工件自动输送机的设计(2)

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5.12.2 放油螺塞 ................................................................................................................... 35 5.12.3 油标 ........................................................................................................................... 36 5.12.4 通气器 ....................................................................................................................... 36 5.12.5 启盖螺钉 ................................................................................................................... 36 5.12.6 环首螺钉,吊环,和吊钩 ........................................................................................... 36 6 开式齿轮的设计 ....................................................................................................................... 36 6.1 开式齿轮计算公式 ............................................................................................................ 36 6.2 计算参数的选取如下 ........................................................................................................ 36 6.3 确定传动主要尺寸 ............................................................................................................ 37 7 机架的设计 ............................................................................................................................... 38 7.1 机架钢材料的选择 ............................................................................................................ 38 7.2 钢结构设计时应满足下列要求 ........................................................................................ 39 7.3 传输机附件的设计 ............................................................................................................ 39 结论 ............................................................................................................................................... 41 致谢 ............................................................................................................................................... 42 参考文献 ....................................................................................................................................... 43

1 绪论

1.1背景介绍

本课题来源于社会生产实践，属于工程设计类。在自动化生产线中进料及出料都要求实现自动化，本课题即是为了解决这一实际问题的。采用什么机构或传动方式、速度及加速度、运动轨迹的设计是其中的核心问题，某结构的优化设计也可成为设计的内容，本课题是典型的机械设计及理论的应用。

在越来越注重生产效益的今天，自动化的输送可以节省很多不必要的时间和人力资源，从而可以获得最高的收益！自动化的生产线减少了不必要的人为失误，减少了机器的

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损坏，同时也更加保障了员工们的生命安全！

1.2方案比较

经过反复调查研究，查阅相关资料，我们根据工件传输机的工作状况的要求，提出了以下四种方案：

方案一：直接用带传动和步进电动机来实现滑架的往返运动，通过步进电动机的正反转控制往返运动，通过单片机控制驱动电路来设置相关的运动参数。

方案二：运用齿轮齿条和步进电动机来实现滑架的往复运动，通过步进电机的正反转，齿条固定在滑架上，利用齿轮齿条间的传动来实现滑架的往返运动。

方案三：采用液压凸轮机构为主，以达到设计要求。本方案采用液压动力装置以推动挡板左右往复运动。再采用凸轮机构推动挡板做上下的往复运动。该机构由液压机构和凸轮机构相互配合，使挡板做曲线运动。

方案四：运用连杆机构，减速器，普通电动机。通过普通电动机可以获得运动所需要的动力，减速器调整相应的速度和节奏，连杆机构实现不同的速度比，节奏，步长和滑架的运动轨迹。

经过可行性调研，我们发现方案一中步进电机的功率和工作状况要求中的中度冲击问题对步进电机的影响不能很好的解决，而且步进电机拥有一个很明显的优点，就是它有精确的正反转功能，因为步进电机是将电脉冲信号转化为角位移，或线位移的开环控制元件，在非超载的情况下，电机的转速，停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载的变化而影响，即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角，这一线性关系的存在，加上步进电机只有同期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度控制领域用步进电机来控制变的非常简单，而且低速精度高。虽然如今步进电机已经被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规条件下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等太多的专业知识。方案二也存在类似的问题，方案三机构结构简单，构造也较为普通，且运行时噪声低。运动行程一眼明了，缺点是该机构有两个自由度，所以运动难遇控制，不够平稳。而且液压机构成本太高，且维护检修复杂。而方案四对于方案一方案二的问题有了很好的实现，而且普通电动机容易选择，减速器和连杆机构，结构可靠，稳定性高,可以承受一定的冲击，所以此方案较合理。在整个设计过程中，减速器部分和连杆机构的设计和分析应是本课题的重点，运用机械设计和机械原理的相关内容来设计，设计的主要内容应包括工作机构和传动系统的运动分析，连杆机构的运动和动力分析，减速器的设计，减速器零件的制造以及相关工艺流程。本课题的难点是连杆尺寸的分析和动力运动的分析，减速器各轴和齿轮的计算设计。

1.3设计方案综述

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工件输送机是一种实现往复传送可以间歇性地输送工件的机械，通过传动装置，电动机驱动滑架往复移动工件，行程时，滑架上的推爪推动工件前进一个步长，当滑架返回的时候，因为推爪与轴间装有扭簧，所以推爪从工件底面滑过，工件保持不动，当滑架再次向前推进时，已复位，就这样往返推动工件前移。

设计意义：工件传输机在自动化流水线上的充分运用能提高工厂的生产率，减轻工人的劳动强度，保障工人的生命安全，为实现车间无人化提供了可靠的条件。

2 连杆机构的设计

2.1 连杆机构的定义及特点

连杆机构是一种应用非常广泛的机构，折叠伞的收放机构，机械手的传动机构以及人体假肢的设计等，都是连杆机构。

连杆机构的定义：(1)某原动件的运动都要经过一个不直接与机架相联的中间构件才能传动从动件，中间构件称为连杆。这些机构统称为连杆机构。(2)这些机构中的运动副一般均为低副。故连杆机构也称低副机构。

连杆机构的特点：

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(1) 连杆机构中构件间以低副相连，低副两元素为面接触，在承受同样载荷的条件下压强较低，因而可用来传递较大的动力。又由于低副元素的几何形状比较简单，故容易加工。

(2) 构件运动形式具有多样性。连杆机构中既有绕定轴转动的曲柄、绕定轴往复摆动的摇杆，又有作平面一般运动的连杆、作往复直线移动的滑块等，利用连杆机构可以获得各种形式的运动，这在工程实际中具有重要价值。

(3) 在主动件运动规律不变的情况下，只要改变连杆机构各构件的相对尺寸，就可以使从动件实现不同的运动规律和运动要求。

(4) 连杆曲线具有多样性。连杆机构中的连杆，可以看作是在所有方向上无限扩展的一个平面，该平面称为连杆平面。在机构的运动过程中，固接在连杆平面上的各点，将描绘出各种不同形状的曲线，这些曲线称为连杆曲线。

(5) 在连杆机构的运动过程中，一些构件（如连杆）的质心在作变速运动，由此产生的惯性力不好平衡，因而会增加机构的动载荷，使机构产生强迫振动。所以连杆机构一般不适于用在高速场合。

(6) 连杆机构中运动的传递要经过中间构件，而各构件的尺寸不可能做得绝对准确，再加上运动副间的间隙，故运动传递的累积误差比较大。

2.2 平面曲柄摇杆机构

在铰链四连杆机构中，若两个连架杆中一个为摇杆，另一个为曲柄，那么这个四杆机构称为曲柄摇杆机构。在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件，摇杆为从动件时，可以把曲柄的连续转动转变为摇杆的往复摆动，此种机构应用比较广泛。

2.3 平面四连杆机构有曲柄的条件

(1)杆长之和条件：平面四杆机构的最短杆和最长杆的长度之和小于或者等于其余两杆长度之和。

(2)在铰链四杆机构中，如果某个转动副能够成为整转副，则它所连接的两个构件中，必有一个为最短杆，并且四个构件的长度关系满足杆长之和条件。

(3)在有整装副存在的铰链四杆机构中，最短杆两端的转动副均为整转副。此时，如果取最短杆为机架，则得到双曲柄机构；若取最短杆的任何一个相连构件为机架，则得到曲柄摇杆机构；如果取最短杆对面构件为机架，则得到双摇杆机构。

(4)如果四杆机构不满足杆长之和条件，则不论选取哪个构件为机架，所得到机构均为双摇杆机构。

综上所述：平面四杆机构中曲柄存在的条件是四个杆的长度关系，谁做机架决定是否会存在曲柄！

2.4 连杆设计内容

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输送机的工作阻力Fr=5000N，步长S=450mm，往复次数N=40 次/分，行程速比系数K=1.3，高度H=800mm。输送时滑架受到的阻力Fr视为常数，滑架宽度为250mm，使用折旧期为5年，每天二班制工作，载荷里有中等冲击，工作环境清洁，室内，三相交流电源，工作机构效率为0.95，用于小批量生产。

2.4.1 摇杆的摆角初选

根据设计的常识一般初选摆角为40°-50°左右,再由步长定摇杆长度,一般取

LCD≈(0.6-0.7) LDE , LEF≈(0.2-0.3) LDE。

2.4.2 铰点位置和曲柄长度的设计

根据行程速比和传动角要求铰点A的位置及曲柄连杆长度。根据所给条件以及现场的要求，和行程速比系数K，在设计四连杆时，可利用机构在极位时的几何关系，再运用其它辅助条件进行设计。

2.4.3 曲柄摇杆机构的设计

通过摆角及行程速比系数K=1.3和摇杆长度来设计该机构。首先按公式?=180°(K-1)/(K+1)算出极位夹角?为23.5°。

然后任取一点D,再用此点为顶点作等腰三角形,使两腰的长度等于CD, ∠C1DC2??。作C2N使∠C2C1N=90°-?,再作C2M⊥C1C2, C2M与C1N的交点P。作△PC2C1的外接圆,那么圆弧C1PC2上任一点A到C1和C2的连线所形成的夹角∠C1AC2都等于极位夹角? ,所以曲柄的轴心A应在这个圆弧上。

设曲柄的长度为a,连杆的长度为b，那么AC1=b+a, AC2 =b-a.所以a=(AC1-AC2)/2于是以A为圆心,以为AC2为半径作圆弧交AC1于点E,则得出a=EC1/2,b=AC1-EC1/2。设计时应注意,曲柄的轴心A不能选在弧段上,否则机构将不能满足运动连续性的要求。

根据上面的方法可以算出平面四连杆机构的杆长分别为a=115mm，b=385mm，c=380mm，d=380mm。

2.4.4 校核最小传动角

在机构运动过程中,传动角的大小是不停变化的,为了保证机构的传动性能要求,设计时应使?min≥40°传递力矩比较大时，则应使?min≥50°；对于一些受力很小或者不经常使用的操纵机构，则可允许传动角小一些，只要不发生自锁就可以。最小传动角与机构中各杆的长度有关,见下面的公式:

?=arccosb2?c2?(d?a)22bc?arccos3752?3802?(390?125)22?375?380?40.5? 式(2.1)

??40?

所以满足最小传动角的要求。

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