剪板機的輸送機構(gòu)和剪斷機構(gòu)

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1、 機械原理課程設(shè)計 （ 說明書 ） 設(shè)計題目：剪板機的輸送機構(gòu)和剪斷機構(gòu) 學 院：機電學院 專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 班 級：B0701 學生姓名：張彬 指導教師：佟瑞宏 2009 年 7 月 6 日 機械設(shè)計課程設(shè)計任務書 一、 設(shè)計題目 設(shè)計剪板機的鐵板輸送機構(gòu)和剪斷機構(gòu)。 剪板機是將卷料展開并剪成一定長度鐵板的機器，即將板料作定長度的間歇送進，在板料短暫的停歇時間內(nèi)，剪刀在一定位置上將鐵板剪斷。 二、 技術(shù)參數(shù)和設(shè)計要求 （1） 原材料為成卷的板料。每次輸送鐵板長

2、度L=1900或2000或2200mm（設(shè)計時任選一種）。 （2） 每次輸送鐵板到達規(guī)定長度后，鐵板稍停，以待剪板機構(gòu)將其剪斷。剪斷工藝所需時間約為鐵板輸送周期的十五分之一。建議鐵板停歇時間不超過剪斷工藝時間的1.5倍，以保證有較高的生產(chǎn)率。 （3） 輸送機構(gòu)運轉(zhuǎn)應平穩(wěn)，振動和沖擊應盡量小（即要求輸送機構(gòu)從動件的加速度曲線連續(xù)無突變）。 三、 設(shè)計任務 （1） 進行鐵板輸送機構(gòu)和剪斷機構(gòu)的選型； （2） 根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖； （3） 根據(jù)選定的原動機和執(zhí)行機構(gòu)的運動參數(shù)擬定機械傳動方案； （4） 機械運動方案的評定和選擇； （5） 對機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行

3、機構(gòu)進行運動尺寸計算； （6） 進行上機計算分析，檢驗設(shè)計方案； （7） 畫出機械運動方案簡圖，運動循環(huán)圖和傳動方案圖； （8） 完成設(shè)計計算說明書一份。 四、 工作計劃與進度安排 本課程設(shè)計總時間為2周（共10天），進度安排如下： 步驟 內(nèi)容 要求 時間 1 上課，熟悉題目 分組，了解題目，查找資料 1天 2 方案設(shè)計，分析 一人一方案，分組比較 2天 3 尺寸綜合，繪圖 圖解法，解析法等 3天 4 上機計算分析 上機分析機構(gòu)運動 2天 5 整理說明書，圖紙 說明書統(tǒng)一格式 1天 6 答辯 交說明書，圖紙 1天 指導

4、教師： 2009年7 月 6日 目錄 一、剪板機工作原理及設(shè)計要求 1 二、機械設(shè)計方案擬定 2 三、機械原理分析及構(gòu)件尺寸的計算 5 四、機械變速傳動設(shè)計 11 五、運動循環(huán)圖 12 六、機械運動分析 13 七、設(shè)計總結(jié) 20 八、參考文獻 21 機械原理課程設(shè)計 一、剪板機工作原理及設(shè)計要求 1.工作原理及工藝過程 本剪板機是將卷料展開并剪成一定長度鐵板的機器，即將板料作定長度的間歇送進，在板料短暫的停歇時間內(nèi)，剪刀在一定位置上將鐵板剪斷，其工藝過程由輸送原材料和剪板兩個過程來完成

5、。 2.原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 原材料為成卷的板料。每次輸送鐵板長度L=1900或2000或2200mm（設(shè)計時任選一種）。 （1） 每次輸送鐵板到達規(guī)定長度后，鐵板稍停，以待剪板機構(gòu)將其剪斷。剪斷工藝所需時間約為鐵板輸送周期的十五分之一。建議鐵板停歇時間不超過剪斷工藝時間的1.5倍，以保證有較高的生產(chǎn)率。 （2） 輸送機構(gòu)運轉(zhuǎn)應平穩(wěn)，振動和沖擊應盡量小（即要求輸送機構(gòu)從動件的加速度曲線連續(xù)無突變）。 3.機械系統(tǒng)功能分析 剪板機要實現(xiàn)將卷料展開并剪成一定長度鐵板，采用兩個相互配合的間歇機構(gòu)來實現(xiàn)停歇與剪板。 二、機械設(shè)計方案擬

6、定 1.輸送機構(gòu)方案的比較和擬定 方案一：不完全齒輪機構(gòu) 圖2—1 利用不完全齒輪實現(xiàn)間歇輸送板料 在主動輪上作出一部分的輪齒，根據(jù)運動時間與停歇時間的要求，在從動輪上做出與主動輪相齒和的輪齒，當主動輪做連續(xù)回轉(zhuǎn)運動時從動輪做間歇回轉(zhuǎn)運動。 不完全齒輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、作可靠，從動輪的運動時間和停歇時間可以在很大的范圍內(nèi)變化。但其從動輪在開始運動和結(jié)束運動兩瞬時都存在剛性沖擊。只適合于低速、輕載的場合。在此對板料的平穩(wěn)運輸沒有保證。 方案二：差動輪系與四桿機構(gòu)的組合機構(gòu) 1 3 2 4 A D B C E 機構(gòu)簡圖

7、: ： 圖2—3 此方案采用由1、2、3、4組成的差動輪系與由A、B、C、D組成的曲柄搖桿機構(gòu)的組合機構(gòu)來實現(xiàn)間歇運動。其中AB桿與齒輪1鉸接于A點并隨齒輪的回轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動形成曲柄，CD桿與齒輪2鉸接于D點形成搖桿。太陽輪4的運動由曲柄搖桿機構(gòu)與差動輪系共同決定，實現(xiàn)間歇運動。太陽輪4與滾輪相連，實現(xiàn)滾輪的間歇周轉(zhuǎn)達到輸送板料的目的，并且滾輪可以將卷料壓平。 方案擬定：綜合以上本輸送機構(gòu)采用方案二。 2.剪切機構(gòu)方案的比較和擬定 方案一：采用槽輪機構(gòu)和曲柄滑塊機構(gòu) 機構(gòu)簡圖： 圖2—5 圖2—4 剪切機構(gòu)采用曲柄滑塊機

8、構(gòu)，它的運動由槽輪機構(gòu)來控制，曲柄AD和BC分別固定到兩個齒輪上，同過槽輪機構(gòu)將運動傳給齒輪實現(xiàn)曲柄的轉(zhuǎn)動， 槽輪機構(gòu)由主動撥盤和從動槽輪和機架組成，主動撥盤獲得動力，勻速回轉(zhuǎn)使得從動槽輪間歇回轉(zhuǎn)，從動槽輪由通過齒輪將運動傳遞給曲柄滑塊機構(gòu)實現(xiàn)剪切運動。 槽輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、外形尺寸小、機械效率高，并能較平穩(wěn)的實現(xiàn)間歇運轉(zhuǎn)，存在柔性沖擊。 方案二：凸輪機構(gòu) 機構(gòu)簡圖： 本剪切機構(gòu)采用凸輪機構(gòu)如圖，讓凸輪實現(xiàn)刀具的停歇與運動，達到剪板目的。 凸輪機構(gòu)的最大優(yōu)點是只要適當?shù)脑O(shè)計出輪廓曲線，就可以使推桿得到準確的軌跡，相應快速，結(jié)構(gòu)簡單。 綜合以上：剪板機采用方案二。 3

9、.輸送機構(gòu)與剪板機構(gòu)的組合 使輸送機構(gòu)和剪切機構(gòu)同步，即在齒輪4停歇的時間內(nèi)凸輪剛好完成推程和回程完成剪板工作。 三、機械原理分析及構(gòu)件尺寸的計算 1.輸送機構(gòu)原理分析： 本輸送機構(gòu)由基礎(chǔ)機構(gòu)和附加機構(gòu)組成，基礎(chǔ)機構(gòu)：齒輪2、3、4及系桿H組成的自由度為2的差動輪系如圖3—1：附加機構(gòu)：曲柄搖桿機構(gòu)ABCD如圖3—2。齒輪1和桿AB固結(jié)在一起，桿CD與系桿H是一個構(gòu)件。主動輪1的運動一方面通過差動輪系傳遞給太陽輪4，一方面通過曲柄滑塊機構(gòu)傳遞給系桿H。因此齒輪4所輸出的運動是以上兩種運動的合運動。 3 4 2 H 1 2 D A A B D

10、 C H 圖3—3 圖3—1 圖3—2 2.機構(gòu)預期功能要求 通過電機的驅(qū)動給于曲柄一個繞定軸轉(zhuǎn)動的主動力，在該力的驅(qū)動下帶動連桿，同時曲柄與齒輪相連，差動輪系運轉(zhuǎn)帶動滾輪轉(zhuǎn)動，在摩擦力的帶動下，使鐵板向前運動，當輪系速度為0時剪切機構(gòu)將其剪斷完成一個周期的送板與剪板動作。 3.輸送板料傳動分析及數(shù)據(jù)計算 （1）傳動分析： 根據(jù)設(shè)計要求，剪斷工藝為鐵板輸送周期的十五分之一，主動輪1轉(zhuǎn)一周為一個周期，故剪板工藝不少于： 而停歇時間不超過剪板工藝的1.5倍，這里取停歇時間為。 在齒輪1等速回轉(zhuǎn)一周時間內(nèi).，從動齒輪4的運

11、動規(guī)律如下：在齒輪1轉(zhuǎn)過前的的時間內(nèi)，齒輪4 勻速回轉(zhuǎn)，此段時間內(nèi)鐵板正好送到要求的長度，在齒輪1轉(zhuǎn)過的剩余內(nèi)，從動齒輪4停歇不動，以待剪板。 （2）數(shù)據(jù)計算： ①輪系數(shù)據(jù)分析 在2、3、4、及系桿H組成的差動輪系里： -----------------------------------① 對定軸輪系： ---------------------------② 由①②得： -------------------------------------③ 兩邊乘以時間t得： 由此可知：齒輪4的輸

12、出運動為齒輪1通過差動輪系2、3、4傳動給4和曲柄搖桿機構(gòu)傳給系桿H的合運動，欲使主動齒輪1從某瞬時開始轉(zhuǎn)過之內(nèi)構(gòu)件4產(chǎn)生停歇，則應令 可得：= 由于主動輪1即為曲柄AB，系桿H即為桿CD，故上式正好反映了該組合機構(gòu)中曲柄搖桿機構(gòu)和差動輪系的關(guān)系。因此設(shè)計的四桿機構(gòu)應滿足上式要求。 ② 輪系數(shù)據(jù)計算： 設(shè)主動輪1轉(zhuǎn)一周的時間為T，對③式兩邊積分得： 又 可知： 取滾輪轉(zhuǎn)300剛好送2m的板料 則有： 取=50齒，則=60齒 根據(jù)同軸條件： 取=20 則=20 取齒輪模數(shù)為5， 則齒輪的分度圓直徑分別為：

13、 根據(jù)： 可得滾輪直徑為764.33mm。 ③曲柄搖桿機構(gòu)尺寸計算： 曲柄搖桿激斗應該同時滿足三個條件： （1） 曲柄AB轉(zhuǎn)過30沒一瞬間主從構(gòu)件要滿足共識：=。 （2） 各桿長度應該滿足桿長條件的曲柄存在條件，即能保證主動桿AB能做整周回轉(zhuǎn)運動。 （3） 四桿機構(gòu)的最小傳動角應該大于40以保證機械的傳動效率。 由以上可知此四桿機構(gòu)的設(shè)計變?yōu)橐阎獌蛇B架桿的對應角位移

14、來設(shè)計四桿機構(gòu)。 由： 可知：當 得： 故?。? 根據(jù)齒輪1和齒輪4確定四桿機構(gòu)的機架4的長度為：mm，取搖桿AB=26.25mm用作圖法求其他桿長: A B D C 由圖中測得 條件驗證： 1．曲柄存在條件的驗證： 故：曲柄存在。 2．最小壓力角的驗證： 故：符合要求。 ④剪切機構(gòu)尺寸確定： 凸輪的設(shè)計參數(shù)： 運動角

15、運動規(guī)律 0-15 等速上升15mm 15-30 等速下降15mm 30-360 近休止 遠休止角=0 推程：等速運動規(guī)律： s=hδ/б0 б0取15 δ 0 3 6 9 12 15 s 0 3 6 9 12 15 回程：等速運動規(guī)律： s=h（1-δ）/б0 б0取15 δ 15 18 21 24 27 30 s 15 12 9 6 3

16、 0 凸輪機構(gòu)設(shè)計圖： 理論廓線 工作廓線 四、機械變速傳動設(shè)計 1．原動機的選擇 由工作狀況，選擇低速型，故采用三相異步電動機，額定轉(zhuǎn)速為740r/min。 2．總傳動比的計算 總傳動比為電動機轉(zhuǎn)速與曲柄轉(zhuǎn)速之比，根據(jù)設(shè)計要求，每分鐘剪板一次，因此總得傳動比為：n=740/1=740。 3．各級傳動比的計算 第一級采用帶傳動 傳動比為：5 第二級采用一個減速器 傳動比為：74 第三極采用齒輪傳動 傳動比為：2 轉(zhuǎn)速1r/min 轉(zhuǎn)速1r/min 輪系的齒數(shù)上邊已經(jīng)確定這里不再說明。取

17、 可達到傳動要求2比1 的傳動要求。取 五、運動循環(huán)圖 六、機械運動分析 1．四桿機構(gòu)運動分析 ①以下是取搖桿AB從0轉(zhuǎn)到360所對應的輸出桿CD的角位移、角速度、角加速度（取前、中、后說明） 0到45的數(shù)據(jù) 165到195的數(shù)據(jù) 330到360的數(shù)據(jù) ②四桿機構(gòu)運動線圖 速度 加速度 位移 ③四桿機構(gòu)運動仿真 2.凸輪機構(gòu)運

18、動分析 ①凸輪機構(gòu)從動桿速度、加速度、壓力角數(shù)據(jù) 說明：30到330凸輪進入近休 其從動桿速度、加速度、壓力角均為0 ②凸輪運動規(guī)律圖加速度 ②凸輪運動規(guī)律圖 速度 位移 七、設(shè)計總結(jié) 隨著放假日子的到來，課程設(shè)計也接近了尾聲。經(jīng)過兩周的奮戰(zhàn)我的課程設(shè)計終于完成了。在沒有做課程設(shè)計以前覺得課程設(shè)計只是對這兩年來所學知識的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。課程設(shè)計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次課程設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學

19、習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次課程設(shè)計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 在這次課程設(shè)計中也使我們的同學關(guān)系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。 我的心得也就這么多了，總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結(jié)論：知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學會了，但真正到用

20、的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。 在此要感謝我們的指導老師佟老師對我們悉心的指導，感謝老師們給我們的幫助。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做的也不太好，但是在這次設(shè)計過程中進一步培養(yǎng)了我的機械設(shè)計的能力立正確的設(shè)計思想，常用的機械零件掌握，機械傳動裝置和簡單機械設(shè)計的方法總的來說，所學到的東西是這次課程設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。 八、參考文獻 [1]華大年.連桿機構(gòu)設(shè)計.上海：上?？茖W技術(shù)出版社.1995. [2]姜琪.機械運動方案課程設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社.1991. [3]孫恒，陳作模.機械原理（第7版）. 北京：高等教育出版社.2006. [4]劉毅.機械原理課程設(shè)計.華中科技大學出版社.2008. 21