機械原理課程設計---步進輸送機機構設計

1、<p><b>　　機械原理課程設計</b></p><p><b>　　步進輸送機機構設計</b></p><p>　　緒論--------------------------------------------------------</p><p>　　課題題目及任務--------------------

2、---------------------</p><p>　　1.課程題目----------------------------------------------</p><p>　　2.設計任務----------------------------------------------</p><p>　　3.主要技術參數(shù)說明----------------

3、-----------------</p><p>　　運動循環(huán)圖-----------------------------------------------</p><p>　　傳動機構和工作機構的選擇------------------------</p><p>　　減速器機構選擇及相關性能參數(shù)計算-----------</p><p&g

4、t;　　傳動軸承和傳動軸的設計-------------------------</p><p>　　1.從動軸的設計-------------------------------------</p><p>　　2.中間軸的設計-----------------------------------------</p><p>　　3.主動軸的設計---------

5、--------------------------------</p><p>　　4.求軸上的載荷---------------------------------------</p><p>　　設計小結----------------------------------------------</p><p>　　參考文獻------------------

6、----------------------------------------</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　21世紀的經(jīng)濟發(fā)展呈現(xiàn)出信息化、網(wǎng)絡化、知識化的特征，人類社會進入一個嶄新的知識經(jīng)濟時代。市場的全球化、經(jīng)濟的一體化和產(chǎn)品多樣化，使選擇產(chǎn)品的空間得到極大的擴展，促使人們的價值觀、消費觀發(fā)生急劇變化，追求個性化和提

7、高生活質量逐漸成為用戶購買產(chǎn)品的首選條件。為了適應客戶和市場的變化，迫使企業(yè)之間的競爭由依靠產(chǎn)品產(chǎn)量和質量占領市場階段，升級到憑借適應市場需求的創(chuàng)新產(chǎn)品占領市場的新階段。產(chǎn)品創(chuàng)新對于發(fā)達國家而言，是制造業(yè)發(fā)展的自然結果。對處于信息化進程中的我國，是機遇與挑戰(zhàn)并存。在2006年年初的全國科學技術大會上，胡錦濤總書記提出了建設創(chuàng)新型國家的重大戰(zhàn)略任務，確定了“自主創(chuàng)新、重點跨越、支撐發(fā)展、引領未來”的科技指導方針，指出自主創(chuàng)新能力是國家競爭

8、力的核心，是應對未來挑戰(zhàn)的重大選擇，是統(tǒng)領我國科技發(fā)展的戰(zhàn)略主線，是實現(xiàn)創(chuàng)新型國家的根本途徑。同時，全球性的環(huán)境和資源制約同時強有力地呼喚市場上有更多環(huán)保、資源節(jié)約、可持續(xù)發(fā)展的機械產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)涌現(xiàn)。因此，制造業(yè)發(fā)展的持續(xù)動力將主要來自產(chǎn)品的設計。</p><p>　　機械產(chǎn)品設計中，首要任務是進行機械運動方案的設計和構思、各種傳動機構和執(zhí)行機構的選用和創(chuàng)新設計。這要求設計者綜合應用各類典型機構的結構組成、運動原理、

9、工作特點、設計方法及其在系統(tǒng)中的作用等知識，根據(jù)使用要求和功能分析，選擇合理的工藝動作過程，選用或創(chuàng)新機構型式并巧妙地組合成新的機械運動方案，從而設計出結構簡單、制造方便、性能優(yōu)良、工作可靠、實用性強的機械產(chǎn)品。</p><p>　　機械原理課程設計結合一種簡單機器進行機器功能分析、工藝動作過程確定、執(zhí)行機構選擇、機械運動方案評定、機構尺度綜合、機構運動方案設計等，使學生進一步鞏固、掌握并初步運用機械原理的知識和

10、理論，對分析、運算、繪圖、文字表達及技術資料查詢等諸方面的獨立工作能力進行初步的訓練，培養(yǎng)理論與實際結合的能力，更為重要的是培養(yǎng)開發(fā)和創(chuàng)新能力。因此，機械原理課程設計在機械類專業(yè)學生的知識體系訓練中，具有不可替代的重要作用。</p><p>　　本次我們小組設計的是步進輸送機，通過對步進輸送機的課程設計所整理和設計的流程，為我們今后的設計課程奠定了基礎。</p><p>　　第二章 課題題

11、目及任務</p><p>　　1、課程題目：步進輸送機機構設計</p><p><b>　　(1)設計原理：</b></p><p>　　本實用新型步進式輸送機結構包括機架、步進機驅動端部分、步進機調整端部分、傳動鏈條；機架由驅動段機架、中間段機架、調整段機架構成，機架上裝置有管軌即管形軌道，步進機驅動端部分裝置在驅動段機架上，步進機驅動端部分

12、包括電機、減速器、驅動軸、鏈輪、驅動座板，驅動軸上裝有主動鏈輪；步進機調整端部分裝置在調整段機架上，步進機調整端包括從動鏈輪、氣缸、氣缸座、軸承座、調節(jié)螺桿、調節(jié)螺母，從動鏈輪裝置在從動鏈輪軸上，主動鏈輪與從動鏈輪上裝置有傳動鏈條，傳動鏈條上設置有若干個鏈板組件。</p><p><b>　　2、設計任務：</b></p><p>　?。?）根據(jù)工藝動作要求擬定運動循

13、環(huán)圖。</p><p>　　（2）進行插斷機構、步進輸送機構的選型。</p><p>　?。?）機械運動方案的評定和選擇。</p><p>　?。?）根據(jù)選定的原動機和執(zhí)行機構的運動參數(shù)擬定機械傳動方案，分配傳動比，并在圖紙上畫出傳動方案圖。</p><p>　?。?）選出最優(yōu)方案，畫出機械運動方案簡圖。</p><p&g

14、t;　?。?）編寫設計計算說明書。</p><p>　　（7）工作原理和工藝動作分解：</p><p>　　步進輸送機是一種能間歇的輸送工件，并使其間距始終保持穩(wěn)定步長的傳送機械。其示意圖如下，工件經(jīng)過隔斷板從料輪滑落到輥道上，隔斷板做間歇往復直線運動，工件按一定的時間間隔向下滑落。輸送滑架做往復直線運動，工作行程時，滑架上位于最左側的推爪推動始點位置，工件向前移動一個步長，當滑架返回時，

15、始點位置又從料輪接受了一個新工件。由于推爪下裝有壓力彈簧，推爪返回時，得以從工件底面滑過，工件保持不動。當滑架再次向前推進時，該推爪早已復位并推動新工件前移，與此同時，該推爪前方的推爪也推動前工位的工件一起向前再移動一個步長。如此周而復始，實現(xiàn)工件的步進式傳輸。顯而易見，隔斷板的插斷運動必須與工件的移動協(xié)調，在時間和空間上相匹配。</p><p>　　注意 有圖 空出來</p><p>

16、;　　3、主要技術參數(shù)說明：</p><p>　?。?）工件質量：70kg</p><p>　　（2）輸送步長H=400mm，可載5~8個工件</p><p>　?。?）運輸速度為0.44m/s，盡可能均勻，行程系數(shù)K=1.25</p><p>　　（4）工作阻力2500N</p><p><b>　?。?）

17、往復次數(shù)40</b></p><p>　?。?）滑架導路水平線與安裝平面高度允許在800——1000mm。</p><p>　　第三章 運動循環(huán)圖</p><p>　　根據(jù)工藝動作和協(xié)調要求擬定運動循環(huán)圖</p><p>　　擬定運動循環(huán)圖的目的是確定各機構執(zhí)行構件動作的先后順序、相位，以利于設計、裝配和調試。</p>

18、;<p>　　以主動件的轉角作為橫坐標(0°、360°)，以各機構執(zhí)行構件的位移為縱坐標作出位移曲線。主動軸每轉一圈為其準擬定的滑架機構運動循環(huán)圖如圖所示：</p><p>　　第四章 傳動機構和工作機構的選擇</p><p><b>　　1、傳動機構的確定</b></p><p>　　常用的傳動機構有以下幾

19、種：齒輪機構；螺旋機構；帶傳動及鏈傳動；連桿機構；凸輪機構（表列舉了幾種常有傳動機構的基本特性）。</p><p>　　2、工作機構設計方案</p><p>　　方案（1）采用液壓凸輪機構為主，以達到設計要求。本方案采用液壓動力裝置以推動擋板左右往復運動。再采用凸輪機構推動擋板做上下的往復運動。該機構由液壓機構和凸輪機構相互配合，使擋板做曲線運動。該機構結構簡單，構造也較為普通，切運行時噪

20、聲低。運動行程一眼明了。缺點是該機構有兩個自由度，所以運動難于控制，不夠平穩(wěn)。而且液壓機構成本太高，且維護檢修復雜。</p><p>　　方案（2）采用曲柄連桿機構。</p><p>　　曲柄連桿機構的特點：</p><p>　　（1）其運動副元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤滑好，磨損小，加工制造容易，且連桿機構中的低副一般是幾何封閉，對保證機構的可靠性有利

21、。</p><p>　?。?）在曲柄連桿機構中，在原動件的運動規(guī)律不變的條件下，可用改變各機構的相對長度來使從動件得到不同的運動規(guī)律。</p><p>　?。?）在曲柄連桿機構中，在連桿上各點的軌跡是各種不同的形狀的曲線，其形狀隨著各構件的相對長度的改變而改變，故連桿曲線的形式多樣，可用來滿足一些特定的工作需要。</p><p>　　利用連桿機構還可以很方便地改變運

22、動的傳遞方向，擴大行程，實現(xiàn)增力和遠距離傳動等目的</p><p>　　根據(jù)對比分析，我們選擇曲柄連桿機構作為工作機構，實現(xiàn)步進式輸送。</p><p>　　第五章 減速器結構選擇及相關性能參數(shù)計算</p><p><b>　　1、減速器結構：</b></p><p>　　展開式二級圓柱直齒輪減速器。</p>

23、<p><b>　　2、電動機選擇</b></p><p>　?。?）工作機的功率Pw</p><p><b>　　=、 、</b></p><p><b>　　選用 </b></p><p><b>　　（2）總效率</b></p&

24、gt;<p>　?。ㄈ┧桦妱訖C功率</p><p>　　Ped 大于等于Pd</p><p>　　電動機選用三相異步電機籠型Y132M1—6 n滿 = 960r/min</p><p><b>　　3、傳動比分配</b></p><p><b>　　工作機的轉速：</b>

25、;</p><p>　　n滿為電動機滿載轉速，n為轉軸轉速。</p><p><b>　　取 則</b></p><p>　　i齒=i2×i3</p><p>　　i帶=i1=3；i2=3；i3=3.2</p><p>　　第六章 傳動軸承和傳動軸的設計

26、 </p><p><b>　　1、從動軸的設計</b></p><p>　?。?）求輸出軸上的功率P，轉速，轉矩</p><p>　　P=3.96KW =34r/min</p><p><b>　　=1057N．m</b></p><p>　?。?）求作用在

27、齒輪上的力</p><p>　　已知低速級大齒輪的分度圓直徑為</p><p><b>　　=306 </b></p><p><b>　　而 F=</b></p><p><b>　　F= F</b></p><p>　　Fn= F/cos=9850

28、/0. 9397=10482N</p><p>　　（3）初步確定軸的最小直徑</p><p><b>　　取</b></p><p>　　輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑,為了使所選的軸與聯(lián)軸器吻合,故需同時選取聯(lián)軸器的型號 取</p><p>　　因為計算轉矩小于聯(lián)軸器公稱轉矩,所以</p>

29、<p>　　選取GY7型凸緣聯(lián)軸器其公稱轉矩為1600Nm,半聯(lián)軸器的孔徑</p><p>　　（4） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度</p><p>　?、贋榱藵M足半聯(lián)軸器的要求的軸向定位要求,Ⅰ-Ⅱ軸段右端需要制出一軸肩,故?、?Ⅲ的直徑;左端用軸端擋圈定位,按軸端直徑取擋圈直徑半聯(lián)軸器與，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端上, 故Ⅰ-Ⅱ的長度應比軸配合

30、的轂孔長度略短一些,現(xiàn)取</p><p>　?、诔醪竭x擇滾動軸承.因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列角接觸球軸承.參照工作要求并根據(jù),由《機械設計手冊》P73表6-6軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組 標準精度級的單列角接觸球軸承7013C型.</p><p>　　對于選取的單向角接觸球軸承其尺寸為的</p><p><b>　　故;而 .&

31、lt;/b></p><p>　　右端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位.由手冊上查得7013C型軸承定位軸肩高度mm, </p><p>　　取安裝齒輪處的軸段;齒輪的右端與左軸承之間采用套筒定位.已知齒輪的寬度為85mm,為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪,此軸段應略短于輪轂寬度,故取. 齒輪的左端采用軸肩定位,軸肩高3.5,取.軸環(huán)寬度,取b=6mm. </p><

32、;p>　　軸承端蓋的總寬度為20mm(由減速器及軸承端蓋的結構設計而定) .根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求,取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離 ,故取.</p><p>　　取齒輪距箱體內壁之距離a=16,兩圓柱齒輪間的距離c=20.考慮到箱體的鑄造誤差,在確定滾動軸承位置時,應距箱體內壁一段距離 s,取s=8,已知滾動軸承寬度T=18,</p><p>　　高速

33、齒輪輪轂長L=50,則</p><p><b>　　軸的結構如圖所示</b></p><p>　　圖6-1 Ⅲ軸示意圖</p><p><b>　　2、中間軸的設計</b></p><p>　　圖6-2 Ⅱ軸示意圖</p><p>　　確定最小直徑：低速運轉，較大載荷，選用4

34、0Cr調質處理。查《機械設計教材》表15-3初步估算軸的最小直徑,選取軸的材料為45鋼,調質處理,根據(jù)課本取120：許允彎曲應力=70 MPa。</p><p>　　d≥A =120×=39.4mm，</p><p>　?、诟鬏S段直徑如表5-2所示表</p><p>　　表5-2 Ⅱ軸各軸段直徑</p><p><b>

35、　?、鄹鬏S段長度的確定</b></p><p>　　1軸段的長度l1：l1=B+△2+△3=23+10+5=45mm，軸承的型號為6308，軸承寬度B=23mm,△2為齒輪斷面與箱體內壁的距離，△3為軸承內端面與箱體內壁之間的距離</p><p>　　2軸段的長度：l2=B2-2=96-2=94mm, 齒輪寬B2=96mm</p><p>　　3軸段的長

36、度：兩齒輪間距l(xiāng)3=14mm</p><p>　　4軸段的長度：l2=B1-2=70mm, 齒輪寬B1=72mm</p><p>　　5軸段的長度：l5：l5=45mm，軸承寬度B=23mm距離 </p><p>　　經(jīng)校核該軸的結構滿足強度要求。</p><p><b>　　3、主動軸的設計</b></p>

37、<p><b>　　①軸徑的確定</b></p><p>　?、褫S各軸段如圖5-3所示</p><p>　　圖5-3 Ⅰ軸示意圖</p><p><b>　　確定最小直徑：</b></p><p>　　σb=650 Mpa， σs=360 Mpa， σ-1=270 Mpa， &

38、lt;/p><p>　　τ-1=155 Mpa， E=2.15×105 Mpa，=60 MPa</p><p><b>　　取A=120則得</b></p><p>　　d≥A =120×=27.66mm</p><p>　?、诟鬏S段直徑如表5-3所示</p><p>　　表5-3

39、 Ⅰ軸段直徑</p><p><b>　?、鄹鬏S段長度的確定</b></p><p>　　1>軸段連接滾筒：長度大于低級軸的最小直徑長度，取L1=110mm.</p><p>　　2>軸承端蓋的總寬度為20mm(由減速器及軸承端蓋的結構設計而定) .根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求,取端蓋的外端面與滾筒右端面間的距離

40、 ,故取</p><p>　　3>軸段的長度l3：l3應略小于或等于深溝球軸承的寬度，軸承的型號為6008，軸承寬度B=15mm,l3=15mm.</p><p>　　4>軸段的長度：A為箱體長 △2為齒輪斷面與箱體內壁的距離，△3為軸承內端面與箱體內壁之間的距離</p><p>　　l4=△3+A-（l5+l6+△2+4+L3+L7）=73mm<

41、/p><p>　　5>軸段部位為齒輪定位軸環(huán)，其長度為：l=1.4h=1.4×6=8.4mm取l5=10.</p><p>　　6>軸段為安裝齒輪段，其長度略小于齒輪寬度， l6=70</p><p>　　7>軸段為軸承安裝段并加套筒來保證齒輪和軸承的軸向定位，l7=4+△2+△3 +B軸承=4+10+5+15=34mm. </p>

42、;<p>　　經(jīng)校核該軸的結構滿足強度要求。</p><p>　　4、求軸上的載荷 </p><p>　　對于7013C型的角接觸球軸承,a=20.1mm,因此,做為簡支梁的軸的支承跨距. </p><p>　　從動軸的載荷分析如圖5-4</p><p><b>　　圖6-4 載荷分析</b></p

43、><p><b>　　第七章 設計小結</b></p><p>　　一個月的課程設計已經(jīng)結束，我們小組三個人團結合作，分工明確，各司其職，利用課余時間做機械原理課程設計。因為我們學過機械原理這門課，此次設計用到的很多基礎知識我們都已經(jīng)基本掌握，并查閱大量文獻資料，所以做起來相對順手，也并沒有覺得很難、很累。</p><p>　　在這次課程設計中，

44、我們小組團結互助，刻苦鉆研，尤其是在設計步進輸送機各種方案時，加入自己創(chuàng)新的元素，通過理論與實踐并行，完美的完成本次課程設計。</p><p>　　課程設計是對思維能力的一種鍛煉，并且是理論與實踐相結合的結晶。我們在高效完成設計任務的同時能夠進一步理解和鞏固本學期所學的內容，并將所學知識進一步綜合運用到實際設計中，這不僅加強了自主學習和團隊合作學習的能力更鍛煉了實際操作能力和增加了設計經(jīng)驗。在設計計算過程中，通過

45、組內討論和交流，加深了對基礎知識的理解。在查閱文獻的過程中，讓我們了解到更多機械設計方面的知識，開闊了視野。此次我們最大的心得是，好的設計是建立在踏實的理論基礎之上的。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　《機械原理課程設計》 主編 王淑仁 科學出版社 2006年9月</p><p>　　《機械原理課程設計》 主編