剪板機(jī)課程設(shè)計(jì).doc

機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)目 錄摘 要3一 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介4二 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較5三 傳動(dòng)方案的確定63.1傳動(dòng)件的特性63.2 凸輪機(jī)構(gòu)方案73.3 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)方案8四 主要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)94.1 剪斷機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)94.2傳輸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)10五 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析125.1 送料裝置：125.2 剪斷機(jī)構(gòu)12六 原動(dòng)機(jī)的選擇14七 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)157.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比和模數(shù)157.2 間歇傳送機(jī)構(gòu)167.3機(jī)構(gòu)傳動(dòng)總體示意圖17八 機(jī)械裝配效果圖19九 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖20十 結(jié)語(yǔ)21十一 參考文獻(xiàn)22剪板機(jī)課程設(shè)計(jì)摘 要在使用金屬板材較多的工業(yè)部門，都需要根據(jù)尺寸要求對(duì)板材進(jìn)行切斷加工，所以剪板機(jī)就成為各工業(yè)部門使用最為廣泛的板料剪斷設(shè)備。對(duì)稱傳動(dòng)剪板機(jī)是一種典型的對(duì)稱傳動(dòng)的機(jī)械，主要用于剪裁各種尺寸金屬板材的直線邊緣。該設(shè)備應(yīng)用廣泛，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。此次設(shè)計(jì)的對(duì)稱傳動(dòng)剪板機(jī)，其沖剪力為10噸，滑塊的行程為22mm，每分鐘剪切30次。由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，經(jīng)過(guò)一級(jí)帶傳動(dòng)和一級(jí)齒輪傳動(dòng)減速。設(shè)計(jì)中采用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，這一機(jī)構(gòu)將剪板機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)板料的剪切。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易、維修方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用廣泛。關(guān)鍵詞：曲柄滑塊 剪板機(jī) 一 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介1剪板機(jī)，主要用于剪切金屬板材，是重要的金屬板材加工機(jī)器。其不僅用于機(jī)械制造業(yè)，還是金屬板材配送中心必不可少的裝備，應(yīng)用范圍特別廣泛。剪板機(jī)按結(jié)構(gòu)分為閘式剪板機(jī)和擺式剪板機(jī)兩類；按傳動(dòng)方式分，有機(jī)械傳動(dòng)剪板機(jī)和液壓傳動(dòng)剪板機(jī)兩類。2現(xiàn)在，我們要設(shè)計(jì)的剪板機(jī)是將卷料壓平展開(kāi)并將其剪成一定長(zhǎng)度的鐵板的機(jī)器，即將板料作定長(zhǎng)度的間歇送進(jìn)，在剪板短暫間歇時(shí)間內(nèi)，剪刀在一定位置處將鐵板剪斷。因此剪板機(jī)主要包括鐵板輸送機(jī)構(gòu)和剪斷機(jī)構(gòu)。3設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)要求(1) 原材料為成卷的板料。每次輸送鐵板長(zhǎng)度為L(zhǎng)2000 mm 。(2) 每次輸送鐵板到達(dá)規(guī)定長(zhǎng)度后，鐵板稍停，以待剪板機(jī)構(gòu)將其剪斷。剪斷工藝所需時(shí)間約為鐵板輸送周期的十五分之一。建議鐵板停歇時(shí)間不超過(guò)剪斷工藝時(shí)間的1.5倍，以保證有較高的生產(chǎn)率。(3) 輸送機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)平穩(wěn)，振動(dòng)和沖擊應(yīng)盡量小(即要求輸送機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的加速度曲線連續(xù)無(wú)突變)。二 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較1機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，可從下述兩個(gè)方面考慮機(jī)構(gòu)的選擇：(1) 如何夾持和輸送鐵板，并使停歇時(shí)保持鐵板的待剪位置； (2) 如何實(shí)現(xiàn)間歇送進(jìn)，并能使鐵板停歇時(shí)運(yùn)送鐵板的構(gòu)件的速度和加速度曲線仍然連續(xù)，這樣，送進(jìn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)就比較平穩(wěn)。2. 大致有幾條途徑：(1) 利用機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)構(gòu)件暫時(shí)脫離運(yùn)動(dòng)鏈，使后續(xù)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)停歇； (2) 利用構(gòu)件上一點(diǎn)在圓弧段或直線段上運(yùn)動(dòng)，使與之相連的構(gòu)件實(shí)現(xiàn)停歇； (3) 利用兩種運(yùn)動(dòng)的疊加使構(gòu)件實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)；(4) 其它。工業(yè)上常用的簡(jiǎn)單間歇機(jī)構(gòu)，如棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)和不完全齒輪機(jī)構(gòu)等，雖具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、運(yùn)動(dòng)可靠等優(yōu)點(diǎn)。但在動(dòng)力性能、動(dòng)停比(運(yùn)動(dòng)時(shí)間和停歇時(shí)間之比)方面很難滿足設(shè)計(jì)要求，所以常用組合機(jī)構(gòu)來(lái)滿足設(shè)計(jì)要求。三 傳動(dòng)方案的確定3.1傳動(dòng)件的特性合理的傳動(dòng)方案首先要滿足工作機(jī)的性能要求,適應(yīng)工作條件,工作可靠,此外還應(yīng)使傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,尺寸緊湊,加工方便,成本低廉,傳動(dòng)效率高和使用維修方便，要同時(shí)滿足這些要求是比較困難的,因此要通過(guò)分析比較多種傳遞方案,選擇出保證重點(diǎn)要求的最佳傳動(dòng)方案。當(dāng)采用由幾種傳動(dòng)形式組成的多級(jí)傳動(dòng)時(shí)，要充分考慮各種傳動(dòng)形式的特點(diǎn),合理的分配其傳動(dòng)順序。在選擇時(shí)，應(yīng)注意以下幾種傳動(dòng)件的特性：（1）帶傳動(dòng)的承載能力小，傳遞相同轉(zhuǎn)矩時(shí),結(jié)構(gòu)尺寸較其它傳動(dòng)形大，但傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸振緩沖，因此，宜布置在高速級(jí)。 （2）斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，比直齒輪好，常用在高速級(jí)或要求傳動(dòng)平穩(wěn)的場(chǎng)合。（3）開(kāi)式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的工作環(huán)境一般較差，潤(rùn)滑條件不好，因而磨損嚴(yán)重，壽命較短，應(yīng)布置在低速級(jí)。（4）圓錐齒輪傳動(dòng)只用于需要改變軸的布置方向的場(chǎng)合。由于圓錐齒輪加工比較困難，所以應(yīng)將其布置在傳動(dòng)的高速級(jí)，并限制傳動(dòng)比，以減小直徑和模數(shù)。（5）蝸桿傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，但傳動(dòng)效率較低，故使用于中小功率的高速傳動(dòng)中。（6）星輪機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)間歇傳動(dòng)且無(wú)剛性沖擊同時(shí)兼有槽輪機(jī)構(gòu)的起動(dòng)性能，有兼有齒輪機(jī)構(gòu)等速轉(zhuǎn)位的優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)性較廣，但是星輪機(jī)構(gòu)往往制造比較困難。（7）不完全齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造工作可靠，設(shè)計(jì)時(shí)從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和靜止時(shí)間的比例可在較大范圍內(nèi)變化。其缺點(diǎn)是有較大的沖擊，所以只適用于低速、輕載場(chǎng)合。綜上所述，考慮各方面，選擇帶傳動(dòng)和直齒圓柱齒輪進(jìn)行若干個(gè)減速級(jí)和兩個(gè)加速級(jí)的傳動(dòng)，利用星輪作間歇傳動(dòng)。傳動(dòng)方案采用V帶傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)；成本低廉；過(guò)載保護(hù)；緩沖吸振。采用窄v帶傳動(dòng)，傳動(dòng)效率較高?？沙惺茌^大的預(yù)緊力，速度快、撓曲次數(shù)高，還可減少帶傳動(dòng)的尺寸。利用星輪做間歇傳動(dòng)，雖然制造比較困難，但是此機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)時(shí)間和間歇式間之比方便控制，利于達(dá)到要求時(shí)間比。且受力情況較好，無(wú)剛性沖擊。3.2 凸輪機(jī)構(gòu)方案圖2-2 凸輪機(jī)構(gòu)原理圖凸輪機(jī)構(gòu)的工作原理如圖2-2所示：主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)凸輪傳動(dòng)，凸輪推程時(shí)推動(dòng)滑塊（即刀片）作剪切動(dòng)作?；爻虝r(shí)，滑塊在彈簧的作用下上升到開(kāi)始位置，準(zhǔn)備下一個(gè)動(dòng)作循環(huán)。凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)選擇機(jī)構(gòu)的尺寸和確定凸輪輪廓線。缺點(diǎn)是凸輪機(jī)構(gòu)一般用于控制機(jī)構(gòu)而不是用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因?yàn)槠涔ぷ鲏毫Σ荒芴?，否則會(huì)嚴(yán)重磨損凸輪的輪廓及推桿，導(dǎo)致該機(jī)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的動(dòng)作要求，不能保證機(jī)器的穩(wěn)定性，因此該方案不予采用3.3 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)方案 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的工作原理如圖2-3所示：通過(guò)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄通過(guò)連桿使滑塊作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)剪切動(dòng)作。圖2-3 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)原理圖該機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易、維修方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，故采用此方案即曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較合適。四 主要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)4.1 剪斷機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖4.2傳輸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 綜合考慮，本次剪板機(jī)設(shè)計(jì)的總體方案為電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)一級(jí)帶輪減速及一級(jí)齒輪減速驅(qū)動(dòng)主軸上的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，使滑塊作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行剪切動(dòng)作，剪板機(jī)的剪切力是10噸，行程為22mm，每分鐘剪板30次。設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖3-1所示。剪板機(jī)系統(tǒng)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如下圖3-1所示：圖3-1 系統(tǒng)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖五 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析5.1 送料裝置： 通過(guò)兩個(gè)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)板料運(yùn)動(dòng)。行程選用2000mm，按照?qǐng)D示機(jī)構(gòu)有：行程H=nd，n為滾子轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，d為滾子直徑。為方便設(shè)計(jì)傳動(dòng)比選用滾子周長(zhǎng)為：400mm。又直徑 d=周長(zhǎng)/ 所以可算得直徑為：127.324mm。此時(shí)滾子轉(zhuǎn)動(dòng)五圈即達(dá)到要求行程。5.2 剪斷機(jī)構(gòu)針輪的轉(zhuǎn)動(dòng)圖示，轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針。當(dāng)轉(zhuǎn)到圖一位置時(shí)針輪的末齒剛喊脫離星輪，此時(shí)，星輪剛好停止轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)入間歇階段；直到針輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)到圖二位置，針輪的首齒與星輪接觸推動(dòng)星輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，間歇完成。可知，星輪轉(zhuǎn)動(dòng)半周，針輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周，完成一個(gè)傳動(dòng)周期。設(shè)針輪按照理論勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則為了達(dá)到要求的時(shí)間比例，見(jiàn)間歇時(shí)間最多為總周期的1/10，所以由此可得：間歇時(shí)針輪轉(zhuǎn)動(dòng)角為： 360*1/10=36 (度)。曲柄長(zhǎng)度計(jì)算的簡(jiǎn)圖如下設(shè)曲柄長(zhǎng)度為50mm，則根據(jù)勾股定理可算得，塊移動(dòng)距離為：S=r-r*cos18-（L- 。其中L為連桿長(zhǎng)度。設(shè)連桿長(zhǎng)度為500mm。算得S=2.686mm。刀具移動(dòng)距離應(yīng)大于板料厚度，所以如若直接將刀具安放于連桿所聯(lián)接的滑塊出則一般不能達(dá)到剪斷板料的要求，因此，基需要再增加一個(gè)連桿放大刀具移動(dòng)距離。具體設(shè)計(jì)如圖所示：實(shí)際情況中，可根據(jù)板料具體厚度選擇放大的比例，六 原動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)及額定值選擇：型號(hào)：我們選定下表所示的一些型號(hào)。功率：5.5Kw電壓：交流 220。頻率：50HZ1轉(zhuǎn)速：3000r/min型號(hào)可剪板厚 （mm）可剪板寬 （mm）剪切角材料強(qiáng)度 （N/mm）后擋料調(diào)節(jié)范圍（mm）行程次數(shù) （次/分）主電機(jī)功率（Kw）重量 （Kg）外形尺寸 LWH（mm）QC12Y-4/2500剪板機(jī)4250013045020-500165.55000304016101620QC12Y-4/3200剪板機(jī)22320013045020-500135.56000384016101620QC12Y-4/4000剪板機(jī)4400013045020-600105.57000460017001700七 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)7.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比和模數(shù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖星輪轉(zhuǎn)動(dòng)180度傳動(dòng)滾子轉(zhuǎn)動(dòng)五圈，由此可得，齒輪總傳動(dòng)比為1：10為均勻分布載荷，可初步確定個(gè)齒輪齒數(shù)；令兩個(gè)大的主動(dòng)齒輪1、3的齒數(shù)分別為100 ，60；從動(dòng)小齒輪2、4的齒數(shù)分別為30 ，20；這樣傳動(dòng)比剛好達(dá)到1：10。齒輪模數(shù)確定（參照機(jī)械原理第七版180頁(yè)） 表10-1 圓柱齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表（GB/T 13571987）優(yōu)先選用的模數(shù)有：0.12 0.15 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50 （單位：mm）分度圓直徑 d=m*z，所以，初步選擇模數(shù)為2，可得，各齒輪分度圓直徑為齒輪1 ：d1=200mm 齒輪2 ：d2=60mm齒輪3 ：d3=120mm 齒輪4 ：d4=40mm模數(shù)的確定也可根據(jù)實(shí)際工作的需要另行選定7.2 間歇傳送機(jī)構(gòu)此處間歇傳送機(jī)構(gòu)采用星輪機(jī)構(gòu)，為了讓機(jī)構(gòu)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)沒(méi)有較大的剛性沖擊，所以，設(shè)計(jì)星輪時(shí)，首先，必須讓首末兩針齒切向進(jìn)入或退出星輪的齒槽；其次，針輪的首齒與其相嚙合的第一個(gè)齒槽的嚙合過(guò)程應(yīng)使星輪逐漸加速直至正常速度為止，而針輪的末齒與星輪的最后一個(gè)齒槽的嚙合過(guò)程，應(yīng)使星輪逐漸減速直到停歇為止。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下所示：間歇傳送機(jī)構(gòu)兩個(gè)圓弧板起到鎖止弧的作用，轉(zhuǎn)動(dòng)一周有兩個(gè)停歇段，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)一周，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)半周，星輪的邊緣有齒槽，具體形狀由運(yùn)動(dòng)曲線確定。因?yàn)榍€復(fù)雜，故此處未畫出齒槽具體形狀。7.3機(jī)構(gòu)傳動(dòng)總體示意圖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)總體示意圖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)總體示意圖由于此機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)部分和剪切部分由一個(gè)原動(dòng)件輸出功率，所以在機(jī)構(gòu)的裝配時(shí)需要有一定的要求，以保證時(shí)間上的合理配合。主要是針輪所連接的兩個(gè)構(gòu)件星輪和連桿；裝配時(shí)，星輪處于間歇中間時(shí)刻時(shí)，連桿達(dá)到最大位移。即連桿此時(shí)所在平面過(guò)針輪的回轉(zhuǎn)中心軸線。 如下裝配時(shí)對(duì)針輪所連接的兩個(gè)構(gòu)件星輪和連桿的要求圖所示：裝配時(shí)對(duì)針輪所連接的兩個(gè)構(gòu)件星輪和連桿的要求圖： 裝配要求圖星輪的凹圓弧板的弧線中點(diǎn)處于針輪間歇中央，即此時(shí)星輪應(yīng)經(jīng)停歇1/20倍周期；連桿所聯(lián)接的搖桿剛好達(dá)到順時(shí)針最大轉(zhuǎn)角。八 機(jī)械裝配效果圖機(jī)械裝配效果圖如下圖所示： 機(jī)械裝配效果圖九 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如下圖所示：機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖十 結(jié)語(yǔ)我覺(jué)得這次的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)很有意義，首先鍛煉了我們的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，同時(shí)也讓我們重新回顧了一下我們的所學(xué)知識(shí)，我認(rèn)為只有將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中去，才是我們所學(xué)到的，通過(guò)對(duì)剪板機(jī)的設(shè)計(jì)，我意識(shí)到我學(xué)的知識(shí)還是不夠穩(wěn)定，我的知識(shí)還需要溫習(xí)，相信通過(guò)我們組員的一起努力，我們的設(shè)計(jì)會(huì)很完美。經(jīng)過(guò)幾周的研究設(shè)計(jì)，最終我們確定了剪板機(jī)的方案。設(shè)計(jì)過(guò)程中我對(duì)各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析比較，也使我們對(duì)所學(xué)知識(shí)有了進(jìn)一步的理解，通過(guò)比較選擇了較為合理的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件以及傳動(dòng)方案。但因?yàn)閭€(gè)人能力有限，所以某些專業(yè)的知識(shí)本人沒(méi)有做詳細(xì)的講解，也無(wú)法做講解，但是這不影響機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。還有一些屬于工廠實(shí)際情況而定的參數(shù)，也沒(méi)有給出，這些都可以依據(jù)實(shí)際情況的不同而稍加改變。我忠心感謝張?zhí)m芳老師課程設(shè)計(jì)中給予的建議和指導(dǎo)。在未來(lái)的工作和學(xué)習(xí)中，我將以更好的成績(jī)來(lái)回報(bào)各位領(lǐng)導(dǎo)和老師,回報(bào)老師和母校的辛勤栽培,做一名優(yōu)秀的大學(xué)生,奉獻(xiàn)社會(huì)。十一 參考文獻(xiàn)1 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