机械设计说明书 驱动直线步进机械设备的槽轮机构设计汇总.doc

目 录 1 驱动直线步进机械设备的槽轮机构设计（6） 1 1.1 设计题目 1 1.2 设计任务 1 1.2.1 设计参数 1 1.2.2 设计内容 1 1.2.3 设计要求 1 1.2.4 设计任务 2 1.2.5 设计资料 2 2 槽轮机构运动分析 2 2.1 槽轮机构运动特性分析 2 2.2 动静比的计算 5 3 槽轮机构的动力学计算 7 3.1 驱动直线步进机械设备扭矩的计算 7 3.2 驱动功率的计算 8 3.3 轴的强度校核 9 4 槽轮机构结构尺寸设计 11 4.1 槽轮主要结构尺寸计算 11 4.2 槽轮机构结构型式 12 4.3 轴的结构尺寸设计 13 4.3.1 槽轮轴的尺寸设计 13 4.3.2 曲柄轴的尺寸设计 14 4.4 轴承及键的选择 14 4.4.1 轴承的选择 14 4.4.2 键的选取 14 5 设计体会及以后的改进意见 15 参 考 文 献 16 1 驱动直线步进机械设备的槽轮机构设计（6） 1.1 设计题目：驱动直线步进机械设备的槽轮机构设计（6） 一个外啮合6槽槽轮机构，带动一水平循环的传送带设备做步进运动。 1.2 设计任务 1.2.1 设计参数 （1）传送带上有40辆小车，每辆小车重20kg，小车与导轨间的摩擦系数为f=0.2； （2）间歇移动的距离为H=200mm； （3）运动-停歇的周期时间为10s； （3）槽轮机构的传动效率为0.9； （4）槽轮轴立式安装，工作台通过一组轴承与机架相连。 1.2.2 设计内容 （1）根据要求，确定工作台的静止和转位时间； （2）计算主动拨销的转速； （3）计算槽轮轴上的最大扭矩和平均扭矩； （4）对槽轮进行运动学分析。列出槽轮的角位移、角速度和角加速度的方程，并做出相应的曲线图。 （5）对槽轮进行受力分析。计算转臂轴上需要的最大驱动力矩和平均功率，确定驱动电机的功率；求出拨销和转臂之间的最大反力，校核转臂轴直径和槽轮轴直径是否满足强度和刚度要求。 1.2.3 设计要求 课程设计是一必修的实践性教学环节，所有学生必须重视、认真对待，必须独立按时完成课程设计任务，遵守设计纪律，严禁雷同、抄袭。 图纸要求：使用计算机软件绘图，注意装配图、零件图的标注内容及格式，要求标注完整、规范，结构合理。 说明书要求：按照陕西科技大学课程设计的格式规范，内容详实，分析合理，计算又据，数据可靠。 1.2.4 设计任务 （1）槽轮机构及其转臂组件的装配图（含箱体，工作台）。 （2）槽轮机构的详细图纸（包含组件图和零件图）。 （3）图纸量最少为1张装配图和3张零件图。 1.2.5 设计资料 （1）课程设计说明书（统一左侧装订） （2）相关设计图纸（总计不少于4张） （3）陕西科技大学课程设计评分表（网上下载，不同说明书装订在一起，填写完整的设计题目，姓名等相关资料，并注意评分表下面的日期为2012年） 2 槽轮机构运动分析 2.1 槽轮机构运动特性分析 从结构原理上分析，槽轮机构实际上是曲柄导杆机构的一种变型。在槽轮机构运动过程的任一瞬时，如图2-1所示，槽轮的转角和曲柄的转角之间的几何关系为 图2-1 槽轮机构运动特性计算图 令，把它代入上式，得 （2-1） 将上式对时间逐次求导，即得槽轮运动的角速度和角加速度为。 （2-2） (2-3) 式中为曲柄转角 若满足槽轮机构运动平稳无冲击的要求，则拨销在进入退出槽轮的速度和加速度为最小值。于是，由式（2-2），得 式中为拨销进入槽轮时的角速度，为相应于时的曲柄转角。即 （2-4） 所以当曲柄拨销在垂直角进入时可以避免第一冲击，此时槽轮的角加速度由式（2-3）可得， 式中为拨销进入槽轮时的角加速度， 将代入上式可得 可见，曲柄销进入槽轮时存在角速度产生的第二冲击。 由图2-1知，槽轮机构角速度变化曲线是对称于位置的，在时达最大值。这对其他槽数的槽轮机构也都成立。只要用带入式（2-2），即可求得槽轮的最大角速度为 （2-5） 槽轮角速度最大值并不发生在位置。对它求一次倒数并令它等于零得 （2-6） 角速度分析，=0.5 = 0° 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° 1 0.915 0.71 0.477 0.275 0.118 0 -0.087 -0.015 -0.2 角加速度分析 = 0 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° 0 -0.929 -1.335 -1.272