機(jī)械剪板機(jī)設(shè)計(jì)含11張CAD圖
機(jī)械剪板機(jī)設(shè)計(jì)含11張CAD圖,機(jī)械,板機(jī),設(shè)計(jì),11,十一,cad
機(jī)械剪板機(jī)設(shè)計(jì)
摘 要
機(jī)械剪板機(jī)是一種我們生活中經(jīng)常使用的機(jī)器，它的作用是剪切板料，使其達(dá)到我們需要的寬度。它的傳動(dòng)過程是將電動(dòng)機(jī)傳出的動(dòng)力經(jīng)過帶輪減速，然后再經(jīng)過齒輪減速，再經(jīng)過大齒輪帶動(dòng)偏心輪，偏心輪通過滑塊帶動(dòng)連接的上刀架，實(shí)現(xiàn)斜刃剪切，達(dá)到剪切板料得目的。
本設(shè)計(jì)通過結(jié)合工廠商品樣機(jī)，以及設(shè)計(jì)參數(shù)結(jié)合各種資料設(shè)計(jì)。根據(jù)機(jī)械剪板機(jī)的剪切力計(jì)算和機(jī)器的工作環(huán)境以及最后剪切所用的功率選擇電機(jī)。高速級(jí)采V帶傳動(dòng),因?yàn)関帶可以吸收部分電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，使剪切板料時(shí)的沖擊振動(dòng)不致傳給電動(dòng)機(jī)，v帶可以過載保護(hù)。齒輪傳動(dòng)在平穩(wěn)可靠準(zhǔn)確主要用于低速級(jí)。最后，通過偏心輪機(jī)構(gòu)，將電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為刀架的上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)剪切板料的目的。剪切時(shí)，通過壓料架和后擋料機(jī)構(gòu)，來保證剪切質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：剪板機(jī)；齒輪軸；偏心輪；平衡彈簧
Abstract
Mechanical shearing machine is a kind of machine that we often use in our life. Its function is to cut the plate and make it reach the width we need. Its transmission process is the power from the motor pulley to slow down, and then through the gear reduction, after big gear drives the eccentric, eccentric head on the slider to drive connections, realize the oblique shear blade, achieve shear sheet have to.
This design combines the factory commodity prototype, and the design parameter combined with various data design. According to the shear force calculation of mechanical shearing machine and the working environment of the machine and the power selection motor used in the final shear. V belt transmission is adopted at the high speed, because the v-belt can absorb the vibration of part of the motor, so that the impact vibration of the shear plate is not transmitted to the motor, and the v-belt can overload protection. Gear transmission is stable and reliable and is mainly used for low speed. Finally, through the eccentric mechanism, the rotational motion of the motor drive shaft is converted into the upper and lower reciprocating linear motion of the knife frame, thus realizing the purpose of the shear plate. When shearing, the shear quality can be guaranteed by pressing the material rack and the backstop mechanism.
Key words: shearing machine; Gear shaft; Eccentric; Balance spring
3
1
目 錄
第一章 引 言 1
1.1 概述 1
1.2現(xiàn)狀及展望 1
第二章 剪切力的計(jì)算及傳動(dòng)方案擬定及分析 2
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)書 2
2.2 剪板機(jī)剪切力的計(jì)算 2
2.2 電動(dòng)機(jī)型號(hào)及參數(shù)選擇 2
2.3 傳動(dòng)比分配與確定 3
第三章 帶輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 4
3.1確定帶輪的型號(hào)與帶輪直徑 4
3.1.1確定計(jì)算功率 4
3.1.2確定帶型 4
3.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 4
3.2確定V帶的中心距和基準(zhǔn)長(zhǎng)度 4
3.3驗(yàn)算包角 5
3.4計(jì)算帶的根數(shù) 5
3.4.1計(jì)算單根v帶的額定功率 5
3.4.2計(jì)算v帶的根數(shù) 5
3.5計(jì)算單根V帶的初拉力和壓軸力 5
3.6大小帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5
3.6.1小帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5
3.6.2大帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 6
3.7飛輪設(shè)計(jì) 7
3.7.1轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 7
3.7.2飛輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
第四章 齒輪的設(shè)計(jì) 8
4.1選定齒輪 9
4.2按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 9
4.2.1試算小齒輪分度圓直徑： 9
4.2.2計(jì)算齒輪參數(shù) 10
4.3按照齒輪的齒根彎曲的強(qiáng)度設(shè)計(jì) 11
4.3.1試算模數(shù) 11
4.3.2調(diào)整模數(shù) 12
4.4機(jī)械剪板機(jī)齒輪幾何尺寸的計(jì)算 13
4.4.1圓整中心距后的強(qiáng)度校核 13
4.4.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒輪零件圖 14
第五章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
5.1材料選擇 15
5.2曲柄連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 15
5.3確定偏心輪滑塊機(jī)構(gòu)的尺寸 15
5.3.1偏心輪偏心距的確定 15
5.3.2偏心輪直徑的確定 16
5.4偏心輪結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核 16
5.5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
第六章 離合器和制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 17
6.1離合器 17
6.1.1轉(zhuǎn)鍵離合器的工作原理 17
6.1.2設(shè)計(jì)計(jì)算 18
6.1.3傳遞最大扭矩的計(jì)算 18
6.1.4離合器轉(zhuǎn)鍵圓柱部分直徑的計(jì)算 18
6.1.5轉(zhuǎn)鍵離合器的主要尺寸 18
6.1.6轉(zhuǎn)鍵離合器的校核 19
6.2制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 20
第七章 軸的設(shè)計(jì) 21
7.1 軸Ⅰ的設(shè)計(jì) 21
7.1.1 軸的材料的選擇 21
7.1.2估算最小直徑 21
7.1.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
7.1.4 軸的強(qiáng)度計(jì)算 23
7.1.5軸承校核 28
7.2軸Ⅱ的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 28
7.2.1軸的材料的選擇 28
7.2.2初步估算軸的最小直徑 29
7.2.3軸的強(qiáng)度計(jì)算 30
第八章 其他零件設(shè)計(jì) 35
8.1 平衡彈簧設(shè)計(jì) 35
8.1.1彈簧材料的選擇和許用應(yīng)力 36
8.1.2平衡力的確定 36
8.1.3彈簧的尺寸計(jì)算 36
8.1.4彈簧的尺寸 36
8.2 刀片設(shè)計(jì) 37
8.2.1刀片材料的選擇 37
8.2.2刀片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 37
8.3 擋料架設(shè)計(jì) 38
8.4箱體設(shè)計(jì) 38
第九章 結(jié)論 38
參考文獻(xiàn) 39
謝 辭 40
第一章 引 言
1.1概述
剪板機(jī)的工藝用途是剪切各種長(zhǎng)度的板料,可連續(xù)對(duì)各種長(zhǎng)度的板料條料角板等進(jìn)行剪切。機(jī)械剪板機(jī)是用位于上面的刀片相對(duì)位于下面的刀片作上下運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)剪切的機(jī)器，將旋轉(zhuǎn)螺母調(diào)節(jié)到合理的刀片間隙，剪切一定長(zhǎng)度。。壓料架用于壓緊板料，以防止未剪切的板料在剪切時(shí)移動(dòng)，后擋料架通過旋轉(zhuǎn)軸和螺釘控制板料長(zhǎng)度。如圖1-1所示：
圖1.1 機(jī)械剪板機(jī)系統(tǒng)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖
1.2現(xiàn)狀及展望
剪板機(jī)的主要類型有：斜刃剪板機(jī)，平刃剪板機(jī)；聯(lián)合沖剪機(jī);板料折彎剪切機(jī);數(shù)控剪板機(jī)等。同我國(guó)較晚起步的汽車工業(yè)一樣，剪板機(jī)技術(shù)在19世紀(jì)中期才得以從美國(guó)引進(jìn)，20 世紀(jì) 70 年代以前，中國(guó)的板材成形是通過雙作用機(jī)械剪切機(jī)和多臺(tái)單作用機(jī)械剪切機(jī)實(shí)現(xiàn)的,主機(jī)之間有一個(gè)工件反轉(zhuǎn)裝置。 通常，滑料板安裝在剪切機(jī)的后部,一般在剪板機(jī)后側(cè)加裝滑料板，料片固定板，承料板等機(jī)械結(jié)構(gòu)。在我國(guó)，90%的這一階段的產(chǎn)品仍被保存至今并大量使用，即使在國(guó)外汽車行業(yè)，這種典型配置仍使用了近半個(gè)世紀(jì)之久經(jīng)過多年的新建和改造。國(guó)外剪板機(jī)最大可剪60x9000mm的板料，在剪3.4x3500mm以內(nèi)的板料，采用機(jī)械剪板機(jī)比液壓傳動(dòng)剪板機(jī)多，傳動(dòng)剪板機(jī)經(jīng)濟(jì)性好而且修理費(fèi)用低。
機(jī)械剪板機(jī)的發(fā)展從人力蓄力到現(xiàn)在電腦控制，由簡(jiǎn)單工具到采用先進(jìn)技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)板料剪切的大型化和微型化；從低效大批生產(chǎn)到現(xiàn)在的高精尖，往專用設(shè)備發(fā)展。在提倡“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代，機(jī)械剪板機(jī)發(fā)展目標(biāo)是自動(dòng)化智能化，當(dāng)然在綠色發(fā)展保護(hù)環(huán)境的背景下，減少噪音，節(jié)省材料作為機(jī)器生產(chǎn)發(fā)展的方向之一。機(jī)械剪板機(jī)用處多，將會(huì)吸引國(guó)內(nèi)各方英才，學(xué)習(xí)追趕超越歐美國(guó)家的技術(shù)，迎來中國(guó)科技文明發(fā)展的春天。
第二章 剪切力的計(jì)算及傳動(dòng)方案擬定及分析
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)書
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的老師所給的題目機(jī)械剪板機(jī)的設(shè)計(jì)，其中已知條件有:剪切最大厚度6mm，剪切最大板寬為3200mm,材料的強(qiáng)度極限為450MPa，行程次數(shù)為50次/分，剪切角度為1.5°，飛輪轉(zhuǎn)速為290r/min，后擋料架擋料長(zhǎng)度為500mm。
2.2 剪板機(jī)剪切力的計(jì)算
機(jī)械剪板機(jī)的剪切力計(jì)算根據(jù)諾沙里公式來計(jì)算，根據(jù)已知條件以及類比樣機(jī)中的相關(guān)參數(shù)可得： （2-1）
式中 P-剪切力；
-被剪板料極限強(qiáng)度，根據(jù)已知為，查找材料力學(xué)可知剪板材料為可鍛鑄鐵，由此可知為6%；
帶入得：剪切力.代入(2-2)： （2-2）
式中T-工作機(jī)的阻力矩，N·m;
N-軸的轉(zhuǎn)速，r/min’
計(jì)算得到剪板機(jī)所需功率。
2.2 電動(dòng)機(jī)型號(hào)及參數(shù)選擇
剪板機(jī)可否進(jìn)行正常的工作以及能量消耗是否合理取決于電動(dòng)機(jī)的選擇。電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算公式： (2-3)
式中—工作機(jī)所消耗的功率，KW；η-傳動(dòng)環(huán)節(jié)的總效率?？傂适怯山M成傳動(dòng)鏈的各環(huán)節(jié)效率乘積，即η=，查找機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，可得 -V帶效率為=0.98；-離合器效率為=0.99；-深溝球軸承效率一般為=0.98；-曲柄連桿機(jī)構(gòu)效率一般為=0.95；-閉式齒輪傳動(dòng)效率，7級(jí)精度為 =0.99；算得η=0.876，=10.774kw.
電動(dòng)機(jī)的功率如果選的過小，則不能保證剪板機(jī)正常的工作；如果選的過大，將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的能力不能及時(shí)的得到應(yīng)用，當(dāng)一直處于欠載狀態(tài)工作，其效率和功率都將會(huì)下降，造成經(jīng)濟(jì)損失。由計(jì)算得到，電機(jī)功率p=10.774KW，
因此選取的電動(dòng)機(jī)功率為，。同步轉(zhuǎn)速為4級(jí)1500轉(zhuǎn)/分鐘系列電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y160M-4,額定功率，滿載轉(zhuǎn)速為。
2.3 傳動(dòng)比分配與確定
已知飛輪轉(zhuǎn)速為290r/min,偏心輪機(jī)構(gòu)為50r/min，帶傳動(dòng)比范圍是；帶輪傳動(dòng)比范圍；總傳動(dòng)比范圍為?？傻每倐鲃?dòng)比，因此可得：≤7，≤8。
電機(jī)軸上功率：
：
：
第三章 帶輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
3.1確定帶輪的型號(hào)與帶輪直徑
3.1.1確定計(jì)算功率
確定工況系數(shù)：查表機(jī)械設(shè)計(jì)（后面同書）表8-8可得：工況系數(shù)，由可得:
3.1.2確定帶型
由,主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速為1460r/min,根據(jù)表格8-11，選取B型V帶較為合適。
3.1.3確定帶基準(zhǔn)直徑
1） 初選小帶輪的
2） 基準(zhǔn)直徑：查表機(jī)械設(shè)計(jì)8-7和8-9，B型帶最適直徑為140mm,取;
合適。
3） 計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑：
.
根據(jù)表8-9取標(biāo)準(zhǔn)直徑
3.2確定V帶的中心距和基準(zhǔn)長(zhǎng)度
1）初選帶輪的中心距
2）基準(zhǔn)長(zhǎng)度：由表8-2，
選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度為2700mm。
3）計(jì)算實(shí)際中心距：，
中心距變化范圍：；
，
可得中心距變化范圍為559.5mm≤a≤681mm，取實(shí)際中心距.
3.3驗(yàn)算包角
α=125.565°≥120°(3-8)符合要求。
3.4計(jì)算帶的根數(shù)
3.4.1計(jì)算單根v帶的額定功率
由，，查表8-4得，由，，查表8-5，得△P=0.461kw,(單根普通v帶額定功率的增率），查表8-6，根據(jù)小帶輪的包角α=125.565°，修正系數(shù)中包角為，帶長(zhǎng)為，
3.4.2計(jì)算v帶的根數(shù)
可以計(jì)算普通v帶的根數(shù)，
取V帶的根數(shù)為Z=4根。
3.5計(jì)算單根V帶的初拉力和壓軸力
查機(jī)械設(shè)計(jì)中表8-3，B型帶單根v帶的質(zhì)量q=0.17kg/m,故,計(jì)算壓軸力：，
根據(jù)帶輪的速度v=10.69m/s≤20m/s，故帶輪的材料選取為HT150.
3.6大小帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.6.1小帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
查機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算手冊(cè)得電動(dòng)機(jī)軸的直徑為42mm；小帶輪直徑小于300mm,采用腹板式，查表可得小帶輪齒頂圓直徑為147mm.其寬度小帶輪的寬度為
B=（Z-1）e+2f=81mm.其結(jié)構(gòu)如圖3.1所示：
圖3.1小帶輪結(jié)構(gòu)圖
3.6.2大帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
大帶輪的基圓直徑大于，采用六橢圓輪輻式。尺寸如下：B=81mm,
f=12mm.其結(jié)構(gòu)如圖3.2所示：
圖3.2大帶輪結(jié)構(gòu)圖
3.7飛輪設(shè)計(jì)
飛輪安裝在主軸上具有能夠儲(chǔ)存轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的零件。軸轉(zhuǎn)速升高，飛輪動(dòng)能提高，貯蓄能量；軸轉(zhuǎn)速下降，飛輪動(dòng)能降低，釋放能量。飛輪可以用來減少軸運(yùn)動(dòng)過程的速度波動(dòng)。剪切時(shí)做需要的轉(zhuǎn)靠電機(jī)和飛輪承擔(dān)。設(shè)計(jì)時(shí)，先根據(jù)剪切力和轉(zhuǎn)速參數(shù)，然后確定轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，再確定主電機(jī)功率及轉(zhuǎn)速，最后選擇，從而減少能耗。
3.7.1轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算
皮帶輪降速后飛輪轉(zhuǎn)速在，根據(jù)已知，轉(zhuǎn)速為290r/min。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：
式中P-總剪切力,P=59347.629N=6055.881kg;=；
B-板寬，3200mm;
Φ-剪切角，1.5°；δ-剪板機(jī)中一般取14%;
K -效率系數(shù)，范圍K=1.15~1.18，取K=1.16；
可得=588.646kg·m,
3.7.2飛輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量結(jié)構(gòu)上的參數(shù)，可以確定飛輪的尺寸為:,假定轉(zhuǎn)動(dòng)慣量全部集中在輪緣上，因?yàn)?3-17)
式中：m為輪緣質(zhì)量；R為慣性半徑，
又有，
可知飛輪輪緣平均直徑D的平方與質(zhì)量成反比。平均直徑D選擇依據(jù)需考慮飛輪的安裝空間和控制圓周速度，防止因過大的離心力使輪輞破裂。由于大帶輪直徑為710mm，類比工廠樣機(jī)可得飛輪的輪緣平均直徑為710mm；根據(jù)上面計(jì)算公式，可得飛輪的質(zhì)量為Q=388.423kg。根據(jù)飛輪質(zhì)量計(jì)算公式：
對(duì)于較大的飛輪，其高寬比為H/b=1.5,對(duì)于較小的飛輪，其比值為2,。因?yàn)榧舭鍣C(jī)中飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小，因此比值取2.選取飛輪材料為HT250,可得灰鑄鐵材料的密度為7.35g/cm,即r=72030N/m.根據(jù)計(jì)算得到：b=0.049m，H=2b=0.098m.可取b=50mm,H=100mm.
驗(yàn)算飛輪轉(zhuǎn)速：，符合要求。
其結(jié)構(gòu)如圖3.3：
圖3.3飛輪結(jié)構(gòu)圖
第4章 齒輪的設(shè)計(jì)
根據(jù)機(jī)械剪板機(jī)的傳動(dòng)方案和剪板機(jī)的傳動(dòng)原理圖，齒輪來為機(jī)器傳遞動(dòng)力。
4.1選定齒輪
（1）選齒輪精度為7級(jí)，油潤(rùn)滑，用直齒圓柱齒輪，其壓力角為20°；
（2）根據(jù)表10-1，取機(jī)械剪板機(jī)小齒輪的材料是40Cr調(diào)質(zhì)處理，查機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算手冊(cè)得其硬度為280HBS；取機(jī)械剪板機(jī)大齒輪的材料是45鋼，同樣進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，其硬度為240HBS,硬度差40HBS提高大齒輪的疲勞極限.
（3）小齒輪齒數(shù)取20，大齒輪齒數(shù)為117.
4.2按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
4.2.1試算小齒輪分度圓直徑：
（1） 確定公式各個(gè)數(shù)值；1） 查相關(guān)的資料和手冊(cè)取載荷系數(shù)為；
2） 計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩：，
3） 查表10-7取機(jī)械剪板機(jī)齒寬系數(shù)為；
4） 由圖10-20查得區(qū)域系數(shù);
5） 查機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算手冊(cè)表8-65取機(jī)械剪板機(jī)彈性影響系數(shù)；
6） 接觸疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù)的計(jì)算：
8）查圖8-22取機(jī)械剪板機(jī)小齒輪的接觸疲勞極限；取機(jī)械剪板機(jī)大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度；
9）查相關(guān)資料和手冊(cè)公式計(jì)算出機(jī)械剪板機(jī)應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)；
10）查圖8-24選定機(jī)械剪板機(jī)齒輪的接觸疲勞的系數(shù)是;;
11）計(jì)算接觸疲勞的許用應(yīng)力；
查資料取齒齒輪的失效的概率是1%，齒輪齒條式鋼筋切斷機(jī)安全系數(shù)取S=1，根據(jù)查得的公式計(jì)算的：
4.2.2計(jì)算齒輪參數(shù)
1） 計(jì)算小齒輪分度圓直徑，帶入中的小者：
2） 計(jì)算圓周速度V：
3） 計(jì)算機(jī)械剪板機(jī)的齒輪寬帶度b：
4） 計(jì)算齒寬和齒高的比值b/h：
5） 模數(shù)等于和齒高：
5)計(jì)算載荷系數(shù)；
根據(jù)v=1.064m/s，7級(jí)精度，查圖10-8（以下參考同書）查得動(dòng)載系數(shù)為得;
圓周力
根據(jù)齒寬與齒高的比值，查得；
查10-2，查得使用系數(shù)；
查表10-3得直齒輪齒間載荷分配系；
查表10-4，插值法得齒向載荷分布系數(shù)齒輪的載荷系數(shù)為：
6)根據(jù)機(jī)械剪板機(jī)的載荷系數(shù)來修正齒輪的分度圓直徑，根據(jù)手冊(cè)查得的公式得：
7)計(jì)算齒輪模數(shù)
4.3按照齒輪的齒根彎曲的強(qiáng)度設(shè)計(jì)
4.3.1試算模數(shù)
（1） 確定公式各數(shù)值；
1） 由式10-5計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)，
2） 試選
3） 計(jì)算
由圖10-17查得齒形系數(shù)為:;
由圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù)為：；
由圖10-23c得小齒輪的彎曲疲勞極限是；大齒輪的是；
查圖10-22，得齒輪的彎曲疲勞系數(shù)是,;
4）計(jì)算彎曲疲勞及其許用應(yīng)力；
查資料取疲勞安全系數(shù)是S=1.4，根據(jù)相關(guān)公式得：
，
由于大齒輪的比值大于小齒輪，所以取
（2） 機(jī)械剪板機(jī)齒輪參數(shù)的計(jì)算；
4.3.2調(diào)整模數(shù)
1） 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：
①齒輪的寬高比：
②齒寬b：
③圓周速度：
2） 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù).
①由表10-4用插值法得，結(jié)合，查圖10-13得，，載荷系數(shù)為：
②由，
查表10-3得齒間載荷分配系數(shù)：
③根據(jù)v=1.067m/s,7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)
3） 由式10-13，按實(shí)際載荷系數(shù)得到模數(shù)
機(jī)械剪板機(jī)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度得到模數(shù)比根據(jù)機(jī)械剪板機(jī)齒面接觸疲勞強(qiáng)度算出來的模數(shù)還要大，查取相關(guān)的資料可以得出機(jī)械剪板機(jī)齒輪模數(shù)的大小和彎曲強(qiáng)度計(jì)算出來的齒輪的承載能力有關(guān)，齒面接觸疲勞強(qiáng)度得到齒輪承載能力，只與齒輪的直徑有一定的關(guān)系；因此我們可以使用由機(jī)械剪板機(jī)彎曲強(qiáng)度計(jì)算而得出的模數(shù)3.941來使用，然后根據(jù)機(jī)械制圖表7-3標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表，取出機(jī)械剪板機(jī)齒輪的模數(shù)為m=4，使用齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算出來的分度圓直徑=70.365mm，來作為,機(jī)械剪板機(jī)齒輪的分度圓直徑，最后可以計(jì)算出機(jī)械剪板機(jī)小齒輪的齒數(shù)：
相對(duì)的大齒輪的齒數(shù)等于：=5.8X21=122,
4.4機(jī)械剪板機(jī)齒輪幾何尺寸的計(jì)算
計(jì)算機(jī)械剪板機(jī)齒輪的分度圓直徑：
計(jì)算齒輪齒條式鋼筋切斷機(jī)高速軸的中心距：
ɑ==
計(jì)算機(jī)械剪板機(jī)齒輪的寬帶：b==1×84=84mm考慮安裝誤差，保證齒寬，選小齒輪略加寬，大齒輪齒寬，小齒輪齒寬。
4.4.1圓整中心距后的強(qiáng)度校核
上述中心距不便設(shè)計(jì)和制造，需要調(diào)整。中心距圓整為,其他幾何參數(shù)不變，圓整之后變位系數(shù)和不超過工作范圍。變位后，齒輪副尺寸變化，需要重新校核強(qiáng)度，確定是否合理。
（1）變位系數(shù)和：①計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)：
，
從圖10-21a可知，變位系數(shù)和提高齒輪強(qiáng)度降低重合度。分配變位系數(shù)X1,X2，由圖10-21b坐標(biāo)點(diǎn)位于和之間,做射線得到縱坐標(biāo)0.646和0.647.
仿照前面，計(jì)算式10-10中參數(shù)，
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核
按照上面的類似做法，先計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)10-6中的各參數(shù)，
4.4.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒輪零件圖
根據(jù)上面計(jì)算結(jié)果，將所計(jì)算結(jié)果列入表4-1齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)：
表4-1 齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù)
小齒輪
大齒輪
齒數(shù)Z
齒頂高
齒根高
傳動(dòng)比
嚙合角α
齒高h(yuǎn)
中心距
模數(shù)
分度圓直徑
齒寬
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
節(jié)圓直徑
第五章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
曲柄連桿機(jī)構(gòu)是機(jī)械剪板機(jī)的典型結(jié)構(gòu)，使上刀架上下移動(dòng)，達(dá)到剪切的目的，同時(shí)，還具有放大力的作用。
5.1材料選擇
由于曲柄連桿機(jī)構(gòu)要承受較大的的剪切力，所以應(yīng)當(dāng)選用剛度較大的鋼，選擇材料為45鋼。其應(yīng)力為
5.2曲柄連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析
曲柄連桿機(jī)構(gòu)的滑塊的移動(dòng)中心線通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)的中心，稱為對(duì)中式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。由于機(jī)構(gòu)需要，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)改為偏心輪，偏心輪中心與回轉(zhuǎn)中心的長(zhǎng)度稱為偏心距，偏心距就是實(shí)際曲柄的長(zhǎng)度，這種零件稱為偏心輪機(jī)構(gòu)。偏心輪機(jī)構(gòu)就是轉(zhuǎn)動(dòng)副軸頸半徑大于曲柄長(zhǎng)度曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。
曲柄存在的條件：a為最短，且a+e≤b,曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的極限位置與行程：s=2a,
曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的急回特性為的機(jī)構(gòu)
最小傳動(dòng)角在曲柄與導(dǎo)路垂直的位置，對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。
5.3確定偏心輪滑塊機(jī)構(gòu)的尺寸
根據(jù)曲柄滑塊的行程為20mm,采用對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。
5.3.1偏心輪偏心距的確定
根據(jù)已知曲柄滑塊的行程為s=20mm,又機(jī)械原理中公式
式中工作段始點(diǎn)的轉(zhuǎn)角，一般取=0;工作段終點(diǎn)的轉(zhuǎn)角，一般取
代入數(shù)據(jù)，得偏心距為20mm。
5.3.2偏心輪直徑的確定
偏心輪直徑由自鎖條件決定，自鎖的基本條件是圓偏心輪工作時(shí)，偏心輪直徑D取決于自鎖條件，得e/R≤f(5-3)
式中R一圓偏心輪的半徑;f-摩擦系數(shù).
根據(jù)偏心輪鋼與軸之間的無潤(rùn)滑摩擦，可取f=0.15.故D/e≥14即D≥14x20=280mm這里取D=280mm.一般取偏心輪的手柄長(zhǎng)度是偏心輪直徑的4~5倍，即l/d=1.8~2.5，即L=540mm,取偏心輪的手柄長(zhǎng)度為540mm。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中推薦的回轉(zhuǎn)軸半徑與偏心輪半徑之比為：得r=37.5mm.又因?yàn)槠妮喤c軸連接的周向定位，使用鍵連接，故軸徑增大5%，取軸的直徑為115mm。
5.4偏心輪結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核
剪切力,作用在曲柄上的最大的力,查機(jī)械原理公式：
K為安全使用系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得k=1.2，，計(jì)算得到N=71818.154N，因?yàn)椴捎秒p偏心輪結(jié)構(gòu)，因此每個(gè)偏心輪承受的力為
該曲柄連桿機(jī)構(gòu)的最薄弱環(huán)節(jié)為上面部分，其面積為A=（70-30）X40=1600mm,大于最小需用面積，故該設(shè)計(jì)符合要求。
強(qiáng)度校核：
(5-8)
因此此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全。
5.5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
類比工廠樣機(jī)，可以確定曲柄連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖5.1所示：
圖5.1 偏心輪結(jié)構(gòu)圖
第六章 離合器和制動(dòng)器的設(shè)計(jì)
在曲柄壓力傳動(dòng)系統(tǒng)會(huì)裝有離合器和制動(dòng)器，控制軸以及其連接件的運(yùn)動(dòng)和停止，從而可以提高剪切速度和效率，降低電動(dòng)機(jī)開關(guān)使用的次數(shù)。這樣延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的壽命，機(jī)器可以在穩(wěn)定的環(huán)境中啟停，從而延長(zhǎng)剪板機(jī)的壽命。
6.1離合器
轉(zhuǎn)鍵離合器不僅制造簡(jiǎn)單不需要?dú)庠?，而其它的接合速度，可以承受的轉(zhuǎn)矩范圍是在，因?yàn)榧舭鍣C(jī)主軸的速度為，因此在此次機(jī)械剪板機(jī)的離合器選擇上選用轉(zhuǎn)鍵離合器。不過零件也有不完美的地方，它的缺點(diǎn)主要是容易損壞，噪音太高，無法實(shí)現(xiàn)緊急停車，遇到危險(xiǎn)情況不能夠做相應(yīng)的處理。上死點(diǎn)才能脫開這一缺點(diǎn)是由其結(jié)構(gòu)與工作原理造成的，這樣就給操作者在操作剪板機(jī)的過程中帶來危險(xiǎn)，所以操作員必須要小心謹(jǐn)慎，以免造成不必要的人身傷害，畢竟安全第一。
6.1.1轉(zhuǎn)鍵離合器的工作原理
與普通零件安裝鍵的作用不同，轉(zhuǎn)鍵離合器傳遞軸的扭矩是通過鍵在軸套中轉(zhuǎn)過一定的角度來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)鍵達(dá)到傳遞運(yùn)動(dòng)的要求時(shí)，它就會(huì)卡在軸套的鍵槽中。機(jī)械剪板機(jī)采用單鍵離合器，主要結(jié)構(gòu)是中套和前后端套置于齒輪輪轂中，作為離合器軸與運(yùn)動(dòng)原件之間連接的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)鍵離合器中的變速鍵的長(zhǎng)度必須制成等于中間套筒半月板部分的長(zhǎng)度。當(dāng)鍵在從動(dòng)軸上進(jìn)入鍵槽，那么該齒輪會(huì)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，不能實(shí)現(xiàn)剪切。工作轉(zhuǎn)鍵一端裝撥爪，另一端裝曲柄連桿機(jī)構(gòu)，通過它來連接工作轉(zhuǎn)鍵和反沖轉(zhuǎn)鍵，這樣就可以實(shí)現(xiàn)的正反轉(zhuǎn)。彈簧將轉(zhuǎn)鍵壓入曲軸內(nèi)，這樣離合器就處于分離狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)就會(huì)停止。當(dāng)撥爪和轉(zhuǎn)鍵被撥轉(zhuǎn)90°時(shí)，離合器就會(huì)接合一次。
6.1.2設(shè)計(jì)計(jì)算
轉(zhuǎn)鍵離合器接合一次轉(zhuǎn)鍵就會(huì)受到?jīng)_擊載荷一次，因此要選用能夠經(jīng)受沖擊載荷的材料。選中套內(nèi)套和外套材料用45鋼，熱處理硬度為；轉(zhuǎn)鍵材料為合金鋼,熱處理硬度為，。兩端處回火至；關(guān)閉器采用,熱處理硬度為.
6.1.3傳遞最大扭矩的計(jì)算
計(jì)算轉(zhuǎn)矩：根據(jù)表7.3-2離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩
得到公式:
其中式中
K-離合器的工況系數(shù); T-軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩
表7.3-3離合器的工況系數(shù)，機(jī)械剪板機(jī)的轉(zhuǎn)鍵離合器工況系數(shù)K=1.25
計(jì)算的轉(zhuǎn)矩為
6.1.4離合器轉(zhuǎn)鍵圓柱部分直徑的計(jì)算
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中公式：，計(jì)算得到，取轉(zhuǎn)鍵直徑為
6.1.5轉(zhuǎn)鍵離合器的主要尺寸
根據(jù)表7.3-7，可得轉(zhuǎn)鍵的主要尺寸：
曲軸直徑：
擠壓面積：
轉(zhuǎn)鍵計(jì)算半徑公式：
又有壓力角計(jì)算公式為：
得到壓力角
6.1.6轉(zhuǎn)鍵離合器的校核
作用在轉(zhuǎn)鍵上的圓周力：
作用在轉(zhuǎn)鍵上的徑向力：
轉(zhuǎn)鍵擠壓應(yīng)力:，符合要求
轉(zhuǎn)鍵離合器的剪切應(yīng)力：，符合要求
轉(zhuǎn)鍵離合器單位長(zhǎng)度的拉力為：
轉(zhuǎn)鍵離合器的彎曲應(yīng)力：
驗(yàn)算轉(zhuǎn)鍵離合器的速度：，因此工作速度安全。綜合上面的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，可得零件圖6.1為：
圖6.1轉(zhuǎn)鍵離合器裝置圖
6.2制動(dòng)器的設(shè)計(jì)
制動(dòng)器利用摩擦力來降低部件運(yùn)動(dòng)速度或者迫使其停止運(yùn)動(dòng)。因相同直徑時(shí)帶式制動(dòng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩是塊式的，選用帶式制動(dòng)器。
（1） 圓周力：根據(jù)軸的轉(zhuǎn)矩，軸的直徑為。代入公式
（2） 張力：帶入歐拉公式：
式中μ為摩擦系數(shù)，根據(jù)表格可得，α為制動(dòng)輪包角，一般取代入公式得：
（3） 帶寬B：
根據(jù)帶材料取，帶入:,根據(jù)推薦值取
（4） 厚度δ：厚度公式為
式中-σ為許用應(yīng)力，鋼帶材料為45鋼，故；d為鉚釘直徑，?。籱為鉚釘數(shù)，取，得到，，取厚度為。
（5） 鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度:
剪切強(qiáng)度
鉚釘設(shè)計(jì)符合要求。
第七章 軸的設(shè)計(jì)
7.1 軸Ⅰ的設(shè)計(jì)
傳動(dòng)零件的工作需要支撐和安裝的位置以及空間，這就需要軸來發(fā)揮它的作用。各個(gè)零件在軸上安裝隨著軸線的旋轉(zhuǎn)，就可以來傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)，然后通過軸承與機(jī)架相連，各部分就可以構(gòu)成傳動(dòng)系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在機(jī)械剪板機(jī)中，主要用的是直軸中的階梯軸。
7.1.1 軸的材料的選擇
通過軸的應(yīng)用條件以及運(yùn)動(dòng)，采用合理的熱處理方式，考慮工藝性和經(jīng)濟(jì)性的要求來選擇軸的材料。選用軸Ⅰ的材料為應(yīng)用最廣泛的45鋼，并進(jìn)行調(diào)制處理。根據(jù)表10-1軸的常用材料及其力學(xué)性能，45鋼調(diào)制處理后的力學(xué)性能：
7.1.2估算最小直徑
設(shè)計(jì)軸時(shí)通常需要先估算軸的最小直徑，不能小于最小直徑，將其作為軸的直徑和長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)依據(jù)。根據(jù)軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)軸受彎扭聯(lián)合作用，軸會(huì)受到彎曲和扭曲以減小許用應(yīng)力。首先，根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件，估計(jì)受扭矩影響的軸部分的最小直徑，然后通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定每個(gè)軸段的直徑。
根據(jù)表10-2軸常用材料的幾種材料的及A值，軸的材料為45鋼，其，A=，取A=115，根據(jù)軸Ⅰ的功率，轉(zhuǎn)速為。帶入公式計(jì)算：，取。小齒輪齒頂圓直徑，故該段軸制成齒輪軸。
7.1.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為了估算軸的直徑，合理地布置軸上各零件的軸向定位。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸部的軸向位置是固定的，軸部的圓周連接容易，軸結(jié)構(gòu)容易制造，軸部件方便。 軸上零件的裝配和拆卸，也是考慮軸設(shè)計(jì)是否合理的依據(jù)，并解決或減少壓力集中等問題，只有各方面都得到考慮，軸才能夠符合使用要求。
（1） 軸段①的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
該段軸上安裝飛輪，根據(jù)前面計(jì)算結(jié)果，飛輪的直徑為710mm，飛輪的寬度為50mm。軸的軸向尺寸，根據(jù)飛輪輪轂寬度確定，因此該段軸的長(zhǎng)度為48mm，根據(jù)初算，由于飛輪處安裝鍵槽，故軸徑增大5%，取軸的直徑為46mm。
選取普通平鍵來連接軸與飛輪，根據(jù)軸的直徑為55mm，查手冊(cè)中表4-3-18得到，鍵的公稱尺寸，選擇其長(zhǎng)度為40mm.
校核鍵強(qiáng)度：
（2） 軸段②的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
該軸段用于對(duì)飛輪和帶輪定位，采用套筒。取該段軸的長(zhǎng)度為，根據(jù)，得軸的直徑為
（3）軸段③的設(shè)計(jì)
軸段③安裝大帶輪，根據(jù)前面計(jì)算結(jié)果大帶輪的直徑為710mm,大帶輪的寬度為81mm。軸的軸向尺寸應(yīng)該略小于大帶輪的輪轂寬度，因此取該段的軸長(zhǎng)度為76mm，該段軸的直徑為.
帶輪在軸上安裝需要鍵進(jìn)行周向定位。選取普通平鍵來連接軸與帶輪，同時(shí)為了滿足飛輪在軸上的軸向固定，根據(jù)軸的直徑為，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中表4-3-18得到，鍵的公稱尺寸，選擇其長(zhǎng)度為70mm
校核鍵強(qiáng)度
（4）軸段④的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
帶輪軸向固定軸肩,考慮密封原因同上，直徑為,長(zhǎng)度為，H為帶輪端面與軸承端蓋間的距離，為避免干涉，?。籩軸承端蓋的厚度，取15mm；m軸承蓋止推套筒長(zhǎng)度，近似取
（5）軸段⑤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
安裝軸承，取直徑為由于剪切力較大需要承載能力大且適用于重載或振動(dòng)載荷的軸承,選軸承為調(diào)心球軸承，初選軸承型號(hào)為1213，，則。
（6）軸段⑥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
該軸段為中間軸段，作為軸承的定位軸肩取該軸段的直徑為，該段長(zhǎng)度應(yīng)大于剪板機(jī)可剪板料的長(zhǎng)度，取該段長(zhǎng)為.
（7）軸段⑦的設(shè)計(jì)
齒輪軸段，根據(jù)齒輪尺寸得軸的直徑為，該段長(zhǎng)度應(yīng)接近剪板機(jī)可剪板料的長(zhǎng)度，長(zhǎng)度.
（8） 軸段⑧的設(shè)計(jì)
該軸段將做成齒輪軸，直徑為，長(zhǎng)度為
（9）軸段⑨的設(shè)計(jì)
查表得到軸承1213的安裝尺寸為，取該段軸的直徑為74mm,長(zhǎng)度為.
（10）軸段⑩的設(shè)計(jì)
，直徑為。
軸的結(jié)構(gòu)如圖7.1所示：
圖7.1齒輪軸結(jié)構(gòu)圖
7.1.4 軸的強(qiáng)度計(jì)算
輸入軸裝配草圖如圖7.2所示：
圖7.2齒輪軸裝配草圖
根據(jù)機(jī)械剪板機(jī)軸的彎扭合成應(yīng)力校核機(jī)械剪板機(jī)軸的強(qiáng)度
計(jì)算作用在機(jī)械剪板機(jī)齒輪軸上所受的力
剪板機(jī)作用在小齒輪上的力
計(jì)算機(jī)械剪板機(jī)齒輪軸上所受的支反力
垂直面上的分力，
；
；
齒輪軸受力草圖如圖7.3所示：
圖7.3齒輪軸受力草圖
水平面的分力
由機(jī)械剪板機(jī)各裝配零件沒有產(chǎn)生水平分力，得N
力支點(diǎn)上產(chǎn)生的支反力
N
由于Fp方向沒有確定，所以我們按照最不利的情況進(jìn)行考慮:
機(jī)械剪板機(jī)在軸上垂直面產(chǎn)生的彎矩圖如圖7.4所示：
圖7.4齒輪軸受力彎矩圖
水平面上產(chǎn)生的彎矩：由于平方向上沒有力的作用，因此水平面上的彎矩也沒有。
Fp力對(duì)機(jī)械剪板機(jī)軸的彎矩。
帶輪對(duì)軸的彎矩圖如圖7.5所示：
圖7.5帶輪的彎矩圖
合成機(jī)械剪板機(jī)齒輪軸的彎矩
合成彎矩圖如圖7.6所示：
圖7.6 齒輪軸所受合力彎矩圖
機(jī)械剪板機(jī)齒輪軸相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩如圖7.6所示：
圖7.6齒輪軸轉(zhuǎn)矩圖
根據(jù)相關(guān)資料和手冊(cè)，取軸的彎曲系數(shù)=0.6，則
計(jì)算機(jī)械剪板機(jī)軸的合成彎矩圖如圖7.7所示
圖7.7 齒輪軸合成彎矩圖
7)根據(jù)根據(jù)機(jī)械剪板機(jī)軸的強(qiáng)度
由彎矩圖可以知到，a截面上的計(jì)算彎矩是其中最大，這處的計(jì)算應(yīng)力是
Ⅵ截面上的計(jì)算應(yīng)力是
Ⅴ截面的計(jì)算應(yīng)力為
應(yīng)力值小于材料的許用應(yīng)力=60MPa，所以軸安全。
7.1.5軸承校核
調(diào)心球軸承可以承受徑向載荷不宜承受軸向載荷，向心軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷為，剪板機(jī)所受載荷較大故，軸承承受徑向力為
帶入可得。
計(jì)算軸承壽命：可靠度為0.98的軸承壽命系數(shù)為。設(shè)機(jī)器在該力的作用下循環(huán)次數(shù)為壽命，根據(jù)
球軸承，得≤，軸承選用合理，采用脂潤(rùn)滑。
7.2軸Ⅱ的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
7.2.1軸的材料的選擇
軸Ⅱ的材料45鋼調(diào)制處理。
7.2.2初步估算軸的最小直徑
根據(jù)表10-2軸常用材料的幾種材料的及A值，軸的材料為45鋼，其，A=118~107，取A=115。根據(jù)軸Ⅱ的功率，轉(zhuǎn)速為。帶入公式計(jì)算：。
（1）軸段①的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
該段軸上安裝大齒輪，根據(jù)前面系統(tǒng)圖可知，大齒輪是安裝在轉(zhuǎn)鍵離合器外面的，因此該段安裝的是轉(zhuǎn)鍵離合器。根據(jù)前面計(jì)算結(jié)果，轉(zhuǎn)鍵處曲軸的直徑為100mm,該段長(zhǎng)度為207mm.
（2）軸段②的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
該段安裝轉(zhuǎn)鍵離合器的端部，對(duì)轉(zhuǎn)鍵離合器進(jìn)行軸間定位。根據(jù)轉(zhuǎn)鍵設(shè)計(jì)結(jié)果，可得該段的直徑為106mm,該段長(zhǎng)度為90mm.
（3）軸段③的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
該段軸用來安裝偏心輪，根據(jù)對(duì)偏心輪的計(jì)算，可知該段軸的直徑為115mm,又根據(jù)偏心輪的寬度為70mm，因此選取該段軸的長(zhǎng)度略短于偏心輪的長(zhǎng)度，因此取該段的長(zhǎng)度為68mm.軸與偏心輪連接需要鍵，根據(jù)軸的直徑選擇鍵的尺寸：，選擇鍵長(zhǎng)為63mm.
校核鍵的強(qiáng)度：，因此該鍵符合使用要求。
(5)軸段⑤的設(shè)計(jì)
該段軸在兩個(gè)偏心輪之間，取兩個(gè)偏心輪之間的距離為,該段軸直徑為.
（6）軸段⑥的設(shè)計(jì)
該段用于安裝制動(dòng)器，根據(jù)制動(dòng)器的寬度，直徑為。故該段軸的,直徑為。
制動(dòng)器與軸的連接需要鍵連接，根據(jù)直徑選擇鍵的尺寸為：，選鍵寬為.校核鍵：
（7）軸段⑦的設(shè)計(jì)
該段對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行軸向定位，取其直徑為，長(zhǎng)度為。
（8）軸段⑧的設(shè)計(jì)
該段軸用來安裝偏心輪，根據(jù)前面可知該段軸的直徑為115mm,該段的長(zhǎng)度為68mm.
（9）軸段⑨的設(shè)計(jì)
該段用來對(duì)偏心輪進(jìn)行軸向定位，并安裝箱體。取該段長(zhǎng)度為，直徑為。
根據(jù)上面數(shù)據(jù)，畫出軸與轉(zhuǎn)鍵離合器的結(jié)構(gòu)圖如圖7.8所示：
圖7.8軸及轉(zhuǎn)鍵離合器結(jié)構(gòu)圖
7.2.3軸的強(qiáng)度計(jì)算
軸裝配草圖如圖7.9所示：
圖7.9 軸的裝配草圖
根據(jù)軸的彎扭合成應(yīng)力校核強(qiáng)度
計(jì)算作用在軸上所受的力
剪板機(jī)作用在大齒輪上的力
計(jì)算齒輪在軸上的支反力
垂直面上的分力，
；
；
作用在偏心輪上的力:
,
由于齒輪也對(duì)該面有力的作用得支反力為：
制動(dòng)器的受力：
作用在偏心輪上的力:
畫出各力在軸上受力方向如圖7.10所示：
圖7.10 軸受力草圖
對(duì)其在軸上產(chǎn)生力矩的計(jì)算：
可得軸受齒輪作用的力的彎矩圖如圖7.11所示：
圖7.11 齒輪作用在軸上的彎矩圖
水平面的分力
由軸上的各零件主要產(chǎn)生徑向載荷，其軸向載荷很小可忽略不計(jì)，得N由于平方向上沒有力的作用，因此水平面上的彎矩也沒有。
力對(duì)軸的彎矩。
制動(dòng)器作用在軸上的彎矩圖如圖7.12所示：
圖7.12制動(dòng)器作用在軸上的彎矩圖
合成軸的彎矩
齒輪軸受力合力彎矩圖如圖7.13所示：
圖7.13軸受力合力彎矩圖
機(jī)械剪板機(jī)齒輪軸相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩圖如圖7.14所示：
圖7.14 軸的轉(zhuǎn)矩圖
根據(jù)相關(guān)資料和手冊(cè)，取軸的彎曲系數(shù)=0.6，則
計(jì)算機(jī)械剪板機(jī)軸的合成彎矩圖如圖7.15所示：
圖7.15 軸合成彎矩圖
7)校核軸
由彎矩圖可以知到，a截面上的計(jì)算彎矩是其中最大，這處的計(jì)算應(yīng)力是
Ⅵ截面上的計(jì)算應(yīng)力是
Ⅴ截面的計(jì)算應(yīng)力為
應(yīng)力值小于材料的許用應(yīng)力，所以軸安全。
第八章 其他零件設(shè)計(jì)
8.1 平衡彈簧設(shè)計(jì)
壓料架的作用是為防止板料在剪切過程中，如果沒有壓料裝置就會(huì)發(fā)生擺動(dòng)，這樣會(huì)影響剪切質(zhì)量，容易產(chǎn)廢棄板料造成經(jīng)濟(jì)損失。平衡裝置設(shè)置的目的是為了防止有上刀架向下運(yùn)動(dòng)超速就會(huì)具有沖擊載荷，而且壓料架也有質(zhì)量，在高速且較重的條件下就會(huì)有較大的慣性載荷。壓料力是通過改變壓料彈簧的壓縮量，壓料彈簧就會(huì)壓緊與拉長(zhǎng)，進(jìn)行調(diào)整。圓柱螺旋壓縮彈簧的特性接近于直線型，剛度穩(wěn)定，應(yīng)用最廣。因此在生產(chǎn)中利用圓形截面圓柱彈簧，它的伸縮將會(huì)使壓料架的上下運(yùn)動(dòng)。
8.1.1彈簧材料的選擇和許用應(yīng)力
彈簧在變載荷下工作，為使彈簧工作可靠，彈簧材料的彈性極限和疲勞強(qiáng)度高，韌性和熱處理性能號(hào)。根據(jù)表16-2，具有較高的疲勞強(qiáng)度彈性好的材料是，，切變模量，彈性模量為,硬度范圍40~50MPa.根據(jù)表16-3得旋繞比為C=8
彈簧曲度系數(shù)
8.1.2平衡力的確定
在剪切過程中，上刀片對(duì)板料的力水平向前，為防止其移動(dòng)，壓料架摩擦力大于剪切力。剪切開始，板料的摩擦力的為.當(dāng)剪切繼續(xù)，頂面摩擦力為,底面摩擦力不變，
因此，時(shí)，
總壓料力為：
壓料裝置上安裝有兩個(gè)彈簧，所以
8.1.3彈簧的尺寸計(jì)算
試算彈簧絲直徑:
根據(jù)表16-6，取彈簧絲直徑為，第二系列。
對(duì)于壓縮彈簧，根據(jù)變性條件求出彈簧的工作圈數(shù)
，
取，則.取0.5圈圈，有效圈數(shù)，則總?cè)?shù)為16圈。
彈簧的剛度為：。
8.1.4彈簧的尺寸
彈簧的初拉力：
初應(yīng)力：
按照?qǐng)D16-9，當(dāng)C=8時(shí)，則，因此該彈簧的應(yīng)力符合要求。
極限工作拉力，取
極限工作載荷：
彈簧的零件圖如圖8.1所示：
圖8.1 平衡彈簧零件圖
8.2 刀片設(shè)計(jì)
剪板機(jī)上刀刃運(yùn)動(dòng)，下刀刃固定。為了讓刀架均勻連續(xù)剪切，上刀刃沿著刀架回轉(zhuǎn)中心為圓心，以剪切半徑的圓弧擺動(dòng)，擺動(dòng)角度為剪切角。
8.2.1刀片材料的選擇
剪板機(jī)中的刀片要承受較大的剪切力，因此在選擇刀片材料是應(yīng)該要求能承受沖擊載荷而且要求耐磨。根據(jù)刀片要求查找資料選取刀片的材料為，鉻硅鋼中加入一定量的鎢而形成的鋼種。
8.2.2刀片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
上刀刃自左至右既要沿弧線上又要沿剪切角上升，其軌跡方程為：，其中θ為剪切角。根據(jù)前面已知，剪切行程為20mm,剪切角為1.5°。
計(jì)算擺動(dòng)中心到下刀架的距離a:
回轉(zhuǎn)半徑為：
刀片左邊線和右邊線距擺線中心距的距離：
刀片墊片的厚度為：
根據(jù)上面計(jì)算結(jié)果，查得刀片的尺寸為。
因?yàn)闄C(jī)械剪板機(jī)剪板的最大寬度為3200mm,因此應(yīng)該要有8片刀片，上下兩組每組4片。刀片結(jié)構(gòu)如圖8.2所示：
圖8.2 刀片零件圖
8.3 擋料架設(shè)計(jì)
后擋料架裝置的作用是控制板料剪切的長(zhǎng)度，首先將螺釘松開，旋轉(zhuǎn)軸，移動(dòng)擋料架達(dá)到板料剪切所需要的長(zhǎng)度，再固定好螺釘，為了保證加工中板料的剪切質(zhì)量擋料架與下刀刃之間的距離不能小于10mm，以防出現(xiàn)剪切振動(dòng)以及板料剪切的長(zhǎng)度無法達(dá)到預(yù)期效果。根據(jù)后擋料架機(jī)構(gòu)的擋料長(zhǎng)度為500mm。類比工作樣機(jī)：擋料軸設(shè)計(jì)長(zhǎng)為,擋料軸的直徑設(shè)計(jì)為50mm。
8.4箱體設(shè)計(jì)
箱體采用鑄造加工，由于承受較大的沖擊載荷材料選為鑄鋼，由于板料較長(zhǎng)而且需要承受較大的機(jī)身重量，取剪板機(jī)的箱體壁厚為，長(zhǎng)度為，寬為，高為。
第九章 結(jié)論
我們這次設(shè)計(jì)的是機(jī)械剪板機(jī)，工作原理簡(jiǎn)單，適用范圍比一般的機(jī)器更加的廣，同時(shí)機(jī)械剪板機(jī)的造價(jià)便宜，機(jī)器功能也比較穩(wěn)定，因此在機(jī)械加工中得到廣泛的應(yīng)用。雖然科技在不斷地進(jìn)步，機(jī)械剪板機(jī)進(jìn)展不是特別快，不管是機(jī)器的結(jié)構(gòu)上面還是易損件的改變上以及刀口間隙調(diào)整上，都沒有做出有效的成果。使用時(shí)不能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)，操作員工作條件比較危險(xiǎn)，維修時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
在設(shè)計(jì)機(jī)械剪板機(jī)的過程中，必須對(duì)在大學(xué)四年里所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行重新的整理歸納的過程，在設(shè)計(jì)過程中還必須查取大量的文獻(xiàn)和書籍資料。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的機(jī)械原理中最為重要的是偏心輪機(jī)構(gòu)。這對(duì)于我個(gè)人而言，從找資料到設(shè)計(jì)，是非常艱難的過程。這對(duì)個(gè)人所學(xué)知識(shí)進(jìn)行了極大的考驗(yàn)。通過資料和工廠中的樣機(jī)結(jié)合在一起，將設(shè)計(jì)中所涉及的知識(shí)讀懂看透，才可以真真正正的完成這次機(jī)械剪板機(jī)的設(shè)計(jì)。
這次設(shè)計(jì)的機(jī)械剪板機(jī)還有很多不足的地方，今后還需要很長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)與修改。在經(jīng)過接近3個(gè)月的剪板機(jī)設(shè)計(jì)中，我懂得了設(shè)計(jì)源于積累，只有厚積才能薄發(fā)。非常感謝我的指導(dǎo)老師，是她帶領(lǐng)我將機(jī)械剪板機(jī)的設(shè)計(jì)一步一步地走向終點(diǎn)。
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謝 辭
經(jīng)過老師孜孜不倦的教誨，同學(xué)的熱心幫助，我自己的認(rèn)真努力，終于走到了畢業(yè)設(shè)計(jì)這最重要的一步，在這里我非常感謝我的女神指導(dǎo)老師金春花教授，是她用自己的知識(shí)和耐心讓我的畢業(yè)設(shè)計(jì)從懵懵懂懂，我一直以學(xué)如不及,猶恐失之的心態(tài)緊跟老師指導(dǎo)的步伐，到現(xiàn)在終于可以將畢業(yè)設(shè)計(jì)做到了尾聲。跟著老師我學(xué)習(xí)到的不僅僅是機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，更是對(duì)待知識(shí)的尊重，對(duì)待研究的態(tài)度，對(duì)待設(shè)計(jì)的精益求精，以及老師對(duì)我們每個(gè)人的耐心指導(dǎo)。每次老師對(duì)我們做的對(duì)與錯(cuò)以及該如何修改，她都會(huì)用更專業(yè)的知識(shí)來講解，這讓我很感動(dòng)，是她幫助我在這段時(shí)間里有很大的進(jìn)步。
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