剪板機的設計

1、機械原理課程設計說明書設計題目：剪板機設計 學 院 ：機械工程學院班 級：12機制本一設 計 者：熊杜思同 組 人： 顧帥 成亞龍學 號：指導老師：夏翔 日 期: 2014.5.262014.6.06 目錄1機構簡介32執(zhí)行機構的選擇與比較43主要機構的設計54機構運動分析65原動機的選擇76傳動機構的選擇與比較97機械系統(tǒng)運動循環(huán)圖148. 對結果的分析與體會159參考資料.17一機構簡介1）剪板機，主要用于剪切金屬板材，是重要的金屬板材加工機器。其不僅用于機械制造業(yè)，還是金屬板材配送中心必不可少的裝備，應用范圍特別廣泛。剪板機按結構分為閘式剪板機和擺式剪板機兩類；按傳動方式分，有機械傳動剪

2、板機和液壓傳動剪板機兩類。2）現(xiàn)在，我們要設計的剪板機的是將卷料壓平展開并將其剪成一定長度的鐵板的機器，即將板料作定長度的間歇送進，在剪板短暫間歇時間內，剪刀在一定位置處將鐵板剪斷。因此剪板機主要包括鐵板輸送機構和剪斷機構。3）設計數(shù)據(jù)要求(1) 原材料為成卷的板料。每次輸送鐵板長度為L1900或2000或2200 mm(設計時任選一種)。(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率。(3) 輸送機構運轉應平穩(wěn)，振動和沖擊應盡量小(即要求輸送機構從動件的加速度

3、曲線連續(xù)無突變)。二執(zhí)行機構的選擇與比較1）機構方案設計，可從下述兩個方面考慮機構的選擇：(1) 如何夾持和輸送鐵板，并使停歇時保持鐵板的待剪位置； (2) 如何實現(xiàn)間歇送進，并能使鐵板停歇時運送鐵板的構件的速度和加速度曲線仍然連續(xù)，這樣，送進機構的運轉就比較平穩(wěn)。2. 大致有幾條途徑：(1) 利用機構中運動構件暫時脫離運動鏈，使后續(xù)構件實現(xiàn)停歇； (2) 利用構件上一點在圓弧段或直線段上運動，使與之相連的構件實現(xiàn)停歇； (3) 利用兩種運動的疊加使構件實現(xiàn)間歇運動；(4) 其它。工業(yè)上常用的簡單間歇機構，如棘輪機構、槽輪機構和不完全齒輪機構等，雖具有結構簡單、制造方便。運動可靠等優(yōu)點，但在動

4、力性能、動停比(運動時間和停歇時間之比)方面很難滿足設計要求。所以常用組合機構來滿足設計要求。傳動方案的確定合理的傳動方案首先要滿足工作機的性能要求,適應工作條件,工作可靠,此外還應使傳動裝置的結構簡單,尺寸緊湊,加工方便,成本低廉,傳動效率高和使用維修方便，要同時滿足這些要求是比較困難的,因此要通過分析比較多種傳遞方案,選擇出保證重點要求的最佳傳動方案。當采用由幾種傳動形式組成的多級傳動時，要充分考慮各種傳動形式的特點,合理的分配其傳動順序。在選擇時，應注意以下種傳動件的特性： （1）帶傳動的承載能力小，傳遞相同轉矩時,結構尺寸較其它傳動形大，但傳動平穩(wěn)，能吸振緩沖，因此，宜布置在高速級。

5、（2）鏈傳動不均勻有沖擊，不適用于高速級，應布置于低速級。（3）斜齒圓柱齒輪傳動的平穩(wěn)，較直齒輪較好，常用在高速級或要求傳動平穩(wěn)的場合。（4）開式直齒圓柱齒輪傳動的工作環(huán)境一般較差，潤滑條件不好，因而磨損嚴重，壽命較短，應布置在低速級。（5）圓錐齒輪傳動只用于需要改變軸的布置方向的場合。由于圓錐齒輪加工比較困難，所以應將其布置在傳動的高速級，并限制傳動比，以減小直徑和模數(shù)。（6）蝸桿傳動可以實現(xiàn)較大的傳動比，結構緊湊，傳動平穩(wěn)，但傳動效率較低，故使用于中小功率的高速傳動中。（7）星輪機構可以實現(xiàn)間歇傳動且無剛性沖擊同時兼有槽輪機構的啟動性能，有兼有齒輪機構等速轉位的優(yōu)點，適應性較廣，但是性論機

6、構往往制造比較困難。（8）不完全齒輪機構結構簡單，容易制造，工作可靠，十幾時運動時間和靜止時間的比例可在較大范圍內變化。其缺點是有較大的沖擊，所以只適用于低速、輕載場合。綜上所述，考慮各方面，選擇帶傳動和直齒圓柱齒輪進行若干個減速級和兩個加速級的傳動，利用星輪作間歇傳動。傳動方案采用V帶傳動，齒輪傳動。優(yōu)點：結構簡單，傳動平穩(wěn)；成本低廉；過載保護；緩沖吸振。采用窄v帶傳動，傳動效率較高?？沙惺茌^大的預緊力，速度快、撓曲次數(shù)高，還可減少帶傳動的尺寸。利用星輪做間歇傳動，雖然制造比較困難，但是此機構的傳動時間和間歇式間之比方便控制，利于達到要求時間比。且受力情況較好，無剛性沖擊。剪板機主要是通過滑

7、塊上刀片的往復直線運動來實現(xiàn)切斷功能，能實現(xiàn)這個目的主要由液壓傳動和機械傳動兩種。 A 液壓傳動方案剪板機液壓傳動系統(tǒng)原理圖如圖2-1所示，其原理：手動換向閥6推向左位（即左位接入系統(tǒng)），此時活塞在壓力油的作用下向下運動，對板料進行剪切加工，當加工完成后，將閥6手柄推向右位（即右位接入系統(tǒng)），活塞向上運動，即刀片上抬，到了一定位置，將閥6手柄推入中位，這樣活塞就停留在此位置不動。然后剪切第二次時，重復上述操作。手動換向閥6也可改為電氣控制的換向閥，從而實現(xiàn)自動連續(xù)剪切，提高效率。.油箱 .粗過濾器 .液壓泵 4.溢流閥 5.調速閥 6.手動三位四通換向閥 7.液壓缸 8.滑塊圖2-1 液壓傳動

8、系統(tǒng)原理圖液壓剪板機采用液壓傳動，使機器工作時平穩(wěn)，噪聲小，安全可靠，可以進行單次連續(xù)剪切，剪板厚度也較機械傳動的厚，但是液壓系統(tǒng)是利用液體作為中間介質來傳遞動力的，剪切力大時，油壓也相應的高，對液壓元件的精度、強度要求也高，制造成本也相應的較高，而且液壓系統(tǒng)不可避免的存在，泄露問題，會造成污染，油溫的變化會引起油液粘度變化，影響液壓傳動工作的平穩(wěn)性，所以適應環(huán)境能力小2。另外，液壓剪板機的維修也不方便，需要掌握一定的專業(yè)知識，因此此次設計不選用此方案。B 機械傳動方案B.1凸輪機構方案圖2-2 凸輪機構原理圖凸輪機構的工作原理如圖2-2所示：主軸的轉動帶動凸輪傳動，凸輪升程時推動滑塊（即刀片

9、）作剪切動作?；爻虝r，滑塊在彈簧的作用下上升到開始位置，準備下一個動作循環(huán)。凸輪機構的優(yōu)點是可以根據(jù)從動件的運動規(guī)律來選擇機構的尺寸和確定凸輪輪廓線。缺點是凸輪機構一般用于控制機構而不是用于執(zhí)行機構，因為其工作壓力不能太大，否則會嚴重磨損凸輪的輪廓及推桿，導致該機構不能實現(xiàn)預期的動作要求，不能保證機器的穩(wěn)定性，因此該方案不予采用。B.2曲柄滑塊機構方案 曲柄滑塊機構的工作原理如圖2-3所示：通過主軸轉動帶動曲柄轉動，曲柄通過連桿使滑塊作上下往復運動，實現(xiàn)剪切動作。 圖2-3 曲柄滑塊機構原理圖該機構具有結構簡單、加工容易、維修方便、經濟實用的優(yōu)點，故采用此方案即曲柄滑塊機構作為執(zhí)行機構比較合適

10、3。三主要機構的設計1剪斷機構的設計方案一：曲柄滑塊機構簡圖方案二：曲柄搖桿機構2傳輸機構的設計方案一方案二綜合考慮，本次剪板機設計的總體方案為電動機經過一級帶輪減速及一級齒輪減速驅動主軸上的曲柄滑塊機構，使滑塊作往復運動，進行剪切動作，剪板機的剪切力是10噸，行程為22mm，每分鐘剪板30次。設計傳動系統(tǒng)圖如圖3-1所示。圖3-1 系統(tǒng)傳動簡圖四機構運動分析一 送料裝置：通過兩個輪子的轉動從而帶動板料運動。行程選用2000mm，按照圖示機構有：行程H=nd，n為滾子轉動圈數(shù)，d為滾子直徑。為方便設計傳動比選用滾子周長為：400mm。又直徑 d=周長/ 所以可算得直徑為：127.324mm。此

11、時滾子轉動五圈即達到要求行程。二剪斷機構針輪的轉動圖示，轉向為逆時針。當轉到圖一位置時針輪的末齒剛喊脫離星輪，此時，星輪剛好停止轉動，進入間歇階段；直到針輪繼續(xù)轉動到圖二位置，針輪的首齒與星輪接觸推動星輪繼續(xù)轉動，間歇完成?？芍禽嗈D動半周，針輪轉動一周，完成一個傳動周期。設針輪按照理論勻速轉動，則為了達到要求的時間比例，見間歇時間最多為總周期的1/10，所以由此可得：間歇時針輪轉動角為 360*1/10=36 (度)設曲柄長度為50mm，則根據(jù)勾股定理可算得，塊移動距離為： S=r-r*cos18-（L-。其中L為連桿長度。設連桿長度為500mm。算得S=2.686mm。刀具移動距離應大于

12、板料厚度，所以如若直接將刀具安放于連桿所聯(lián)接的滑塊出則一般不能達到剪斷板料的要求，因此，基需要再增加一個連桿放大刀具移動距離。具體設計如圖所示：實際情況中，可根據(jù)板料具體厚度選擇放大的比例，五原動機的選擇電動機數(shù)據(jù)及額定值選擇： 型號：我們選定下表所示的一些型號。功率：5.5Kw電壓：交流220V。頻率：50HZ1 。轉速：3000r/min 型號可剪板厚 （mm）可剪板寬 （mm）剪切角材料強度 （N/mm）后擋料調節(jié)范圍（mm）行程次數(shù) （次/分）主電機功率（Kw）重量 （Kg）外形尺寸 LWH（mm）QC12Y-4/2500液壓擺式剪板機4250013045020-500165.5500

13、0304016101620QC12Y-4/3200液壓擺式剪板機4320013045020-500135.56000384016101620QC12Y-4/4000液壓擺式剪板機4400013045020-600105.57000460017001700六傳動機構的設計星輪轉動180度傳動滾子轉動五圈，由此可得，齒輪總傳動比為1：10為均勻分布載荷，可初步確定個齒輪齒數(shù)；令兩個大的主動齒輪1、3的齒數(shù)分別為100 ，60；從動小齒輪2、4的齒數(shù)分別為30 ，20；這樣傳動比剛好達到1：10。齒輪模數(shù)確定（參照機械原理第七版180頁） 表10-1 圓柱齒輪標準模數(shù)系列表（GB/T 1357198

14、7）優(yōu)先選用的模數(shù)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（單位：mm）分度圓直徑 d=m*z，所以，初步選擇模數(shù)為2，可得，各齒輪分度圓直徑為齒輪1 ：d1=200mm 齒輪2 ：d2=60mm齒輪3 ：d3=120mm 齒輪4 ：d4=40mm模數(shù)的確定也可根據(jù)實際工作的需要另行選定。四間歇傳送機構此處間歇傳送機構采用星輪機構，為了讓機構在運轉時沒有較大的剛性沖擊，所以，設計星輪時，首先，必須讓首末兩針齒切向進入或對出星輪的齒槽；其次，針輪的首齒與其

15、相嚙合的第一個齒槽的嚙合過程應使星輪逐漸加速直至正常速度為止，而針輪的末齒與星輪的最后一個齒槽的嚙合過程，應使星輪逐漸減速直到停歇為止。機構簡圖如下所示：兩個圓弧板起到鎖止狐的作用轉動一周有兩個停歇段主動輪轉一周，從動輪轉半周。星輪的邊緣有齒槽，具體形狀由運動曲線確定。以為曲線復雜，故此處未畫出齒槽具體形狀。機構傳動總體示意圖機構的裝配 由于此機構的傳動部分和剪切部分由一個原動件輸出功率，所以在機構的裝配時需要有一定的要求，以保證時間上的合理配合。主要是針輪所連接的兩個構件星輪和連桿；裝配時，星輪處于間歇中間時刻時，連桿達到最大位移。即連桿此時所在平面過針輪的回轉中心軸線。 如下圖所示：星輪的

16、凹圓弧板的弧線中點處于針輪間歇中央，即 此時星輪應經停歇1/20倍周期；連桿所聯(lián)接的搖桿剛好達到順時針最大轉角。機械裝配效果圖七機械系統(tǒng)運動循環(huán)圖八對結果的分析與體會我覺得這次的機械原理設計很有意義，首先鍛煉了我們的團隊意識，同時也讓我們重新回顧了一下我們的所學知識，我認為只有將所學的知識應用到實踐當中去，才是我們所學到的，通過對剪板機的設計，我意識到我學的知識還是不夠穩(wěn)定，我的知識還需要溫習，相信通過我們組員的一起努力，我們的設計會很完美。經過幾天的研究設計，最終我們確定了剪板機的方案。設計過程中我對各種機構進行了分析比較，也使我們對所學知識有了進一步的理解，通過比較選擇了較為合理的運動構件以傳動方案。但因為個人能力有限，所以某些專業(yè)的知識本人沒有做詳細的講解，也無法做講解，但是這不影響機構的設計方案。還有一些屬于工廠實際情況而定的參數(shù)，也沒有給出，這些都可以依據(jù)實際情況的不