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1、機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 機(jī) 械 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) 題目：剪板機(jī)設(shè)計(jì) 年級(jí)：2013級(jí) 班級(jí)：機(jī)制二班 姓名：xx 同組人員：xxx xx xx xx 指導(dǎo)老師：xx 一、課程設(shè)計(jì)的意義、內(nèi)容及步驟 隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品種類日益增多，對(duì)產(chǎn)品的機(jī)械自動(dòng)化水平也越來越高，因此，機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)首先需要進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)和構(gòu)思、各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選用和創(chuàng)新設(shè)計(jì)。本指導(dǎo)書旨在根據(jù)高校工科本科《機(jī)械原理課程教學(xué)基本要求》的要求：結(jié)合一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)械系統(tǒng)，綜合運(yùn)用所學(xué)理論和方法，使學(xué)生能受到擬定機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的初步訓(xùn)練，并

2、能對(duì)方案中某些機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，針對(duì)某種簡(jiǎn)單機(jī)器（即工藝動(dòng)作過程較簡(jiǎn)單）進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)過程指從明確設(shè)計(jì)任務(wù)到編制技術(shù)文件為止的整個(gè)設(shè)計(jì)工作的過程，該過程一般來講包括四個(gè)階段：1)明確設(shè)計(jì)任務(wù)和要求；2)原理方案設(shè)計(jì)；3)技術(shù)設(shè)計(jì)；4)施工設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容主要完成前兩個(gè)任務(wù)，完成的步驟如下； 二、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的基本要求 1. 設(shè)計(jì)結(jié)果體現(xiàn)創(chuàng)新精神。 2. 方案設(shè)計(jì)階段以小組為單位，組織學(xué)生參觀討論，分析機(jī)器的結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)方式、工作原理，給出至少兩種運(yùn)動(dòng)方案，并對(duì)其進(jìn)行比較，從中選出最優(yōu)方案。 3. 方案確定以后，進(jìn)行機(jī)構(gòu)尺寸綜合和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析時(shí)

3、，每個(gè)學(xué)生的參數(shù)不同，獨(dú)自設(shè)計(jì)。若發(fā)現(xiàn)尚未達(dá)到工作要求，應(yīng)審查方案，調(diào)整機(jī)構(gòu)的尺寸，重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。 4. 每個(gè)學(xué)生繪制一張圖紙，應(yīng)包括機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖和機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖，一兩個(gè)主要機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析及設(shè)計(jì)程序。 5. 寫一份設(shè)計(jì)說明書，最后進(jìn)行答辯。 6. 成績(jī)的評(píng)定。課程設(shè)計(jì)的成績(jī)單獨(dú)評(píng)定。應(yīng)以設(shè)計(jì)說明書、圖樣和在答辯中回答問題的情況為依據(jù)，參考設(shè)計(jì)過程中的表現(xiàn)，由指導(dǎo)教師按五級(jí)計(jì)分制（優(yōu)、良、中、及格、不及格）進(jìn)行評(píng)定。 二、機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)內(nèi)容 1.功能分解 機(jī)器的功能是多種多樣的，但每一種機(jī)器都要完成某一工藝動(dòng)作過程。將機(jī)械所需完成的工藝動(dòng)作過程進(jìn)行分解，即將總功能分解為

4、多個(gè)功能元，在機(jī)械產(chǎn)品中就是將工藝動(dòng)作過程分解為若干個(gè)執(zhí)行動(dòng)作。設(shè)計(jì)者必須把動(dòng)作過程分解為幾個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的分功能，然后用樹狀功能圖來描述，使機(jī)器的總的功用及各分功能一日了然。 例如，設(shè)計(jì)一部四工位專用機(jī)床，它可以分解成如下幾個(gè)工藝動(dòng)作： (1)安置工件的工作臺(tái)要求進(jìn)行間歇轉(zhuǎn)動(dòng)； (2)裝置刀具的主軸箱能實(shí)行靜止、快速、進(jìn)給、快退的工藝動(dòng)作； (3)刀具以Ml轉(zhuǎn)動(dòng)來切削工件。 由此，可畫出圖1及圖2的四工位專用機(jī)床的動(dòng)作要求圖和樹狀功能團(tuán)。 圖1 四工位機(jī)床執(zhí)行動(dòng)作 圖2 四工位機(jī)床樹狀功能圖 2.機(jī)構(gòu)選型及功能原理方案的確定 機(jī)器的樹狀功能

5、圖給出了執(zhí)行構(gòu)件的功能或運(yùn)動(dòng)要求，每一個(gè)獨(dú)立的功能或運(yùn)動(dòng)可用一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來完成。即功能元求解，功能元求解就是將所需執(zhí)行動(dòng)作，用合適的執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式來實(shí)現(xiàn)。將機(jī)構(gòu)按運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的種類和實(shí)現(xiàn)的功用進(jìn)行分類，就是起到解法目錄的作用。 由于每個(gè)功能元的解有多個(gè)，因此組成機(jī)械的功能原理方案(也就是機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案)可以有多個(gè)。在組合過程中應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)要求： 1)設(shè)計(jì)的附加要求； 2)設(shè)計(jì)的全局要求； 3)功能元解的相容性。 功能原理方案的組合可采用形態(tài)學(xué)短陣進(jìn)行綜合，即將系統(tǒng)的功能元列為縱坐標(biāo)．各功能元的相應(yīng)解法列為橫坐標(biāo)，構(gòu)成形態(tài)學(xué)矩陣，如表l—5所示。 表中F

6、1、F2，F(xiàn)3、…Fn為功能元，L11、Ll2、…為第一功能元的解，Lm1、Lm2、…為第m組功能元的解。從每項(xiàng)功能元中取出一種解進(jìn)行合理組合，即可得到一個(gè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案，最多可以組合出N種機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案： N＝n1n 2…nj X nm 其中，m為功能元數(shù)，ni為第i種功能元解的個(gè)數(shù)。 采用形態(tài)學(xué)矩陣綜合法可以組合出許多機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案。例如m＝4，各功能元解的數(shù)目為4，它的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案數(shù)目可達(dá)到44＝256種。數(shù)目眾多的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案可使設(shè)計(jì)人員有廣闊的選擇范圍，在一般情況下，可以先選取比較滿意的幾個(gè)方案，然后對(duì)這幾個(gè)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)選優(yōu)，從中得到符合設(shè)計(jì)要求的最佳機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案。

7、 3.擬訂運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 機(jī)器所要完成的各工藝動(dòng)作之間，不是互不相關(guān)的，而是有序的、相互配合的．所以各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須按工藝動(dòng)作過程的時(shí)間順序和相互配合關(guān)系來完成各自的運(yùn)動(dòng)。描述各執(zhí)行初構(gòu)間運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)配合關(guān)系的圖，就是機(jī)器的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖． 4.繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案示意圖和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 由原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)要求，通過機(jī)構(gòu)選型來確定原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行構(gòu)件之間的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于完成同一種運(yùn)動(dòng)可選用不同的機(jī)構(gòu)型式，所以就會(huì)提供多種方案。設(shè)計(jì)者從中選擇一種或幾種餃優(yōu)的方案，畫出從原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)示意圖，達(dá)就是機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案示意圖。通過機(jī)構(gòu)型綜合和機(jī)構(gòu)的尺度綜合，設(shè)計(jì)出完全符合運(yùn)動(dòng)要求的傳動(dòng)

8、機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并按真實(shí)尺寸畫出各機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。這些機(jī)構(gòu)的組合系統(tǒng)就是機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 三、課程設(shè)計(jì)說明書的內(nèi)容 編寫課程設(shè)計(jì)說明書，是學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)的總結(jié)，內(nèi)容大致包括： 1)設(shè)計(jì)題目(包括設(shè)計(jì)條件和要求)。 2)原動(dòng)機(jī)的選擇。 3)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇與比較。 4)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較。 5)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的擬定與比較。 6)所選機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力分析與設(shè)計(jì)。 7)制訂機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)固。 8)畫出運(yùn)動(dòng)方案布置圖及機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 9)完成設(shè)計(jì)所用方法及其原理的簡(jiǎn)要說明。 10)列出必要的計(jì)算公式及

9、所調(diào)用的于程序名o 11)寫出自編的主程序，子程序及編程框圖。打印出自編的全部程序，對(duì)程序中的符號(hào)，變量作出說明，并列出數(shù)學(xué)模型中的符號(hào)與程序中符號(hào)的對(duì)照表。 12)用表格列出計(jì)算結(jié)果，用計(jì)算機(jī)或人工畫出主要的曲線圖。 13)對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析討論。 14)列出主要參考資科并編號(hào)。 上述內(nèi)容，實(shí)際上已包括了機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選擇與設(shè)汁(機(jī)構(gòu)選型及其組合)；機(jī)械的運(yùn)動(dòng)分析與設(shè)計(jì)；機(jī)械的動(dòng)力分析與設(shè)計(jì)。各個(gè)高?？筛鶕?jù)本校的具體情況及不同專業(yè)的需要，選擇合適的課程設(shè)計(jì)題目，確定課程設(shè)計(jì)說明書的具體內(nèi)容，或比較全面，或偏重于某個(gè)方面，但要保證課程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

10、及其完整性與綜合性。 1)一般應(yīng)包括三種基本機(jī)構(gòu)，如連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)的分析與綜合。 2)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的分析與設(shè)計(jì)。 3)運(yùn)動(dòng)方案的選擇與比較。 編寫說明書的注意事項(xiàng) 1)預(yù)備好草稿本。每個(gè)學(xué)生在接到課程設(shè)計(jì)題目之后要備一草稿本，把你在課程設(shè)計(jì)過程中查閱、摘錄的資料，初步的運(yùn)算，編程的草稿，設(shè)計(jì)構(gòu)思的草圖，心得思路，書寫的草稿等都記錄在案。不要輕易散落、丟失。這些材料是寫正式說明書的基本素材。 2)說明書應(yīng)該用鋼筆寫在16開報(bào)告紙上，要求字跡端正、文句通順、步驟清楚、敘述簡(jiǎn)明。 通過課程設(shè)計(jì)說明書的編寫，學(xué)生應(yīng)學(xué)會(huì)整理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，繪制

11、圖表和簡(jiǎn)圖，用工程術(shù)語表達(dá)設(shè)計(jì)成果的方法，說明書是每個(gè)學(xué)生治學(xué)態(tài)度、獨(dú)立分析能力、歸納總結(jié)表達(dá)能力的綜合反映，每個(gè)學(xué)生必須下苦功夫斟字酌句寫出自己的水平與風(fēng)格，也為書寫其他課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文打下基礎(chǔ)。 3)說明書中所用的公式和數(shù)據(jù)應(yīng)說明來源，參考資料應(yīng)編號(hào)和書寫頁次。 4)說明書中，每一自成單元的內(nèi)容都應(yīng)有大小標(biāo)題，使其醒目突出。 5)說明書中必須附有相應(yīng)的圖紙和計(jì)算程序。圖紙酌數(shù)量要達(dá)到規(guī)定的要求；圖紙的質(zhì)量，要求作圖準(zhǔn)確，布圖勻稱，圖面整潔，線條、尺寸標(biāo)注，符合制圖標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；畫在方格紙上的曲線圖要連接光滑。有條件的高校提倡用計(jì)算機(jī)繪圖。電算程序亦要整理

12、好與說明書訂在一起。 6)說明書應(yīng)加上封面與目錄裝訂成冊(cè)。 設(shè)計(jì)題目：剪板機(jī)設(shè)計(jì) 1）工作原理及工藝動(dòng)作過程。 剪板機(jī)是將卷料展開并剪成一定長(zhǎng)度鐵板的機(jī)器，即將板料作定長(zhǎng)度的間歇送進(jìn)，在板料短暫的停歇時(shí)間內(nèi)，剪刀在一定位置上將鐵板剪斷。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)。 2）原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求。 ①原材料為成卷的板料。每次輸送鐵板長(zhǎng)度為1900mm或2000mm或2200mm（設(shè)計(jì)時(shí)任選一種）。 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

13、。建議鐵板停歇時(shí)間不超過剪斷工藝時(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?。匆筝斔蜋C(jī)構(gòu)從動(dòng)件的加速度曲線連續(xù)無突變）。 3）方案設(shè)計(jì)提示。 將鐵板作間歇送進(jìn)的機(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)。 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)

14、件實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)； ④其他。 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)來滿足設(shè)計(jì)要求。 4）設(shè)計(jì)任務(wù)。 ①根據(jù)工藝動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖； ②進(jìn)行鐵板輸送機(jī)構(gòu)和剪斷機(jī)構(gòu)的選型； ③機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和選擇； ④根據(jù)選定的原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案； ⑤對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算； ⑥畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖。 目 錄 一、 設(shè)計(jì)題目

15、 二、 工作原理及工藝動(dòng)作分析 三、 方案分析評(píng)價(jià) 四、 方案匯總 五、 最終方案的確定 六、 最終方案的機(jī)構(gòu)分析 七、 最終方案的機(jī)構(gòu)連接 八、 課程總結(jié) 九、 參考文獻(xiàn) 一、 設(shè)計(jì)題目：剪板機(jī)設(shè)計(jì) 二、 工作原理及工藝動(dòng)作分析過程 1. 功能分解 剪板機(jī)是將卷料展開并剪成一定長(zhǎng)度鐵板的機(jī)器，即將板料作定長(zhǎng)度的間歇送進(jìn)。在板料短暫的停歇時(shí)間內(nèi)，剪刀在一定位置上將板料剪斷，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)。 （1）、輸送卷料的間歇機(jī)構(gòu)要

16、進(jìn)行間歇運(yùn)動(dòng)； （2）、剪斷機(jī)構(gòu)要求進(jìn)行間歇運(yùn)動(dòng)； （3）、其功能分解樹狀圖為 輸送 鐵板輸送機(jī)構(gòu) 剪 間歇 板 機(jī) 剪斷 剪斷機(jī)構(gòu) 間歇 2、工藝動(dòng)作順序 ①鐵板輸送：利用輸送機(jī)構(gòu)將卷料展開并進(jìn)行定長(zhǎng)度的間歇送進(jìn)； ②鐵板剪切：利用剪切機(jī)構(gòu)將送進(jìn)的鐵板進(jìn)行定長(zhǎng)度剪切； 三．方案分析評(píng)價(jià) 1輸送機(jī)構(gòu)的分析 ①、 槽輪機(jī)構(gòu) 間歇原理：利用主動(dòng)輪撥盤在圓弧段或直線段上運(yùn)動(dòng)，或者控制槽和銷的數(shù)量，是與之相連的

17、槽輪構(gòu)件實(shí)現(xiàn)停歇。 優(yōu)缺點(diǎn)分析：構(gòu)造簡(jiǎn)單，外形尺寸小，機(jī)械效率高，并能平穩(wěn)的、間隙的進(jìn)行轉(zhuǎn)位：但因傳動(dòng)時(shí)存在柔性沖擊，故常用于速度不太高的場(chǎng)合。由于剪板機(jī)的輸送機(jī)構(gòu)對(duì)速度要求不高，所以可以采用。 ②星輪機(jī)構(gòu) 間歇原理：設(shè)主動(dòng)針輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)其上的針齒 未進(jìn)入星輪的齒槽時(shí)，其上的外凸鎖止弧與星輪的內(nèi)凹鎖止弧相互鎖死，星輪靜止不動(dòng)：當(dāng)主動(dòng)針輪的針齒進(jìn)入星輪的齒槽時(shí)，兩鎖止弧恰好松開，星輪開始轉(zhuǎn)動(dòng)。 優(yōu)缺點(diǎn)分析：作為間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，星輪機(jī)構(gòu)適應(yīng)性較廣，同時(shí)具有槽輪機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)性能，且傳送時(shí)間與間歇時(shí)間方便控制，利于達(dá)到要求時(shí)間比， 2、剪斷機(jī)構(gòu)的分析

18、 ① 優(yōu)缺點(diǎn)分析：機(jī)構(gòu)可以傳遞較大負(fù)荷，且?guī)缀涡螤詈?jiǎn)單，且便于加工制造，擁有急回運(yùn)動(dòng)，能踢狗足夠的剪切力，綜合性能好。 ② 優(yōu)缺點(diǎn)分析：圓柱凸輪是一個(gè)具有間歇進(jìn)刀能力的機(jī)構(gòu)，只要運(yùn)動(dòng)函數(shù)時(shí)五次函數(shù)或正弦函數(shù)即可。設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，但是工藝性能不好。該機(jī)構(gòu)有一個(gè)很大的缺點(diǎn)就是會(huì)出現(xiàn)力不足的情況，力不足會(huì)導(dǎo)致鐵板無法剪斷，而且無急回運(yùn)動(dòng)。 3.崔寧方案一 a．自由度計(jì)算 構(gòu)件數(shù)N：7 低副：9 高副：1 F=3*7-(2*9+1)=2 b.機(jī)構(gòu)的拆分 由上圖可知，此機(jī)構(gòu)為Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)（四桿，六個(gè)低副）。 C．根據(jù)設(shè)計(jì)要求可進(jìn)行多次計(jì)算確定各桿尺寸。

19、 a+d<=b+c d．傳動(dòng)角的計(jì)算 e:位置速度分析 方向： 大?。? 根據(jù)圖解法可求出Vc，根據(jù)Vd=0，且Vc=Lcd*w3可求出ω3，又因?yàn)閂e=Lde*ω，即得Ve。 齒輪的傳動(dòng)分析 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，剪斷工藝為鐵板輸送周期的十五分之一，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)一個(gè)周期為360，間歇時(shí)間不超過剪板的1.5倍，取停歇時(shí)間為30s，停歇時(shí)間為整個(gè)周期的1/12，所以星輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)輪的第一個(gè)槽與最后一個(gè)槽之間的夾角為322.5。 g．機(jī)構(gòu)效率的計(jì)算 剪板機(jī)由剪斷機(jī)構(gòu)與輸送機(jī)構(gòu)并聯(lián)而成，其效率如下： η=P1*η1+P2*η2/（P1+P2） η1*P1=F*Ve

20、 P1+P2=P η2*P2=2000/（322.5*N圈數(shù)） h、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 ②：崔寧方案2. a：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖； b.機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算； 構(gòu)件數(shù)9； 局部自由度：1；低副：10；高副：2 F-（9-1）*3-（2*10+2）=2 c：桿組的拆分； d：槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及運(yùn)動(dòng)特性 當(dāng)主動(dòng)撥盤1回轉(zhuǎn)一周時(shí)，槽輪2的運(yùn)動(dòng)時(shí)間td與主動(dòng)撥盤轉(zhuǎn)一周的總時(shí)間t之比，稱為槽輪的運(yùn)動(dòng)系數(shù)，k=td/t； k=n(1/2-1/z) 又因k值應(yīng)小于或等于1，即 n(

21、1/2-1/z)≤1 由此得 n≤2z/(z-2) 取n4,槽數(shù)為4，圓銷數(shù)為1，k<=1. 設(shè)圓槽至槽輪回轉(zhuǎn)軸心的距離為rx， λ=R／L=sin(π／z）， 可得: e：運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖： 機(jī) 構(gòu) 角度 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 0-330 330=360 傳動(dòng) 間歇 剪斷機(jī)構(gòu) 0 0-182.23 182.23 182.23-360 最高位置 推程 最低點(diǎn)位置 回程 四：方案匯總 霍燦鵬方案1 優(yōu)缺點(diǎn)分析：擁有較好的傳動(dòng)性能且通過產(chǎn)生急回運(yùn)動(dòng)從而使刀具對(duì)鋼板有一定的沖擊力從而導(dǎo)致剪斷鋼板?？梢詡鬟f較大負(fù)荷，幾何形狀簡(jiǎn)單且便于加工制造，擁

22、有急回運(yùn)動(dòng)，能提供足夠的剪切力，綜合力學(xué)性能好。 霍燦鵬方案2 優(yōu)缺點(diǎn)分析：1）輸送裝置作為間隙運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，星輪適應(yīng)性較廣，同時(shí)具有槽輪機(jī)構(gòu)的起動(dòng)性能但制造工藝有點(diǎn)困難。 2）剪斷機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)副元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤(rùn)滑好，磨損小，加工制造容易。 劉洋方案1 優(yōu)缺點(diǎn)分析：由于偏心輪對(duì)剪刀進(jìn)行控制，壓力不能過大。對(duì)剪切得要求不能過高，磨損較為嚴(yán)重，優(yōu)點(diǎn)是可根據(jù)從動(dòng)檢運(yùn)動(dòng)規(guī)律選擇機(jī)構(gòu)尺寸和齒廓線。 劉洋方案2 優(yōu)缺點(diǎn)分析：圓心上，通過偏心輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，引導(dǎo)下方彈簧的壓縮與拉伸。從而從而控制切刀的上下移動(dòng)。達(dá)到剪切鐵板的目的。 偏心輪是凸輪的一

23、種能有點(diǎn)可根據(jù)從動(dòng)件規(guī)律選擇機(jī)構(gòu)尺寸和輪廓線。缺點(diǎn)是不能有太大的工作壓力，而且摩擦嚴(yán)重。 韓德川方案1 優(yōu)缺點(diǎn)分析：制造簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單，但不能提供剪切鐵板足夠強(qiáng)的力，又沒有急回運(yùn)動(dòng)，而且也需要發(fā)動(dòng)機(jī)提供較高的功率，彈簧的一直運(yùn)動(dòng)易出現(xiàn)損壞，使整個(gè)機(jī)構(gòu)癱瘓。力學(xué)性能好、輕便，只需傳動(dòng)角大于40即可。 韓德川方案2 優(yōu)缺點(diǎn)分析：設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，但是工藝性能不好。該機(jī)構(gòu)有一個(gè)很大的缺點(diǎn)就是會(huì)出現(xiàn)力不足的情況，力不足會(huì)導(dǎo)致鐵板無法剪斷，而且無急回運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)可以傳遞較大負(fù)荷，且?guī)缀涡螤詈?jiǎn)單，且便于加工制造，擁有急回運(yùn)動(dòng)，能踢狗足夠的剪切力，綜合性能好。

24、 崔寧方案1 優(yōu)缺點(diǎn)分析：機(jī)構(gòu)可以傳遞較大負(fù)荷，且?guī)缀涡螤詈?jiǎn)單，且便于加工制造，擁有急回運(yùn)動(dòng)，能踢狗足夠的剪切力，綜合性能好。 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，星輪機(jī)構(gòu)適應(yīng)性較廣，同時(shí)具有槽輪機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)性能，且傳送時(shí)間與間歇時(shí)間方便控制，利于達(dá)到要求時(shí)間比， 崔寧方案2 優(yōu)缺點(diǎn)分析：構(gòu)造簡(jiǎn)單，外形尺寸小，機(jī)械效率高，并能平穩(wěn)的、間隙的進(jìn)行轉(zhuǎn)位：但因傳動(dòng)時(shí)存在柔性沖擊，故常用于速度不太高的場(chǎng)合。由于剪板機(jī)的輸送機(jī)構(gòu)對(duì)速度要求不高，所以可以采用。 剪斷機(jī)構(gòu)是一個(gè)具有間歇進(jìn)刀能力的機(jī)構(gòu)，只要運(yùn)動(dòng)函數(shù)時(shí)五次函數(shù)或正弦函數(shù)即可。設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，但是工藝性能不好。該機(jī)構(gòu)有一個(gè)很大的缺點(diǎn)就

25、是會(huì)出現(xiàn)力不足的情況，力不足會(huì)導(dǎo)致鐵板無法剪斷，而且無急回運(yùn)動(dòng)。 五.最終方案的確定與分析 （1）剪斷機(jī)構(gòu)方案的選擇 2.圓柱凸輪也是一個(gè)具有間歇進(jìn)刀能力的機(jī)構(gòu)。只要運(yùn)動(dòng)函數(shù)為 5 次函數(shù)或 是正弦函數(shù)即可。設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，但是工藝性能比較不好。 該機(jī)構(gòu)還有一個(gè)很大的缺點(diǎn)就是會(huì)出現(xiàn)力不足的情況，力不足會(huì)導(dǎo)致剪板無法剪 斷，若不能實(shí)現(xiàn)剪斷工藝，那么機(jī)構(gòu)便不能采用了。 3.通過以上，建議采用的最佳機(jī)構(gòu)就為桿件機(jī)構(gòu)，因?yàn)榱W(xué)性能好，輕便， 只需傳動(dòng)角大于 40就可。 通過對(duì)桿的應(yīng)用，可以非常有效的實(shí)現(xiàn)，間歇的運(yùn)動(dòng)，不僅如此，力也會(huì)很 大，而且還具有急回運(yùn)

26、動(dòng)。因此最后采用了此方案。 （2）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案的選擇與確定 1.發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇： 從發(fā)動(dòng)級(jí)的功率以及轉(zhuǎn)速上考慮，要實(shí)現(xiàn)以上的方案，盡量選擇轉(zhuǎn)速較低， 發(fā)動(dòng)機(jī)功率較高的發(fā)動(dòng)機(jī)。 通過在網(wǎng)上搜索發(fā)現(xiàn)大多數(shù)剪板機(jī)的制造廠生產(chǎn)的剪板機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率約在 5kw 以上，通過查詢發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)表找到一款速度比較低而且功率較高的發(fā)動(dòng)機(jī)。 型號(hào)為：Y160L-8 型發(fā)動(dòng)機(jī) 功率為 7.5kw 轉(zhuǎn)速為 720r/min。 為了計(jì)算方便，板料長(zhǎng)度選定為 2000mm。 通過圓整計(jì)算可設(shè)輸送帶上的滾子周長(zhǎng)為 500mm。 由此可以確定滾子的直徑 d=500/π≈159.155mm 由以上的

27、結(jié)果可知：板料每輸送 2000mm 此時(shí)滾子轉(zhuǎn)動(dòng)了 4 圈。 如果設(shè)板料每輸送 2000mm 為一個(gè)周期，此時(shí)一個(gè)周期滾子要轉(zhuǎn)動(dòng) 4 周。 2.不完全齒輪的設(shè)計(jì) 通過課程設(shè)計(jì)說明書的要求：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)間不超過剪斷工藝時(shí)間的 1.5 倍。 由上面一段話可以知道：若設(shè)板料輸送時(shí)間為 x，那么剪斷工藝的時(shí)間就為 1/15x， 板料的停歇時(shí)間就是 1/15x*1.5=0.1x。 設(shè)一個(gè)工作周期的時(shí)間為 t，那么輸送的時(shí)間就是 10/11t,停歇的時(shí)間就是 1/11t。 通過以上的計(jì)算，那么不完全齒輪的一周轉(zhuǎn)動(dòng)中，有 10/11

28、的運(yùn)行時(shí)間里是轉(zhuǎn)動(dòng)，有 1/11 的時(shí)間是停歇，由此可知不完全齒輪的間歇角為 360*1/11≈32.73 這么計(jì)算就可以知道，不完全齒輪的間歇角α≤32.73才能符合設(shè)計(jì)任務(wù)的要 求。 為了后面圓整的計(jì)算，不完全齒輪的間歇角設(shè)置為 30，這樣不完全齒輪就有 330的輸送和 30的停歇。 這樣通過對(duì)正常齒輪的設(shè)計(jì)可知，可以把不完全齒輪設(shè)置為 22 個(gè)齒，其中有兩個(gè) 22 個(gè)齒所占的角度為 330，剩下的 30設(shè)置為鎖止弧。 這時(shí)候就可以對(duì)不完全齒輪的尺寸進(jìn)行計(jì)算了。理論上如果該齒輪是完整齒輪齒數(shù)應(yīng)該為 24 個(gè)。根據(jù) d=mz 確定分度圓直徑。 模數(shù)的選擇可以參照機(jī)械原理第七版

29、第 180 頁的圓柱齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表。 注：選用模數(shù)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用第一系列，其次是而系列，括號(hào)內(nèi)的模數(shù)盡可能不 用。 通過以上的的模數(shù)選擇不完全此輪的模數(shù)為 m=6mm。這樣就確定了不完全齒輪的分度圓半徑為 d=144mm，為了計(jì)算方便，所用的兩個(gè)不完全齒輪分度圓半徑要一樣，這樣通過標(biāo)準(zhǔn)安裝可知道兩個(gè)不完全齒輪的中心距 a=144mm。 2.發(fā)動(dòng)機(jī)到輸送板料滾子的傳動(dòng)比的計(jì)算 通過網(wǎng)上信息的查閱知道，剪板機(jī)的工作周期大約為 1 分鐘工作 25~45 次。 為了圓整計(jì)算這里取剪板機(jī)的工作周期為 30 次/min。 發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 720r/min，但是經(jīng)過不完全齒

30、輪的間歇運(yùn)動(dòng)，一分鐘實(shí)際不完全齒輪的從動(dòng)輪值轉(zhuǎn)動(dòng)了 720*（330/360）=660 圈 一分鐘可供板料輸送的次數(shù)為 660/4=165 但是實(shí)際只需要做 30 次。 通過傳動(dòng)比來對(duì)以上進(jìn)行轉(zhuǎn)化所需要的傳動(dòng)比為 i=165/30=5.5,所以發(fā)動(dòng)機(jī)到滾子之間的轉(zhuǎn)動(dòng)比轉(zhuǎn)換要為 5.5 就夠了。 3.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所有構(gòu)件的添加 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以采用的傳動(dòng)方法有 ①鏈輪傳動(dòng) ②齒輪傳動(dòng) ③帶輪傳動(dòng) 因?yàn)閭魉蜋C(jī)構(gòu)所需要的力不大，所以最方便的傳動(dòng)方案就是選擇帶輪傳動(dòng)，因?yàn)槠洳粌H制作工藝簡(jiǎn)單，相對(duì)其他造價(jià)也比較低廉。因?yàn)樗枰膫鲃?dòng)比為 5.5，如果用一對(duì)帶輪傳動(dòng)來完成 5.5 的傳

31、動(dòng)比，所需要的兩個(gè)輪子，其中的大輪尺寸會(huì)過大，或小輪的尺寸過小，尺寸過小導(dǎo)致誤差容易增加，尺寸過大會(huì)增加整個(gè)機(jī)構(gòu)的體積，造價(jià)也會(huì)增加很多。所以為了方便，最好把 5.5 的傳動(dòng)分成 2.75 傳動(dòng)比與 2 傳動(dòng)比。 這樣就可以用兩對(duì)帶輪來實(shí)現(xiàn) 5.5 傳動(dòng)比的傳動(dòng)了。 這樣其中的一對(duì)帶輪，尺寸可以分別設(shè)置為 50mm 與 137.5mm 另一對(duì)帶輪的尺寸可以分別設(shè)置為 50mm 與 100mm 5.執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 通過對(duì)上面?zhèn)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)后，下面開始進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)也就是剪刀的剪切機(jī) 構(gòu)的設(shè)計(jì)，因?yàn)橐陨系闹芷谝呀?jīng)算出，每分鐘會(huì)輸送 30 次 2 米長(zhǎng)的距離，那么剪刀就會(huì)在這一分鐘內(nèi)由

32、曲柄轉(zhuǎn)動(dòng) 30 周，就是曲柄的轉(zhuǎn)速為 30r/min。 由發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速為 720r/min。由此可以計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)到曲柄的傳動(dòng)比=720/30=24。 在發(fā)動(dòng)機(jī)與曲柄之間又不可以使用帶傳動(dòng)，因?yàn)榧袅艽?，可能出現(xiàn)無法剪斷，或者出現(xiàn)誤差，這樣導(dǎo)致計(jì)算不夠精確。所以不能由第一步的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來進(jìn)行轉(zhuǎn)換傳動(dòng)比，鏈傳動(dòng)能量損失較大也不適宜，但是如果用普通的齒輪傳動(dòng)又會(huì)出現(xiàn)齒輪過大，或是齒輪較多，機(jī)構(gòu)更加復(fù)雜，而且造價(jià)較高，慣性質(zhì)量較大，也不適合采用，那么可以對(duì)普通的直齒圓柱齒輪進(jìn)行改進(jìn)，得到新的機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比，最好的改進(jìn)辦法就是采用行星輪。這樣不僅實(shí)現(xiàn)了大傳動(dòng)比，而且機(jī)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單，而且也不會(huì)出現(xiàn)齒

33、輪過大，機(jī)構(gòu)過重。 ①執(zhí)行機(jī)構(gòu)行星輪的設(shè)計(jì) 設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)為構(gòu)件 1 輸出機(jī)構(gòu)的曲柄為系桿 H 則有： 行星輪的傳動(dòng)比i 1H =1-iH 13 =1- z2z 3 /z 1z 2’= 24 由此可得這樣可以通過試算法得到一個(gè)合理的齒數(shù) 由此可以得到發(fā)動(dòng)機(jī)上的齒輪齒數(shù)為 30 固定的中心輪齒數(shù)為 30 行星輪上的兩個(gè)齒輪齒數(shù)分別為 24 和 23 其中 24 齒的與發(fā)動(dòng)機(jī)的齒輪嚙合，23 齒數(shù)的齒輪與固定的中心輪嚙合。 由此可以得到下面的機(jī)構(gòu) 通過這樣的機(jī)構(gòu)把系桿的輸出與曲柄剛性鉸接，就實(shí)現(xiàn)了大傳動(dòng)比的轉(zhuǎn)換。 下面對(duì)齒輪的尺寸進(jìn)行計(jì)算 通過以上的標(biāo)

34、準(zhǔn)模數(shù)系列表來進(jìn)行計(jì)算 這里把所有的齒輪的模數(shù)都選擇為 m=4mm 根據(jù)公式 d=mz 可以計(jì)算出所有齒輪的分度圓直徑 Z 1 =4*30=120mm Z 2 =4*24=96mm Z 2’=4*23=92mm Z 3=4*30=120mm ②六桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 首先，要考慮構(gòu)件是否能夠執(zhí)行，設(shè)計(jì)的方案，構(gòu)件的傳力性能怎樣。 先對(duì)出去刀具的四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析。 因?yàn)榍窃瓌?dòng)件，盡量要小所以最初假設(shè)曲柄的長(zhǎng)度為 a=50mm 要使機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，那么最短桿與最長(zhǎng)桿之和應(yīng)小于另兩桿之和。 通過多次的試算確定： a=50mm b=100mm c=10

35、0mm d=120mm 這樣就滿足了 a+d＜b+c 滿足曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。這樣就得到了下面的圖。 為了確定機(jī)構(gòu)的傳力特性以及是否具有死點(diǎn)。應(yīng)該進(jìn)一步對(duì)該四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行 分析。分析該四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角γmin 是否大于等于 40 該機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角應(yīng)計(jì)算兩個(gè)角，分別為曲柄處在最上端，與曲柄處在最 底端兩個(gè)位置，通過余弦定理進(jìn)行計(jì)算。 傳動(dòng)角γ1=arcos[b2+c2-(d-a)2]/2bc≈40.975 傳動(dòng)角γ2=180-arcos[b2+c2-(d+a)2]/2bc≈63.577 通過以上的計(jì)算傳動(dòng)角符合計(jì)算的范圍?？梢詫?shí)現(xiàn)該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案

36、。 下面再計(jì)算機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)的特性 同樣通過余弦定理可以計(jì)算出該機(jī)構(gòu)的極位夾角為θ=23.25 ,由此便可以計(jì)算出行程速比系數(shù) K=1.297 該機(jī)構(gòu)有比較明顯的機(jī)會(huì)運(yùn)動(dòng)特性。 添加下面的方案把四桿機(jī)構(gòu)變?yōu)榱鶙U機(jī)構(gòu)。其中剪刀為滑塊，連接剪刀的桿為100mm，就可以得到下面的機(jī)構(gòu)。如下圖 六、機(jī)構(gòu)的連接 將剪切機(jī)構(gòu)與輸送機(jī)構(gòu)，即六桿機(jī)構(gòu)的剪切架構(gòu)和行星輪與帶輪組成的輸送機(jī)構(gòu)組合，便可得到剪板機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 七、課程總結(jié) 通過這幾天對(duì)剪板機(jī)的設(shè)計(jì)，由最初的制定方案，到最后的完成方案，雖然過程很艱辛，但是從中學(xué)到了很多知識(shí)。因?yàn)槲殷w驗(yàn)了一次課程創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過程，從中也發(fā)現(xiàn)了自己的一些創(chuàng)新思維。通過自己的努力和小組成員的相互合作完成了最終方案啊的確定，很高興，很充實(shí)。期間方案的不停修改，其中數(shù)據(jù)的不斷計(jì)算，是我對(duì)其中機(jī)構(gòu)的認(rèn)識(shí)更加深刻。 通過對(duì)機(jī)械原理這一門課的應(yīng)用，我發(fā)現(xiàn)自己的基礎(chǔ)知識(shí)更加扎實(shí)，很多東西即使不參閱資料也能夠計(jì)算出來，想想也是這集體哪的收貨吧。相信我有了這一次經(jīng)驗(yàn)，下一次我會(huì)做的更好。 八、參考文獻(xiàn) 1、機(jī)械原理（第七版） 主編：孫桓 陳作模 2、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)（第一版） 主編：王淑人