机械原理课程设计——步进输送机.docx

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1、步进输送机设计计算说明书姓名：学号：20091370班级：车辆七班指导老师：何朝明2012年6月第I章问题的提出21. 1引言21.2设计简介31.2.1 国内外步进机发展史31.2.2 工作原理6第2章设计要求与设计数据82. 1设计要求82.2 性能数据要求82.3 设计用途8第3章设计方案93. 1设计方案193.2设计方案29第4章机构尺度综合114. 1尺寸的得出114. 2机构尺寸计算结果I1第5章机构运动分析135. 1步进输送机运动学方程135. 1.1步行输送机初始状态13求解方程组，以求得BP和CP的长度值。155. 12步行输送机平动过程155. 2运动学分析结果21第6

2、章机构动力分析225.2 步行输送机的动力学分析225.2.1 步行输送机的动力学方程225.2.2 步行输送机的动力学仿真图235.3 动力学分析结果26第7章结论287.1方案特点287.2设计方法特点28第8章收获与体会29第9章致谢30第1章问题的提出11引言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、倾斜和垂直输送，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。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

3、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。所以输送设备广泛应用于现代化的各种工业企业中。1.2设计简介1.2.1 国内外步进机发展史在我国古代，作为灌溉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；在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，

4、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。1.2.2工作原理步进输送机是一种能间歇地输送工件，并使其间距始终保持稳定步长的传送机械。工件经过隔断板从料轮滑落到根道上，隔断板作间歇往复直线运动，工件按一定的时间间隔向下滑落。输送滑架作往复直线运动，工作行程时，滑架上位于最左侧的推爪推动始点位置工件向前移动一个步长，当滑架返回时，始点位置又从料轮接受了一个新工件。由于推爪下装有压力弹簧，推爪返回时得以从工件底面滑过，工件保持不动。当滑架再次向前推

5、进时，该推爪早已复位并推动新工件前移，与此同时，该推爪前方的推爪也推动前工位的工件一齐向前再移动一个步长。如此周而复始，实现工件的步进式传输。显而易见,隔断板的插断运动必须与工件的移动协调，在时间和空间上相匹配。秋纨被献纳零件第2章设计要求与设计数据2.1设计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=300mm,在导轨上向左依次间歇移动，即每个零件耗时TI移动距离a后间歇时间T2,又耗时时间T1移动距离a后间歇时间T2考虑到动停时间之比K=T1T2之值比较特殊，受力较大，以及耐用性、成本、维修方便等因素，不宜采用槽轮、凸轮等高副机构直接实现上述要求，而应利用平面连杆机构轨迹曲线

6、。2.2性能数据要求根据上述所说的功能确定机械设计尺寸及要求如下：1）输送平台距离地面的高度为80cm。2）输送架上任一点的运动轨迹近似为虚线所示闭合曲线。.3）单次输送距离在30Omm左右。4）输送架在一定范围内保持平动。5）轨迹曲线的CDE段的最高点低于直线段AB的距离至少为50mm。2. 3设计用途可以进行产品生产线上的产品步进输送，而且步进输送有一段停顿的时间，在这段时间内，可以对产品进行加工处理。同时，步进输送运动平稳，动作一般不会太快，方便精密工件的加工生产。此种步进输送机，采用挡板推动，能产生较大的作用力，所以能适应不同重量的工件输送。可靠，稳定第3章设计方案2.1 设计方案1方

7、案一采用凸轮机构做为原动件，并通过采用局部自由度来减少构件之间的摩擦，能够实现并适应复杂的工作要求与条件，但是凸轮制造费用高，承载能力有限，不可避免的会受到一些冲击。3.4. 2设计方案2方案(2)：该方案完全采用连杆机构，运动连续，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。该机构只有一个自由度，运动易于控制。缺点是机构的零件较多，较为复杂。图3-2步进输送机设计方案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。第4章机构尺度综合4.1 尺寸的得出根据设计要求，相同的被输送工件间隔相等的距离为300mm,轨迹曲线的CDE段的最

8、高点低于直线段AB的距离至少为50mm,以免零件停歇时受到输送架的不应有的回碰。5. 2机构尺寸计算结果B对于AB的长度有式子：伏不4)2+(券-%)2=*对于BC杠有：(X厂天产+/K)?=以对于CE杠有：(xc-xc)2+(yc-ye)2=Je对于CD杠有：(儿-/)2+(以%)2=心对于BD杠有：-z,)2+(yd-)2=设AB的转速为w,则B点的运动轨迹为xb=1ubcoswtfyB=1abcoswt由机架的尺度限制和尺寸限制，取AB长度为170mm,根据运动要求和规律，我们知道AB杠要实现完整的圆转动，也就是说AB杠为曲柄，于是有r,+J%+c1于是根据运动规律我们暂时取BC=400

9、,则由不等式，可知，EC=400再根据运动规律，点在最高点时要实现平动一段距离，以将运输物品传送，对于D的运动有VD=也,VM=%,对于其加速度也要考虑，有dtdt/2Y/2aax0=-,在y轴方向有ay=蜡，于是结合AB与BC以及EC长度，我们可知BD=518终上所述，对各个值取定后在SOidWOrkS上做图模拟，最终对数据进行修正后实现了要求的运动，得到数据如下：底板架的高度为700mm底板的长度为一一1800mm底板的宽度为400mm杆AB的长度为170mm杆BD的长度为518mm杆CE的长度为400mm杆CD的长度为28Omm较链点距离O点的长度为334mm电机主轴距离O点的距离为16

10、5mmBC=400MM钱链点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第5章机构运动分析5.1 步进输送机运动学方程根据对步进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。第二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慢慢向后移动，最后再次回到原运动平面，准备开始第二次的重复运动。5.1.15.1.2 步行输送机初始状态图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

11、长为182,BC长为364,CD的长为420.设P点坐标为(XP,B点坐标为(Xb，%)xb=ABcosa则B点的轨迹为卜=AMi1m(5-1)/(xc-)2+(x-)=C27X另设C点坐标为(牛娟则：/222=C(XC,%)xc-d)+=DC(5-2)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：p=yp(%p-%J+(yp-%)=8p2.(七-J+(%-K)=PC2(5-3)通过CAD绘制结构零件图，可知当。二一%，一时，%,=%。在此情况下，旦(邙,19.51,层(6.5,24.258)则4G，4。2的中垂线方程为:(XI-Xj+(依+8-”)2=(1Tj+(依+yJV(x

12、2-)+(kx2+-.)2=(x2-xp)2+(fcr2+b-yp(5-4)分析可得图5-3中中心圆的转角，应同图5-2中gG，&G的中垂线的夹角相等。=arctanki一arctank2即I=arctanki-arctank2(5-5)%一%XXp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为：（X.，力）、（乙，%）、（2，%）、（%，%）、（左，先）。同时设AB的角速度为08,角加速度四，为%8，%88，%为杆件与水平面的夹角，各杆件的长度分别为：IAB，1阮，ICE3dCD,1cCj（PAB为初始角。根据杆件的运动列出B点的运动方程：xB=xA+1ABCoSeAB

13、y=yA+ABsin（5-6）其中，（.,）已知，初始角外8,杆长1已知，所以，可以求出B点的坐标。对式5-6分别进行一次，二次求导，可得到B点的速度和加速度方程。%7ab%bSineM%，=IABABCoSab（5-7）=IABaBCOSabTABa1sin。出=1ABABSin（PAB+1ABaCOS（5-8）dongtai:WeiZhiA（度）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=X8+IBCCOS(PBCyc=yb+1bcSm(PBCXo=X5+IBDCOS(Pbd%=%+1BDsi(P

14、BD(5-10)(5-11)UCX=IBCBCSin(PBCVCy=IBCBCCGS(PBC(5-12)acx=/BCBCCoSBC-IBCa2SincQCy=IBCBCSin(PBC+18。%CSc(5-13)dongtai:IweizhiC(度)dongtai:suduC(deg/sec)时间（秒）图5-9点C的速度导出图dongtai:weizhiD(度)图5-11点D的位置导出图Dx=IBDBDSin(PBDVDy=IBDBDCOS(PBD(5-14)aDx=IBDBDCSbd-IBDa3Sin%)BDSin(PBD+CS(PBDa=IuDyIBD(5-15)dongtai:suduD(deg/sec)图5-12点D的速度导出图dongtai:jiasuduD(c1eg/sec2)图5-13点D的加速度导出图5.2运动学分析结果B1,C1,D1,E1点的速度，加速度与点B,C,D,E点对应相等，所以不再计算。挡板机构先进行30Omm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