同濟(jì)大學(xué)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書_翻鋼機(jī)鋼板翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目翻鋼機(jī)鋼板翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)學(xué)校同濟(jì)大學(xué)機(jī)械工程學(xué) 院（系） 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)設(shè)計(jì)人指導(dǎo)老師虞紅根完成日期年月日設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果目錄一、翻鋼機(jī)工作原理及工藝動(dòng)作分解2二、傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)2三、工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖!1!工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算五、搖桿速度分析9六、翻鋼機(jī)前后承接機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)10七、參考文獻(xiàn)13八、設(shè)計(jì)心得體會(huì)14一、翻鋼機(jī)工作原理及工藝動(dòng)作分解1. 工作原理由兩套曲柄搖桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)鋼板翻轉(zhuǎn)180。的動(dòng)作2. 工藝動(dòng)作分解左邊的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的搖桿C】D將鋼板G右水平位員移到豎直略偏左右的位宣，右邊的曲柄 搖桿機(jī)構(gòu)的搖桿C；D接過(guò)

2、鋼板，將其移動(dòng)到右邊的軌道上二. 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)1. 執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)形式運(yùn)動(dòng)參數(shù)搖桿CD往復(fù)擺動(dòng)擺角100。，行程數(shù)比系數(shù)1,每分鐘擺6次搖桿CD往復(fù)擺動(dòng)擺角80。，行程數(shù)比系數(shù)1,每分鐘擺6次2. 擬定傳動(dòng)方案己知原動(dòng)件曲柄的轉(zhuǎn)速為nc=6r/min, 一般選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min或1500r/mm的電動(dòng) 機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，因此傳動(dòng)裝宜總傳動(dòng)比約為1000/6或250,為使傳動(dòng)裝且結(jié)構(gòu)尺寸盡量小， 應(yīng)選擇校小的傳動(dòng)比，所以選用轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動(dòng)機(jī).由于傳動(dòng)比較大，nJ采用蝸輪蝸 桿傳動(dòng)或者復(fù)合輪系傳動(dòng)。3電動(dòng)機(jī)選擇1) 根據(jù)電源及工作機(jī)工作條件，選用臥式封閉型Y (

3、IP44)系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)。2) 工作所需功率,3000X69550=1.88kW曲柄轉(zhuǎn)速 nc=6r/min電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn) 速 lOOOr/min臥式封閉型Y(IP44)Pw=1.88kW根據(jù)工作要求，工作機(jī)主動(dòng)軸的輸出轉(zhuǎn)矩約為T=3000 (N m)和轉(zhuǎn)yinc=6r/min,則工 作機(jī)主動(dòng)軸所需功率為4設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果Pd=269kW= 269kW4) 電動(dòng)機(jī)額定功率論根據(jù)Pd=2.69kW,查教材機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表20-1,選取電動(dòng)機(jī)額定功率Ped=3 kWo5) 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)原動(dòng)件曲柄轉(zhuǎn)速nc=6r/min,電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速nm=960r/min,則傳動(dòng)裝豐總傳動(dòng)比為n

4、m 960nc 6= 160Ped=3 kW滿載轉(zhuǎn)速nm=960 r/min i=1603) 電動(dòng)機(jī)輸出功率Pd假設(shè)傳動(dòng)裝置的總效率為裝置的總效率為n=0.7,則電動(dòng)機(jī)輸出功率#設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)說(shuō)明結(jié)果蝸輪蝸桿傳動(dòng)4.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 方案一：蝸輪蝸桿傳動(dòng)輪系簡(jiǎn)圖如下圖所示：Z4羽Z)n=960 r/minn = 6 r/nin21 = 1z?=80z3=25z4=805設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)說(shuō)明結(jié)果#設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)說(shuō)明結(jié)果其中各齒輪的齒數(shù)分別為z1=l z2=80 z3=25 z4=80o1）傳動(dòng)比計(jì)算總傳動(dòng)比i = “2 i34蝸輪蝸桿Z2 80112=一=8012 zi 1定軸輪系34.Z4 80134 = =3

5、.234 z3 25故i i12 i34oox 3.2 = 1602）材料選擇及加工構(gòu)件材料加工蝸輪40Cr淬火蝸桿鑄造錫青銅（ZCuSnlOPl）時(shí)效處理齒輪340Cr調(diào)質(zhì)齒輪440Cr調(diào)質(zhì)3）傳動(dòng)效率計(jì)算蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率取ni=0.7,齒輪3、4 Z間的傳動(dòng)效率t2=0.96,總傳動(dòng)效率為T=Ti T2=0-7x 0.96 =0.672#設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)說(shuō)明結(jié)果#設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)說(shuō)明結(jié)果q =0.672#設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果方案二：周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng) 輪系簡(jiǎn)圖如下圖所示：Z2t周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)m二960 r/minZ=53z2=40z?=39Z3=52Zi圖2其中各齒輪的齒數(shù)分別為z1=53. z2=40咗=39

6、, z3=521)傳動(dòng)比計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系1-2-2-3-HrH _n3-nH_z2 zi _53X39_159 丄31nx-nH z3 Z2 52X40160n1=O所以i 計(jì)=1嚴(yán)=1“3Hi. _1竺一丄3H 1 160 160葉3=1602)材料選擇及加工所冇齒輪均選用40Cr,并經(jīng)調(diào)制處理。3)傳動(dòng)效率計(jì)算行星架H與齒輪2、2的軸所構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副的傳動(dòng)效率7ni=0.98,齒輪1和2 Z間的傳動(dòng)效率為七=0.96,齒輪2和3之間的傳動(dòng)效率為“3=0.96,則總的傳動(dòng)效率為n=0.903r)=ri - r)2 r)3=98x 0.96 x 0.96 = 0.903設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明兩種方案的比較:

7、優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)方案一（蝸輪蝸桿傳動(dòng)）傳動(dòng)零件數(shù)目少，結(jié)構(gòu)緊湊， 嚙合沖擊載荷小，傳動(dòng)平穩(wěn)， 噪聲小傳動(dòng)效率低，蝸輪蝸桿嚙合 輪齒間的相対速度人，摩擦 磨損大，易發(fā)熱,，環(huán)境適應(yīng) 性差，工作壽命短，制造成 本高，且傳動(dòng)具有間歇性方案二（周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)）傳動(dòng)效率高，環(huán)境適應(yīng)性好， 工作壽命長(zhǎng)，制造成本低， 連續(xù)工作性能好結(jié)構(gòu)尺寸大,嚙合沖擊大,噪聲大綜合考慮兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)選用方案二，己達(dá)到制造簡(jiǎn)便.成本低廉的目的。實(shí)際總傳動(dòng)效率為n=0.903X于假設(shè)的總傳動(dòng)效率n=0.7,因此電動(dòng)機(jī)的額定功率滿足設(shè)計(jì) 要求。設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果三、工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如圖3、圖4所示，分別是兩套曲

8、柄搖桿機(jī)構(gòu)的極限位置.在P點(diǎn)上.兩曲柄成170。 固結(jié)，對(duì)于兩個(gè)搖桿，二者正好同時(shí)達(dá)到極限位置。當(dāng)曲柄以6r/min速度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)了 180 時(shí)，兩搖桿恰好同時(shí)到達(dá)極限位置，使交接鋼板的巫合位置位于垂直方向向右偏10。的位置, 再轉(zhuǎn)180。同時(shí)回到初始位宜，并且曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)是勻速的，就這樣同時(shí)進(jìn)程，同時(shí)回程，往復(fù) 循環(huán)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)循壞圖如圖5。7設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果四. 工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算工作機(jī)構(gòu)選擇兩套曲柄搖桿機(jī)構(gòu)1.計(jì)算左邊曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的尺寸如圖6所示01設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果左搖桿長(zhǎng) c1=700mm左曲柄長(zhǎng)aj =53629m m左連桿長(zhǎng) b1=2000mm設(shè)曲柄長(zhǎng)度引、連桿長(zhǎng)

9、度5、搖桿長(zhǎng)度c 0A、0】B為搖桿的兩極限位置.0工 為ZA01B 的角平分線。根據(jù)題意,61=02=50%過(guò)P作0疋的垂線,分別叫6A、6C、OiB于點(diǎn)A、 C、B o己知OiC=450mm PC =2000mmOTC 450貝 ijOiA = Ci= 700mmcos01 cos50AC= BC=OC tan01=536.29mm所以bi-a A=PC-AC=1463.71 mmbi+ai=PC+BC=2536.29mm聯(lián)立可得：ai=536.29mmbi=200 0mm設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果2.計(jì)算右邊曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的尺寸如圖7所示02圖78設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果#設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果設(shè)曲柄長(zhǎng)度磯

10、、連桿長(zhǎng)度b2搖桿長(zhǎng)度C2。O2D. O2E為搖桿的兩極限位置，O2F為ZDO2E 的角平分線。根據(jù)題意，63=04=40%過(guò)P作OqF的垂線，分別叫O2D、O2F. O2E于點(diǎn)D、 F、E, PM為過(guò)P點(diǎn)的水平線，過(guò)。2作O2M1PM于點(diǎn)MoPM=PC+0102=245 0mm02M=450mmPO=+ 6=(24502 + 4502=2491mmPM 2450tanzPO2M=_-_-；=5,44則 己知 則得/ O2M 450ZPO2M=79.6 zD02M=50 zPO2D=zPO2M-zDO2M=29.6 zPO2F=zPO2D+63=69.6 d2F=P02COSZP02F=249

11、1xcos69.6=868.3mm所以聯(lián)立可得:PF=Jpo75- 0J=V24912 - 868.32=2334.77mmOjF 868.3=1133.5mmcos402 = 2 cose3DF=EF=廬一厲聲=/1133.52 - 868.32=728.6mmt)2+a2=PF+EF=3063.37mmb2 a2=PF+DF= 1606.17mma2=728.6mmb2=2334.77mm右搖桿長(zhǎng)c2 =1133.5m m右曲柄長(zhǎng)a2=728.6mm 右連桿長(zhǎng) b2=2334.7m m#設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果五、搖桿速度分析如圖8,設(shè)曲柄角速度5,長(zhǎng)度h，與機(jī)架夾角連桿與機(jī)架夾角巳，搖桿角速度

12、33、長(zhǎng)度 13與機(jī)架夾角6“則=90-01 - 62卩=90-03 + 2因?yàn)閏os a = a)3l3 cos 卩即3山 sin (0X + 02)= a)3l3 sin( 03 62)紂0111 sin =一1200 6而滑塊推程用時(shí)：，回程用時(shí) t=i8 8 2 8 86 8 6 8 6 8故剛開始滑塊落后于鋼板，但是由于滑塊做水平運(yùn)動(dòng)，而鋼板做的是圓周運(yùn)動(dòng)，所以滑塊必 能追上鋼板并將之向前推動(dòng)。圖10是根據(jù)cad作圖求出的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的 由此可得出AC=b-a=5 08mmBD=b+a= 1504mma=498mm b=1006mm所以a=498mmb=1006mm 此曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)

13、動(dòng)周期為10s,與翻鋼機(jī)的相同，即此機(jī)構(gòu)中原動(dòng)件曲柄的轉(zhuǎn)速為6r/mm, 因此兩者可用同一減速器從電動(dòng)機(jī)獲得動(dòng)力，這樣使得整個(gè)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)更加緊湊。設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果方案二：平行四邊形機(jī)構(gòu)利用平行四邊形機(jī)構(gòu)中連桿的平動(dòng)來(lái)承接鋼板平行四邊形機(jī) 構(gòu)圖11各桿的尺寸如圖12圖12AB = 1000 mmBC=500mm設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果傳送距離為2000mmAB=1000mmt BC=500mmoBC桿作平動(dòng)，能傳送的距離為2000mm。翻鋼機(jī)前后各裝配一套平行四邊形機(jī)構(gòu)，前一套 用于將鋼板從傳送帶運(yùn)上翻鋼機(jī)左搖桿，后套則將翻鋼機(jī)右搖桿上己翻過(guò)的鋼板卸到指定 位置。兩套平行四邊形機(jī)構(gòu)的

14、運(yùn)動(dòng)周期也為10s選用方案二兩種方案中方案二的傳送距離人，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沖擊小，跟容易控制和管理。所以選擇方案二 即平行四邊形機(jī)構(gòu)來(lái)完成鋼板的承接。設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明七、參考文獻(xiàn)1 王昆等主編機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 北京:年（2009 m版2 孫桓等主編：西北工業(yè)人學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械冬件教研室編 等教育出版社2006年高等教育出版社1996機(jī)械原理北京：高機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）紀(jì)名剛等主編：西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編 北京：高等教育出版社2006年八、設(shè)計(jì)心得體會(huì)此刻，當(dāng)我們的設(shè)計(jì)全部完成時(shí)，回想起這學(xué)期的機(jī)械原理設(shè)計(jì)課程的確困難重 重.然而，當(dāng)我拿著自己的設(shè)計(jì)成果，漫漫回味這學(xué)期的心路

15、歷程，一種少有的欣慰之 情即刻使倦意頓消.雖然這是我們剛學(xué)會(huì)走完的第一步，是第一次將課本上的理論知識(shí) 轉(zhuǎn)化成真正的工業(yè)設(shè)計(jì)，縱然還有萬(wàn)千缺點(diǎn)不足。然而它令感到自己成熟的許多通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使我深深體會(huì)到，干任何事都必須耐心，細(xì)致.課程設(shè)計(jì)過(guò)程中, 許多計(jì)算有時(shí)不免令我感到有些心煩意亂：有2次因?yàn)椴恍⌒奈矣?jì)算出錯(cuò)，只能毫不情 意地重來(lái).但想到今后成為了一名工程師，自己繪制的圖紙決定著整個(gè)工程的成敗，想 到今后自己應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任，想到世界上因?yàn)槟承┘?xì)小失誤而出現(xiàn)的令世人無(wú)比震 驚的事故，我不禁時(shí)刻提示自己，一定必須養(yǎng)成一種高度負(fù)責(zé)，認(rèn)真對(duì)待的良好習(xí)慣這 次課程設(shè)計(jì)使我在工作作風(fēng)上得到了一次難得的磨練o課程設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程雖然不是很長(zhǎng)，但使我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識(shí)竟是如此的缺乏，自己綜合應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)能力竟是如此的不足，幾年來(lái)的學(xué)習(xí)了那么多的課 程，今天才知道自己并不會(huì)用.想到這里，我真的心急了，而正是這種迫切與擔(dān)憂，是 我明白了以后需要努力與加強(qiáng)