基于SolidWorks的连杆步进输送机设计

装 订 目 录一、毕业论文(设计)任务书1二、完成毕业论文(设计)阶段任务情况检查表4三、毕业论文(设计)开题报告5四、毕业论文(设计)正文10五、毕业论文(设计)成绩评定表431湖北民族学院理学院毕业论文(设计)任务书机械电子工程 专业题 目基于 SolidWorks 的连杆步进输送机设计（任务起止日期：2012.3.12 2012.5.31）2课题内容： 设计一连杆步进输送机结构，利用 SolidWorks 三维造型软件对连杆步进输送机进行了三维建模、装配与运动仿真，验证设计的合理性。课题任务要求：设计一步进输送机，主要参数为：工作阻力 Fr =5000N，步长 S=600mm，往复次数 N=40 次/分，行程速度变化系数 K=2，高度 H=500600mm。工作环境清洁、室内，三相交流电源，输送机工作轴转速允许误差为5，输送机构效率为 0.95。工作寿命 15 年(设每年工作 300 天)，两班制，输送机工作过程中有轻微冲击，转向不变。要求：确定输送机整体运动方案及主要零部件结构设计参数及尺寸；利用 SolidWorks 建模及运动仿真。主要参考文献（由指导教师选定）1 华大年.机械原理 M.北京:高等教育出版社,1994:77882 邹慧君，张春林，李杞仪等.机械原理M .北京:高等教育出版社，2006:83973 濮良贵,纪名刚,陈国定等.机械设计M .北京:高等教育出版社,2006:1863804 徐灏.机械设计手册 M.北京：机械工业出版社 ,19915 徐茂功.公差配合与技术测量M.北京：机械工业出版社 ,20086 刘鸿文.材料力学 M.北京：高等教育出版社,20047 常明.画法几何及机械制图M.武汉:华中科技大学出版社,20048 奇罗尼斯(作者),邹平(译者).机械设计实用机构与装置图册M.机械工业出版社,20073同组设计者： 无注：此表由学生本人按指导教师下达的任务填写打印。本科生毕业论文(设计)工作进度计划表序号毕 业 论 文 (设 计) 工 作 任 务 工作进度1 课题调研，查阅资料 2012.03.12-2012.03.172 撰写开题报告 2012.03.18-2012.03.233 撰写并提交初稿 2012.03.24-2012.04.204 修改论文并提交修改稿 2012.04.21-2012.04.305 二次修改论文并定稿 2012.05.01-2012.05.156 论文定稿打印 2 份上交、提交论文答辩申请、评阅、答辩 2012.05.16-2012.05.317 毕业论文装订上交并提交装订版电子档 2012.06.01-2012.06.0348910注：1.此表由学生按导师要求填写打印；2.进度安排请填写“xxxx 年 xx 月 xx 日xx 月 xx 日”学生完成毕业论文阶段任务情况检查表时 间 内 容 检 查 记 录 教师签字组织纪律第一阶段完成任务情况签字：日期：组织纪律第二阶段完成任务情况签字：日期：5组织纪律第三阶段完成任务情况签字：日期：注：1.此表由指导教师认真填写；2.“完成任务情况”一栏应按学生是否按进度保质保量完成任务的情况填写；3.对违纪和不能按时完成任务者，指导教师可根据情节轻重对该生提出警告或对其成绩降一等级。湖北民族学院理学院毕业论文(设计) 开 题 报 告题 目 基于 SolidWorks 的连杆步进输送机设计 专 业 机械电子工程 班 级 0208412 学 号 020841206 学生姓名 程 满 指导教师 曾德惠 62012 年 3 月 22 日7一、 选题理由输送机是在一定的线路上连续输送物料的物料搬运机械，又称连续输送机。输送机可进行水平、倾斜输送机，也可组成空间输送线路，输送线路一般是固定的。输送机输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用十分广泛。在 现 代 的 工 业 生 产 中 ， 随 处 可 见 输 送 机 的 身 影 。 应 用它 ， 可 以 将 物 料 在 一 定 的 输 送 线 上 ， 从 最 初 的 供 料 点 到 最 终 的 卸 料 点 间 形 成一 种 物 料 的 输 送 流 程 。 它 既 可 以 进 行 碎 散 物 料 的 输 送 ， 也 可 以 进 行 成 件 物 品的 输 送 。 除 进 行 纯 粹 的 物 料 输 送 外 ， 还 可 以 与 各 工 业 企 业 生 产 流 程 中 的 工 艺过 程 的 要 求 相 配 合 ， 形 成 有 节 奏 的 流 水 作 业 运 输 线 。 随着制造业规模的扩大，生产批量的不断增长，生产线已经越来越广泛的应用于车间。输送机作为生产线的枢纽，其只要作用就是将工件从一个工序输送到下一工序，它是由马达提供动力，通过变频器或变速器调节到所需速度进行工作。所 以 输 送 设 备广 泛 应 用 于 现 代 化 的 各 种 工 业 企 业 中 。本次设计题目是基于 SolidWorks 的连杆步进输送机的设计。连杆步进输送机也是一种有牵引的输送机，能够实现间歇的输送工件，其应用非常广泛,所以选择这个作为论文题目很有实际意义。选择基于 SolidWorks 的连杆步进运输机的设计作为设计的选题能够培养我们机械设计中的总体设计能力，将机械设计系列课程中所学的有关机械原理方案设计、运动和动力学分析、机械零部件设计理论、方法、结构及工艺设计等内容有机地结合起来进行综合设计实践训练，使本次设计与实际机械设计的联系更为紧密。它还培养了我们机械系统创新设计的能力和独立解决工程实际问题的能力。通过机械课程毕业设计的基本技能训练，提高了我们的计算、绘图、使用技术资料和设计手册、熟悉各种规范标准、进行数据分析和处理、编写技术文件等方面的能力，为踏上工作岗位奠定基础。本次毕业论文设计高度采用了现代化的设计手段，使用 SolidWorks 环境下运行的计算机辅助设计平台，进行输送机的连杆传动设计、圆柱齿轮传动设计、齿轮的结构设计、轴的选择及结构设计、轴承端盖设计、轴系零件紧固件设计、减速器基本附件以及基本连接件的设计等，使得设计高度自动化，将现代计算机技术与我们传统的机械设计理论及实际相联系，提高了设计效率。通过连杆步进输送机的设计使学生巩固和加深在机械设计及制造技术课程中所学到的知识，提高学生综合运用这些知识去分析和解决问题的能力。同时学习机械设计的一般方法，了解和掌握常用机械部件和机械传动装置或简单机械的设计方法与步骤。设计意义：步进工件输送机在自动化流水线上的使用能提高工厂的生产率，减轻工人的劳动强度，保障工人的生命安全。并且为实现车间无人化提供了可靠的技术支持，因此步进送料机构的设计很有实际意义。本次设计的主要内容是根据机械原理和机械设计两门学科的知识设计连杆机构的尺寸以及齿轮传动的主要参数等，并且对主要研究部分的部件进行了选型、设计、校核。还有最重要的就是对该步进送料机构进行关于 SolidWorks的运动仿真和运动学分析。通过这次设计可以加深我们对机械原理与机械设计等课程相关知识的理解，并且使我们明白理论知识与实践应用之间的联系与应用。所以该次毕业设计对我们刚踏入社会的学生有很大的实际意义和帮助。8二、 国内外研究现状综述输送机的历史悠久，中国古代的高转筒车和提水的翻车，是现代斗式提升机和刮板输送机的雏形。17 世纪中，开始应用架 空索道输送散状物料；19 世纪中叶，各种现代结构的输送机相继出现。 1868 年，在英国出现了带式输送机；1887 年，在美国出现了螺旋输送机；1905 年，在瑞士出现了钢带式输送机；1906 年，在英国和德国出现了惯性输送机。此后，输送机受到机械制造、电机、化工和冶金工业技术进步的影响，不断完善，逐步由完成车间内部的输送，发展到完成在企业内部、企业之间甚至城市之间的物料搬运，成为物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。国外输送机技术的现状：国外输送机技术的发展很快，其主要表现在 2 个方面：一方面是输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；另一方面是输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用于了带式输送机动态分析与监控技术，提高了带式输送机的运行性能和可靠性。目前，在煤矿井下使用的带式输送机已非常广泛和适用。（1）设备大型化，其主要技术参数与装备均向着大型化发展，以满足高产、高效、高速生产的需要。（2）应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用大功率软起动与自动张紧技术，对输送机进行动态监测与监控，大大地降低了输送带的动张力，设备运行性能好，运输效率高。（3）采用多机驱动、中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术，使输送机单机运行长度在理论上已有受限制，并确保了输送系统设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性。国内输送机技术的现状：我国生产制造的输送机的品种、类型较多。在“八五”期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，其中带式输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白，并对带式输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以 PLC 为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。 国外带式输送机除安装防止输送带跑偏、打滑、撕裂、过满堵塞、自动洒水降尘等保护装置外，近年又开发了很多新型监测装置：传动滚筒、变向滚筒及托辊组的温度监测系统；烟雾报警及自动消防灭火装置；纤维织输送带纵撕裂及接头监测系统；防爆电子输送带秤自动计量系统。这些新型保护系统我国基本处于空白，而我国现有的打滑、堆煤、溜煤眼满仓保护，防跑偏、超温洒水，烟雾报警装置的可靠性、灵敏性、寿命都较低。9三、 设计（论文）方案连杆步进输送机主要由普通电机、减速器、曲柄摆动导杆机构三部分组成。设计过程大致如下：(1)确定输送机整体的 运动方案；(2)曲柄摆动导杆机构参数的计算；(3)拟定传动方案及简图；(4)减速器的设计；(5) SolidWorks 零件建模及虚拟装配；(6) SolidWorks 绘制工作图；(7) SolidWorks 运动仿真。四、 重点难点及创新之处在整个设计过程中，连杆机构的结构设计与分析和减速器部分应是本课题的重点。运用机械原理和机械设计等相关课程内容对连杆步进输送机中主要部件如连杆机构、齿轮系减速器的结构进行了选型和设计计算。本课题的难点是连杆机构的运动分析，还有就是减速器箱体的设计。其创新之处是用SolidWorks 对连杆步进输送机进行了三维建模、装配与运动仿真，采用三维设计的方法验证了设计的合理性，缩短了产品设计时间，提高了产品开发的效率。五、 应收集资料及参考文献（不低于 15 篇）1 黄学群,唐敬麟,栾桂鹏.运输机械选型设计手册M.化学工业出版社,20112 奇罗尼斯(作者),邹平(译者).机械设计实用机构与装置图册M.机械工业出版社,20073 李超,梁晓波.基于 SolidWorks 的连杆步进输送机的设计与仿真J.科协论坛(下半月),2011,26(8):1204 华大年.机械原理M.北京:高等教育出版社,1994:77885 邹慧君,张春林,李杞仪等.机械原理M.北京:高等教育出版社,2006:83976 濮良贵,纪名刚,陈国定等.机械设计M.北京:高等教育出版社,2006:1863807 熊文修,何悦胜,何永然等.机械设计课程设计M.广州:华南理工大学出版社,19968 徐灏。机械设计手册M.北京:机械工业出版社,19919 徐茂功.公差配合与技术测量M.北京:机械工业出版社,200810 刘鸿文.材料力学M.北京:高等教育出版社,200411 张忠将,李敏.SolidWorks 2010 机械设计从入门到精通M.北京:机械工业出版社,20111012 詹迪维.SolidWorks 工程图教程M.北京:机械工业出版社,200913 常明.画法几何及机械制图M.武汉:华中科技大学出版社,200414 卫江红.基于 SolidWorks 的连杆机构的运动分析与仿真J.机械工程与自动化,2007,36(4):11015 崔利杰,龚小平.基于 COSMOSMotion 运动仿真的平面多杆机构优化设计J.机械与电子,2007,33(1):6365六、进度安排1、课题调研、查阅资料 2012.03.12-2012.03.172、确定设计方案,撰写开题报告 2012.03.18-2012.03.233、设计、撰写并提交初稿 2012.03.24-2012.05.014、修改论文并提交修改稿 2012.05.02-2012.05.075、修改论文并提交二次修改稿 2012.05.08-2012.05.156、论文定稿打印上交,答辩申请、评阅、答辩 2012.05.16-2012.05.317、毕业论文装订上交并提交装订版电子档 2012.06.01-2012.06.03七、指导教师意见指导教师签名：年月日11八、专业负责人意见（或开题审查小组意见）签名：年月日12湖北民族学院理学院机械电子工程 专业毕业论文(设计)题 目 基于 SolidWorks 的 连杆步进输送机设计 设 计 人（签名）设计说明书 页附 图 张附 表 张图 纸 张教 学 团 队 名 称 机械电子工程 教学团队 负 责 人 （签名）设 计 指 导 教 师 （签名）（签名）评 阅 人（签名）2012 年 5 月 31 日13作者声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全了解有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理机构送交论文的复印件和电子版。同意省级优秀学位论文评选机构将本学位论文通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编或汇编；同意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。本学位论文内容不涉及国家机密。论文题目：基于 SolidWorks 的连杆步进输送机设计作者单位：湖北民族学院作者签名：年 月 日14目录摘 要 .13ABSTRACT .141 引言 .152 连杆步进输送机结构及原理 .163 连杆步进输送机的设计 .173.1 设计参数及要求 .173.2 运动方案的确定 .173.3 连杆机构的设计 .183.3.1 曲柄摆动导杆机构 .183.3.2 连杆机构各杆长度的设计 .183.3.3 校核连杆机构的最小传动角 .193.3.4 用瞬心法求滑架的最大速度 VEmax .193.4 减速器设计 .193.4.1 传动方案及简图拟定 .193.4.2 电动机的选择 .203.4.3 传动比分配 .213.4.4 传动参数计算 .223.4.5 传动零件的设计计算 .233.4.6 轴的设计 .263.4.7 滚动轴承及普通平键的校核 .303.4.8 减速器箱体 .314 基于 SolidWorks 建模与仿真 .324.1 零件建模 .324.2 装配体建模 .344.2.1 曲柄摆动导杆机构的装配体 .354.2.2 减速器的爆炸视图 .354.2.3 整机装配体 .364.3 工程图 .374.4 仿真 .385 结束语 .40致 谢 .41参考文献 .4215基于 SolidWorks 的连杆步进输送机设计程满机械电子工程 020841206指导老师：曾德惠摘 要为解决自动化生产线中实现进出料自动化的要求，针对工程实际问题设计了一种连杆步进输送机，其基本原理是电机的转动经齿轮系减速后带动连杆机构，由连杆机构变换为直线运动输出，经输送爪推动工件进行步进运动，从而达到进出料的输送。采用选型、设计和校核等方法，对连杆步进输送机中主要部件如连杆机构、齿轮系减速器的结构进行了设计计算。在结构设计的基础上，利用 SolidWorks 对连杆步进输送机进行了三维建模、装配与运动仿真，采用三维设计的方法验证了设计的合理性，缩短了产品设计时间，提高了产品开发的效率。关键词：连杆步进输送机，设计，SolidWorks ，建模，仿真16The Connecting Rod Stepping Conveyor DesignBased On SolidWorksCheng ManElectro-mechanical engineering 020841206Supervisor：ZENG De-huiABSTRACTAiming at concrete example, a connecting rod stepping conveyor is designed to meet the need for automatic feeding and catching on a production line. Its basic principle is that the rotation of the motor through the gear reducer drives the connecting rod mechanism, which can export linear motion. The transport claw drives workpieces to achieve the import and export material conveying. Using the method of selection, design and check, The main parts of the stepping conveyor such as a connecting rod mechanism and a gear reducer are designed. On the basis of structure design, the connecting rod stepping conveyors 3D modeling, assembling and motion simulation are completed using SolidWorks. It shortens the time of product design and improves the product develop efficiency.KEY WORDS：the connecting rod stepping conveyor，design，SolidWorks，modeling，simulation171 引言输送机是在一定的线路上连续输送物料的搬运机械，又称连续输送机。输送机可进行水平、倾斜输送，也可组成空间输送线路，输送线路一般是固定的。输送机输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用十分广泛。输送机的历史悠久，中国古代的高转筒车和提水的翻车，是现代斗式提升机和刮板输送机的雏形。17 世纪中，开始应用架空索道输送散状物料；19 世纪中叶，各种现代结构的输送机相继出现。1868 年，在英国出现了带式输送机；1887 年，在美国出现了螺旋输送机；1905 年，在瑞士出现了钢带式输送机；1906 年，在英国和德国出现了惯性输送机。此后，输送机受到机械制造、电机、化工和冶金工业技术进步的影响，不断完善，逐步由完成车间内部的输送，发展到完成在企业内部、企业之间甚至城市之间的物料搬运，成为物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。输送机按有无牵引来进行分类，可分为：具有牵引件的输送机和没有牵引件的输送机。具有牵引件的输送机种类繁多，其结构特点是：被运送物料装在与牵引件连结在一起的承载构件内，或直接装在牵引件(如输送带)上，牵引件绕过各滚筒或链轮首尾相连，形成包括运送物料的有载分支和不运送物料的无载分支的闭合环路，利用牵引件的连续运动输送物料。其主要有带式输送机、板式输送机、小车式输送机、自动扶梯、自动人行道、刮板输送机、埋刮板输送机、斗式输送机、斗式提升机、悬挂输送机和架空索道等。没有牵引件的输送机的结构组成各不相同，用来输送物料的工作构件亦不相同。它们的结构特点是：利用工作构件的旋转运动或往复运动，或利用介质在管道中的流动使物料向前输送。例如，辊子输送机的工作构件为一系列辊子，辊子作旋转运动以输送物料；螺旋输送机的工作构件为螺旋，螺旋在料槽中作旋转运动以沿料槽推送物料等。上述的输送机都有其各自的缺点，其中刮板输送机的空载功率消耗较大，为总功率的 30%左右，并且不宜长距离输送；带式输送机运行时输送带容易跑偏、打滑。连杆步进输送 1是属有牵引的输送机，是在一定的线路上间断输送物料的物料搬运机械，在工业自动化生产线上应用极为广泛。连杆步进输送机可以沿水平或较小的倾斜角输送具有平直底部的成件物品，如板、棒、管、型材、托盘、箱类容器及各种工件。对于非平底物品及柔性物品可借助托盘实现输送。具有结构简单、运转可靠、维护方便、经济、节能等特点。最突出的是，它与生产工艺过程能较好地衔接和配套，并具有功能的多样性。为解决自动化生产线中实现进出料自动化的要求，针对工程实际问题设计一种连杆步进输送机结构。首先确定连杆步进输送机的运动方案及绘制机构运动简图，然后确定连杆机构和减速器的各个参数，其中对减速器中的主要部件齿轮、轴进行结构设计。在结构设计的基础上，利用 SolidWorks 对连杆步进输送机进行了三维建模、装配与运动仿真，采用三维设计的方法验证了设计的合理性。182 连杆步进输送机结构及原理步进输送机按动力来源来可分为液压驱动、步进电机驱动和普通电机驱动。本文设计的连杆步进输送机是采用普通电动机来驱动。步进输送机能间歇地输送工件，并使其间距始终保持稳定的步长。它的种类繁多，工作原理也不尽相同 。图 2-1 为一种曲柄摇杆步进送料机的原理图。电动机 1 通过减速器 2、由减速器的转动带动凸轮 3、凸轮 3 上固定着曲柄，随着曲柄的整周回转，驱动滑架 5 往复移动。滑架推进时，其上的推爪 6 推动工件前移一个步长；滑架返回时，由于推爪与轴间有扭簧，推爪从工件底面滑过，工件保持不动。当滑架再次向前推进时，推爪已复位，向前推动新的工件前移，前方推爪也推动前一工位的工件前移。其传动装置使用普通减速器。图 2-1 曲柄摇杆送料机构原理图 2本次设计对图 2-1 中的曲柄摇杆机构进行了改进，采用图 2-2 所示的曲柄摆动导杆机构。该机构的优点是：行程速比系数 K 比较大，可以获得较大的行程（即扩大滑架的工作行程）；其次该机构在慢行程（工作行程）时，导杆 3几乎是匀角速的，角速度变化不大，对传动有利。图 2-2 曲柄摆动导杆机构193 连杆步进输送机的设计3.1 设计参数及要求输送机的工作阻力 Fr =5000N，步长 S=600mm，往复次数 N=40 次/ 分，行程速度变化系数 K=2，高度 H=500600mm。输送时滑架受到的阻力 Fr 可视为常数，滑架宽度为 250mm，使用折旧期为 5 年，每天两班制工作，工作环境清洁、室内，三相交流电源，输送机工作轴转速允许误差为5，输送机构效率为 0.95。普通减速器由电动机驱动，工作寿命 15 年(设每年工作 300 天)，两班制，输送机工作过程中有轻微冲击，转向不变。设计要求：(1) 确定机械运动方案及绘制机构的运动简图， (2) 确定执行机构（连杆机构）的各个参数；(3) 选择原动机及拟定机械传动方案，并分配传动比；(4) 对减速器的主要部件齿轮、轴进行结构设计及计算；(5) 首先对输送机的相关零件进行建模及绘制主要零部件的工程图，然后对零件一一装配，获得整机装配体；(6) 对设计的连杆步进输送机构进行 SolidWorks 的运动仿真。3.2 运动方案的确定首先查阅相关资料及结合书本知识了解步进输送机的结构，然后根据工件步进输送机的工作状况的要求下提出了以下两种设计方案：方案一：该方案完全采用连杆机构，运动连续且平稳，由于构件大部分是连杆，成本较低且维护，检修都较为简单。虽然该机构只有一个自由度，运动易于控制，但缺点是机构的零件较多，较为复杂。图 3-1 曲柄摇杆机构 3方案二：运用连杆机构（曲柄摆动导杆机构） ，减速器和普通电动机的组合来实现所需要的运动。首先通过普通电动机可以获得运动所需要的动力，然后通过减速器可以获得连杆机构需要的转速，再由连杆机构实现滑架所需要的运动，如图 2-2。方案一和方案二采用连杆机构间的运动副都是低副，运动副元素都是面接触，压力较小可以承受较大的载荷，并且该机构都只有一个自由度易于控制。但方案一中滑架的运动轨迹是在工作（输送工件）期间做近似直线的运动，输送到工位后做平面运动回到工作原点，其运动轨迹难以控制。方案二中采用曲20柄摆动导杆机构，带动滑架在机架上滑动，运动容易实现且各杆参数易于设计及计算。因此本次毕业设计采用方案二。3.3 连杆机构的设计3.3.1 曲柄摆动导杆机构连杆机构是一种应用非常广泛的机构，折叠伞的收放机构，机械手的传动机构以及人体假肢的设计等，都是连杆机构，其中曲柄摆动导杆机构也应用较为广泛，工程上如需要较大的急回特性，可应用曲柄摆动导杆机构，如图 3-3 所示。在该曲柄摆动导杆机构中， ，且当曲41L柄1 逆时针转动 角，导杆 3 自右面摆至左面；曲2柄 1 继续转动 角，导杆 3 自左面摆回原处。摆1动导杆也是摇杆，因为 21，所以该机构具有急回特性，其行程速度变化系数 K 也可按式 3-1 计算：(3-1) 图 3-3 曲柄摆动导杆机构8021tV式中， 为导杆的摆角。在ABD 中有 （其中， ） clsin4 14/lc式 3-1、3-2 和图 3-4 给出了该机构尺寸参数 c 与行程速度变化系数 K 之间关系，它可获得比一般曲柄摇杆机构更大的 K 值，即该机构的急回特性比较显著，从而可扩大行程。在曲柄摆动导杆机构中，c 、 和 K 的常用范围为 c 2，600，K2。图 3-4 K-C 曲线图 43.3.2 连杆机构各杆长度的设计 通过行程速度变化系数 K = 2，按公式 = 1800（K-1）/(K+1)算出极位夹角 为 60。然后由步长 S = 600mm，可以算出下图 35 中导杆 CD 的长度为 ，导杆的摆角 。由导杆的摆角 = 60，可以得出曲柄SLCD60AB 的长度为中心距 AC 长度的一半，即 LAC = 2LAB。在该曲柄摆动导杆机构，c = 2, = 600，K = 2 满足一般常用要求。由此可以选定曲柄 AB 的长度 LAB= 150mm，中心距 AC 的长度 LAC= 300mm。为了使滑架在整个行程中压力角最大值 max 为最小，滑架的导路 E1E2 应平移至 FG 的中点 M，此时滑架的高度H = 560mm。并且选定连杆 DE 的长度 LDE= 150mm。根据上面的方法可以算出平面连杆机构的杆长分别为 = 150mm， = ABLCD600mm， = 300mm， = 150mm。绘制机构的运动的简图如下图 35ACLDE所示（其中传动装置部分未在图上画出，曲柄轴与减速器输出轴用联轴器相连接）。21图 3-5 曲柄摆动导杆机构运动简图3.3.3 校核连杆机构的最小传动角在机构运动过程中，传动角 的值是随机构的位置不同而变化的，为了保证机构的传力效果，应使传动角的最小值 min 大于或等于其许用值 min 。一般机械中，推荐 = 4050 5。 高速和大功率机械，应取较大值。对于一些受力很小或者不经常使用的操纵机构，则可允许传动角小一些，只要不发生自锁既可以。该送料机构不是高速，也不是大功率机械，可取 。50在图 3-5 所示连杆机构的运动简图中，曲柄摆动导杆机构的传动角 始终为 满足传动要求。而滑架在整个行程中的最大压力角 为9 max47.152cosarcsin2arcsinmx DEDELLFG53.7490mx故上述连杆机构满足传动要求。3.3.4 用瞬心法求滑架的最大速度 VEmax由文献5及图 3-6，易知当曲柄 AB 与导杆 CD 在竖直位置共线时，滑架有最大速度 。根据机械原理的瞬心法，可求得导杆 CD 在在竖直位置与maxEV曲柄 AB 共线时的角速度 。易确定瞬心 、 、 、 的位置，从而3w13p5361psradnpw/96.1450621133 22图 3-6 瞬心法求滑架的速度smpwVEmzx /83.0639.16353.4 减速器设计3.4.1 传动方案及简图拟定根据要求电机与减速器间选用联轴器传动，减速器与工作机间也选用联轴器传动，减速器为二级圆柱齿轮减速器。减速器高速级和低速级都采用斜齿圆柱轮传动，方案草图如图 3-7。图 3-7 减速器传动方案简图3.4.2 电动机的选择(1) 电动机类型和结构型式的选择电动机是常用的原动机，并且是标准化和系列化的产品。机械设计中一般根据工作机的工作情况、运动和动力参数等，选择电动机的类型和结构型式。再根据传递的计算功率和转速，选择电动机的标准型号。电动机有交流电动机和直流电动机之分，工业上一般采用交流电动机。交流电动机有异步电动机和同步电动机两类，异步电动机又分为笼型和绕线型两种，其中普通笼型异步电动机应用最广泛。三相交流异步电动机的结构简单、价格低廉、维护方便，可直接接于三相交流电网中，因此在工业上应用最为广泛，设计时应优先选用。Y 系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷式三相异步电动机，具有效率高、性能好、噪音低、振动小等优点，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上，如金属切削机床、风机、输送机、搅拌机、农业机械和食品机械等。所以，在一般的机械设计中优先选用 Y 系列笼型三相异步电动机。根据工作机的工作要求：每天两班制工作，工作时有中等载荷冲击，工作环境清洁，室内，三相交流电源。选择电动机为 Y 系列 380V 三相笼型异步电动机。(2) 电动机功率的确定电动机容量主要由电动机运行时的发热条件决定，发热与其工作情况有关。对于长期连续运转、载荷不变或变化很小、常温下工作的机械，选择电动机时，只要使电动机的负载不超过额定值，电动机便不会过热。因此可按电动机的额定功率 Pm 等于或略大于所需电动机的功率 Pd，在手册中选取相应的电动机型号。 输送机机所需功率23（3-2）WVFP10max计算得 KwPW41.式中： 为滑架的最大速度，单位 m/s； 为工作机的阻力； 为工maxv w作机的效率。 电动机至工作机的总效率串联时 （3-3）231式中： 、 、 分别为传动系统中齿轮、滚动轴承及联轴器的效率。123由文献6,取 ， ， 。97.0滚 动 轴 承 ）(8.2 9.03故 87.9023 所需电动机的功率 （kw）dP由工作机所需功率和传动装置的总效率按下式 6计算kwWd0.587.41 电动机额定功率 m按 来选取电动机的型号，电动机功率裕度的大小应视工作机构的dmP负载变化状况而定，选取电动机的额定功率 = 5.5 kw。mP(3) 电机转速的确定额定功率相同的同类型电动机有不同的同步转速，例如三相异步电动机有四种常用的同步转速即 3000、1500、1000 和 750r/min。同步转速低的电动机磁极多，外廓尺寸大、重量大、价格高，但可使传动系统的传动比和结构尺寸减小，从而降低了传动装置的制造成本。一般最常用的是同步转速为 1500r/min 和 1000r/min 的电动机，设计时应优先选用。根据输送机主轴转速 n 及有关机械传动的常用传动范围，由文献7，两级展开式圆柱齿轮减速器的传动范围 ，可计算电动机转速的合理范围为408imin/16322 rid查电动机型号表，符合这一范围的电动机同步转速有 750，1000 和1500r/min 三种。现选用同步转速 1000 ，满载转速 的电动in/r i/960r机，其型号和主要数据如下：表 3-1 电动机参数电动机型号额定功率（kw）同步转速(r/min)满载转速(r/min) 额 定 转 矩堵 转 转 矩 额 定 转 矩最 大 转 矩Y132M2-6 5.5 1000 960 2 2.2表 3-2 电动机安装及有关尺寸(单位：mm)中心高 H 外形尺寸 HDACL)(底角尺寸安装尺寸 B地脚螺栓孔直径 K轴伸尺寸 ED装键部位尺寸 GF132 1545 1786 12 3880 810243.4.3 传动比分配根据电动机的满载转速 和输送机主轴的转速 即可确定传动系统的总传mnn动比 ，即i 24096i在两级圆柱齿轮减速器中，使各级大齿轮直径相似，浸油深度大致相同以利于实现浸油润滑（低速级大齿轮的直径应略大一些，使高速级大齿轮的齿顶圆与低速轴之间有适量的间隙） 。设高速级的传动比为 ，低速级的传动比为 ，1i 2i减速器的传动比为 i，传动比分配可参考文献7，取高速级传动比 ，则1.6i低速级传动比为 93.16242i实际总传动比 23.97输送机主轴的实际转速 min/05.rinm输送机主轴转速误差 5%12.4因此，输送机主轴转速符合设计要求。3.4.4 传动参数计算（1）各轴的转速电动机轴 min/960rn轴（高速轴） 1轴（中间轴） in/38.157.2ri轴（低速轴） 0.49.23n输送机主轴 mi/r（2）各轴的输入功率电动机轴 kwpm5.轴（高速轴） kw45.9.031轴（中间轴） 29.722轴（低速轴） 01.13输送机主轴 kp4（3）各轴的输入转矩（3-4）nT950电动机轴 71.5960.mpmN25轴（高速轴） 17.54960.59011 npTmN轴（中间轴） 3.8.222 轴（低速轴） 7.105.495033np输送机主轴 3.97TmN3.4.5 传动零件的设计计算(1) 高速级齿轮传动设计 选择齿轮类型、材料、精度及参数斜齿圆柱齿轮传动平稳，故选斜齿轮传动。选用齿轮材料：选择小齿轮的材料为 40Cr（调质） ，硬度为 280HBS，大齿轮材料为 45 钢（调质） ，硬度为 240HBS。输送机为一般工作机器，速度不高，故选取齿轮为 7 级精度（GB10095-88） 。选小齿轮齿数 ，大齿轮齿数 ，取 。21z 1.28.612zi 28z选取螺旋角，初选螺旋角 。04 按齿