步进送料机设计说明书

目录

摘要……………………………………………………关键词……………………………………………………Abstract………………………………………………Key words………………………………………………引言…………………………………………………一课程设计内容………………………………………二工作原理………………………………………

三设计思路……………………………………………四工作机构方案与比较…………………………

五传动机构方案与比较……………………………六传动杆件的力学分析…………………………

七系统机械运动方案简图…………………………八总结…………………………………………

参考文献………………………………………………

摘要：…………………………………………………………

关键词：步进送料曲柄摇杆推爪Abstract：……………………………………………………

Key Word:……………………………………………………

引言

进入21世纪以来，随着科学技术、工业生产水平的不断发展和人们生活条件的不断改善市场愈加需要各种各样性能优良、质量可靠、价格低廉、效率高、能耗低的机械产品，而决定产品性能、质量、水平、市场竞争能力和经济效益的重要环节是产品设计。机械产品设计中，首要任务是进行机械运动方案的设计和构思、各种传动机构和执行机构的选用和创新设计。这要求设计者综合应用各类典型机构的结构组成、运动原理、工作特点、设计方法及其在系统中的作用等知识，根据使用要求和功能分析，选择合理的工艺动作过程，选用或创新机构型式并巧妙地组合成新的机械运动方案，从而设计出结构简单、制造方便、性能优良、工作可靠、实用性强的机械产品。

企业为了赢得市场，必须不断开发符合市场需求的产品。新产品的设计与制造，其中设计是产品开发的第一步，是决定产品的性能、质量、水平、市场竞争力和经济效益的最主要因素.机械原理课程设计结合一种简单机器进行机器功能分析、工艺动作过程确定、执行机构选择、机械运动方案评定、机构尺度综合、机构运动方案设计等，使学生进一步巩固、掌握并初步运用机械原理的知识和理论，对分析、运算、绘图、文字表达及技术资料查询等诸方面的独立工作能力进行

初步的训练，培养理论与实际结合的能力，更为重要的是培养开发和创新能力。因此，机械原理课程设计在机械类专业学生的知识体系训练中，具有不可替代的重要作用。

本次我设计的是步进送料机，以小见大，设计并不是门简单的课程，它需要我们理性的思维和丰富的空间想象能力。我们可以通过对步进送料机的设计进一步了解机械原理课程设计的流程，为我们今后的设计课程奠定了基础。

一、课程设计内容

1．设计题目

设计某自动生产线的一部分——步进送料机。如图10.1所示，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，在导轨

上向左依次间歇移动，即每个零件耗时1t移动距离a后间歇时间2t。

考虑到动停时间之比K＝

1

2

t

t之值较特殊，以及耐用性、成本、维修

方便等同素，不宜采用槽轮、凸轮等高副机构，而应设计平面连杆机构。

2. 具体设计要求为：

（1）电机驱动，即必须有曲柄。

（2）输送架平动，其上任一点的运动轨迹近似为虚线所示闭合曲线（以下将该曲线简称为轨迹出线）。

（3）轨迹曲线的 AB段为近似的水平直线段，其长度为 a，允许误差 c（这段对应于工件的移动）；轨迹曲线的CDE段的最高点低于直线段AB的距离至少为b，以免零件停歇时受到输送架的不应有的回碰，有关数据见表10.1。

（4）在设计图中绘出机构的四个位置，AB段和CDE段各绘出两个位置，需注明机构的全部几何尺寸。

图10.1 步进送料机

表10.2设计数据

3．设计任务

（1）步进送料机一般至少包括连杆机构和齿轮机构二种常用机构。

（2）设计传动系统并确定其传动比分配。

（3）绘制步进送料机的机构运动方案简图和运动循环图。

（4）对平面连杆机构进行尺度综合，并进行运动分析。验证输出构件的轨迹是否满足设计

要求。求出机构中输出件的速度、加速度，绘制机构运动线图。

（5）编写设则计算说明书。

（6）完成步进送料机的模型实验验证。

4．设计提示

（1）由于设计要求构件实现轨迹复杂并且封闭的曲线，所以输出构件采用连杆机构中的连杆比较合适，

（2）由于对输出构件的运动时间有严格的要求，可以在电机输出端先采用齿轮机构进行减速。如果再加一级蜗忏蜗轮减速，会使机构更加紧凑。

（3）由于输出构件尺寸较大，为提高整个机构的刚度和运动的平稳性，可以考虑采用对称结构（虚约束）。

二、工作原理：

步进送料机概括的说就是能够实现间歇的输送工件的机器，它的种类繁多，工作原理也不尽相同。

当电源接通后，电动机带动曲柄导杆机构的运动。曲柄导杆带动输送滑架往复直线运动，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；为了防止工件因惯性继续运动，滑架下方安一挡板，通过与曲柄以带传动的凸轮只做上下往复直线运动，当滑架输送工件时，挡板慢慢上移，输送一个步长时挡板刚好卡主工件使其静止，然后回程时，挡板下移。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。

执行机构

原动机传动机构

三、设计思路

3.1连杆机构的特点：

其运动副元素为面接触，压力较小，承载能力较大，润滑好，磨

损小，加工制造容易，且连杆机构中的低副一般是几何封闭，对保证

机构的可靠性有利。

在连杆机构中，在原动件的运动规律不变的条件下，可用改变各

机构的相对长度来使从动件得到不同的运动规律。

在连杆机构中，在连杆上各点的轨迹是各种不同的形状的曲线，

其形状随着各构件的相对长度的改变而改变，故连杆曲线的形式多

样，可用来满足一些特定的工作需要。

利用连杆机构还可以很方便地改变运动的传递方向，扩大行程，

实现增力和远距离传动等目的。

3.2齿轮机构的特点：

齿轮机构是在各种机构中应用最为广泛的一种传动机构。它依靠轮齿齿廓直接接触来传递空间任意两轴间的运动和动力，并具有传递功率范围大，传动功率高，传动比准确，使用寿命长，工作可靠等优点。制造精度要求高

开式0.92-0.96

闭式0.96-0.99

6级精度直齿v≤18m/s

6级精度非直齿v≤36m/s

5级精度直齿v≤200m/s

渐开线齿轮≤50000kw圆弧齿轮≤6000kw锥齿轮≤1000kw

一对圆柱齿轮i≤10

通常i≤5

一对圆锥齿轮i≤8

通常i≤3

主要用于传动

3.3凸轮机构的特点：

结构简单、紧凑，基本上可以实现任意的运动规律。由于点线接触，易磨损。从动件行程不易过大，成本较大。考虑到动停时间之比K=t1/t2之值较特殊，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，故采用应平面连杆机构和齿轮机构。四、工作机构方案与比较

方案一：推爪式通过推爪的向前运动，推动工件移动；当推爪停止并向后回位时，由于推爪与轴间有扭簧，推爪得以从工件底面滑过，工件保持不动，当推爪再次向前推进时，推爪已经复位，向前推动新的工件前移，前方推爪也推动前一工位的工件前移

方案二：皮带式。利用普通皮带通过传动机构的控制实现皮带的间歇运行。

方案三：槽轮式。通过槽轮的间歇运动特性，使皮带驱动轮间歇转动，

从而使工件步进输送。

工作机构分析比较：

推爪式结构简单，制造成本低。工件输送平稳。

皮带式输送工件，在皮带停止或启动时，工件易产生打滑，效率不高，运行不平稳。

槽轮式结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高，能间歇地进行转位。因槽轮运动过程中角速度有变化，不适合高速运动场合。从而使工件运行不平稳。

综上述，选取推爪方案！

五、传动机构方案与比较

方案一：曲柄摇杆机构利用简单的机械机构获得往复直线运动过！来推动滑架在导轨上往复运动。

方案二：凸轮式电动机传来动力经过减速器后传给凸轮，凸轮的旋转使导杆往复运动。

方案三：不完全齿轮齿条式机构

不完全齿轮转动时要经过有齿和无齿两种状态，当齿轮与齿条啮合传动时，使皮带间歇向前运动，从而达到步进传送的目的。

A

s =s

ψ

ω

:

传动机构分析比较：

曲柄摇杆机构：利用连杆机构还可以很方便地改变运动的传递方向，扩大行程，实现增力和远距离传动等目的不完全齿轮齿条传动：优点传动比准确，外廓尺寸小，功率高，寿命长，功率及速度范围广，适宜于短距离。适用于宽广的载荷范围，可实现不同的运动轨迹，可用于急回、增力，加大或缩晓行程。

不完全齿轮齿条机构： 它依靠轮齿齿廓直接接触来传递空间任意两轴间的运动和动力，并具有传递功率范围大，传动功率高，传动比准确，使用寿命长，工作可靠等优点。缺点制造精度要求高。 凸轮机构：此机构虽然能够满足运动轨迹的要求，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。

综上述，选取曲柄摇杆方案！

六、连杆机构的分析计算：！！！！！！！！！！！！！！！！！ ！！！！！（自己算吧，我都忘干净了，嘿嘿）！！！！！！！！！！ ！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！

七、系统机械运动方案简图

主要机构为曲柄摇杆机构，它类似采用的是一种简易的四杆机构，连杆机构构件运动形式多样，如可实现转动、摆动、移动和平面或空间复杂运动，从而可用于实现已知运动规律和已知轨迹。此外，低副面接触的结构使连杆机构具有以下一些优点：运动副单位面积所受压力较小，且面接触便于润滑，故磨损减小；制造方便，易获得较高的精度；两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系的。平面连杆机构的缺点是：一般情况下，只能近似实现给定的运动规律或运动轨迹，且设计较为复杂；当给定的运动要求较多或较复杂时，需要的

构件数和运动副数往往较多，这样就使机构结构复杂，工作效率降低，不仅发生自锁的可能性增加，而且机构运动规律对制造、安装误差的敏感性增加；机构中作复杂运动和作往复运动的构件所产生的惯性力难以平衡，在高速时将引起较大的振动和动载荷，故连杆机构常用于速度较低的场合。

曲柄摇杆机构：其中两连架杆一为曲柄另一为摇杆。方案优点是：运动副都是低副，因此运动副元素都是面接触，压强较小，可承受较大的载荷；有利于润滑，故磨损较小；此外，运动副元素的几何形状比较简单，便于加工制造，易获得较高的精度.还可以改变各构件的相对长度使从动件得到不同的运动规律。缺点是：传递路线较长，易产生较大的误差积累，同时，也使机械效率降低，且不利于高速运动。

综上：所设计方案能满足要求的性能指标；结构简单、紧凑；制造方便，成本较低。

八、总结

本课程设计的设计任务是步进送料机的设计。步进送料机是输送机的一种，能够实现间歇的输送工件，应用非常广泛。

选择步进送料机这种生产机械的设计作为课程设计的选题，能培养了我们机械设计中的总体设计能力，将机械设计系列课程设计中所学的有关机构原理方案设计、运动和动力学分析、机械零部件设计理论、方法、结构及工艺设计等内容有机地结合进行综合设计实践训练，使课程设计与机械原理实际的联系更为紧密，以及独立解决工程实际

问题的能力。它还培养了我们机械系统创新设计的能力，增强了机械构思设计和创新设计。通过机械课程设计的基本技能训练，提高了我们的计算、绘图、使用技术资料和设计手册、熟悉各种规范标准、进行数据分析和处理、编写技术文件等方面的能力。

参考文献：

……………………（自己找几个写上就行）……………………

【1】裘建新（主编）机械原理课程设计指导书·高等教育出版社2007年 11月

【2】李学荣，朱桥等（编制）连杆曲线图谱（第一版）重庆出版社1993年4月

【3】孙桓，陈作模，葛文杰（主编）机械原理（第七版），西北工业大学机械原理及机械零件教研室编高等教育出版社2006年5月【4】张卫国饶芳(主编)―机械设计基础篇华中·科技大学出版社2006·9

【5】王为汪建晓(主编)吴昌林(主审)―机械设计·华中科技大学出版社2007·2

【6】宋昭祥(主编)―机械制造基础·机械工业出版1998·10 【7】张定华(主编)―工程力学·高等教育出版社2003

【8】陆金贵(主编)―凸轮制造技术·机械工业出版1996

【9】张策 (主编)―机械原理与机械设计·机械工业出版2004 【10】黄纯颖(主编)―工程设计方法·中国科学技术大学出版社1999 【11】吴宗泽(主编)―高等机械零件·清华大学出版社1998