鐵板輸送機(jī)構(gòu)
機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)課題名稱： 鐵板輸送機(jī)構(gòu)指導(dǎo)老師： 彭潤玲小組成員： 廉曦 陳亞楠 馮永康 賀倩倩報(bào)告日期： 2012 7 6目錄一 設(shè)計(jì)課題 1.1工作原理及工藝動(dòng)作過程 1.2原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 1.3設(shè)計(jì)要求 1.4題目分析二 動(dòng)力源的選擇三 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)（見A3圖紙）（這個(gè)可以寫也可以不寫）三 工作原理四 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案分析和選擇4.1 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案分析4.2 繪制運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖4.3 運(yùn)動(dòng)方案的選擇五 結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算六 附加（鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)）機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)七 總結(jié)八 附錄：A3圖紙，力分析，運(yùn)動(dòng)分析圖紙一 設(shè)計(jì)課題一、工作原理及工藝動(dòng)作過程 將卷料展開并剪成一定長度鐵板的剪板機(jī)，可以有兩種剪斷方式一種方式是板料勻速連續(xù)送進(jìn)，剪刀在和鐵板同步（同速）前進(jìn)的運(yùn)動(dòng)中剪斷鐵板，即飛剪機(jī)另一種是將板料做定長度的間歇送進(jìn)，在板料短暫的停歇時(shí)間內(nèi)，剪刀在一定位置上將鐵板剪斷，本題要求做后一種剪斷方式的機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)二、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 (1) 原材料為成卷的板料每次輸送鐵板長度為L＝1900,2000,2100,或2200mm (2) 每次輸送鐵板到達(dá)規(guī)定長度后，鐵板稍停，以待剪板機(jī)構(gòu)將其剪斷。
剪斷工藝所需時(shí)間約為鐵板輸送周期的十五分之一建議鐵板停歇時(shí)間不超過剪斷工藝時(shí)間的1.5倍，以保證有較高的生產(chǎn)率 三、設(shè)計(jì)要求輸送機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)平穩(wěn)，振動(dòng)和沖擊應(yīng)盡量小(即要求輸送機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的加速度曲線連續(xù)無突變)四 題目分析因?yàn)橐蠹魯喙に囁钑r(shí)間約為鐵板輸送周期的十五分之一，故設(shè)機(jī)構(gòu)的停歇時(shí)間是鐵板輸送周期的十二分之一即曲柄轉(zhuǎn)過30期間內(nèi)，齒輪4停歇，剪板機(jī)開始剪斷鐵板圖示輥輪4′和4〞將鐵板壓緊，依靠輥輪和鐵板間的摩擦力將鐵板從巻料上拉出并推向前進(jìn)做純滾動(dòng)，故每次輸送的長度L=θ*R4由于ABCD四連桿機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，假設(shè)在主動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)過一周中其余角度時(shí)，輸出構(gòu)件4轉(zhuǎn)過240經(jīng)查閱部分型號剪板機(jī)行程次數(shù)如下所示：現(xiàn)取n=50r∕min則主動(dòng)件1的角速度w1=πn/30 二 動(dòng)力源的選擇三 工作原理利用附加曲柄搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)利用兩個(gè)輥輪將鐵板壓緊，依靠輥輪和鐵板間的摩擦力將鐵板從卷料上拉出并推向前進(jìn)的輸送方式，如圖： 所以在主動(dòng)曲柄AB（齒輪1）等速轉(zhuǎn)動(dòng)，系桿H變速運(yùn)動(dòng)的一周內(nèi)，齒輪4在某一時(shí)間內(nèi)總能使其角速度為零在主動(dòng)曲柄AB（齒輪1）等速轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間內(nèi)，從動(dòng)齒輪4按下述規(guī)律運(yùn)動(dòng)：當(dāng)曲柄開始轉(zhuǎn)過某一角度時(shí)間內(nèi)時(shí)，齒輪4停歇不動(dòng)，以等待剪切機(jī)構(gòu)將鐵板剪斷；在主動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)過一周中其余角度時(shí)，輸出構(gòu)件4轉(zhuǎn)過另一角度，這時(shí)剛好將鐵板輸送到所要求的長度L。
四 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案分析及選擇4.1機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案分析將鐵板作間歇送進(jìn)的機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，可從下述兩個(gè)方面考慮機(jī)構(gòu)的選擇： (1) 如何夾持和輸送鐵板，并使停歇時(shí)保持鐵板的待剪位置； (2) 如何實(shí)現(xiàn)間歇送進(jìn)，并能使鐵板停歇時(shí)運(yùn)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(jìn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)就比較平穩(wěn) 大致有幾條途徑： (1) 利用構(gòu)件上一點(diǎn)在圓弧段或直線段上運(yùn)動(dòng)，在某一時(shí)間段內(nèi)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件暫時(shí)脫離運(yùn)動(dòng)鏈，使后續(xù)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)停歇；(2) 利用兩種運(yùn)動(dòng)的疊加使構(gòu)件實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)；(3)工業(yè)上常用的簡單間歇機(jī)構(gòu)有棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)和不完全齒輪機(jī)構(gòu)等，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，運(yùn)動(dòng)可靠等優(yōu)點(diǎn)， 因此可以采用組合使用的方案 4.2 繪制運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖因?yàn)樵摲桨钢休斔蜋C(jī)構(gòu)既能輸送鐵板又能固定鐵板，故只要協(xié)調(diào)好該輸送機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)和靜止的時(shí)間，就能使機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)配合題中剪斷工藝所需時(shí)間約為鐵板輸送周期的十五分之一建議鐵板停歇時(shí)間不超過剪斷工藝時(shí)間的1.5倍，以保證有較高的生產(chǎn)率本次分析中剪斷工藝所需時(shí)間約為鐵板輸送周期的十二分之一）運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如下： 4.3 運(yùn)動(dòng)方案的選擇方案一：要實(shí)現(xiàn)鐵板的間歇運(yùn)動(dòng)，可以利用一個(gè)簡單的不完全齒輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，根據(jù)題意可知停歇的時(shí)間為運(yùn)動(dòng)周期的十分之一，因此將主動(dòng)輪設(shè)計(jì)為不完全齒輪，且鎖止圓弧的角度約為36，假設(shè)齒輪1和齒輪2的傳動(dòng)比為1，則齒輪2 的停歇的角度亦為36度，而齒輪3的停歇角度為36/i23, 由圖可知2d1
則齒輪3的齒數(shù)為360，此時(shí)齒輪3的停歇角度為36/3=12，由幾何關(guān)系可導(dǎo)出，齒輪4的直徑為924.594mm，同時(shí)齒輪1和齒輪2的直徑為308.198mm.,可知齒輪的直徑太大了不易實(shí)現(xiàn)而且在動(dòng)力性能、動(dòng)停比(運(yùn)動(dòng)時(shí)間和停歇時(shí)間之比)方面很難滿足設(shè)計(jì)要求同時(shí)由于不完全齒輪機(jī)構(gòu)和普通齒輪機(jī)構(gòu)的區(qū)別，不僅在輪齒的分布上，而且在嚙合傳動(dòng)中，當(dāng)首齒進(jìn)入嚙合及末齒退出嚙合過程中，輪齒并非在實(shí)際嚙合線上嚙合，因而在此期間不能保證定傳動(dòng)比傳動(dòng)由于從動(dòng)輪每次轉(zhuǎn)動(dòng)開始和終止時(shí)，角速度有突變，故存在剛性沖擊對機(jī)構(gòu)有較大的磨損，故不優(yōu)先考慮此方案方案二：運(yùn)動(dòng)方案簡圖如圖所示，2-3-4-H是一個(gè)自由度為2的差動(dòng)輪系，內(nèi)齒輪4和輸送輥輪4′和4〞一起作為輸出構(gòu)件當(dāng)構(gòu)件2或3做勻速運(yùn)動(dòng)輸入，另一構(gòu)件H作連續(xù)非勻速運(yùn)動(dòng)輸入，則總可以使構(gòu)件4在某段時(shí)間的角速度為零該機(jī)構(gòu)采用齒輪1向齒輪2傳送勻速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)1通過曲柄搖桿機(jī)構(gòu)ABCD將變速運(yùn)動(dòng)傳輸送給系桿H，這種構(gòu)件可使4的停歇角增大查閱相關(guān)資料，確定主動(dòng)輪1的轉(zhuǎn)速為50r／min而一般發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1500r／min，故在1上加一個(gè)減速器，使1的轉(zhuǎn)速達(dá)到要求方案3 方案4 綜上所述，選擇方案二五 結(jié)構(gòu)分析及計(jì)算主要目的是確定差動(dòng)輪系的齒數(shù)以及齒輪1和2的齒數(shù)齒輪機(jī)構(gòu)1、2和曲柄搖桿機(jī)構(gòu)ABCD。
齒輪1和桿AB固結(jié)在一起，桿CD與系桿H是一個(gè)構(gòu)件在主動(dòng)曲柄AB（齒輪1）等速轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間內(nèi)，從動(dòng)齒輪4按下述規(guī)律運(yùn)動(dòng)：當(dāng)曲柄開始轉(zhuǎn)過Δφ1=30時(shí)，齒輪4停歇不動(dòng)，以等待剪切機(jī)構(gòu)將鐵板剪斷；在主動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)過一周中其余角度時(shí)，輸出構(gòu)件4轉(zhuǎn)過240，這時(shí)剛好將鐵板輸送到所要求的長度且為了提高傳動(dòng)的效率，要求四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角γmin >[γ],可以取[γ] =50在齒輪2、3、4及系桿H組成的差動(dòng)輪系中： 則在齒輪1、2組成的定軸輪系中：故 或 上式可見：齒輪4的輸出運(yùn)動(dòng)為構(gòu)件1和系桿H的運(yùn)動(dòng)之合成欲使主動(dòng)齒輪1從某瞬時(shí)開始轉(zhuǎn)過Δφ1=30時(shí)構(gòu)件4能產(chǎn)生停歇，則應(yīng)令 Δφ4=0，即滿足：此式反映了該組合機(jī)構(gòu)中四桿機(jī)構(gòu)的主、從動(dòng)桿之間的傳動(dòng)關(guān)系欲使從動(dòng)齒輪4能實(shí)現(xiàn)停歇，就必須設(shè)計(jì)出一個(gè)能滿足上式的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)確定齒數(shù)Z1和Z4 設(shè)主動(dòng)輪1轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為T，將上式兩邊積分后得：今要求當(dāng)齒輪1轉(zhuǎn)一周時(shí)，齒輪4轉(zhuǎn)Δφ4=240，因此：選取 Z4=90則 Z1=60確定齒數(shù)Z2和Z3假定齒輪2固定不動(dòng)，差動(dòng)輪系就變成了以系桿H為輸入構(gòu)件，中心輪4為輸出構(gòu)件的行星輪系了則 得 確定曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的尺寸今選取 得 Z2=60由同心條件得Z4=Z2+2 Z3得 Z3=15綜上：取Z1=60 Z2=60 Z3=15 Z4=90（ 自己用自己的尺寸 ）六 附加機(jī)構(gòu)（鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)）設(shè)計(jì)6.1 尺寸計(jì)算和驗(yàn)證(1)根據(jù)輸送周期和剪板工藝對停歇時(shí)間的要求，確定確定停歇角θ=L/R4。
2)對圖示機(jī)構(gòu)，上述導(dǎo)出的輸送輥輪停歇條件 這就是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)條件這是“給定兩個(gè)連架桿對應(yīng)角位移，求設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)”的問題由于未知數(shù)太多，并不能具體的解出各個(gè)桿件的尺寸考慮到機(jī)構(gòu)要有合適的尺寸比、合適的傳動(dòng)角和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)空間等附加條件，我們把它轉(zhuǎn)變成“給定兩對對應(yīng)角位移”的問題，以便能從眾多解中選出最合適的一組解3）確定兩連架桿的初始位置φ0 ψ0 課本P128 用機(jī)構(gòu)倒置的方法根據(jù)要求當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)過300范圍內(nèi)，齒輪4停歇如圖，先根據(jù)給定的機(jī)架的長度d定出鉸鏈A、D的位置，選取原動(dòng)件AB的長度25mm，取AB與機(jī)架AD的初始夾角為250，然后分別讓AB依次逆時(shí)針轉(zhuǎn)過兩個(gè)轉(zhuǎn)角150，定出其第二、第三位置AB2、AB3，為了求得鉸鏈C的位置，連接B2D、B3D，根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，將其分別繞D點(diǎn)反轉(zhuǎn)兩個(gè)-150，從而得到兩點(diǎn)B2，B3，，則B1、B2,、B3, 三點(diǎn)確定的圓弧的圓心即為所求鉸鏈C的位置，即可得各構(gòu)件相對于機(jī)架AD的長度根據(jù)作圖法當(dāng)主動(dòng)曲柄與機(jī)架共線時(shí)兩傳動(dòng)角分別為530、680，為保證傳遞性能好，最小傳動(dòng)角γmin＞50，最小傳動(dòng)角為53，符合要求取得到各構(gòu)件相對于機(jī)架AD的尺寸為：假設(shè)機(jī)架AD=1 則有AB=0.208 BC=0.814 CD=0.53 則AD=4m,AB=0.8m;BC=3.64m,CD=2.16m(自己用自己的尺寸 )滿足桿長要求，AB是曲柄 (4)驗(yàn)證曲柄存在條件和運(yùn)動(dòng)連續(xù)性：①各桿長a、b、c、d均大于零，且初始角φ0 ψ0 均大于零② 對于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)來說，曲柄存在條件可知：a+d≤b+c③最小傳動(dòng)角γmin＞50，由圖示法可得AB為最短桿，且最小傳動(dòng)角為53故 (b^2+c^2-(a+b)^2)/2/b/c≥cos130以上桿長條件符合要求。
故設(shè)計(jì)合理七 總結(jié) 短短兩周的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，使我們對機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的基本過程有了一個(gè)大概的了解和認(rèn)識(shí)，初步接觸到了實(shí)用機(jī)械的設(shè)計(jì)和計(jì)算，加深了對課本知識(shí)的理解通過這次設(shè)計(jì)，我們總結(jié)到了一些小小的經(jīng)驗(yàn)：第一：機(jī)械的設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定了各個(gè)零部件和機(jī)器的最后尺寸和形狀；數(shù)據(jù)計(jì)算為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)第二：我們的設(shè)計(jì)是實(shí)用型的機(jī)器，必須考慮實(shí)際情況設(shè)計(jì)時(shí)有一部分的零件尺寸，齒輪的齒數(shù)是自己定義的，要根據(jù)設(shè)計(jì)手冊合理的選擇第三：我們不能死套教材，教材上的例題通常是為了表明如何運(yùn)用公式的典型例子并不是放之四海而皆準(zhǔn)的有一些東西，我們要自己學(xué)會(huì)去查閱書籍和設(shè)計(jì)手冊，利用好手頭上的每一份資源，充分發(fā)揮自己的想象能力，去完成一個(gè)實(shí)用機(jī)器的設(shè)計(jì)注：Working medol那個(gè)圖，需要自己寫出分析這個(gè)說明書上的圖，要和A3紙上得一樣（標(biāo)明一樣的尺寸就行，我這樣認(rèn)為）說明書，先不要裝訂，還要加任務(wù)書，任務(wù)書要用B5紙打印，還要加一些東西，這個(gè)你們不用操心 Working medol那個(gè)圖需要怎樣的分析？是之前學(xué)的解析法那樣還是？。
