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1、步进送料机机构设计C1 西南交通大学峨眉校区 机械原理课程设计 专业：工程机械 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 完成时间：2022年4月3日 目录： 机械原理设计任务书第一章功能分析第二章机构及动力源选用2.1 机构选用2.2 电机的选择2.3 蜗杆减速器的选择第三章尺寸综合第四章机构综合第五章运动协调设计5.1 传动比设计第六章模型运动仿真6.1 在ADAMS中对步进送料机的执行机构进行仿真6.2 运动分析小结致谢 机械原理设计任务书 学生姓名阮经仟班级工机四班学号20227643 设计题目：步进送料机机构设计 一、设计题目简介 设计某自动生产线的一部分步进送料机。如图所示，加工过程
2、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t1移动距离a后间歇时间t2。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，而应设计平面连杆机构。 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 该曲线简称为轨迹曲线）。 3、轨迹曲线的AB段为近似的水平直线段，其长度为a，允差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 19 二、设计
3、数据与要求 方案号A（mm）c（mm）b（mm）t1（s）t2（s） C 300 20 60 2 3 三、设计任务 1. 至少提出两种运动方案，然后进行方案分析评比，选出一种运动方案进 行设计； 2. 设计传动系统并确定其传动比分配。 3. 图纸上画出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；画出机构运动线图。 5.用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运 动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。 6. 编写设计计算说明
4、书，其中应包括设计思路、计算及运动模型建立过程 以及效果分析等。 7. 在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性。 四、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。如果再加一级蜗杆蜗轮减速，会使机构的结构更加紧凑。 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）。 完成日期：年月日指导教师 第一章 功能分析 为实现步进送料机输送工件的任务，输送架的运动功能可分解为两种工艺动作： 1、
5、 输送架送料过程 输送架往前水平移动，移动a 距离，耗时1t ，即工件动的时间为1t 。 2、 输送架回程 输送架往前水平移动a 距离后，回到1t 前的状态，这时输送架要进行水平往后 竖直方向上的复合运动，以满足设计要求的回程曲线，耗时2t ，即工件停的时间为2t . t 1=2s,t 2=3 s ； 即速比系数K=t 2/t 1=1.5； 因为5.12 312=-+= t t K ；由此可知极限夹角=360 ； 第二章 机构及动力源选用 2.1 机构选用 由于工件的移动在轨道上是一次间歇移动，送料过程要求输送架水平前移，回程时要求输送架要满足设计要求的曲线，避免工件停歇时受到输送架不应有的回
6、碰。工件要求前移的时间为1t =2s,停歇时间为2t =3s ，直线ab=300mm 。且曲线cd 的最低点距离直线ab 的高度大于60mm ，即L ab 60mm.同时由于设计要求构件实现轨迹复杂并且封闭的曲线。其 轨迹如下图： 图2.1 方案1：采用凸轮摇杆机构，如下图所示： 图2.2 凸轮摇杆机构 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，运动副多，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。同时由于题目要求耐用性、成本、维修方便等因素，不宜采用槽轮和凸轮，所以舍弃这个方案。 方案
7、2：连杆机构，如下图所示： 图2.3连杆机构 连杆机构的特点： 1）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。 2）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。 3）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。 4） 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。 5） 自由度:12433=?-?=F 即只
8、有一个运动输入既有确定的轨迹。 经过激烈的讨论与研究，最终采用方案2。因为其结构就简单，运动副数目少，平衡性好，且改变运动的传递方向，扩大行程。 2.2 电机的选择 机器中可用于运动和动力源的种类很多，有电动机、内燃机、液压马达、气动马达、蒸汽机、水轮机、气轮机等。但是电动机结构简单、工作可靠、控制方便、维护容易，一般机械上大多数是均采用电动机驱动。经过反复考虑，在这里选择Y2_132M2_6,其参数如下： 2.3 蜗杆减速器的选择 型号 功率 (kW) 效率 （%） 功率因数 Cos 起动电流倍数 起动转矩倍数 最大转矩倍数 额定 电流 (A) 额定 转速 (r/mi n) 同步转速 (r/
9、min) 噪声 dB(A) 振动 (mm/s Y2-132M2-6 5.5 84.0 0.77 6.5 2.1 2.1 12.9 960 69 1.8 蜗轮蜗杆减速机的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比；通用性广，能与各种机械设备配套使用；能以单级传动获得较大的传动比，结构紧凑；互配性好，蜗轮蜗杆均按国家的标准制造，轴承、油封等均用标准件。输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。经过反复斟酌和考虑，以及网上查找的各型号蜗杆减速器的性能对比，这里采用WXJ_120蜗杆减速器，其转速不超过1500r/min,，可正反转，且有自锁器。其形
10、状和参数如下： 第三章 尺寸综合 根据执行构件的运动轨迹，以及其参数即速比系数K=1.5，极限夹角=360，采用图解法在solidworks 作图: 在solidworks 中画一条长为300mm 直线作为运动轨迹中直线部分，并固定。然后取边长为300mm*300mm*550mm 的三角形作为机型机构中的连杆，分别画在直线轨迹的两端为下面作为极值点的位置，（三角形的边长值为多次设计，综合考虑仿真后的运动轨迹及误差所得的值）。连接两三角形下角，并作中垂线，在中垂线上取一点作为曲柄的转动中心O 1，连接转动中心和 型号 中心矩 速比 蜗杆头数 蜗杆齿轮 模数 配用功率kw WXJ_120 25 2
11、 50 4 2.23 右边三角形的的下角L1。调整中垂线与L1形成的角度为720，同时调整L1与有边三角形的下边线重合即角度为1800，调整转动中心与左边三角形的下边线重合。此时以转动中心为圆心L1为半径画圆O1，同时以直线轨迹的中心为圆心，半径250mm画圆O2，两圆于圆O1的短圆弧上有交点,(若无交点说明仿真的真实轨迹不经过假设的直线轨迹的中点）。连接此交点与直线轨迹的中点，再以此边作为三角形300mm的边做一个全等三角形。以三个三角形的上角为圆上的三个点画圆O3。此时圆O1的半径为曲柄的长度，圆O3的半径为摇杆的长度。并且在solidworks中可以量取曲柄与摇杆的相对位置。 删除辅助线，简化的： 在CAD中画出简图，并综合尺寸。如下： 考虑到机械加工的精度，最终确定的尺寸如下a=91mm; b=300mm; c=300mm; d=356mm;