《機械原理課程設計剪板機設計說明書.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《機械原理課程設計剪板機設計說明書.doc（30頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、 機械原理課程設計說明書 設計題目 剪板機 成 員 指導教師 2014年7月18日 前言 1． 原始數據及設計要求 設計一剪板機械，主要功能是能將卷料展開并剪成一定長度的鐵板，即將板料作定長度的間歇送進，在板料短暫的停歇時間內，剪

2、刀在一定位置上將鐵板剪斷。設計要求：原材料為成卷的板料。每次輸送鐵板長度為2000mm；每次輸送鐵板到達規(guī)定長度后，鐵板稍停，以待剪板機構將其剪斷。剪斷工藝所需時間約為鐵板輸送周期的十五分之一，鐵板停歇時間不超過剪斷工藝時間的1.5倍，；輸送機構運轉應平穩(wěn)，振動和沖擊應盡量小。 剪板頻率為30次/分鐘。 2． 項目組成員及分工 成員 任務分工 機構設計，PPT制作，運動分析 機構設計，大圖繪制，尺寸計算 機構設計，三維圖制作，尺寸計算 機構設計，說明書編寫，尺寸計算 目錄 一．選題意義...........................

3、...................1 二．原理分析..............................................2 三.設計方案及選擇........................................3 3.1設計方案分析........................................3 3.2設計方案選擇........................................3 3.2.1間歇傳動輪系的分析與選擇.........................3

4、 3.2.2剪短傳動機構的分析與選擇.........................5 4. 選用機構的尺寸設計...................................7 4.1機構自由度計算......................................7 4.2間歇傳動輪系的直徑與轉速的確定......................7 4.2.1傳動分析........................................7 4.2.2數據計算........................

5、................7 4.3剪斷傳動機構的尺寸確定..............................9 4.3.1傳動分析........................................9 4.3.2數據計算.......................................10 五．選定機構的運動分析.................................14 5.1位移分析...........................................14

6、 5.2速度分析...........................................14 5.3加速度分析.........................................16 5.4機構運動循環(huán)圖.....................................18 6． 心得體會...............................................19 7． 參考文獻................................................22

7、 8． 附錄....................................................23 II 1． 選題意義 剪板機常用來剪裁直線邊緣的板料毛坯。剪切能保證被剪板料剪切表面的直線性和平行度要求，并減少板材扭曲，以獲得高質量的工件。板金行業(yè)的下料剪切工具，廣泛適用于機械工業(yè)，治金工業(yè)，等各種機械行業(yè)，主要作用就是用于金屬剪切在使用金屬板材較多的工業(yè)部門，都需要根據尺寸要求對板材進行切斷加工，所以剪板機就成為各工業(yè)部門使用最為廣泛的板料剪斷設備。 二

8、．原理分析 剪板機分為送料機構，剪斷機構，卸料機構三個部分，由一臺電動機為機器提供動力。送料機構可以應用兩個夾緊的皮帶輪將卷狀的板料加為直板。而剪斷機構可以利用齒輪傳動與桿件的聯合傳動帶動刀具剪切鋼板，并通過齒輪的變傳動比使刀具達到規(guī)定的剪切頻率。卸料機構則只需要皮帶輪將剪切完成的鐵板送之規(guī)定地點即可。 三．設計方案與選擇 3.1 設計方案分析 鐵板作間歇送進的機構方案設計，可從下述兩個方面考慮機構的選擇： ⑴、如何夾持和輸送鐵板，并使停歇時保持鐵板的待剪位置。 ⑵、如何實現間歇送進，并能使鐵板停歇時運送鐵板的

9、構件的速度和加速度曲線仍然連續(xù)，這樣，送進機構的運轉就比較平穩(wěn)。 大致有如下幾條途徑： (1) 利用機構中運動構件暫時脫離運動鏈，使后續(xù)構件實現停歇，即利用不完全齒輪機構。 (2) 利用構件上一點在圓弧段或直線段上運動，使與之相連的構件實現停歇。 (3) 利用兩種運動的疊加使構件實現間歇運動。 3.2 設計方案選擇 3.2.1 間歇傳動輪系的分析與選擇 方案一：不完全齒輪機構 運動的實現；調整從動輪的齒輪分布，就能實現運動時間與停歇時間的要求。當主動輪作連續(xù)回轉運動時從動輪作間歇會轉運動。不完全齒輪機構結構簡單，容易制造工作可靠，運動時間工作時間

10、可在較大比例范圍內變化。 圖3-1 不完全齒輪機構 方案二：槽輪機構 利用主動撥盤在圓弧段或直線段上運動，或者通過控制槽和銷的數量，使與之相連的從動槽輪構件實現停歇。 構造簡單，外形尺寸小；機械效率高，并能較平穩(wěn)地，間歇地進行轉位；但因傳動時存在柔性沖擊，故常用于速度不太高的場合。 圖3-2 槽輪機構 方案三：星輪機構 利用星輪做間歇傳動，此機構制造比較困難，傳動時間和間歇時間之比方便控制，利于達到要求時間比。且受力情況較好，無剛性沖擊。 圖3-3 星輪機構 方案確定： 工業(yè)上常用的間歇機構，

11、如棘輪機構、槽輪機構等，雖具有結構簡單、制造方便。運動可靠等優(yōu)點，但在動力性能、動停比(運動時間和停歇時間之比)方面，很難滿足設計要求。星輪機構則制作非常復雜。而不完全齒輪機構則制作簡單且傳動時間與間歇時間比例便于控制，傳動時無沖擊，故最終選用不完全齒輪機構。 3.2.2 剪斷機構的分析與選擇 方案一：圓柱凸輪機構 圓柱凸輪也是一個具有間歇進刀能力的機構。只要運動函數為5次函數或 是正弦函數即可。設計也比較簡單，但是工藝性能比較不好。 該機構還有一個很大的缺點就是會出現力不足的情況，力不足會導致剪板無法剪斷，而且又沒有急回運動，而且也需要發(fā)動機提供較高的功率。彈簧的一直

12、運動易出現損壞，使整個機構癱瘓。 圖3-4 圓柱凸輪機構 方案二：六桿機構 六桿機構可以傳遞較大負荷，幾何形狀簡單，且便于加工制造，擁有急回運動，能提供足夠的剪切力，綜合力學性能好。 圖3-5 六桿機構 方案確定： 圓柱凸輪機構由于凸輪不宜承受較大的載荷且無急回運動，不適宜用于需要較大承載力的機構中。而六桿機構則可以有著較好的傳動力的性能，且可以產生急回運動，從而使刀具對鋼板有一定的沖擊力，更便于剪斷鋼板。故最終選用六桿機構。 圖3-6 機構裝配總圖 四.選定機構的尺寸設計 4.1 機構自由度計算 N=5，Pl=7,Ph=0

13、 F=35-27=1 4.2 間歇傳動輪系的直徑與轉速確定 4.2.1 傳動分析 根據設計要求，剪斷工藝為鐵板輸送周期的十五分之一，主動輪3＇轉一周360為一個周期，故剪板工藝不少于：360*1/15=24。停歇時間不超過剪板工藝的1.5倍，這里取停歇時間為30，停歇時間為整個周期的1/12。 在主動星輪3＇等速回轉一周時間內.，從動星輪4的運動規(guī)律如下：在3＇轉過前330的的時間內，4 勻速回轉，此段時間內鐵板正好送到要求的長度，在齒輪3＇轉過的剩余30內，從動齒輪4停歇不動，以待剪板。 4.2.2 數據計算 圖4-1 機構裝配齒輪間關

14、系 通過兩個輪子7的轉動從而帶動板料運動。行程選用2000mm，按照圖示機構有： 行程H=nπd 。n為滾子轉動圈數，d為滾子直徑。為方便設計傳動比選用滾子周長為：500mm ，又直徑d=周長/π所以可算得直徑為：159.15mm ，此時滾子轉動四圈即達到要求行程。 根據30次/分鐘的剪切要求，輪7的轉速n7=120r/min，n6=n7=120r/min， 6輪與5＇輪，5輪與4＇輪，均為2:1的傳動比，故 n5=n5＇=60r/min,n4=n4=30r/min, 齒輪3＇與3轉速相同，主動輪3＇轉過一圈，也帶動從動輪4轉過一圈，n3＇=30r/min 對于皮帶輪3、2＇

15、、2和1，采用i32＇=1：4，i21=1:6，進而確定n3=30r/min n2=n2=120r/min，n1=720r/min。 所以我們最后選擇的是型號為Y180M2-8，功率為5.5kW，轉速為720r/min的電機。 最后我們取m4＇=m5=m5＇=m6=2，取Z6=25,則Z5＇=50，Z4＇=50，Z5=25，進而 d6=50mm d5＇=100mm d5=50mm d4＇=100mm 對于不完全齒輪的尺寸，取主動輪3＇的齒數為24，則從動輪齒數Z4=22，取m=8， d3＇=192mm，d4=176mm。 我們選取的電動機輸出輪d1=42mm，根據傳動比

16、關系，求出，d2=252mm,d2=50mm,d3=200mm。 已知條件 輪名稱 模數 齒數 直徑/mm 每分鐘剪斷30次 電動機輸出輪1 - - 42 皮帶輪2 - - 252 皮帶輪2＇ - - 50 皮帶輪3 - - 200 不完全齒輪3＇ 8 24 192 齒輪4 8 22 176 齒輪4＇ 2 50 100 齒輪5 2 25 50 齒輪5＇ 2 50 100 齒輪6 2 25 50 送料輪7 - - 159.15 4.3 剪斷傳動機構尺寸的確定 4.3.1 傳動分析

17、 根據連桿機構需帶動切刀剪切鋼板的工作需求，故需保證機構每一瞬時都有良好的傳力性能，所以連桿機構的最小傳動角應不小于400。為保證順利的剪切鋼板，刀具的下落有一沖擊力，即需要求連桿機構存在急回運動。 4.3.2 數據計算 圖4-2 連桿機構示意圖 經根據設計要求進行多次計算確定各桿尺寸以及機架的相對位置： 桿1:60mm；桿2:100mm；桿3：250mm；桿4:80mm；滑塊5（連刀桿）: AD間距150mm，與水平線夾角為450；CD間距125mm；支座A與點F所處豎直線的水平距離210mm。 ①．傳動角計算 Ⅰ位置 圖4-3 Ⅰ位置連桿機構示意圖 γ

18、1=arccos{[b2+c2-(d-a)2]/2bc} =arccos{[1002+1252-(150-60)2]/2100125} =45.50 Ⅱ位置 圖4-4 Ⅱ位置連桿機構示意圖 γ2=arccos{[b2+c2-(d-a)2]/2bc} =arccos{[1002+1252-(150+60)2]/2100125} =137.650 γmin=min{γ1，1800-γ2} 故計算該機構的最小傳動角為γmin=42.40。 ②．行程速度比系數計算 圖4-6 連桿機構極位夾角整體示意圖 圖4-6

19、 連桿機構極位夾角局部放大示意圖 ∠CAD = arccos[(AC2+AD2-CD2)/2ACAD] = arccos[(402+1502-1252)/240100] = ∠C1AD = arccos[(AC12+AD2-C1D2)/2AC1AD] = arccos[(1602+1502-1252)/2160100] = θ = ∠C1AD - ∠CAD = K = (180O + θ)(1800 - θ) = (180O + )(1800 - ) =

20、即得行程速度變化系數K=1.03 五、選定機構的運動分析 5.1 位移分析 當桿AB和BC處于共線（重合）時此時為初始角度0o，此時桿件F處于最低位置，位移為0。根據幾何關系可求出桿件AB處于不同位置時，桿件F相對于最低點的位移。 圖5-1 桿件F點處于不同位置時的位移 圖5-2 solidworks模擬桿件F點的位移曲線 注：由于軟件設置，致位移曲線Y坐標錯誤。實際是模擬曲線初始位置應為117mm，其余各點位移應為該點‘117mm - Y值與初始位置Y值的差值的絕對值’。 5.2速度分析 5.2.1 Ⅰ

21、位置速度分析 Vc = Vb + Vcb 方向 ⊥CD ⊥AB ⊥BC 大小 ？ LABω1 ？ 根據圖解法可求出Vc，根據Vd=0，且Vc=lCDω3可求出ω3，又Ve=lDEω3 即得Ve Vf = Ve + Vfe 方向 豎直 ⊥DE ⊥EF 大小 ？ lDEω3 ？ 根據圖解法可進一步求出Vf 5.2.2 Ⅱ位置速度分析 Vc = Vb + Vcb 方向 ⊥CD ⊥AB ⊥BC 大小

22、 ？ LABω1 ？ 根據圖解法可求出Vc，根據Vd=0，且Vc=lCDω3可求出ω3，又Ve=lDEω3 即得Ve Vf = Ve + Vfe 方向 豎直 ⊥DE ⊥EF 大小 ？ lDEω3 ？ 根據圖解法可進一步求出Vf 圖5-3 Ⅰ位置F點速度圖解 圖5-4 Ⅱ位置F點速度圖解 圖5-5 solidworks模擬桿件F點的速度曲線 5.3加速度分析 5.3.1 Ⅰ位置加速度分

23、析 αc = αnc + ατc = αnb + ατb + αncb + ατcb 方向 C→D ⊥CD B→A ⊥AB C→B ⊥BC 大小 lCDω23 ？ lABω21 0 lBCω22 ？ 根據圖解法可求出ατc，又ατc=ε3lCD?？汕蟪靓?，根據ατe=ε3lDE,可求出ατe 其中ω2=Vcb/lBC,可求出ω2，ω4=Vfe / lEF αf = αne + ατe + αnfe

24、 + ατfe 方向 豎直 E→D ⊥DE F→E ⊥FE 大小 ？ lDEω23 ε3lDE lABω24 ？ 根據圖解法可進一步求出αf 5.3.2 Ⅱ位置加速度分析 αc = αnc + ατc = αnb + ατb + αncb + ατcb 方向 C→D ⊥CD B→A ⊥AB C→B ⊥BC 大小 lCDω23 ？ lABω21 0 lBCω22

25、 ？ 根據圖解法可求出ατc，又ατc=ε3lCD?？汕蟪靓?，根據ατe=ε3lDE,可求出ατe 其中ω2=Vcb/lBC,可求出ω2，ω4=Vfe / lEF αf = αne + ατe + αnfe + ατfe 方向 豎直 E→D ⊥DE F→E ⊥FE 大小 ？ lDEω23 ε3lDE lABω24 ？ 根據圖解法可進一步求出αf 圖5-6 Ⅰ位置F點加速度圖解 圖5-7 Ⅱ位置F點加速度

26、圖解 圖5-8 solidworks模擬桿件F點的加速度曲線 5.4 機構運動循環(huán)圖 機構 角度 傳動機構 00-3300 3300-3600 傳動 間歇 剪斷機構 00 00-182.230 182.230 182.230-3600 最高位置 推程 最低點位置 回程 六、課設感想 1. 本次的課程設計對我來說是一次很好的成長機會。我們花了五天的時間完成了這次課程設計。為完成這次課程設計我們確實很辛苦，但苦中仍有樂。我們一邊忙著復習備考，一邊還要做課程設計，時間對我們來說一下子變得很寶貴，真是恨不得睡覺

27、的時間也拿來用了。當自己越過一個又一個難題時，笑容在臉上綻放。當我看到設計終于完成的時候，我樂了。對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。從這次的課程設計中，我不僅鞏固了課本的知識，還學到了許許多多其他的知識。我知道了每一個課程之間是融會貫通的，我們在機械設計中運用了大量的力學知識。 其次了解到團隊合作很重要，每個人都有分工，但是又不能完全分開來，還要合作，所以設計的成敗因素中還有團隊的合作好壞。 這次設計讓我知道了學無止境的道理。我們每一個人永遠不能滿足于現有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。挫折是一份財富，經歷是一份擁有。這次課程設計必將

28、成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！ 當然我的設計肯定有不足之處，希望老師批評指正，下次一定會做得更好。 2. 通過這段時間的機械設計課程設計進一步鞏固、加深和拓寬所學的知識;通過設計實踐，樹立了正確的設計思想，增強創(chuàng)新意思和競爭意識，熟悉掌握了機械設計的一般規(guī)律，也培養(yǎng)了分析和解決問題的能力;通過設計計算、繪圖以及對運用技術標準、規(guī)范、設計手冊等相關設計資料的查閱，對自己進行了一個全面的機械設計基本技能的訓練。 在具體做的過程中，從設計到計算，從分析到繪圖，讓我更進一步的明白了作為一個設計人員要有清晰的頭腦和整體的布局，要有嚴謹的態(tài)度和不厭其煩的細心，要有精益求精

29、、追求完美的一種精神。在面對這些問題的時候自己曾焦慮，但是最后還是解決了。才發(fā)現當我們面對很多問題的時候所采取的具體行動也是不同的,這當然也會影響我們的結果.很多時候問題的出現所期待我們的是一種解決問題的心態(tài),而不是看我們過去的能力到底有多強,那是一種態(tài)度的端正和目的的明確,只有這樣把自己身置于具體的問題之中,我們才能更好的解決問題.。 現在把這個課程做完了才發(fā)現自己對以前學的知識點有了更好的理解，知識只有放在實踐運用上才能體現他的價值才能更好地被大家接受，所以這門實踐課是很有必要開設的，也是大家很有必要去認真做的。 3. 經過五天的努力,我終于將機械設計課程設計做完

30、了.在這次作業(yè)過程中,我遇到了許多困難,一遍又一遍的計算,一次又一次的設計方案修改這都暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經驗不足. 盡管這次作業(yè)的時間是漫長的,過程是曲折的,但我的收獲還是很大的.不僅僅掌握了六連桿執(zhí)行機構和帶傳動以及齒輪傳動機構的設計步驟與方法;也不僅僅對制圖有了更進一步的掌握;Matlab和Auto CAD ,Word這些僅僅是工具軟件,熟練掌握也是必需的.對我來說,收獲最大的是方法和能力.那些分析和解決問題的方法與能力.在整個過程中,我發(fā)現像我們這些學生最最缺少的是經驗,沒有感性的認識,空有理論知識,有些東西很可能與實際脫節(jié).總體來說,我覺得做這種類型的作業(yè)對我們的幫助

31、還是很大的,它需要我們將學過的相關知識都系統(tǒng)地聯系起來,從中暴露出自身的不足,以待改進.有時候,一個人的力量是有限的,合眾人智慧,我相信我們的作品會更完美! 4. 回顧起此課程設計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是

32、困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。 課程設計過程中，也對團隊精神的進行了考察，讓我們在合作起來更加默契，在成功后一起體會喜悅的心情。果然是團結就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來最終完美的結果。 此次設計也讓我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及時請教或上網查詢，只要認真鉆研，動腦思考，動手實踐，就沒有弄不懂的知識，收獲頗豐。 七.參考文獻 [1]安子軍.機械原理第二版[M].北京:國防工業(yè)出版社,2009 [2]王淑人.機械原理課程設計[M].北京:科學出版社,2006 [3]馮文杰.機械工程基礎課程設計教程[M].重慶:重慶大學出版社,2007 8. 附錄 圖8-1傳動機構 圖8-2 機構裝配總圖機構1 圖8-3 機構裝配總圖機構3 圖8-4 機構裝配總圖機構3 25