機械原理課程設(shè)計-步進(jìn)式輸送機

1、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)技術(shù)師范學(xué)院課程設(shè)計說明書課程名稱： 機 械 原 理 課 程 設(shè) 計 題目名稱： 步 進(jìn) 式 輸 送 機 班 級： 06級機械制教育班 姓 名： 學(xué) 號： 2 0 0 6 4 0 9 1 9 1 20 指導(dǎo)教師： 評定成績：教師評語： 指導(dǎo)老師簽名： 2008 年 6 月 16 日目 錄一、設(shè)計任務(wù)書31.課程名稱: 步進(jìn)輸送機構(gòu)32.運動要求和計算根本數(shù)據(jù)33.設(shè)計任務(wù)3二、機構(gòu)方案確實定.31、機構(gòu)往復(fù)運動方案確實定42、傳動系統(tǒng)方案確實定4三、運動循環(huán)圖：.5四、主要機構(gòu)的設(shè)計計算：.71、曲柄滑塊擺動機構(gòu)送料機構(gòu)的分析：62、齒輪設(shè)計93、凸輪機構(gòu)設(shè)計11 五、收獲體會

2、、建議.14六、參考文獻(xiàn).15一、設(shè)計任務(wù)書1.課程名稱: 步進(jìn)輸送機構(gòu)2.運動要求和計算根本數(shù)據(jù)滑架為水平縱向往復(fù)直線運動，每分鐘往復(fù)次數(shù)為n1分三級可調(diào)：n1 = 15 str/min 、 12 str/min 、 20 str/min送料的行程 H = 700 mm 機架長度在250300mm之間 ,原動機采用交流異步電動機,額定轉(zhuǎn)速720 r/min。3.設(shè)計任務(wù)(1)曲柄滑塊機構(gòu)的運動分析(2)齒輪機構(gòu)設(shè)計(3)凸輪機構(gòu)設(shè)計二、機構(gòu)方案確實定1、機構(gòu)往復(fù)運動方案確實定 序號 方案簡圖 方案的簡要說明 方 該機構(gòu)為曲柄滑塊擺動機構(gòu)：機構(gòu)具有急回特性，傳動的行程可調(diào)。剛性比擬好，易傳遞交

3、大的工件。改變 案 機架的長度，可以使設(shè)計出來的機器體 1 積也不是很大。傳動也比擬平穩(wěn)。 該機構(gòu)為直動滑塊機構(gòu)：方 機構(gòu)無急回特性，傳動的行程可調(diào)。案 但可調(diào)的行程過大時，影響各件的鋼 2 度或?qū)鬟f的工件有一定的限制。但 此機構(gòu)傳動較平穩(wěn)。 該機構(gòu)為雙滑塊曲柄機構(gòu)： 機構(gòu)無急回特性，傳動的行程可調(diào)。 但可調(diào)的行程過大時，影響各件的鋼方 度或?qū)鬟f的工件有一定的限制。但案 此機構(gòu)傳動很平穩(wěn)。對整個機器的磨損 3 小。但設(shè)計出來的機器由于導(dǎo)軌的存在， 使整個機器顯得笨重。 綜合上述的方案，此機器的執(zhí)行機構(gòu)采用方案一比擬合理。本錢低、易制造、適應(yīng)各種工廠中工件的傳輸、再加上該機構(gòu)本身的特點等，所

4、以選 取方案1為最優(yōu)。2、傳動系統(tǒng)方案確實定設(shè)計內(nèi)容傳動方案示意圖傳動方案示意設(shè)計簡要說明該傳動方案是由電動機的轉(zhuǎn)動帶動皮帶輪轉(zhuǎn)動，從而使三聯(lián)滑移齒輪轉(zhuǎn)動，通過齒輪的嚙合實現(xiàn)了從動件的轉(zhuǎn)動，其中三聯(lián)滑移齒輪能實現(xiàn)三種不同速度的從動件轉(zhuǎn)動i=36 、i=48、i=60。此機構(gòu)在運動過程中運轉(zhuǎn)較平穩(wěn)，傳動效率高、功率大。各分傳動比i總1 = n電 / n執(zhí) = d1/d1 * Z2/Z2 * Z6/Z5=720/12= 60I總2 = n電/n執(zhí) = d1/d1 * z3/z3 * z6/z5 = 720/15 = 48 I總3 = n電/n執(zhí) = d1/d1 * z4/z4 * z6/z5 =

5、720/20 = 36 由中心距的關(guān)系有：1/2 m*( Z2 +Z2) = 1/2 m*(Z3 + Z3) = 1/2 m*(Z4 + Z4).取模數(shù)M = 4mm 且 Z5應(yīng)小于17 故: 取 Z5 =15 ， Z6 = 60，d1= 600mm d1 = 100 mm 。由式及以上條件可得Z4/Z4 = 3/2 ， Z3/Z3 = 2 ， Z2/Z2 = 5/2且 定 變速齒輪的中心距a = 210 mm由以上可得以下數(shù)據(jù) 帶傳動 齒輪傳動 d d n Z 2 Z 2 Z 3 Z 3 Z 4 Z 4 Z 5 Z 6 模數(shù) M 100 600 720 mm mm r/min 30 75 3

6、5 70 42 63 15 60 4 mm三、運動循環(huán)圖：四、主要機構(gòu)的設(shè)計計算：一、曲柄滑塊擺動機構(gòu)送料機構(gòu)的分析：該機構(gòu)具有急回特性，在生產(chǎn)大的節(jié)省的時間，從而提高的生產(chǎn)效率。1、 該機構(gòu)中桿件的根本數(shù)據(jù)如下：我們在設(shè)計時，把曲柄與搖桿垂直的位置作為該機構(gòu)的初始位置。取機架：AC = 280 mm 如右圖所示 G E計算極位夾角： A = 1800 * ( K - 1 ) / ( K + 1 ) B = 1800 * ( 1.7- 1 ) / (1.7 + 1 ) = 0 C BC = AC / COS /2 = 280 / COS46.67/2O = 304.35 mm解直角三角形得-曲

7、柄：AB = BC2 - AC2 2 - 2802 = 111 mm利用相似三角形解得-搖桿：CG = (H/2) / sin (/2) = (700/2) / sin(46.67/2) = 884 mmCE = (H/2) / tan (/2) = (700/2) / tan(46.67/2) = 812 mm2、計算搖桿在一個工作循環(huán)時，曲柄所轉(zhuǎn)的角度而搖桿所對應(yīng)的速度與加速度。在三角形ABC中有 AB / Sin = AC / Sin(-)- 利用正弦定理-式對式兩邊求導(dǎo)得到：1/AB*COS*W2=1/AC *COS(-)(W1-W2)-式對式兩邊求導(dǎo)得到：1/AB* (- Sin)*

8、W22+1/AB* COS*2=1/AC *COS(-)(- 2)+ 1/AC *- Sin(-)* (W1-W2)2-式對式整理得-搖桿的角速度W2 和角加速度2我們對搖桿的速度加速度讓算時，對搖桿的轉(zhuǎn)速以 20 str/min為準(zhǔn)而展開計算。所以 W1 = n/30 = 3.14 * 20/ rad/s 1> 當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)過了400時如以下圖所示， W2 = 0.43 rad/s 2 = rad/s2搖桿的速度V4 = W2 * CG = 0.43 * 884= mm/s 加速度a4t = 2 * CG = 0.23 * 884 = mm/s2a4n = W22 * CG = 0.43

9、* 0.43 * 884 = mm/s240度時的速度 <圖> 40時的加速度 <圖>2> 當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)過了600時如以下圖所示，W2 = 0.5 rad/s 2 = 0.37rad/s2搖桿的速度V4 = W2 * CG = 0.5 * 884= mm/s 加速度a4t = 2 * CG = 0.37 * 884 = mm/s2a4n = W22 * 0.5 * 884 = 221mm/s260度時的速度 <圖> 60度時的加速度<圖> 二、齒輪設(shè)計：1、齒輪傳動的示意設(shè)計內(nèi)容傳動方案示意圖傳動方案示意設(shè)計 Z6 Z2 Z3 Z4 Z5 d

10、Z2 Z3 Z4 d2、傳動系統(tǒng)的各級齒輪設(shè)計計算(當(dāng)輪齒有輕微根切時，增大了齒根圓半徑，對輪齒抗彎強度有利，故工上也常允許國信通信齒產(chǎn)生輕微根切，這時可取Zmin=14,故齒輪Z5=15在此就不需作變位齒輪主算。即依然按照標(biāo)準(zhǔn)齒輪進(jìn)行相關(guān)的計算。) Z5=15 Z6=60 m=4S = e = p/2 = m/2 = 6.28 mm 變位系數(shù) X5 = 0 X6 = 0 inv= 2 * (X5+X6) * tg20o / (Z5+Z6) + inv= inv = 0.1549 (查表得) 嚙合角 = 20o 中心距 a = (Z5+Z6 )* m/2 =15+60* 4/2 = 150 m

11、m 分度圓直徑 d6= m * Z6 = 240 mm d5 = m * Z5 = 4 * 15 = 60 mm 齒頂圓直徑 da5 = m(z5+2ha*) =4 *15+2= 68 mm da6 =m(z6+2ha*) =4 *60+2= 244 mm 齒頂圓壓力角 a5= arccos(r5cos/ra5)= arccos(30cos20o/34)=34o a6=arccos(r6cos/ra6)= arccos(120cos20o/122)=22.4 o 重合度 a= Z5(tana5- tan ) + Z6(tana6- tan )/(2) = 15(tan34o tan20o )

12、+ 60(tan22.4 o - tan20o )/(2)= 1.2 > 1 齒根圓直徑 df5= m(z6-2ha*-2C*)=4*(15-2-0.5)= 54 mm df6= m(z6-2ha*-2C*)=4*(60-2-0.5)= 230 mm 基圓直徑 db5= M * Z5 * COS200 =4 * 15 * 0.9396= 56.4 mm db6 = M * Z6 * COS200 =4 * 60 * 0.9396 = 225.5 mm其余的齒輪與上述的計算基方法相同，這里就不一一的解述。三、凸輪機構(gòu)設(shè)計我們設(shè)計凸輪機構(gòu)主要是用來對傳輸件時，對工件的控制。此凸輪采用的是余弦

13、運動規(guī)律。這樣凸輪機構(gòu)在運行時，沒有剛性沖擊使檔料機構(gòu)傳動平穩(wěn)、無噪音。我們對整個機器的設(shè)計分析。同時對凸輪的也定了一些根本數(shù)據(jù)。根本數(shù)據(jù)：基圓半徑：r b = 60 mm 滾子半徑：rr =(0.1-0.5)rb rb =0.2 * 60 = 12 mm凸輪的行程：h = 46.73 mm送料時凸輪的設(shè)計：在工作傳輸工件時，要求凸輪能帶動擺桿來實現(xiàn)把工件檔住，防止工件下落。回程時凸輪的設(shè)計：在回程檔住工件的擺桿在凸輪的作用下，使擺桿不斷的退出工作時，使工件下落。凸輪的角度與位移圖：凸輪輪廓曲線圖五、對整機的設(shè)計的結(jié)果分析 、 凸輪高速運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性好。同時改變固定凸輪的輪廓形狀，檔料板可實現(xiàn)預(yù)期

14、的間歇運動。而且我們所設(shè)計的送料機能滿足要求的性能指標(biāo)，結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，而且響應(yīng)很快，機構(gòu)比擬簡單緊湊。制造比擬方便，本錢可以降低。正因為如此，凸輪機構(gòu)不可能被數(shù)控與電控等裝置完全代替。另外凸輪機構(gòu)的缺點是凸輪與擺桿之間為點、線接觸，易磨損，凸輪制造較困難。所以在此我們采用了滾子式的擺桿，來減少凸輪與擺桿之間的磨損。 、為了可以改變送料的行程。我們可以改變曲柄滑塊擺動機構(gòu)中曲柄的長度或改變極會夾角也可以進(jìn)行長度的改變。所以此機構(gòu)有很好的可調(diào)性。 由于以上兩方面的特點，該機器在不久的將來將會廣泛得到用應(yīng)。附：如果可以在保證傳動比不變的情況下，把皮帶傳動的兩帶輪的直徑設(shè)計合理那就是最好。五、收獲體會、建議一周的課程設(shè)計已經(jīng)結(jié)束，大家并不覺得很累，因為這正是我們感興趣的專業(yè)，大家都帶著成就感，看著自己設(shè)計的作品格外的欣慰。在這次課程設(shè)計中，我看到了我們班同學(xué)團(tuán)結(jié)互助的精神，也看到了同學(xué)們刻苦鉆研的學(xué)習(xí)精神。課程設(shè)計是對我們思維能力的一種鍛煉，也是理論與實踐結(jié)合的一次過渡，同學(xué)們興趣濃厚，并有著創(chuàng)新的意識。同時通過本次課程設(shè)計，在完成設(shè)計任務(wù)的同時能夠進(jìn)一步理解和穩(wěn)固所學(xué)課程內(nèi)容，并將所學(xué)知識綜合運用到實際設(shè)計中，不僅加強了學(xué)習(xí)更鍛煉了實際操作能力和設(shè)計經(jīng)驗。在設(shè)計計算過程中，通過組內(nèi)的討論和交流，加深了對根底知識的理