步行输送机课程设计说明书

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步进输送机设计计算说明

书

姓名：

学号：2023050104班级：机械104班指导老师：王涛

2023年12月

目录

第1章问题的提出2

1.1引言21.2国内外输送机发展历史21.3输送机的分类3第2章设计要求与设计数据4

2.1设计要求42.2性能数据要求42.3设计用途错误！未定义书签。

第3章机构选型设计5

3.1设计方案153.2设计方案2错误！未定义书签。

第4章机构尺度综合7

4.1尺寸的得出74.2机构尺寸计算结果7

第5章机构运动分析错误！未定义书签。

5.1步进输送机运动学方程错误！未定义书签。5.1.1步进输送机初始状态错误！未定义书签。5.1.2步进输送机平动过程105.2运动学分析结果15

第6章机构动力分析错误！未定义书签。

6.1步进输送机的动力分析错误！未定义书签。6.1.1步进输送机的动力学方程错误！未定义书签。6.1.2步进输送机的动力学仿真图错误！未定义书签。6.2动力学分析结果错误！未定义书签。

第7章结论21

7.1方案特点217.2设计方案特点21

第8章收获与体会22第9章致谢23

图3-2步行输送机设计方案2

通过两个方案的比较分析，选择方案（2）较好，比较适合设计要求。所以选择方案（2）作为设计方案。

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第4章机构尺度综合

4.1尺寸的得出

根据设计要求，一致的被输送工件间隔相等的距离为300mm，轨迹曲线的CDE段的最高点低于直线段AB的距离至少为50mm，以免零件停即刻受到输送架的不应有的回碰。

4.2机构尺寸计算结果

图4-1输送机机构示意图

根据CAD造型模拟得到的尺寸数据：底板架的高度为——700mm底板的长度为——1800mm底板的宽度为——400mm杆AB的长度为——170mm杆CC1的长度为——791mm杆BD的长度为——518mm杆CE的长度为——399.5mm杆CD的长度为——279.5mm

铰链点距离O点的长度为——334.1mm电机主轴距离O点的距离为——165mm铰链点E与E1之间的距离为——791mm点D与D1间的距离为——791mm

点C1与D1之间的距离为——279.5mm

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第5章机构运动分析

5.1步行输送机运动学方程

根据对步行输送机结构的设计要求，对机构的尺寸进行分析，计算。机构的运动只要分为两个阶段，第一阶段是输送机的平动阶段，即输送机的工作阶段，此时输送机的挡板推动工件向左移动。其次阶段是输送机的向下回转曲线运动阶段，此阶段输送机挡板向下运动同时渐渐向后移动，最终再次回到原运动平面，准备开始其次次的重复运动。

图5-1步进输送机运动分析简图

5.1.1步行输送机初始状态

图5-2输送机连杆示意图

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图5-3输送机运动分析图

设A点坐标为(0,-182),D点的坐标为（350，0），AB长为182，BC长为364，CD的长为420.设P点坐标为xp,yp，B点坐标为?xb,yb?

???xb?AB?cos?则B点的轨迹为?（5-1）

y?AB?sin??b22?x?x??cb???yc?yb??BC另设C点坐标为?xc,yc?则：??C?xc,yc?（5-2）222???xc?xd??yc?DC'y?y由设计要求得，在一段进程中，P点做直线运动，则在这段时间内：pp

??x?x?2??y?y??BP2pb?pb?（5-3）22???xp?xc???yp?yc??PC通过CAD绘制结构零件图，可知当?=??6,??3时，yp?y'p。

?132?在此状况下，B1??2,?19.5??,B2?6.5,?24.258?

??则B1C1,B2C2的中垂线方程为：

??x?x?2??kx?b?y?2??x?x?2??kx?b?y?21c1p1p?1c?（5-4）2'2'2'2??x2?xc???kx2?b?yc???x2?xp???kx2?b?yp??

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分析可得图5-3中中心圆的转角，应同图5-2中B1C1,B2C2的中垂线的夹角相等。

???arctank1?arctank2''（5-5）即?

??arctank?arctank?12?1?1k1?,k2?kb1c1kb2c2'；1k?y1?ypx1?xp,k?'2y2?ypx2?xp

求解方程组，以求得BP和CP的长度值。

5.1.2步行输送机平动过程

图5-4结构示意图

图5-4所示，各标注点为机构设计中的个铰链点。其中杆AB为绕A点旋转的驱动件。A,E，E1点固结在机架上，D,D1点连接挡板。设个点的坐标分别为：

?xA,yA?、?xB,yB?、?xC,yC?、?xD,yD?、?xE,yE?。同时设

AB的角速度为?AB，角加速度?1，为

1?AB,?BC,?CD,?BD,?CE为杆件与水平面的夹角，各杆件的长度分别为：lAB,lBC,lCE,lBD,lCD,lCC，?AB为初始角。

根据杆件的运动列出B点的运动方程：

?xB?xA?lABcos?AB??yB?yA?lABsin?AB（5-6）

其中，?xA,yA?已知，初始角?AB，杆长lAB已知，所以，可以求出B点的坐标。对式5-6

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分别进行一次，二次求导，可得到B点的速度和加速度方程。

??vBx?lAB?ABsin?AB?(5-7)v?l?cos??ByABABAB?2?a?l??BxABABcos?AB?lAB?1sin?AB?2（5-8）a?l?sin??l?cos???ByABABABAB1AB

dongtai::weizhiA(度)485.8544935435.8544935385.8544935335.8544935量285.8544935测235.8544935185.8544935135.854493585.8544934835.854493480510152025时间(秒)

图5-5点B的位置导出图

dongtai::suduB((deg/sec))40.1640501735.1640501730.16405017量测25.1640501720.1640501715.1640501710.164050170510152025时间(秒)图5-6点B的速度导出图

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dongtai::jiasuduB((deg/sec^2))10.685000958.6850009546.6850009544.685000954测量2.6850009540.685000954-1.3149990460-3.314999046-5.314999046时间(秒)510152025

图5-7点B的加速度导出图

5-7和5-8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,E点的位置，速度，加速度方程：

?xC?xB?lBCcos?BC?（5-9）y?y?lsin?BBCBC?C?xD?xB?lBDcos?BD??yD?yB?lBDsin?BD（5-10）

222?x?x?y?y?l????ECEC?EC?222（5-11）???xD?xC???yD?yC??lDC??vCx?lBC?BCsin?BC?(5-12)v?l?cos??CyBCBCBC?2?a?l??CxBCBCcos?BC?lBC?2sin?BC?2a?l???CyBCBCsin?BC?lBC?2cos?BC（5-13）

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dongtai::weizhiC(度)102.177107792.177107782.1771077量72.1771077测62.177107752.177107742.177107732.17710770510152025时间(秒)图5-8点C的位置导出图

dongtai::suduC((deg/sec))20.1604988715.1604988710.16049887量测5.1604988650.1604988650510152025-4.839501135-9.839501135时间(秒)图5-9点C的速度导出图

dongtai::jiasuduC((deg/sec^2))10.659584728.6595847156.6595847154.659584715量测2.6595847150.659584715-1.3404152850510152025-3.340415285-5.340415285时间(秒)图5-10点C的加速度导出图

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dongtai::weizhiD(度)137.2662209137.2662209137.2662209测量137.2662209137.2662209137.2662209137.2662209137.26622090510时间(秒)152025

图5-11点D的位置导出图

??vDx?lBD?BDsin?BD?(5-14)v?l?cos??DyBDBDBD?

2?a?l??DxBDBDcos?BD?lBD?3sin?BD?2??aDy?lBD?BDsin?BD?lBD?3cos?BD（5-15）

dongtai::suduD((deg/sec))20.1604988715.1604988710.16049887测量5.1604988650.1604988650-4.839501135-9.839501135时间(秒)510152025

图5-12点D的速度导出图

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dongtai::jiasuduD((deg/sec^2))10.659584728.6595847156.6595847154.659584715测量2.6595847150.659584715-1.3404152850-3.340415285-5.340415285时间(秒)510152025

图5-13点D的加速度导出图

5.2运动学分析结果

C1,D1,E1点的速度，加速度与点C,D,E点对应相等，所以不再计算。

挡板机构先进行300mm左右的平动，然后下行，同时逐步后退，再上升到原平面，这样完成一次周期运动。整个运动过程，AB杆绕A点运动，作为驱动，BCD构成的三角形杆组在A，E的制约下运动，使得D点在一个运动周期内有一段时间做直线运动。从pro/e的仿真可以看出，该机构运动平稳，速度变化也较平缓，可以满足各种设计要求。

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第6章机构动力分析

6.1步行输送机的动力学分析

对该机构进行动力学分析，根据动力学分析简图以及各杆件的受力状况列出动力学方程，用PRO/E软件进行模拟仿真，检测机构在运动过程中的受力状况，看这个机构是否正确。

该机构的传动角主要考察各个连杆之间的传动角是否瞒住要求，假使传动角太小的话，传动效率会降低好多。假使所有的传动角都满足传动角的要求，才能稳定工作。

6.1.1步行输送机的动力学方程

图6-1步进输送机示意图

?FABx?FDCx?FBCx?0?lBC?FABy?FDCy?FBCy?0(6-1)

??TBC?FBCY(XS3?XB)?FBCY(XD?XB)?FBCX(YS3?YB)?FDCX(YC?YB)?0

?FABx?FDx?FBDx?0?lBD?FABy?FDy?FBDy?0(6-2)

??TBD?FBDY(XS3?XB)?FDBY(XD?XB)?FDBX(YS3?YB)?FDX(YC?YB)?0

?FBCx?FD1C1x?FCC1x?0?lCC1?FBCy?FD1C1y?FCC1y?0(6-3)

??TCC1?FCC1Y(XS3?XC)?FCC1Y(XC1?XCB)?FCC1X(YS3?YC)?FD1C1X(YC1?YC)?0

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?FBDx?FBCx?FCDx?0?lCD:?FBDy?FBCy?FCDy?0(6-4)

??TCD?FCDy(XS7?XC)?FBDy(XD?XC)?FCDx(YS7?YC)?FBDx(YD?YC)?0

6.1.2步行输送机的动力学仿真图

AnalysisDefinition1::liB(inlbm/sec^2)2.92524E+132.42524E+131.92524E+13量测1.42524E+139.25242E+124.25242E+120510152025时间(秒)

图6-2点B的径向力分析导出图

AnalysisDefinition1::lijuB(inlbm/sec^2)2.92524E+132.42524E+131.92524E+13量测1.42524E+139.25242E+124.25242E+120510152025时间(秒)

图6-3点B的径向力矩分析导出图

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AnalysisDefinition1::liC(inlbm/sec^2)2.49333E+132.39333E+132.29333E+132.19333E+132.09333E+13量测1.99333E+131.89333E+131.79333E+131.69333E+131.59333E+131.49333E+130510152025时间(秒)图6-4点C的径向力分析导出图

AnalysisDefinition1::lijuC(inlbm/sec^2)3.88683E+133.38683E+132.88683E+13量测2.38683E+131.88683E+131.38683E+130510152025时间(秒)图6-5点C的径向力矩分析导出图

AnalysisDefinition1: