機械原理課程設(shè)計剪板機設(shè)計說明書.doc

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

1、 機械原理課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目 剪板機 成 員 指導(dǎo)教師 2014年7月18日 前言 1． 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 設(shè)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(nèi)，剪

2、刀在一定位置上將鐵板剪斷。設(shè)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(gòu)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(gòu)運轉(zhuǎn)應(yīng)平穩(wěn)，振動和沖擊應(yīng)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(wù)分工 機構(gòu)設(shè)計，PPT制作，運動分析 機構(gòu)設(shè)計，大圖繪制，尺寸計算 機構(gòu)設(shè)計，三維圖制作，尺寸計算 機構(gòu)設(shè)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(shè)計方案及選擇........................................3 3.1設(shè)計方案分析........................................3 3.2設(shè)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(gòu)的分析與選擇.........................5 4. 選用機構(gòu)的尺寸設(shè)計...................................7 4.1機構(gòu)自由度計算......................................7 4.2間歇傳動輪系的直徑與轉(zhuǎn)速的確定......................7 4.2.1傳動分析........................................7 4.2.2數(shù)據(jù)計算........................

5、................7 4.3剪斷傳動機構(gòu)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(gòu)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(gòu)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(zhì)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(shè)備。 二

8、．原理分析 剪板機分為送料機構(gòu)，剪斷機構(gòu)，卸料機構(gòu)三個部分，由一臺電動機為機器提供動力。送料機構(gòu)可以應(yīng)用兩個夾緊的皮帶輪將卷狀的板料加為直板。而剪斷機構(gòu)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，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(gòu)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(shè)計方案與選擇 3.1 設(shè)計方案分析 鐵板作間歇送進的機構(gòu)方案設(shè)計，可從下述兩個方面考慮機構(gòu)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(xiàn)間歇送進，并能使鐵板停歇時運送鐵板的

9、構(gòu)件的速度和加速度曲線仍然連續(xù)，這樣，送進機構(gòu)的運轉(zhuǎn)就比較平穩(wěn)。 大致有如下幾條途徑： (1) 利用機構(gòu)中運動構(gòu)件暫時脫離運動鏈，使后續(xù)構(gòu)件實現(xiàn)停歇，即利用不完全齒輪機構(gòu)。 (2) 利用構(gòu)件上一點在圓弧段或直線段上運動，使與之相連的構(gòu)件實現(xiàn)停歇。 (3) 利用兩種運動的疊加使構(gòu)件實現(xiàn)間歇運動。 3.2 設(shè)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(gòu) 運動的實現(xiàn)；調(diào)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(dāng)主動輪作連續(xù)回轉(zhuǎn)運動時從動輪作間歇會轉(zhuǎn)運動。不完全齒輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)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(nèi)變化。 圖3-1 不完全齒輪機構(gòu) 方案二：槽輪機構(gòu) 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(gòu)件實現(xiàn)停歇。 構(gòu)造簡單，外形尺寸??；機械效率高，并能較平穩(wěn)地，間歇地進行轉(zhuǎn)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(gòu) 方案三：星輪機構(gòu) 利用星輪做間歇傳動，此機構(gòu)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(gòu) 方案確定： 工業(yè)上常用的間歇機構(gòu)，

11、如棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)等，雖具有結(jié)構(gòu)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(shè)計要求。星輪機構(gòu)則制作非常復(fù)雜。而不完全齒輪機構(gòu)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(gòu)。 3.2.2 剪斷機構(gòu)的分析與選擇 方案一：圓柱凸輪機構(gòu) 圓柱凸輪也是一個具有間歇進刀能力的機構(gòu)。只要運動函數(shù)為5次函數(shù)或 是正弦函數(shù)即可。設(shè)計也比較簡單，但是工藝性能比較不好。 該機構(gòu)還有一個很大的缺點就是會出現(xiàn)力不足的情況，力不足會導(dǎo)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(xiàn)損壞，使整個機構(gòu)癱瘓。 圖3-4 圓柱凸輪機構(gòu) 方案二：六桿機構(gòu) 六桿機構(gòu)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(xué)性能好。 圖3-5 六桿機構(gòu) 方案確定： 圓柱凸輪機構(gòu)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(gòu)中。而六桿機構(gòu)則可以有著較好的傳動力的性能，且可以產(chǎn)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(gòu)。 圖3-6 機構(gòu)裝配總圖 四.選定機構(gòu)的尺寸設(shè)計 4.1 機構(gòu)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(zhuǎn)速確定 4.2.1 傳動分析 根據(jù)設(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)一周時間內(nèi).，從動星輪4的運動規(guī)律如下：在3＇轉(zhuǎn)過前330的的時間內(nèi)，4 勻速回轉(zhuǎn)，此段時間內(nèi)鐵板正好送到要求的長度，在齒輪3＇轉(zhuǎn)過的剩余30內(nèi)，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(gòu)裝配齒輪間關(guān)

14、系 通過兩個輪子7的轉(zhuǎn)動從而帶動板料運動。行程選用2000mm，按照圖示機構(gòu)有： 行程H=nπd 。n為滾子轉(zhuǎn)動圈數(shù)，d為滾子直徑。為方便設(shè)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(zhuǎn)動四圈即達到要求行程。 根據(jù)30次/分鐘的剪切要求，輪7的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速相同，主動輪3＇轉(zhuǎn)過一圈，也帶動從動輪4轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速為720r/min的電機。 最后我們?nèi)4＇=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

16、關(guān)系，求出，d2=252mm,d2=50mm,d3=200mm。 已知條件 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＇ - - 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(gòu)尺寸的確定 4.3.1 傳動分析

17、 根據(jù)連桿機構(gòu)需帶動切刀剪切鋼板的工作需求，故需保證機構(gòu)每一瞬時都有良好的傳力性能，所以連桿機構(gòu)的最小傳動角應(yīng)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(gòu)存在急回運動。 4.3.2 數(shù)據(jù)計算 圖4-2 連桿機構(gòu)示意圖 經(jīng)根據(jù)設(shè)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(gòu)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(gòu)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(gòu)的最小傳動角為γmin=42.40。 ②．行程速度比系數(shù)計算 圖4-6 連桿機構(gòu)極位夾角整體示意圖 圖4-6

19、 連桿機構(gòu)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(shù)K=1.03 五、選定機構(gòu)的運動分析 5.1 位移分析 當(dāng)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(guān)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(shè)置，致位移曲線Y坐標(biāo)錯誤。實際是模擬曲線初始位置應(yīng)為117mm，其余各點位移應(yīng)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(jù)圖解法可求出Vc，根據(jù)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(jù)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(jù)圖解法可求出Vc，根據(jù)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(jù)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(jù)圖解法可求出ατc，又ατc=ε3lCD?？汕蟪靓?，根據(jù)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(jù)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(jù)圖解法可求出ατc，又ατc=ε3lCD?？汕蟪靓?，根據(jù)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(jù)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(gòu)運動循環(huán)圖 機構(gòu) 角度 傳動機構(gòu) 00-3300 3300-3600 傳動 間歇 剪斷機構(gòu) 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(shè)感想 1. 本次的課程設(shè)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(shè)計。為完成這次課程設(shè)計我們確實很辛苦，但苦中仍有樂。我們一邊忙著復(fù)習(xí)備考，一邊還要做課程設(shè)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(dāng)自己越過一個又一個難題時，笑容在臉上綻放。當(dāng)我看到設(shè)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(shè)計中，我不僅鞏固了課本的知識，還學(xué)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(shè)計中運用了大量的力學(xué)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(shè)計的成敗因素中還有團隊的合作好壞。 這次設(shè)計讓我知道了學(xué)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(shè)計必將

28、成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！ 當(dāng)然我的設(shè)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(shè)計課程設(shè)計進一步鞏固、加深和拓寬所學(xué)的知識;通過設(shè)計實踐，樹立了正確的設(shè)計思想，增強創(chuàng)新意思和競爭意識，熟悉掌握了機械設(shè)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(shè)計計算、繪圖以及對運用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計手冊等相關(guān)設(shè)計資料的查閱，對自己進行了一個全面的機械設(shè)計基本技能的訓(xùn)練。 在具體做的過程中，從設(shè)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(shè)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

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(xiàn)當(dāng)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(dāng)然也會影響我們的結(jié)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(xué)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(xiàn)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(shè)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(shè)計課程設(shè)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(shè)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)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(gòu)和帶傳動以及齒輪傳動機構(gòu)的設(shè)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(xiàn)像我們這些學(xué)生最最缺少的是經(jīng)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(xué)過的相關(guān)知識都系統(tǒng)地聯(lián)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(shè)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(xué)到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)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(shè)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(jié)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(jié)果。 此次設(shè)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(wǎng)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(shè)計[M].北京:科學(xué)出版社,2006 [3]馮文杰.機械工程基礎(chǔ)課程設(shè)計教程[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2007 8. 附錄 圖8-1傳動機構(gòu) 圖8-2 機構(gòu)裝配總圖機構(gòu)1 圖8-3 機構(gòu)裝配總圖機構(gòu)3 圖8-4 機構(gòu)裝配總圖機構(gòu)3 25