【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，而且 步進(jìn)電機(jī)擁有一個(gè)很明顯的優(yōu)點(diǎn) ， 就是它能夠精確的正反轉(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 。 雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛 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（含全套圖紙） 值得下載 規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。 方案二也存在類似的問題，而方案三都能很好的實(shí)現(xiàn)，而且普通電動(dòng)機(jī)容易選擇，減速器和連桿機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)可靠，穩(wěn)定性高 ,可以允許有一定的沖擊，故此方案較合理。 在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，減速器部分和連桿機(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)內(nèi)容來(lái)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的主要內(nèi)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，減速器的設(shè)計(jì)，減速器零件的制造及相關(guān)工藝流程。本課題的難點(diǎn)的連桿尺寸的分析和動(dòng)力運(yùn)動(dòng)的分析，減速器各軸和齒輪的計(jì)算設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)方案綜述 振動(dòng)篩砂機(jī) 是一種實(shí)現(xiàn)往復(fù)傳送的機(jī)械，電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置，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)滑架返回時(shí)，由于推爪與軸間裝有扭簧，推爪得以從工件底面滑過，工件保持不動(dòng)，當(dāng)滑架再次向前推進(jìn)時(shí)，已復(fù)位，往返推動(dòng)工件前移。 設(shè)計(jì)意義： 振動(dòng)篩砂機(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，為實(shí)現(xiàn)車間無(wú)人化提供 了可靠的條件。 （含全套圖紙） 值得下載 2 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方案對(duì)比分析 一臺(tái)完整的機(jī)器，總是由原動(dòng)部分，傳動(dòng)部分，和執(zhí)行部分所組成，而傳動(dòng)部分的功能是將原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力或運(yùn)動(dòng)形式傳遞給執(zhí)行部分或轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機(jī)構(gòu)預(yù)期的動(dòng)作。實(shí)踐證明，傳動(dòng)部分的質(zhì)量和成本在整個(gè)機(jī)器中所占的比例很大，傳動(dòng)方案的選擇及布局是否合理在很大程度上決定了機(jī)器的工作性能和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。因此，合理擬定與選擇傳動(dòng)方案具有十分重要的意義。 合理的傳動(dòng)方案，除應(yīng)滿足工作機(jī)的性能要求，使用條件和工作可靠外，還應(yīng)使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、加 工方便、成本低廉、傳動(dòng)效率高及使用維護(hù)便利等。要同時(shí)滿足這許多要求，常常是困難的，實(shí)際上只能照顧重點(diǎn)要求。現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)提供的電動(dòng)機(jī)和減速器傳動(dòng)方案進(jìn)行對(duì)比分析。 經(jīng)查閱文獻(xiàn)《機(jī)械零件簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》，方案（ A）中減速器為圓柱齒輪展開式二級(jí)減速器；方案（ B）中減速器為圓錐、圓柱齒輪二級(jí)減速器；方案（ C）中減速器為下置式蝸桿一級(jí)減速器。 顯然，方案（ C）結(jié)構(gòu)最緊湊，但在長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下，由于蝸桿傳動(dòng)效率低，功率損失較大；方案（ B）的寬度尺寸較方案（ A）小，但圓錐齒輪加工比圓柱齒輪困難。 所以，傳動(dòng)方案 的選擇不但要考慮整個(gè)機(jī)器的動(dòng)力特性和運(yùn)動(dòng)要求，還要十分注意傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型特征及應(yīng)用范圍，即在擬定運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖時(shí)通常注意如下幾點(diǎn)： （ 1）帶傳動(dòng)承載能力較低，在傳遞相同扭矩時(shí)結(jié)構(gòu)尺寸較嚙合傳動(dòng)大，但傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖吸震，且有過載打滑保護(hù)作用，因此宜放在傳動(dòng)裝置的高速級(jí)； （ 2）鏈傳動(dòng)具有運(yùn)動(dòng)不均勻性和多邊效應(yīng)沖擊，故宜布置在低速級(jí)； （ 3）蝸桿傳動(dòng)工作平穩(wěn)，無(wú)噪音、傳動(dòng)比大，體積小，重量輕及結(jié)構(gòu)緊湊，但因摩擦發(fā)熱，其效率較其它普通齒輪嚙合傳動(dòng)低，只適宜用于中，小功率和間歇工作的場(chǎng)合。 （ 4）圓錐齒輪的加工 比較困難，特別是大模數(shù)圓錐齒輪，應(yīng)盡量置于高速級(jí)，以減小其模數(shù)或直徑，但圓錐齒輪速度過高時(shí)，其精度相應(yīng)也需提高，還應(yīng)考慮能否制造及加工成本問題。 （含全套圖紙） 值得下載 （ 5）斜齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性較直齒輪傳動(dòng)好，相應(yīng)地用于高速級(jí)； （ 6）制動(dòng)器通常設(shè)在高速軸，但制動(dòng)器后面的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不應(yīng)設(shè)置帶傳動(dòng)和摩擦傳動(dòng)。 （ 7）為簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置，總是將改變運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)構(gòu)，如（連桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)）布置在傳動(dòng)系統(tǒng)的末端或低速級(jí)。 （ 8）傳動(dòng)裝置的布局要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，勻稱，剛度和強(qiáng)度要好，并適合車間布置情況和工人操作，便于裝拆和維修。 通過三 種方案的對(duì)比分析，方案（ C）下置式蝸桿傳動(dòng)具有工作平穩(wěn)，無(wú)噪音，傳動(dòng)比大，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，勻稱，剛度，強(qiáng)度要好。適合車間布置情況和小批量生產(chǎn)和相對(duì)較低的載荷和阻力。因此，我選擇方案（ C）傳動(dòng)系統(tǒng) （含全套圖紙） 值得下載 3 連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 連桿機(jī)構(gòu)是一種應(yīng)用十分廣泛的機(jī)構(gòu)，機(jī)械手的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，折疊傘的收放機(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)具有以下特點(diǎn) : 1)連桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副一般均為低副，低副兩元素為面接觸，故在傳遞同樣載荷的條件下，兩元素間 的壓強(qiáng)較小，可以承受較大的載荷。低副兩元素間便于潤(rùn)滑，所以兩元素不易產(chǎn)生大的磨損。這些條件都能較好的滿足重型機(jī)械的要求。此外 ,低副兩元素的幾何形狀也比較簡(jiǎn)單，便于制造。 2)在連桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)原動(dòng)件以同樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果改變各構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度關(guān)系，便可以使從動(dòng)件得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 3)在連桿機(jī)構(gòu)中，連桿上各不同點(diǎn)的軌跡是各種不同形狀的曲線，稱為連桿曲線，而且隨著各構(gòu)件相對(duì)長(zhǎng)短關(guān)系的改變，這些連桿曲線的形狀也將發(fā)生改變，從而可以得到各種不同形狀的曲線，我們可以利用這些曲線來(lái)滿足不同的軌跡要求。由于連桿機(jī)構(gòu) 有了上述優(yōu)點(diǎn)，所以在各種機(jī)械和儀表中得到了廣泛的應(yīng)用。 4)此外，利用連桿機(jī)構(gòu)可以滿足各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)軌跡的設(shè)計(jì)要求，但要設(shè)計(jì)一種能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)這種要求的連桿機(jī)構(gòu)卻是十分困難的。而且在多數(shù)情況下一般只能近似地得以滿足。正因?yàn)槿绱?，所以如何根?jù)最優(yōu)化要求來(lái)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) ,使其能夠最佳地滿足設(shè)計(jì)要求，一直是連桿機(jī)構(gòu)研究的一個(gè)重要課題。近年來(lái)對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)的研究，不論從研究范圍上還是方法上都有很大的進(jìn)展。從研究范圍來(lái)說(shuō)，已不再局限于單自由度四連桿機(jī)構(gòu)的研究 ,也已注意到對(duì)多桿，多自由度平面連桿機(jī)構(gòu)的研究，并且已提出了 一些有關(guān)這類機(jī)構(gòu)的分析與綜合的方法。 連桿機(jī)構(gòu)的選擇 另一方面 ,在設(shè)計(jì)要求上也不再局限于運(yùn)動(dòng)學(xué)要求的范圍內(nèi)，而且已注意到考慮機(jī)構(gòu)的動(dòng)力特性。根據(jù)構(gòu)成連桿機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)還是空間運(yùn)動(dòng)，連桿機(jī)構(gòu)可分為平面連桿機(jī)構(gòu)和空間連桿機(jī)構(gòu)兩大類，在一般機(jī)械中采用的多數(shù)是平面連桿機(jī)構(gòu) 經(jīng)分析，參考方案中給出的工作機(jī)構(gòu)是鉸鏈四連桿機(jī)構(gòu)。 圖 3－ 1 鉸鏈四連桿機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 構(gòu)件之間都是用轉(zhuǎn)動(dòng)副連接的四桿機(jī)構(gòu)，成為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。如圖所示：其中，固 定（含全套圖紙） 值得下載 不動(dòng)的桿 4稱為機(jī)架，與機(jī)架相連的桿 1 和桿 3稱為連架桿，而連接兩連架桿的桿 2稱為連桿。連桿 2 通常做平面運(yùn)動(dòng)，而連架桿 1和 3則繞各自回轉(zhuǎn)中心 A 和 D 轉(zhuǎn)動(dòng)。其中能做整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的連架桿稱為曲柄，僅能在小于 360 的某一角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)的連架桿稱為搖桿。 經(jīng)查閱文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)》，在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，按照連架桿是曲柄還是搖桿，將其分為三種基本形式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。 1． ） 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩連架桿中，有一桿為曲柄，另一桿為搖桿。 2． ） 雙曲柄機(jī)構(gòu) 具有兩個(gè)曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱 為雙曲柄機(jī)構(gòu)。雙曲柄機(jī)構(gòu)中，通常主動(dòng)曲柄做等速運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)曲柄做變速轉(zhuǎn)動(dòng)。 3． ） 雙搖桿機(jī)構(gòu) 若兩連桿均為搖桿，則成為雙搖桿機(jī)構(gòu)。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，機(jī)器工作時(shí)，沙箱支承擺桿 CD 繞垂面左右做對(duì)稱擺動(dòng)。我們可以判斷連架桿 CD 為搖桿，而根據(jù)減速器工作原理，可知連架桿 AB 可做整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此它是曲柄。 綜上所述，我們選擇方案（ 1）中的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 由上述我們所得到的資料，可以給出篩沙機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖： 圖 32篩沙機(jī)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 平面四 連桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件 1.） 最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度和應(yīng)小于或等于其他兩桿的長(zhǎng)度和 ,此條件通常為桿長(zhǎng)條件。 2.） 組成該周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿為四桿中的最短桿。 （含全套圖紙） 值得下載 上述條件表明 :當(dāng)四桿機(jī)構(gòu)各桿的長(zhǎng)度滿足桿長(zhǎng)條件時(shí) ,其最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副都是周轉(zhuǎn)副。由此可知 ,上述四桿機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)動(dòng)副亦為周轉(zhuǎn)副 ,而轉(zhuǎn)動(dòng)副則只能的擺轉(zhuǎn)副。于是 ,四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件是各桿的長(zhǎng)度需要滿足桿長(zhǎng)條件 ,且其最短桿為連架桿或機(jī)架。當(dāng)最短桿為連架桿時(shí) ,該四桿機(jī)構(gòu)將成為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 連桿設(shè)計(jì)內(nèi)容 輸送機(jī)的工作阻力 Fr =3200N，步長(zhǎng) S=160 ㎜，往復(fù)次數(shù) N=80 次 /分，行程速比系數(shù)K=，高度 H=800 ㎜。輸送時(shí)滑架受到的阻力 F 視為常數(shù)，該機(jī)使用折舊期為 10 年，每天一班制工作，載荷中有中等沖擊，工作環(huán)境灰塵較大，工作機(jī)構(gòu)效率為 ，沙箱往復(fù)次數(shù)的相對(duì)誤差不超過 5%? ，按一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。 鉸點(diǎn)位置和曲柄長(zhǎng)度的設(shè)計(jì) 根據(jù)行程速比和傳動(dòng)角要求點(diǎn)鉸點(diǎn) A 的位置及曲柄連桿長(zhǎng)度。根據(jù)所給條件和現(xiàn)場(chǎng)的要求，和行程速比系數(shù) K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，在根據(jù)其它輔助條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 已知擺角及行程速比系數(shù) K=。設(shè)計(jì)時(shí)先按公式 ? =180176。(K1)/(K+1)算出極位夾角為 20176。然后任取一點(diǎn) D,并以此點(diǎn)為頂點(diǎn)作等腰三角形 ,使兩腰之長(zhǎng)等于 CD, ∠ C1 DC2 =? ,作 C2 M⊥ C1 C2 ,再作 C2 N 使∠ C2 C1 N=90176。 ? ,得 C2M 與 C1N的交點(diǎn) P。作△ PC1C2 的外接圓 ,則圓弧 C1PC2 上任一點(diǎn) A 至 C1 和 C2的連線的夾角∠ C1AC2都等于極位夾角 ? ,所以曲 柄的軸心 A應(yīng)在此圓弧上。 設(shè)曲柄長(zhǎng)度為 a,連桿的長(zhǎng)度為 b，則故 AC1 =b+a,AC2 = a=(AC1 AC2 )/2 于是以 A為圓心 ,以為 AC2 半徑作弧交 AC1 于點(diǎn) E,則得 a=EC1/2,b=AC1 EC1 /2。 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意 ,曲柄的軸心 A 不能選在弧段上 ,否則機(jī)構(gòu)將不滿足運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性要求。 根據(jù)上面的做法可以得出平面四連桿機(jī)構(gòu)的桿長(zhǎng)分別為 a=134㎜ ,b=1300㎜ ,c=b=1300㎜ ,d=1820mm。 校核最小傳動(dòng)角 在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中 ,傳動(dòng)角的大小是變化的 ,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? ≥ 40176。傳遞力矩較大時(shí)，則應(yīng)使 min? ≥ 50 176。 ；對(duì)于一些受力很小或不常使用的操縱機(jī)構(gòu)，則可允許傳動(dòng)角小些，只要不發(fā)生自鎖即可。最小傳動(dòng)角與機(jī)構(gòu)中的各桿的長(zhǎng)度有關(guān) ,見式（ ） ? = arccos bc adcb 2 )( 222 ??? 式（ ） = arccos 2 2 21 3 0 0 1 3 0 0 (1 8 2 0 1 3 4 )2 1 3 0 0 1 3 0 0? ? ??? =176。 （含全套圖紙） 值得下載 ? ≥ 40176。 故滿足最小傳動(dòng)角的要求。 所以可以定出該要求設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)的總體尺寸 ,即 L AB =a=134 ㎜ ,L BC =b=1300㎜ ,LCD =c=b=1300 ㎜ ,LAD =d=1820 ㎜ . 以上 LAB 為桿件 AB 的長(zhǎng)度， LBC 為桿件 BC 的長(zhǎng)度， LCD 為桿件 CD 的長(zhǎng)度， LAD 為桿件AD的長(zhǎng)度 。 （含全套圖紙） 值得下載 4 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析 概述 用矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)的速度和加速度分析 , 矢量方程圖解法所依據(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 ,然后在根據(jù)該方程進(jìn)行作圖求解 .下面就在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 : 用矢量方程圖解法作平面連桿機(jī)構(gòu)的速度和加速度分析 根據(jù)構(gòu)件上已知一點(diǎn)的速度和加速度可 以求出另外的點(diǎn)的速度和加速度 (包括大小和方向 ),故在以圖解法作機(jī)構(gòu)的速度和加速度的分析時(shí) ,應(yīng)先從具備這個(gè)條件的構(gòu)件著手 ,然后再分析與該構(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)行速度和加速度分析，現(xiàn)在將求解的步驟說(shuō)明如下： 繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 根據(jù)前面所繪制的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的方法和步驟，選取尺寸比例尺 ? l =LAB /AB （ mmm ），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 11所示。 圖 41 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 作速度分析 根據(jù)以矢量方程圖解法求解機(jī)構(gòu)上某點(diǎn)速度的條件可知，其速度求解的步驟應(yīng)依次求出相應(yīng)各點(diǎn)的速度和桿件的角速度。 1） 求