剪板机的输送机构和剪断机构

机械原理课程设计（说明书）设计题目：剪板机的输送机构和剪断机构学院：机电学院专业：机械设计制造及其自动化班级：B0701学生姓名：张彬指导教师：佟瑞宏2009年7月6日机械设计课程设计任务书一、设计题目设计剪板机的铁板输送机构和剪断机构。剪板机是将卷料展开并剪成一定长度铁板的机器，即将板料作定长度的间歇送进，在板料短暂的停歇时间内，剪刀在一定位置上将铁板剪断。二、技术参数和设计要求（1）原材料为成卷的板料。每次输送铁板长度L=1900或2000或2200mm（设计时任选一种）。（2）每次输送铁板到达规定长度后，铁板稍停，以待剪板机构将其剪断。剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的十五分之一。建议铁板停歇时间不超过剪断工艺时间的1.5倍，以保证有较高的生产率。（3）输送机构运转应平稳，振动和冲击应尽量小（即要求输送机构从动件的加速度曲线连续无突变）。三、设计任务（1）进行铁板输送机构和剪断机构的选型；（2）根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图；（3）根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案；（4）机械运动方案的评定和选择；（5）对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算；（6）进行上机计算分析，检验设计方案；（7）画出机械运动方案简图，运动循环图和传动方案图；（8）完成设计计算说明书一份。四、工作计划与进度安排本课程设计总时间为2周（共10天），进度安排如下：步骤内容要求时间1上课，熟悉题目分组，了解题目，查找资料1天2方案设计，分析一人一方案，分组比较2天3尺寸综合，绘图图解法，解析法等3天4上机计算分析上机分析机构运动2天5整理说明书，图纸说明书统一格式1天6答辩交说明书，图纸1天指导教师：2009年7月6日目录一、剪板机工作原理及设计要求.......................................................................1二、机械设计方案拟定.......................................................................................2三、机械原理分析及构件尺寸的计算...............................................................5四、机械变速传动设计.....................................................................................11五、运动循环图.................................................................................................12六、机械运动分析.............................................................................................13七、设计总结.....................................................................................................20八、参考文献.....................................................................................................21机械原理课程设计1一、剪板机工作原理及设计要求1.工作原理及工艺过程本剪板机是将卷料展开并剪成一定长度铁板的机器，即将板料作定长度的间歇送进，在板料短暂的停歇时间内，剪刀在一定位置上将铁板剪断，其工艺过程由输送原材料和剪板两个过程来完成。2.原始数据及设计要求原材料为成卷的板料。每次输送铁板长度L=1900或2000或2200mm（设计时任选一种）。（1）每次输送铁板到达规定长度后，铁板稍停，以待剪板机构将其剪断。剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的十五分之一。建议铁板停歇时间不超过剪断工艺时间的1.5倍，以保证有较高的生产率。（2）输送机构运转应平稳，振动和冲击应尽量小（即要求输送机构从动件的加速度曲线连续无突变）。3.机械系统功能分析剪板机要实现将卷料展开并剪成一定长度铁板，采用两个相互配合的间歇机构来实现停歇与剪板。机械原理课程设计2二、机械设计方案拟定1.输送机构方案的比较和拟定方案一：不完全齿轮机构利用不完全齿轮实现间歇输送板料在主动轮上作出一部分的轮齿，根据运动时间与停歇时间的要求，在从动轮上做出与主动轮相齿和的轮齿，当主动轮做连续回转运动时从动轮做间歇回转运动。不完全齿轮机构的结构简单、制造容易、作可靠，从动轮的运动时间和停歇时间可以在很大的范围内变化。但其从动轮在开始运动和结束运动两瞬时都存在刚性冲击。只适合于低速、轻载的场合。在此对板料的平稳运输没有保证。方案二：差动轮系与四杆机构的组合机构机构简图:：1324ADBCE图2—3图2—1机械原理课程设计3此方案采用由1、2、3、4组成的差动轮系与由A、B、C、D组成的曲柄摇杆机构的组合机构来实现间歇运动。其中AB杆与齿轮1铰接于A点并随齿轮的回转而转动形成曲柄，CD杆与齿轮2铰接于D点形成摇杆。太阳轮4的运动由曲柄摇杆机构与差动轮系共同决定，实现间歇运动。太阳轮4与滚轮相连，实现滚轮的间歇周转达到输送板料的目的，并且滚轮可以将卷料压平。方案拟定：综合以上本输送机构采用方案二。2.剪切机构方案的比较和拟定方案一：采用槽轮机构和曲柄滑块机构机构简图：剪切机构采用曲柄滑块机构，它的运动由槽轮机构来控制，曲柄AD和BC分别固定到两个齿轮上，同过槽轮机构将运动传给齿轮实现曲柄的转动，槽轮机构由主动拨盘和从动槽轮和机架组成，主动拨盘获得动力，匀速回转使得从动槽轮间歇回转，从动槽轮由通过齿轮将运动传递给曲柄滑块机构实现剪切运动。槽轮机构结构简单、外形尺寸小、机械效率高，并能较平稳的实现间歇运转，存在柔性冲击。图2—4图2—5机械原理课程设计4方案二：凸轮机构机构简图：本剪切机构采用凸轮机构如图，让凸轮实现刀具的停歇与运动，达到剪板目的。凸轮机构的最大优点是只要适当的设计出轮廓曲线，就可以使推杆得到准确的轨迹，相应快速，结构简单。综合以上：剪板机采用方案二。3.输送机构与剪板机构的组合使输送机构和剪切机构同步，即在齿轮4停歇的时间内凸轮刚好完成推程和回程完成剪板工作。机械原理课程设计5三、机械原理分析及构件尺寸的计算1.输送机构原理分析：本输送机构由基础机构和附加机构组成，基础机构：齿轮2、3、4及系杆H组成的自由度为2的差动轮系如图3—1：附加机构：曲柄摇杆机构ABCD如图3—2。齿轮1和杆AB固结在一起，杆CD与系杆H是一个构件。主动轮1的运动一方面通过差动轮系传递给太阳轮4，一方面通过曲柄滑块机构传递给系杆H。因此齿轮4所输出的运动是以上两种运动的合运动。2.机构预期功能要求通过电机的驱动给于曲柄一个绕定轴转动的主动力，在该力的驱动下带动连杆，同时曲柄与齿轮相连，差动轮系运转带动滚轮转动，在摩擦力的带动下，使铁板向前运动，当轮系速度为0时剪切机构将其剪断完成一个周期的送板与剪板动作。3.输送板料传动分析及数据计算（1）传动分析：根据设计要求，剪断工艺为铁板输送周期的十五分之一，主动轮1转一周360为一个周期，故剪板工艺不少于：24151360而停歇时间不超过剪板工艺的1.5倍，这里取停歇时间为30。342HABDCH图3—1图3—212DA图3—3机械原理课程设计6在齿轮1等速回转一周时间内.，从动齿轮4的运动规律如下：在齿轮1转过前330的的时间内，齿轮4匀速回转，此段时间内铁板正好送到要求的长度，在齿轮1转过的剩余30内，从动齿轮4停歇不动，以待剪板。（2）数据计算：①轮系数据分析在2、3、4、及系杆H组成的差动轮系里：222444HHHziz224441HHzzzz-----------------------------------①对定轴轮系：1211221122zzizz---------------------------②由①②得：214144(1)Azzzz-------------------------------------③两边乘以时间t得：214144(1)Hzzzz由此可知：齿轮4的输出运动为齿轮1通过差动轮系2、3、4传动给4和曲柄摇杆机构传给系杆H的合运动，欲使主动齿轮1从某瞬时开始转过130之内构件4产生停歇，则应令40可得：H=1124zzz由于主动轮1即为曲柄AB，系杆H即为杆CD，故上式正好反映了该组合机构中曲柄摇杆机构和差动轮系的关系。因此设计的四杆机构应满足上式要求。②轮系数据计算：机械原理课程设计7设主动轮1转一周的时间为T，对③式两边积分得：210004144(1)TTTtHttzzdddzz又()(0)0TTohtHHd可知：1414zz取滚轮转300°刚好送2m的板料则有：414156300360zz取1z=50齿，则4z=60齿根据同轴条件：4232zzz取3z=20则2z=20取齿轮模数为5，则齿轮的分度圆直径分别为：11550250mzD22520100mzD33520100mzD44560100mzD根据：3002000360d可得滚轮直径为764.33mm。机械原理课程设计8③曲柄摇杆机构尺寸计算：曲柄摇杆激斗应该同时满足三个条件：（1）曲柄AB转过30°没一瞬间主从构件要满足共识：H=1124zzz。（2）各杆长度应该满足杆长条件的曲柄存在条件，即能保证主动杆AB能做整周回转运动。（3）四杆机构的最小传动角应该大于40°以保证机械的传动效率。由以上可知此四杆机构的设计变为已知两连架杆的对应角位移来设计四杆机构。由：11112450520608Hzzz可知：当130得：18.75H故取：129.375H1318.75H1215139.375根据齿轮1和齿轮4确定四杆机构的机架4的长度为：121752ADDDmm，取摇杆AB=26.25mm用作图法求其他杆长:机械原理课程设计9由图中测得793162.752BCmm728492CDmm条件验证：1．曲柄存在条件的验证：162.7549211.75BCCD26.25175201.25211.75ABAD故：曲柄存在。2．最小压力角的验证：故：符合要求。④剪切机构尺寸确定：凸轮的设计参数：运动角运动规律0º-15º等速上升15mm15º-30º等速下降15mm30º-360º近休止远休止角=0°ABD!2B!1B1B2B22222222min()()arccos42.2122162.7549162.754926.25175bcbcadrC机械原理课程设计10推程：等速运动规律：s=hδ/б0б0取15ºδ0º3º6º9º12º15ºs03691215回程：等速运动规律：s=h（1-δ）/б0б0取15ºδ15º18º21º24º27º30ºs15129630凸轮机构设计图：理论廓线工作廓线机械原理课程设计11四、机械变速传动设计1．原动机的选择由工作状况，选择低速型，故采用三相异步电动机，额定转速为740r/min。2．总传动比的计算总传动比为电动机转速与曲柄转速之比，根据设计要求，每分钟剪板一次，因此总得传动比为：n=740/1=740。3．各级传动比的计算第一级采用带传动传动比为：5第二级采用一个减