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文档简介

1、机械原理课程设计计算说明书设计题目:步进输送机学院:机械与能源工程学院组号:第六小组设计者:同济大学目录一、设计任务书········································&

2、#183;······1.设计题目··········································&

3、#183;·······2.原始数据及设计要求········································二、

4、方案设计·················································1.

5、工作原理的分析与说明······································2.最终方案·········&#

6、183;········································三、机构的尺寸计算········

7、;···································1.已知参数··············

8、;····································2.杆件·············&

9、#183;········································3.凸轮········

10、83;·············································4.电动机和减速箱···

11、·········································四、机构的状态参数及分析·······

12、···························1.滑架······················&#

13、183;·······························2.凸轮·················

14、3;····································五、运动分析校验············&#

15、183;································1.运动循环图················&

16、#183;·······························2. 滑架分析(每隔5度)················

17、·······················六、设计心得体会·························

18、3;···················七、主要参考文献·····························&#

19、183;···············八、小组备用方案·································

20、············九、小组分工情况····································

21、3;········一、设计任务书1.设计题目步进输送机是一种间歇输送工件的传送机械,如图1所示。工件由料仓卸落到辊道上,滑架作往复直线运动。滑架的正行程时,通过棘钩使工件向前运动;滑架返回时,棘钩的弹簧被压下,棘钩从工件下面滑过,工件不动。当滑架又向前运动时,棘钩又钩住下一个工件向前运动,从而实现工件的步进传送,插板作带停歇的往复运动,可使工件保持一定的时间间隔卸落到辊道上。2.原始数据及设计要求1)输送工件的形状和尺寸如图1所示,输送步长H=830mm。2)滑架工作行程平均速度为0.42m/s。要求保证输送速度

22、尽可能均匀,行程速比系数K值为1.65左右。3)滑架导轨水平线至安装平面的高度在1200mm以下。4)电动机功率可选用1.1KW,1400r/min左右(如,Y90s-4)。5)为保证推爪在推动工件前保持推程状态,输送机构的行程应大于工件输送步长20mm左右。二、方案设计 1.工作原理的分析与说明1)滑架作往复直线运动将发动机的圆周运动转化为直线运动,可以采用曲柄摇杆、齿轮齿条等机构,但考虑到任务书中行程速比系数,即要求有急回特性,故在曲柄摇杆机构中选择。曲柄摇杆机构演化出曲柄滑块、导杆等机构。曲柄滑块机构加工方便,但是容易产生死点,且要求杆件强度高,否则容易折断。而导杆机构不容易产生死点。从

23、牛头刨床机构和任务书的参考资料来看,导杆机构比曲柄滑块机构更有优势。2)插板作带停歇的往复运动把圆周运动转化为周期性的直线运动,可以采用凸轮机构,再加上连杆机构。任务书参考资料提供的组合机构运用了凸轮、连杆、滑块等多种机构,较为繁琐,因此,在任务书的基础上,本小组决定加以简化和改进。2.最终方案导杆机构实现滑架作往复直线运动。凸轮和滑块的组合机构实现插板作带停歇的往复运动。总结构图: 三、机构的尺寸计算1.已知参数1)输送步长S=H+20=830+20=850mm2)时间物件下落时间t3=2hg=2×0.0810=0.1265s行程时间t1Sv=8500.42=2.02s回程时间t2

24、=t1K=2.021.65=1.23s一个周期时间t=t1+t2=3.25s局部示意图:3)摆角计算D1CD2=360°×K-1K+1=180°×1.65-11.65+1=44.151°2.杆件lCD1=12Ssin(2)=12×850sin(44.151°×12)=1130.8mm取lAC=700mmlAB1=AC×sin2=700×sin44.151°×12=263.1mm3.凸轮1)凸轮轨迹取实际廓线最小半径r1=100mm,实际廓线最大半径r2=320mm完全打开角度

25、1t3t×360°=0.12653.25×360°=14°取关闭时转角2126°3360-126-142110°凸轮的初始偏转角度0110°14°2117°根据对心平底推杆盘形凸轮机构的直角坐标方程公式,工作廓线的轨迹有如下关系:x=r0+ssin+dsdcosy=r0+scos-dsdsin其中:r0表示实际廓线的最小半径s表示推杆产生的位移表示凸轮转过的角度x表示工作廓线的横坐标y表示工作廓线的纵坐标t等于,关于t的表达式均为程序代码1)当0°<110°时s1=11

26、0sin110-2+110注:s随凸轮转角变化,满足三角方程函数,故传动平稳,没有刚性冲击,下同。x=sin(t*pi/180)*(210+110*sin(t*pi/110-pi/2)+cos(t*pi/180)*pi*cos(t*pi/110-pi/2)y=cos(t*pi/180)*(210+110*sin(t*pi/110-pi/2)- sin(t*pi/180)*pi*cos(t*pi/110-pi/2)2)当110°<124°时s2220320*sin(t*pi/180)320*cos(t*pi/180)3)当124°<234°时s

27、3110sin-110+179110+110x=sin(t*pi/180)*(210+110*sin(-t*pi/110+179*pi/110)+cos(t*pi/180)*pi*cos(-t*pi/110+179*pi/110)y=cos(t*pi/180)*(210+110*sin(-t*pi/110+179*pi/110)+sin(t*pi/180)*pi*cos(-t*pi/110+179*pi/110)4)当234°<360°时s4=0x=100*sin(t*pi/180)y=100*cos(t*pi/180)将上述代码输入Solidworks软件,则生成图

28、像:2)其他参数lEF2=267mm当接触点为实际廓线最大半径时,lEF1和lEF2水平,当接触点为实际廓线最小半径时,lGH移动的距离为lEF1-lEF12-(r2-r1)2=267-2672-320-1002=115.71mm则取lGH117.71mm,此时开关完全打开,物体下落4.电动机和减速箱1.电动机型号:Y90S-4 ,功率P=1.1KW,n1400r/min2.减速箱示意图:1)齿数z1=24,z2=67,z3=158i1H=1-i13H=1-z3z1=1+15824=7.5832)模数m=2.53)半径大圆半径:r大=300mm,小圆半径:r小=120mmi=r小r大=1203

29、00=0.44)校验n要求1t13.25×6018.46r/minn实际=n'×14÷i1H×i=1400×14÷7.583×0.4=18.46rminn要求,故满足要求。四、机构的状态参数及分析1.滑架利用Solidworks-motion软件模拟仿真系统,得到滑架的位移、速度和加速度的大致情况。1)位移分析:在一个周期(3.25s)内,滑架的位移为3505-2656849m850m,故满足要求。2)速度分析:纵轴每一小格代表238.5m/s,则左边的起始点的速度大约为0m/s。在一个周期内,最大速度为0.597m

30、/s,出现在行程阶段,最小速度为1.313m/s,出现在回程阶段。而行程阶段的速度基本比回程快,有急回特性,满足要求。3)加速度分析:在1.14s和1.52s之间(大约1.3s)的地方,出现向下的小缺口,可能是模拟系统的误差,可以排除在外。总体看,加速度在-2.893m/s2到2.892m/s2之间,不考虑方向,则加速度不超过2.9m/s2,没有出现突变的地方,变化较为平缓,满足要求。五、运动分析校验1.运动循环图2.滑架分析(每隔5度)每隔5度,对滑架的位移、速度、加速进行分析。0°时,处于初始位置,速度为0,位移也为0。角度/°位移/mm速度/mms加速度mms2051

31、0152025303540455055606570758085909510010511011512012513013514014515015516016517017518018519019520020521021522022523023524024525025526026527027528028529029530030531031532032533033534034535035536002.9231038.62391416.8264227.2852539.7820654.1219470.1299387.64797106.5322126.6506147.8808170.109193.227721

32、7.135241.7338266.9303292.634318.7564345.2113371.9135398.779425.7243452.6665479.5225506.2087532.6411558.7345584.4024609.5564634.1055657.9559681.01703.1656724.3148744.343763.1273780.5349796.4208810.6259822.9737833.2676841.2874846.7855849.4834849.0686845.1932837.4743825.5001808.8422787.0788759.8319726.

33、8212687.9348643.3104593.4144539.0941481.5796422.4141363.3156305.9945251.9744202.4574158.2609119.823687.2612260.4461439.0882722.8045511.171553.7614820.1643570096.603895154.9646667207.5635479255.0382466297.948393336.7735767371.9208319403.7329273432.4966591458.4508498481.7935856502.6885895521.270703537

34、.6505352551.9183566564.1473282574.3961481582.7111945589.1282311593.6827282596.3711405597.2125372596.2457852593.4167552588.7418544582.1546222573.6874231563.9828786552.3268369536.4979049519.9261178501.1705682480.0930942456.5564117430.3943846401.4060404369.3491487333.9329148294.8099476251.5678732203.72

35、13436150.70580891.8753901426.50867207-46.17170283-126.9568793-216.574982-315.5636852-424.0818852-541.6279287-666.6992432-796.4047261-926.0975003-1049.397223-1158.289138-1244.015106-1298.620463-1316.475555-1295.650913-1238.397897-1150.586289-1040.314739-916.2683876-786.351122-656.8752756-532.3104796-415.427334-307.637999-209.3810626-120.4637192-40.3275227901513.8261361.91226.5551106.383999.2738903.7503818.0084740.5476670.0291605.3047545.3947489.4706436.835386.9025339.1821293.2613248.7922205.48163.0721121.349482.2638139.201516.258481-42.6395-83.256

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