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机械原理课程设计第4组页1机械原理课程设计说明书—步进输送机学院：机械与能源工程学院专业：机械电子、机械设计班级：双周二（1、2）节设计者：4组组长：刘朝勇1351962组员：徐冬欢1351980，朱智琪1351806，张恩来1351760辅导老师：乐韵斐机械原理课程设计第4组页2目录第一章课程设计的内容………………………………….................3一、设计题目二、设计的要求及原始数据第二章方案设计……………………………………..…………………………4一、步进输料机的主要设计过程二、机构分析三、方案初步设计四、方案初步设计第三章机构的尺寸计算……………………………………………….……7一、杆件计算二、工件计算三、发动机计算四、凸轮计算第四章曲线分析………………………………………………………….….11第五章心得体会……………………………………………………………..13第六章任务分工……………………………………………………………..13第七章参考文献…………………………………………………………….14机械原理课程设计第4组页3第一章课程设计的内容一、设计题目如图1所示，工件由料仓卸落到辊道上，滑架作往复直线运动。滑架的正行程时，通过棘钩使工件向前运动；滑架返回时，棘钩的弹簧被压下，棘钩从工件下面滑过，工件不动。当滑架又向前运动时，棘钩又钩住下一个工件向前运动，从而实现工件的步进传送，插板作带停歇的往复运动，可使工件保持一定的时间间隔卸落到辊道上。二、设计要求及其原始数据（1）输送工件的形状和尺寸如图所示，输送步长H=800mm。（2）滑架工作行程平均速度为0.42m/s.要求保证输送速度尽可能均匀，行程速比系数k值为1.65左右。（3）滑架导轨水平线至安装平面的高度在1100mm一下。（4）电动机功率可选用1.1kw，1400r/min左右（Y90s-4）。机械原理课程设计第4组页4（5）为保证推爪在推动工件前保持推程状态，输送机构的行程应大于工件输送步长20mm左右。（6）工件尺寸：如图标注第二章方案设计一、步进输料机的主要设计过程二、机构分析输送步长（H）800mm滑架平均速度0.42m/s行程速比系数（K）1.65滑架水平高度1100mm电动机功率1.1kw电动机转速1400r/min机械原理课程设计第4组页5针对教材中的机构简图，我们做如下分析1.间歇运动教材中使用的是凸轮实现间隙运动，我们认为也可以使用其他机构，如不完全齿轮、槽轮等实现。但需要考虑其受力情况，不能存在过强的刚性冲击和过大的力矩。2.滑架的往复运动实现往复运动的机构有很多，我们考虑可以使用四连杆机构来实现往复运动，但要考虑四连杆机构的急回运动，行程速比系数需要在规定的区间内。3.控制下料机构教材中使用连杆机构实现，我们认为也可以使用特殊凸轮机构或滑块机构来实现。三、方案初步设计方案一方案二机械原理课程设计第4组页6方案三方案四机械原理课程设计第4组页7最后采用方案四第三章机构的尺寸计算步进输送机尺寸确定杆件计算：1、确定杆2的摆角θ，有行程速比系数k=1.65得θ=44.15°。2、确定滑架的长度L1，由输送步长H=800mm虑到为了保证推爪在推动工件前保持推程状态，输送机构的行程应大于工件输送步长20mm，所以取H=820mm。L1=8202𝑠𝑖𝑛442⁄=1094mm。3、取杆L1=138mm，求得L2=693.5mm，AB=500mm。4、由滑架的平均速度v=0.42𝑚𝑠⁄，得到机构运动的周期T=0.820.42*2=3.90s。原动件转速n=603.90=15.4𝑟𝑚𝑖𝑛⁄。其余参数见下表：机械原理课程设计第4组页8滑架长度（L）1094mm杆1长度（L1）138mm杆2长度（L2）693.5mm杆3长度（L3）1044mm杆4长度（L4）393.68mm杆5长度（L5）962.83mm杆6长度（L6）477.06mm杆7长度（L7）1167.85mm杆8长度（L8）379.52mm点A,B距离500mm主动轮中心到A的距离500mm机构运动周期（T）3.9s原动件转速（n）15.45、工件6、求件下落的时间t，取件做自由落体运动，为保证插板能够及时关闭，工件下落的位移s在50mm到80mm之间，所以根据t=√2𝑠𝑔取g=10𝑚𝑠2⁄，所以0.1t0.126s。发动机计算：机械原理课程设计第4组页9如下图，whz1z3z0’z0w0传动比15.4r/min17170153181440r/min85凸轮计算：1、在t这段时间。凸轮转过的角度∅=8.9°~11.2°，取∅=10°。取凸轮基圆半径165mm，最大半径300mm。2、利用解析法可得出凸轮的理论曲线，如图机械原理课程设计第4组页10BB0ω-ωrbk0s0ββ0ψθss0exo8、进而可求得凸轮实际曲线，如图nB0nBrkrbTrkθθkηλη'rb'λonB0nBrθηλoEttΔθΔr（a)（b)rk基圆半径和最大半径已求出，其他数据依实际情况确定机械原理课程设计第4组页11第四章曲线分析通过软件MAD可绘出各时间点机构的受力、速度、加速度情况，具体曲线分析如下：图一杆3位移图位移图显示杆3的位移角和行程速比系数，由图可知：θ=44.15，行程速比系数K=1.65，符合要求。图二杆3角速度图机械原理课程设计第4组页12图三杆3角加速度图由图可知，滑架速度较为平稳，无速度的突变，使整个机构无较大的刚性冲击，速符合要求。由图可知，加速度较为合理，无加速度突变，使整个机构无柔性冲击，加速度范围为0~1200mm/s2，符合要求。（以上所有图横坐标单位为°，纵坐标依次sradsrad/,/,rad2）总结：由三幅图可知机构的设计尺寸符合要求，该机构设计合理。机械原理课程设计第4组页13第五章心得体会经过长达两个多月的努力,本小组终于完成了这次对步进机的设计方案以及说明的任务,虽然过程有些艰辛,有些疲惫,但在大家的努力之下成功的完全了任务,看到最终的成果,我们也为此感到欣喜。总而言之，感触颇深，收获颇丰。起初刚刚开始设计的时候，总觉得无从下手，但一旦开始下功夫，去琢磨，去思考，就能发现其实有很多的解决方案。其次想到了各样的方案之后，仍存在了一些不足的缺点，经过小组成员共同的智慧和努力以及指导老师的指导，最终选出了本组认为最优的方案，这个过程没有想象中的简单，我们也为此付出了数不尽的汗水。接着就是确定方案后的分工了，这个阶段持续的时间是最久，也是考验我们团队能力的时候，最终我们完成了整个设计过程。通过认真思考和总结，机械设计存在以下一般性问题：机械设计的过程是一个复杂细致的工作过程，不可能有固定不变的程序，设计过程须视具体情况而定，大致可以分为三个主要阶段：产品规划阶段、方案设计阶段和技术设计阶段。值得注意的是：机械设计过程是一个从抽象概念到具体产品的演化过程，我们在设计过程中不断丰富和完善产品的设计信息，直到完成整个产品设计；设计过程是一个逐步求精和细化的过程，设计初期，我们对设计对象的结构关系和参数表达往往是模糊的，许多细节在一开始不是很清楚，随着设计过程的深入，这些关系才逐渐清楚起来；机械设计过程是一个不断完善的过程，各个设计阶段并非简单的安顺序进行，为了改进设计结果，经常需要在各步骤之间反复、交叉进行，指导获得满意的结果为止。在这次设计过程，我们也体会到设计过程是一个艰辛的过程，我们能够成功，是因为我们能够共同合作，不畏艰辛，最终圆满完成任务。最后感谢本组同学的认真参与和积极合作！第六章任务分工方案的初步制定方案的选择确定机构的设计及计算三维建模及动画制作设计说明书制作全组全组刘朝勇刘朝勇徐冬欢CAD图纸运动曲线分析PPT展示制作心得体会循环图徐冬欢朱智琪朱智琪张恩来张恩来机械原理课程设计第4组页14第七章参考文献1.濮良贵，陈国定，机械设计（第九版），高等教育出版社，2012.2．孙桓，陈作模，机械原理（第八版），高等教育出版社，2013.3.许连元，李强德，徐祖茂，机械制图，上海：同济大学出版社，2003.4.曲继芳等，机械原理课程设计，机械工业出版社。19895.张永安等，机械原理课程设计指导，高等教育出版社，1995