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1、
機械原理課程設(shè)計說明書
設(shè)計題目:
學 院 :
班 級 :
組 名 :
組 員 :
指導老師:
2016年 月
目錄
一、 機構(gòu)簡介 2
二、 執(zhí)行機構(gòu)的選擇與比較 3
1、方案設(shè)計提示 3
2、設(shè)計任務 4
3、機構(gòu)設(shè)計方案的設(shè)計 5
三、 方案篩選與總結(jié) 13
四、 機構(gòu)運動分析 14
1. 送料裝置: 14
2. 剪斷機構(gòu) 15
五、 執(zhí)行機構(gòu)的選擇與比較 16
六、 對結(jié)果的分析與體會(每個人不同) 18
七、 參考文獻 19
1、 機構(gòu)簡介
剪板機(英文名稱:plate shea
2、rs;guillotine shear)是用一個刀片相對另一刀片作往復直線運動剪切板材的機器。是借于運動的上刀片和固定的下刀片,采用合理的刀片間隙,對各種厚度的金屬板材施加剪切力,使板材按所需要的尺寸斷裂分離。剪板機屬于鍛壓機械中的一種,主要作用就是金屬加工行業(yè)。產(chǎn)品廣泛適用于航空、輕工、冶金、化工、建筑、船舶、汽車、電力、電器、裝潢等行業(yè)提供所需的專用機械和成套設(shè)備。
工作原理 剪板機剪切后應能保證被剪板料剪切面的直線度和平行度要求,并盡量減少板材扭曲,以獲得高質(zhì)量的工件。剪板機的上刀片固定在刀架上,下刀片固定在工作臺上。 工作臺上安裝有托料球,以便于板料的在上面滑動時不被劃傷。 后擋料
3、用于板料定位,位置由電機進行調(diào)節(jié)。 壓料缸用于壓緊板料,以防止板料在剪切時移動。 護欄是安全裝置,以防止發(fā)生工傷事故。 回程一般靠氮氣,速度快,沖擊小。
3、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求
(1) 原材料為成卷的板料。每次輸送鐵板長度為L=1900或2000或2200 mm(設(shè)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(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。
(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)。
2、 執(zhí)行機構(gòu)的選擇與比較
4、
1、方案設(shè)計提示
將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:
(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(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)就比較平穩(wěn)。
大致有幾條途徑:
(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;
(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;
(4) 其它。
工業(yè)上常用的簡單間歇機構(gòu),如棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)和不完全齒輪機構(gòu)等,雖具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便。運動
5、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。所以常用組合機構(gòu)來滿足設(shè)計要求。
2、設(shè)計任務
(1) 進行鐵板輸送機構(gòu)和剪斷機構(gòu)的選型;
(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;
(3) 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;
(4) 機械運動方案的評定和選擇;
(5) 對機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)進行運動尺寸計算;
(6) 進行上機編程分析,檢驗設(shè)計方案;
(7) 畫出機械運動方案簡圖、運動循環(huán)圖和傳動方案圖;
(8) 完成設(shè)計計算說明書一份
3、機構(gòu)設(shè)計方案的設(shè)計
(1)方案
①間歇運動
6、原理:采用了不完全齒輪,不完全齒輪外嚙合機構(gòu),是由齒輪機構(gòu)演變而得的一種間歇運動機構(gòu)。就是在主動輪上只做一部分牙齒,并根據(jù)運動時間與停歇時間的要求,在從動輪上做出與主動輪輪齒相嚙合的輪齒。當主動輪做連續(xù)回轉(zhuǎn)運動時,從動輪做間歇運動。在送料機構(gòu)和剪切機構(gòu)的共同作用下,就可以實現(xiàn)工件的剪切。
②優(yōu)點:采用這種機構(gòu),首先可以節(jié)約構(gòu)件的數(shù)目,節(jié)約成本;其次,構(gòu)件類型簡單,齒輪機構(gòu)和連桿機構(gòu)都較為簡單,易于設(shè)計和操作;最后是,不完全齒輪能夠很好地實現(xiàn)停頓送料的目的,能夠滿足我們對設(shè)計的完全要求。
③缺點:機構(gòu)很難滿足設(shè)計的速度要求、傳動比要求,加工精度較低,并且,加工速度慢,只適合小批量的加工,不能
7、滿足工廠需求。采用皮帶傳動,會出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象,不利于工件的加工。不完全齒輪機構(gòu)在傳動過程中,從動輪開始運動和終止運動的瞬時都存在剛性沖擊。
(2) 方案
①輸送機構(gòu)分析
間歇原理:設(shè)主動針輪連續(xù)轉(zhuǎn)動,當其上的針齒未進入星輪的齒槽時,其上的外凸鎖止弧與星輪的內(nèi)凹鎖止弧相互鎖死,星輪靜止不動:當主動針輪的針齒進入星輪的齒槽時,兩鎖止弧恰好松開,星輪開始轉(zhuǎn)動。
優(yōu)缺點分析:不完全齒輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠,從動輪運動時間和靜止時間可在較大范圍內(nèi)變化。但是從動輪在開始進入嚙合與脫離嚙合時有較大沖擊,故一般用于低速,輕載場合。
星輪機構(gòu)示意圖
②剪
8、切機構(gòu)的分析
連桿機構(gòu)示意圖
優(yōu)缺點分析:機構(gòu)可以傳遞較大負荷,且?guī)缀涡螤詈唵?,便于加工制造,擁有急回運動,能提供足夠的剪切力,綜合性能好。
③剪切板機構(gòu)整體圖
(3) 方案
工作原理:
機構(gòu)1:送料機構(gòu)。
機構(gòu)2:剪切機構(gòu)。給活動鉸鏈桿一順時針原動力,使曲柄運動起來帶動滑塊上下運動。而滑塊上面固定刀具,以實現(xiàn)材料的剪切。
機構(gòu)3:間歇傳動機構(gòu)。連機架共5個構(gòu)件,有機架、連架桿、連桿、滑塊、搖桿。給連架桿一逆時針原動力,連桿與搖桿配合運動,使滑塊來回向右間歇運動,實現(xiàn)材料剪切。
整體效果圖
本機構(gòu)優(yōu)點:
1、能夠?qū)崿F(xiàn)多種運動形式的轉(zhuǎn)換,如它可以將原
9、動件的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭蛹霓D(zhuǎn)動、往復擺動。
2、平面連桿機構(gòu)的連桿作平面運動,其上各點的運動軌跡曲線有多種多樣,利用這些軌跡曲線可實現(xiàn)送料的進行。
3、平面連桿機構(gòu)中,各運動副均為面接觸,傳動時受到單位面積上的壓力較小,且有利于潤滑,所以磨損較輕,壽命較長。
4、由于接觸面多為圓柱面或平面,制造比較簡單,易獲得較高的精度。
本機構(gòu)缺點:
1、難以實現(xiàn)有規(guī)律的間隙運動。
2、慣性力難平衡(構(gòu)件作往復運動和平面運動),易產(chǎn)生動載荷。
3、本機構(gòu)設(shè)計復雜,占空間,積累誤差(低副間存在間隙),效率低。
4、需要3個電動機,耗能大。
(4) 方案
剪切機構(gòu)
采用曲柄滑塊
10、機構(gòu),相對于凸輪機構(gòu)來說設(shè)計簡單易操作。
間歇傳動機構(gòu)
1、間歇原理:利用主動輪撥盤在圓弧段或直線段上運動,或者控制槽和銷的數(shù)量,是與之相連的槽輪構(gòu)件實現(xiàn)停歇。
2、槽輪機構(gòu)優(yōu)點
(1)結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,效率較高;
(2)在進入和脫離嚙合時運動較平穩(wěn),能準確控制轉(zhuǎn)動的角度;
(3)轉(zhuǎn)位迅速,從動件能在較短的時間內(nèi)轉(zhuǎn)過較大的角度;
(4)槽輪轉(zhuǎn)位時間與靜止時間之比為定值。
3、槽輪機構(gòu)缺點
(1)槽輪的轉(zhuǎn)角大小不能調(diào)節(jié);
(2)槽輪轉(zhuǎn)動的始、末位置加速度變化較大,從而產(chǎn)生沖擊:
(3)在工作盤定位精度要求較高時,利用鎖緊弧面往往滿足不了要求,而需另加定位裝置。
(4
11、)槽輪的制造與裝配精度要求較高。由于這些原因,槽輪機構(gòu)一般應用在轉(zhuǎn)速不高的裝置中
槽輪機構(gòu)示意圖
1 整體裝配效果
機構(gòu)運動原理:電機通過皮帶帶動槽輪機構(gòu)運動實現(xiàn)間歇傳動的同時刀具切割板料。
(5) 方案
本機構(gòu)缺點:需要兩個主動件,在實現(xiàn)同步性時會出現(xiàn)誤差且都為連桿機構(gòu),工作效率低 也可能造成機器體型過大
3、 方案篩選與總結(jié)
小組成員分析,總結(jié)如下:
各個方案優(yōu)缺點小組成員自己總結(jié),當然每個人都有自己的想法,又有一些錯誤,經(jīng)過我們的討論與修改選出最佳方案如下圖:
齒輪連接
我們將曲柄滑塊機構(gòu)做了一點調(diào)整,在板料運輸
12、機構(gòu)中采用齒輪傳動,使得傳送更加精確。
下面我們進行運動機構(gòu)的整體分析!
4、 機構(gòu)運動分析
1. 送料裝置:
從動槽輪
通過兩個輪子的轉(zhuǎn)動從而帶動板料運動。行程選用2000mm,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:159.236mm。此時滾子轉(zhuǎn)動四圈即達到要求行程。
從動槽輪轉(zhuǎn)動1/4圈,滾子轉(zhuǎn)動四圈,由此可得,齒輪總傳動比為1:16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)
13、分別為25 ,15;這樣傳動比剛好達到1:16。
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 1357—1987)
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=50mm
14、齒輪3 :d3=120mm 齒輪4 :d4=30mm
模數(shù)的確定也可根據(jù)實際工作的需要另行選定
2. 剪斷機構(gòu)
我們將剪切運動過程分為四個步驟如下圖:
當剪板機工作時主動撥盤順時針轉(zhuǎn)動,帶動曲柄滑塊機構(gòu)完成剪切運動,主動撥盤剛離開從動槽輪時,刀具處于最高點即(的位置,設(shè)一個周期為T,在接下來的3/4T內(nèi),刀具依次經(jīng)過((完成剪切運動,最后1/4T為板料運輸階段,并且刀具回到最高點。完成一個工作循環(huán)。
實際情況中,可根據(jù)板料具體厚度選擇放大的比例,以及桿長等。
5、 執(zhí)行機構(gòu)的選擇與比較
電動機數(shù)據(jù)及額定值選擇:
型號:我們選定下表所
15、示的一些型號。
功率:5.5Kw
電壓:交流220V?!?
頻率:50HZ1 ?! ?
轉(zhuǎn)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(diào)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
4
2500
130′
≤450
20-500
16
5.5
5000
304016101620
QC12Y-4/3200液壓擺式剪板機
4
3200
130′
≤450
20-50
16、0
13
5.5
6000
384016101620
QC12Y-4/4000液壓擺式剪板機
4
4000
130′
≤450
20-600
10
5.5
7000
460017001700
6、 對結(jié)果的分析與體會(每個人不同)
7、 參考文獻
1 馮文杰 機械工程基礎(chǔ)實驗教程 重慶大學出版社
2 孫垣 陳作模 葛文杰 機械原理 第七版 高等教育出版社
3 劉鴻文 理論力學 第六版 北京 高等教育出版社
4 諾頓R L 機械設(shè)計----機器和機構(gòu)的綜合和分析
5 5 [1] 俞新陸,何德譽.鍛壓手冊,第3卷,鍛壓車間設(shè)備.北京:機械工業(yè)出版社,2002.
6 [2] 左健民.液壓與氣壓傳動.第三版.北京:機械工業(yè)出版社,1996.
7 梁應彪.板材剪切力的測試.北京:鍛壓技術(shù),1992,第六期
8 徐灝.機械設(shè)計手冊(1--5冊).第二版.北京:機械工業(yè)出版社,2000.6