机械原理课程设计-步进送料机

1、电子科技大学成都学院电子工程系课程报告 课程名称 机械原理实训课 学生姓名 学号 1340840219，1340840207 专业 电气工程及其自动化 授课教师 2014年6月制步进送料机 绪论 背景1.1 送料机专门用于粒料粉料片状料，带状等材料的自动化，数控化，精确化的输送 【1】 。在激烈竞争的时代企业经营与发展必会面对劳工的短缺人工成本上扬等问题。省 力化、合理化与自动化将成为企业发展的趋向。因此数控送料机，自动送料机的应用也十分广泛。在当今社会，越来越多的行业将采用机械化输送。这种自动送料机有较高的精确度而且又环保，又省时,还大大减少了劳动强度。真正的做到了低成本，高回报。在今飞速发

2、展的年代,这种自动化产品会受到越来越多厂家的青睐与喜欢! 所谓送料机，送料机就是输送材料的机器，是无论是轻工行业还是重工业都不可缺少的设备。传统观念，送料机是借助于机器运动的作用力加力于材料，对材料进行运动运输的机器。近代的送料机发生了一些变化，开始将高压空气、超声波等先进技术用于送料技术中，但人们仍然将这些设备归纳在送料机类的设备中。自动化程度高的送料设备有:由电脑控制的动头式送料机、激光送料机、高压气压和电脑送料机等。另外，国外的司生产一种投影送料机这种设备的送台上设有感应器及目察装置，用于对材料轮廓扫描，或在材料行投影以引导送料安排。1.2设备大型化、提高运输能力为了适应高产高效集约化生

3、产的需要，带式输【7】送机的输送能力要加大。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势，也是高产高效矿井运输技术的发展方向。在今后的10a内输送量要提高到30004000 t/h，还速提高至46m/s，输送长度 7 对于可伸缩带式输送机要达到3000m。对于钢绳芯强力带式输送机需加长至5000m以上，单机驱动功率要求达到10001500 kW，输送带抗拉强度达到6000 N/mm（钢绳芯）和2500 N/mm（钢绳芯）。尤其是煤矿井下顺槽可伸缩输送技术的发展，随着高产高效工作面的出现及煤炭科技的不断发展，原有的可伸缩带式输送机，无论是主参数，还是运行性能都难以适应高产高效工作面的要求，

4、煤矿现场急需主参数更大、技术更先进、性能更可靠的长距离、大运量、大功率顺槽可伸缩带式输送机，以提高我国带式输送机技术的设计水平，填补国内空白，接近并赶上国际先进工业国的技术水平。其包含个方面的关键技术：带式输送机动态分析与监控技术；软起动与功率平衡技术；中间驱动技术；自动张紧技术；新型高寿命高速托辊技术；快速自移机尾技术；高效储带技术。 1.3提高元部件性能和可靠性设备开机率的高与低主要取决于元部件的性能和可靠性。除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性，还要不断地开发研究新的技术和元部件，如高性能可控软起动技术、动态分析与监控技术、高效贮带装置、快速自移机尾、高速托辊等，使带式输送机的性

5、能得到进一步的提高。1.4扩大功能，一机多用化 拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用，使其发挥最大的经济效益。开发特殊型带式输送机，如弯曲带式输送机、大倾角或垂直提升输送机等。意义输送机构简单，紧凑，工作可靠，运转灵活。本次我们设计的是步进送料机，以小见大，设计并不是一门简单的课程，他需要我们理性的思维和丰富的空间想象能力，我们可以通过对步进送料机的设计，进一步了解机械原理课程设计的流程，对我们今后的设计课程奠定了基础摘要中文摘要 机械原理课程设计是使学生较全面系统和加深机械原理课程的基本原理和方法的重要环节学生通过此次设计学习机构运动方案的确定培养分析设计机械的能力以及开发创新的能力

6、。以机械系统方案设计与拟订为结合点进一步巩固和加深学生所学的理论知识明确课程设计的目的、步骤根据自己的设计题目对内容进行分析确定输入输出件运功型式即功能原理分析 英文摘要 Mechanical principle course design is to make student more overall ,has solid system and deepens the important link of method and the basic principle of mechanical principle course ,student studies the definite ,tr

7、aining analysis of organization . Sport scheme through designing this time to the ability of designing mechanical ability as well as development innovation .With mechanical systematic scheme design with Will count surely to combine ,it is further solid is deep additionally the theoretical knowledge

8、that student student studies .The own design title of definite course ,determines purpose ,step and basic is analysed for designing content ,determines input and export sport type (function principle analysi 目录前言 1 第1章 课程设计内容 31.1设计题目31.2设计任务41.3设计提示4第2章 设计思路42.1连杆机构的特点42.2齿轮机构的特点5第3章 工作原理 63.1 传动机构

9、:常用传动机构的基本特征63.2 传动机构的选择与比较 73.3 执行机构的选择与比较 83.4 机构运动简图 10第4章 运动循环图 11第5章 构件的运动分析及尺寸的确定11第6章 机构运转的整体流程 15第7章 机构的整体简图 16第8章 小结 18第9章 致谢 19第10章 参考文献 20第11章 附录 21 1 课程设计 步进送料机1.1设计题目设计某自动生产线的一部分步进送料机。如图25所示，加工过程要求若干个相同的被输送的工件间隔相等的距离a，在导轨上向左依次间歇移动，即每个零件耗时t1移动距离a后间歇时间t2。考虑到动停时间之比K=t1/t2之值较特殊，以及耐用性、成本、维修方

10、便等因素，不宜采用槽轮、凸轮等高副机构，而应设计平面连杆机构。图 1 步进送料机具体设计要求为：1、电机驱动，即必须有曲柄。2、输送架平动，其上任一点的运动轨迹近似为虚线所示闭合曲线（以下将该曲线简称为轨迹曲线）。3、轨迹曲线的AB段为近似的水平直线段，其长度为a，允差c（这段对应于工件的移动）；轨迹曲线的CDE段的最高点低于直线段AB的距离至少为b，以免零件停歇时受到输送架的不应有的回碰。有关数据见表1.1表1.1 设计数据 方案号 a c b t1 t2 /mm /mm /mm /s /s F 400 20 55 2 41.2设计任务1. 步进送料机一般至少包括连杆机构和齿轮机构二种常用机

11、构。2. 设计传动系统并确定其传动比分配。3. 图纸上画出步进送料机的机构运动方案简图和运动循环图。4. 对平面连杆机构进行尺度综合，并进行运动分析；验证输出构件的轨迹是否满足设计要求；求出机构中输出件的速度、加速度；画出机构运动线图。5. 编写设计计算说明书。 1.3设计提示1. 由于设计要求构件实现轨迹复杂并且封闭的曲线，所以输出构件采用连杆机构中的连杆比较合适。2. 由于对输出构件的运动时间有严格的要求，可以在电机输出端先采用齿轮机构进行减速。如果再加一级蜗杆蜗轮减速，会使机构的结构更加紧凑。3. 由于输出构件尺寸较大，为提高整个机构的刚度和运动的平稳性，可以考虑采用对称结构（虚约束）。

12、2 设计思路2.1连杆机构的特点：1） 其运动副元素为面接触，压力较小，承载能力较大，润滑好，磨损小，加工制造容易，且连杆机构中的低副一般是几何封闭，对保证机构的可靠性有利。2） 在连杆机构中，在原动件的运动规律不变的条件下，可用改变各机构的相对长度来使从动件得到不同的运动规律。3） 在连杆机构中，在连杆上各点的轨迹是各种不同的形状的曲线，其形状随着各构件的相对长度的改变而改变，故连杆曲线的形式多样，可用来满足一些特定的工作需要。利用连杆机构还可以很方便地改变运动的传递方向，扩大行程，实现增力和远距离传动等目的图2.1 连杆机构2.2齿轮机构的特点：齿轮机构是在各种机构中应用最为广泛的一种传动

13、机构。它依靠轮齿齿廓直接接触来传递空间任意两轴间的运动和动力，并具有传递功率范围大，传动功率高，传动比准确，使用寿命长，工作可靠等优点。图2.2 齿轮机构考虑到动停时间之比K=t1/t2之值较特殊，以及耐用性、成本、维修方便等因素，不宜采用槽轮、凸轮等高副机构，故采用应平面连杆机构和齿轮机构。3 工作原理功能要求：加工过程要求若干个相同的被输送的工件间隔相等的距离a，在导轨上向左依次间歇移动，即每个零件耗时t1=2s移动距离a=400mm后间歇时间t2=4s功能原理：步进送料机的工作原理分解如图4所示， 该系统由电动机驱动，通过带蜗杆减速将运动传给齿轮，再由各级齿轮进行减速使其转速符合要求。最

14、后利用齿轮和连杆将运动传给输送架。原动机的选择：经过计算与讨论，最终我们选择转速为960r/min的电动机，因为经过比较在此转速下的电动机能够充分满足动力要求而且不会造成机器的浪费。图3.1工作原理分解图3.1传动机构：齿轮传动：优点传动比准确，外廓尺寸小，功率高，寿命长，功率及速度范围广，适宜于短距离。 缺点制造精度要求高。 主要用于传动。带传动：优点中心距变化范围广，可用于长距离传动，可吸振，能起到缓冲及过载保护。 缺点有打滑现象，轴上受力较大。 常用于传动链的高速端。连杆传动：优点适用于宽广的载荷范围，可实现不同的运动轨迹，可用于急回、增力，加大或缩晓行程。 缺点设计复杂，不宜高速度运动

15、。 既可为传动机构又可做为执行机构。凸轮机构：优点能实现各种运动规律，机构紧凑。 缺点易磨损，主要用于运动的传递。 主要用于执行机构。3.2传动机构的选择与比较：鉴于传动机构的特点，我们小组提出了四种方案：方案1：采用凸轮摇杆机构图3.2 凸轮摇杆机构此机构虽然能够满足运动轨迹的要求，但由于该机构有凸轮机构，导致在机构的运动路线的计算时非常复杂，而且凸轮机构易磨损，机构的平衡性不好，导致在机构运动时，产生很大的噪声，而且构件会损坏的非常快，所以舍弃这个方案。方案2：采用从动件圆柱凸轮机构图3.3从动圆柱凸轮机构该凸轮机构虽然能实现工件的移动，但不满足设计要求的输送爪的运动轨迹，所以该方案舍弃。

16、方案3：采用齿轮与齿条的配合图3.4 齿轮与齿条配合该机构虽然能实现工件在工作台上的间歇运动，也能满足设计要求的时间间隔，但该机构的传送装置为环状的传送带，不满足得及要求的曲线，所以该方案舍弃。方案4：采用齿轮连杆机构图3.5 齿轮连杆机构经过激烈的讨论与研究，我们最终采用方案四。33执行机构的选择与比较：方案1：带传动：图3.6 带传动图示方案2：机械爪图3.7 机械爪经过慎重考虑与比较，最终我们选择了方案2。3.4机械运动简图：图3.8 机械运动简图4运动循环图以连杆a的转角位横坐标，绘制如下的运动循环图： 图4.1 运动循环图5 构件的运动分析及尺寸的确定因为执行构件（即输出构件）要满足

17、如下的运动轨迹，所以运动构件必须要满足如图的运动路径。图5.1运动轨迹由连杆曲线图谱可查得图5.2 连杆曲线图谱满足该路径的四连杆机构为图5.3 四连杆机构由图谱所给定的参数可查得，杆a,b,b,c,d的长度比例为：1：5：2.5：4：3a杆与该机构的平动轨迹的长度比为1：5.因为输出机构要满足题目要求的轨迹，表2 方案号 a c b t1 t2 /mm /mm /mm /s /s F 400 20 55 2 4即平动轨迹要求长度为400mm，根据查表来的比例数据可得各个杆的长度为：表3 杆号 a b b c d 杆长（mm) 80 400 200 320 240蜗杆的参数确定：由蜗杆的分度圆

18、直径预期模数的匹配标准系列可知：模数为2的时候，分度圆直径可选为22.4。表4 主要参数 齿数z1 模数 压力角 分度圆直径 数值 1 2 20 22.4涡轮2,3的参数的确定表5 主要参数 齿数z1 模数 压力角 分度圆直径 数值 60 2 20 120由以上参数可知该减速机构的传动比为z2/z1=60齿轮的参数与尺寸由方案可知：输出构件每分钟循环运动的次数为：60/（2+4）=10次根据齿轮的标准模数系列表：表6第1系列1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 810 12 16 20 25 32 40 50 第2系列 1.75 2.25 2.75 （325） 3.5 （3.75）

19、 4.55.5 （6.5） 7 9 (11) 14 18 22 2836 45可得由于6,7齿轮与涡轮2,3连在同一轴上，所以这两个齿轮的转速w与涡轮的转速一致。齿轮1与4,6与7为对称齿轮，两两完全相同，所以该直齿圆柱齿轮组的参数为表7 主要参数 齿数 模数 压力角 分度圆直径 齿轮1，4 80 1 20 80 齿轮6，7 50 1 20 50动力由6,7齿轮传动到1,4齿轮上，传动比为80/50=1.6所以齿轮1,4的转速w为 W=960r/min/60/1.6=10r/min即在一分钟内，齿轮1和4转动10周，所以连杆a也转动10周，即该连杆机构循环运动10周，等于设计要求的转速。故该传动系的设计是合理且符合要求的。6 机构运转的整体流程：执行构件输送爪运动连杆b,c转动连杆a转动齿轮1,2齿轮6,7涡轮2，3转动电动机转动蜗杆转动图6.1机械运转的整体流程7 机构的整体简图图7.1 机械整体简图图中1,4,6,7为四个齿轮，2,3为两个涡轮，2为蜗杆，3和7装在同一轴上，2和6装在同一轴上。其中执行机构的运动轨迹为下图图7.2 运动轨迹图此轨迹与设计要求的轨迹一致，符合要求。可以作