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1、湖南工业大学课 程 设 计资 料 袋机械工程 学院（系、部） 第 二 学年第 二 学期 课程名称 机械原理课程设计 指导教师 职称 教授 学生姓名 luobotao 专业班级 机械 0908 学号 09405700817 题 目 步进式输送机设计 成 绩 起止日期 2011 年 6 月 27 日 2011 年 7 月 3 日目 录 清 单序号 材 料 名 称 资料数量 备 注1 课程设计任务书 12 课程设计说明书 13 课程设计图纸 1 张456机 械 原 理 课程设计设 计 说 明 书步进式输送机设计起止日期： 2011 年 6 月 27 日 至 2011 年 7 月 3 日学 生 姓 名
2、 罗 波 涛班 级 机 械 0908学 号 09405700817成 绩指 导 教 师 (签 字 )机械工程学院（部）2011 年 7 月 2 日目录0. 课程设计任务书21.设计题目32.工作原理和工艺动作分解33.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图54.步进式输送机的功能分析与设计过程65.步进输式送机构与插断机构选型86.机械传动系统的速比和变速机构117.步进式输送机构的尺度设计128 步进式输送机的运动分析139.步进式输送机三维图设计1610.参考资料1711.设计总结18课程设计任务书2010 2011 学年第 2 学期机械工程 学院（系、部） 机械 专业 0908 班级课程名
3、称： 机械原理课程设计 设计题目： 步进式输送机设计 完成期限：自 2011 年 6 月 27 日至 2011 年 7 月 3 日共 1 周内容及任务一、工作原理及工艺动作过程简介步进输送机是一种能间歇地输送工件并使其间距始终保持稳定步长的传送机械。工件经过隔断板从料轮滑落到辊道上，隔断板做间歇往复直线运动，工件按一定的时间间隔向下滑落。输送滑架作往复直线运动，工作行程时，滑架上位于最左侧的推抓推动始点位置工件向前移动一个步长，当滑架返回时，始点位置又从料轮处接受了一个新工件。推爪下装有压力弹簧，推爪返回时得以从工件底面滑过，工件保持不动。当滑架再次向前推进时，该推爪以复位并推动新工件前移，与
4、此同时，该推爪前方的推爪也推动前工位的工件一起向前再移动一个步长。如此周而复始，实现工件的步进式传输。显而易见，隔断板的插断运动必须与工件的移动协调，从而在时间和空间上相匹配。二、设计要求与主要技术参数1）输送工件形状和尺寸如图所示，工件质量为 70kg，输送步长 H=860mm,允许误差0.2mm。2）辊道上允许输送工件最多为 8 件。工件底面与辊道间的摩擦系数为 0.15（当量值） ，输送滑架质量为 240kg，当量摩擦系数可取为 0.15。3）滑架工作行程平均速度为 0.44m/s,要求保证输送速度尽可能均匀，行程速度变化系数K1.5。三、设计任务1）根据工艺动作要求拟定运动循环图；2）
5、进行插断机构、步进输送机构的选型；3）机械运动方案的评定和选择；4）根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案，分配传动比，并进行主要传动几何尺寸计算，画出传动系统方案图；5）执行机构运动尺寸计算；6）画出机构运动见图；7）编写设计计算说明书。起止日期 工作内容6.27-6.29 构思该机械运动方案6.30-7.2 运动分析及作图进度安排 7.3 整理说明书与答辩主要参考资料1 朱理机械原理 北京：高等教育出版社，2008：15-2002 邹慧君机械原理课程设计 北京：高等教育出版社，2009：15-250指 导 教 师 ： 银金光 2011 年 7 月 1 日1.设计题目：步进式输
6、送机设计1.1 设计原理：工件通过隔断板释放，滑落到辊道上，带有推爪的滑架作往复直线运动，当向右运动时推爪推动工件的左端面一起运动，经过多次的往复运动，最终把工件运送到指定位置。1.2 设计要求1）工件质量：70kg2）输送步长 H=860mm，可载 58 个工件3）运输速度为 0.44m/s，尽可能均匀，行程系数 K1.54）速度不均匀系数=0.15）滑架导路水平线与安装平面高度允许在 1100mm 以下。2.工作原理和工艺动作分解2.1 工作原理和工艺动作分解根据工艺过程，机构应具有一个电动机和两个执行构件（滑架、隔断板） 。(1) 滑架 作往复直线运动，推程时推动工件向前运动，回程时，工
7、件静止，工作行程 L=880mm，工作平均速度 v=0.44m/s。(2) 隔断板 作间隔往复直线运动，推程时隔板打开释放工件，回程时隔板关闭，处于停歇状态，工作行程 h=80mm,其运动准确性要求不高。3.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试。以主动件的转角作为横坐标(0、360)，以各机构执行构件的位移为纵坐标作出位移曲线。主动轴每转一圈为其准拟定的运动循环图如图所示：36029soH图 2-1 滑架机构运动循环图SO36029图 2-2 隔板机构运动循环图s1机2机 3602980图 2-3 机构运动循环
8、图4.步进式输送机的功能分析与设计过程4.1 步进式输送机的功能分析由上述分析可知，步进式输送机的功能分析可作总结如图 4-1 所示步进式输送机的功能分解隔断板打开，工件下放至辊道后再关闭滑架右运动，推爪推动工件左端运动滑架返回，推爪滑过工件底面，回到起始点图 4-1 步进式输送机的功能分析图由功能分析图可知，其运动过程为下放工件滑架运送工件滑架空程返回（下放工件）起始位置。4.2 步进式输送机的设计过程（1）隔断板做间隙往复直线运动，当滑架往右运输工件时，隔断板处于关闭停歇状态，当滑架回程时，隔断板往左运动下放工件，在滑架未回到起始位置前，隔断板右运动又关闭。故该机构要有两次间歇功能。（2）
9、辊道 两排间隙相等的辊轮，间隙 s=90mm,两辊道相距一定距离使推爪能够顺利通过；辊道至少能承载(70x8)kg 的工件,辊道上允许最多 8 个工件。（3）滑架做往复直线运动，要求工作行程平均速度为 0.44m/s，输送速度尽可能均匀，且到终点位置时速度逐渐减为 0m/s,以保证工件速度也变为 0m./s,每个步长误差不超过0.2mm，行程速度变化系数 K1.5。滑架上装有 8 个推爪，间距为 860mm,误差0.2mm。为保证推爪在推动工件前保持推程状态，行程应比工件输送步长大 20mm 左右，即滑架在起始位置时推爪距第一个工件左端面为 20mm,滑架行程为 880mm0.2mm。5.滑架
10、机构与隔板机构的选型5.1 滑架机构的选型根据往复直线运动的功能，可选1 曲柄滑块机构 2 曲柄摇杆机构 3 双滑块曲柄机构机构图特点 机构无急回特性，传动的行程可调，但可调的行程过大时，影响各件的刚度或对传递的工件有一定的限制。但此机构传动较平稳。机构具有急回特性，传动的行程可调，刚性比较好，易传递较大的工件。改变机架的长度，可以使设计出来的机械体积不是很大，传动比较平稳。机构无急回特性，传动的行程可调。但可调的行程过大时，影响各件的钢度或对传递的工件有一定的限制。但此机构传动很平稳。对整个机器的磨损小。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
11、机构二曲柄摇杆机构比较合理。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 2 为最优，其具体机构图如图所示：滑架机构 5-15.2 隔断板机构的选型隔断板机构做间隔往复直线运动，运动准确性要求不高，可选方案有：1.图 5-2此机构简单，动力传递性能较好，能达到间歇运动的要求，造价低廉，但机构外观复杂，体积相对较大2. 图 5-3机构符合间隙运动要求，但机构复杂，槽机构动力传递性能差，锥齿轮较难造，制造成本高。3. 图 5.4机构简单，此机构简单，动力传递性能较好，能达到间歇运动的要求，造价低廉，机构体积小，外观美。综合上述，隔断板机构应选方案 35.3 机
12、构简图图 5-5 机构简图6.机械传动的速比和变速机构6.1 传动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 = n 电 / n 执 = d1/d 1 * Z2/Z 2 * Z6/Z5=720/12= 60 1i = n 电/n 执 = d1/d1 * z3/z3 * z6/z5 = 720/15 = 48 i= n 电/n 执
13、= 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 应大于 17 故: 取 Z5 =18 ， Z6 = 72，d1= 418mm d 1 = 100 mm 。由式及以上已知条件可得Z4/Z 4 = 3/2 ， Z 3/Z 3 = 2 ， Z 2/Z 2 = 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
14、模数 M100 418 720 mm mm r/min 30 75 35 70 42 63 18 72 4 mm7.步进式输送机机的尺度设计计算7.1 滑架机构的尺度设计取 AO=300mm,滑架实际行程 H=860+20=880mm,滑架板长 900mm,则有：最大摆动件线质量为 20kg/m,对质心转动惯量为 2. ，由 J=(1/12)*m*L*L，得： AC=L=1062.65mm,=2*arcsin(H/2)/L=2*24.46=48.92 ,k=(180+ )/( 180-)=1.750B=AO sin(/2)=124.22mm,7.2 插断凸轮机构的尺度设计隔断板运动时，推程和回程均做等加速等减速运动，行程 h
