自動(dòng)進(jìn)料夾緊裝置完稿

1、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程名稱(chēng) 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 課程題目 自動(dòng)進(jìn)料夾緊裝置 指導(dǎo)老師 王玉丹 小組成員 072125 許志遠(yuǎn) 小組成員 072123 高玉瓊 本科生專(zhuān)業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 所在院系 機(jī)械與電子信息學(xué)院 日 期 2014年 06月 07日 目錄一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)- 1 -1.1 工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程- 1 -1.2 設(shè)計(jì)要求- 1 -1.3 主要技術(shù)參數(shù)要求- 1 -1.4 課程設(shè)計(jì)任務(wù)要求- 1 -二、執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)- 2 -2.1 電動(dòng)機(jī)選擇- 2 -2.2步進(jìn)送料機(jī)構(gòu)- 2 -進(jìn)料機(jī)構(gòu)為齒輪齒條間歇機(jī)構(gòu)- 2 -進(jìn)料機(jī)構(gòu)為外嚙合槽輪間歇機(jī)構(gòu)- 3 -

2、進(jìn)料機(jī)構(gòu)為不完全齒輪間歇機(jī)構(gòu)- 4 -進(jìn)料間歇機(jī)構(gòu)的選擇：- 4 -2.3 夾緊機(jī)構(gòu)- 5 -2.3.1 夾緊裝置為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)- 5 -2.3.2 夾緊裝置為凸輪滑塊機(jī)構(gòu)- 5 -2.4 機(jī)構(gòu)總體運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖- 6 -2.4.1 機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖- 6 -2.4.2 機(jī)構(gòu)總體運(yùn)動(dòng)方案流程圖- 7 -三、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖- 8 -3.1外嚙合槽輪進(jìn)料機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)簡(jiǎn)圖- 8 -3.2對(duì)心滾子推桿凸輪夾緊裝置運(yùn)動(dòng)循環(huán)簡(jiǎn)圖- 8 -四、槽輪機(jī)構(gòu)尺寸確定及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析- 9 -4.1六槽輪機(jī)構(gòu)主要尺寸確定- 9 -4.2六槽槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析- 11 -五、夾緊機(jī)構(gòu)尺寸確定及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析- 12 -5.1

3、夾緊裝置：對(duì)心滾子推桿凸輪機(jī)構(gòu)尺寸的確定- 12 -5.2 對(duì)心滾子推桿凸輪機(jī)構(gòu)各參數(shù)值的程序編寫(xiě)及圖像- 14 -六、輪系尺寸確定- 19 -6.1輪系尺寸確定- 19 -6.2輪系中輪r3尺寸確定- 20 -七、課程設(shè)計(jì)總結(jié)- 21 -7.1方案設(shè)計(jì)小結(jié)- 21 -7.2運(yùn)動(dòng)結(jié)果分析和問(wèn)題分析- 21 -7.3課程設(shè)計(jì)感想- 22 -八、參考文獻(xiàn)- 22 -附錄：solidworks仿真動(dòng)畫(huà)- 23 -一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.1 工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程 設(shè)計(jì)某自動(dòng)機(jī)的自動(dòng)進(jìn)料夾緊裝置。自動(dòng)機(jī)為完成沖壓工作需要自動(dòng)單向步進(jìn)進(jìn)料，料被送到工位后需要自動(dòng)夾緊。夾緊后機(jī)器進(jìn)行沖壓工作，沖壓一次時(shí)間約

4、為3s（其中0.5停留）。料可放在托架上，隨托架在導(dǎo)軌上間隙移動(dòng)。 1.2 設(shè)計(jì)要求 1、進(jìn)料機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)的動(dòng)作與沖壓工作時(shí)間配合協(xié)調(diào)。 2、送料機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)單向步進(jìn)進(jìn)料，要求步進(jìn)距離準(zhǔn)確和送料平穩(wěn)。3、由于料尺寸較大，要考慮整個(gè)機(jī)構(gòu)的剛度和運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。1.3 主要技術(shù)參數(shù)要求1、 每分鐘步進(jìn)次數(shù)為10次； 2、 步進(jìn)距離為900 mm； 3、 料及托架的重量約為30 kg。1.4 課程設(shè)計(jì)任務(wù)要求1、根據(jù)各執(zhí)行件的動(dòng)作要求及其工作時(shí)間擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；2、進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)即進(jìn)料機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)的選型；3、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià)和確定，并進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸計(jì)算和必要的運(yùn)動(dòng)分析；4、按選定的電機(jī)和執(zhí)

5、行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案，進(jìn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸計(jì)算；5、畫(huà)出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖； 6、編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；7、進(jìn)一步工作：執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)畫(huà)演示等。二、執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)2.1 電動(dòng)機(jī)選擇選用6極電機(jī)為1000r/min，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)周期為6s,故要求設(shè)計(jì)的輪系的減速比為100。2.2步進(jìn)送料機(jī)構(gòu)送料機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)單向步進(jìn)進(jìn)料且隨著托架在導(dǎo)軌上進(jìn)行間歇運(yùn)動(dòng)，故采用間歇機(jī)構(gòu)。進(jìn)料機(jī)構(gòu)為齒輪齒條間歇機(jī)構(gòu)在初定執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案時(shí)，我們所選的間歇運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為不完全齒輪和齒條機(jī)構(gòu)，其簡(jiǎn)圖如圖 圖2.2.1：齒輪齒條機(jī)構(gòu)其中齒輪齒條傳動(dòng)有以下優(yōu)點(diǎn)： 1、傳遞動(dòng)力大扭矩高的特點(diǎn)。齒輪傳動(dòng)用來(lái)傳遞任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)

6、力，其圓周速度可達(dá)到300m/s，傳遞功率可達(dá)105KW，直徑可從不到1mm到150m以上。2、使用壽命長(zhǎng)，工作平穩(wěn)，能保證恒定的傳動(dòng)比，能傳遞任意夾角兩軸間的運(yùn)動(dòng)?？尚行苑治觯嚎紤]到工件是通過(guò)傳送帶傳動(dòng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效簡(jiǎn)捷的安裝，安裝進(jìn)度要求較高；此外，齒輪齒條傳動(dòng)過(guò)程中會(huì)存在齒的磨損現(xiàn)象，在多次重復(fù)自動(dòng)進(jìn)料過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生誤差，難以達(dá)到較高的精度要求，故放棄齒輪齒條機(jī)構(gòu)。進(jìn)料機(jī)構(gòu)為外嚙合槽輪間歇機(jī)構(gòu)圖2.2.2 外槽輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖槽輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外形尺寸小，機(jī)械效率高，并能能平穩(wěn)的、間歇的進(jìn)行轉(zhuǎn)位。外槽輪機(jī)構(gòu)在圓銷(xiāo)開(kāi)始進(jìn)入和退出徑向槽時(shí)，角加速度有突變，故在此兩瞬間有柔性沖擊。而且槽輪的槽數(shù)z越

7、大，柔性沖擊越小。因而標(biāo)志間歇運(yùn)動(dòng)特性的各參數(shù)，如主動(dòng)撥盤(pán)每轉(zhuǎn)一周槽輪停歇的次數(shù)、槽輪每轉(zhuǎn)一周停歇的次數(shù)、每次運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)過(guò)的角度、槽輪每次運(yùn)動(dòng)停歇的時(shí)間長(zhǎng)短等，允許調(diào)整的幅度較之其他機(jī)構(gòu)大得多，故設(shè)計(jì)較為靈活。進(jìn)料機(jī)構(gòu)為不完全齒輪間歇機(jī)構(gòu)圖2.2.3 外槽輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖不完全齒輪設(shè)計(jì)原理：在主動(dòng)齒輪只做出一個(gè)或幾個(gè)齒，根據(jù)運(yùn)動(dòng)時(shí)間3s和停歇時(shí)間0.5s的要求在從動(dòng)輪上作出與主動(dòng)輪相嚙合的輪齒。其余部分為鎖止圓弧。當(dāng)兩輪齒進(jìn)入嚙合時(shí)，與齒輪傳動(dòng)一樣，無(wú)齒部分由鎖止圓弧定位使從動(dòng)輪靜止。 特點(diǎn)以及可行性分析：不完全齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、工作可靠，從動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)時(shí)間和靜止時(shí)間可在較大范圍內(nèi)變化。但是從動(dòng)輪

8、在開(kāi)始進(jìn)入嚙合與脫離嚙合時(shí)有較大沖擊，齒輪易受磨損故一般只用于低速，輕載場(chǎng)合。有標(biāo)志間歇運(yùn)動(dòng)特性的各參數(shù)，如主動(dòng)輪每轉(zhuǎn)一周從動(dòng)輪停歇的次數(shù)、從動(dòng)輪每轉(zhuǎn)一周停歇的次數(shù)、每次運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)過(guò)的角度、每次停歇的時(shí)間長(zhǎng)短等，調(diào)整的幅度多樣，故設(shè)計(jì)比較靈活。進(jìn)料間歇機(jī)構(gòu)的選擇：有上述分析可知，間歇機(jī)構(gòu)在后面兩種方案中選擇，經(jīng)過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)的時(shí)間配合問(wèn)題的計(jì)算，得出只有六槽外槽輪機(jī)構(gòu)的間歇運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相配合，時(shí)間上調(diào)整幅度比較大，因此采用該槽輪機(jī)構(gòu)。2.3 夾緊機(jī)構(gòu) 夾緊裝置為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（如圖2.3.1所示）圖 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 夾緊裝置為凸輪滑塊機(jī)構(gòu)（如圖2.3.2所示）圖 凸輪滑塊機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)可行性

9、分析：方案一（圖）：通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)渦輪蝸桿運(yùn)動(dòng)，從而利用渦輪帶動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊。這樣，整個(gè)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并易于實(shí)現(xiàn)，但是機(jī)構(gòu)不夠緊促，且傳動(dòng)不夠精確。方案二（圖）：利用盤(pán)形溝槽狀凸輪實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊，與進(jìn)料機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。此機(jī)構(gòu)利用凸輪上的凹槽與置于槽中的推桿上的滾子使凸輪與推桿接觸。與上一設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)相比，此機(jī)構(gòu)對(duì)工件的壓力更大，機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)更合理，實(shí)現(xiàn)滑塊的直線傳動(dòng)。因此正式設(shè)計(jì)方案選用此機(jī)構(gòu)。2.4 機(jī)構(gòu)總體運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖 機(jī)構(gòu)總體簡(jiǎn)圖 機(jī)構(gòu)總體運(yùn)動(dòng)方案流程圖圖 機(jī)構(gòu)總體運(yùn)動(dòng)方案流程圖開(kāi)始電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)（原動(dòng)件，運(yùn)動(dòng)輸出）齒輪系統(tǒng)（傳動(dòng)、變速）進(jìn)料機(jī)構(gòu)（外嚙合槽輪

10、間歇機(jī)構(gòu)）沖壓3s（0.5s停留）進(jìn)料2s夾緊1s夾緊機(jī)構(gòu)（對(duì)心滾子推桿凸輪機(jī)構(gòu)）回程（回程角60°）近休止（近休止角60°）遠(yuǎn)休止（遠(yuǎn)休止角180°）升程（升程角60°）錐齒傳動(dòng)傳送帶三、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖3.1外嚙合槽輪進(jìn)料機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)簡(jiǎn)圖由題目要求，料隨傳送帶做步進(jìn)運(yùn)動(dòng)，由于每分鐘步進(jìn)十次，所以每6秒完成一次步進(jìn)并沖壓。由題目要求，沖壓用時(shí)為3秒，故步進(jìn)900mm就只用時(shí)3秒。由以上要求，可做得外嚙合槽輪進(jìn)料機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)簡(jiǎn)圖如下：圖3.1 外嚙合槽輪進(jìn)料機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)簡(jiǎn)圖進(jìn)料裝置（外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)）進(jìn)料2s工件夾緊1s 沖壓 3s3.2對(duì)心滾子推桿凸輪

11、夾緊裝置運(yùn)動(dòng)循環(huán)簡(jiǎn)圖 夾緊裝置與進(jìn)料機(jī)構(gòu)相配合，故按照進(jìn)料裝置的進(jìn)料、壓緊及沖壓時(shí)間可確定凸輪機(jī)構(gòu)的各行程夾角。由此做出對(duì)心滾子推桿凸輪夾緊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)簡(jiǎn)圖如下：圖3.2 對(duì)心滾子推桿凸輪夾緊裝置運(yùn)動(dòng)循環(huán)簡(jiǎn)圖夾緊裝置（對(duì)心滾子推桿凸輪機(jī)構(gòu)）回程（進(jìn)料狀態(tài)）60°近休止（進(jìn)料狀態(tài)）60°升程（進(jìn)行夾緊）60°遠(yuǎn)休止（沖壓狀態(tài)）180°四、槽輪機(jī)構(gòu)尺寸確定及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析4.1六槽輪機(jī)構(gòu)主要尺寸確定由題意有其中每分鐘步進(jìn)次數(shù)為10次，則每次步進(jìn)花費(fèi)時(shí)間為6s即周期T=6s，其中槽輪機(jī)構(gòu)充當(dāng)進(jìn)料間歇機(jī)構(gòu)，且運(yùn)動(dòng)時(shí)間為2s則間歇時(shí)間為4s，動(dòng)停比為1:2。槽輪機(jī)構(gòu)

12、的動(dòng)停比k： k=(m(z-2)/(2z-m(z-2) 則可以確定m=1，z=6,其中m是圓銷(xiāo)數(shù)，z為槽數(shù)。槽輪每循環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t1 = (z-2)/z 30/n1 其中n1為主動(dòng)撥盤(pán)轉(zhuǎn)速 由上式解出n1=10，主動(dòng)撥盤(pán)角速度1=2/T =1.047rad/s附槽輪其他主要參數(shù)：槽輪槽間角：2=2/z=2*180°/6=60°撥盤(pán)運(yùn)動(dòng)角：2=-2=120°取中心距L=100mm，撥盤(pán)上圓銷(xiāo)半徑Rt=4mm圓銷(xiāo)中心軌跡半徑R=Lsin=100*sin30°=50mm槽輪外徑s= Lcos=100*cos30°=86.60mm輪槽深度h有h s-(

13、L-R-Rt)=40.6 取h=42mmd12(L-s)=26.8 mm d1=26 mmd22(L-R-Rt)=92 mm d2=86 mm槽輪輪葉齒頂厚度b=4mm 則鎖止弧的半徑Ro=R-b-Rt=42mm圓銷(xiāo)中心軌跡半徑R1與中心距C的比 ： =R/C=sin( /z)=0.5由上述分析可得槽輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下其中L=100mm，s=86.6mm，R=50mm，Rt=b=4mm，h=42mm， =30°，=60°槽輪間歇機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖槽輪間歇機(jī)構(gòu)配合SolidWorks仿真4.2六槽槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析有上述尺寸可得到以下關(guān)系Rsin=rxsinRcos+rxcos=L 消

14、去rx并令R/L=得到tan=tan/(1-cos) 將上式對(duì)時(shí)間t求導(dǎo)有 令d/dt=2 ；2=(d)2/（dt)2可得2/1=(cos-)/(1-2cos+2) 2/(1)2=(2-1)sin/(1-2cos+2)2令x=，y=2/1,z=2/(1)2附MATLAB程序（角速度之比）：x=-1.5:1.5; %x單位為弧度y=0.5*(cos(x)-0.5)/(1-cos(x)+0.25); %外槽輪機(jī)構(gòu)角速度與主動(dòng)撥盤(pán)角速度之比plot(x,y) %輸出圖像槽輪機(jī)構(gòu)中槽輪角速度與主動(dòng)撥盤(pán)的角速度的比值隨撥盤(pán)轉(zhuǎn)角變化曲線如下圖4.2 2/1隨變化曲線圖附MATLAB程序（角加速度與角速平方

15、之比）：x=-1.5:1.5; %x的單位為弧度 z=-0.375*sin(x) /(1-cos(x)+0.25); %槽輪角加速度與主動(dòng)撥盤(pán)角速度的平方的比值plot(x,z)槽輪角加速度與主動(dòng)撥盤(pán)角速度的平方的比值隨主動(dòng)撥盤(pán)轉(zhuǎn)角變化的規(guī)律如下：圖4.32/（1）2隨變化曲線圖五、夾緊機(jī)構(gòu)尺寸確定及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析5.1 夾緊裝置：對(duì)心滾子推桿凸輪機(jī)構(gòu)尺寸的確定 運(yùn)動(dòng)規(guī)律的確定：運(yùn)動(dòng)規(guī)律最大速度Vmax( hw/0)×最大加速度amax(h w²/0²)×最大躍jmax( hw³/ 0³)×適用場(chǎng)合等速運(yùn)動(dòng) 1.00低速輕載等加

16、速等減速 2.004.00中速輕載余弦加速度 1.574.93中低速重載正弦加速度 2.006.2839.5中高速輕載五次多項(xiàng)式 1.885.7760.0高速中速 由于夾緊裝置為低速輕載，故按上表可知該凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)符合等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。5.1.2求理論廓線方程初步設(shè)計(jì)：凸輪的基圓半徑為100mm，滾子半徑為10mm。h=30mm。各行程角度設(shè)計(jì)：由于自動(dòng)進(jìn)料裝置的進(jìn)料時(shí)間為2s，夾緊時(shí)間為1s，沖壓時(shí)間為3s，故由此確定凸輪夾緊裝置的回程及近休止時(shí)間為2s，推程時(shí)間為1s，遠(yuǎn)休止時(shí)間為3s，以此確定回程角為/3,近休止角為/3，升程角為/3，遠(yuǎn)休止角為。其中對(duì)心擺動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的理論廓線的坐

17、標(biāo)可表示為 x=(r0+s)sin y=(r0+s)cos 1）、推程階段： s1=h 1/ 0 v=hw / 0 1 =0,/3；（0為升程角 ）2）、遠(yuǎn)休止階段：s2=h v=0 2 =0,;3）、回程階段： s3=h（1-1/0） v=-hw/0 3 =0,/3;（0為回程角） 4）、近休止階段： s4=0 v=0 4 =0, /3;5）、推程段和回程段的壓力角：= arctan|(ds/ d )/(r0+s)|取計(jì)算間隔為1°，將以上各相應(yīng)值帶入坐標(biāo)計(jì)算式計(jì)算理論輪廓線上各點(diǎn)的坐標(biāo)值，在計(jì)算時(shí)應(yīng)注意：在推程階段 0=1，在回程階段 0=1+2+3。5.1.3求工作廓線方程并確

18、定凸輪輪廓（matlab程序設(shè)計(jì)） x=x-rcos y=y-r sin 其中： sin= (dx/d)/(dx/d)²+(dy/d)²½ cos=-(dy/d)/(dx/d)²+(dy/d)²½5.2 對(duì)心滾子推桿凸輪機(jī)構(gòu)各參數(shù)值的程序編寫(xiě)及圖像根據(jù)以上凸輪實(shí)際輪廓線方程，編寫(xiě)繪制凸輪輪廓曲線的程序如下： 凸輪夾緊機(jī)構(gòu)位移圖像編程：附MATLAB源程序h=30;w=2*pi/3;theta1=pi/3;theta2=240*pi/180;theta3=300*pi/180;theta4=2*pi;j1=linspace(0,thet

19、a1,60);s1=h*j1/theta1;j2=linspace(theta1,theta2,180);s2=h;j3=linspace(theta2,theta3,60);s3=h-h*(j3-theta2)/(theta3-theta2);j4=linspace(theta3,theta4,60);s4=0;plot(j1,s1,j2,s2,j3,s3)grid on其圖像如圖5.2.1所示圖5.2.1 凸輪位移圖像凸輪夾緊機(jī)構(gòu)速度圖像編程：附MATLAB源程序h=30;w=2*pi/3;theta1=pi/3;theta2=240*pi/180;theta3=300*pi/180;th

20、eta4=2*pi;j1=linspace(0,theta1,60);v1=h*w/theta1;j2=linspace(theta1,theta2,180);v2=0;j3=linspace(theta2,theta3,60);v3=-h*w/(theta3-theta2);j4=linspace(theta3,theta4,60);v4=0;plot(j1,v1,r,j2,v2,r,j3,v3,r) 其圖像如圖所示圖5.2.2 凸輪速度圖像由程序圖像可知，v1=60.000，v2=v3=0，v4=-60.000凸輪輪廓圖像編程：附MATLAB源程序h=30;w=2*pi/3;theta1=

21、pi/3;theta2=240*pi/180; theta3=300*pi/180;theta4=2*pi;j1=linspace(0,theta1,60);s1=h*j1/theta1;j2=linspace(theta1,theta2,180);s2=h;j3=linspace(theta2,theta3,60);s3=h-h*(j3-theta2)/(theta3-theta2);j4=linspace(theta3,theta4,60);s4=0;plot(j1,s1,j2,s2,j3,s3)grid onj1=linspace(0,theta1,60);v1=h*w/theta1;j

22、2=linspace(theta1,theta2,180);v2=0;j3=linspace(theta2,theta3,60);v3=-h*w/(theta3-theta2);j4=linspace(theta3,theta4,60);v4=0;plot(j1,v1,j2,v2,j3,v3)grid onr0=70;x1=(r0+s1).*sin(j1);y1=(r0+s1).*cos(j1);x2=(r0+s2).*sin(j2);y2=(r0+s2).*cos(j2);x3=(r0+s3).*sin(j3);y3=(r0+s3).*cos(j3);x4=(r0+s4).*sin(j4);

23、y4=(r0+s4).*cos(j4);plot(x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4)grid ontitle('凸輪輪廓')其圖像如圖5.2.3所示圖5.2.3 凸輪輪廓圖凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角驗(yàn)算 壓力角驗(yàn)算公式為：= arctan|(ds/ d )/(r0+s)|計(jì)算時(shí)將圓心角分為360份，計(jì)算間隔為1°，在計(jì)算每間隔1°取一個(gè)點(diǎn)并求出對(duì)應(yīng)的壓力角。應(yīng)注意：在推程階段 0=1，在回程階段 0=1+2+3。凸輪壓力角驗(yàn)算編程：附MATLAB源程序h=30;w=2*pi/3;r0=70;theta1=pi/3;theta2=240*pi/180;th

24、eta3=300*pi/180;theta4=2*pi;%推程階段：m1=linspace(0,theta1,60);s1=h*m1/theta1;v1=h*w/theta1;a1=atan(v1./(w*(r0+s1);%遠(yuǎn)休止階段：m2=linspace(theta1,theta2,180);s2=h;v2=0;a2=0;%回程階段：m3=linspace(theta2,theta3,60);s3=h-h*(m3-theta2)/(theta3-theta2);v3=-h*w/(theta3-theta2);a3=atan(v3./(w*(r0+s3);%近休止階段：m4=linspace

25、(theta3,theta4,60);s4=0;v4=0;a4=0;plot(m1,a1,r,m2,a2,r,m3,a3,r,m4,a4,r)grid ontitle('夾緊凸輪推桿壓力角圖')其圖像如圖5.2.4所示圖5.2.4 凸輪機(jī)構(gòu)壓力角驗(yàn)算圖凸輪部分壓力角真值表由編程結(jié)果可知，凸輪的最大壓力角為：0.3885/*180=22.259° 而制動(dòng)推桿的壓力角許用值為30°，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。六、輪系尺寸確定6.1輪系尺寸確定行星輪系尺寸確定：已知電機(jī)轉(zhuǎn)速為nH =1000r/min 7=1=1.05rad/s即槽輪機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)在時(shí)間上同步的。4=1.86

26、 rad/s i4H=1-z8z9/z4z8=n4/nHn4=17.5 r/min=n4 z8z9/z4z8=39/40 i4H=1-39/40=1/40取z8=20 z4=20 z9=39 z8=40 m8=m4=m9=m8=4 mm即 d8=80 mm d4=80 mm d9=156 mm d8=160 mm其他傳動(dòng)輪系尺寸的確定：z3=20 z2=120 m3=m2=2 mm 得d3=60 mm d2=240 mm a32=150 mm1=1=1.05 rad/s 取m5=m6=4 mmz5=z6=20 計(jì)算得d5=d6=80 mmi41=4/1=z1/z4 i45=4/5=z5/z4

27、其中z1/z5=35/26取z1=35 z5=26 m1=m4=m5=4 mm d1=140 mm d5=104 mm取z4=20 d4=80 mm 4=1.86 rad/s6.2輪系中輪r3尺寸確定t的范圍是0td時(shí)有，的范圍是12時(shí)有s=vLdt vL=r3*3=r3*3i23=1/6=2/3 vL=62r3s=63r3dt=6r3 2/1d 由此可以求出r3.r3的計(jì)算（附MATLAB源程序）>> a=-pi/3:pi/360:pi/3;>> y1=2*cos(a)-1./5-4*cos(a);>> z=cumsum(y1)*pi/360;>&g

28、t; plot(a,y1,'-r',a,z,'-g')當(dāng)a=pi/3時(shí)，z=1.05,可求得r3=143 mm.輪r3變化規(guī)律圖如圖6.1：程序中a表示主動(dòng)撥盤(pán)的轉(zhuǎn)角，y1表示輪角速度與主動(dòng)撥盤(pán)的角速度的比值，Z表示槽輪角速度與主動(dòng)撥盤(pán)的角速度的比值對(duì)主動(dòng)撥盤(pán)的轉(zhuǎn)角的積分函數(shù)。紅線表示槽輪角速度與主動(dòng)撥盤(pán)的角速度的比值隨主動(dòng)撥盤(pán)的轉(zhuǎn)角變化的規(guī)律；綠線表示槽輪角速度與主動(dòng)撥盤(pán)的角速度的比值對(duì)主動(dòng)撥盤(pán)的轉(zhuǎn)角的積分曲線。七、課程設(shè)計(jì)總結(jié) 7.1方案設(shè)計(jì)小結(jié) 在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)用到了對(duì)心滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)、槽輪機(jī)構(gòu)等常用機(jī)構(gòu)，完成了從零件的自動(dòng)步進(jìn)進(jìn)料，最后夾緊的功能。 齒輪

29、傳動(dòng)部分：該裝置選用1000r/s的交流電動(dòng)機(jī)，利用齒輪進(jìn)行兩級(jí)減速，將主軸的轉(zhuǎn)速降到20r/s，減速比為50。自動(dòng)進(jìn)料機(jī)構(gòu)部分：通過(guò)齒輪系的減速，主動(dòng)撥盤(pán)的轉(zhuǎn)速為20r/s，通過(guò)主軸撥盤(pán)帶動(dòng)槽輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行間歇運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而由槽輪機(jī)構(gòu)的間歇移動(dòng)帶動(dòng)傳送帶的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)步進(jìn)進(jìn)料。夾緊和定位部分：同樣利用兩個(gè)錐齒輪實(shí)現(xiàn)和電機(jī)之間的傳動(dòng)比，對(duì)心滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)同步加緊和定位，即升程、遠(yuǎn)休止、返程、近休止步調(diào)一致。7.2運(yùn)動(dòng)結(jié)果分析和問(wèn)題分析我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)做了時(shí)間上的分配，送料2秒，夾緊1秒，沖壓3秒（停留0.5s）。送料完成后（計(jì)時(shí)為0），凸輪推程開(kāi)始，0.75秒時(shí)，沖壓開(kāi)始，推桿進(jìn)入遠(yuǎn)休止區(qū)，3

30、.25秒時(shí)，沖壓下降完畢，壓頭上升，凸輪回程（沖壓繼續(xù)停留0.5秒），0.75秒此時(shí)已過(guò)，4秒，回程完畢，凸輪進(jìn)入近休止區(qū)，履帶開(kāi)始送料，經(jīng)過(guò)2秒，送料完成，此時(shí)凸輪近休止過(guò)程完畢，推程開(kāi)始，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。合理配置槽輪機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)的初相位（根據(jù)具體情況而定），還應(yīng)該設(shè)置一些時(shí)間補(bǔ)償點(diǎn)。運(yùn)動(dòng)過(guò)程并不是絕對(duì)精準(zhǔn)，有一定的誤差存在，參照上述2/1和2/（1）2的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選適合的撥盤(pán)初始轉(zhuǎn)角，推薦（-45°45°），此時(shí)運(yùn)動(dòng)最為平穩(wěn)。由于凸輪均采用直動(dòng)推桿，定位裝置的推桿是橫向放置，該設(shè)計(jì)中沒(méi)有考慮到摩擦的影響；另外每個(gè)部分（齒輪系、送料、夾緊和定位）都是分開(kāi)設(shè)計(jì)，各個(gè)部件之

31、間的配合并非很完善。自動(dòng)進(jìn)料機(jī)構(gòu)采用的是槽輪機(jī)構(gòu)，由于槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中存在柔性沖擊，故而在使用過(guò)程中，槽輪機(jī)構(gòu)容易磨損受損害，故而存在缺陷和不足。7.3課程設(shè)計(jì)感想 當(dāng)我們拿到此次設(shè)計(jì)課題時(shí)，我們?cè)泻芏嘞敕?，而且似乎都行得通。然而，?dāng)我們進(jìn)行理論分析時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)有很多地方是很難實(shí)現(xiàn)的。這讓我們明白機(jī)械設(shè)計(jì)絕不同于藝術(shù)設(shè)計(jì)，它需要很?chē)?yán)格的理論依據(jù)和嚴(yán)密的推算、分析。另外，課程設(shè)計(jì)涉及到很多課程的知識(shí)，理論力學(xué)、機(jī)械原理等課程以及CAD、MATLAB以及SolidWorks軟件的使用等。 此次課程設(shè)計(jì)，融匯了本學(xué)期所學(xué)的機(jī)械原理這門(mén)課程的知識(shí)并將其綜合運(yùn)用到實(shí)際中，此外對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)也有了初步的認(rèn)識(shí)。這次課程設(shè)計(jì)，我們雖然感覺(jué)很累，但在這整個(gè)過(guò)程