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1、机械原理课程设计说明书设计题目： 学 院 ：班 级 ：组 名 ：组 员 ：指导老师：2016年 月目录一、 机构简介2二、 执行机构的选择与比较31、方案设计提示32、设计任务43、机构设计方案的设计5三、 方案筛选与总结13四、 机构运动分析141. 送料装置：142. 剪断机构15五、 执行机构的选择与比较16六、 对结果的分析与体会（每个人不同）18七、 参考文献1911、 机构简介剪板机（英文名称：plate shears；guillotine shear）是用一个刀片相对另一刀片作往复直线运动剪切板材的机器。是借于运动的上刀片和固定的下刀片，采用合理的刀片间隙，对各种厚度的金属板材施
2、加剪切力，使板材按所需要的尺寸断裂分离。剪板机属于锻压机械中的一种，主要作用就是金属加工行业。产品广泛适用于航空、轻工、冶金、化工、建筑、船舶、汽车、电力、电器、装潢等行业提供所需的专用机械和成套设备。工作原理 剪板机剪切后应能保证被剪板料剪切面的直线度和平行度要求，并尽量减少板材扭曲，以获得高质量的工件。剪板机的上刀片固定在刀架上，下刀片固定在工作台上。 工作台上安装有托料球，以便于板料的在上面滑动时不被划伤。 后挡料用于板料定位，位置由电机进行调节。 压料缸用于压紧板料，以防止板料在剪切时移动。 护栏是安全装置，以防止发生工伤事故。 回程一般靠氮气，速度快，冲击小。3、原始数据及设计要求(
3、1) 原材料为成卷的板料。每次输送铁板长度为L1900或2000或2200 mm(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)。2、 执行机构的选择与比较1、方案设计提示将铁板作间歇送进的机构方案设计，可从下述两个方面考虑机构的选择：(1) 如何夹持和输送铁板，并使停歇时保持铁板的待剪位置；(2) 如何实现间歇送进，并能使铁板停歇时运送铁板的构件的速
4、度和加速度曲线仍然连续，这样，送进机构的运转就比较平稳。大致有几条途径：(1) 利用机构中运动构件暂时脱离运动链，使后续构件实现停歇；(2) 利用构件上一点在圆弧段或直线段上运动，使与之相连的构件实现停歇；(3) 利用两种运动的叠加使构件实现间歇运动；(4) 其它。工业上常用的简单间歇机构，如棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构等，虽具有结构简单、制造方便。运动可靠等优点，但在动力性能、动停比(运动时间和停歇时间之比)方面很难满足设计要求。所以常用组合机构来满足设计要求。2、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
5、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） 进行上机编程分析，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 3、机构设计方案的设计 （1）方案间歇运动原理：采用了不完全齿轮，不完全齿轮外啮合机构，是由齿轮机构演变而得的一种间歇运动机构。就是在主动轮上只做一部分牙齿，并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轮齿相啮合的轮齿。当主动轮做连续回转运动时，从动轮做间歇运动。在送料机构和剪切机构的共同作用下，就可以实现工件的剪切。优点：采用这种机构
6、，首先可以节约构件的数目，节约成本；其次，构件类型简单，齿轮机构和连杆机构都较为简单，易于设计和操作；最后是，不完全齿轮能够很好地实现停顿送料的目的，能够满足我们对设计的完全要求。缺点：机构很难满足设计的速度要求、传动比要求，加工精度较低，并且，加工速度慢，只适合小批量的加工，不能满足工厂需求。采用皮带传动，会出现打滑的现象，不利于工件的加工。不完全齿轮机构在传动过程中，从动轮开始运动和终止运动的瞬时都存在刚性冲击。（2） 方案输送机构分析间歇原理：设主动针轮连续转动，当其上的针齿未进入星轮的齿槽时，其上的外凸锁止弧与星轮的内凹锁止弧相互锁死，星轮静止不动：当主动针轮的针齿进入星轮的齿槽时，两
7、锁止弧恰好松开，星轮开始转动。优缺点分析：不完全齿轮机构结构简单、制造容易、工作可靠，从动轮运动时间和静止时间可在较大范围内变化。但是从动轮在开始进入啮合与脱离啮合时有较大冲击，故一般用于低速，轻载场合。 星轮机构示意图 剪切机构的分析连杆机构示意图优缺点分析：机构可以传递较大负荷，且几何形状简单，便于加工制造，拥有急回运动，能提供足够的剪切力，综合性能好。剪切板机构整体图（3） 方案工作原理：机构1：送料机构。机构2：剪切机构。给活动铰链杆一顺时针原动力，使曲柄运动起来带动滑块上下运动。而滑块上面固定刀具，以实现材料的剪切。机构3：间歇传动机构。连机架共5个构件，有机架、连架杆、连杆、滑块、
8、摇杆。给连架杆一逆时针原动力，连杆与摇杆配合运动，使滑块来回向右间歇运动，实现材料剪切。整体效果图本机构优点：1、能够实现多种运动形式的转换，如它可以将原动件的转动转变为从动件的转动、往复摆动。 2、平面连杆机构的连杆作平面运动，其上各点的运动轨迹曲线有多种多样，利用这些轨迹曲线可实现送料的进行。 3、平面连杆机构中，各运动副均为面接触，传动时受到单位面积上的压力较小，且有利于润滑，所以磨损较轻，寿命较长。 4、由于接触面多为圆柱面或平面，制造比较简单，易获得较高的精度。本机构缺点: 1、难以实现有规律的间隙运动。 2、惯性力难平衡(构件作往复运动和平面运动),易产生动载荷。 3、本机构设计复
9、杂，占空间，积累误差(低副间存在间隙),效率低。 4、需要3个电动机，耗能大。（4） 方案剪切机构采用曲柄滑块机构，相对于凸轮机构来说设计简单易操作。间歇传动机构1、间歇原理：利用主动轮拨盘在圆弧段或直线段上运动，或者控制槽和销的数量，是与之相连的槽轮构件实现停歇。2、槽轮机构优点(1)结构简单，工作可靠，效率较高;(2)在进入和脱离啮合时运动较平稳，能准确控制转动的角度;(3)转位迅速，从动件能在较短的时间内转过较大的角度;(4)槽轮转位时间与静止时间之比为定值。3、槽轮机构缺点(1)槽轮的转角大小不能调节;(2)槽轮转动的始、末位置加速度变化较大，从而产生冲击:(3)在工作盘定位精度要求较
10、高时，利用锁紧弧面往往满足不了要求，而需另加定位装置。(4)槽轮的制造与装配精度要求较高。由于这些原因，槽轮机构一般应用在转速不高的装置中 槽轮机构示意图1 整体装配效果机构运动原理：电机通过皮带带动槽轮机构运动实现间歇传动的同时刀具切割板料。（5） 方案本机构缺点：需要两个主动件，在实现同步性时会出现误差且都为连杆机构，工作效率低 也可能造成机器体型过大3、 方案筛选与总结小组成员分析，总结如下：各个方案优缺点小组成员自己总结，当然每个人都有自己的想法，又有一些错误，经过我们的讨论与修改选出最佳方案如下图：齿轮连接我们将曲柄滑块机构做了一点调整，在板料运输机构中采用齿轮传动，使得传送更加精确
11、。下面我们进行运动机构的整体分析！4、 机构运动分析1. 送料装置：从动槽轮 通过两个轮子的转动从而带动板料运动。行程选用2000mm，按照图示机构有：行程H=nd，n为滚子转动圈数，d为滚子直径。为方便设计传动比选用滚子周长为：500mm。又直径 d=周长/ 所以可算得直径为：159.236mm。此时滚子转动四圈即达到要求行程。从动槽轮转动1/4圈，滚子转动四圈，由此可得，齿轮总传动比为1：16为均匀分布载荷，可初步确定个齿轮齿数；令两个大的主动齿轮1、3的齿数分别为100 ，60；从动小齿轮2、4的齿数分别为25 ，15；这样传动比刚好达到1：16。齿轮模数确定（参照机械原理第七版180页
12、） 表10-1 圆柱齿轮标准模数系列表（GB/T 13571987）优先选用的模数有：0.12 0.15 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50（单位：mm）分度圆直径 d=m*z，所以，初步选择模数为2，可得，各齿轮分度圆直径为齿轮1 ：d1=200mm 齿轮2 ：d2=50mm齿轮3 ：d3=120mm 齿轮4 ：d4=30mm模数的确定也可根据实际工作的需要另行选定2. 剪断机构我们将剪切运动过程分为四个步骤如下图：当剪板机工作时主动拨盘顺时针转动，带动曲柄滑块机构完成
13、剪切运动，主动拨盘刚离开从动槽轮时，刀具处于最高点即(的位置，设一个周期为T，在接下来的3/4T内，刀具依次经过(完成剪切运动，最后1/4T为板料运输阶段，并且刀具回到最高点。完成一个工作循环。实际情况中，可根据板料具体厚度选择放大的比例，以及杆长等。5、 执行机构的选择与比较电动机数据及额定值选择： 型号：我们选定下表所示的一些型号。功率：5.5Kw电压：交流220V。频率：50HZ1 。转速：3000r/min 型号可剪板厚 （mm）可剪板宽 （mm）剪切角材料强度 （N/mm）后挡料调节范围（mm）行程次数 （次/分）主电机功率（Kw）重量 （Kg）外形尺寸 LWH（mm）QC12Y-4
14、/2500液压摆式剪板机4250013045020-500165.55000304016101620QC12Y-4/3200液压摆式剪板机4320013045020-500135.56000384016101620QC12Y-4/4000液压摆式剪板机4400013045020-600105.570004600170017006、 对结果的分析与体会（每个人不同）7、 参考文献1 冯文杰 机械工程基础实验教程 重庆大学出版社2 孙垣 陈作模 葛文杰 机械原理 第七版 高等教育出版社3 刘鸿文 理论力学 第六版 北京 高等教育出版社4 诺顿R L 机械设计-机器和机构的综合和分析5 5 1 俞新陆，何德誉锻压手册，第3卷，锻压车间设备北京：机械工业出版社，20026 2 左健民液压与气压传动第三版北京：机械工业出版社,1996 7 梁应彪板材剪切力的测试.北京：锻压技术，1992，第六期8 徐灏.机械设计手册（1-5册）第二版北京：机械工业出版社，2000.618