剪板机机构的设计(3).doc

机械原理课程设计说明书
设计题目：
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2016年 月
目录
一、 机构简介 2
二、 执行机构得选择与比较 3
1、方案设计提示 3
2、设计任务 4
3、机构设计方案得设计 5
三、 方案筛选与总结 13
四、 机构运动分析 14
1、 送料装置： 14
2、 剪断机构 15
五、 执行机构得选择与比较 16
六、 对结果得分析与体会（每个人不同） 18
七、 参考文献 19
一、 机构简介
剪板机(英文名称：plate shears;guillotine shear）就是用一个刀片相对另一刀片作往复直线运动剪切板材得机器。就是借于运动得上刀片与固定得下刀片，采用合理得刀片间隙，对各种厚度得金属板材施加剪切力,使板材按所需要得尺寸断裂分离。剪板机属于锻压机械中得一种，主要作用就就是金属加工行业。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得专用机械与成套设备。
工作原理 剪板机剪切后应能保证被剪板料剪切面得直线度与平行度要求,并尽量减少板材扭曲,以获得高质量得工件。剪板机得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，以便于板料得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。 护栏就是安全装置,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
(1) 原材料为成卷得板料。每次输送铁板长度为L＝1900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得十五分之一。建议铁板停歇时间不超过剪断工艺时间得1、5倍,以保证有较高得生产率.
(3) 输送机构运转应平稳,振动与冲击应尽量小(即要求输送机构从动件得加速度曲线连续无突变).
二、 执行机构得选择与比较
1、方案设计提示
将铁板作间歇送进得机构方案设计，可从下述两个方面考虑机构得选择：
(1） 如何夹持与输送铁板，并使停歇时保持铁板得待剪位置；
(2） 如何实现间歇送进，并能使铁板停歇时运送铁板得构件得速度与加速度曲线仍然连续,这样,送进机构得运转就比较平稳.
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,使与之相连得构件实现停歇;
(3） 利用两种运动得叠加使构件实现间歇运动;
（4） 其它。
工业上常用得简单间歇机构，如棘轮机构、槽轮机构与不完全齿轮机构等，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（运动时间与停歇时间之比）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) 进行铁板输送机构与剪断机构得选型;
（2） 根据工艺动作顺序与协调要求拟定运动循环图；
(3) 根据选定得原动机与执行机构得运动参数拟定机械传动方案；
(4） 机械运动方案得评定与选择；
（5) 对机械传动系统与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、运动循环图与传动方案图；
(8) 完成设计计算说明书一份
3、机构设计方案得设计
(1)方案
①间歇运动原理：采用了不完全齿轮,不完全齿轮外啮合机构,就是由齿轮机构演变而得得一种间歇运动机构。就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得要求,在从动轮上做出与主动轮轮齿相啮合得轮齿。当主动轮做连续回转运动时,从动轮做间歇运动。在送料机构与剪切机构得共同作用下，就可以实现工件得剪切。
②优点:采用这种机构，首先可以节约构件得数目，节约成本;其次，构件类型简单,齿轮机构与连杆机构都较为简单,易于设计与操作;最后就是，不完全齿轮能够很好地实现停顿送料得目得，能够满足我们对设计得完全要求。
③缺点:机构很难满足设计得速度要求、传动比要求，加工精度较低,并且,加工速度慢,只适合小批量得加工,不能满足工厂需求。采用皮带传动,会出现打滑得现象,不利于工件得加工。不完全齿轮机构在传动过程中,从动轮开始运动与终止运动得瞬时都存在刚性冲击。
（2） 方案
①输送机构分析
 间歇原理:设主动针轮连续转动,当其上得针齿        未进入星轮得齿槽时,其上得外凸锁止弧与星轮得内凹锁止弧相互锁死,星轮静止不动:当主动针轮得针齿进入星轮得齿槽时,两锁止弧恰好松开,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,从动轮运动时间与静止时间可在较大范围内变化。但就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

②剪切机构得分析

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，能提供足够得剪切力,综合性能好.
③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,以实现材料得剪切。
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、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得转换,如它可以将原动件得转动转变为从动件得转动、往复摆动。
2、平面连杆机构得连杆作平面运动,其上各点得运动轨迹曲线有多种多样,利用这些轨迹曲线可实现送料得进行。
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得压力较小,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,易获得较高得精度。
本机构缺点：
1、难以实现有规律得间隙运动。
2、惯性力难平衡(构件作往复运动与平面运动)，易产生动载荷。
3、本机构设计复杂,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,或者控制槽与销得数量,就是与之相连得槽轮构件实现停歇。 
2、槽轮机构优点 
(1)结构简单,工作可靠,效率较高; 
(2)在进入与脱离啮合时运动较平稳,能准确控制转动得角度; 
(3)转位迅速,从动件能在较短得时间内转过较大得角度; 
(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)槽轮得转角大小不能调节; 
(2)槽轮转动得始、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)槽轮得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得装置中

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得同时刀具切割板料。

（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
三、 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得想法,又有一些错误,经过我们得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。
下面我们进行运动机构得整体分析！
四、 机构运动分析
1. 送料装置：

从动槽轮

通过两个轮子得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;令两个大得主动齿轮1、3得齿数分别为100 ,60；从动小齿轮2、4得齿数分别为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)
表10—1 圆柱齿轮标准模数系列表(GB/T 1357-1987)
优先选用得模数有: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
模数得确定也可根据实际工作得需要另行选定
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剪切运动，主动拨盘刚离开从动槽轮时,刀具处于最高点即（得位置,设一个周期为T，在接下来得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得比例，以及杆长等。

五、 执行机构得选择与比较
电动机数据及额定值选择:
型号：我们选定下表所示得一些型号.
功率:5、5Kw
电压：交流220V。　
频率:50HZ±1 。　　
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 L×W×H(mm)
QC12Y—4/2500液压摆式剪板机
4
2500
1°30′
≤450
20-500
16
5、5
5000
3040×1610×1620
QC12Y-4/3200液压摆式剪板机
4
3200
1°30′
≤450
20-500
13
5、5
6000
3840×1610×1620
QC12Y-4/4000液压摆式剪板机
4
4000
1°30′
≤450
20-600
10
5、5
7000
4600×1700×1700
六、 对结果得分析与体会（每个人不同)
七、 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-——-机器与机构得综合与分析
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，2002.
6 [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。板材剪切力得测试、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、6