機械原理課程設(shè)計報告-剪板機設(shè)計說明書

1、-. z.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-. z.前言原始數(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，剪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。工程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)

2、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.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 3.2.2剪短傳動機構(gòu)的分析與選擇.5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(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 5.2速度分析.14 5.3加速度分析.16 5.4機構(gòu)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(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(shè)備。二原理分析剪板機分為送料機構(gòu)，剪斷機構(gòu)，卸料機構(gòu)三個局部，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

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(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： 、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(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)就比擬平穩(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

5、.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)構(gòu)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(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，外形尺寸小；機械效率高，并能較平穩(wěn)地，間歇地進展轉(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(gòu)方案確定： 工業(yè)上常用的間歇機構(gòu)，如棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)等，雖具有構(gòu)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(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)計也比擬簡單，但是工藝性能比擬不好。 該機構(gòu)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(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=

8、5，Pl=7,Ph=0 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.，從動星輪4的運動規(guī)律如下：在3轉(zhuǎn)過前330的的時間，4 勻速回轉(zhuǎn)，此段時間鐵板正好送到要求的長度，在齒輪3轉(zhuǎn)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(gòu)裝配齒輪間關(guān)系通過兩個輪子7的轉(zhuǎn)動從而帶動板料運動。行程選用200

9、0mm，按照圖示機構(gòu)有： 行程H=nd 。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/所以可算得直徑為：159.15mm ，此時滾子轉(zhuǎn)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(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)速一樣，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、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(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)傳動比關(guān)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(gòu)尺寸確實定 4.3.1 傳動分析根據(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(gòu)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(gòu)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(gòu)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(gòu)極位夾角整體示意圖圖4-6 連桿機構(gòu)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(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

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(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 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(gòu)運動循環(huán)圖機構(gòu)角度傳動機構(gòu)00-33003300-3600傳動間歇剪斷機構(gòu)0000-182.230182.230182.230-3600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時機。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珍貴，真是恨不得睡覺的時間也拿來用了。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

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(shè)計中，我不僅穩(wěn)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穿的，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(shè)計課程設(shè)計進一步穩(wěn)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)、設(shè)計手冊等相關(guān)設(shè)計資料的查閱，對自己進展了一個全面的機械設(shè)計根本技能的訓(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(yán)謹(jǐn)?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(dāng)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(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(shè)的，也是大家很有必要去認(rèn)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)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(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