进料夹紧机构课程设计

1、 机械原理课程设计课题： 自动进料夹紧装置 姓名： qq 班级： 2110 指导老师： yy 目 录一、课程设计的内容- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 21.1 设计题目- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1.2 设计要求- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1.3 主要参数- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -1.4 设计任务- - - - -

2、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -2、 执行机构方案选型- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -3 2.1 送料机构方案选型- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2.2 加紧机构方案选型- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3、 总体机构方案选型- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 3.1 总体机构简述- - - - - - -

3、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3.2 传动系统初步确定- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3.3 总体运动简图- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4、 机械系统运动循环图- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 5、 原动机及传动系统确定- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 5、1 电机转数的确定- - - - - - - -

4、 - - - - - - - - - - - - - - - - 5、2 送料机构传动参数 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5、3 夹紧机构传动参数- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6、 执行机构尺寸及运动分析- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 6、1 送料机构尺寸及运动分析- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6.2 夹紧机构尺寸及运动分析- - - - - - - - - - - -

5、- - - - - - - - 7、 设计结果分析总结- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -208、 主要参考资料- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 219、 心得体会- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -2110、 源程序- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -22 1一、课程设计的内容1.1设计题目 设计某自动机的自动进料夹紧装置。自动

6、机为完成冲压工作需要自动单向步进进料，料被送到工位后需要自动夹紧。夹紧后机器进行冲压工作，冲压一次时间约为3s。料可放在托架上，随托架在导轨上间隙移动。1.2设计要求 1.进料机构、夹紧机构的动作与冲压工作时间配合协调 2.送料机构进行单向步进进料，要求步进距离准确和送料平稳。 3.需要考虑整个机构的刚度和运动平稳性1.3主要参数 1.每分钟步进次数为十次 2.步进距离为900mm 3.料及托架的重量约为30kg1.4 设计任务 1.根据个执行机构的动作要求及其工作时间拟定运动循环图； 2.进行执行机构即进料机构、夹紧机构的选型； 3.机械运动方案的评价和确定，并进行执行机构运动学尺寸计算和必

7、要的运动分析； 4.按选定的电机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案，并进行传动机构运动学尺寸计 算； 5.画出机械运动方案简图； 2 6.编制设计说明书。二、执行机构方案选型 2.1 送料机构方案选型方案1：采用凸轮摇杆机构凸轮摇杆机构 此机构虽然能够满足输送零件的要求，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。 3 方案3：采用

8、齿轮与齿条的配合齿轮与齿条配合 该机构虽然能满足在平台上的间歇移动，也能保证要求的时间间隔，但该机构的传送装置为环状的传送带，不满足要求的曲线，所以该方案舍弃。方案4:采用铰链四杆机构 曲柄连杆机构 这种曲柄连杆机构可以实现很多的轨迹，可以通过调整杆件的长度比例来实现所需要的运动轨迹，通过比较最后选择方案四的传动机构。 4 2.2 加紧机构方案选型方案1：偏心夹具 偏心夹具 该机构的优点是容易满足自锁条件，结构简单；其缺点是不易实现间歇夹紧，由于题目要求工件是水平夹紧，该机构不易实现。方案2：曲柄滑块机构 曲柄滑块该机构的优点是结构简单，易于实现夹紧工作，采用了对称机构，方便于后面运动分析，所

9、以选用该机构。三、总体机构方案选型 3.1 总体机构简述 在此机构中，我们采用铰链四杆机构作为送料机构，采用曲柄滑块机构作为夹紧机构；采用齿轮传动和涡轮蜗杆传动作为传动系统。 3.2 传动系统初步确定 5 采用齿轮传动和涡轮蜗杆传动作为传动系统，因为其传动稳定，噪音小，传动比高，传动效率高。 3.3 总体运动简图4、 机械系统运动循环图送料车 送料 回程 送料左滑块 右移 夹紧左移 右移右滑块 左移 夹紧右移 左移5、 原动机及传动系统确定 5、1 送料机构传动参数 6 (1）蜗杆的参数确定 简要介绍蜗杆传动的特点。1传动比大，且精确。2传动平稳，无噪声。3当蜗杆的螺旋升角小于啮合面的当量摩擦

10、角时，可以实现自锁。4啮合面有较大的滑动速度，会产生严重的摩擦磨损。 蜗杆头数为（=14），蜗轮齿数为(=3080), 主要参数蜗杆头数，模数，压力角，分度圆直径 由蜗杆的分度圆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。主要参数 数值 2 22.4（2）蜗轮的参数确定主要参数 数值 30 2 60由以上参数可知该减速机构的传动比为i=z2/z1=30，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：10次（3） 齿轮参数的确定 7渐开线标准齿轮的正确啮合条件是两齿轮分度圆的模数和压力角分别相等m1=m2=ma2=2 a1=a2=aa2=20

11、6;由于齿轮3与蜗轮2连在同一轴上，所以这两个齿轮的转速w与蜗轮的转速一致。齿轮5与5,4与4齿轮并不影响传动比，两两完全相同，所以该直齿圆柱齿轮组的参数可设计如下 主要参数 齿数 模数 压力角 分度圆直径 齿轮 3 30 2 20 60 齿轮4 45 2 20 90 齿轮4 55 2 20 110 齿轮5 20 2 20 40 齿轮5 20 2 20 40 5、2 电机转数的确定 输出构件每分钟循环运动的次数为：10次，即AB的转速为10r/min，即齿轮5，5的转速为10r/min，齿轮4，4不影响传动比，这样齿轮3到齿轮5，5的传动比为20/30。计算电机转速为10*20/30*30=2

12、00r/min所以只要电机转速到达200r/min，齿轮5，5的输出转速就可以满足10r/min，等于设计要求的转速。 5、3 夹紧机构传动参数 槽轮的参数确定：由于滑块周期6s，所以槽轮机构周期3s，则齿轮7的周期为3s，转数20r/min,则由传动比可得各齿轮参数如下：主要参数 齿数 模数 压力角 分度圆直径 齿轮6 10 2 20° 20齿轮7 100 2 20° 2006、 执行机构尺寸及运动分析 6、1 送料机构尺寸及运动分析 9 矢量方程：AB+BC=AD+DC 设个点的坐标分别为：。同时设AB的角速度为，角加速度，为为杆件与水平面的夹角，各杆件的长度分别为：，

13、为初始角。根据杆件的运动列出B点的运动方程： （4-1）其中，已知，初始角，杆长已知，所以，可以求出B点的坐标。对式（4-1）分别进行一次，二次求导，可得到B点的速度和加速度方程。 (4-2) 上式中只有速度和加速度是未知数，可以求出。同理，可以列出C,D点的位置，速度，加速度方程： 10 2矩阵表达式 B点速度和加速度lABsinAB VBx AB = lABcosAB VBylABcosAB -lABsinAB ²ab Bx = lABsinAB lABcosAB By 11C点速度和加速度lBCsinBC VCx bc =lBCcosBC VCy lBCcosBC -lBCsi

14、nBC ²BC Cx = lBCsinBC lBCcosBC 2 Cy D点速度和加速度lBDsinBD VDx BD =lBDcosBD VDy lBDcosBD -lBDsinBD ²BD Dx = lBDsinBD lBDcosBD 3 Dy 分析曲线如图 12B点C点 13 6.2 夹紧机构尺寸及运动分析 曲柄滑块机构的运动简图如图1所示，在图1中，、和分别为曲柄滑块的曲柄、连杆和偏差，、分别为曲柄和连杆的转角，、分别为曲柄和连杆的角速度，S为滑块的位移。 14图1 曲柄滑块机构运动简图设已知已知、和，求连杆的角位移和角速度，以及滑块的位移S和速度。位移分析：按图1

15、 中四边形ABCD的矢量方向有： AB+BC=AD+DC将上式转化成幅值乘以角度的形式，得到如下等式： (1)分别取上式的虚部和实部，并在e前面乘N，N取值1或1，用以表示滑块在x轴的上方或者下方，得到下面两式： (2) (3)整理上面两个公式得到S和的计算公式： (4) (5)速度分析： 15将（1）式两边对时间求导得（6）式 (6)取（6）式的实部和虚部，整理得和的计算公式： (7) (8)根据（7）式和（8）式即可得到滑块的速度及连杆的角速度。 下面对曲柄滑块机构做具体分析。 曲柄滑块机构简图例中：r1=100, r2=300，1=10r/min，求，S和。建立图示的封闭矢量方程： （9

16、）将上式分解到x与y轴坐标上，得到： (11)得： 16 (11)对（10）式对时间求导得： (12)将上式用矩阵形式表示，令： （13）则（12）可表示为：。从而可解出和。分析曲线如图 17 18 197、 设计结果分析总结 在此设计中，我们采用了曲柄滑块和曲柄摇杆等课本上学过的重要内容，有对传动系统做了系统的了解。各项结果基本能满足设计要求，对软件辅助设计又有了长足的进步。我们各自的评价如下。在夹紧机构中，我们自主想出了新的对称夹紧机构，各项工作基本自主完成，可以满足设计要求。但我们对夹紧工件时的刚性接触未做考虑，其能否满足自锁性等考虑不足。在送料机构中，我借鉴了其他学长的优秀经验，经过自

17、己的完善，基本上满足设计要求，但未对四杆机构中的受力现象进行分析，对材料要求也欠缺考虑，这是我的薄弱之处。8、 主要参考资料1.机械原理 孙桓 陈作模 主编 西北工业大学出版社2.机械原理课程设计指导书 曾小慧 王玉丹 路桂英 主编3.机械原理与机械设计 张策 主编9、 心得体会 经过十天的奋战我们的课程设计终于完成了，在这次课程设计中我学到得不仅是专业的知识，还有的是如何进行团队的合作，因为任何一个作品都不可能由单独某一个人来完成，它必然是团队成员的细致分工完成某一小部分，然后在将所有的部分紧密的结合起来，并认真调试它们之间的运动关系之后形成一个完美的作品。 这次课程设计，由于理论知识的不足

18、，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的可能不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。10、 源程序r1=100;%单位mmr2=300;omigal=10;%单位d/secx11=1:720;for i