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畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）
題目：20×2500板材剪床機械結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)設(shè)計
（英文）：Design of mechanical structure and control system in20 x 2500 plate shears
院 別：
專 業(yè)：
姓 名：
學(xué) 號：
指導(dǎo)教師：
日 期：
20×2500板材剪床機械結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)設(shè)計
摘要
本次剪板機的畢業(yè)設(shè)計要求其最大剪裁鋼板厚度為20mm，剪裁寬度2500mm，每分鐘最多可以剪裁30次。由三相交流電動機提供動力，經(jīng)過一級帶傳動與二級齒輪傳動減速。然后通過對心曲軸滑塊的運動形式把電動機輸出的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為往復(fù)直線運動，從而實現(xiàn)刀架上下往復(fù)運動，對板材進(jìn)行剪切工作?？刂葡到y(tǒng)使用電氣元件控制。這種曲機械轉(zhuǎn)動柄滑塊式的的剪板機結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，維修方便。
關(guān)鍵詞：剪板機；曲柄滑塊機構(gòu)；
20 x 2500 plate shears mechanical structure and control system design
ABSTRACT
The graduation design of the shearing machine demands of its, maximum cutting thickness of steel plate is 20 mm, the cutting width of 2500 mm, cutting up to 30 times per minute. Powered by a three-phase ac motor, and primary level belt transmission gears reduction gear. And then through the movement of ecg crank slider form the motor output rotary motion into reciprocating linear motion, so as to realize tool slide up and down reciprocating motion, to shear work sheet. Control system USES electrical components. The mechanical rotating handle the slider type of piece of shearing machine of simple structure, easy fabrication, convenient maintenance.
Key words: shearing machine; Slider-crank mechanism;
目錄
1緒論 1
1.1剪板機的簡介與發(fā)展趨勢 1
1.2剪板機的分類 2
1.3剪板機的工作原理 2
2總體方案設(shè)計 4
2.1液壓傳動方案 4
2.2機械傳動方案 5
2.2.1凸輪機構(gòu)方案 5
2.2.2曲柄滑塊機構(gòu)方案 5
2.3設(shè)計的總體方案 6
3電動機的選擇 8
3.1.電動機的選型 8
3.2電動機容量的選擇 8
3.3計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 10
4帶傳動設(shè)計計算 12
4.1帶的選型 12
4.2確定計算功率 12
4.3選擇V帶的型號 12
4.4確定帶輪基準(zhǔn)直徑 12
4.5確定中心距和帶輪的基準(zhǔn)長度 13
4.6驗算小帶輪的包角 14
4.7確定V帶根數(shù) 14
4.8求初拉力及帶輪軸上的壓力 15
4.9小輪帶的機構(gòu)設(shè)計 15
4.10大輪帶的機構(gòu)設(shè)計 17
5齒輪的設(shè)計計算 19
5.1確定齒輪材料、精度等級及齒輪齒數(shù) 19
5.2確定設(shè)計準(zhǔn)則 19
5.3按齒根彎曲強度設(shè)計 19
5.3.1確定式中內(nèi)的各計算數(shù)值 19
5.3.2設(shè)計計算 20
5.4幾何設(shè)計尺寸計算 21
5.5結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制齒輪零件圖 21
5.5.1對小齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 22
5.5.2對大齒輪輪輻的設(shè)計 22
6高速軸的設(shè)計 25
6.1軸的材料選用 25
6.2軸徑的最小許用值 25
6.3確定軸結(jié)構(gòu) 26
6.3.1擬定軸上零件的裝配方案 26
6.3.2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 26
6.3.3確定軸上圓角和倒角尺寸 27
6.4軸的強度校核計算 27
6.5向心角接觸軸承的壽命計算 29
7曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計 31
7.1曲柄滑塊機構(gòu) 31
7.2曲柄滑塊機構(gòu)運動規(guī)律 31
7.2.1曲柄滑塊機構(gòu)的運動分析 31
7.2.2曲柄滑塊機構(gòu)的受力分析 33
7.3曲軸的設(shè)計計算 34
7.3.1曲軸的機構(gòu)設(shè)計 34
7.3.2曲軸的強度計算 35
7.4連桿的設(shè)計 37
7.5曲軸連桿機構(gòu)中的滑動軸承 38
8控制系統(tǒng)設(shè)計 40
20×2500板材剪床機械結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)設(shè)計
8.1離合器的選用 40
8.2制動器的選用 40
8.3離合器的操縱機構(gòu) 42
8.4電動機的啟動與制動 43
8.5剪板機的電器控制原理 45
結(jié)論 47
參考文獻(xiàn) 48
致謝 49
1緒論
1.1剪板機的簡介與發(fā)展趨勢
現(xiàn)代工業(yè)不可避免地都會用到金屬板材，經(jīng)常要在加工工藝中對金屬板材剪切成條料、塊料或帶料等等不同形狀不同尺寸的金屬。這些剪切的加工工藝就是用剪板機完成的。即使進(jìn)入了21世紀(jì)工業(yè)技術(shù)發(fā)展迅速，計算機、電力電子等技術(shù)發(fā)展迅猛的今天，裝備制造業(yè)也一直是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的基礎(chǔ)，也一直在整個現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中有舉足輕重的地位。在一些使用金屬比較多的生產(chǎn)部門中，就需要根據(jù)尺寸要求對金屬板材進(jìn)行剪切。剪板機不僅僅用于在裝備制造企業(yè)中，而且還是生產(chǎn)各種金屬板材的鋼鐵廠與配送企業(yè)的不可缺小的機械裝備中，所以金屬剪板機是整個現(xiàn)代工業(yè)的不可缺少的機械設(shè)備。
自從英國工程師史密斯發(fā)明人類歷史上的第一臺蒸汽錘[1]，開創(chuàng)了蒸汽動力鍛壓機械時代，之后同樣是英國工程師布拉默發(fā)明了水壓機，到了十九世紀(jì)末，隨著電動機的發(fā)展，出現(xiàn)以電為動力的機械剪板機以及空氣錘，并獲得快速成長。二十世紀(jì)初，鍛壓機械改變了從19世紀(jì)開始的向重型以及大型方向成長的趨向，轉(zhuǎn)而向高速、高效、自動、精密、專用、多品種出產(chǎn)等方向成長[2,3]，于是出現(xiàn)了每分種行程2000次的剪板機，為普通剪板機的5—10倍的剪板機，所謂剪板機剪切次數(shù)一般是指每分鐘的行程次數(shù)。
自60年代以來，剪板機已經(jīng)有較大的成長，其每分鐘行程次數(shù)已經(jīng)從幾百次成長到3千次左右，其噸位已經(jīng)從十噸成長到上百噸，現(xiàn)在剪板機主要用在電子、儀器儀表、輕工、汽車等行業(yè)中進(jìn)行特大批量的沖壓出產(chǎn)。近年來，生產(chǎn)的剪板機的效率在提高，剪切板料厚度也在增加，剪切精度也有很大的提高，發(fā)展并努力降低噪音，創(chuàng)新改善設(shè)備，在安全性、自動化程度、勞動條件方面有很大改善，特別是開始不斷地采用自動化控制。
國內(nèi)外的情況進(jìn)行分析，可知剪扳機的發(fā)展會有以下幾種趨勢：
1．剪板機的可剪寬度在逐年增加，但機架凹口(喉口)深度在逐漸的減?。?
2．必須提高剪切質(zhì)量和加工精度，以滿足市場需求；
3．必須提高和完善安全設(shè)施，還需提高生產(chǎn)率和自動化程度，增加經(jīng)濟(jì)效益，減輕工人的勞動強度；
4．液壓傳動的剪板機及液壓與機械混合式傳動的剪板機在逐漸增多；
5．用微機控制和數(shù)控型的的剪切機及其流水生產(chǎn)線得到迅速發(fā)展。
1.2剪板機的分類
剪板機可以按不同的分類方式進(jìn)行分類。剪板機可按其工藝用途與結(jié)構(gòu)類型分類，可分為平刃剪板機和斜刃剪板機，其中斜刃剪板機又可以分為閘式剪板機和擺式剪板機兩類，擺式剪板機又可以分為直剪式與直、斜剪兩用式。平刃剪板機采用平刃剪切方式，板料與上下刃口全長接觸，剪切的板材質(zhì)量好比較平直，無扭曲變形，但是剪切力大，需要電動機的輸出的功率大，剪切過程的振動大。所以多用于小型剪板機和薄板下料。斜刃剪板機采用斜刃剪切方式，上刀刃采用漸入剪切的方式，故瞬間剪切尺寸小于板料寬度。斜刃剪切質(zhì)量不如平刃剪切，有扭曲變形，但是剪切力和所需電動機的輸出的功率比平刃剪切要小，故多用于大中型的剪板機。
但是剪板機按傳動方式不同，又可以分為液壓傳動剪板機和機械傳動剪板機兩類。此外再根據(jù)剪板機的傳動方式、結(jié)構(gòu)形式及使用性質(zhì)的不同等來分，又可以分為曲柄剪板機、螺旋剪板機、高速剪板機、高速沖裁剪板機、多工位自動剪板機、沖壓液壓機、沖?；剞D(zhuǎn)頭剪板機和電磁剪板機。按其工藝用途和結(jié)構(gòu)類型可分為：平刃剪板機、斜刃剪板機、多用途剪板機、專用剪板機和數(shù)控剪板機[4]。
1.3剪板機的工作原理
剪板機的剪切工作示意圖如圖1.1所示。板材在剪板機的上、下剪刀作用下受剪產(chǎn)生分離變形。剪板機剪切板材時，上剪刀片向下運動，下刀片固定不動。開始剪切時，上剪刀刀刃壓入板料，產(chǎn)生一對剪力F及相應(yīng)的力矩Fd，迫使被剪板料轉(zhuǎn)動。但在轉(zhuǎn)動過程中受到剪刀側(cè)面的阻擋，在剪刀的另一側(cè)面也產(chǎn)生一對側(cè)推力Ft及相應(yīng)的力矩FtC，其方向阻止板料的轉(zhuǎn)動。開始剪切時，板料轉(zhuǎn)角隨壓入深度的增大而增大，而力矩FtC也隨之增大，故剪刀壓入一定深度后有Fd=FtC，這時被剪板料就不再轉(zhuǎn)動，直至在剪力作用下被剪斷為止。這種剪切板料的設(shè)備稱為剪切機[5]。
剪板機是屬于直線剪切機類型，主要用于直線剪切各種厚度尺寸的金屬板材，其剪切要能滿足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(zhì)量的工件，主要廣泛用于軋鋼、治金工業(yè)、飛機、橋梁、壓力容器、農(nóng)業(yè)機械制造、汽車行業(yè)、造船、電器電氣工程設(shè)備、餐飲家具、醫(yī)療機械、儀表儀器等各個機械工業(yè)部門。
圖1.1剪板機的剪切過程示意圖[5]
2總體方案設(shè)計
剪板機主要通過刀片的上下往復(fù)運動實現(xiàn)對板材的剪切，實現(xiàn)刀片的上下往復(fù)運動主要有機械傳動和液壓傳動這兩種方式。合理的傳動方案既要滿足設(shè)計的剪板機的性能要求好，還要能夠適應(yīng)所需的工作條件，工作一定要可靠，另外剪板機的傳動裝置的結(jié)構(gòu)也要盡量簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、經(jīng)濟(jì)實用、傳動效率高和使用維修方便，要同時滿足上述的幾個要求是比較困難的，所以我們要通過下面的多種傳遞方案的分析，進(jìn)行比較，最終選擇出符合本次設(shè)計要求的最佳傳動方案。
2.1液壓傳動方案
剪板機液壓傳動系統(tǒng)原理圖如圖2.1所示，其原理：手動換向閥6推向左位（即左位接入系統(tǒng)），此時活塞在壓力油的作用下向下運動，對板料進(jìn)行剪切加工，當(dāng)加工完成后，將閥6手柄推向右位（即右位接入系統(tǒng)），活塞向上運動，即刀片上抬，到了一定位置，將閥6手柄推入中位，這樣活塞就停留在此位置不動。然后剪切第二次時，重復(fù)上述操作。手動換向閥6也可改為電氣控制的換向閥，從而實現(xiàn)自動連續(xù)剪切，提高效率。
圖2.1 液壓傳動系統(tǒng)原理圖
液壓傳動式剪板機日益增多，其主要原因是剪切力在全行程中都能保持不變，可防止過載，工作安全，通用化程度高，質(zhì)量較輕，自動化程度高，可以剪切板材的厚度也比較大。液壓傳動式剪板機依靠液體作為系統(tǒng)介質(zhì)傳遞動力的，剪切力大時，油壓也相應(yīng)的高，對液壓元件的精度、強度要求也高，制造成本也相應(yīng)的較高，而且液壓系統(tǒng)不可避免的存在，泄露問題，會造成污染，油溫的變化會引起油液粘度變化，影響液壓傳動工作的平穩(wěn)性，所以適應(yīng)環(huán)境能力小。而且液壓傳動的行程次數(shù)叫機械傳動式剪板機的低，電動機功率也較機械傳動式剪板機高，維修不如機械傳動式剪板機方便，因此此次設(shè)計不選用此方案。
2.2機械傳動方案
2.2.1凸輪機構(gòu)方案
凸輪機構(gòu)的工作原理如圖2.2所示，凸輪的傳動是由主軸的轉(zhuǎn)動來帶動的，當(dāng)凸輪在升程時就推動滑塊(即刀片)進(jìn)行剪切板料；在回程時，滑塊則在彈簧力的作用下上慢慢升到初始(開始)位置，準(zhǔn)備下一個動作循環(huán)。
凸輪機構(gòu)的優(yōu)點是可以根據(jù)推桿的運動規(guī)律來凸輪的輪廓曲線和機構(gòu)的尺寸，機構(gòu)簡單，可靠性高。缺點是凸輪輪廓與推桿之間為點、線接觸，易磨損，因為其工作壓力不能太大，本次設(shè)計的剪板機工作壓力較大，會嚴(yán)重磨損凸輪的輪廓及推桿，嚴(yán)重影響機器的穩(wěn)定性，所以該方案不予采用。
圖2.2 凸輪機構(gòu)的工作原理
2.2.2曲柄滑塊機構(gòu)方案
曲柄連桿機構(gòu)的工作原理如圖2.3所示,由主軸轉(zhuǎn)動帶動曲柄轉(zhuǎn)動，通過連桿將旋轉(zhuǎn)運動變成使滑塊直線運動(上下往復(fù)運動)，從而來實現(xiàn)剪切。
圖2.3 曲柄連桿機構(gòu)的工作原理
該機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、加工容易、維修方便、經(jīng)濟(jì)實用的優(yōu)點，故采用此方案即曲柄滑塊機構(gòu)作為執(zhí)行機構(gòu)比較合適[6]。
2.3設(shè)計的總體方案
合理的傳動方案既要滿足剪板機的性能技術(shù)要求，也要能適應(yīng)剪板機所處的工作環(huán)境的要求。而且剪板機的傳動裝置盡量做到結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、成本低廉、工作可靠等要求。由于總體傳動方案中可能會用到幾種傳動形式的多級傳動，所以在確定總體傳動方案是要了解幾種傳動形式的特點：
1．帶傳動的承載能力小，在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時,較其它傳動形而言，其所需結(jié)構(gòu)尺寸要大的多，但具有結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，價格低廉,能吸振緩沖，傳動效率高的特點，宜布置在高速級。
2．鏈傳動只能實現(xiàn)平行軸間鏈輪的同向傳動，磨損后易發(fā)生跳齒，不均勻有沖擊，不適用于高速級，應(yīng)布置于低速級。
3．開式直齒圓柱齒輪傳動由于潤滑后潤滑液不易保存，也暴露在外面，這樣的話，它的工作環(huán)境與圓錐齒輪傳動等其他傳動相比則要差，由于潤滑不好回造成磨損嚴(yán)重，壽命也較其他傳動短，應(yīng)布置在低速級。
4．斜齒圓柱齒輪傳動適合用在速度高或傳動平穩(wěn)的場合，因為其傳動平穩(wěn)性和接觸疲勞強度比較的高。
5．圓錐齒輪傳動的嚙合性較其他齒輪傳動要好，能承受高負(fù)載，而且壽命長，但由于它的加工比較困難，所以要限制齒數(shù)、模數(shù)和傳動比，故在高速級的傳動中運用較多。
根據(jù)性能、工作條件、成本的各方面的因素，選擇帶傳動和直齒圓柱齒輪進(jìn)行若干個減速級的傳動。
優(yōu)點：采用V帶傳動，傳動效率較高；成本低廉，經(jīng)濟(jì)實用；結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊傳動平穩(wěn)，可承受較大的預(yù)緊力，具有過載保護(hù)；緩沖吸振等，還可減少帶傳動的尺寸。
本次設(shè)計剪板機設(shè)計的總體方案為電動機經(jīng)過一級帶輪減速及一級齒輪減速驅(qū)動主軸上的曲柄滑塊機構(gòu)，使刀架上下運動，刀架上的刀片對板料進(jìn)行剪切。此次設(shè)計的傳動系統(tǒng)圖如圖2.4所示。
1-壓料架 2-機身 3-下刀架 4-壓料腳
5-減速齒輪 6-曲柄機構(gòu) 7-制動器 8-電動機
9-V帶 10-離合器 11-上刀架
圖2.4 機械上傳動式剪板機工作原理圖
電動機8通過V帶9減速，通過離合器10和齒輪減速系統(tǒng)5驅(qū)動偏心軸，然后通過連桿帶動上刀架11，把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為刀架的上下往復(fù)直線運動，對板材進(jìn)行剪切工作。在刀架下行時，隨動式彈簧壓料器在剪切之前壓緊板料[5]。
3電動機的選擇
3.1.電動機的選型
本次剪板機采用機械傳動方案，用電動機作為該剪板機的動力原件。這次畢業(yè)設(shè)計應(yīng)該根據(jù)載荷大小和啟動性能、制動、正反轉(zhuǎn)的頻率程度等條件來選擇。電動機一般有直流與交流這兩種。如無特別需要，一般選用Y系列三相交流異步電動機。Y系列電動機為上世紀(jì)80年代的更新?lián)Q代產(chǎn)品，Y系列交流三相異步電動機多為封閉式三相異步電動機,能防止灰塵、鐵屑或其它雜物侵入電機內(nèi)部，使電動機有一個良好的運行環(huán)境。Y系列三相異步電動機具有高效，節(jié)能，性能好，低噪音，體積小，振動小，運行安全可靠，安裝尺寸與功率等級符合國際標(biāo)準(zhǔn)（IEC）。Y系列三相交流異步電動機不僅使用于水泵、鼓風(fēng)機、金屬切削機床及運輸機械等運行環(huán)境良好的工作中,更使用于灰塵較多、水土飛濺的運行環(huán)境中,如碾米機,磨粉機,脫殼機及其它農(nóng)業(yè)機械,礦山機械等。
根據(jù)剪板機的一般工作環(huán)境和設(shè)計要求，本次剪板機的設(shè)計選用選用三相籠型異步電動機，Y系列，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，頻率50Hz。
3.2電動機容量的選擇
選擇合適的電動機的功率，對于剪板機的正常工作與經(jīng)濟(jì)性有重要的影響。容量過小的電動機，不能保證電動機的正常工作或容易發(fā)生電動機過載而發(fā)生損壞。容量過大的電動機，雖然能保證電動機的正常工作，但是價格較高，而且經(jīng)常不能滿載工作，其效率和功率因數(shù)都較低,增加電能消耗而造成能源的浪費，不符合經(jīng)濟(jì)性的要求！
本次剪板機的設(shè)計要求剪裁20mm厚的金屬板材，根據(jù)諾沙里公式[6]：
(3.1)
式中 ——剪切力，；
——被剪板料強度極限，實際中的板料；
——被剪板料延伸率，；
——被剪板料厚度，；
——上刀刃傾斜，；
——被剪部分彎曲力系數(shù)，；
——前刃側(cè)向間隙相對值， ；
——壓具影響系數(shù)，。
把已知數(shù)據(jù)代入式（3.1）
解得：
考慮到刃口鈍化系數(shù)后，實際的剪切力應(yīng)比理論剪切力大，則實際剪切力為:
刀架工作功率：
（3.2）
式中 ——剪切力,；
——刀架速度,。
把已知數(shù)據(jù)代入式（3.2）
解得：
傳動裝置的總效率： （3.3）
查文獻(xiàn)資料[7]得式中、、、分別為聯(lián)軸器、滾動軸承、圓柱齒輪傳動和皮帶的效率。(?。?lián)軸器），（滾動軸承），（齒輪精度為8級，不包括軸承效率），)則：
電動機所需功率：
（3.4）
代入數(shù)據(jù)解得：
由于傳動由皮帶和齒輪組成的。按推薦的傳動副傳動比較合理的范圍，取V帶傳動比。二級圓柱齒輪減速器傳動比，則總傳動比合理范圍為 =16～160,=30r/min,則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為：
查表19-3YZR系列冶金及起重用三相異步電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)[7],選取YZR250M1-6型電動機比較合適,其技術(shù)參數(shù)[7]如下:功率為37kW，滿載時的電流、轉(zhuǎn)速、效率分別為26.5A、960r/min、89%。其主要性能如下表3.1。
表3.1電動機性能
型號
額定功率kW
YZR250M1-6
37
3.13
3.13
3.3計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)
總傳動比
（3.5）
（3.6）
式中 ——V帶傳動比,;
——圓柱齒輪傳動比, 。
計算各軸轉(zhuǎn)速
（3.7）
（3.8）
則各軸的功率：
各軸轉(zhuǎn)矩 (3.9)
式中 ——電動機轉(zhuǎn)矩,；
——電動機功率,；
——滿載轉(zhuǎn)速, r/min 。
運動和動力參數(shù)計算結(jié)果整理于下表3.2：
表3.2各軸運動的參數(shù)
軸名
效率P()
轉(zhuǎn)矩T（）
轉(zhuǎn)速r/min
傳動比
效率
輸出
輸出
電動機軸
37
368.07
960
4
0.95
Ⅰ軸
34.45
1370.83
240
8
0.95
Ⅱ軸
32.4
10310
30
4帶傳動設(shè)計計算
4.1帶的選型
帶傳動按照原理來可以分為摩擦傳動與嚙合傳動兩種，其中摩擦傳動的帶傳動依靠傳動帶與帶輪的摩擦力實現(xiàn)傳動，如平帶傳動、V帶傳動等。在同樣的張緊力的條件下，V帶輪傳動能力允許的傳動力比較大，而且V帶輪傳動通常是多條帶并用，結(jié)構(gòu)較緊湊，造價便宜，傳動平穩(wěn)以及緩沖吸振等優(yōu)點。因此，在很多機械中到用到V帶傳動。
4.2確定計算功率
計算功率是根據(jù)傳遞的額定功率，并考慮到載荷性質(zhì)和每天運轉(zhuǎn)時間長短的因素的影響而定的。
（4.1）
式中 ——電動機功率，;
——工作情況系數(shù)。
查文獻(xiàn)資料[8]，金屬剪切機床的載荷變化小，一天工作時間10到16個小時，取。
代入數(shù)據(jù)得：。
4.3選擇V帶的型號
根據(jù)和主動帶輪（小帶輪）轉(zhuǎn)速，由查文獻(xiàn)資料[8]中選定C型V帶。
4.4確定帶輪基準(zhǔn)直徑
根據(jù)文獻(xiàn)資料[8]中得出，小帶輪基準(zhǔn)直徑為。
驗算小帶輪的帶速
一般應(yīng)使,對于普通V帶應(yīng)使，由于小帶輪的帶速為，所以小帶輪符合范圍。
計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑
并按照V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列進(jìn)行圓整,圓整后
4.5確定中心距和帶輪的基準(zhǔn)長度
當(dāng)結(jié)構(gòu)上對中心距無一定要求,可下式初步中心距
（4.2）
代入,
初定取,然后由帶傳動的幾何關(guān)系,可按下式計算所需帶的基準(zhǔn)長度
(4.3)
代入數(shù)據(jù)得
根據(jù)查文獻(xiàn)資料[8]中，可以選取與之接近的基準(zhǔn)長度，由于V帶的中心距一般是可以調(diào)整的,故采用下式進(jìn)行近似計算
（4.4）
代入數(shù)據(jù)得
考慮安裝調(diào)整和補償預(yù)緊力(如帶伸長而松弛后的緊張)的需要，中心距的變化范圍為
4.6驗算小帶輪的包角
根據(jù)對包角的要求，應(yīng)保證
（4.5）
代入數(shù)據(jù)得
則小帶輪上的包角滿足要求。
4.7確定V帶根數(shù)
（4.6）
式中 ——包角系數(shù)，查文獻(xiàn)資料[8]；
——長修正系數(shù),查文獻(xiàn)資料[8]；
——單根V帶的基本額定功率；
——單根V帶額定功率的增量；
根據(jù)，，查文獻(xiàn)資料[8]，用內(nèi)插法得
由下式得功率增量為
（4.7）
式中 ——彎曲影響系數(shù)，查文獻(xiàn)資料[8]C型V帶；
——小帶輪轉(zhuǎn)速，；
——傳動系數(shù)，查文獻(xiàn)資料[8]；
代入數(shù)據(jù)式（4.7)得
代入數(shù)據(jù)式(4.6)得
圓整得根，符合C型帶的最多使用根數(shù)。
4.8求初拉力及帶輪軸上的壓力
查文獻(xiàn)資料[8]得C型普通V帶的每米長質(zhì)量考慮離心力不利的影響，和包角對所需預(yù)緊力的影響，單根V帶的預(yù)緊力為
（4.8）
代入數(shù)據(jù)式（4.8）得
為了設(shè)計安裝帶輪的軸和軸承，必須確定帶傳動作用在帶輪軸上的力，此壓力稱為軸壓力。如果不考慮帶的兩邊的拉力差，則壓軸力可以近似的按帶的預(yù)緊力的合力來計算，即
（4.9）
式中： ——帶的根數(shù)；
——單根帶預(yù)緊力；
——主動輪上的包角；
代入數(shù)據(jù)的
4.9小輪帶的機構(gòu)設(shè)計
帶輪材料常用灰鑄鐵、鋼、鋁合金和工程塑料的。其中灰鑄鐵應(yīng)用最為廣泛，由于帶速時，一般使用HT150。
由參考文獻(xiàn)[7]得：電機軸，電機軸伸出長度為，且已知小帶輪的基準(zhǔn)直徑，
所以小帶輪采用腹板式結(jié)構(gòu)[9]。帶輪的基準(zhǔn)直徑為。
查文獻(xiàn)[8]得C型V帶帶輪的輪槽尺寸如下：
輪槽基準(zhǔn)寬度
基準(zhǔn)線上槽深
基準(zhǔn)線下槽深
槽間距
槽邊距
最小輪緣厚
輪槽角
輪槽結(jié)構(gòu)如圖4.1所示
圖4.1 輪槽結(jié)構(gòu)
帶輪寬：
帶輪外徑：=
輪緣外徑： ，取
輪轂長度： 因為
所以，取
，取
小帶輪的結(jié)構(gòu)如圖4.2
圖4.2 小帶輪結(jié)構(gòu)
4.10大輪帶的機構(gòu)設(shè)計
帶輪材料常用灰鑄鐵、鋼、鋁合金和工程塑料的。其中灰鑄鐵應(yīng)用最為廣泛，由于帶速時，一般使用HT150。
初選大帶輪的軸徑，已知大帶輪的基準(zhǔn)直徑，所以大帶輪選用輪輻式結(jié)構(gòu)。
輪槽尺寸同小帶輪。
輪緣及輪轂的尺寸：
帶輪寬：
帶輪外徑：
輪轂外徑：，取
輪轂長度：因為
所 ，取
(4.10)
式中： ——傳遞的功率，為；
——帶輪的轉(zhuǎn)速，為；
——輪輻數(shù)，取。
代入數(shù)據(jù)得 ==95.7mm
=0.8=0.8×95.7mm=76.56mm
=0.4=0.4×95.7mm=38.28mm
=0.8=0.8×38.28mm=30.62mm
=0.2=0.2×95.7mm=19.14mm
=0.2=0.2×76.56mm=15.31mm
大帶輪的結(jié)構(gòu)如圖4.3
圖4.3 大齒輪機構(gòu)
5齒輪的設(shè)計計算
5.1確定齒輪材料、精度等級及齒輪齒數(shù)
根據(jù)設(shè)計的傳動方案選擇斜齒圓柱齒輪傳動，查文獻(xiàn)資料[9]，由于機器工作時屬于中速中等沖擊，選取大小齒輪的材料均為45Cr（調(diào)質(zhì)處理），硬度為240~260HBS。因為是普通減速器，查文獻(xiàn)資料[9]選8級精度，要求齒面粗糙度。初選螺旋角。
5.2確定設(shè)計準(zhǔn)則
由于該減速器為開式齒輪傳動，按理應(yīng)根據(jù)保證齒面抗磨損機齒根抗折斷能力準(zhǔn)側(cè)進(jìn)行計算，但是現(xiàn)今理論對于齒面磨損能力的計算方式迄今尚不夠完善。故對于開式齒輪傳動目前為按彎曲疲勞強度校核齒根的彎曲強度計算，再適當(dāng)增大模數(shù)。選小齒輪齒數(shù)為，大齒輪齒數(shù)。
5.3按齒根彎曲強度設(shè)計
由齒根彎曲強度的設(shè)計公式：
(5.1)
5.3.1確定式中內(nèi)的各計算數(shù)值
載荷系數(shù)
(5.2)
載荷系數(shù)
根據(jù)縱向重合度，查資料[9]螺旋角影響系數(shù)
計算當(dāng)量齒數(shù)
查取齒形系數(shù)，得；。
查取應(yīng)力校正系數(shù)，得；。
彎曲疲勞強度
查文獻(xiàn)資料[9]小齒輪的彎曲疲勞強度極限。大齒輪的彎曲疲勞強度極限。
彎曲疲勞壽命系數(shù)
查得，。
計算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù) 由 (5.3)
查取齒形系數(shù)，得；。
查取應(yīng)力校正系數(shù)，得；。
計算大、小齒輪的并加以比較
小齒輪的數(shù)值大
5.3.2設(shè)計計算
對比計算結(jié)果，可取由彎曲強度算得模數(shù)4.64并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)植。按接觸強度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù)
小齒輪取大齒輪齒數(shù)
5.4幾何設(shè)計尺寸計算
計算中心距
將中心距圓整為。
按圓整后的中心距修正螺旋角
螺旋角改變不多，故上述參數(shù)不必修正。
計算大、小分度圓直徑
計算齒輪寬度
為防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯位時導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大大齒輪的工作載荷，常將小齒輪的齒寬在圓整數(shù)值的基礎(chǔ)上人為地加寬。
故取小齒輪的齒寬。
大齒輪的齒寬。
5.5結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制齒輪零件圖
5.5.1對小齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計
根據(jù)上面的計算得出齒輪尺寸值，見表5.1：
表5.1 圓柱齒輪幾何尺寸
名稱
代號
公式
小齒輪
大齒輪
法面模數(shù)
法面壓力角、端面壓力角
、
分度圓直徑
齒頂高
齒根高
齒全高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
基圓直徑
法面齒距
基圓齒距
齒厚
頂隙
因為小齒輪的齒頂圓直徑 ，所以小齒輪可以做成實心結(jié)構(gòu)的齒輪[9]。小齒輪的結(jié)構(gòu)如圖5.1所示。
5.5.2對大齒輪輪輻的設(shè)計
由于大齒輪的齒頂圓直徑，所以選用輪輻截面為輪輻式結(jié)構(gòu)的齒輪[9]。輪輻數(shù)取
因為大齒輪的材料為鑄鐵，所以
取
取
取
取
取
取
取
取
大齒輪如圖5.2所
圖5.1 小齒輪的結(jié)構(gòu)
圖5.2 大齒輪的結(jié)構(gòu)
6高速軸的設(shè)計
6.1軸的材料選用
軸的材料首先應(yīng)該有足夠的強度，對應(yīng)力集中敏感性低；還須要滿足剛度、耐磨性、耐腐性等要求，而且要求具有良好的加工性能，價格低廉。軸的常用材料主要是碳鋼和合金鋼，其中由于碳鋼比合金鋼廉價，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學(xué)處理的辦法提高耐磨性和抗疲勞強度。在載荷一定的情況下，好的材料能提高軸的工作性能及壽命，但同時要考慮到材料的經(jīng)濟(jì)性，故采用45號鋼，并做調(diào)質(zhì)處理。
6.2軸徑的最小許用值
軸在轉(zhuǎn)矩的作用下，產(chǎn)生切應(yīng)力。對于圓截面的實心軸，其抗扭強度條件為：
（6.1）
式中 ——軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩，；
——軸的抗扭截面系數(shù)，；
——傳遞的功率，為；
——帶輪的轉(zhuǎn)速，為；
、——軸的切應(yīng)力、許用應(yīng)力，45號鋼為；
——帶輪的轉(zhuǎn)速，。
軸的設(shè)計計算公式為
（6.2）
C值查文獻(xiàn)資料[8]得，代入數(shù)據(jù)得
考慮到軸的最小直徑處于安裝的皮帶大帶輪與小齒輪，會有鍵槽存在，故需將估計的軸直徑加大，取mm。查文獻(xiàn)資料[10]，取標(biāo)準(zhǔn)直徑。
6.3確定軸結(jié)構(gòu)
6.3.1擬定軸上零件的裝配方案
軸承、套筒、皮帶輪、軸端擋圈從左端向右依次安裝。軸承、套筒、齒輪、軸端擋圈依次從軸的右端向左安裝，軸承選擇型30222圓錐滾子軸承。傳動軸的零件裝配及軸的機構(gòu)如圖6.1所示。
1.軸端擋圈 2.大帶輪 3.套筒 4.圓錐滾子軸承 5.小齒輪
圖6.1 傳動軸的結(jié)構(gòu)及裝配圖
6.3.2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
6.2直軸機構(gòu)圖
確定，，
6.3.3確定軸上圓角和倒角尺寸
取軸端倒角為，除下圖標(biāo)注外，各軸肩處的圓角半徑，均為R2。
6.4軸的強度校核計算
輸出軸上的功率P，轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T
，，
小齒輪上所受的力、、，大齒輪與小齒輪相互作用，依據(jù)牛頓第三定律
，，，(d為小齒輪的分度圓直徑)
直軸受力分析如圖6.3
圖6.3 主軸的受力分析圖
最危險截面，按第四強度理論校核
該軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），差得，故設(shè)計的軸有足夠的強度。
6.5向心角接觸軸承的壽命計算
根據(jù)文獻(xiàn)資料[10]，向心角接觸軸承30220的尺寸為
由文獻(xiàn)資料[8]查得心角接觸軸承30220的內(nèi)部軸向力的計算公式為：
（6.3）
其中，由于、則、。
因為這對軸承反裝，,故軸承1為壓緊端，有：
由查資料[12]得30220軸承的，而
查得，;，；，取，則軸承的當(dāng)量動載荷為：
因為這兩個軸承的型號相同，所以其中當(dāng)量動載荷大的軸承壽命短，因為,所以只需計算軸承2的壽命。
查資料[12]30220軸承。取，，則代入下式
（6.4）
得
由此可見軸承的壽命大于軸承的預(yù)期壽命，所以所選軸承型號合適。
7曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計
7.1曲柄滑塊機構(gòu)
曲柄滑塊結(jié)構(gòu)如圖7.1所示：
圖7.1 曲柄滑塊結(jié)構(gòu)圖[11]
曲軸滑塊機構(gòu)由曲軸、上連桿、下連桿組成。曲軸做旋轉(zhuǎn)運動帶動連桿作擺動，從而帶動上刀架在導(dǎo)軌中作上下往復(fù)運動。
7.2曲柄滑塊機構(gòu)運動規(guī)律
7.2.1曲柄滑塊機構(gòu)的運動分析
曲柄滑塊機構(gòu)由連桿、曲柄和滑塊組成，如圖7.4所示。OA是曲柄，O點是曲柄的旋轉(zhuǎn)中心。AB為連桿，A點事曲柄和連桿的聯(lián)結(jié)點。B點為連桿與滑塊的聯(lián)結(jié)點。曲柄的長度為，也稱為曲柄半徑，連桿長度為。
該機構(gòu)中以O(shè)為中心，以一定的角速度繞O作旋轉(zhuǎn)運動，則刀架(滑塊)以一定速度作直線往復(fù)運動。刀架(滑塊)位移和轉(zhuǎn)角的關(guān)系可以根據(jù)幾何關(guān)系推導(dǎo)出：
(7.6)
又知
由以上兩式整理可得：
(7.7)
又由于稱為連桿系數(shù)，一般取值為：，
由二項式定理得
又有倍角關(guān)系知，將上式代入式(7.7)得，
(7.8)
式中： ——滑塊的位移(即刀架運動的從上下止點的距離)，；
——曲柄的轉(zhuǎn)角，從下止點開始算起，方向與曲柄轉(zhuǎn)向相反；
——曲柄長，；
——連桿長度(當(dāng)連桿的長度可調(diào)時，取最短時的值)，。
對式兩邊時間求導(dǎo)，可推導(dǎo)出：
(7.9)
式中： ——滑塊的速度，；
——曲柄連桿的角速度，；
——曲柄半徑，；
——曲柄每分鐘轉(zhuǎn)速，。
圖7.2 曲柄連桿機構(gòu)運動關(guān)系計算簡圖[5]
由計算可知，盡管曲柄做勻速轉(zhuǎn)動，但滑塊在運動中各點的速度是不等的。當(dāng)滑塊運動到上止()點和下止點()的時候，其運動速度等于零，即。當(dāng)滑塊運動到點()和()的時候，它的運動速度是最大的。
7.2.2曲柄滑塊機構(gòu)的受力分析
如圖7.5所示，在的作用下曲柄首先承受扭矩的作用，同時曲柄滑塊機構(gòu)各運動零件的摩擦力又使扭矩變大，對于單邊傳動的曲軸滑塊機構(gòu)，曲軸上鎖承受的扭矩為：
圖7.3 曲柄受力簡圖[11]
（7.10）
上式可寫成
（7.11）
式中： ——曲柄所受的扭矩，；
——工件變形抗力，；
——當(dāng)量力臂，；
——曲柄頸直徑，；
——支承頸直徑，；
——連桿球頭或連桿銷直徑，；
——摩擦因數(shù)，；
——連桿系數(shù)。
從上式可知，即使作用在連桿上的工件變形抗力不變，曲軸承受的扭矩或當(dāng)量力臂也是一個變量，它隨著曲軸轉(zhuǎn)角的增大而增大，在時為最小，在左右時為最大。
7.3曲軸的設(shè)計計算
曲柄是剪板機機械的最重要零件，由于它受力復(fù)雜，故設(shè)計制造要求高。材料選用18CrMnMoB調(diào)質(zhì)鋼而且曲軸支承軸頸和曲柄頸需要精車或光磨。為了延長曲軸壽命，在各軸頸特別是圓角處，最好用棍子輾壓強化。
7.3.1曲軸的機構(gòu)設(shè)計
在設(shè)計曲軸時，先決定曲軸的有關(guān)尺寸，然后再進(jìn)行精確校驗。
圖7.4曲軸的結(jié)構(gòu)[11]
支承頸直徑根據(jù)曲軸的有關(guān)尺寸根據(jù)經(jīng)驗公式[11]：
（7.12）
式中 ——剪板機公稱壓力,。
則
取，則曲柄頸直徑為。
則偏心距為，則取。
其他各部分尺寸見下表7.1
表7.1曲軸尺寸經(jīng)驗數(shù)據(jù)
曲軸各部分尺寸名稱
代號
經(jīng)驗數(shù)據(jù)
實際尺寸（mm）
曲柄頸直徑
132
支撐頸長度
180
曲柄兩臂外側(cè)面向長度
300
曲柄頸長度
180
圓角半徑
9.6
曲柄臂寬度
180
曲柄臂寬度
87.5
偏心距
R
192
7.3.2曲軸的強度計算
曲軸除了承受扭矩的作用力外，還承受工件變形抗力給予的彎矩作，為圖7.3
將截面B-B、C-C為危險截面，而且對載荷做了一些簡化：1）大齒輪對曲軸的作用力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于連桿對曲軸的作用力，所以可忽略不計；2）連桿對曲軸的作用力近似看成公稱壓力Pg,并且看做Pg/2作用于連桿軸瓦兩側(cè)[11]。
則危險截面C-C的彎矩為
（7.13）
危險截面C-C的最大彎曲應(yīng)力：
(7.14)
式（7.13）和（7.14）中
——公稱壓力，；
——支撐頸長度，；
——曲柄兩臂外側(cè)面向長度，；
——曲柄頸直徑，；
——圓角半徑，；
、——軸的最大彎曲應(yīng)力、許用最大彎曲應(yīng)力，18CrMnMoB調(diào)質(zhì)鋼為；
——彎曲截面系數(shù)。
代入數(shù)據(jù)得
圖7.4 曲軸計算簡圖（純彎梁法）[11]
理論上在曲柄頸上，除受彎矩作用外，尚受到扭矩的作用，本應(yīng)該按彎扭聯(lián)合作用計算。但實際上彎矩比扭矩要大得多，故可以忽略扭矩產(chǎn)生的應(yīng)力，因此對于標(biāo)準(zhǔn)行程的剪板機，用式（7.3）計算危險截面C-C的最大應(yīng)力是否滿足要求足夠準(zhǔn)確。
曲軸除了在曲柄頸的C-C截面上有可能破壞以外，在支承頸的B-B截面也要很大的機會破壞，故尚需要核算B-B截面的強度。但是與C-C截面恰恰相反的是，B-B截面上所受到的扭矩要比彎矩大得多，故可以忽略彎矩的影響，只計算B-B截面的扭矩：
(7.15)
危險截面B-B的最大剪應(yīng)力：
(7.16)
式（7.4）和（7.5）中
——公稱壓力，N；
——支承頸直徑，；
——公稱當(dāng)量力臂，；
、——軸的最大剪應(yīng)力、許用最大剪應(yīng)力，18CrMnMoB調(diào)質(zhì)鋼為Pa；
——扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)。
代入數(shù)據(jù)得
7.4連桿的設(shè)計
由于采用曲柄滑塊形式如圖7.5所示，AB桿長。機構(gòu)在時的傳動角，為壓力角，同時為了保證曲柄滑塊的性能合理，要求 。
圖7.5 曲柄滑塊機構(gòu)示意圖
由上圖可知：
因為，所以
的最大值為1
,代入數(shù)據(jù)得
根據(jù)市場上出售的樣機，選。連桿材料用HT200，連桿結(jié)構(gòu)簡如圖7.6。尺寸確定：
,
圖7.6 連桿結(jié)構(gòu)簡圖
7.5曲軸連桿機構(gòu)中的滑動軸承
在剪板機中，曲柄連桿機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)速度較低，但載荷較大，因此必須檢驗作用在滑動軸承上的軸瓦上的壓強。
連桿大端軸承襯的壓強為：
曲軸兩端軸承襯的壓強為:
連桿小端軸承襯的壓強為：
三種軸承襯的材料均選ZQSn6-6-3。類型為剖分式曲軸滑動軸承。
8控制系統(tǒng)設(shè)計
在剪板機控制系統(tǒng)中，一般都裝有離合器和制動器，用來控制工作機構(gòu)的運動和停止。剪板機常用的離合器可分為剛性離合器和摩擦離合器兩類；常用的制動器有圓盤式制動器、帶式制動器和閘瓦式制動器。
8.1離合器的選用
剪板機的離合器一般有剛性離合器和摩擦離合器兩種。剛性離合器通過鍵連接把主動部分和從動部分連接起來。根據(jù)鍵類型的不同，可分為轉(zhuǎn)鍵式、滑銷式、滾柱式和牙嵌式等幾種，本次設(shè)計采用雙轉(zhuǎn)鍵式離合器。轉(zhuǎn)鍵式離合器的一般結(jié)構(gòu)如圖8.1所示。中套4裝在大齒輪內(nèi)孔中部，用平鍵與大齒輪連接，跟隨大齒輪轉(zhuǎn)動。內(nèi)套2和外套6分別用平鍵與曲軸3連接。內(nèi)、外套的內(nèi)孔上各加工出兩個缺月形的槽，而曲軸的右端加工出兩個半月形的槽，兩者組成兩個圓孔，主鍵和副鍵便裝在這兩個圓孔中，并可在圓孔中轉(zhuǎn)動。
半圓形轉(zhuǎn)鍵離合器，它的主動部分包括大齒輪8、中套4和兩個滑動軸承等；從動部分包括曲軸3、內(nèi)套2和外套6等；接合件是兩個轉(zhuǎn)鍵（一個工作鍵也叫主鍵，一個副鍵）；操縱機構(gòu)由關(guān)閉器等組成
在離合器的操控機構(gòu)的作用下，離合器的工作鍵轉(zhuǎn)過一個角度，使得中套上的半圓形槽和傳動軸上的半圓形槽對正，此時離合器就嚙合了，這樣從動軸會被大齒輪經(jīng)中套和工作鍵帶動，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)動。操縱機構(gòu)上有復(fù)位彈簧，可以使離合器復(fù)位，這樣大齒輪就繞套筒轉(zhuǎn)動(從動軸就停轉(zhuǎn)動)，完成一個工作循環(huán)。
8.2制動器的選用
制動器都是通過摩擦作用來實現(xiàn)制動的，常用的制動器有圓盤式制動器、帶式制動器和閘瓦式制動器三種。本次設(shè)計采用帶式制動器，常用的有偏心帶式制動器、凸輪帶式制動器和氣動帶式制動器。
本次設(shè)計采用凸輪帶式制動器，結(jié)構(gòu)簡圖如圖8.2所示，其中制動彈簧5是用來控制制動帶6的張緊，而凸輪l、杠桿4和滾輪用來控制其松開的，因此，在非制動行程時，剪板機的制動帶是松開的，而且這樣能量損耗也會比較小。制動器改為凸輪帶式制動器以后，能量損耗與壓力機電動機功率之比變?yōu)?．67％，下降約50％。順便應(yīng)說明—點，由于小型機一般沒有滑塊平衡裝置，因此，在壓力機空程向下時，為了防止連桿等零件的“超前”現(xiàn)象，應(yīng)提供一定的制動力矩。故非制動行程一般指回程。
1— 滑動軸承 2—內(nèi)套 3—曲軸 4—中套 5—滑動軸承 6—外套
7—端蓋 8—大帶輪 9—尾板 10—彈簧 11—平鍵 12—副鍵
13—工作鍵 14—拉板 15—副鍵板 16—工作鍵
圖8.1 轉(zhuǎn)鍵式離合器的一般結(jié)構(gòu)
1—凸輪 2—制動輪 3—滾輪 4—杠桿 5—制動彈簧 6—制動帶
圖8.2 凸輪帶式制動器[11]
8.3離合器的操縱機構(gòu)
圖8.3所示是電磁鐵控制的離合器操縱機構(gòu)示意圖，此操縱機構(gòu)可以使壓力機獲得單次行程和連續(xù)行程。
單次行程：預(yù)先將拉桿5上的圓孔與右邊的打棒3上的銷子11連接起來，形成單次行程工作狀態(tài)。工作時，電磁鐵6通電，銜鐵上吸，拉桿向下拉打棒；由于打棒的臺階面4壓在齒條12上面，由于齒條也跟著向下；齒條帶動齒輪1和關(guān)閉器10轉(zhuǎn)過一定角度，尾板與轉(zhuǎn)鍵在拉簧的作用下轉(zhuǎn)動，離合器接合，曲軸轉(zhuǎn)動，滑塊向下運動。在曲軸旋轉(zhuǎn)一周前，電磁鐵仍然處于通電狀態(tài)。但隨曲軸一起旋轉(zhuǎn)的凸塊2將撞開打棒；齒條與大棒脫離，并在下端彈簧的作用下向上運動，經(jīng)齒輪帶動關(guān)閉器回到原位置，離合器脫開；曲軸在制動器作用下停止轉(zhuǎn)動，滑塊完成單次行程。若要再次進(jìn)行單次行程，則必須先使電磁鐵斷電，讓打棒在它下面的彈簧作用下復(fù)位，并重新壓住齒條，才能實現(xiàn)再次行程。綜上所述，這種機構(gòu)能夠防止由于操縱失誤而產(chǎn)生的連沖現(xiàn)象。
連續(xù)行程：先用銷子將拉桿5上的圓孔與左邊齒條12連接起來，形成連續(xù)行程工作狀態(tài)。工作時時電磁鐵通電，銜鐵上吸，拉桿向下拉齒條，于是經(jīng)齒輪帶動關(guān)閉器轉(zhuǎn)動一定角度，離合器結(jié)合，曲軸旋轉(zhuǎn)。此時凸塊和打棒已不起作用，如不使電磁鐵斷電，滑塊便作連續(xù)行程。要使離合器脫開和曲軸停止轉(zhuǎn)動，則必須斷開電磁鐵的電源，齒條才能在它下面彈簧的作用下向上移動，經(jīng)齒輪使關(guān)閉器復(fù)位并擋住尾板。
1— 齒輪 2—凸輪 3—打棒 4—臺階面 5—拉桿 6—牽引電磁鐵
7—銜鐵 8—擺桿 9—機身 10—關(guān)閉器 11—銷子 12—齒條
圖8.3 電磁鐵控制的離合器操縱機構(gòu)示意圖
8.4電動機的啟動與制動
鼠籠式異步電動機采用全壓直接啟動時，控制線路簡單，維護(hù)工作量較少。但是，并不是所有異步電動機在任何情況都可以采用全壓。這是因為異步電動機的全壓啟動電流一般可達(dá)額定電流的4到7陪。過大的啟動電流會降低電動機的壽命，致使變壓器二次電壓大幅度下降，減小電動機本事的啟動扭矩，甚至使電動機根本無法啟動，還要影響同一電網(wǎng)路中其它設(shè)備的正常工作。一般來說，電動機容量在10kW以下者，可直接啟動。10kW以上的異步電動機是采用降壓啟動方式。
本設(shè)計采用降壓啟動也稱為星形-三角形降壓啟動，簡稱星三角降壓啟動。在啟動時將電動機定子繞組接成星形，每相繞組承受的電壓為電源的相電壓（220V),減小了啟動電流對電網(wǎng)的影響。而在其啟動后期則按預(yù)先整定時間換接三角形接法，每相繞組承受的電壓為電源的線電壓（380V），電動機進(jìn)入正常運行。凡是正常運行時定子繞組接成三角形的鼠籠式異步電動機，均可采用這種方式。
機械制動是在電動機斷電后利用機械裝置對其轉(zhuǎn)軸施加相反的作用力矩來進(jìn)行制動。電磁抱閘就是常用方法之一，結(jié)構(gòu)上電磁抱閘由制動電磁鐵和閘瓦制動器組成。斷電制動型電磁抱閘在電磁線圈斷電后，利用閘瓦對電動機軸進(jìn)行制動，電磁鐵線圈得電時，松開閘瓦，電動機可以自由轉(zhuǎn)動。圖8.4為電動機的啟動與制動的主電路。
圖8.4 電動機的啟動與制動的主電路
圖8.5為電動機的啟動與制動的控制線路。啟動：按下啟動按鈕SB2，接觸器KM