机械原理优秀课程设计剪板机设计项目新版说明书.doc

机械原理课程设计说明书设计题目 剪板机 成 员 指导老师 陈革新 7月18日序言一 原始数据及设计要求设计一剪板机械，关键功效是能将卷料展开并剪成一定长度铁板，立即板料作定长度间歇送进，在板料短暂停歇时间内，剪刀在一定位置上将铁板剪断。设计要求：原材料为成卷板料。每次输送铁板长度为mm；每次输送铁板抵达要求长度后，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十五分之一，铁板停歇时间不超出剪断工艺时间1.5倍，；输送机构运转应平稳，振动和冲击应尽可能小。 剪板频率为30次/分钟。二 项目组组员及分工组员任务分工机构设计，PPT制作，运动分析机构设计，大图绘制，尺寸计算 机构设计，三维图制作，尺寸计算机构设计，说明书编写，尺寸计算目录一选题意义.1二原理分析.2三.设计方案及选择.3 3.1设计方案分析.3 3.2设计方案选择.3 3.2.1间歇传动轮系分析和选择.3 3.2.2剪短传动机构分析和选择.5四. 选择机构尺寸设计.7 4.1机构自由度计算.7 4.2间歇传动轮系直径和转速确实定.7 4.2.1传动分析.7 4.2.2数据计算.7 4.3剪断传动机构尺寸确定.9 4.3.1传动分析.9 4.3.2数据计算.10五选定机构运动分析.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机构运动循环图.18六 心得体会.19七 参考文件.22八 附录.23一 选题意义剪板机常见来剪裁直线边缘板料毛坯。剪切能确保被剪板料剪切表面直线性和平行度要求，并降低板材扭曲，以取得高质量工件。板金行业下料剪切工具，广泛适适用于机械工业，治金工业，等多种机械行业，关键作用就是用于金属剪切在使用金属板材较多工业部门，全部需要依据尺寸要求对板材进行切断加工，所以剪板机就成为各工业部门使用最为广泛板料剪断设备。二原理分析剪板机分为送料机构，剪断机构，卸料机构三个部分，由一台电动机为机器提供动力。送料机构能够应用两个夹紧皮带轮将卷状板料加为直板。而剪断机构能够利用齿轮传动和杆件联合传动带动刀具剪切钢板，并经过齿轮变传动比使刀具达成要求剪切频率。卸料机构则只需要皮带轮将剪切完成铁板送之要求地点即可。三设计方案和选择 3.1 设计方案分析 铁板作间歇送进机构方案设计，可从下述两个方面考虑机构选择： 、怎样夹持和输送铁板，并使停歇时保持铁板待剪位置。、怎样实现间歇送进，并能使铁板停歇时运输铁板构件速度和加速度曲线仍然连续，这么，送进机构运转就比较平稳。 大致有以下几条路径： (1) 利用机构中运动构件临时脱离运动链，使后续构件实现停歇，即利用不完全齿轮机构。(2) 利用构件上一点在圆弧段或直线段上运动，使和之相连构件实现停歇。(3) 利用两种运动叠加使构件实现间歇运动。 3.2 设计方案选择 3.2.1 间歇传动轮系分析和选择方案一：不完全齿轮机构 运动实现；调整从动轮齿轮分布，就能实现运动时间和停歇时间要求。当主动轮作连续回转运动时从动轮作间歇会转运动。不完全齿轮机构结构简单，轻易制造工作可靠，运动时间工作时间可在较大百分比范围内改变。图3-1 不完全齿轮机构方案二：槽轮机构 利用主动拨盘在圆弧段或直线段上运动，或经过控制槽和销数量，使和之相连从动槽轮构件实现停歇。 结构简单，外形尺寸小；机械效率高，并能较平稳地，间歇地进行转位；但因传动时存在柔性冲击，故常见于速度不太高场所。 图3-2 槽轮机构方案三：星轮机构 利用星轮做间歇传动，此机构制造比较困难，传动时间和间歇时间之比方便控制，利于达成要求时间比。且受力情况很好，无刚性冲击。 图3-3 星轮机构方案确定： 工业上常见间歇机构，如棘轮机构、槽轮机构等，虽含有结构简单、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，极难满足设计要求。星轮机构则制作很复杂。而不完全齿轮机构则制作简单且传动时间和间歇时间百分比便于控制，传动时无冲击，故最终选择不完全齿轮机构。 3.2.2 剪断机构分析和选择方案一：圆柱凸轮机构 圆柱凸轮也是一个含有间歇进刀能力机构。只要运动函数为5次函数或 是正弦函数即可。设计也比较简单，不过工艺性能比较不好。 该机构还有一个很大缺点就是会出现力不足情况，力不足会造成剪板无法剪断，而且又没有急回运动，而且也需要发动机提供较高功率。弹簧一直运动易出现损坏，使整个机构瘫痪。图3-4 圆柱凸轮机构方案二：六杆机构 六杆机构能够传输较大负荷，几何形状简单，且便于加工制造，拥有急回运动，能提供足够剪切力，综协力学性能好。图3-5 六杆机构方案确定： 圆柱凸轮机构因为凸轮不宜承受较大载荷且无急回运动，不宜用于需要较大承载力机构中。而六杆机构则能够有着很好传动力性能，且能够产生急回运动，从而使刀具对钢板有一定冲击力，更便于剪断钢板。故最终选择六杆机构。图3-6 机构装配总图 四.选定机构尺寸设计 4.1 机构自由度计算 N=5，Pl=7,Ph=0 F=35-27=1 4.2 间歇传动轮系直径和转速确定 4.2.1 传动分析依据设计要求，剪断工艺为铁板输送周期十五分之一，主动轮3转一周360为一个周期，故剪板工艺不少于：360*1/15=24。停歇时间不超出剪板工艺1.5倍，这里取停歇时间为30，停歇时间为整个周期1/12。在主动星轮3等速回转一周时间内.，从动星轮4运动规律以下：在3转过前330时间内，4 匀速回转，此段时间内铁板恰好送到要求长度，在齿轮3转过剩下30内，从动齿轮4停歇不动，以待剪板。 4.2.2 数据计算 图4-1 机构装配齿轮间关系经过两个轮子7转动从而带动板料运动。行程选择mm，根据图示机构有： 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择滚子周长为：500mm ，又直径d=周长/所以可算得直径为：159.15mm ，此时滚子转动四圈即达成要求行程。 依据30次/分钟剪切要求，轮7转速n7=120r/min，n6=n7=120r/min，6轮和5轮，5轮和4轮，均为2:1传动比，故n5=n5=60r/min,n4=n4=30r/min,齿轮3和3转速相同，主动轮3转过一圈，也带动从动轮4转过一圈，n3=30r/min对于皮带轮3、2、2和1，采取i32=1：4，i21=1:6，进而确定n3=30r/minn2=n2=120r/min，n1=720r/min。所以我们最终选择是型号为Y180M2-8，功率为5.5kW，转速为720r/min电机。最终我们取m4=m5=m5=m6=2，取Z6=25,则Z5=50，Z4=50，Z5=25，进而d6=50mm d5=100mm d5=50mm d4=100mm对于不完全齿轮尺寸，取主动轮3齿数为24，则从动轮齿数Z4=22，取m=8，d3=192mm，d4=176mm。我们选择电动机输出轮d1=42mm，依据传动比关系，求出，d2=252mm,d2=50mm,d3=200mm。已知条件轮名称模数齿数直径/mm每分钟剪断30次电动机输出轮1-42皮带轮2-252皮带轮2-50皮带轮3-200不完全齿轮3824192齿轮4822176齿轮4250100齿轮522550齿轮5250100齿轮622550送料轮7-159.15 4.3 剪断传动机构尺寸确实定 4.3.1 传动分析依据连杆机构需带动切刀剪切钢板工作需求，故需确保机构每一瞬时全部有良好传力性能，所以连杆机构最小传动角应大于400。为确保顺利剪切钢板，刀具下落有一冲击力，即需要求连杆机构存在急回运动。4.3.2 数据计算图4-2 连杆机构示意图经依据设计要求进行数次计算确定各杆尺寸和机架相对位置：杆1:60mm；杆2:100mm；杆3：250mm；杆4:80mm；滑块5（连刀杆）:AD间距150mm，和水平线夹角为450；CD间距125mm；支座A和点F所处竖直线水平距离210mm。传动角计算位置图4-3 位置连杆机构示意图1=arccosb2+c2-(d-a)2/2bc =arccos1002+1252-(150-60)2/2100125 =45.50位置图4-4 位置连杆机构示意图2=arccosb2+c2-(d-a)2/2bc =arccos1002+1252-(150+60)2/2100125 =137.650min=min1，1800-2故计算该机构最小传动角为min=42.40。行程速度比系数计算图4-6 连杆机构极位夹角整体示意图 图4-6 连杆机构极位夹角局部放大示意图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 - ) = 即得行程速度改变系数K=1.03五、选定机构运动分析 5.1 位移分析当杆AB和BC处于共线（重合）时此时为初始角度0o，此时杆件F处于最低位置，位移为0。依据几何关系可求出杆件AB处于不一样位置时，杆件F相对于最低点位移。图5-1 杆件F点处于不一样位置时位移图5-2 solidworks模拟杆件F点位移曲线注：因为软件设置，致位移曲线Y坐标错误。实际是模拟曲线初始位置应为117mm，其它各点位移应为该点117mm - Y值和初始位置Y值差值绝对值。 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 ？依据图解法可求出Vc，依据Vd=0，且Vc=lCD3可求出3，又Ve=lDE3 即得Ve Vf = Ve + Vfe方向 竖直 DE EF大小 ？ lDE3 ？依据图解法可深入求出Vf5.2.2 位置速度分析Vc = Vb + Vcb方向 CD AB BC大小 ？ LAB1 ？依据图解法可求出Vc，依据Vd=0，且Vc=lCD3可求出3，又Ve=lDE3 即得Ve Vf = Ve + Vfe方向 竖直 DE EF大小 ？ lDE3 ？依据图解法可深入求出Vf 图5-3 位置F点速度图解 图5-4 位置F点速度图解 图5-5 solidworks模拟杆件F点速度曲线 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 ？ lAB21 0 lBC22 ？依据图解法可求出c，又c=3lCD。可求出3，依据e=3lDE,可求出e其中2=Vcb/lBC,可求出2，4=Vfe / lEF f = ne + e + nfe + fe方向 竖直 ED DE FE FE大小 ？ lDE23 3lDE lAB24 ？依据图解法可深入求出f 5.3.2 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 ？ lAB21 0 lBC22 ？依据图解法可求出c，又c=3lCD。可求出3，依据e=3lDE,可求出e其中2=Vcb/lBC,可求出2，4=Vfe / lEF f = ne + e + nfe + fe方向 竖直 ED DE FE FE大小 ？ lDE23 3lDE lAB24 ？依据图解法可深入求出f 图5-6 位置F点加速度图解 图5-7 位置F点加速度图解图5-8 solidworks模拟杆件F点加速度曲线5.4 机构运动循环图机构角度传动机构00-33003300-3600传动间歇剪断机构0000-182.230182.230182.230-3600最高位置推程最低点位置回程六、课设感想1.此次课程设计对我来说是一次很好成长机会。我们花了五天时间完成了这次课程设计。为完成这次课程设计我们确实很辛劳，但苦中仍有乐。我们一边忙着复习备考，一边还要做课程设计，时间对我们来说一下子变得很宝贵，真是恨不得睡觉时间也拿来用了。当自己越过一个又一个难题时，笑容在脸上绽放。当我看到设计最终完成时候，我乐了。对我而言，知识上收获关键，精神上丰收愈加可喜。从这次课程设计中，我不仅巩固了书本知识，还学到了许很多多其它知识。我知道了每一个课程之间是融会贯通，我们在机械设计中利用了大量力学知识。 其次了解到团体合作很关键，每个人全部有分工，不过又不能完全分开来，还要合作，所以设计成败原因中还有团体合作好坏。 这次设计让我知道了学无止境道理。我们每一个人永远不能满足于现有成就，人生就像在爬山，一座山峰后面还有更高山峰在等着你。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个很美好回想！ 当然我设计肯定有不足之处，期望老师批评指正，下次一定会做得愈加好。2.经过这段时间机械设计课程设计深入巩固、加深和拓宽所学知识;经过设计实践，树立了正确设计思想，增强创新意思和竞争意识，熟悉掌握了机械设计通常规律，也培养了分析和处理问题能力;经过设计计算、绘图和对利用技术标准、规范、设计手册等相关设计资料查阅，对自己进行了一个全方面机械设计基础技能训练。 在具体做过程中，从设计到计算，从分析到绘图，让我更深入明白了作为一个设计人员要有清楚头脑和整体布局，要有严谨态度和不厌其烦细心，要有精益求精、追求完美一个精神。在面对这些问题时候自己曾焦虑，不过最终还是处理了。才发觉当我们面对很多问题时候所采取具体行动也是不一样,这当然也会影响我们结果.很多时候问题出现所期待我们是一个处理问题心态,而不是看我们过去能力到底有多强,那是一个态度端正和目标明确,只有这么把自己身置于具体问题之中,我们才能愈加好处理问题.。 现在把这个课程做完了才发觉自己对以前学知识点有了愈加好了解，知识只有放在实践利用上才能表现她价值才能愈加好地被大家接收，所以这门实践课是很有必需开设，也是大家很有必需去认真做。3. 经过五天努力,我最终将机械设计课程设计做完了.在这次作业过程中,我碰到了很多困难,一遍又一遍计算,一次又一次设计方案修改这全部暴露出了前期我在这方面知识欠缺和经验不足.尽管这次作业时间是漫长,过程是曲折,但我收获还是很大.不仅仅掌握了六连杆实施机构和带传动和齿轮传动机构设计步骤和方法;也不仅仅对制图有了更深入掌握;Matlab和Auto CAD ,Word这些仅仅是工具软件,熟练掌握也是必需.对我来说,收获最大是方法和能力.那些分析和处理问题方法和能力.在整个过程中,我发觉像我们这些学生最最缺乏是经验,没有感性认识,空有理论知识,有些东西很可能和实际脱节.总体来说,我认为做这种类型作业对我们帮助还是很大,它需要我们将学过相关知识全部系统地联络起来,从中暴露出本身不足,以待改善.有时候,一个人力量是有限,合众人智慧,我相信我们作品会更完美!4. 回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，能够说得是苦多于甜，不过能够学到很多很多东西，同时不仅能够巩固了以前所学过知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过知识。经过这次课程设计使我知道了理论和实际相结合是很关键，只有理论知识是远远不够，只有把所学理论知识和实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提升自己实际动手能力和独立思索能力。在设计过程中碰到问题，能够说得是困难重重，但可喜是最终全部得到了处理。 课程设计过程中，也对团体精神进行了考察，让我们在合作起来愈加默契，在成功后一起体会喜悦心情。果然是团结就是力量，只有相互之间默契融洽配合才能换来最终完美结果。 此次设计也让我明白了思绪即出路，有什么不懂不明白地方要立即请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思索，动手实践，就没有弄不懂知识，收获颇丰。七.参考文件1安子军.机械原理第二版M.北京:国防工业出版社,2王淑人.机械原理课程设计M.北京:科学出版社,3冯文杰.机械工程基础课程设计教程M.重庆:重庆大学出版社,八. 附录图8-1传动机构图8-2 机构装配总图机构1图8-3 机构装配总图机构3图8-4 机构装配总图机构3