機械原理課程設計報告-剪板機設計說明書

1、-. z.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-. z.前言原始數(shù)據(jù)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，剪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。工程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

2、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.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 3.2.2剪短傳動機構的分析與選擇.5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確實定.7 4.2.1傳動分析.7 4.2.2數(shù)據(jù)計算.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(shù)據(jù)計算.10五選定機構的運動分析.14 5.1位移分析.14 5.2速度分析.14 5.3加速度分析.16 5.4機構運動循

3、環(huán)圖.18心得體會.19參考文獻.22附錄.23-. z.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外表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(jù)尺寸要求對板材進展切斷加工，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。二原理分析剪板機分為送料機構，剪斷機構，卸料機構三個局部，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(lián)合傳動帶動刀具剪切鋼板

4、，并通過齒輪的變傳動比使刀具到達規(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： 、如何夾持和輸送鐵板，并使停歇時保持鐵板的待剪位置。、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度和加速度曲線仍然連續(xù)，這樣，送進機構的運轉就比擬平穩(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(xiàn)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(xiàn)停歇。(3) 利用兩種運動的疊加使構件實現(xiàn)間歇運動。 3

5、.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(xiàn)；調整從動輪的齒輪分布，就能實現(xiàn)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。不完全齒輪機構構造簡單，容易制造工作可靠，運動時間工作時間可在較大比例圍變化。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(shù)量，使與之相連的從動槽輪構件實現(xiàn)停歇。 構造簡單，外形尺寸小；機械效率高，并能較平穩(wěn)地，間歇地進展轉位；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，此機構制造比擬困難，

6、傳動時間和間歇時間之比方便控制，利于到達要求時間比。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，如棘輪機構、槽輪機構等，雖具有構造簡單、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(shù)為5次函數(shù)或 是正弦函數(shù)即可。設計也比擬簡單，但是工藝性能比擬不好。 該機構還有一個很大的缺點就是會出

7、現(xiàn)力缺乏的情況，力缺乏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。彈簧的一直運動易出現(xiàn)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=

8、5，Pl=7,Ph=0 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(jù)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.，從動星輪4的運動規(guī)律如下：在3轉過前330的的時間，4 勻速回轉，此段時間鐵板正好送到要求的長度，在齒輪3轉過的剩余30，從動齒輪4停歇不動，以待剪板。 4.2.2 數(shù)據(jù)計算 圖4-1 機構裝配齒輪間關系通過兩個輪子7的轉動從而帶動板料運動。行程選用200

9、0mm，按照圖示機構有： 行程H=nd 。n為滾子轉動圈數(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：159.15mm ，此時滾子轉動四圈即到達要求行程。 根據(jù)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轉速一樣，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、2和1，采用i32=1：4，i21=1:6，進而確定n3=30r/minn2=n2=120r/mi

10、n，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(shù)為24，則從動輪齒數(shù)Z4=22，取m=8，d3=192mm，d4=176mm。我們選取的電動機輸出輪d1=42mm，根據(jù)傳動比關系，求出，d2=252mm,d2=50mm,d3=200mm。條件輪名稱模數(shù)齒數(shù)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2-5

11、0皮帶輪3-200不完全齒輪3824192齒輪4822176齒輪4250100齒輪522550齒輪5250100齒輪622550送料輪7-159.15 4.3 剪斷傳動機構尺寸確實定 4.3.1 傳動分析根據(jù)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(shù)據(jù)計算圖4-2 連桿機構示意圖經(jīng)根據(jù)設計要求進展屢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150m

12、m，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。傳動角計算位置圖4-3 位置連桿機構示意圖1=arccosb2+c2-(d-a)2/2bc =arccos1002+1252-(150-60)2/2100125 =45.50位置圖4-4 位置連桿機構示意圖2=arccosb2+c2-(d-a)2/2bc =arccos1002+1252-(150+60)2/2100125 =137.650min=min1，1800-2故計算該機構的最小傳動角為min=42.40。行程速度比系數(shù)計算圖4-6 連桿機構極位夾角整體示意圖圖4-6 連桿機構極位夾角局部放大示意

13、圖CAD = arccos(AC2+AD2-CD2)/2ACAD = arccos(402+1502-1252)/240100 = C1AD = arccos(AC12+AD2-C1D2)/2AC1AD = arccos(1602+1502-1252)/2160100 = = C1AD - CAD = K = (180O + )(1800 - ) = (180O + )(1800 - ) = 即得行程速度變化系數(shù)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(jù)幾何關系可求出桿件AB處于不同位置時，桿件F相對

14、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 位置速度分析Vc= Vb+ Vcb方向 CD AB BC大小 ？ LAB1？根據(jù)圖解法可求出Vc，根據(jù)Vd=0，且Vc=lCD3可求出3，又Ve=lDE3即得VeVf = Ve + Vfe方向 豎直 DE EF大小 ？ lDE3？根據(jù)圖解法可進一步求出Vf5.2.2 位置速度分析Vc= Vb+ Vcb方向 CD AB

15、BC大小 ？ LAB1？根據(jù)圖解法可求出Vc，根據(jù)Vd=0，且Vc=lCD3可求出3，又Ve=lDE3即得VeVf = Ve + Vfe方向 豎直 DE EF大小 ？ lDE3？根據(jù)圖解法可進一步求出Vf圖5-3 位置F點速度圖解 圖5-4 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 位置加速度分析c= nc+ c= nb+ b+ ncb+ cb方向 CD CD BA AB CB BC大小 lCD23 ？ lAB210 lBC22？根據(jù)圖解法可求出c，又c=3lCD?？汕蟪?，根據(jù)e=3lDE,可求出e其中2=Vcb/lBC,可求出2，4

16、=Vfe /lEFf = ne + e + nfe + fe方向 豎直 ED DE FE FE大小 ？ lDE23 3lDE lAB24 ？根據(jù)圖解法可進一步求出f5.3.2 位置加速度分析c= nc+ c= nb+ b+ ncb+ cb方向 CD CD BA AB CB BC大小 lCD23 ？ lAB210 lBC22？根據(jù)圖解法可求出c，又c=3lCD?？汕蟪?，根據(jù)e=3lDE,可求出e其中2=Vcb/lBC,可求出2，4=Vfe /lEFf = ne + e + nfe + fe方向 豎直 ED DE FE FE大小 ？ lDE23 3lDE lAB24 ？根據(jù)圖解法可進一步求出f

17、圖5-6 位置F點加速度圖解 圖5-7 位置F點加速度圖解圖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00-33003300-3600傳動間歇剪斷機構0000-182.230182.230182.230-3600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時機。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珍貴，真是恨不得睡覺的時間也拿來用了。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

18、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，我不僅穩(wěn)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穿的，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(xiàn)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(jīng)歷是一份擁有。這次課程設計必將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缺乏之處，希望教師批評指正，下次一定會

19、做得更好。2.通過這段時間的機械設計課程設計進一步穩(wěn)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)、設計手冊等相關設計資料的查閱，對自己進展了一個全面的機械設計根本技能的訓練。 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?shù)膽B(tài)度和不厭其煩的細心，要有精益求精、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(xiàn)當我們面對很多問題的時候所采取的具體行動也是不同

20、的,這當然也會影響我們的結果.很多時候問題的出現(xiàn)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(xiàn)在把這個課程做完了才發(fā)現(xiàn)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表達他的價值才能更好地被大家承受，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(jīng)過五天的努力,我終于將機械設計課程設計做完了.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(jīng)歷缺乏.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