剪板機機構的設計(3)

1、機械原理課程設計說明書設計題目： 學 院 ：班 級 ：組 名 ：組 員 ：指導老師：2016年 月目錄一、 機構簡介2二、 執(zhí)行機構的選擇與比較31、方案設計提示32、設計任務43、機構設計方案的設計5三、 方案篩選與總結13四、 機構運動分析141. 送料裝置：142. 剪斷機構15五、 執(zhí)行機構的選擇與比較16六、 對結果的分析與體會（每個人不同）18七、 參考文獻1911、 機構簡介剪板機（英文名稱：plate shears；guillotine shear）是用一個刀片相對另一刀片作往復直線運動剪切板材的機器。是借于運動的上刀片和固定的下刀片，采用合理的刀片間隙，對各種厚度的金屬板材施

2、加剪切力，使板材按所需要的尺寸斷裂分離。剪板機屬于鍛壓機械中的一種，主要作用就是金屬加工行業(yè)。產(chǎn)品廣泛適用于航空、輕工、冶金、化工、建筑、船舶、汽車、電力、電器、裝潢等行業(yè)提供所需的專用機械和成套設備。工作原理 剪板機剪切后應能保證被剪板料剪切面的直線度和平行度要求，并盡量減少板材扭曲，以獲得高質(zhì)量的工件。剪板機的上刀片固定在刀架上，下刀片固定在工作臺上。 工作臺上安裝有托料球，以便于板料的在上面滑動時不被劃傷。 后擋料用于板料定位，位置由電機進行調(diào)節(jié)。 壓料缸用于壓緊板料，以防止板料在剪切時移動。 護欄是安全裝置，以防止發(fā)生工傷事故。 回程一般靠氮氣，速度快，沖擊小。3、原始數(shù)據(jù)及設計要求(

3、1) 原材料為成卷的板料。每次輸送鐵板長度為L1900或2000或2200 mm(設計時任選一種)。(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) 輸送機構運轉(zhuǎn)應平穩(wěn)，振動和沖擊應盡量小(即要求輸送機構從動件的加速度曲線連續(xù)無突變)。2、 執(zhí)行機構的選擇與比較1、方案設計提示將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：(1) 如何夾持和輸送鐵板，并使停歇時保持鐵板的待剪位置；(2) 如何實現(xiàn)間歇送進，并能使鐵板停歇時運送鐵板的構件的速

4、度和加速度曲線仍然連續(xù)，這樣，送進機構的運轉(zhuǎn)就比較平穩(wěn)。大致有幾條途徑：(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(xiàn)停歇；(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(xiàn)停歇；(3) 利用兩種運動的疊加使構件實現(xiàn)間歇運動；(4) 其它。工業(yè)上常用的簡單間歇機構，如棘輪機構、槽輪機構和不完全齒輪機構等，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。所以常用組合機構來滿足設計要求。2、設計任務 （1） 進行鐵板輸送機構和剪斷機構的選型；（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

5、動機和執(zhí)行機構的運動參數(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)行機構進行運動尺寸計算；（6） 進行上機編程分析，檢驗設計方案；（7） 畫出機械運動方案簡圖、運動循環(huán)圖和傳動方案圖；（8） 完成設計計算說明書一份 3、機構設計方案的設計 （1）方案間歇運動原理：采用了不完全齒輪，不完全齒輪外嚙合機構，是由齒輪機構演變而得的一種間歇運動機構。就是在主動輪上只做一部分牙齒，并根據(jù)運動時間與停歇時間的要求，在從動輪上做出與主動輪輪齒相嚙合的輪齒。當主動輪做連續(xù)回轉(zhuǎn)運動時，從動輪做間歇運動。在送料機構和剪切機構的共同作用下，就可以實現(xiàn)工件的剪切。優(yōu)點：采用這種機構

6、，首先可以節(jié)約構件的數(shù)目，節(jié)約成本；其次，構件類型簡單，齒輪機構和連桿機構都較為簡單，易于設計和操作；最后是，不完全齒輪能夠很好地實現(xiàn)停頓送料的目的，能夠滿足我們對設計的完全要求。缺點：機構很難滿足設計的速度要求、傳動比要求，加工精度較低，并且，加工速度慢，只適合小批量的加工，不能滿足工廠需求。采用皮帶傳動，會出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象，不利于工件的加工。不完全齒輪機構在傳動過程中，從動輪開始運動和終止運動的瞬時都存在剛性沖擊。（2） 方案輸送機構分析 間歇原理：設主動針輪連續(xù)轉(zhuǎn)動，當其上的針齒        未進入

7、星輪的齒槽時，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：當主動針輪的針齒進入星輪的齒槽時，兩鎖止弧恰好松開，星輪開始轉(zhuǎn)動。      優(yōu)缺點分析：不完全齒輪機構結構簡單、制造容易、工作可靠，從動輪運動時間和靜止時間可在較大范圍內(nèi)變化。但是從動輪在開始進入嚙合與脫離嚙合時有較大沖擊，故一般用于低速，輕載場合。 星輪機構示意圖 剪切機構的分析連桿機構示意圖優(yōu)缺點分析：機構可以傳遞較大負荷，且?guī)缀涡螤詈唵?，便于加工制造，擁有急回運動，能提供足夠的剪切力，綜合性能好。剪切板機構整體圖（3） 方案工作原理：機構1：送料機構。機構

8、2：剪切機構。給活動鉸鏈桿一順時針原動力，使曲柄運動起來帶動滑塊上下運動。而滑塊上面固定刀具，以實現(xiàn)材料的剪切。機構3：間歇傳動機構。連機架共5個構件，有機架、連架桿、連桿、滑塊、搖桿。給連架桿一逆時針原動力，連桿與搖桿配合運動，使滑塊來回向右間歇運動，實現(xiàn)材料剪切。整體效果圖本機構優(yōu)點：1、能夠?qū)崿F(xiàn)多種運動形式的轉(zhuǎn)換，如它可以將原動件的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭蛹霓D(zhuǎn)動、往復擺動。 2、平面連桿機構的連桿作平面運動，其上各點的運動軌跡曲線有多種多樣，利用這些軌跡曲線可實現(xiàn)送料的進行。 3、平面連桿機構中，各運動副均為面接觸，傳動時受到單位面積上的壓力較小，且有利于潤滑，所以磨損較輕，壽命較長。 4、由于

9、接觸面多為圓柱面或平面，制造比較簡單，易獲得較高的精度。本機構缺點: 1、難以實現(xiàn)有規(guī)律的間隙運動。 2、慣性力難平衡(構件作往復運動和平面運動),易產(chǎn)生動載荷。 3、本機構設計復雜，占空間，積累誤差(低副間存在間隙),效率低。 4、需要3個電動機，耗能大。（4） 方案剪切機構采用曲柄滑塊機構，相對于凸輪機構來說設計簡單易操作。間歇傳動機構1、間歇原理：利用主動輪撥盤在圓弧段或直線段上運動，或者控制槽和銷的數(shù)量，是與之相連的槽輪構件實現(xiàn)停歇。 2、槽輪機構優(yōu)點 (1)結構簡單，工作可靠，效率較高; (2)在進入和脫離嚙合時運動較平穩(wěn)，能準確控制轉(zhuǎn)動的角度;

10、0;(3)轉(zhuǎn)位迅速，從動件能在較短的時間內(nèi)轉(zhuǎn)過較大的角度; (4)槽輪轉(zhuǎn)位時間與靜止時間之比為定值。 3、槽輪機構缺點 (1)槽輪的轉(zhuǎn)角大小不能調(diào)節(jié); (2)槽輪轉(zhuǎn)動的始、末位置加速度變化較大，從而產(chǎn)生沖擊: (3)在工作盤定位精度要求較高時，利用鎖緊弧面往往滿足不了要求，而需另加定位裝置。 (4)槽輪的制造與裝配精度要求較高。由于這些原因，槽輪機構一般應用在轉(zhuǎn)速不高的裝置中 槽輪機構示意圖1 整體裝配效果機構運動原理：電機通過皮帶帶動槽輪機構運動實現(xiàn)間歇傳動的同時刀具切割板料。（5） 方案本機構缺點：需要兩個主動件，在實現(xiàn)同步性時會

11、出現(xiàn)誤差且都為連桿機構，工作效率低 也可能造成機器體型過大3、 方案篩選與總結小組成員分析，總結如下：各個方案優(yōu)缺點小組成員自己總結，當然每個人都有自己的想法，又有一些錯誤，經(jīng)過我們的討論與修改選出最佳方案如下圖：齒輪連接我們將曲柄滑塊機構做了一點調(diào)整，在板料運輸機構中采用齒輪傳動，使得傳送更加精確。下面我們進行運動機構的整體分析！4、 機構運動分析1. 送料裝置：從動槽輪 通過兩個輪子的轉(zhuǎn)動從而帶動板料運動。行程選用2000mm，按照圖示機構有：行程H=nd，n為滾子轉(zhuǎn)動圈數(shù)，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/ 所以可算得直徑為：159.236mm。

12、此時滾子轉(zhuǎn)動四圈即達到要求行程。從動槽輪轉(zhuǎn)動1/4圈，滾子轉(zhuǎn)動四圈，由此可得，齒輪總傳動比為1：16為均勻分布載荷，可初步確定個齒輪齒數(shù)；令兩個大的主動齒輪1、3的齒數(shù)分別為100 ，60；從動小齒輪2、4的齒數(shù)分別為25 ，15；這樣傳動比剛好達到1：16。齒輪模數(shù)確定（參照機械原理第七版180頁） 表10-1 圓柱齒輪標準模數(shù)系列表（GB/T 13571987）優(yōu)先選用的模數(shù)有：0.12 0.15 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50（單位：mm）分度圓直徑 d=m*z

13、，所以，初步選擇模數(shù)為2，可得，各齒輪分度圓直徑為齒輪1 ：d1=200mm 齒輪2 ：d2=50mm齒輪3 ：d3=120mm 齒輪4 ：d4=30mm模數(shù)的確定也可根據(jù)實際工作的需要另行選定2. 剪斷機構我們將剪切運動過程分為四個步驟如下圖：當剪板機工作時主動撥盤順時針轉(zhuǎn)動，帶動曲柄滑塊機構完成剪切運動，主動撥盤剛離開從動槽輪時，刀具處于最高點即(的位置，設一個周期為T，在接下來的3/4T內(nèi)，刀具依次經(jīng)過(完成剪切運動，最后1/4T為板料運輸階段，并且刀具回到最高點。完成一個工作循環(huán)。實際情況中，可根據(jù)板料具體厚度選擇放大的比例，以及桿長等。5、 執(zhí)行機構的選擇與比較電動機數(shù)據(jù)及額定值選擇

14、： 型號：我們選定下表所示的一些型號。功率：5.5Kw電壓：交流220V。頻率：50HZ±1 。轉(zhuǎn)速：3000r/min 型號可剪板厚 （mm）可剪板寬 （mm）剪切角材料強度 （N/mm）后擋料調(diào)節(jié)范圍（mm）行程次數(shù) （次/分）主電機功率（Kw）重量 （Kg）外形尺寸 L×W×H（mm）QC12Y-4/2500液壓擺式剪板機425001°3045020-500165.550003040×1610×1620QC12Y-4/3200液壓擺式剪板機432001°3045020-500135.560003840×1610×1620QC12Y-4/4000液壓擺式剪板機440001°3045020-600105.570004600×1700×17006、 對結果的分析與體會（每個人不同）7、 參考文獻1 馮文杰 機械工程基礎實驗教程 重慶大