鐵板輸送機構(gòu)

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1、 機械原理課程設(shè)計 課題名稱： 鐵板輸送機構(gòu) 指導(dǎo)老師： 彭潤玲 小組成員： 廉曦 陳亞楠 馮永康 賀倩倩 報告日期： 2012 7 6 目錄 一 設(shè)計課題 1.1工作原理及工藝動作過程 1.2原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 1.3設(shè)計要求 1.4題目分析 二 動力源的選擇 三 傳動方案設(shè)計（見A3圖紙）（這個可以寫也可以不寫） 三 工作原理 四 機構(gòu)的運動方案分析和選擇 4.1 機構(gòu)的運動方案分析 4.2 繪制運動循環(huán)圖 4

2、.3 運動方案的選擇 五 結(jié)構(gòu)分析和計算 六 附加（鉸鏈四桿機構(gòu)）機構(gòu)的設(shè)計 七 總結(jié) 八 附錄：A3圖紙，力分析，運動分析圖紙 一 設(shè)計課題 一、工作原理及工藝動作過程 將卷料展開并剪成一定長度鐵板的剪板機，可以有兩種剪斷方式。一種方式是板料勻速連續(xù)送進，剪刀在和鐵板同步（同速）前進的運動中剪斷鐵板，即飛剪機。另一種是將板料做定長度的間歇送進，在板料短暫的停歇時間內(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構(gòu)方案設(shè)計。 二、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＝1900,2000,2100,或2200mm

3、 (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。 三、設(shè)計要求 輸送機構(gòu)運轉(zhuǎn)應(yīng)平穩(wěn)，振動和沖擊應(yīng)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)。 四 題目分析 因為要求剪斷工藝所需時間約為鐵板輸送周期的十五分之一，故設(shè)機構(gòu)的停歇時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做純滾動，故每次輸送的長度L=θ*

4、R4。由于ABCD四連桿機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)，假設(shè)在主動曲柄轉(zhuǎn)過一周中其余角度時，輸出構(gòu)件4轉(zhuǎn)過240。 經(jīng)查閱部分型號剪板機行程次數(shù)如下所示：現(xiàn)取n=50r∕min。 則主動件1的角速度w1=πn/30。 二 動力源的選擇 三 工作原理 利用附加曲柄搖桿機構(gòu)實現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)動。利用兩個輥輪將鐵板壓緊，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的輸送方式，如圖： 所以在主動曲柄AB（齒輪1）等速轉(zhuǎn)動，系桿H變速運動的一周內(nèi)，齒輪4在某一時間內(nèi)總能使其角速度為零。在主動曲柄AB（齒輪1）等速轉(zhuǎn)動一周

5、的時間內(nèi)，從動齒輪4按下述規(guī)律運動：當(dāng)曲柄開始轉(zhuǎn)過某一角度時間內(nèi)時，齒輪4停歇不動，以等待剪切機構(gòu)將鐵板剪斷；在主動曲柄轉(zhuǎn)過一周中其余角度時，輸出構(gòu)件4轉(zhuǎn)過另一角度，這時剛好將鐵板輸送到所要求的長度L。 四 機構(gòu)的運動方案分析及選擇 4.1機構(gòu)的運動方案分析 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) 利用構(gòu)件上一點在圓弧段或直線段上運動，在

6、某一時間段內(nèi)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) 利用兩種運動的疊加使構(gòu)件實現(xiàn)間歇運動； (3)工業(yè)上常用的簡單間歇機構(gòu)有棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)和不完全齒輪機構(gòu)等，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，運動可靠等優(yōu)點， 因此可以采用組合使用的方案。 4.2 繪制運動循環(huán)圖 因為該方案中輸送機構(gòu)既能輸送鐵板又能固定鐵板，故只要協(xié)調(diào)好該輸送機構(gòu)的轉(zhuǎn)動和靜止的時間，就能使機構(gòu)協(xié)調(diào)配合。（題中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。本次分析中剪斷工藝所需時間約為鐵板輸送周期的十二分之一）。運動循環(huán)圖如下：

7、 4.3 運動方案的選擇 方案一： 要實現(xiàn)鐵板的間歇運動，可以利用一個簡單的不完全齒輪機構(gòu)來實現(xiàn)，根據(jù)題意可知停歇的時間為運動周期的十分之一，因此將主動輪設(shè)計為不完全齒輪，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2d12，因此可設(shè)計傳動比為3，并假設(shè)齒輪2的齒數(shù)為120。則齒輪3的齒數(shù)為360，此時齒輪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，同時齒輪1和齒輪2的直徑為

8、308.198mm.,可知齒輪的直徑太大了不易實現(xiàn)。而且在動力性能、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。 同時由于不完全齒輪機構(gòu)和普通齒輪機構(gòu)的區(qū)別，不僅在輪齒的分布上，而且在嚙合傳動中，當(dāng)首齒進入嚙合及末齒退出嚙合過程中，輪齒并非在實際嚙合線上嚙合，因而在此期間不能保證定傳動比傳動。由于從動輪每次轉(zhuǎn)動開始和終止時，角速度有突變，故存在剛性沖擊。對機構(gòu)有較大的磨損，故不優(yōu)先考慮此方案。 方案二： 運動方案簡圖如圖所示，2-3-4-H是一個自由度為2的差動輪系，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做勻速運動輸入，另一構(gòu)件H作連續(xù)非勻速運動輸入，則總可

9、以使構(gòu)件4在某段時間的角速度為零。該機構(gòu)采用齒輪1向齒輪2傳送勻速運動，同時1通過曲柄搖桿機構(gòu)ABCD將變速運動傳輸送給系桿H，這種構(gòu)件可使4的停歇角增大。查閱相關(guān)資料，確定主動輪1的轉(zhuǎn)速為50r／min。而一般發(fā)動機的轉(zhuǎn)速為1500r／min，故在1上加一個減速器，使1的轉(zhuǎn)速達到要求。 方案3 方案4 綜上所述，選擇方案二 五 結(jié)構(gòu)分析及計算 主要目的是確定差動輪系的齒數(shù)以及齒輪1和2的齒數(shù) 齒輪機構(gòu)1、2和曲柄搖桿機構(gòu)ABCD。齒輪1和桿AB固結(jié)在一起，桿CD與系桿H是一個構(gòu)件。 在主動曲柄AB（齒輪1）等

10、速轉(zhuǎn)動一周的時間內(nèi)，從動齒輪4按下述規(guī)律運動：當(dāng)曲柄開始轉(zhuǎn)過Δφ1=30時，齒輪4停歇不動，以等待剪切機構(gòu)將鐵板剪斷；在主動曲柄轉(zhuǎn)過一周中其余角度時，輸出構(gòu)件4轉(zhuǎn)過240，這時剛好將鐵板輸送到所要求的長度。且為了提高傳動的效率，要求四桿機構(gòu)的最小傳動角γmin >[γ],可以取[γ] =50。 在齒輪2、3、4及系桿H組成的差動輪系中： 則 在齒輪1、2組成的定軸輪系中： 故 或 上式可見：齒輪4的輸出運動為構(gòu)件1和系桿H的運動之合成。 欲使主動齒輪1從某瞬時開始轉(zhuǎn)過Δφ1=30時構(gòu)件4能產(chǎn)生停歇，則應(yīng)令 Δφ4=0，即滿足： 此式反映了該

11、組合機構(gòu)中四桿機構(gòu)的主、從動桿之間的傳動關(guān)系。欲使從動齒輪4能實現(xiàn)停歇，就必須設(shè)計出一個能滿足上式的曲柄搖桿機構(gòu)。 確定齒數(shù)Z1和Z4 設(shè)主動輪1轉(zhuǎn)一周的時間為T，將上式兩邊積分后得： 今要求當(dāng)齒輪1轉(zhuǎn)一周時，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，差動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=

12、90 （ 自己用自己的尺寸 ） 六 附加機構(gòu)（鉸鏈四桿機構(gòu)）設(shè)計 6.1 尺寸計算和驗證 (1)根據(jù)輸送周期和剪板工藝對停歇時間的要求，確定確定停歇角θ=L/R4。 (2)對圖示機構(gòu)，上述導(dǎo)出的輸送輥輪停歇條件 這就是鉸鏈四桿機構(gòu)的設(shè)計條件。這是“給定兩個連架桿對應(yīng)角位移，求設(shè)計鉸鏈四桿機構(gòu)”的問題。由于未知數(shù)太多，并不能具體的解出各個桿件的尺寸?？紤]到機構(gòu)要有合適的尺寸比、合適的傳動角和機構(gòu)運動空間等附加條件，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

13、用機構(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)給定的機架的長度d定出鉸鏈A、D的位置，選取原動件AB的長度25mm，取AB與機架AD的初始夾角為250，然后分別讓AB依次逆時針轉(zhuǎn)過兩個轉(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點反轉(zhuǎn)兩個-150，從而得到兩點B2，B3，，則B1、B2,、B3, 三點確定的圓弧的圓心即為所求鉸鏈C的位置，即可得各構(gòu)件相對于機架AD的長度。 根據(jù)作圖法當(dāng)主動曲柄與機架共線時兩傳動角分別為530、680，為保證傳遞性能好，最小傳動角γmin＞50，最小傳動角為5

14、3，符合要求。取得到各構(gòu)件相對于機架AD的尺寸為： 假設(shè)機架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)驗證曲柄存在條件和運動連續(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 對于曲柄搖桿機構(gòu)來說，曲柄存在條件可知： a+d≤b+c ③最小傳動角γmin＞50，由圖示法可得AB為最短桿，且最小傳動角為53 故 (b^2+c^2-(a+b)^2)/2/b/c≥cos130

15、以上桿長條件符合要求。故設(shè)計合理。 七 總結(jié) 短短兩周的機械原理課程設(shè)計，使我們對機械原理課程設(shè)計的基本過程有了一個大概的了解和認識，初步接觸到了實用機械的設(shè)計和計算，加深了對課本知識的理解。通過這次設(shè)計，我們總結(jié)到了一些小小的經(jīng)驗： 第一：機械的設(shè)計包括結(jié)構(gòu)的設(shè)計和數(shù)據(jù)的計算。結(jié)構(gòu)設(shè)計決定了各個零部件和機器的最后尺寸和形狀；數(shù)據(jù)計算為結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了基礎(chǔ)。 第二：我們的設(shè)計是實用型的機器，必須考慮實際情況。設(shè)計時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用公式的典型例子。并不是放之四海而皆準的。有一些東西，我們要自己學(xué)會去查閱書籍和設(shè)計手冊，利用好手頭上的每一份資源，充分發(fā)揮自己的想象能力，去完成一個實用機器的設(shè)計。 注：Working medol那個圖，需要自己寫出分析 這個說明書上的圖，要和A3紙上得一樣（標明一樣的尺寸就行，我這樣認為）。 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，這個你們不用操心 Working medol那個圖需要怎樣的分析？是之前學(xué)的解析法那樣還是？