机械原理课程设计步进式输送机.doc

湖南农业大学科学技术师范学院课程设计说明书课程名称： 机 械 原 理 课 程 设 计 题目名称： 步 进 式 输 送 机 班 级： 06级机械制教育班 姓 名： 学 号： 2 0 0 6 4 0 9 1 9 1 20 指导教师： 评定成绩：教师评语： 指导老师签名： 2008 年 6 月 16 日目 录一）、设计任务书31.课程名称: 步进输送机构32.运动要求和计算基本数据33.设计任务3二）、机构方案的确定.31、机构往复运动方案的确定42、传动系统方案的确定4三）、运动循环图：.5四）、主要机构的设计计算：.71、曲柄滑块摆动机构（送料机构）的分析：62、齿轮设计93、凸轮机构设计11 五）、收获体会、建议.14六）、参考文献.15一）、设计任务书1.课程名称: 步进输送机构2.运动要求和计算基本数据滑架为水平纵向往复直线运动，每分钟往复次数为n1分三级可调：n1 = 15 str/min 、 12 str/min 、 20 str/min送料的行程 H = 700 mm 行程速比系数K = 1.7机架长度在250300mm之间 ,原动机采用交流异步电动机,额定转速720 r/min。3.设计任务(1)曲柄滑块机构的运动分析(2)齿轮机构设计(3)凸轮机构设计二）、机构方案的确定1、机构往复运动方案的确定 序号 方案简图 方案的简要说明 方 该机构为曲柄滑块摆动机构：机构具有急回特性，传动的行程可调。刚性比较好，易传递交大的工件。改变 案 机架的长度，可以使设计出来的机器体 1 积也不是很大。传动也比较平稳。 该机构为直动滑块机构：方 机构无急回特性，传动的行程可调。案 但可调的行程过大时，影响各件的钢 2 度或对传递的工件有一定的限制。但 此机构传动较平稳。 该机构为双滑块曲柄机构： 机构无急回特性，传动的行程可调。 但可调的行程过大时，影响各件的钢方 度或对传递的工件有一定的限制。但案 此机构传动很平稳。对整个机器的磨损 3 小。但设计出来的机器由于导轨的存在， 使整个机器显得笨重。 综合上述的方案，此机器的执行机构采用方案一比较合理。成本低、易制造、适应各种工厂中工件的传输、再加上该机构本身的特点等，所以选 取方案1为最优。2、传动系统方案的确定设计内容传动方案示意图传动方案示意设计简要说明该传动方案是由电动机的转动带动皮带轮转动，从而使三联滑移齿轮转动，通过齿轮的啮合实现了从动件的转动，其中三联滑移齿轮能实现三种不同速度的从动件转动（i=36 、i=48、i=60）。此机构在运动过程中运转较平稳，传动效率高、功率大。各分传动比i总1 = n电 / n执 = d1/d1 * Z2/Z2 * Z6/Z5=720/12= 60I总2 = n电/n执 = d1/d1 * z3/z3 * z6/z5 = 720/15 = 48 I总3 = n电/n执 = d1/d1 * z4/z4 * z6/z5 = 720/20 = 36 由中心距的关系有：1/2 m*( Z2 +Z2) = 1/2 m*(Z3 + Z3) = 1/2 m*(Z4 + Z4).取模数M = 4mm 且 Z5应小于17 故: 取 Z5 =15 ， Z6 = 60，d1= 600mm d1 = 100 mm 。由式及以上已知条件可得Z4/Z4 = 3/2 ， Z3/Z3 = 2 ， Z2/Z2 = 5/2且 定 变速齿轮的中心距a = 210 mm由以上可得下列数据 带传动 齿轮传动 d d n Z 2 Z 2 Z 3 Z 3 Z 4 Z 4 Z 5 Z 6 模数 M 100 600 720 mm mm r/min 30 75 35 70 42 63 15 60 4 mm三）、运动循环图：四）、主要机构的设计计算：一、曲柄滑块摆动机构（送料机构）的分析：该机构具有急回特性，在生产大的节省的时间，从而提高的生产效率。1、 该机构中杆件的基本数据如下：（我们在设计时，把曲柄与摇杆垂直的位置作为该机构的初始位置。）取机架：AC = 280 mm （如右图所示） G E计算极位夹角： A = 1800 * ( K - 1 ) / ( K + 1 ) B = 1800 * ( 1.7- 1 ) / (1.7 + 1 ) = 46.670 C BC = AC / COS /2 = 280 / COS（46.67/2）O = 304.35 mm解直角三角形得-曲柄：AB = BC2 - AC2 = 304.352 - 2802 = 111 mm利用相似三角形解得-摇杆：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、计算摇杆在一个工作循环时，曲柄所转的角度而摇杆所对应的速度与加速度。在三角形ABC中有 AB / Sin = AC / Sin(-)- 利用正弦定理-式对式两边求导得到：1/AB*COS*W2=1/AC *COS(-)(W1-W2)-式对式两边求导得到：1/AB* (- Sin)*W22+1/AB* COS*2=1/AC *COS(-)(- 2)+ 1/AC *- Sin(-)* (W1-W2)2-式对式整理得-摇杆的角速度W2 和角加速度2（我们对摇杆的速度加速度让算时，对摇杆的转速以 20 str/min为准而展开计算。）所以 W1 = n/30 = 3.14 * 20/30 = 2.1 rad/s 1> 当曲柄转过了400时（如下图所示）， W2 = 0.43 rad/s 2 = 0.23 rad/s2摇杆的速度V4 = W2 * CG = 0.43 * 884= 376.12 mm/s 加速度a4t = 2 * CG = 0.23 * 884 = 203.17 mm/s2a4n = W22 * CG = 0.43 * 0.43 * 884 = 163.45 mm/s240度时的速度 <图> 40时的加速度 <图>2> 当曲柄转过了600时（如下图所示），W2 = 0.5 rad/s 2 = 0.37rad/s2摇杆的速度V4 = W2 * CG = 0.5 * 884=434.01 mm/s 加速度a4t = 2 * CG = 0.37 * 884 = 328.58 mm/s2a4n = W22 * CG = 0.5* 0.5 * 884 = 221mm/s260度时的速度 <图> 60度时的加速度<图> 二、齿轮设计：1、齿轮传动的示意设计内容传动方案示意图传动方案示意设计 Z6 Z2 Z3 Z4 Z5 d Z2 Z3 Z4 d2、传动系统的各级齿轮设计计算(当轮齿有轻微根切时，增大了齿根圆半径，对轮齿抗弯强度有利，故工上也常允许国信通信齿产生轻微根切，这时可取Zmin=14,故齿轮Z5=15在此就不需作变位齿轮主算。即依然按照标准齿轮进行相关的计算。) 已知 Z5=15 Z6=60 m=4S = e = p/2 = m/2 = 6.28 mm 变位系数 X5 = 0 X6 = 0 inv= 2 * (X5+X6) * tg20o / (Z5+Z6) + inv= inv = 0.1549 (查表得) 啮合角 = 20o 中心距 a = (Z5+Z6 )* m/2 =（15+60）* 4/2 = 150 mm 分度圆直径 d6= m * Z6 = 240 mm d5 = m * Z5 = 4 * 15 = 60 mm 齿顶圆直径 da5 = m(z5+2ha*) =4 *（15+2）= 68 mm da6 =m(z6+2ha*) =4 *（60+2）= 244 mm 齿顶圆压力角 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 ) + 60(tan22.4 o - tan20o )/(2)= 1.2 > 1 齿根圆直径 df5= m(z6-2ha*-2C*)=4*(15-2-0.5)= 54 mm df6= m(z6-2ha*-2C*)=4*(60-2-0.5)= 230 mm 基圆直径 db5= M * Z5 * COS200 =4 * 15 * 0.9396= 56.4 mm db6 = M * Z6 * COS200 =4 * 60 * 0.9396 = 225.5 mm其余的齿轮与上述的计算基方法相同，这里就不一一的解述。三、凸轮机构设计我们设计凸轮机构主要是用来对传输件时，对工件的控制。此凸轮采用的是余弦运动规律。这样凸轮机构在运行时，没有刚性冲击使档料机构传动平稳、无噪音。我们对整个机器的设计分析。同时对凸轮的也定了一些基本数据。基本数据：基圆半径：r b = 60 mm 滚子半径：rr =(0.1-0.5)rb = 0.2rb =0.2 * 60 = 12 mm凸轮的行程：h = 46.73 mm送料时凸轮的设计：在工作（传输工件）时，要求凸轮能带动摆杆来实现把工件档住，防止工件下落。回程时凸轮的设计：在回程（档住工件的摆杆在凸轮的作用下，使摆杆不断的退出工作）时，使工件下落。凸轮的角度与位移图：凸轮轮廓曲线图五）、对整机的设计的结果分析 、 凸轮高速运转平稳性好。同时改变固定凸轮的轮廓形状，档料板可实现预期的间歇运动。而且我们所设计的送料机能满足要求的性能指标，结构不是很复杂，而且响应很快，机构比较简单紧凑。制造比较方便，成本可以降低。正因为如此，凸轮机构不可能被数控与电控等装置完全代替。另外凸轮机构的缺点是凸轮与摆杆之间为点、线接触，易磨损，凸轮制造较困难。所以在此我们采用了滚子式的摆杆，来减少凸轮与摆杆之间的磨损。 、为了可以改变送料的行程。我们可以改变曲柄滑块摆动机构中曲柄的长度或改变极会夹角也可以进行长度的改变。所以此机构有很好的可调性。 由于以上两方面的特点，该机器在不久的将来将会广泛得到用应。（附：如果可以在保证传动比不变的情况下，把皮带传动的两带轮的直径设计合理那就是最好。）五）、收获体会、建议一周的课程设计已经结束，大家并不觉得很累，因为这正是我们感兴趣的专业，大家都带着成就感，看着自己设计的作品格外的欣慰。在这次课程设计中，我看到了我们班同学团结互助的精神，也看到了同学们刻苦钻研的学习精神。课程设计是对我们思维能力的一种锻炼，也是理论与实践结合的一次过渡，同学们兴趣浓厚，并有着创新的意识。同时通过本次课程设计，在完成设计任务的同时能够进一步理解和巩固所学课程内容，并将所学知识综合运用到实际设计中，不仅加强了学习更锻炼了实际操作能力和设计经验。在设计计算过程中，通过组内的讨论和交流，加深了对基础知识的理解；在老师的细心指导下，让我们了解到更多的机械实际设计方面的知识，开阔了视野。我建议老师能鼓励同学们向机械设计创新方面发展，通过这次课程设计，我才发现理论知识的重要性，好的设计是建立在塌实的理论知识之上的。六）、参考文献1、高英武、杨文敏 编著机械原理课程设计2、孙桓、陈作模、葛文杰 编著机械原理3、哈尔滨工业大学理论力学教研室-编理论力学4、杨昂岳 主编 机械原理5、王成涛 现代机械设计-思想与方法M.上海科技技术文献出版社，1999.6、机械手册