。

27、有些運動是單程的，有些運動是往復式的，不同的運動應由不同的機構或多種機構的組合乃至整個機器來實現(xiàn)。2.3.4 方案的比較與決策一個設計可以由多個方案來實現(xiàn)，每個方案所使用的機構也不盡相同，有時只是迥異。在達到性能指標的前提下，應根據(jù)機構組合的復雜程度對精度所造成的影響，并根據(jù)經(jīng)濟性和易維修性對不同方案進行比較和決策。3 送料機傳動機構設計步進送料機的運動方案設計，機械運動方案是機械設計的重要環(huán)節(jié)，運動方案設計的優(yōu)劣，決定了這部機器的性能、造價、及市場前景。所謂運動方案的設計，即是設計者通過何種機構組合為一部完成特定工作任務的機械系統(tǒng)的全面構思。3.1 步進送料機傳動機構的選擇3.1.1 步進送

28、料機常用的傳動機構常用的送料機的傳動機構有以下幾種：齒輪機構；螺旋機構；帶傳動及鏈傳動：連桿機構；凸輪機構。【9】凸輪機構是一種高副機構。 一般由凸輪，從動件和機架三部分組成，凸輪大都為原動件，當其運動(一般為等速連續(xù)轉動，也有擺動或往復移動)時，通過其上一定的衄線輪廓線或凹槽使從動件得到連續(xù)的或間歇的往復移動或擺動。3.1.2 送料機傳動機構的選擇由于送料機的加工過程中要求若干個相同的被輸送的工件間隔相等的距離350mm，在導軌上向左依次間歇移動，即每個零件耗時1 s移動距離350mm后間歇時間3 s?？紤]到動停時間之比k=t1/t2之值較特殊，以及耐用性、成本、維修方便等因素，不宜采用槽輪

29、、凸輪等高副機構，而應設計平面連桿機構。由于設計要求構件實現(xiàn)軌跡復雜并且封閉的曲線，所以輸出構件采用連桿機構中的連桿比較合適。3.2 連桿機構3.2.1 連桿機構的特點連桿機構構件運動形式多樣，如可實現(xiàn)轉動、擺動、移動和平面或空間復雜運動，從而可用于實現(xiàn)已知運動規(guī)律和已知軌跡。此外，低副面接觸的結構使連桿機構具有以下一些優(yōu)點：運動副單位面積所受壓力較小，且面接觸便于潤滑，故磨損減?。恢圃旆奖?，易獲得較高的精度；兩構件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來維系的，它不象凸輪機構有時需利用彈簧等力封閉來保持接觸。因此，平面連桿機構廣泛應用于各種機械、儀表和機電產(chǎn)品中。平面連桿機構的缺點是：一般情況下，只能

30、近似實現(xiàn)給定的運動規(guī)律或運動軌跡，且設計較為復雜；當給定的運動要求較多或較復雜時，需要的構件數(shù)和運動副數(shù)往往較多，這樣就使機構結構復雜，工作效率降低，不僅發(fā)生自鎖的可能性增加，而且機構運動規(guī)律對制造、安裝誤差的敏感性增加；機構中作復雜運動和作往復運動的構件所產(chǎn)生的慣性力難以平衡，在高速時將引起較大的振動和動載荷，故連桿機構常用于速度較低的場合。3.2.2 連桿機構的類型及應用近年來，隨著連桿機構設計方法的發(fā)展，電子計算機的普及應用以及有關設計軟件的開發(fā)，連桿機構的設計速度和設計精度有了較大的提高，而且在滿足運動學要求的同時，還可考慮到動力學特性。尤其是微電子技術及自動控制技術的引入，多自由度連

31、桿機構的采用，使連桿機構的結構和設計大為簡化，使用范圍更為廣泛。根據(jù)構件之間的相對運動為平面運動或空間運動，連桿機構可分為平面連桿機構和空間連桿機構。根據(jù)機構中構件數(shù)目的多少分為四桿機構、五桿機構、六桿機構等，一般將五桿及五桿以上的連桿機構稱為多桿機構。當連桿機構的自由度為1時，稱為單自由度連桿機構；當自由度大于1時，稱為多自由度連桿機構。根據(jù)形成連桿機構的運動鏈是開鏈還是閉鏈，亦可將相應的連桿機構分為開鏈連桿機構（機械手通常是運動副為轉動副或移動副的空間開鏈連桿機構）和閉鏈連桿機構。單閉環(huán)的平面連桿機構的構件數(shù)至少為4，因而最簡單的平面閉鏈連桿機構是四桿機構，其他多桿閉鏈機構無非是在其基礎上

32、擴充桿組而成；單閉環(huán)的空間連桿機構的構件數(shù)至少為3，因而可由三個構件組成空間三桿機構?！?0】所有運動副均為轉動副的平面四桿機構稱為鉸鏈四桿機構，它是平面四桿機構的最基本的型式，其他型式的平面四桿機構都可看作是在它的基礎上通過演化而成的。在此機構中，構件4為機架，與機架構成運動副的構件1、3稱為連架桿，不與機架組成運動副的構件2稱為連桿。若組成轉動副的兩構件能作整周相對轉動，則該轉動副稱為整轉副，否則稱為擺動副。與機架組成整轉副的連架桿稱為曲柄，與機架組成擺動副的連架桿稱為搖桿。因此，根據(jù)兩連架桿為曲柄或搖桿的不同，鉸鏈四桿機構可分為三種基本型式：曲柄搖桿機構: 其中兩連架桿中有一桿是曲柄另一

33、桿是搖桿；雙曲柄機構：其中兩連架桿均為曲柄；雙搖桿機構：其中兩連架桿均為搖桿。3.2.3 鉸鏈四桿機構對于曲柄搖桿機構，由下一節(jié)整轉副存在條件可知，曲柄所聯(lián)接的兩個轉動副均為整轉副，而搖桿所聯(lián)接的兩個轉動副均為擺動副。由于機構中任意兩構件之間的相對運動關系不因其中哪個構件是固定件而改變，所以當將該機構的機架由4改換為構件1時，則構件2、4均變?yōu)榍瑥亩蔀殡p曲柄機構；當取構件3為機架時，則成為雙搖桿機構；當取構件2為機架時，則仍為曲柄搖桿機構。這種通過更換機架而得到的機構稱為原機構的倒置機構。需注意的是雙搖桿機構有兩種類型：一種為上圖曲柄搖桿機構取構件3為機架的倒置機構，電扇搖頭機構，即采用

34、這種含兩個整轉副的雙搖桿機構，其中電機安裝在搖桿4上，轉動副a處裝有一與連桿1固結成一體的蝸輪，蝸輪與電機軸上的蝸桿相嚙合。電機轉動時，通過蝸桿和蝸輪使連桿1和搖桿4作整周相對轉動，從而使連架桿2和4作往復擺動，達到風扇搖頭的目的；對于機構中四個轉動副均為擺動副的鉸鏈四桿機構，則屬另一種雙搖桿機構，其三種倒置機構均為雙搖桿機【11】構。3.2.4 鉸鏈四桿機構設計的基本問題和方法連桿機構設計通常包括選型、運動設計、承載能力計算、結構設計和繪制機構裝配圖與零件工作圖等內(nèi)容，其中選型是確定連桿機構的結構組成，包括構件數(shù)目以及運動副的類型和數(shù)目；運動設計是確定機構運動簡圖的參數(shù)，包括各運動副之間的相

35、對位置尺寸以及描繪連桿曲線的點的位置尺寸等等；承載能力計算是基于強度理論，確定關鍵零件的主要結構參數(shù)；結構設計是在綜合考慮安裝、調(diào)整、加工工藝性等因素情況下對各零件結構參數(shù)的全面細化。平面連桿機構的運動設計是我們主要研究的內(nèi)容，它一般可歸納為以下三類基本問題：1）實現(xiàn)構件給定位置（亦稱剛體導引），即要求連桿機構能引導某構件按規(guī)定順序精確或近似地經(jīng)過給定的若干位置。2) 實現(xiàn)已知運動規(guī)律（亦稱函數(shù)生成），即要求主、從動件滿足已知的若干組對應位置關系，包括滿足一定的急回特性要求，或者在主動件運動規(guī)律一定時，從動件能精確或近似地按給定規(guī)律運動。3) 實現(xiàn)已知運動軌跡（亦稱軌跡生成），即要求連桿機構中

36、作平面運動的構件上某一點精確或近似地沿著給定的軌跡運動。在進行平面連桿機構運動設計時，往往是以上述運動要求為主要設計目標，同時還要兼顧一些運動特性和傳力特性等方面的要求，如整轉副要求、壓力角或傳動角要求、機構占據(jù)空間位置要求等。另外，設計結果還應滿足運動連續(xù)性要求，即當主動件連續(xù)運動時，從動件也能連續(xù)地占據(jù)預定的各個位置，而不能出現(xiàn)錯位或錯序等現(xiàn)象。平面連桿機構運動設計的方法主要是幾何法和解析法，此外還有圖譜法和模型實驗法。幾何法是利用機構運動過程中各運動副位置之間的幾何關系，通過作圖獲得有關運動尺寸，所以幾何法直觀形象，幾何關系清晰，對于一些簡單設計問題的處理是有效而快捷的，但由于作圖誤差的

37、存在，所以設計精度較低。將k=1/3帶入，=90。已知搖桿最大的搖擺距離為350mm，又知極位夾角為90，我們根據(jù)給定的急回要求設計四連桿機構。根據(jù)急回運動要求設計四桿機構，主要利用機構在極位時的幾何關系。設計時，先利用公式3-1 算出極位夾角，并畫出及最大擺程的直線 c1 c2。下面來求固定鉸鏈a 。為此，方程加以描述，通過方程的求解獲得有關運動尺寸，故其直觀性差，但設計精度高。隨著數(shù)值計算方法的發(fā)展和計算機的普及應用，解析法已成為各類平面連桿機構運動設計的一種有效方法。【12】3.3 傳動機構的模擬計算各桿長計算已知t1 、t2 則行程速度變化系數(shù)k=本設計中t1=1 t2=3 則k=1/

38、3然后根據(jù)行程速度變化系數(shù)k，求極位夾角 （3-1）分別做c2m垂直于c1c2 和 c2c1n =90-,c2m與c1n交于點p，再做pc1c2的外接圓，則圓弧上任意一a都滿足c1ac2=，所以固定鉸鏈應選在此段位置上。由于本設計中=90，故p點與c1c2直線重合，則c1c2即為該圓的直徑。在圓弧上任選一點a，連接ac1和ac2 ，以a為圓心畫一圓，該圓交ac1和ac2于點b1和b2（由于c2d為左側極值位置，故b點在c2a延長線上），最后確定d點，由于cd桿所走的軌跡為一對稱圖形，故d點應該在c1c2的中垂線上，最后所確定的各桿長應該滿足曲柄搖桿機構的桿長特點： 最長桿+最短桿其余連桿之和

39、（3-2）根據(jù)這一方法畫出圖3-2，其中ab=72bc=163cd=252ad=164ce=102c1c2=250e1e2=350將本機構各桿長帶入公式3-1中：72+252163+164 符合曲柄搖桿機構的桿長條件經(jīng)過驗證，軌跡曲線的e1e2段的最高點高于直線段ab的距離為46，避免了零件停歇時受到輸送架的不應有的回碰。圖3-1 四桿機構設計模擬圖4其他部件的設計及其計算4.1 電動機的選擇表4.1 電動機的選擇過程分析結論類型根據(jù)一般帶式輸送機選用的電動機選擇選用y系列封閉式三相異步電動機功率工作機所需有效功率為圓柱齒輪傳動(8級精度)效率(兩對)為10.97 2滾動軸承傳動效率(四對)為

40、20.98 4帶動的效率30.96電動機輸出有效功率為：電動機輸出功率為p=3.73kw型號查得型號y132m1-6封閉式三相異步電動機參數(shù)如下p=4kw 轉速為960r/min同步轉速1000 r/min選用型號y132m1-6 封閉式三相異步電動機4.2 傳動比的分配4.2 傳動比的分配目的過程分析結論分配傳動比傳動系統(tǒng)的總傳動比其中i是傳動系統(tǒng)的總傳動比，多級串聯(lián)傳動系統(tǒng)的總傳動等于各級傳動比的連乘積；nm是電動機的滿載轉速，單位為r/min；nw 為工作機輸入軸的轉速，單位為r/min。計算如下, 取取 =3.5 =4.2i:總傳動比 ：帶傳動比 ：低速級齒輪傳動比 ：高速級齒輪傳動比

41、=14.6=3.5=4.24.3 傳動齒輪的設計4.3.1 選精度等級、材料及齒數(shù)，齒型1）確定齒輪類型兩齒輪均為標準圓柱斜齒輪。2）材料選擇小齒輪材料為40cr（調(diào)質），硬度為280hbs，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質），硬度為240hbs，二者材料硬度差為40hbs。3）運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度。4）選小齒輪齒數(shù)z124，大齒輪齒數(shù)z21z14.224=100.8,取z2=101。5）選取螺旋角。初選螺旋角。4.3.2 按齒面接觸強度設計按公式試算，即 （4-1）4.3.2.1 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值（1）試選（2）選取區(qū)域系數(shù)（3）計算小齒輪傳遞的轉矩 （4-2）（4）

42、由表選取齒寬系數(shù)（5）由表查得材料的彈性影響系數(shù)（6）由圖按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限（7）由公式計算應力循環(huán)次數(shù)（8）由圖查得接觸疲勞強度壽命系數(shù)（9）計算接觸疲勞強度許用應力取失效概率為，安全系數(shù)為s=1，由式得 4.3.2.2 計算（1）試算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得（2）計算圓周速度 （4-3） （3）計算齒寬及模數(shù) （4-4） （4-5） （4-6） （4）計算縱向重合度 （4-7） （5）計算載荷系數(shù)k已知使用系數(shù)根據(jù)，級精度，由圖查得動載荷系數(shù)由表查得由圖查得假定，由表查得故載荷系數(shù) （4-8）（6）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，

43、由式得 (4-9）（7）計算模數(shù) （4-10）4.3.3 按齒根彎曲強度設計由式可得出mn （4-11） 4.3.3.1 確定計算參數(shù)（1）計算載荷系數(shù) （4-12）（2）根據(jù)縱向重合度，從圖中查得螺旋角影響系數(shù)（3）計算當量齒數(shù) （4-13）（4）查取齒形系數(shù)由表查得（5）查取應力校正系數(shù)由表查得（6）由圖查得，小齒輪的彎曲疲勞強度極限大齒輪的彎曲疲勞強度極限（7）由圖查得彎曲疲勞強度壽命系數(shù)（8）計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù)s1.4，由式得（9）計算大小齒輪的大齒輪的數(shù)據(jù)大4.3.3.2 設計計算對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，取1.5mm，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度， 須按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑來計算應有的齒數(shù)。于是有 （4-14）取，則4.3.4 幾何尺寸計算1）計算中心距 （4-15）將中心距圓整為109mm2）按圓整后的中心距修正螺旋角 （4-16）因值改變不多，故參數(shù)、等不必修正。3)計算大、小齒輪的分度圓直徑 （4-17）4）計算大、小齒輪的齒根圓直徑 （4-18）5）計算齒輪寬度 （4-19）圓整后取；4.3.5 驗算 （4-20） （4-21）合適4.3.6 低速級齒輪參數(shù)低速