1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文設(shè)計(jì)題目：步進(jìn)式工件輸送機(jī)設(shè)計(jì)目錄容摘要 1關(guān)鍵詞 11 、緒論 01.1 背景介紹 11.2 方案比較 21.3 設(shè)計(jì)方案綜述 32、連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 42.1 連桿機(jī)構(gòu)的定義及特點(diǎn) 42.2 平面曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 52.3 平面四連桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件 52.4 連桿設(shè)計(jì)容 62.4.1 搖桿的擺角初選 62.4.2 鉸點(diǎn)位置和曲柄長(zhǎng)度的設(shè)計(jì) 82.4.3 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 92.4.4 校核最小傳動(dòng)角 93、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析 103.1 概述 103.2 用矢量方程圖解法作平面連桿機(jī)構(gòu)的速度分析 113.2.1 繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 113.2.2 作速度分析 133.3

2、 用矢量方程圖解法作平面連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 143.3.1 對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析 153.3.2 確定各構(gòu)件的慣性力和慣性力偶矩 154 、桿件的設(shè)計(jì) 164.1 桿件的類(lèi)型 164.2 鋼材和截面的選擇 174.3 桿件間的聯(lián)結(jié) 174.3.1 剪切強(qiáng)度計(jì)算 174.3.2 擠壓強(qiáng)度計(jì)算 174.3.3 穩(wěn)定性的校核 185 、減速機(jī)的設(shè)計(jì)及選擇 185.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 185.1.1 選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和機(jī)構(gòu)形式 185.1.2 功率的計(jì)算 185.1.3 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 195.1.4 傳動(dòng)效率 195.1.5 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 195.2 確定傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比 195.2.1 總傳動(dòng)比 2

3、05.2.2 分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比 206、 機(jī)架的設(shè)計(jì) 206.1 機(jī)架鋼材料的選擇 206.2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求 206.3 傳輸機(jī)附件的設(shè)計(jì) 20參考文獻(xiàn) 21致 22容摘要：在科技越來(lái)越發(fā)達(dá)的今天，各行各業(yè)中生產(chǎn)效率便顯得更加重要。為提高生產(chǎn)效率，各行業(yè)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化程度提出了更高的要求，各種 輸送機(jī)的用途也越來(lái)越大，與此同時(shí)對(duì)輸送機(jī)的要求也越來(lái)越高。在本 次工件輸送機(jī)的設(shè)計(jì)里，對(duì)輸送機(jī)的輸送距離、輸送速度及其精確度都 提出較高的要求。本次設(shè)計(jì)對(duì)步進(jìn)式工件輸送機(jī)的各個(gè)部分進(jìn)行選擇和 分析，并對(duì)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性和質(zhì)量的穩(wěn)定性方面，也做了重要的把握。關(guān)鍵詞：輸送機(jī)；連桿機(jī)構(gòu)；齒輪傳動(dòng)。

4、1 緒論1.1 背景介紹進(jìn)入 21 世紀(jì)以來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)水平的不斷發(fā)展和人們生活條件的不斷改善市場(chǎng)愈加需要各種各樣性能優(yōu)良、質(zhì)量可靠、價(jià)格低廉、效率高、能耗低的機(jī)械產(chǎn)品，而決定產(chǎn)品性能、質(zhì)量、水平、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力和經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)。企業(yè)為了贏得市場(chǎng)，必須不斷開(kāi)發(fā)符合市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造，其中設(shè)計(jì)是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的第一步，是決定產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、水平、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和經(jīng)濟(jì)效益的最主要因素.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)結(jié)合一種簡(jiǎn)單機(jī)器進(jìn)行機(jī)器功能分析、工藝動(dòng)作過(guò)程確定、執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案評(píng)定、機(jī)構(gòu)尺度綜合、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)等，使學(xué)生進(jìn)一步鞏固、掌握并初步運(yùn)用機(jī)械原理的知識(shí)和理

5、論，對(duì)分析、運(yùn)算、繪圖、文字表達(dá)及技術(shù)資料查詢等諸方面的獨(dú)立工作能力進(jìn)行初步的訓(xùn)練，培養(yǎng)理論與實(shí)際結(jié)合的能力，更為重要的是培養(yǎng)開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新能力。因此， 畢業(yè)論文設(shè)計(jì)在機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的知識(shí)體系訓(xùn)練中，具有不可替代的重要作用。本次我設(shè)計(jì)的是步進(jìn)式工件輸送機(jī)，以小見(jiàn)大，設(shè)計(jì)并不是門(mén)簡(jiǎn)單的課程，它需要我們理性的思維和豐富的空間想象能力。我們可以通過(guò)對(duì)步進(jìn)式工件輸送機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)一步了解機(jī)械設(shè)計(jì)的流程，為我們今后的設(shè)計(jì)工作奠定了基礎(chǔ)。1.2 方案比較經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)查研究，查閱相關(guān)資料，我們根據(jù)工件傳輸機(jī)的工作狀況的要求，提出了以下四種方案：方案一：直接用帶傳動(dòng)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)滑架的往返運(yùn)動(dòng)，通過(guò)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正反

6、轉(zhuǎn)控制往返運(yùn)動(dòng)，通過(guò)單片機(jī)控制驅(qū)動(dòng)電路來(lái)設(shè)置相關(guān)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。方案二：運(yùn)用齒輪齒條和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)滑架的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，齒條固定在滑架上，利用齒輪齒條間的傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)滑架的往返運(yùn)動(dòng)。方案三： 采用液壓凸輪機(jī)構(gòu)為主，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本方案采用液壓動(dòng)力裝置以推動(dòng)擋板左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)。再采用凸輪機(jī)構(gòu)推動(dòng)擋板做上下的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)由液壓機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)相互配合，使擋板做曲線運(yùn)動(dòng)。方案四：運(yùn)用連桿機(jī)構(gòu)，減速機(jī)，普通電動(dòng)機(jī)。通過(guò)普通電動(dòng)機(jī)可以獲得運(yùn)動(dòng)所需要的動(dòng)力，減速機(jī)調(diào)整相應(yīng)的速度和節(jié)奏，連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)不同的速度比，節(jié)奏，步長(zhǎng)和滑架的運(yùn)動(dòng)軌跡。經(jīng)過(guò)可行性調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)方案一中步進(jìn)電機(jī)的功率和工作

7、狀況要求中的中度沖擊問(wèn)題對(duì)步進(jìn)電機(jī)的影響不能很好的解決，而且步進(jìn)電機(jī)擁有一個(gè)很明顯的優(yōu)點(diǎn)， 就是它有精確的正反轉(zhuǎn)功能，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為角位移，或線位移的開(kāi)環(huán)控制元件，在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速，停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載的變化而影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào) , 電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角，這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有同期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)，使得在速度控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的非常簡(jiǎn)單， 而且低速精度高。雖然如今步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)條件下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控

8、制系統(tǒng)方可使用。方案二也存在類(lèi)似的問(wèn)題，方案三機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)造也較為普通，且運(yùn)行時(shí)噪聲低。運(yùn)動(dòng)行程十分明了，缺點(diǎn)是該機(jī)構(gòu)有兩個(gè)自由度，所以運(yùn)動(dòng)難遇控制，不夠平穩(wěn)。而且液壓機(jī)構(gòu)成本太高，且維護(hù)檢修復(fù)雜。而方案四對(duì)于方案一方案二的問(wèn)題有了很好的實(shí)現(xiàn)，而且普通電動(dòng)機(jī)容易選擇，減速機(jī)和連桿機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)可靠，穩(wěn)定性高,可以承受一定的沖擊，所以此方案較合理。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和分析應(yīng)是本課題的重點(diǎn)，運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械原理的相關(guān)容來(lái)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的主要容應(yīng)包括工作機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析， 連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析，減速機(jī)及電機(jī)的選擇設(shè)計(jì)。本課題的難點(diǎn)是連桿機(jī)構(gòu)的分析和動(dòng)力運(yùn)動(dòng)的分析。1.3 設(shè)計(jì)

9、方案綜述工件輸送機(jī)是一種實(shí)現(xiàn)往復(fù)傳送可以間歇性地輸送工件的機(jī)械，通過(guò)傳動(dòng)裝置， 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架往復(fù)移動(dòng)工件，行程時(shí)， 滑架上的推爪推動(dòng)工件前進(jìn)一個(gè)步 長(zhǎng)，當(dāng)滑架返回的時(shí)候，因?yàn)橥谱ο虏坑袎嚎s彈簧，所以推爪從工件底面滑過(guò)，工件保持不動(dòng)，當(dāng)滑架再次向前推進(jìn)時(shí)，已復(fù)位，就這樣往返推動(dòng)工件前移。設(shè)計(jì)意義：工件傳輸機(jī)在自動(dòng)化流水線上的充分運(yùn)用能提高工廠的生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保障工人的生命安全，為實(shí)現(xiàn)車(chē)間無(wú)人化提供了可靠的條 件。2 連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.1 連桿機(jī)構(gòu)的定義及特點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)是一種應(yīng)用非常廣泛的機(jī)構(gòu)，折疊傘的收放機(jī)構(gòu)，機(jī)械手的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及人體假肢的設(shè)計(jì)等，都是連桿機(jī)構(gòu)。連桿機(jī)構(gòu)的定義：(1

10、)某原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)都要經(jīng)過(guò)一個(gè)不直接與機(jī)架相聯(lián)的中間構(gòu)件才能傳動(dòng)從動(dòng)件，中間構(gòu)件稱(chēng)為連桿。這些機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱(chēng)為連桿機(jī)構(gòu)。(2)這些機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副一般均為低副。故連桿機(jī)構(gòu)也稱(chēng)低副機(jī)構(gòu)。連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：(1) 連桿機(jī)構(gòu)中構(gòu)件間以低副相連，低副兩元素為面接觸，在承受同樣載荷的條件下壓強(qiáng)較低，因而可用來(lái)傳遞較大的動(dòng)力。又由于低副元素的幾何形狀比較簡(jiǎn)單，故容易加工。(2) 構(gòu)件運(yùn)動(dòng)形式具有多樣性。連桿機(jī)構(gòu)中既有繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的曲柄、繞定軸往復(fù)擺動(dòng)的搖桿，又有作平面一般運(yùn)動(dòng)的連桿、作往復(fù)直線移動(dòng)的滑塊等，利用連桿機(jī)構(gòu)可以獲得各種形式的運(yùn)動(dòng)，這在工程實(shí)際中具有重要價(jià)值。(3) 在主動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變的情況下，只要改變連桿

11、機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的相對(duì)尺寸，就可以使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)要求。(4) 連桿曲線具有多樣性。連桿機(jī)構(gòu)中的連桿，可以看作是在所有方向上無(wú)限擴(kuò)展的一個(gè)平面，該平面稱(chēng)為連桿平面。在機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，固接在連桿平面上的各點(diǎn)，將描繪出各種不同形狀的曲線，這些曲線稱(chēng)為連桿曲線。(5) 在連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，一些構(gòu)件(如連桿)的質(zhì)心在作變速運(yùn)動(dòng)，由此產(chǎn)生的慣性力不好平衡，因而會(huì)增加機(jī)構(gòu)的動(dòng)載荷，使機(jī)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)。所以連桿機(jī)構(gòu)一般不適于用在高速場(chǎng)合。(6) 連桿機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)的傳遞要經(jīng)過(guò)中間構(gòu)件，而各構(gòu)件的尺寸不可能做得絕對(duì)準(zhǔn)確，再加上運(yùn)動(dòng)副間的間隙，故運(yùn)動(dòng)傳遞的累積誤差比較大。2.2 平面曲柄搖桿機(jī)構(gòu)在鉸

12、鏈四連桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)連架桿中一個(gè)為搖桿，另一個(gè)為曲柄，那么這個(gè)四桿機(jī)構(gòu)稱(chēng)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄為原動(dòng)件，搖桿為從動(dòng)件時(shí)， 可以把曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng)，此種機(jī)構(gòu)應(yīng)用比較廣泛。2.3 平面四連桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件(1)桿長(zhǎng)之和條件：平面四桿機(jī)構(gòu)的最短桿和最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或者等于其余兩桿長(zhǎng)度之和。(2)在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，如果某個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副能夠成為整轉(zhuǎn)副，則它所連接的兩個(gè)構(gòu)件中，必有一個(gè)為最短桿，并且四個(gè)構(gòu)件的長(zhǎng)度關(guān)系滿足桿長(zhǎng)之和條件。(3)在有整轉(zhuǎn)副存在的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，最短桿兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副均為整轉(zhuǎn)副。此時(shí)， 如果取最短桿為機(jī)架，則得到雙曲柄機(jī)構(gòu)；若取最短桿的任何一個(gè)相

13、連構(gòu)件為機(jī)架，則得到曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；如果取最短桿對(duì)面構(gòu)件為機(jī)架，則得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。(4)如果四桿機(jī)構(gòu)不滿足桿長(zhǎng)之和條件，則不論選取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，所得到機(jī)構(gòu)均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。綜上所述：平面四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件是四個(gè)桿的長(zhǎng)度關(guān)系，誰(shuí)做機(jī)架 決定是否會(huì)存在曲柄。2.4 連桿設(shè)計(jì)容輸送機(jī)的工作阻力Fr =5000N ，步長(zhǎng) S=450mm ，往復(fù)次數(shù)N=40 次 / 分，行程速比系數(shù)K=1.3 ,高度H=800mm。輸送時(shí)滑架受到的阻力Fr視為常數(shù)，滑 架寬度為 250mm ，使用折舊期為5年，每天二班制工作，載荷里有中等沖擊，工作環(huán)境清潔，室，三相交流電源，工作機(jī)構(gòu)效率為0.95 ，用于小批量生產(chǎn)

14、。2.4.1 搖桿的擺角初選根據(jù)設(shè)計(jì)的常識(shí)一般初選擺角為40 ° -50 °左右 , 再由步長(zhǎng)定搖桿長(zhǎng)度, 一般取 LcdQ(0.6-0.7) Lde , LefQ(0.2-0.3)Lde。2.4.2 鉸點(diǎn)位置和曲柄長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)根據(jù)行程速比和彳動(dòng)角要求較點(diǎn)A的位置及曲柄連桿長(zhǎng)度。根據(jù)所給條件以 及現(xiàn)場(chǎng)的要求，和行程速比系數(shù) K,在設(shè)計(jì)四連桿時(shí)，可利用機(jī)構(gòu)在極位時(shí)的幾 何關(guān)系，再運(yùn)用其它輔助條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.4.3 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)通過(guò)擺角及行程速比系數(shù)K=1.3 和搖桿長(zhǎng)度來(lái)設(shè)計(jì)該機(jī)構(gòu)。首先按公式=180 ° (K-1)/(K+1) 算出極位夾角為 23.5 &#

15、176;。然后任取一點(diǎn)D,再用此點(diǎn)為頂點(diǎn)作等腰三角形，使兩腰的長(zhǎng)度等于CD, / C1DC2。作 C2N 使/ C2C1N =90 ° -，再作 C2M ± C1C2, C2M 與C1N 的交點(diǎn)Po作 PC2C1的外接圓，那么圓弧C1PC2上任一點(diǎn)A到Ci和C2的連線所形成的夾 角/ C1AC2都等于極位夾角，所以曲柄的軸心A應(yīng)在這個(gè)圓弧上。設(shè)曲柄的長(zhǎng)度為a,連桿的長(zhǎng)度為b ,那么AC1=b+a, AC2 =b-a.所以 a=( AC1 - AC2 )/2于是以A為圓心，以為AC2為半徑作圓弧交ACi于點(diǎn)E,則得出 a=EC1/2,b= AC1-EC1/2 0設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意，

16、曲柄的軸心A不能選在弧段上，否則機(jī) 構(gòu)將不能滿足運(yùn)動(dòng)連續(xù)性的要求。根據(jù)上面的方法可以算出平面四連桿機(jī)構(gòu)的桿長(zhǎng)分別為a=115mm ，b=385mm ， c=380mm ， d=380mm 。2.4.4 校核最小傳動(dòng)角在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,傳動(dòng)角的大小是不停變化的,為了保證機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性能 要求，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使min >400傳遞力矩比較大時(shí)，則應(yīng)使 min >500 ；對(duì)于一些 受力很小或者不經(jīng)常使用的操縱機(jī)構(gòu)， 則可允許傳動(dòng)角小一些，只要不發(fā)生自鎖 就可以。最小傳動(dòng)角與機(jī)構(gòu)中各桿的長(zhǎng)度有關(guān)。所以滿足最小傳動(dòng)角的要求。因此可以定出該要求設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)的總體尺寸，即LAB=a=115mm , Lb

17、c =b=385mm, Lcd =c=380mm, Lad =d=380mm, Lde =550mm, Lef =180mm 。上面的Lab是桿件AB的長(zhǎng)度，Lbc是桿件BC的長(zhǎng)度，Lcd是桿件CD的長(zhǎng)度, Lad是桿件AD的長(zhǎng)度，Lde是桿件DE的長(zhǎng)度，Lef是桿件EF的長(zhǎng)度。曲柄搖桿 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖見(jiàn)下圖1-1。FFl FZ圖1-1曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析3.1概述用矢量方程圖解法進(jìn)行機(jī)構(gòu)的速度和加速度的分析，矢量方程圖解法依據(jù) 的基本原理是理論力學(xué)中的運(yùn)動(dòng)合成原理。對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度和加速度的分析時(shí) 首先要根據(jù)運(yùn)動(dòng)合成原理列出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的矢量方程，然后再根據(jù)該方程來(lái)作圖進(jìn)行

18、解決.3.2 用矢量方程圖解法作平面連桿機(jī)構(gòu)的速度分析根據(jù)構(gòu)件上已知的一點(diǎn)的速度和加速度能夠求出另外的點(diǎn)的速度和加速度(包括大小和方向),所以在以圖解法作機(jī)構(gòu)的速度和加速度的分析的時(shí)候，應(yīng)該先從具備這個(gè)條件的構(gòu)件著手，再分析與該構(gòu)件依次相連的其他各構(gòu)件。在用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，需要先繪出該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，然后再根 據(jù)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖進(jìn)行速度和加速度的分析，求解的步驟說(shuō)明如下：3.2.1 繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖根據(jù)前面所描繪的方法和步驟，選取尺寸比例尺l = LAB/AB(m/mm),并按照比例尺準(zhǔn)確地繪制出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖1-1所示。3.2.2 作速度分析根據(jù)用矢量方程圖解法作平面連桿機(jī)構(gòu)的速度分析

19、可知，速度求解的步驟應(yīng) 依次求出相應(yīng)各點(diǎn)的速度和桿件的角速度。uu1、求 vBuuVb Lab 1 0.115m 40rad /s 0.077m/s(3.1)方向垂直于AB，指向與1的轉(zhuǎn)向一致。uu2、求之因點(diǎn)C及點(diǎn)B都為同一構(gòu)件2上的點(diǎn)，故得uruuuuruu uurr式中Vc及Vcb的大小未知，所以用圖解法求解pf圖3-2速度分析圖uiruu如圖3-2所示，取點(diǎn)P作為速度多邊行的極點(diǎn)，并作pb代晶vB 1P么速度比 例尺。再分別自點(diǎn)B, Elf垂WBC, CDu的直Hbc,pc,代表vCB , vC的方向線, 兩線交于點(diǎn)C,則矢量pc , bc分別代表vC和vCB ,于是得uuVcnrv

20、pcm/ s 210mm 0207r (m/ s)/ mm 0.08085m/ s(32)uu3)求Ve由于E點(diǎn)和C點(diǎn)都在桿件3上，桿件3上的點(diǎn)的角速度都相同，所以u(píng)uVeuuLCD vc 0.126m/siir4)求 vFuuVfurVfuirv pfm/suuVe255mm0.077-20Q-(m/s)uuuvFE0.0982(3-3)于是有VcbCBiir vbc2LCBLCB0.000385 45 rad / s0.385-0.045rad/s(34)VCDLCDHTL -pcrad /sCD0.000385 2100.3800.2128rad /s(3-5)VEFillV PfLEF

21、rad/ s 嗎鴕2550.5454rad / s(36)3.3 用矢量方程圖解法作平面連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析動(dòng)態(tài)靜力分析是根據(jù)達(dá)朗貝爾原理將慣性力和外力加在機(jī)構(gòu)的相應(yīng)構(gòu)件上，用靜力平衡的條件求出各運(yùn)動(dòng)副中的反力和原動(dòng)件上的平衡力的一種比較常用 的工程方法。進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析首先是求出個(gè)構(gòu)件的慣性力，并把它們當(dāng)作外力加于產(chǎn)生這些慣性力的構(gòu)件上面。然后再根據(jù)靜定條件將機(jī)構(gòu)分解為若干個(gè)平衡 力和構(gòu)件組作用的構(gòu)件。而進(jìn)行力分析的順序一般是由離受平衡力作用的構(gòu)件的最遠(yuǎn)構(gòu)件組開(kāi)始，逐步推算到平衡力作用的構(gòu)件上。3.3.1 對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析在之前的運(yùn)動(dòng)分析里，已經(jīng)用選定好的長(zhǎng)度比例尺I,速度比例尺V,加速

22、度比例尺a,繪出了機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖及其速度多邊形和加速度多邊形。3.3.2 確定各構(gòu)件的慣性力和慣性力偶矩在對(duì)機(jī)械進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析時(shí)需要求出各構(gòu)件的慣性力，在新機(jī)械的設(shè)計(jì)中 機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸，質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等參數(shù)都尚未確定，根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)先 給出各構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等參數(shù)，再進(jìn)行靜力分析，在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行各構(gòu) 件的強(qiáng)度驗(yàn)算，再根據(jù)驗(yàn)算的結(jié)果對(duì)構(gòu)件尺寸進(jìn)行修正，最后定出構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺 寸。(1)計(jì)算各桿的質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量因?yàn)楦鳁U都是拉壓桿件，要求力學(xué)綜合性能較高，所以選45號(hào)鋼，各桿應(yīng)初選 直徑。見(jiàn)表3-1表3-1桿件質(zhì)量特性表?xiàng)U件長(zhǎng)度mm直徑mm重量kg轉(zhuǎn)動(dòng)慣量1-2kg mLab1151005.4

23、160.00597Lbc385507.6460.0944Lde5508022.1050.557Lef180602.8000.00756各桿中除了桿2外,慣性力都可以作用在機(jī)架上，因此在進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析時(shí) 可以忽略不計(jì)，作用在連桿2上的慣性力及慣性力偶矩為：2、PI2 m2as2 m2 a p s 2 7.646kg 0.000255(m/s )/mm 113mm 0.220N(3 14)Mi2 Js2 2JS2aCBt/LBCJs2 a 靠 c / Lbc0.00597 234 膘255 0.0009N m(3 15)將Pl2及Ml2合并成一個(gè)總慣性力Pi2，其作用線從質(zhì)心S2處偏移一距離卜2

24、,其值為 h2M12/P12 00009 0.0041m 4.1mm(3 16)4桿件的設(shè)計(jì)根據(jù)上一章已經(jīng)計(jì)算出來(lái)的桿件受力情況和工作狀況，現(xiàn)在要求分析桿的類(lèi) 型和一系列的穩(wěn)定性以及截面的設(shè)計(jì)。4.1 桿件的類(lèi)型桿件是四連桿結(jié)構(gòu)，根據(jù)受力的方向得知，屬于拉壓桿4.2 鋼材和截面的選擇1、因?yàn)槔瓑簵U的綜合性能要求比較高，根據(jù)用途選 45鋼，有關(guān)物理屬性見(jiàn)卜表4-1。表4-1桿件材料的質(zhì)量系數(shù)材料BMPaSMPa5%3 kg /mE GPa456003501678002062、選擇截面尺寸根據(jù)上一章各軸之間力的計(jì)算可以知道拉壓桿所受的外力，根據(jù)強(qiáng)度條件可 以確定所需要的橫截面面積式中S為大于1的安

25、全系數(shù)取S=1.3其中 為極限屈服系數(shù)選連桿2作校核由于所選的是圓形桿件，所以確定直徑為基于制造困難和穩(wěn)定性的考慮，于是取 d2為初選的參數(shù)。4.3 桿件間的聯(lián)結(jié)拉壓桿與其它構(gòu)件之間，或者一般構(gòu)件與構(gòu)件之間，常采用銷(xiāo)軸，耳片，螺栓等相聯(lián)接。連結(jié)件的受力與變形都比較復(fù)雜，在工程實(shí)際中，我們常常采用簡(jiǎn)化分析的方法。他的要點(diǎn)是：對(duì)連接件的受力與應(yīng)力分布進(jìn)行簡(jiǎn)化，然后計(jì)算出各部分的名義應(yīng)力。以下為計(jì)算軸和耳片。4.3.1 剪切強(qiáng)度計(jì)算考慮圖中所示的軸銷(xiāo)，它的受力情況如圖所示，可以看出，作用在軸銷(xiāo)上面的外力有以下幾個(gè)特點(diǎn)：外力垂直作用于軸銷(xiāo)的軸線，且作用線之間的距離很小(軸銷(xiāo)一般都是短而粗的)。 根據(jù)受

26、力情況可以看出，軸銷(xiāo)上主要受剪切力的作用。 在工程力學(xué)計(jì)算中，通常都假設(shè)剪切面上的剪應(yīng)力是均勻分布的。剪切面上的剪應(yīng)力不得超過(guò)連接件上的許用剪應(yīng)力 ，即要求Q P(4 1)其中許用剪切應(yīng)力 表示為連接件的剪切極限應(yīng)力除以安全系數(shù)。4.3.2 擠壓強(qiáng)度計(jì)算在外力作用下,孔與銷(xiāo)軸直接接觸,接觸面上的應(yīng)力稱(chēng)為擠壓應(yīng)力。當(dāng)擠壓應(yīng)力過(guò)大時(shí),在孔和銷(xiāo)接觸的局部區(qū)域,將產(chǎn)生明顯的塑性變形,導(dǎo)致影響孔,銷(xiāo)間的正常配合。最大擠壓應(yīng)力bs 發(fā)生在該表面的中部。擠壓應(yīng)力為Fbs ,銷(xiāo)或孔的直徑為 d , 耳片的厚度為t ,根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果得知:圖4-1軸銷(xiāo)受力示意圖Fbbs td(42)Td表示受壓圓柱面在相應(yīng)徑向

27、平面上的投影；bs表示最大擠壓應(yīng)力，數(shù)值上與徑向截面的平均壓應(yīng)力相等。由上述分析可知，為了防止擠壓造成破壞，最大擠壓應(yīng)力 bs不得超過(guò)連接 件的許用壓應(yīng)力bs,即要求bs表示連接件的擠壓極限應(yīng)力除以安全系數(shù)。因此，從擠壓強(qiáng)度考慮，接頭的許用載荷是P td bs=40 30 300=360 KN4.3.3 穩(wěn)定性的校核當(dāng)作用在細(xì)長(zhǎng)桿上的軸向力達(dá)到或超過(guò)一定限度的時(shí)候，桿件可能會(huì)突然產(chǎn) 生彎曲，即失穩(wěn)現(xiàn)象。因此，對(duì)于軸向受壓桿件，除了應(yīng)考慮它的強(qiáng)度和剛度問(wèn) 題外，還應(yīng)考慮它的穩(wěn)定問(wèn)題。1、臨界載荷該連桿為兩端較支細(xì)長(zhǎng)壓桿2 、校核鋼的屈服應(yīng)力，所以，連桿壓縮屈服所需的軸向壓力由以上的分析可以得知,

28、為了保證壓桿在軸向壓力的作用下不被導(dǎo)致失穩(wěn),必須滿足下面的穩(wěn)定條件。式中： 代表穩(wěn)定安全系數(shù)；代表穩(wěn)定許用壓力。工況為一般的中度沖擊。上述表明，細(xì)長(zhǎng)桿的承壓能力是由穩(wěn)定性的要求確定的。5 減速機(jī)的設(shè)計(jì)及選擇減速機(jī)是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要，在某些場(chǎng)合也用來(lái)增速，稱(chēng)為增速器。選用減速機(jī)時(shí)應(yīng)根據(jù)工作機(jī)的選用條件，技術(shù)參數(shù)，動(dòng)力機(jī)的性能，經(jīng)濟(jì)性等因素，比較不同類(lèi)型、品種減速機(jī)的外廓尺寸，傳動(dòng)效率，承載能力，質(zhì)量，價(jià)格等， 選擇最適合的減速機(jī)。減速機(jī)是一種相對(duì)精密的機(jī)械，使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。5.1 電動(dòng)機(jī)的選擇5.1.1 選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)

29、型和機(jī)構(gòu)形式電動(dòng)機(jī)是常用的原動(dòng)機(jī)，并且是標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的產(chǎn)品。機(jī)械設(shè)計(jì)中要根據(jù)工作機(jī)的工作情況和運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力參數(shù)等，選擇合適的電動(dòng)機(jī)類(lèi)型，結(jié)構(gòu)形式，傳遞的功率和轉(zhuǎn)速,再根據(jù)這些確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)。電動(dòng)機(jī)有交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)之分,工業(yè)上常采用交流電動(dòng)機(jī)。交流電動(dòng)機(jī)有異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)兩類(lèi)，異步電動(dòng)機(jī)又分為籠型和繞線型兩種，其中普通籠型異步電動(dòng)機(jī)在平時(shí)應(yīng)用最廣泛。在一般的設(shè)計(jì)中，優(yōu)先選用Y系列籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，因?yàn)樗哂懈咝В胍粜。?振動(dòng)小， 節(jié)能， 安全可靠的特點(diǎn),而且安裝尺寸和功率等級(jí)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),適用于那些無(wú)特殊要求的各種機(jī)械設(shè)備。根據(jù)所給條件中工作場(chǎng)地的要求:每天二班制工作，載荷中

30、有中度沖擊，工作環(huán)境清潔，室，三相交流電源。所以選擇電動(dòng)機(jī)為 Y系列380V三相籠型異步電動(dòng)機(jī)。5.1.2 功率的計(jì)算電動(dòng)機(jī)在功率方面的選擇是否合適將直接影響到電動(dòng)機(jī)在工作性能和經(jīng)濟(jì)性能方面的體現(xiàn)。如果選用的電動(dòng)機(jī)額定功率小于工作機(jī)所要求的功率，那么工作機(jī)就不能正常工作，而且容易是電動(dòng)機(jī)因?yàn)殚L(zhǎng)期過(guò)載而導(dǎo)致過(guò)早損壞，如果選 用的電動(dòng)機(jī)額定功率大于工作機(jī)所要求的，那么相比于電動(dòng)機(jī)的價(jià)格，沒(méi)有得到 充分的應(yīng)用，而導(dǎo)致浪費(fèi)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于工件傳輸機(jī)一般為長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷不變或很少變化 的機(jī)械，并且傳遞功率較小，故只需使電動(dòng)機(jī)的額定功率Ped等于或梢大于電動(dòng)機(jī) 的實(shí)際輸出功率Pd，即 Pd。這樣電

31、動(dòng)機(jī)在工作時(shí)就不會(huì)過(guò)熱，一般不需要對(duì) 電動(dòng)機(jī)進(jìn)行熱平衡計(jì)算和校核啟動(dòng)力矩。5.1.3 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算Pw電動(dòng)機(jī)所需工作功率為PdT式中：Pw工作機(jī)所需工作功率，指工作機(jī)主動(dòng)端運(yùn)輸帶所需功率。a由電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)主運(yùn)動(dòng)端運(yùn)輸帶的總效率。工作機(jī)所需工作功率，應(yīng)由機(jī)器工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算T一工作機(jī)的阻力矩一工作機(jī)的角速度5.1.4 傳動(dòng)效率傳動(dòng)裝置的總效率應(yīng)為組成傳動(dòng)裝置的各部分運(yùn)動(dòng)副效率之乘積，1 ? 2 ? 3n其中:分別為每一傳動(dòng)副，每對(duì)軸承，每個(gè)連軸器的效率.傳動(dòng)副的效率數(shù)值可 按下列選取，軸承及連軸器效率的概略值為：滾動(dòng)軸承0.98-0.995 ,滑動(dòng)軸承 0.97-0.99 ,彈性連軸器

32、0.99-0.995 ,齒輪連軸器0.99 ,萬(wàn)向連軸器0.97-0.985.1.5 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速容量相同的同類(lèi)電動(dòng)機(jī)，有幾種不同的轉(zhuǎn)速系列供使用者選擇，如三相異步電動(dòng)機(jī)常用的有四種同步轉(zhuǎn)速，即3000,1500,1000,750r/min（相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)定子繞組的極對(duì)數(shù)為2,4,6,8）。同步轉(zhuǎn)速為由電流頻率與極對(duì)數(shù)而定的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速 ， 電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)才可能達(dá)到同步轉(zhuǎn)速，負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速都低于同步轉(zhuǎn)速。為了合理的設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置，根據(jù)工作機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速要求和各傳動(dòng)比圍，可推算出電動(dòng)機(jī)裝速的可選圍，其中包括電動(dòng)機(jī)可選轉(zhuǎn)速圍，傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的合理圍，以及工作機(jī)主軸轉(zhuǎn)速。選定電動(dòng)機(jī)類(lèi)型，結(jié)構(gòu),對(duì)電動(dòng)機(jī)可選的轉(zhuǎn)

33、速進(jìn)行比較，選定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速并計(jì) 算出所需容量后，即可在電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄中查出所要的電動(dòng)機(jī)。根據(jù)工況和計(jì)算 所選電動(dòng)機(jī)見(jiàn)下表5-1。型號(hào)額定 功 率kW滿載時(shí)起動(dòng)電 流起動(dòng)轉(zhuǎn) 矩取大轉(zhuǎn) 矩轉(zhuǎn)速電流效率功率因 素額定電 流額定轉(zhuǎn) 矩額定轉(zhuǎn) 矩YR132M1-63960r/mi n8.280.50.696.52.52.8表5-1電動(dòng)機(jī)參數(shù)表5.2確定傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比5.2.1總傳動(dòng)比由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，可得到傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比nm為，a n其中nm為選擇電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速網(wǎng)為工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速。該設(shè)計(jì)中nm為960r/min,n為40r/min。所以nm960r/ mina n 40r

34、/min總傳動(dòng)比為各級(jí)傳動(dòng)比ii, i2, i3in的乘積，即ia io ii io, ii分別為減速器各級(jí)傳動(dòng)比。(52)5.2.2分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比考慮潤(rùn)滑的條件我們選用閉式布置，為使兩級(jí)大齒輪直徑相近 柱齒輪減速器傳動(dòng)比分配圖資料查得io 6.2 ,則ii i/io 24/6.2，可由二級(jí)圓3.87 。6 機(jī)架的設(shè)計(jì)機(jī)器的全部重量將通過(guò)機(jī)架傳至基礎(chǔ)上.機(jī)架零件還負(fù)有承受機(jī)器工作時(shí)的作用力和使機(jī)器穩(wěn)定在基礎(chǔ)上的作用。運(yùn)輸機(jī)的機(jī)架的設(shè)計(jì):機(jī)架的設(shè)計(jì)使用槽鋼焊接成,根據(jù)實(shí)際情況和工作需要選取、滑架部分軸加滾套的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)工件在工作臺(tái)上的滑動(dòng),工作行程時(shí)滑架上的推爪下部有壓縮彈簧,推爪得以從

35、工件底面滑過(guò),工件保持不動(dòng),推爪已復(fù)位,并推動(dòng)新的工件前移 ,前方推爪也推動(dòng)前一工件前移,如此周而復(fù)始,工件不斷前移。減速機(jī)和曲柄之間用連軸器來(lái)傳遞扭矩和轉(zhuǎn)速。對(duì)于機(jī)架零件一般要有以下要求：1 、足夠的強(qiáng)度和剛度；2、形狀簡(jiǎn)單,便于制造；3、便于在機(jī)架上安裝附件。對(duì)于帶有缸體,導(dǎo)軌等的機(jī)架零件,還應(yīng)有良好的耐磨性,以保證機(jī)器有足夠的使用壽命，.高速機(jī)器的機(jī)架零件還應(yīng)滿足振動(dòng)穩(wěn)定性的要求。強(qiáng)度和剛度是評(píng)判機(jī)架零件工作能力的基本準(zhǔn)則。機(jī)架的零件的形狀復(fù)雜,受外界的因素的影響很多,設(shè)計(jì)時(shí)通常都是先根據(jù)機(jī)器的工作要求和類(lèi)型相近的機(jī)器擬訂機(jī)架的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸,然后進(jìn)行初略計(jì)算以核驗(yàn)其危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度。6.

36、1 機(jī)架鋼材料的選擇在工程結(jié)構(gòu)中，鋼結(jié)構(gòu)是應(yīng)用比較廣泛的一種建筑結(jié)構(gòu)，一些高度或跨度比較大的結(jié)構(gòu)，載荷或吊起重量很大的結(jié)構(gòu)，有較大的結(jié)構(gòu)，有較大的振動(dòng)的結(jié)構(gòu)，高溫車(chē)間的結(jié)構(gòu)等等，采用其他建筑材料，目前尚有困難或不很經(jīng)濟(jì)，則可考慮用鋼結(jié)構(gòu)，而本設(shè)計(jì)中用到的鋼結(jié)構(gòu)用于整個(gè)傳動(dòng)裝置的支承的主框架結(jié)構(gòu)，用這種鋼結(jié)構(gòu)具有以下的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1 、材料強(qiáng)度高在相同的載荷條件下，采用鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)構(gòu)的自重較小，當(dāng)跨度和滿載相同時(shí)，由于重量輕，便于運(yùn)輸安裝。2 、安全可靠鋼材質(zhì)地均勻，各向同性，彈性模量大，有良好的塑性和韌性。3 、工業(yè)化生產(chǎn)程度高與其它結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)化生產(chǎn)程度高，能成批大量生產(chǎn)，制造精度高，

37、采用工廠制造，工地安裝的施工方法，可縮短周期，降低造價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)效益。4、具有一定的耐熱性溫度在 35度以鋼的性質(zhì)變化很小，溫度達(dá)到30 度以后強(qiáng)度逐漸下降達(dá)到45度60度時(shí)，強(qiáng)度為零。一般用于溫度不高于 25度的場(chǎng)合。該機(jī)器工作場(chǎng) 合是室 ,所以符合要求。6.2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求1 、結(jié)構(gòu)必須有足夠的強(qiáng)度，鋼性和穩(wěn)定性；2、要符合工作機(jī)的使用要求，要有良好的耐久性；3 、盡可能節(jié)約鋼材，減輕鋼結(jié)構(gòu)重量；4、盡可能縮短制造安裝時(shí)間，節(jié)約勞動(dòng)時(shí)間；5、結(jié)構(gòu)要便于運(yùn)輸、維護(hù)；6、可能條件下，盡量注意美觀，特別是外露機(jī)構(gòu)。根據(jù)以上各項(xiàng)要求，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該重視貫徹和研究節(jié)約鋼材，降低造價(jià)的各種措施，做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全適用，確保質(zhì)量。根據(jù)以上各原則和工