畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-小型剪板機(jī)的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).doc

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1、 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文題目：小型剪板機(jī)的設(shè)計(jì)姓名：學(xué)號(hào)：班級(jí)：年級(jí)：專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間：2015年 5 月12日武昌工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專用稿紙作者聲明本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下由本人獨(dú)立撰寫(xiě)完成的，沒(méi)有剽竊、抄襲、造假等違反道德、學(xué)術(shù)規(guī)范和其他侵權(quán)行為。對(duì)本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。因本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）引起的法律結(jié)果完全由本人承擔(dān)。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）成果歸武昌工學(xué)院所有。特此聲明作者專業(yè)：機(jī)械制造及其自動(dòng)化作者學(xué)號(hào)：作者簽名： 年 月 日（手填時(shí)間）小型剪板機(jī)的設(shè)計(jì)The Design O

2、f SmallShears2015年 5 月12日- 0 -摘 要剪板機(jī)設(shè)計(jì)要求其剪切厚度為3mm，剪切寬度1000mm，滑塊的行程為80mm，每分鐘剪切次數(shù)為30次。剪板機(jī)對(duì)胚料進(jìn)行成型加工的鍛壓機(jī)械，設(shè)計(jì)中動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)提供，經(jīng)過(guò)一級(jí)帶傳動(dòng)和一級(jí)齒輪傳動(dòng)減速來(lái)完成整個(gè)傳動(dòng)的，其中設(shè)計(jì)中剪板機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過(guò)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)板料的剪切。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易加工、使用及維護(hù)方便、比較實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在機(jī)械設(shè)備中。首先對(duì)剪板機(jī)的工作原理、背景和發(fā)展趨勢(shì)等做了簡(jiǎn)要介紹；接著分析了簡(jiǎn)易剪板機(jī)的傳動(dòng)方式；然后根據(jù)給定參數(shù)要求對(duì)傳動(dòng)方式和結(jié)構(gòu)進(jìn)行選型設(shè)計(jì)；接

3、著對(duì)主要零部件進(jìn)行了相應(yīng)的校核。最后，提出了簡(jiǎn)易剪板機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的不足，以便于今后設(shè)計(jì)的改進(jìn)。 關(guān)鍵詞：剪板機(jī)；曲柄滑塊；鍛壓機(jī)械 - 0 - Abstract Shearing machine design requirements the shear thickness to 3 mm, shearing width 1000 mm, slide block schedule for 80 mm per minute, and the number of shear for thirty times. Powered by the motor through a belt drive

4、and a slowdown Gear. Shearing machine to embryo materials forming process of forging machinery, design is driven by motor provide, after level 1 belt drive and level of gear reduction to complete the entire drive, the design of the shearing machine drive system of the rotary motion is through the cr

5、ank slider mechanism into slide block reciprocating linear motion, realize the shear sheet. Slider-crank mechanism is simple in structure, easy to machining, use and maintenance convenient, more practical advantages, widely used in the mechanical equipment. First, I do a brief introduction to the sh

6、earing machine work principle, the background and the trend of development. Then analysis the simple shearing machine transmission mode. Transmission and structure according to the given parameter requirements for selection and design. Then designed machine on the main components are corresponding c

7、hecked. The the simple shearing machine drive structure design represents of the general process of design, selection of design work on the future of some reference value.Key words: cutting machine; crank and slide block; metal forming machinery- 0 -目 錄1 緒論11.1 剪板機(jī)簡(jiǎn)介11.2 剪板機(jī)的背景及趨勢(shì)11.3 剪板機(jī)工作原理22 總體方案

8、的確定32.1 凸輪機(jī)構(gòu)方案42.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)方案52.3 本次設(shè)計(jì)采用的方案63 電動(dòng)機(jī)、離合器和制動(dòng)器和刀具的選擇83.1 電動(dòng)機(jī)的選擇83.2 離合器的選用與計(jì)算113.3 制動(dòng)器的選擇123.4刀具的選擇134 計(jì)算144.1 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及其計(jì)算144.2 齒輪設(shè)計(jì)204.3 軸的設(shè)計(jì)245 曲柄連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)285.1 材料的選擇285.2 曲柄連桿結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律285.3 連桿的設(shè)計(jì)306 機(jī)身設(shè)計(jì)和緊固件選擇316.1 機(jī)身結(jié)構(gòu)316.2 機(jī)床的強(qiáng)度32- 0 -6.3 緊固件的選用32 結(jié)論33 主要參考文獻(xiàn)34- 0 - 緒 論1.1 剪板機(jī)簡(jiǎn)介隨著社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，

9、很多的工業(yè)部門(mén)、企業(yè)都在使用金屬板材，都需要對(duì)板材進(jìn)行切斷加工，所以剪板機(jī)在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中起到了很大的作用。為了很好的完成剪板的功能，探索出一種既經(jīng)濟(jì)又節(jié)能的剪板機(jī)，從而選擇了小型簡(jiǎn)易剪板機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。剪板機(jī)屬于直線剪切類型機(jī)器，能剪裁各種尺寸金屬板材的直線邊緣。在軋鋼、汽車(chē)行業(yè)、電器、儀表儀器行業(yè)、船舶、橋梁、鍋爐、壓力容器等各個(gè)行業(yè)中都有廣泛應(yīng)用。此外再根據(jù)剪板機(jī)的傳動(dòng)方式、結(jié)構(gòu)形式及使用性質(zhì)的不同等來(lái)分，又可以分為曲柄剪板機(jī)、螺旋剪板機(jī)、高速剪板機(jī)、高速?zèng)_裁剪板機(jī)、多工位自動(dòng)剪板機(jī)、沖壓液壓機(jī)、沖?；剞D(zhuǎn)頭剪板機(jī)和電磁剪板機(jī)。按其工藝用途和結(jié)構(gòu)類型可分為：平刃剪板機(jī)、斜刃剪板機(jī)、多用途

10、剪板機(jī)、專用剪板機(jī)和數(shù)控剪板機(jī)。1.2 剪板機(jī)的背景及趨勢(shì) 18世紀(jì)，英國(guó)工程師史密斯創(chuàng)制第一臺(tái)蒸汽錘，開(kāi)始了蒸汽動(dòng)力鍛壓機(jī)械的時(shí)代。1795年，英國(guó)的布拉默發(fā)明水壓機(jī)，但直到19世紀(jì)中葉，因?yàn)榇箦懠男枰艖?yīng)用于鍛造隨著電動(dòng)機(jī)的發(fā)明，十九世紀(jì)末出現(xiàn)了以電為動(dòng)力的機(jī)械剪板機(jī)以及空氣錘，并獲得快速成長(zhǎng)。近年來(lái)，生產(chǎn)的剪板機(jī)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(dòng)化程度、勞動(dòng)條件方面有很大改善，特別是開(kāi)始不斷地采用自動(dòng)化控制。 國(guó)內(nèi)外的情況進(jìn)行分析，可知剪扳機(jī)的發(fā)展會(huì)有以下幾種趨勢(shì)：1剪板機(jī)的可剪寬度在逐年增加，但機(jī)架凹口(喉口)

11、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(chǎng)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(dòng)化程度，增加經(jīng)濟(jì)效益，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；4液壓傳動(dòng)的剪板機(jī)及液壓與機(jī)械混合式傳動(dòng)的剪板機(jī)在逐漸增多； 5用微機(jī)控制和數(shù)控型的的剪切機(jī)及其流水生產(chǎn)線得到迅速發(fā)展。1.3 剪板機(jī)工作原理剪切機(jī)主要根據(jù)工藝需要對(duì)板材進(jìn)行剪切下料，板料主要有黑色和有色金屬的板料、棒料等。對(duì)板料進(jìn)行剪切時(shí)，需要合理選擇壓料力、刀刃口的間隙、剪切角和刀片間隙等參數(shù)以及提高精度的方法，這樣就可提高的質(zhì)量。剪板機(jī)的剪切是借助于運(yùn)動(dòng)的上刀片和固定的下刀片，采用合理的刀片間隙，對(duì)各種厚度的金屬板材施加剪切力，使板材按所

12、需要的尺寸斷裂分離的機(jī)械設(shè)備。剪板機(jī)屬于直線剪切機(jī)這種類型，主要是用來(lái)直線剪切一些厚度尺寸的金屬板材，其剪切需要滿足被剪板料剪切表面的直線性和平行度的要求，并且減少板材扭曲，從而來(lái)獲得較高質(zhì)量的工件，一般主要用于軋鋼、治金工業(yè)、飛機(jī)、橋梁、壓力容器、農(nóng)業(yè)機(jī)械制造、汽車(chē)行業(yè)、造船、電器電氣工程設(shè)備、餐飲家具、醫(yī)療機(jī)械、儀表儀器等各個(gè)機(jī)械工業(yè)部門(mén)。剪板機(jī)的剪切過(guò)程由兩個(gè)階段組成：壓入變形和剪切滑移。剪板機(jī)的刀架上裝有上刀片，而下刀片則是固定在機(jī)床的床面上。在剪切滑移階段，剪切應(yīng)力增大，使板料被剪切，當(dāng)板料被剪切完后，就完成了剪切。機(jī)床的床面上安裝有托球，以便于板料的移動(dòng)，還有便于送進(jìn)板料。后擋料架

13、主要是對(duì)板料進(jìn)行定位，再由調(diào)位銷進(jìn)行對(duì)其位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，其類型主要有有手動(dòng)和機(jī)動(dòng)兩種類型。本次設(shè)計(jì)的目的是，在前人設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，集合自己的想法，把剪板機(jī)做得更好。我設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易剪板機(jī)是機(jī)械傳動(dòng)的剪板機(jī)一種，能夠?qū)Ω鞣N尺寸金屬板材進(jìn)行剪裁各種尺寸。該設(shè)備應(yīng)用廣泛，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我們學(xué)到了很多東西，讓我受益匪淺，為我以后的工作打下了很好的基礎(chǔ)。從而培養(yǎng)我們解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，通過(guò)這次設(shè)計(jì)是對(duì)我們所學(xué)專業(yè)知識(shí)的基本的理論的綜合運(yùn)用，從而讓我們的設(shè)計(jì)和計(jì)算能力以及繪圖能力和科研能力都得到了全面的訓(xùn)練。2 總體方案的確定 合理的傳動(dòng)方案需要滿足設(shè)計(jì)的剪板機(jī)

14、的性能要求好，還要能夠適應(yīng)所需的工作條件，另外剪板機(jī)的傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)也要盡量簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、加工方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、傳動(dòng)效率高和使用維修方便，要同時(shí)滿足上述的幾個(gè)要求是比較困難的，所以我們要通過(guò)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(jì)要求的最佳傳動(dòng)方案。 當(dāng)采用由幾種傳動(dòng)形式組成的多級(jí)傳動(dòng)時(shí)，要充分考慮各種傳動(dòng)形式的特點(diǎn),合理的分配其傳動(dòng)順序。在選擇時(shí)，應(yīng)注意以下幾種傳動(dòng)件的特性：1帶傳動(dòng)的承載能力比較小，在傳遞相同的轉(zhuǎn)矩時(shí),較比其它的傳動(dòng)形而言，其所需結(jié)構(gòu)尺寸要大的多，但具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸振緩沖，傳動(dòng)效率較高的特點(diǎn)，適合布置在高速級(jí)。 2鏈傳動(dòng)則只能實(shí)現(xiàn)平行軸間鏈輪的

15、同向傳動(dòng)，在磨損后比較容易發(fā)生跳齒，有不均勻有沖擊，不適用于高速級(jí)，適合置于低速級(jí)。3斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)適合用在速度高或傳動(dòng)平穩(wěn)的場(chǎng)合，因?yàn)槠鋫鲃?dòng)平穩(wěn)性和接觸疲勞強(qiáng)度比較的高。4圓錐齒輪傳動(dòng)的嚙合性較其他齒輪傳動(dòng)要好，能承受高負(fù)載，而且壽命長(zhǎng)，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(dòng)比，故在高速級(jí)的傳動(dòng)中運(yùn)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(dòng)和直齒圓柱齒輪進(jìn)行若干個(gè)減速級(jí)的傳動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：如果采用V帶傳動(dòng)，傳動(dòng)效率則較高；成本會(huì)低廉，經(jīng)濟(jì)又實(shí)用；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且尺寸緊湊傳動(dòng)平穩(wěn)，還可以承受較大的預(yù)緊力，具有過(guò)載保護(hù)；緩沖吸振等，還可減少帶傳動(dòng)的尺寸。2.1 凸輪機(jī)構(gòu)方案

16、為凸輪機(jī)構(gòu)是第一種方案，如圖2.1所示：凸輪的傳動(dòng)是由主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)的，當(dāng)凸輪在升程時(shí)就推動(dòng)滑塊(即刀片)進(jìn)行剪切板料；在回程時(shí)，滑塊則在彈簧力的作用下上慢慢升到初始(開(kāi)始)位置，準(zhǔn)備下一個(gè)動(dòng)作循環(huán)。凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)使凸輪的輪廓曲線和機(jī)構(gòu)的尺寸，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高。缺點(diǎn)是凸輪輪廓與推桿之間為點(diǎn)、線接觸，易磨損，因?yàn)槠涔ぷ鲏毫Σ荒芴螅敬卧O(shè)計(jì)的剪板機(jī)工作壓力較大，會(huì)嚴(yán)重磨損凸輪的輪廓及推桿，嚴(yán)重影響機(jī)器的穩(wěn)定性，所以該方案不予采用。凸輪機(jī)構(gòu)工作原理圖見(jiàn)圖2.1。 圖2.1 凸輪機(jī)構(gòu)工作原理圖2.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)方案曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是第二種方案。通過(guò)圖2.2可以看出其工作原

17、理：由主軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過(guò)連桿將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成使滑塊直線運(yùn)動(dòng)(上下往復(fù)運(yùn)動(dòng))，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)剪切。 圖2.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)原理圖 該機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易、維修方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，故采用此方案即曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較合適。2.3 本次設(shè)計(jì)采用的方案本次設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易剪板機(jī)設(shè)計(jì)的總體方案為電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)一級(jí)帶輪減速及一級(jí)齒輪減速驅(qū)動(dòng)主軸上的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，從而使刀架上下運(yùn)動(dòng)，刀架上的刀片對(duì)板料進(jìn)行剪切。此次設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖2.3所示。圖2.3 系統(tǒng)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖剪板機(jī)的技術(shù)參數(shù)此次設(shè)計(jì)的的技術(shù)參數(shù)如下：板料厚度3mm可剪板寬1000mm滑塊行程80mm剪板次數(shù)30次/min 剪板機(jī)可剪板料的

18、厚度在一定程度上受到剪板機(jī)構(gòu)件強(qiáng)度的限制，最終主要由剪切力來(lái)決定。刀刃口的間隙、刃口的鋒利程度、被剪材料的強(qiáng)度及剪切斷面的寬度等因素都能影響到剪板機(jī)的剪切力，其中最主要的還是被剪切板料的強(qiáng)度。忽略一些次要因素，剪切力可通過(guò)式(2.1)獲得： (式2.1)式中：被剪板料強(qiáng)度極限被剪板料厚度剪切角系數(shù) 剪切強(qiáng)度一般取500MPa，如果已知剪切力和其他因素確定，就可以通過(guò)關(guān)系式計(jì)算出剪板機(jī)剪板料的最大厚度。查資料查得現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外剪板機(jī)一般的最大剪切厚度都在32mm以下，厚度過(guò)大會(huì)損壞剪板機(jī)的設(shè)備。 可剪板寬：剪板機(jī)完成一次剪切過(guò)程，剪切板料的最大尺寸稱為可剪板寬?？杉舭鍖捒筛鶕?jù)板料的寬度和對(duì)生產(chǎn)的要求

19、來(lái)確定，即剪刃長(zhǎng)度大于可剪板寬的剪切方式稱為橫切方式。對(duì)于條料寬度小于剪板機(jī)的凹口的剪切方式稱為縱切方式，它能進(jìn)行多次的剪切，且剪切的尺寸不受限制。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，剪板機(jī)的可見(jiàn)切寬度在不斷地上升，目前國(guó)外最大剪切板寬在10000mm已經(jīng)比較普遍了。當(dāng)板料剪切長(zhǎng)度為2000mm以下時(shí)，剪板機(jī)剪切條料寬度最小公差如表2.1所示。表2.1 剪切調(diào)料寬度最小公差厚度t/mm剪切板料寬度2525-5050-100100-200寬度最小公差0.50.30.30.40.50.5-10.40.40.50.61-20.50.50.60.72-30.60.60.70.73-40.80.81.04-51.01.

20、35-61.31.2 行程次數(shù):剪板機(jī)的一般要求是應(yīng)該具有較高的行程次數(shù)，因?yàn)樾谐檀螖?shù)直接關(guān)系到生產(chǎn)效率。3 電動(dòng)機(jī)、離合器和制動(dòng)器和刀具的選擇3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇3.1.1 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇 電動(dòng)機(jī)一般分為交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。然而在工廠和企業(yè)中生產(chǎn)的機(jī)械設(shè)備一般都采用的是三相交流電源，所以本次設(shè)計(jì)采用三相交流電動(dòng)機(jī)。常用的一種交流電動(dòng)機(jī)是三相異步電動(dòng)機(jī)，由于三相異步交流電動(dòng)機(jī)的性能較好，所以在機(jī)械生產(chǎn)中使用最為廣泛。 Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)具有效率高，耗能少，性能好，有較高的最大轉(zhuǎn)矩和最小轉(zhuǎn)矩，其運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的噪音也很低、振動(dòng)也較小、體積小、機(jī)身輕、運(yùn)行平穩(wěn)可靠、安裝形式靈活多

21、樣、維修方便等特點(diǎn)。 根據(jù)工作環(huán)境和要求，選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。3.1.2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇 在對(duì)電動(dòng)機(jī)選擇時(shí)，要考慮電動(dòng)機(jī)容量的合理性，容量的選擇非常重要，因?yàn)樗绊懙诫妱?dòng)機(jī)的正常工作，合理的容量可減小經(jīng)濟(jì)投入。如果電機(jī)容量過(guò)大，電機(jī)效率不高，這樣就會(huì)導(dǎo)致電機(jī)容量不能夠充分的利用，造成容量浪費(fèi)和不必要的經(jīng)濟(jì)損失；但是選用的電機(jī)容量過(guò)小的話，也會(huì)使電機(jī)超負(fù)荷工作，使電機(jī)過(guò)熱過(guò)度，這樣會(huì)降低電機(jī)壽命，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。在選電機(jī)時(shí)，還應(yīng)考慮電機(jī)的其他條件，比如轉(zhuǎn)速等。 在確定電動(dòng)機(jī)的功率時(shí)，我們也要考慮以下問(wèn)題對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響： 1電動(dòng)機(jī)的過(guò)載條件。剪板機(jī)在剪切工件時(shí)，受到力的作用，會(huì)使電動(dòng)

22、機(jī)得扭矩上升，如果扭轉(zhuǎn)上升到，當(dāng)扭矩超過(guò)它的最大容許扭矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)就可能會(huì)損壞而停下，這就是過(guò)載條件對(duì)電動(dòng)機(jī)的限制。 2電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱條件。剪板機(jī)在剪切工件時(shí)，受到力的作用，電流會(huì)上升，也會(huì)增加電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，這就增加了電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱，使其溫度上升；當(dāng)完成剪切工作后，負(fù)載會(huì)減小，相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)熱會(huì)減少(熱能的耗損也減小)。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，其溫度可以達(dá)到一穩(wěn)定狀態(tài)。如果電動(dòng)機(jī)的溫度長(zhǎng)時(shí)間超出其正常的工作的范圍，電動(dòng)機(jī)就會(huì)因?yàn)檫^(guò)熱而損壞，這就是發(fā)熱條件對(duì)電動(dòng)機(jī)的限制。該剪板機(jī)的剪切厚度為3mm，根據(jù)諾沙里公式， (式3.1)式中：剪切力大小 被剪板料的極限強(qiáng)度，取被剪板料的可延伸率，板料厚度 上刀刃的

23、傾斜角度 被剪板料的彎曲力系數(shù)，前刃側(cè)向的間隙相對(duì)值， 壓具影響系數(shù)，由式(3.1)和式中各參數(shù)，可得解得：根據(jù)資料的Q-11型剪板機(jī)，選取功率為3kw的電動(dòng)機(jī)。查表得12-1Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)，選取Y132S-6型電動(dòng)機(jī),其技術(shù)參數(shù)如下:功率為3kw，同步轉(zhuǎn)速1000r/min，級(jí)數(shù)為6，滿載時(shí)轉(zhuǎn)速為960r/min。3.1.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置的參數(shù) 在對(duì)傳動(dòng)比進(jìn)行分配時(shí)，要應(yīng)考慮以下原則： 1為了延長(zhǎng)裝置的使用壽命和承載能力，選擇的各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比應(yīng)保證在一定合理范圍內(nèi)。 2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要?jiǎng)蚍Q合理，同時(shí)要滿足各級(jí)傳動(dòng)件傳動(dòng)的協(xié)調(diào)性，。 3設(shè)計(jì)的傳動(dòng)裝置的外形輪廓尺寸要緊湊。 4設(shè)計(jì)的

24、傳動(dòng)零件之間要保證不會(huì)干涉現(xiàn)象和碰撞。 總傳動(dòng)比 (式3.2)把，代入式(3.2)的，得。 (式3.3)式中：帶傳動(dòng)比 圓柱齒輪傳動(dòng)比 為保證帶傳動(dòng)中外廓尺寸的合理，初步取，則。1計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速 軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式： (式3.4)2計(jì)算各軸的功率 查資料得各部件傳動(dòng)效率：帶傳動(dòng)效率：0.94-0.96 取圓柱齒輪傳動(dòng)效率：0.94-0.96 取軸承(每對(duì))傳動(dòng)效率：0.97-0.99 取所以總傳動(dòng)效率為： (式3.5)把，代入式(3.5)，得 (式3.6)把，代入式(3.6)，得3計(jì)算軸的轉(zhuǎn)矩 (式3.7)式中：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩；電動(dòng)機(jī)功率； 滿載轉(zhuǎn)速。 3.2 離合器的選用與計(jì)算 剪板機(jī)的離合器一般分

25、為剛性離合器和摩擦離合器兩種。剛性離合器則通過(guò)鍵連接把主動(dòng)部分和從動(dòng)部分連接起來(lái)。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(jì)采用雙轉(zhuǎn)鍵式離合器。 3.2.1 離合器的結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)鍵式離合器的一般結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖3.1 離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3.2.2 離合器操縱機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)鍵離合器工作部分的構(gòu)成關(guān)系如圖3.1所示，中套2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(dòng)。內(nèi)套6和外套5分別用平鍵與曲軸4連接。內(nèi)、外套的內(nèi)孔上各加工出兩個(gè)槽，而曲軸的右端加工出兩個(gè)半月形的槽，兩者組成兩個(gè)圓孔，主鍵和副鍵便裝在這兩個(gè)圓孔中，并可在圓孔中轉(zhuǎn)動(dòng)。半圓形轉(zhuǎn)鍵離合器，它的主動(dòng)部分包括大齒

26、輪1、中套2和兩個(gè)滑動(dòng)軸承等；從動(dòng)部分包括曲軸8、內(nèi)套6和外套5等；接合件是兩個(gè)轉(zhuǎn)鍵（一個(gè)工作鍵也叫主鍵，一個(gè)副鍵）；操縱機(jī)構(gòu)由關(guān)閉器等組成。如圖3.1所示。踩下踏板后，離合器的工作鍵轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，使得中套上的半圓形槽和傳動(dòng)軸上的半圓形槽對(duì)正，此時(shí)離合器就嚙合了，這樣從動(dòng)軸會(huì)被大齒輪經(jīng)中套和工作鍵帶動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。操縱機(jī)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(dòng)(從動(dòng)軸就停轉(zhuǎn)動(dòng))，完成一個(gè)工作循環(huán)。3.3 制動(dòng)器的選擇 制動(dòng)器都是通過(guò)摩擦作用來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的，常用的制動(dòng)器可以分為圓盤(pán)式制動(dòng)器、帶式制動(dòng)器和閘瓦式制動(dòng)器三種。本次設(shè)計(jì)采用的就是帶式制動(dòng)器，常用的有偏心帶式制動(dòng)器、凸輪帶

27、式制動(dòng)器和氣動(dòng)帶式制動(dòng)器。 本次設(shè)計(jì)采用凸輪帶式制動(dòng)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3.2所示，其中制動(dòng)彈簧5是用來(lái)控制制動(dòng)帶6的張緊，而凸輪l、杠桿4和滾輪用來(lái)控制其松開(kāi)的，因此，在非制動(dòng)行程時(shí)，剪板機(jī)的制動(dòng)帶是松開(kāi)的，而且這樣能量損耗也會(huì)比較小。 1凸輪 2制動(dòng)輪 3滾輪 4杠桿 5制動(dòng)彈簧 6制動(dòng)帶 圖3.2 凸輪帶式制動(dòng)器3.4刀具的選擇剪板機(jī)的下刀片都具有四個(gè)刃。刀架沿前傾直線運(yùn)動(dòng)的剪板機(jī)上刀片可以具有兩個(gè)刃或者四個(gè)刃。刀架沿弧線運(yùn)動(dòng)的剪板機(jī)上刀片只宜有兩個(gè)刃，而且必須將上刀片用螺釘或者墊片調(diào)整為一個(gè)空間曲面，因此上刀片的長(zhǎng)度盡可能增大以減少接縫數(shù)。如果接縫處調(diào)整不當(dāng)將導(dǎo)致刀具磨損的加劇和被剪板邊偏

28、差的增大。刀片頂面應(yīng)稍低于工作臺(tái)面，偏差為-0.20毫米。國(guó)產(chǎn)剪板機(jī)刀片材料常用6CrW2Si，（熱處理后硬度為RC58-60)。T7A,9CrSi，Cr12P1，Cr12Mo和Cr6VP也可作刀片的材料。國(guó)外實(shí)驗(yàn)用硬質(zhì)合金B(yǎng)K15或BK20鑲在剪刀片上來(lái)提高兩次刃磨的間隔時(shí)間。刀片的尺寸參閱下表3.2表3.2 刀片尺寸被剪板厚h（毫米）刀片尺寸T*H（毫米）螺孔直徑d（毫米）12.520*601341625*8017202532*12022324045*15033刀片刃部應(yīng)經(jīng)常保持清潔，并應(yīng)涂上含有二硫化鉬或石墨的潤(rùn)滑脂。4 計(jì)算4.1 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及其計(jì)算作為撓性傳動(dòng)的一種，帶傳動(dòng)的基本組

29、成零件為帶輪(主動(dòng)帶輪和從動(dòng)帶輪)和傳動(dòng)帶。工作時(shí)就是通過(guò)皮帶和帶輪之間的摩擦來(lái)完成動(dòng)力的傳遞。在帶傳動(dòng)中由于不同的截面形狀所傳遞的力不同，因此可分為平帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)、圓帶傳動(dòng)、多楔帶傳動(dòng)等。帶傳動(dòng)中有中間撓性件，所以其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1在傳動(dòng)中存在沖擊載荷，帶傳動(dòng)能減弱沖擊；2運(yùn)行比較平穩(wěn)，且運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)沒(méi)有噪聲；3嚙合傳動(dòng)的制造和安裝是非常嚴(yán)格，而帶傳動(dòng)則沒(méi)那么嚴(yán)格；4帶傳動(dòng)可以滿足工作場(chǎng)合中需要較大的中心距的要求，即通過(guò)增加帶長(zhǎng)來(lái)調(diào)節(jié)適應(yīng)。由于V帶套在帶輪上以后，帶與帶輪輪槽的工作面緊密貼合，在張緊力相同和成本等條件下，V帶傳動(dòng)的工作能力比其他帶傳動(dòng)要好。此外還具有傳動(dòng)比較大，傳動(dòng)平穩(wěn)，成本低

30、等優(yōu)點(diǎn)，故在近代機(jī)械中應(yīng)用廣泛。由于本次設(shè)計(jì)中要求轉(zhuǎn)速高，為保證穩(wěn)定傳動(dòng)皮帶不打滑，故選用V帶傳動(dòng)。4.1.1 確定計(jì)算功率 由于帶輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有較大的載荷變動(dòng)，還有每天的工作時(shí)間應(yīng)小于10小時(shí)，查表取，計(jì)算功率公式： (式4.1)其中，式中：帶傳動(dòng)的額定功率(kw) 工作情況系數(shù)4.1.2 選擇V帶的帶型根據(jù)和主動(dòng)帶輪(小帶輪)轉(zhuǎn)速，查表選用A型V帶。4.1.3 確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算其帶速1初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑在一定功率條件下，選擇的帶輪直徑要合適，太小會(huì)增加V帶根數(shù)和彎曲應(yīng)力。一般情況下，為避免應(yīng)力過(guò)大，應(yīng)保證。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表8.6和表8.8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑2驗(yàn)算帶的速度帶速的

31、計(jì)算公式： (式4.2)把和代入式(4.2)，的因?yàn)?，在合理范圍?nèi)，所以帶速合適。3計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑查表得,計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 (式4.3)把和代入式(4.3)，得。按照表機(jī)械設(shè)計(jì)表8-8對(duì)V帶帶輪基準(zhǔn)直徑系列進(jìn)行圓整,圓整后取。4.1.4 確定V帶的中心距和帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度可根據(jù)下面的公式求得中心距。 (式4.4)將，代入式(4.4)，可得：。初定中心距為。帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，可有以下計(jì)算公式可得： (式4.5)將，代入式(4.5)，得。由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表8.2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。為適應(yīng)不同工作場(chǎng)合，要對(duì)V 帶的中心距進(jìn)行調(diào)整，公式為： (式4.6)把，代入式(4.6)，得考慮到帶輪的制造誤差、帶

32、長(zhǎng)誤差、帶的彈性以及因帶的松弛而產(chǎn)生的補(bǔ)充緊張的需要，常給出中心距的變化范圍： (式4.7) (式4.8)把代入式(4.7)和(4.8)，得，故中心距的變化范圍為。4.1.5 驗(yàn)算小帶輪上的包角由于小帶輪上的包角總是小于大帶輪上的包角，還有小帶輪上的總摩擦力也總是小于大帶輪上的總摩擦力。因此，要發(fā)生打滑的話，那一定會(huì)發(fā)生在小帶輪?？紤]到帶傳動(dòng)的工作能力，則應(yīng)滿足以下條件： (式4.9)把，代入式(4.9)，得4.1.6 確定帶的根數(shù)1計(jì)算單根V帶的額定功率為了使傳動(dòng)平穩(wěn)，各根V帶受力大小要合適，為了減小帶的受力增加根數(shù)，但根數(shù)也少于10根。否則應(yīng)選擇其他帶型的帶傳動(dòng)。由和，查機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表8

33、.4a，得。根據(jù)，和V型帶，查機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表8.4b，得。查機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表8.5，得，表8.2得，單根V帶的額定功率 (式4.10)把，代入式(4.10)，得2計(jì)算V帶的根數(shù) (式4.11)把，代入式(4.11)，得 取V帶的根數(shù)4.1.7 計(jì)算單根V帶的初拉力值的最小值根V帶的初拉力的計(jì)算公式： (式4.12)式中：V帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量。由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表8.3得，所以由于新帶在使用一段是時(shí)間后容易松弛，所以對(duì)沒(méi)有安裝自動(dòng)張緊裝置的帶傳動(dòng)，在安裝新帶后，為了保證其能正常工作，預(yù)緊力要設(shè)置為上述預(yù)緊力的1.5倍；對(duì)于V帶運(yùn)轉(zhuǎn)后的初拉力也有規(guī)定，一般為上述預(yù)緊力的1.3倍。4.1.8 計(jì)算壓軸

34、力為了設(shè)計(jì)帶輪軸的軸承,需要計(jì)算帶傳動(dòng)時(shí)軸上要承受的力。 (式4.13)式中：為小帶輪的包角； 帶的根數(shù)；單根V帶預(yù)緊力。4.1.9 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) V帶輪基準(zhǔn)直徑不同，考慮傳動(dòng)效率和成本等條件，應(yīng)選擇不同的結(jié)構(gòu)。當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑為(其中d為安裝帶輪的那根軸的直徑)，可采用實(shí)心式；當(dāng)時(shí)，可采用腹板式；當(dāng)，同時(shí)時(shí)，可采用孔板式；當(dāng)時(shí)，可采用輪輻式。 1小帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 帶輪形狀一般都比較復(fù)雜，而且造價(jià)成本較高，因此選用HT灰鑄鐵，因?yàn)樗T造比較容易，又能達(dá)到形狀要求，還可以減少加工成本；灰鑄鐵的主要結(jié)構(gòu)成分是鐵與碳，碳含比較量高，相應(yīng)的干潤(rùn)滑性能也非常好，而且不容易與其他零件粘接；具有良好的摩擦性

35、能，能減少其打滑。(1)材料：HT200。(2)確定帶輪的形式。查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)手冊(cè)第3版知電動(dòng)機(jī)的軸直徑，電動(dòng)機(jī)的軸伸出長(zhǎng)度，又知小帶輪的基準(zhǔn)直徑，。 (式4.14)根據(jù)小帶輪直徑，選用腹板式帶輪。它的直徑為。(3) 輪槽的尺寸見(jiàn)表4.1。表4.1 V帶輪輪槽截面尺寸項(xiàng)目符號(hào)結(jié)果槽型A型基準(zhǔn)寬度(節(jié)寬)(mm)11.0基準(zhǔn)線上槽深(mm)2.75基準(zhǔn)線下槽深(mm)8.7槽間距(mm)第一槽對(duì)稱面至端面的距離(mm)9輪槽角38(4)確定小帶輪的外形尺寸。帶輪的寬度：帶輪的外徑長(zhǎng)度：輪緣的長(zhǎng)度：，取輪轂的長(zhǎng)度：又，取。 如圖4.1為一般V帶輪槽的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖4.1 輪槽結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2大帶輪

36、的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)材料：HT200。(2)確定帶輪的形式。初定大帶輪的軸的直徑，由于大帶輪的基準(zhǔn)直徑，所以大帶輪采用輪輻式結(jié)構(gòu)。(3)大帶輪輪槽的尺寸與小帶輪相同。(4)輪緣及輪轂的尺寸。帶輪的寬度：帶輪的外徑長(zhǎng)度：輪緣的長(zhǎng)度：，取輪轂的長(zhǎng)度：又，取。 (式4.15)式中： 傳遞的功率，為 帶輪的轉(zhuǎn)速，為 輪輻數(shù)，取4則，。4.2 齒輪設(shè)計(jì)4.2.1 齒輪類型、材料、精度等級(jí)及齒數(shù)的選擇根據(jù)傳動(dòng)方案和其他因素選擇的齒輪為直齒圓柱齒輪。由于要滿足強(qiáng)度等要求，要對(duì)齒輪表面要調(diào)質(zhì)處理，故選用8級(jí)精度(GB 10095-88)，小齒輪選用45Cr(調(diào)質(zhì)),取小齒輪硬度為280HBS。大齒輪選用45鋼(調(diào)

37、質(zhì))，查質(zhì)料取大齒輪硬度240HBS，兩者材料硬度差為40HBS。這里初步選取小齒輪的齒數(shù)，則可計(jì)算出大齒輪的齒數(shù)。4.2.2 齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算按以下公式進(jìn)行計(jì)算 (式4.16)1首先確定公式內(nèi)變量的值(1)選擇載荷系數(shù)。(2)計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩。 (式4.17)已知，代入式(4.17)，。(3)由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10.7選取齒寬系數(shù)。(4)由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10.6得材料的彈性影響系數(shù)。(5)由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10.21得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為。(6)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 (式4.18)(7)接觸疲勞壽命系數(shù)可從機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10.19查得，。(8)計(jì)算齒面接觸疲

38、勞的許用應(yīng)力。要求失效的概率為1%，按可靠度要求，取安全系數(shù)， (式4.19) 2初步計(jì)算(1)把中值小的代入式(4.20)可得小齒輪的分度圓直徑。 (式4.20)所以(2)計(jì)算圓周速度。把，代入式(4.2)，得(3)計(jì)算齒寬。 (式4.21)(4)齒寬與齒高之比。模數(shù) (式4.22)把，代入式(4.22)，得 齒高 (5)載荷系數(shù)。根據(jù)，8級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10.8查得動(dòng)載系數(shù)為。直齒輪，。由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10.2得使用系數(shù)。由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10.4用插值法查得8級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支持非對(duì)稱布置時(shí)，取。由，查機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10.13得；故載荷系數(shù) (式4.23)把，代入式(4.

39、23)，得(6)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)第八版式(10.10a) 校正分度圓的直徑。 (式4.24)把，,代入式(4.24)，得(7)模數(shù)。把，代入式(4.22)，得4.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式： (式4.25)1確定公式內(nèi)的計(jì)算參數(shù)。(1)由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10.20c可以查得小齒輪和大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限分別為和。(2)彎曲疲勞壽命系數(shù)可根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10.18查得，。(3)計(jì)算大小齒輪的彎曲疲勞許用應(yīng)力。取安全系數(shù)，計(jì)算公式如下： (式4.26)把，代入式(4.26)，得(4)載荷系數(shù)。把，代入式(4.23)，得(5)查取齒形系數(shù)。由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10.5查取齒形系數(shù)

40、；。(6)查取齒輪應(yīng)力的校正系數(shù)。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10.5查校正；。(7)計(jì)算和比較大齒輪和小齒輪的。大齒輪的數(shù)值大。2計(jì)算把，和代入式(4.25)可算出齒輪的模數(shù)。根據(jù)計(jì)算所得的模數(shù)2.81，取近似圓整值，由此可以算出小齒輪齒數(shù)。則可算出大齒輪的齒數(shù)。4.2.4 尺寸計(jì)算 分度圓直徑，。 中心距，齒輪寬度。取，。4.2.5 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)上面的計(jì)算得出齒輪尺寸值，見(jiàn)表4.2：表4.2 圓柱齒輪幾何尺寸名稱代號(hào)公式小齒輪大齒輪模數(shù)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 基圓直徑齒距基圓齒距齒厚標(biāo)準(zhǔn)中心距4.3 軸的設(shè)計(jì) 4.3.1 材料選擇選用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為217-2

41、55HBS，查參考文獻(xiàn)16得， ，取。4.3.2 軸徑選擇軸直徑的計(jì)算公式 (式4.27)把， ，代入式(4.27)，得初取取。4.3.3 軸的強(qiáng)度校核 1計(jì)算小齒輪所受的力 (式4.28) (式4.29) (式4.30)把，代入式(4.28)，得把，代入式(4.29)，得把，代入式(4.30)，得式中：主軸的扭矩；壓力角；小齒輪分度圓直徑。2受力分析圖4.2 主軸載荷分析圖已知：， 求得：， 求得：，按第四理論強(qiáng)度校核。 (式4.31)把，代入式(4.31)，得因?yàn)?1.7MPa60MPa，所以符合強(qiáng)度要求。其中，根據(jù)物體的平衡條件，解方程組得， ，圖4.3 從動(dòng)軸載荷分析圖把，代入式(4.

42、31)，得因?yàn)?8.7MPa60MPa，所以符合強(qiáng)度要求。5 曲柄連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 曲柄連桿機(jī)構(gòu)能將剪板機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樯系都艿闹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)刀架上的刀片對(duì)板料進(jìn)行剪切(實(shí)現(xiàn)剪切工藝)。同時(shí)，該機(jī)構(gòu)還具有力的放大作用(即工作載荷大于傳動(dòng)系統(tǒng)輸入的作用力)，滿足剪板機(jī)瞬時(shí)峰值力的要求。5.1 材料的選擇 常見(jiàn)的曲柄連桿主要有曲軸和偏心輪形式等。曲柄連桿結(jié)構(gòu)是剪板機(jī)的一個(gè)重要零件，本次設(shè)計(jì)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力情況復(fù)雜，制造條件要求較高。曲柄連桿的材料應(yīng)選用剛度較大的鋼，選擇40Cr調(diào)質(zhì)。考慮到偏心輪的使用壽命，用滾子輾壓對(duì)圓角處進(jìn)行強(qiáng)化。5.2 曲柄連桿結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲柄連桿結(jié)構(gòu)由連桿、曲

43、柄和滑塊組成，如圖5.1所示。圖中旋轉(zhuǎn)中心為O，A為連桿與曲柄的交點(diǎn)，B為連桿與滑塊的交點(diǎn)，OA為曲柄的半徑，AB是連桿的長(zhǎng)度。 該機(jī)構(gòu)中以O(shè)為中心，以一定的角速度繞O作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則刀架(滑塊)以一定速度作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。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： (式5.1)又知由以上兩式整理可得： (式5.2)又由于一般取值為：，由二項(xiàng)式定理得又有倍角關(guān)系知，將上式代入式(5.2)得， (式5.3)式中：滑塊的位移(即刀架運(yùn)動(dòng)的從上下止點(diǎn)的距離)；曲柄的轉(zhuǎn)角，從下止點(diǎn)開(kāi)始算起，方向與曲柄轉(zhuǎn)向相反；曲柄長(zhǎng)；連桿長(zhǎng)度(當(dāng)連桿的長(zhǎng)度可調(diào)時(shí)，取最短時(shí)的值)。對(duì)式兩邊時(shí)間求導(dǎo)，可推導(dǎo)出： (

44、式5.4)式中：滑塊的速度；曲柄連桿的角速度；連桿AB的長(zhǎng)度。圖5.1 曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)關(guān)系計(jì)算簡(jiǎn)圖由計(jì)算可知，盡管曲柄做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，但滑塊在運(yùn)動(dòng)中各點(diǎn)的速度是不等的。當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到上止()點(diǎn)和下止點(diǎn)()的時(shí)候，其運(yùn)動(dòng)速度等于零，即。當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)()和()的時(shí)候，它的運(yùn)動(dòng)速度是最大的。曲柄連桿機(jī)構(gòu)中當(dāng)AB長(zhǎng)度很短或承受力很大時(shí)，就用偏心輪代替曲柄，偏心輪的強(qiáng)度和剛度比曲柄大多了而且結(jié)構(gòu)也要簡(jiǎn)單很多。因此，偏心輪機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于傳力較大的剪床、沖床、內(nèi)燃機(jī)等機(jī)械中。在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄上的銷軸與連桿上的軸孔共同組成了轉(zhuǎn)動(dòng)副B，在運(yùn)動(dòng)時(shí)銷軸要承受較大的載荷作用，如果曲柄AB較短時(shí)，為保證曲柄連桿機(jī)構(gòu)

45、正常工作，則要相應(yīng)增大銷軸的直徑，這樣的話連桿的軸孔也要隨之相應(yīng)增加。如果要承受較大的力，曲柄的銷軸直徑就需要加大，當(dāng)直徑大于曲柄AB的長(zhǎng)度時(shí)，連桿的軸孔就會(huì)出現(xiàn)環(huán)狀，相當(dāng)于曲柄AB變成了一個(gè)圓盤(pán)(也就是偏心輪)，該圓盤(pán)還是繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。曲柄連桿在結(jié)構(gòu)形狀上雖然發(fā)生了很大的改變，但是桿件(桿AB、桿BC、桿CD、桿AD)的長(zhǎng)度都沒(méi)有發(fā)生改變，所以本質(zhì)上沒(méi)有改變各構(gòu)件間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。偏心距的長(zhǎng)度為點(diǎn)B到點(diǎn)A的距離，即等于曲柄的長(zhǎng)度。這種偏心輪機(jī)構(gòu)適用于曲柄短、受力大的場(chǎng)合。圖5.2 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)5.3 連桿的設(shè)計(jì)參考資料和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定連桿的主要尺寸，初定連桿的材料為HT200，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖5.

46、3所示。圖5.3 連桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖6 機(jī)身設(shè)計(jì)和緊固件選擇6.1 機(jī)身結(jié)構(gòu)剪板機(jī)所有的零部件都需要安裝在機(jī)身上，在工作時(shí)全部的工件變形力要全部作用在機(jī)身上，因此機(jī)身是剪板機(jī)的非?；静考弧Ｒ虼?，機(jī)身的設(shè)計(jì)一定要合理，合理的設(shè)計(jì)既能減輕機(jī)體的質(zhì)量，減少制造成本，又能提高其系統(tǒng)剛度，還能減少制造機(jī)械所發(fā)費(fèi)的時(shí)間，都具有很大的影響。剪板機(jī)的機(jī)身有開(kāi)式機(jī)身，還有閉式機(jī)身這兩大種。開(kāi)式機(jī)身敞開(kāi)式的，這樣的設(shè)計(jì)操作方便，但剛度則會(huì)差些，主要用在中小型剪板機(jī)設(shè)計(jì)中；閉式機(jī)身的，剛度較好，但機(jī)身是封閉的，這樣操作性就不如不如開(kāi)式的方便，適用于中大型機(jī)剪板機(jī)，還有一些對(duì)精度要求有特殊要求的小型機(jī)械。開(kāi)式剪板機(jī)機(jī)

47、的機(jī)身背后是有開(kāi)口區(qū)分，可分為雙柱機(jī)身的剪板機(jī)和單柱機(jī)身的剪板機(jī)；機(jī)身是可以傾斜的，傾斜的是可傾機(jī)身和不可傾的不可傾機(jī)身；工作臺(tái)是可以設(shè)計(jì)為移動(dòng)或固定的，按此可分為固定臺(tái)和活動(dòng)臺(tái)。機(jī)身形式不同，則它的用途也會(huì)有差別，采用雙柱可傾機(jī)身能便于卸料，容易實(shí)現(xiàn)沖壓工作的機(jī)械化和自動(dòng)化。活動(dòng)臺(tái)機(jī)身可以改變剪板機(jī)的閉合高度，而且變動(dòng)范圍較大，故其適用范圍較其他要大。本機(jī)機(jī)身的材料選為HT200。剪板機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖6.1 剪板機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖6.2 機(jī)床的強(qiáng)度機(jī)床的剛度會(huì)影響工件精度和使用壽命等，因此應(yīng)按剛度設(shè)計(jì)。在進(jìn)行機(jī)床床身剛度校核前，要先確定機(jī)床機(jī)身的主要結(jié)構(gòu)尺寸，然后再計(jì)算和校核。因此，為了方便于設(shè)計(jì)，需

48、要先對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行剛度的校驗(yàn)。為了考慮機(jī)床機(jī)身的剛度，在對(duì)機(jī)床的強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)，一般取較低的許用壓力。6.3 緊固件的選用標(biāo)準(zhǔn)緊固件在選用時(shí)，按使用場(chǎng)合和其使用功能等進(jìn)行選擇確定，一般有十二種類型。6.3.1 緊固件的選用原則1在同一種機(jī)械設(shè)計(jì)中，為了加快加工的裝配的效率，所以緊固件的品種選用能越少越好；2在選用時(shí)，要優(yōu)先選用緊固件品種，這樣可以降低成本；3在根據(jù)剪板機(jī)的型式、機(jī)械性能和精度等方面考慮確定選用哪種時(shí)，要滿足緊固件預(yù)期的使用要求。6.3.2 螺栓的選用 我們知道螺栓的種類很多，一般分為六角頭型螺栓和方頭螺栓。六角頭螺栓在機(jī)械制造中普遍使用，按制造精度和產(chǎn)品質(zhì)量來(lái)區(qū)分產(chǎn)品等級(jí)

49、的，一般常見(jiàn)的有A、B、C等級(jí)，在裝配精度要求高以及受沖擊、變動(dòng)載荷和一些重要的地方，以A和B級(jí)類型的應(yīng)用最多。六角頭螺栓頭部支承面積大小不同對(duì)承受載荷有影響，還有安裝位置尺寸對(duì)六角頭螺栓也有影響，可分為六角頭螺栓與大六角頭螺栓兩種；在需要鎖緊時(shí)，可在頭部或螺桿開(kāi)孔。方頭螺栓能承受較大的力，因?yàn)榉筋^尺寸較大，這樣受力表面就大，也便于用扳手或者其他零件轉(zhuǎn)動(dòng)。常用螺栓有GB8、GB57805790等。剪板機(jī)選用的是鉸制孔用螺栓，使用螺栓時(shí)，將其密鑲?cè)脬q制孔內(nèi)，這樣減小工件錯(cuò)位對(duì)其的影響，螺母墊圈使用配套的。結(jié) 論剪板機(jī)廣泛應(yīng)用于在板材加工中，是一種常見(jiàn)的剪板設(shè)備。本次設(shè)計(jì)從機(jī)械式中的凸輪機(jī)構(gòu)和曲柄

50、滑塊機(jī)構(gòu)方案中選擇了曲柄滑塊(偏心輪)式的剪板機(jī)方案，然后參照剪板機(jī)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，從曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳動(dòng)方案的選擇、電動(dòng)機(jī)選擇、離合器及制動(dòng)器的選擇、標(biāo)準(zhǔn)件的選擇等方面展開(kāi)設(shè)計(jì)和論述的，還繪制了剪板機(jī)的CAD二維圖。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，去工廠實(shí)習(xí)看到剪板機(jī)的實(shí)物和如何實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的，還有各部件間的相關(guān)性，讓我深刻感到實(shí)踐的重要性。1根據(jù)剪板機(jī)所剪板的厚度計(jì)算剪切力，在類比實(shí)習(xí)廠的剪板機(jī)，選擇合理電動(dòng)機(jī)的功率。2根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率對(duì)各機(jī)構(gòu)的尺寸進(jìn)行初選。以齒輪為依據(jù)，選取齒數(shù)、模數(shù)、齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算、齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇等。3在對(duì)離合器和制動(dòng)器的類型進(jìn)行選擇時(shí)，要考慮剪板機(jī)的工作要求(實(shí)現(xiàn)空

51、轉(zhuǎn))和相關(guān)的結(jié)構(gòu)，并確定其相關(guān)尺寸。4在設(shè)計(jì)中對(duì)CAD的操作更加熟悉，如零件的設(shè)計(jì)，裝配各組件及CAD的繪制方法和技巧?；叵氡敬萎厴I(yè)設(shè)計(jì)，由于本人設(shè)計(jì)水平有限，還有一些有待完善的地方：1本次畢業(yè)的剪板機(jī)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。2在對(duì)機(jī)身設(shè)計(jì)時(shí)很簡(jiǎn)單，沒(méi)有進(jìn)行精確的計(jì)算，沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行有限元分析。3沒(méi)有很有效的解決剪板機(jī)的加工精度。主要參考文獻(xiàn)1 崔占全, 邱平善. 機(jī)械工程材料M. 哈爾濱: 哈爾濱工程大學(xué)出版社, 2001. 9.2 付桂芹,郝敬志, 邵玉翠等. 電氣制造J. 山東達(dá)馳電氣有限公司. 2011, 9: 23-25.3 何德譽(yù)，俞新陸. 鍛壓手冊(cè)M, 第3卷, 鍛壓車(chē)間設(shè)備. 北京: 機(jī)

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