開式單點曲柄式機械剪板機設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

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買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 11970985題 目 機械剪板機的設(shè)計及分析學(xué) 院 名 稱： 專 業(yè) 班 級： 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 指 導(dǎo) 老 師： 買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 11970985摘要制造業(yè)是國家經(jīng)濟(jì)的支柱之一，同時也是評價一個國家科技實力和國防實力是否領(lǐng)先的重要標(biāo)準(zhǔn)。在機械制造業(yè)中，金屬加工是機械制造過程中一個不可或缺的環(huán)節(jié)，而冷沖壓技術(shù)是近代金屬加工領(lǐng)域中的一個重要組成部分，是實現(xiàn)少切屑甚至無切屑的先進(jìn)工藝。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，剪板機是最重要的板材加工設(shè)備之一，而曲柄式剪板機是利用機械傳動產(chǎn)生壓力的實現(xiàn)冷沖壓技術(shù)的重要機器之一，在冷沖壓工藝中占有很大的比重。曲柄式剪板機的動力由電動機提供，后通過傳動系統(tǒng)把電動機的運動和能量傳給工作機構(gòu)，從而將工件發(fā)生確定的變形，達(dá)到剪切的目的。本文設(shè)計了公稱壓力為 60KN 開式單點曲柄式剪板機。首先進(jìn)行了剪板機的總體方案設(shè)計；然后設(shè)計了剪板機的機械傳動系統(tǒng)；重點對曲柄滑塊機構(gòu)進(jìn)行了分析設(shè)計，并對主要承載構(gòu)件上刀片進(jìn)行了工作能力校核及ANSYS 應(yīng)力分析；選擇了合適的離合器和壓料器。關(guān)鍵詞：剪板機；傳動系統(tǒng)；曲柄連桿；動態(tài)仿真買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 11970985IABSTRACTManufacturing is one of the pillars of the national economy. It is also an important criterion to evaluate whether a country's scientific and technological strength and national defense strength are ahead. In the machinery manufacturing industry, metal processing is an indispensable link in the process of mechanical manufacturing, and cold stamping technology is an important part of the field of modern metal processing, and it is an advanced technology to realize small chip or even no chip. In the modern industrial production, the shearing machine is one of the most important processing equipment, and the crank shears are one of the most important machines to realize the cold stamping technology using mechanical transmission, and it occupies a large proportion in the cold stamping process.The power of the crank shears is provided by the motor, and then the motion and energy of the motor are passed to the working mechanism through the transmission system, thus the deformation of the workpiece is determined and the purpose of shearing is achieved.The open type single point crank shearing machine with a nominal pressure of 60KN is designed. First, the overall scheme of the shearing machine is designed; then the mechanical transmission system of the machine is designed; the emphasis is on the analysis and design of the crank slider mechanism, and the ANSYS stress analysis is carried out on the blade of the main bearing member; the suitable clutch and pressure feeder are selected.key word：Shearing machine; transmission system; crank connecting rod; dynamic simulation.買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 11970985II目錄摘要 IABSTRACT.II1.緒論 .11.1 剪板機概述 11.2 剪板機國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 31.3 剪板機的發(fā)展趨勢 51.4 研究目的及研究內(nèi)容 61.5 本章小結(jié) 72.剪板機總體方案的確定 .82.1 剪板機的基本參數(shù)要求 82.2 剪板機設(shè)計總體方案的確定 .92.3 本章小結(jié) 123.剪板機的傳動系統(tǒng)設(shè)計 .133.1 電動機的選型 133.2 帶傳動的設(shè)計及其計算 .183.3 本章小結(jié) .274.曲柄連桿機構(gòu)的設(shè)計 .274.1 曲柄連桿機構(gòu)簡介 .274.2 曲軸的設(shè)計計算及校核 .284.3 連桿的設(shè)計 334.4 本章小結(jié) 35買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 11970985III5.離合器與制動器 .355.1 離合器的選擇 365.2 制動器的選擇 376.上刀架的設(shè)計及上刀片的有限元分析 .396.1 上刀架的設(shè)計 .396.2 刀片的選擇 406.3 上刀片的有限元分析 416.4 本章小結(jié) 457.簡易機械剪板機的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 .467.1 方案選擇的合理性分析 .467.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 .49總結(jié)與體會 50參考文獻(xiàn) 51致謝 53附錄一 54附錄二 72買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 11970985IV買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 11970985V買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098501.緒論1.1 剪板機概述剪板機（英文名稱：plate shears ；guillotine shear ）是用一個運動的上刀片相對另一固定的下刀片作往復(fù)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 【1】 。剪板機屬于鍛壓機械中的一種，主要作用于金屬加工行業(yè)。剪板機根據(jù)結(jié)構(gòu)類型可以分為閘式剪板機和擺式剪板機兩類；按傳動方式分，可以分為液壓傳動式剪板機和機械傳動剪板機兩類。此外，再根據(jù)剪板機的傳動方式、結(jié)構(gòu)形式及使用性質(zhì)的不同可以將剪板機分為曲柄剪板機、螺旋剪板機、高速剪板機、高速沖裁剪板機、多工位自動剪板機、沖壓剪板機等；按照工藝用途和結(jié)構(gòu)類型可以分為平刃剪板機、斜刃剪板機、多用途剪板機、專用剪板機和數(shù)控剪板機。剪板機目前主要有以下幾種：平刃剪板機：剪切質(zhì)量較好，扭曲變形小，但剪切力大，耗能大。機械傳動的較多，該剪板機上下兩刃彼此平行，常用于軋鋼廠熱剪切初扎方坯和板坯。斜刃剪板機：分閘式剪板機和擺式剪板機，剪切質(zhì)量較前者差，有扭曲變形，但力能消耗較前者小，適用于中大型剪板機。多用途剪板機：板料折彎剪板機，即在同一臺機器上可完成兩種工藝，假期下部進(jìn)行板料剪切，上部進(jìn)行折彎，也有的機器前部進(jìn)行剪切，后部進(jìn)行板料折彎。專用剪板機：氣動剪板機大多用在剪切線上速度快，剪切次數(shù)高。買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 119709851數(shù)控剪板機：直接對后擋料器進(jìn)行位置編程，可進(jìn)行位置校正，具有多工步編程功能，可實現(xiàn)多步自動運行，完成多工步零件一次性加工，提高生產(chǎn)效率 【2】 。圖 1-1 為引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)制造的數(shù)控擺式剪板機。圖 1-1 數(shù)控擺式剪板機剪板機的剪切原理:剪切過程是由壓入變形和剪切滑移兩個階段組成，剪切過程的實質(zhì)是金屬塑性變形的過程。當(dāng)上剪刃下移與鋼板接觸后，剪刃便開始壓入鋼板，由于剪切力力在開始階段比較小，在鋼板剪切斷面上產(chǎn)生的剪切力小于鋼板本身的杭前能力，因此鋼板只能發(fā)生局部塑性變形，故這一階段稱為壓入變形階段。隨著上剪刃下移量增加，鋼板壓入變形增大，剪切力也不斷增加。當(dāng)剪刃壓入到一定深度，即剪切力增加到一定值買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 119709852時，鋼板的局部壓入變形阻力與剪切斷面的剪切力達(dá)到相等，剪切過程處于由壓入變形階斷過渡到剪切滑移階段的臨界狀態(tài)。當(dāng)剪切力大于鋼板本身的抗剪能力時，鋼板沿著剪切面產(chǎn)生相對滑移，開始了真正的剪切，這一階段被稱為剪切滑移階段。在剪切滑移階段，由于剪切斷面不斷變小，剪切應(yīng)力也不斷變小，直至鋼板的整個斷面被剪斷為止，完成一個剪切過程 【3】 。1.2 剪板機國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r隨著社會的發(fā)展的技術(shù)的進(jìn)步，很多的工業(yè)部門、企業(yè)都在使用金屬板材，都需要對板材進(jìn)行剪斷加工，所以剪板機在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中起著不可或缺的重要作用。隨著科技的發(fā)展，剪板機的功能和精度也得到了很大的提高。剪板機屬于直線剪切類機器，能剪切各種尺寸金屬板材的直線邊緣。在軋鋼、汽車行業(yè)、電器、儀表儀器行業(yè)、船舶、橋梁、壓力容器等各個行業(yè)中都有廣泛應(yīng)用。1842年，英國工程師史密斯制造第一臺蒸汽錘，開始了蒸汽動力鍛壓機械的時代；十九世紀(jì)末，出現(xiàn)了以電為動力的機械剪板機及空氣錘，并獲得快速成長。二十世紀(jì)初，鍛壓機械改變了向大型及重型方向發(fā)展的趨勢，轉(zhuǎn)而向高速、高效、自動、精密、多品種出產(chǎn)等方向發(fā)展。自60年代以來，剪板機已經(jīng)有了十分迅速的發(fā)展，其每分鐘行程次數(shù)已經(jīng)從幾百次發(fā)展到現(xiàn)在的3000次左右，其噸位也已從十噸發(fā)展到上百噸?，F(xiàn)在剪板機首要用在電子、儀器儀表、輕工、汽車等職業(yè)中進(jìn)行特大批量的沖壓出產(chǎn)。近年來，隨著模具技術(shù)以及沖壓技術(shù)的發(fā)展，剪板機的使用范圍在不斷地擴(kuò)展，數(shù)量在不斷地增加 【4】 。進(jìn)入21世紀(jì)以來，工業(yè)技術(shù)飛速發(fā)展，裝備制造業(yè)在整個工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)了舉足輕重的地位，裝備制造業(yè)的發(fā)展離不開相應(yīng)的原料加工機械設(shè)買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 119709853備，剪板機也隨著工業(yè)自動化進(jìn)程的深入得到越來越廣泛的應(yīng)用。近十多年來，隨著對發(fā)展先進(jìn)技術(shù)的重要性獲得前所未有的共識，沖壓成型技術(shù)無論在深度和廣度上都取得了前所未有的進(jìn)展，其特征是與高新技術(shù)結(jié)合，在方法和體系上開始發(fā)生很大變化。計算機技術(shù)、信息技術(shù)、現(xiàn)代測控技術(shù)等沖壓領(lǐng)域的滲透與文化交叉融合，推動了先進(jìn)沖壓成型技術(shù)的形成和發(fā)展。在汽車、航空航天、電子和家用電器領(lǐng)域，需要大量的金屬板殼零件，特別是汽車行業(yè)要求生產(chǎn)規(guī)模化、車型個性化和覆蓋性大型一體化。進(jìn)入21世紀(jì)，我國汽車制造業(yè)飛速發(fā)展，面對這一形勢，我國的板材加工工藝及相應(yīng)的沖壓設(shè)備都有了長足的進(jìn)步。發(fā)展數(shù)控技術(shù)，進(jìn)而發(fā)展數(shù)控鍛壓機械是提高鍛壓生產(chǎn)技術(shù)水平的關(guān)鍵。近幾年來，數(shù)控技術(shù)廣泛應(yīng)用于鍛壓機械的各個領(lǐng)域，國內(nèi)的數(shù)控剪圖 1-2 數(shù)控閘式剪板機板機也有了一定的發(fā)展。從 1986 年第一臺數(shù)控折彎機由天水鍛壓機床廠買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 119709854研制成功以來，國內(nèi)在數(shù)控折彎、數(shù)控剪切技術(shù)發(fā)展較為有代表性的單位有濟(jì)南鑄造鍛壓機械研究所、黃石鍛壓機床廠和上海沖剪機床廠。圖 1-2為我國自主制造的數(shù)控閘式剪板機?，F(xiàn)在的很多行業(yè)都離不開金屬板材，并且金屬板材都需要根據(jù)嚴(yán)格的尺寸要求進(jìn)行裁剪，所以剪板機的地位可謂重中之重。我國剪板機的發(fā)展速度很快，而且結(jié)構(gòu)也在不斷改善，品種也不斷齊全，已經(jīng)有了完整的剪板機系列。雖然近幾十年來我國剪板機技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步，但是相比較于發(fā)達(dá)國家，我國的鍛壓設(shè)備還有一定的差距，如品種和規(guī)格不全，尤其是大、高、精、尖的鍛壓設(shè)備還依賴于進(jìn)口；設(shè)備的穩(wěn)定性和自動化程度還有待提高，國際市場競爭力差；由于應(yīng)用的越來越廣泛，剪板機的發(fā)展也是非常的迅速，雖然功能越來越完善，但是還是普遍存在著生產(chǎn)效率差，自動化程度低等問題。1.3 剪板機的發(fā)展趨勢隨著工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，國內(nèi)的設(shè)備生產(chǎn)發(fā)展也是飛速猛進(jìn)，剪板機的性能也有很大的改善。但是工業(yè)的發(fā)展和對產(chǎn)品要求的不斷提高也對加工設(shè)備提出了更高的要求，這就促使剪板機需要不斷地創(chuàng)新，不斷地更新?lián)Q代，以滿足更高的生產(chǎn)要求和更高的經(jīng)濟(jì)效益，如果不采用高效自動化設(shè)備，產(chǎn)品的成本與質(zhì)量在國內(nèi)乃至國際市場上將失去競爭能力。因此制造和使用大噸位、高效率的自動剪板機，已成為工業(yè)先進(jìn)國家的發(fā)展方向之一。近年來，剪板機械正向著高效率、高噸位、高精度的方向發(fā)展并努力降低噪音，提高安全性，擴(kuò)大自動化程度，改善勞動條件，特別是開始不斷地采用自動化控制。通過對剪板機發(fā)展進(jìn)程及現(xiàn)狀問題的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)剪板機有以下幾種發(fā)展趨勢：買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 119709855⑴用微機控制的剪板機和數(shù)控剪板機會迅速發(fā)展。⑵生產(chǎn)率和自動化程度會越來越高。⑶由于所需產(chǎn)品的多樣性要求提高剪板機的剪切能力。⑷附件會越來越多，功能越加完善，可操作性提高，促使工人的工作環(huán)境及安全性也大幅改善。1.4 研究目的及研究內(nèi)容本次設(shè)計的傳動方案既要滿足設(shè)計的剪板機的性能要求，還要能適應(yīng)工作條件，工作可靠，另外剪板機傳動裝置結(jié)構(gòu)也要盡量簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、經(jīng)濟(jì)實用、傳動效率高。而且本次設(shè)計除了基本的傳動方案的設(shè)計外還通過對剪板機的曲軸部位進(jìn)行受力分析以及上刀片的ANSYS 分析，可以清楚的看出剪板機的關(guān)鍵部位是否滿足設(shè)計要求，以對本次設(shè)計起指導(dǎo)作用。本次設(shè)計的主要研究內(nèi)容總結(jié)為以下幾項：⑴利用圖書館或者互聯(lián)網(wǎng)收集充足的資料，充分認(rèn)識并了解剪板機傳動系統(tǒng)的主要工作原理、傳動類型及結(jié)構(gòu)組成，了解剪板機發(fā)展歷程、現(xiàn)狀及存在的問題；⑵根據(jù)本次畢業(yè)設(shè)計的具體參數(shù)和剪板機工作原理，擬定出一個較為合適的傳動方案；⑶電動機的選型及相關(guān)計算；⑷傳動系統(tǒng)選型及設(shè)計計算，包括帶傳動的設(shè)計計算，并用 CAD 繪制關(guān)鍵零件圖紙；⑸曲軸的設(shè)計計算及連桿的設(shè)計計算，并繪制曲軸的 CAD 圖紙；⑹剪板機上刀片的三維模型的建立與分析將剪板機上刀片的三維模型進(jìn)行合理的簡化，然后導(dǎo)入到 ANSYS 軟買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 119709856件中對其進(jìn)行剛度、強度分析，確定是否滿足設(shè)計要求。1.5 本章小結(jié)本章首先介紹了現(xiàn)今剪板機的概述，包括其分類以及工作原理；了解了剪板機的國內(nèi)外發(fā)展概況；并分析了剪板機可能的發(fā)展趨勢，同時對現(xiàn)如今剪板機的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了一定的總結(jié)并說明了一些存在的問題。介紹了本次設(shè)計的主要研究目的及內(nèi)容，陳述了本次設(shè)計要做的工作，可以使自己在設(shè)計的時候更具有目的性，也促使自己對新的軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)，同時便于安排時間。買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098572.剪板機總體方案的確定2.1 剪板機的基本參數(shù)要求剪板機的工作能力主要通過技術(shù)參數(shù)反映出來，剪切工件的尺寸范圍等指標(biāo)也通過參數(shù)反映出來，本次設(shè)計的技術(shù)參數(shù)如下表所示：表 2-1 剪板機基本參數(shù)表2.2 剪板機設(shè)計總體方案的確定合理的傳動方案既要滿足設(shè)計的剪板機的性能要求，還要能適應(yīng)工作條件，工作可靠，另外剪板機傳動裝置結(jié)構(gòu)也要盡量簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、經(jīng)濟(jì)實用、傳動效率高。要同時滿足上述幾個要求是比較困難的，所以我們要做如下多種方案的分析，進(jìn)行比較最終選出符合本次設(shè)計的最終方案。2.2.1 液壓傳動方案項目 數(shù)據(jù)可剪最大板厚（mm ） 2可剪最大板寬（mm ） 400剪切角 2被剪材料強度（MPa） 200剪板次數(shù)（次/分） 120公稱壓力（KN） 60曲軸半徑（mm） 37買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 119709858液壓式剪板機根據(jù)帕斯卡原理設(shè)計，其液壓傳動系統(tǒng)原理圖如圖 2-1所示，手動換向閥 6 左位接入系統(tǒng)，此時活塞在壓力油的作用下向下運動，對板料進(jìn)行剪切加工，當(dāng)加工完成后，將閥 6 右位接入系統(tǒng)，活塞向上運動，即刀片上抬，到了一定位置，將閥 6 接入中位，這樣活塞就停留在此位置不動。然后剪切第二次時，重復(fù)上述操作。手動換向閥 6 也可改為電氣控制的換向閥，從而實現(xiàn)自動連續(xù)剪切，提高效率。圖 2-1 液壓傳動系統(tǒng)原理圖液壓剪板機采用液壓傳動，可以令機器工作時平穩(wěn)，噪聲小，安全可靠，可以進(jìn)行單次連續(xù)剪切，剪板厚度也較機械傳動的厚，但是液壓系統(tǒng)是利用液體作為中間介質(zhì)來傳遞動力的，剪切力大時，油壓也相應(yīng)的高，對液壓元件的精度、強度要求也高，制造成本也相應(yīng)的較高，而且液壓系統(tǒng)不可避免的存在，泄露問題，會造成污染，油溫的變化會引起油液粘度變化，影響液壓傳動工作的平穩(wěn)性，所以適應(yīng)環(huán)境能力小 【5】 。另外，液壓剪板機的維修也不方便，需要掌握一定的專業(yè)知識，因此此次設(shè)計不選用此方案。2.2.2 機械傳動方案選擇機械傳動方案時，要充分考慮各種傳動形式的特點，合理分配傳動順序：買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 119709859⑴帶傳動承載能力小，較其他傳動形式，在傳遞相同扭矩的時候，所需結(jié)構(gòu)尺寸要大得多，但是帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、傳動平穩(wěn)、傳動效率高等特點，宜布置在高速級。⑵鏈傳動的要求較高，只能實現(xiàn)平行軸間的同向傳動，易磨損，且磨損后傳動不均勻有沖擊，不適合布置在高速級，應(yīng)布置在低速級。⑶直齒圓柱齒輪傳動適合用在速度高或者傳動平穩(wěn)的場合，對潤滑要求較高，適合布置在低速級。⑷圓錐齒輪傳動的嚙合性較其他齒輪傳動要好，承載能力高，而且壽命長，但是加工困難，所以要限制齒數(shù)、模數(shù)和傳動比，多布置在高速級。⑸凸輪機構(gòu)的傳動是由主軸的轉(zhuǎn)動來帶動的，當(dāng)凸輪在升程時推動刀片進(jìn)行剪切，回程時，刀片慢慢回到初始位置，準(zhǔn)備下一個動作循環(huán)。凸輪機構(gòu)優(yōu)點是可以根據(jù)推桿的運動規(guī)律來設(shè)計凸輪輪廓曲線和機構(gòu)尺寸，機構(gòu)簡單?？煽啃愿?；缺點是承載力小，易磨損，穩(wěn)定性不高。如下圖所示：圖 2-1 凸輪機構(gòu)原理圖⑹曲柄滑塊機構(gòu)由主軸轉(zhuǎn)動帶動曲柄轉(zhuǎn)動，通過連桿將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成刀片的直線往復(fù)運動，從而實現(xiàn)剪切。該機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、加工容易、經(jīng)買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098510濟(jì)適用、承載能力較大 【6】 。如下圖所示：圖 2-2 曲柄滑塊機構(gòu)原理圖根據(jù)性能、工作條件、成本及難易程度各方面的因素，本次剪板機傳動系統(tǒng)的設(shè)計選擇帶傳動作為減速機構(gòu)。執(zhí)行機構(gòu)選擇曲柄連桿機構(gòu)較為合適?？傮w方案為由電動機提供剪板機運行所需要的動力，經(jīng)由一級帶傳動減速，帶動曲柄連桿機構(gòu)，將曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為刀具的上下往復(fù)運動，使刀具完成剪切。傳動系統(tǒng)簡圖如下所示：圖 2-3 傳動系統(tǒng)簡圖由于生產(chǎn)工藝的需要，系統(tǒng)中裝有離合器與制動器，實現(xiàn)間斷運動。買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098511剪板機在整個工作周期內(nèi)進(jìn)行有效工藝操作的時間很短，大部分為無負(fù)荷的空程時間。為了使電動機的負(fù)荷均勻，有效地利用能量，有些結(jié)構(gòu)中裝有飛輪，有時，大皮帶輪即起到飛輪作用。2.3 本章小結(jié)在本章中初步給出了剪板機的具體性能參數(shù)，為后面的計算做準(zhǔn)備；并具體介紹了剪板機液壓傳動系統(tǒng)和機械傳動系統(tǒng)的優(yōu)缺點，了解了凸輪機構(gòu)和曲柄滑塊機構(gòu)工作原理及各種傳動的優(yōu)缺點，最后確定出了本次設(shè)計的主要傳動方案為機械傳動方案，具體要求是電動機提供動力，經(jīng)過一級帶傳動后驅(qū)使曲柄連桿機構(gòu)的運動，達(dá)到剪切目的。買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 11970985123.剪板機的傳動系統(tǒng)設(shè)計3.1 電動機的選型3.1.1 電動機類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇本次設(shè)計所選用的電動機的類型和機構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)電源種類、工作條件、載荷大小和性質(zhì)變化、啟動性能、制動、正反轉(zhuǎn)的頻率程度等條件來選擇。電動機分交流電動機和直流電動機兩種。由于生產(chǎn)單位一般多采用三相交流電源,因此,無特殊要求時,均應(yīng)采用三相交流電動機。其中異步電動機是交流電動機的一種,它是把電能轉(zhuǎn)化為機械能的一種動力機械,一般以三相異步交流電動機應(yīng)用最廣泛。Y 系列三相異步電動機為封閉式三相異步電動機,能防止灰塵、鐵屑或其它雜物侵入電機內(nèi)部，效率高，耗能少，性能好，噪音低，振動小，體積小，重量輕，運行可靠，維修方便。不僅使用于水泵、鼓風(fēng)機、金屬切削機床及運輸機械,更使用于灰塵較多、水土飛濺的地方,如碾米機,磨粉機,脫殼機及其它農(nóng)業(yè)機械,礦山機械等。根據(jù)工廠工作環(huán)境要求,選用 Y 系列三相異步電動機。3.1.2 電動機功率的選擇在選擇電機時，要考慮電機容量的合理性，因為容量對電機的正常工作影響很大，合理的容量可以減小經(jīng)濟(jì)投入。如果電機容量過大，電機效率不高，會造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失；如果電機容量過小，會使電機超負(fù)荷工作，會降低電機壽命，造成損失 【7】 。⑴確定剪切力，剪切力公式由諾沙里公式求出，即買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098513（3-1）)σδ106.α1(gδσ 0.6P2bxx2xb ytZth??式中： ——剪切力的大小， ；N——被剪板料強度極限，本設(shè)計中取 =200MPa；bσ b ——被剪板料延伸率， =25%；x xσ ——被剪板料厚度；h——上刀刃傾斜角，本設(shè)計中取 =2°；??——前刃側(cè)向間隙相對值， =0.005； yy——壓料腳距離的相對值，x=10；x——被剪部分彎曲力系數(shù)。Z式 3-1 中的被剪部分彎曲力系數(shù)由下式?jīng)Q定：（3-2）71.0625.tan4tanx????h???當(dāng) 時， ；15??95.0Z當(dāng) 時， 。＜ 2式中： ——被剪掉板料的長度。a前刃側(cè)向間隙相對值由式（3-3）（3-3）05.??hy式中： ——刀片間隙的相對值；y——刀片間隙,其大小約為板料厚度的 0.05 倍。?壓料腳到下刀刃的距離由式（3-4）（3-4） 10?hCx買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098514式中 ——壓料腳軸線到下刀刃的距離，查資料得當(dāng)板料厚度為 2-6.3 時，Cmm60?綜上求得 。NP5726⑵確定剪切功，剪切功由公式（3-5）（3-5）10tan10''' mib iBPhA???式中： ——工作行程時剪板機所消耗的能量；bA——剪切深度；'h——板料寬度；iB——材料產(chǎn)生裂紋時，剪切刃進(jìn)入材料的深度（mm）；m注：剪切刃進(jìn)入材料的深度 與材料厚度 之比約為 33%，即：mih綜上求得 。NAb??236⑶確定主軸上的扭矩，由式（3-6）（3-6）?????????? ?????????? 012sinimax dKKRPMbaDk ??式中： ——主軸上的最大扭矩；axK——上刀架傳遞的剪切力，即 ；D P——主軸曲柄的半徑，大小為 37mm；R——主軸曲柄半徑和連桿長度之比，根據(jù)通用壓力機 一般K取植范圍在 0.1～0.3 之間.由總體結(jié)構(gòu)設(shè)計,初步選取 =0.27；——摩擦系數(shù)，取 ；?045.??買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098515——曲柄旋轉(zhuǎn)的角度；?——曲柄頸直徑，大小為 55mm；ad——連桿銷直徑，由公式 決定， ；b Pgdb7.2?mdb20?——主軸兩端支撐處軸徑， 。0 3540綜上求得主軸上最大扭矩： mN8.321max??KM⑷確定電動機的功率（3-7）??7.2max1 ?????????egbKnA式中： ——電動機軸的扭矩；1——主軸上的最大扭矩；maxKM——工作行程中所消耗的能量；bA——主軸的工作角度，大小為 160°；g?——剪板機刀架每分鐘行程次數(shù)；n——電動機額定轉(zhuǎn)速；e——傳遞效率，取 。?92.0??求得 mNM·31.52?電動機的功率按照下式確定：（3-8）????'''109. KanMe???（3-9）?iPAK10' %5.買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098516（3-10）''' %075.KPa??式中： ——工作行程的相對持續(xù)時間；'K——剪板機行程次數(shù)的利用系數(shù)，對于手工送料剪板機取%P30%；——總傳動比，取 ； i 6?i——空行程的相對轉(zhuǎn)矩。'a最后求得電動機功率 KWN4?綜上所述，并查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》三相異步電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)，本次選取 Y160M1-8 型電動機，其技術(shù)參數(shù)如下：功率為 4kw，轉(zhuǎn)速為 750r/min，滿載轉(zhuǎn)速 720r/min【8】 。3.2 帶傳動的設(shè)計及其計算帶傳動作為撓性傳動的一種，其基本組成零件是帶輪和傳送帶。工作時是通過皮帶與帶輪之間的摩擦來完成動力傳遞，在傳動中由于不同的截面形狀所以傳遞的力也有所不同，因此可分為平帶傳動、V 帶傳動、圓帶傳動等。帶傳動中有中間撓性件，具有沖擊載荷小、傳動平穩(wěn)、噪聲小、安裝方便、安全性高、適應(yīng)性強等優(yōu)點。由于 V 帶套在帶輪上以后，帶與帶輪輪槽的工作面緊密貼合，在張緊力相同和成本相等的條件下，V 帶傳動的工作能力比其他帶傳動要好。此外還具有傳動比大、傳動平穩(wěn)、成本低等優(yōu)點，在近現(xiàn)代機械中應(yīng)用廣泛，所以本次設(shè)計中采用 V 帶傳動。3.3.1 確定計算功率買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098517由于帶輪在運轉(zhuǎn)時有較大的載荷變動，還要滿足每日工作時間要求，查,《機械設(shè)計》第九版表 8-8，取 =1.1。KA功率計算公式：（3-11）Pca=KA×P式中： P——帶傳動的額定功率；——工作情況系數(shù)。KA代入數(shù)據(jù) =1.1，P=4KW，KA得出 =4.4KWPca3.3.2 選擇 V 帶的類型根據(jù)功率 =4.4KW 和主動帶輪轉(zhuǎn)速 n=720r/min，查《機械設(shè)計》第??????九版圖 8-11 選擇 A 型 V 帶。3.3.3 確定小帶輪直徑并驗算帶速⑴初選小帶輪直徑在一定功率下，選擇帶輪秩序井要合適，太小會增加 V 帶根數(shù)和彎曲應(yīng)力。一般情況下，為避免應(yīng)力過大，應(yīng)保證 ，查《機????（ ????） ??????械設(shè)計》第九版表 8-9 選取小帶輪的基準(zhǔn)直徑 .md10?⑵驗算帶速帶速的計算公式：（3-12）??= π ????1??60×1000將相應(yīng)數(shù)據(jù)代入得 v=3.768m/s，在合理范圍內(nèi)，所以帶速合適。⑶計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 ????2根據(jù)《機械設(shè)計》第九版式（8-15a），計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑（3-13）12ddi??買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098518帶入數(shù)據(jù)求得 ，根據(jù)《機械設(shè)計》表 8-9 選取合適的大帶輪md602?直徑 =630mm。2d3.3.4 確定中心距并選擇 V 帶的基準(zhǔn)長度⑴中心距大，可以增加帶輪的包角，減少單位時間內(nèi)帶的循環(huán)次數(shù)，有利于提高帶的壽命，但是中心距過大，則會加劇帶的波動，降低傳動平穩(wěn)性；中心距小，則有相反的弊端。所以，一般初選帶傳動的中心距可以根據(jù)《機械設(shè)計》中公式：（3-14） ??21021)(7.0dda???式中： ——初選的帶傳動中心距。0a本次初選帶傳動中心距 =730mm)(210da??⑵計算相應(yīng)的帶長，由式（3-15）（3-15）????02121042aLddd ?????代入數(shù)據(jù)求得 mm510?d帶的基準(zhǔn)長度 根據(jù) 查《機械設(shè)計》表 8-2 選出 。0d mLd25?⑶中心距 及其變動范圍。a傳動的實際中心距近似為（3-16）200dLa???求得 。ma724?考慮到帶輪的制造誤差、帶長誤差、帶的彈性以及因帶的松弛而產(chǎn)生的補充張緊的需要，常常給出中心距的變動范圍如下：買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098519（3-17）dLa015.min??（3-18）3ax?求得中心距的變化范圍為 79.68?3.3.5 驗算小帶輪上的包角通常小帶輪上的包角 小于大帶輪上的包角 ，小帶輪上的臨界摩擦力1?2?小于大帶輪上的臨界摩擦力。因此，打滑通常發(fā)生在小帶輪上。為了提高工作能力，應(yīng)使得：（3-19）???????1203.5718012ad3.3.6 計算單根 V 帶的額定功率⑴為了傳動的平穩(wěn)，V 帶的受力要合適，同時要求根數(shù)也不宜過多，一般應(yīng)少于 10 根。單根 V 帶的額定功率計算公式如下：（3-20）??單 =（ ??0+△ ??0） ????????其中 可以根據(jù) 和 n 的大小查《機械設(shè)計》第九版表 8-4 得出，??0 ????1， 可以根據(jù) n、 和 V 型帶查《機械設(shè)計》第九版??0=1.16????△ ??0 ??帶表 8-5 得出， ， 為包角修正系數(shù)，參見《機械設(shè)計》△ ??0=0.11????????第九版表 8-6，取 ， 為長度修正系數(shù)，參見 《機械設(shè)計》第九????=0.9????版表 8-2，取 。????=1.03計算求得1.185KW??單 =⑵計算 V 帶根數(shù)（3-21）單Pca?買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098520代入數(shù)據(jù)，并取整，所以取 4 根 V 帶。3.3.7 計算單根 V 帶壓力最小值及壓軸力⑴單根 V 帶壓力最小值計算公式：（3-22）（ F0） min=500（ 2.5-Ka） PcaKazv +qv2其中 q 為 V 帶單位長度的質(zhì)量，查表得 A 型 V 帶的單位長度質(zhì)量q=0.1kg/m，代入數(shù)據(jù)求出 N260?由于新帶容易松弛，所以在安裝新帶后，為保證正常工作，預(yù)緊力要設(shè)置為上述預(yù)緊力的 1.5 倍，對于 V 帶而言一般是 1.3 倍。⑵為了設(shè)計帶輪軸的軸承，需要計算帶傳動時軸上要承受的力。（3-23）2sin10?zFP?式中： ——小帶輪包角；1?——帶的根數(shù)；z——單根 V 帶預(yù)緊力。F0求得 。NP198?3.3.8 小帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計V 帶輪中的典型帶輪根據(jù)輪輻結(jié)構(gòu)來分可分為實心式帶輪、腹板式帶輪、孔板式帶輪和輪輻式帶輪。V 帶輪的基準(zhǔn)直徑不同，考慮傳動效率和成本等條件，應(yīng)選擇不同的結(jié)構(gòu)。當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑 （d 為安裝帶d5.2?輪的那根軸的直徑），可采用實心式；當(dāng) 時，可采用腹板式；md30當(dāng) ，同時 時，可采用孔板式；當(dāng) 時，md30?d3012?? m30?可采用輪輻式 【9】 。買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098521⑴帶輪形狀一般都比較復(fù)雜。且造價成本高，因此選用灰鑄鐵，因為灰鑄鐵鑄造方便、成本低；灰鑄鐵碳含量高，相應(yīng)的潤滑性能好，不容易與其他零件粘接；并且具有良好的摩擦性能，能減少打滑，所以確定材料為 Q235。⑵查閱《機械設(shè)計手冊》知 Y160M1-8 型電動機的電動機軸D=42mm，電機軸伸出長度為 E=110mm，且已知小帶輪的基準(zhǔn)直徑=100mm， 2.5 =2.5×42mm=105mm1D＜2.5dD所以小帶輪采用實心式結(jié)構(gòu)。帶輪的基準(zhǔn)直徑為 100mm，外徑=105.5mm。a⑶輪槽的尺寸如表 3-1 所示：槽輪結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖 3-1 槽輪結(jié)構(gòu)圖買文檔就送您 CAD 圖紙，Q 號交流 197216396 或 1197098522表 3-1 V 帶輪輪槽截面尺寸表⑷確定小帶輪外形尺寸帶輪寬： = =(4-1)×15+2×9mm=63mmBfez2)1(??帶輪外徑： = =100+2×2.75mm=105.5mmadahD輪緣外徑： =(1.8～2) =(1.8～2)×42mm=(75.6～84)mm，取1=80mm1d所以 =(1.5～2) =(1.5～2)×42mm=(63 ～84)mm，取 =70mm1LD1L項目 符號 結(jié)果槽型 無 A 型基準(zhǔn)寬度（節(jié)寬）（mm）pb11.0基準(zhǔn)線上槽深（mm）minah2.75基準(zhǔn)線下槽深（mm）minf 8.7槽間距（mm） e3.015?第一槽對稱面至端面的距離（mm）f 9最小輪緣厚（mm） min?6槽輪角（° ） ?34°