剪板機課程設計 (2)

1、<p>　　****學院機械原理課程設計任務書</p><p><b>　　一、目的任務</b></p><p>　　機械原理課程設計是在全部學習完機械原理課程后，利用已學過的知識第一次比較全面的、具有實際內(nèi)容和意義的課程設計，要求學生全面地綜合運用本課程及其有關先修課程的理論和實踐知識進行機械結(jié)構(gòu)的設計，也是機械原理課程的一個重要的實踐教學環(huán)節(jié)。</

2、p><p>　　機械原理課程設計是將知識轉(zhuǎn)化為能力的橋梁，其主要目的是進一步鞏固和加深學生所學的理論知識，并將其系統(tǒng)化；培養(yǎng)學生綜合運用所學知識獨立解決實際問題的能力和初步培養(yǎng)學生進行創(chuàng)新設計的能力；使學生初步掌握機械運動方案設計，強化機構(gòu)分析與綜合訓練。</p><p>　　本門課程設計的任務是結(jié)合一個簡單的機械系統(tǒng)（或機構(gòu)），在給定運動要求的條件下，使學生受到擬定機械系統(tǒng)（或機構(gòu)）運動方案

3、設計的初步訓練，并對其中的機構(gòu)進行設計和分析。通過設計提高學生機械運動簡圖的設計能力和編寫設計說明書的能力。</p><p><b>　　二、設計內(nèi)容</b></p><p>　?。?） 進行鐵板輸送機構(gòu)和剪斷機構(gòu)的選型；</p><p>　　（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；</p><p>　?。?）

4、 根據(jù)選定的原動機和執(zhí)行機構(gòu)的運動參數(shù)擬定機械傳動方案；</p><p>　　（4） 機械運動方案的評定和選擇；</p><p>　　（5） 對機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)進行運動尺寸計算；</p><p>　　（6） 畫出機械運動方案簡圖和傳動方案圖；</p><p>　?。?） 完成設計計算說明書一份。</p><p>

5、<b>　　三、時間安排</b></p><p>　　1、確定課程設計題目，列出課程設計計劃（1天）</p><p>　　2、擬定機構(gòu)總體方案，確定執(zhí)行機構(gòu)（1天）</p><p>　　3、整理概況，數(shù)據(jù)分析，編寫設計說明書（2天）</p><p>　　4、確定執(zhí)行機構(gòu)及傳動機構(gòu)（2天）</p><p

6、>　　4、尺寸設計、繪圖（2天）</p><p>　　5、完成實驗報告（1天）</p><p>　　6、整理、檢查、修改設計資料，答辯、上交設計資料（2天）</p><p><b>　　四、設計工作要求</b></p><p>　?。?） 原材料為成卷的板料。每次輸送鐵板長度為L=1600、1700、1800、19

7、00、2000、2100、2200、2300mm。（根據(jù)設計自行選擇）</p><p>　?。?） 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。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。</p><p>　?。?） 輸送機構(gòu)運轉(zhuǎn)應平穩(wěn)，震動和沖擊應盡量?。匆筝斔蜋C構(gòu)從動件的加速度曲線連續(xù)無突變）。&

8、lt;/p><p><b>　　五、成績評定</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]胡家秀 《機械設計基礎》（第二版） 北京：機械工業(yè)出版社2008.6</p><p>　　[2]孫恒、陳作模、葛文杰 《機械原理》（第八版） 北京：高等教育出版社2016.5（重

9、?。?lt;/p><p>　　[3]牛鳴岐、王保民、王振甫 《機械原理課程設計手冊》 重慶：重慶大學出版社2001.11</p><p>　　[4]趙滿平、舒啟林 《機械原理課程設計》 北京：北京理工大學出版社2014.2</p><p>　　[5]《常見機構(gòu)的原理及應用》編寫組 《常見機構(gòu)的原理及應用》 北京：機械工業(yè)出版社1978.10</p>&l

10、t;p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、 剪板機工作原理及設計要求1</p><p>　　1.工作原理及工藝動作過程1</p><p>　　2.原始數(shù)據(jù)及設計要求1</p><p>　　二、 工作機構(gòu)的選擇及分析1</p><p>　　1.執(zhí)行機構(gòu)的選擇1<

11、/p><p>　　2.傳動機構(gòu)的選擇2</p><p>　　三、 機械系統(tǒng)運動循環(huán)圖4</p><p>　　四、 機械系統(tǒng)構(gòu)件尺寸計算5</p><p>　　1.傳動機構(gòu)尺寸分析5</p><p>　　2.輪系機構(gòu)數(shù)值計算5</p><p>　　3曲柄搖桿機構(gòu)尺寸計算7</p>

12、;<p>　　4.執(zhí)行機構(gòu)尺寸分析7</p><p>　　五、執(zhí)行機構(gòu)運動分析7</p><p>　　1.機構(gòu)速度分析8</p><p>　　2.機構(gòu)加速度分析9</p><p>　　六、機械傳動方案擬定9</p><p>　　七、原動機選擇10</p><p>　　八

13、、 課程設計感想10</p><p><b>　　參考文獻12</b></p><p>　　剪板機工作原理及設計要求</p><p>　　1.工作原理及工藝動作過程</p><p>　　剪板機是將卷料展開并剪成一定長度鐵板的機器，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)，剪刀在一定位置上將鐵板剪斷。因此剪板

14、機主要包括鐵板輸送機構(gòu)和剪斷機構(gòu)。</p><p>　　2.原始數(shù)據(jù)及設計要求</p><p>　　2.1原材料為成卷的板料。每次輸送鐵板長度為2000mm。</p><p>　　2.2每次輸送鐵板到達規(guī)定長度后，鐵板稍停，以待剪板機構(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。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。<

15、/p><p>　　2.3輸送機構(gòu)運轉(zhuǎn)應平穩(wěn)，振動和沖擊應盡量小(即要求輸送機構(gòu)從動件的加速度曲線連續(xù)無突變)。</p><p>　　工作機構(gòu)的選擇及分析</p><p><b>　　執(zhí)行機構(gòu)的選擇</b></p><p>　　對執(zhí)行機構(gòu)的選擇需要刀具具有間歇進刀能力，以保證在板料輸送的過程中不發(fā)生誤剪。</p>

16、<p>　　1.1由于執(zhí)行機構(gòu)要具有間歇進刀能力，所以可用凸輪機構(gòu)完成刀具的間歇進給。</p><p>　　該機構(gòu)利用凸輪機構(gòu)的推程運動角的轉(zhuǎn)動使刀具向下運動，完成對板料的剪切；凸輪機構(gòu)的近回程運動角轉(zhuǎn)動時，在彈簧力的作用下，使刀具向上運動，完成刀具的退刀；在近休止過程中，刀具不再運動，保證了刀具的間歇停頓。</p><p>　　但該機構(gòu)在剪切過程中不能提供足夠的剪切力，凸輪與

17、從動件間為高副接觸，易磨損，且彈簧也一直處于工作狀態(tài)，也容易被損壞，影響整個執(zhí)行機構(gòu)的運動，從而影響剪板機的工作，所以放棄對該機構(gòu)的選用。</p><p>　　1.2對執(zhí)行機構(gòu)的間歇進給能力的必要要求，想到偏心曲柄滑塊機構(gòu)，它不僅保證刀具的間歇進給能力，還具有急回特性，可以使刀具處空行程時可快速的返回。而且偏心曲柄滑塊機構(gòu)適用于剪床。基于對執(zhí)行機構(gòu)性能的要求，選擇使用偏心曲柄滑塊機構(gòu)演化而來的沖壓機構(gòu)。</

18、p><p><b>　　2.傳動機構(gòu)的選擇</b></p><p>　　對將鐵板作間歇送進的機構(gòu)方案設計，從下述兩個方面考慮機構(gòu)了的選擇：</p><p>　?、偃绾螉A持和輸送鐵板，并使停歇時保持鐵板的待剪位置；</p><p>　?、谌绾螌崿F(xiàn)間歇送進，并能使鐵板停歇時運送鐵板的構(gòu)件的速度和加速度曲線仍然連續(xù)，這樣，送進機構(gòu)

19、的運轉(zhuǎn)就比較平穩(wěn)。</p><p>　　2.1對輸送方案的選擇需要考慮到機構(gòu)的間歇進給，且要連續(xù)不斷地進給，也不能使機構(gòu)往回退來完成作業(yè)。在間歇停止的一段時間里，板料要停止，以便執(zhí)行機構(gòu)的工作。由此考慮了槽輪機構(gòu)。</p><p>　　槽輪機構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，且傳動平穩(wěn)性好，但槽輪轉(zhuǎn)角大小不能調(diào)整，在槽輪轉(zhuǎn)動的起、停位置加速度大，存在沖擊，且槽輪機構(gòu)不適用于高速運動場合。故放棄使用

20、槽輪機構(gòu)作輸送傳動。</p><p>　　2.2具有間歇進給性能的傳動機構(gòu)中，較槽輪機構(gòu)而言，不完全齒輪機構(gòu)在轉(zhuǎn)動和停歇的時間、次數(shù)、轉(zhuǎn)角大小等方面的變化范圍更大。</p><p>　　與其他間歇運動機構(gòu)相比，不完全齒輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)更為簡單，工作更為可靠，且傳遞力大。但不完全齒輪在生產(chǎn)上工藝復雜，在從動輪運動的開始和結(jié)束瞬間會造成較大沖擊，不適用于高速場合。</p><p

21、>　　2.3槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)等間歇運動機構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運動可靠，但在動力性能和動停比等方面不能滿足設計要求，因此選擇采用組合機構(gòu)來滿足設計要求。</p><p>　　此方案采用由1、2、3、4組成的差動輪系與由A、B、C、D組成的曲柄搖桿機構(gòu)的組合機構(gòu)來實現(xiàn)間歇進給運動。其中AB桿與齒輪1鉸接于A點，并隨齒輪的回轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動形成曲柄，CD桿與齒輪2鉸接于D點形成搖桿。太陽輪4的運動由曲柄搖桿

22、機構(gòu)與差動輪系共同決定，實現(xiàn)間歇運動。齒輪4與滾輪相連， 實現(xiàn)滾輪的間歇周轉(zhuǎn)達到輸送板料的目的，并且滾輪可以將卷料壓平。</p><p><b>　　機械系統(tǒng)運動循環(huán)圖</b></p><p>　　通過對執(zhí)行機構(gòu)和傳動機構(gòu)的選擇，現(xiàn)將兩個機構(gòu)的關系連接起來繪制運動循環(huán)圖。</p><p>　　通過分析可知，當傳動機構(gòu)運動2000mm的時候就需要

23、停歇一次，而在此停歇的過程中，剪刀就要下降，開始剪切板料。當板料剪切完畢后，要進行退刀，此過程完成之后才可以進行下一個循環(huán)。當傳動機構(gòu)向前輸送板料的時候，齒輪1向齒輪2傳送勻速運動，同時齒輪1通過曲柄搖桿機構(gòu)將變速運動輸送給行星架H，當板料到達2000mm時，齒輪4此時的角速度恰好為零，這個時候板料就會停止輸送，但是齒輪1還在繼續(xù)轉(zhuǎn)動，當剪刀的剪切工作完成之后，齒輪4繼續(xù)轉(zhuǎn)動。以此來往復循環(huán)的來做這些動作。</p><

24、;p>　　機械系統(tǒng)構(gòu)件尺寸計算</p><p>　　1.傳動機構(gòu)尺寸分析</p><p>　　根據(jù)設計要求，剪板工藝所需時間為鐵板輸送周期的十五分之一，主動輪1轉(zhuǎn)一整周360°為一個周期，故剪板工藝時間應為： ，而停歇時間要求不超過剪板工藝所需時間的1.5倍，故停歇時間取主動輪1轉(zhuǎn)過30°。</p><p>　　在

25、齒輪1等速回轉(zhuǎn)一周時間內(nèi)，從動齒輪4的運動規(guī)律如下：在齒輪1轉(zhuǎn)過前330°的的時間內(nèi)，齒輪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1轉(zhuǎn)過的剩余30°內(nèi)，從動齒輪4停歇不動，以待剪板。</p><p>　　2.輪系機構(gòu)數(shù)值計算</p><p>　　在2、3、4和行星架H所組成的差動輪系中</p><p><b>　

26、?。?-1）</b></p><p>　　在1、2組成的定軸輪系中</p><p><b>　　（4-2） </b></p><p>　　由（4-1）（4-2）得</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　對（4-3）兩邊同時乘以時間t

27、，得位移關系</p><p>　　欲使主動齒輪1從某瞬時開始轉(zhuǎn)過 之內(nèi)，構(gòu)件4產(chǎn)生停歇，則應令 。</p><p><b>　　可得：</b></p><p>　　由于主動輪1即為曲柄AB，系桿H即為桿CD，故上式正好反映了該組合機構(gòu)中曲柄搖桿機構(gòu)和差動輪系的關系。因此設計的四桿機構(gòu)應滿足上式要求。<

28、;/p><p>　　設主動輪1轉(zhuǎn)一周的時間為T，對（4-3）式兩邊積分得：</p><p><b>　　又∵</b></p><p><b>　　可知：</b></p><p>　　為便于計算，取滾輪轉(zhuǎn)300°剛好輸送2000mm的板料，</p><p><b&g

29、t;　　則有</b></p><p>　　現(xiàn)取Z?=85齒，則Z4 =102齒</p><p>　　根據(jù)同軸條件Z4 =Z?+2Z?及齒輪齒數(shù)應互質(zhì)的要求，取Z?=44；Z?=29</p><p>　　根據(jù)國家標準所規(guī)定的模數(shù)表取所有齒輪模數(shù)m=6</p><p>　　計算出各齒輪分度圓直徑為：D?=mZ?=6×85

30、=510mm</p><p>　　D?=mZ?=6×44=264mm</p><p>　　D?=mZ?=6×29=174mm</p><p>　　D4 =mZ4 =6×102=612mm</p><p>　　根據(jù)： 可得滾輪直徑為764mm</p><p&g

31、t;　　3曲柄搖桿機構(gòu)尺寸計算</p><p>　　此處曲柄搖桿機構(gòu)應滿足三個條件：</p><p>　?。?）曲柄AB轉(zhuǎn)過30°每一瞬間主從構(gòu)件都要滿足：</p><p>　　（2）各桿長度應該滿足桿長條件的曲柄存在條件，使得主動桿AB能做整周回轉(zhuǎn)運動。</p><p>　?。?）四桿機構(gòu)的最小傳動角應該大于40°，以保

32、證機械的傳動效率。</p><p>　　AD=(D?+D?)/2=387mm</p><p>　　取CD=（D?+D?）/2=219mm</p><p>　　取AB=D?/4=127.5mm</p><p>　　BC長滿足桿長條件“ ”取為400，此時還符合最小壓力角驗證。</p><p&

33、gt;　　4.執(zhí)行機構(gòu)尺寸分析</p><p>　　執(zhí)行機構(gòu)是由一個定軸輪系和一個偏心曲柄滑塊機構(gòu)組成。</p><p>　　對其中定軸輪系，為便于齒輪的制造，參數(shù)選取與傳動機構(gòu)中齒輪2一致，即分度圓直徑D?=264mm，模數(shù)m=6，齒數(shù)Z=44；即可得出偏心曲柄滑塊機構(gòu)的偏心距e=132mm。為便于計算，對齒輪上曲柄長度取值為AB=80；為保證機械傳動效率，對連桿BC取值應滿足最小傳動角

34、大于40°的要求，即應BC＞276mm，為便于計算，取BC=280mm。</p><p>　　五、執(zhí)行機構(gòu)運動分析</p><p>　　由上面對執(zhí)行機構(gòu)的尺寸分析得到，圖偏心距e=132mm，曲柄長AB=80mm，連桿長BC=280mm；</p><p>　　有 </p>&

35、lt;p>　　可算出極位夾角θ=19.8°（e=132mm；b=280mm；a=80mm）</p><p><b>　　1.機構(gòu)速度分析</b></p><p>　　上圖中，點B、B1處于工作行程階段，B2、B3處于回程階段，B、B1、B2、B3四點速度有一定代表性，于是對四點進行速度分析，矢量pc為速度VC..可得出以下四圖</p>&

36、lt;p>　　圖中可看出，在工作行程階段，速度相對平穩(wěn)，無明顯變化。在回程階段，速度明顯增大，縮短回程時間，體現(xiàn)出偏心曲柄滑塊機構(gòu)的急回特性。于是可畫出在齒輪1連續(xù)正常轉(zhuǎn)動情況下的運動線圖：</p><p><b>　　2.機構(gòu)加速度分析</b></p><p>　　對圖中B、B1、B2、B3四點進行加速度分析，得到下面四個加速度分析圖像。</p>

37、<p>　　通過對四圖的觀察，發(fā)現(xiàn)在工作行程階段加速度在發(fā)生變化，且是在處于增加。進入回程階段，加速度變化增加到最大，隨著回程階段的繼續(xù)，加速度變化呈減小趨勢。于是作出機構(gòu)大致的加速度變化圖像：</p><p>　　六、機械傳動方案擬定</p><p>　　通過網(wǎng)上查閱資料知道，剪板機剪板工作頻率在每分鐘25-45次左右，于是對設計的剪板機工作頻率取25次每分鐘，即一個工作周期

38、時間為2.4秒。</p><p>　　由前面內(nèi)容可知，主動輪轉(zhuǎn)動一周便完成一個工作周期，由此可得出主動輪所需角速度ω=0.833rad/s。算出其所需轉(zhuǎn)速為1500r/min，電動機轉(zhuǎn)速可直接滿足其轉(zhuǎn)速需求，所以不用另設計減速傳動裝置，可以直接用電動機驅(qū)動。</p><p>　　對電動機與傳動機構(gòu)間傳動連接方式采用同步齒形帶傳動，同步齒形帶成本低、傳動效率高、傳動平穩(wěn)、能保證固定的平均傳動

39、比。</p><p>　　對執(zhí)行機構(gòu)的銜接，為了使執(zhí)行機構(gòu)與傳動機構(gòu)能夠同步運行，把兩個機構(gòu)銜接起來，可用連桿連接兩機構(gòu)，使之形成平行四邊形機構(gòu)，兩曲柄有相同的角速度。</p><p><b>　　七、原動機選擇</b></p><p>　　選擇我國統(tǒng)一設計的Y系列三相異步電動機作為剪板機原動機，它具有高效，節(jié)能，起動轉(zhuǎn)矩大，性能好，噪聲低，振

40、動小，可靠性高等優(yōu)點，使用維護方便。</p><p>　　當電動機轉(zhuǎn)速達到1500r/min時，剪板機可被直接起動。通過選查，選取Y180M-4型電動機作為原動機，其采用380v電壓起動，功率為18.5kW，轉(zhuǎn)速1470r/min。</p><p><b>　　課程設計感想</b></p><p>　　通過這段時間對剪板機的設計發(fā)現(xiàn)，一個設計由

41、最初的方案，到最后的完成方案，過程很是艱辛，但這過程很充實，最后看到方案出爐很快樂也很欣慰，證明著自己這段時間的努力沒有白費。從最開始的題目確定，到設計內(nèi)容的篩選準備，再到列出課程設計的計劃時間表，感覺課程設計應該是個很簡單的問題，自信很快就可以完成，但實際做下來并不是那么回事，并沒有想象的那么簡單。隨著設計的繼續(xù)，那些不曾遇到的困難一個個的出現(xiàn)，解決了這個就遇到下一個。在設計的過程中慢慢發(fā)現(xiàn)，自己學到的那點知識對設計而言根本不夠。開始

42、的對機構(gòu)的設定想法及其簡單，只需要畫出來，然后計算出數(shù)據(jù)就可以了，但在設計的過程中，遇到很多問題。剛開始遇到問題時只能坐著發(fā)呆，想著各種解決方式，但對問題的解決還是毫無思路，只能像無頭蒼蠅一樣亂撞，在圖書館胡亂的翻著資料找著自己所需要的知識，就這樣一點一滴的積累著知識點，然后逐漸的將它們連接應用起來。期間方案不斷的被修改，數(shù)據(jù)也不斷的計算，錯了又算，算了又錯，在大堆的草稿里不斷對數(shù)據(jù)進行查看、比對，過程很累，但還是堅持了下來，最終埋頭把

43、種種數(shù)據(jù)都計算了出來，這種感覺很是快慰。在設計的過程中很感謝老師的幫助，感謝他</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]胡家秀 《機械設計基礎》（第二版） 北京：機械工業(yè)出版社2008.6</p><p>　　[2]孫恒、陳作模、葛文杰 《機械原理》（第八版） 北京：高等教育出版社2016.5（重?。?lt;/p