XLIV摘 要該設(shè)計的對稱傳動剪板機，其沖剪力為 10 噸，滑塊的行程為 22mm，每分鐘剪切30 次。由電動機提供動力，經(jīng)過一級帶傳動和一級齒輪傳動減速。設(shè)計中采用的執(zhí)行機構(gòu)為對心曲柄滑塊機構(gòu)，這一機構(gòu)將剪板機傳動系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的往復直線運動，實現(xiàn)對板料的剪切。曲柄滑塊機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、加工容易、維修方便、經(jīng)濟實用的優(yōu)點，在機械設(shè)備中應(yīng)用廣泛。本設(shè)計中，通過對平面曲柄滑塊機構(gòu)的數(shù)學建模，用 Turbor C 編程，輸入曲柄滑塊機構(gòu)的機構(gòu)參數(shù)和運功參數(shù)，實現(xiàn)對整個機構(gòu)運動過程的仿真。關(guān)鍵詞：Turbor C 運動仿真 曲柄滑塊 剪板機 XLVABSTRACTThe design of symmetric transmission shears, shear-to 10 tons, the itinerary for the slider 22 mm per 30 minutes shear. Powered by the motor through a belt drive and a slowdown Gear. Design of the implementation agencies right mind crank slider, This will shears transmission rotation slider into the reciprocating linear motion, the realization of the right of sheet metal shear. Crank slider is simple in structure, easy processing, easy to maintain and repair, economic and practical advantages in machinery, equipment widely used. The design, right through the plane crank slider mathematical modeling, Turbor C programming, input slider crank agencies that such remarks parameters and the parameters of the whole movement of the simulation process. Key words: Turbor C Motion simulation Crank and slide block Cutting machine XLVIXLVII1目 錄要摘………………………………………………………………………………ⅠABSTRACT………………………………………………………………………Ⅱ第 1 章緒論 11.1 剪板機分類 11.2 剪板機工作原理 .2第 2 章選擇方案對比 42.1 液壓傳動方案 42.2 機械傳動方案 42.2.1 凸輪機構(gòu)方案 522.2 曲柄滑塊機構(gòu)方案. 52.3 剪板機結(jié)構(gòu)設(shè)計描述 52.4 本章小結(jié) 9第 3 章總體傳動方案 103.1 電動機的選擇 103.1.1 電動機類型結(jié)構(gòu)形式的選擇 .103.1.2 電動機功率的選擇 103.1.3 計算傳動裝置運動和動力參數(shù) 123.2 本章小結(jié) .12第 4 章帶傳動的設(shè)計及計算 144.1 確定計算功率 144.1 選擇帶型 .144.3 確定小帶輪的基準直徑 .144.3.1 初選小帶輪的基準直徑 144.3.2 計算帶的速度 144.3.3 計算從動輪的基準直徑 .154.4 確定中心距 a 和帶輪的基準長度 .154.5 驗算主動輪上的包角 .1624.6 確定帶的根數(shù) .164.7 確定帶的預緊力 .164.8 計算帶傳動作用在軸上的壓軸力 .174.9 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計 .174.9.1 小帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 174.9.2 大帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 195.0 本章小結(jié) .20第 5 章軸的設(shè)計 .215.1 主動軸設(shè)計 215.1.1 軸的材料 .215.1.2 軸頸的最小許用值 215.1.3 確定軸上的零件的裝配方案 225.1.4 軸上零件定位 225.1.5 軸各段直徑和長度的確定 225.1.6 繪制主軸上零件的裝配圖及軸的結(jié)構(gòu)圖 225.1.7 軸的強度校核計算 225.2 從動軸的設(shè)計 .225.2.1 材料選擇 225.2.2 軸頸的最小許用值 225.2.3 確定軸上零件的裝配方案 225.2.4 繪制從動軸上零件的裝配圖的結(jié)構(gòu)圖 225.2.5 軸的強度校核 225.3 本章小結(jié) .25第 6 章齒輪設(shè)計 .266.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) .266.1.1 齒輪類型的選擇 266.1.2 齒輪材料的選擇 266.1.3 選取精度等級 266.1.4 選擇齒數(shù) 266.2 按齒面接觸強度設(shè)計 .266.2.1 確定公式內(nèi)容計算數(shù)值 2636.2.2 計算 276.3 按齒根彎曲強度設(shè)計 .286.3.1 確定公式內(nèi)容計算數(shù)值 296.3.2 設(shè)計計算 296.4 幾何尺寸計算 .306.4.1 計算分度圓直徑 306.4.2 計算中心距 306.4.3 計算齒輪寬度 306.5 驗算 .306.6 結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制齒輪零件圖 .316.6.1 對小齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 316.6.2 對大齒輪的機構(gòu)設(shè)計 316.7 本章小結(jié) .33第 7 章曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計 347.1 材料的選擇 .347.2 確定曲柄滑塊機構(gòu)桿件長度 .347.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計 .357.4 強度校核 .357.5 電動機校核 .367.6 建立曲柄滑塊機構(gòu)的數(shù)學模型 .367.6.1 建立位移方程 377.6.2 建立速度方程 377.6.3 建立加速度方程 377.7 本章小結(jié) .38結(jié)論 39參考文獻 40致謝 414第 1 章 緒 論1.1 剪板機分類剪 板 機 的 分 類 ： 機 械 剪 板 機 、 數(shù) 控 剪 板 機 、 液 壓 剪 板 機 、 數(shù) 控 擺 式 剪 板 機 、數(shù) 控 前 送 料 擺 式 剪 板 機 、 液 壓 擺 式 剪 板 機 、 超 厚 液 壓 擺 式 剪 板 機 、 液 壓 閘 式 剪 板機 、 深 喉 口 剪 板 機 、 腳 踏 剪 板 機 、 精 密 剪 板 機 。 “十 五 ”期 間 ， 液 壓 剪 板 機 在 結(jié)構(gòu) 與 配 置 方 面 跨 越 了 各 行 其 道 的 階 段 ， 逐 步 向 國 際 主 流 靠 攏 。 目 前 多 數(shù) 液 壓 剪 板機 ， 機 架 采 用 整 體 焊 接 結(jié) 構(gòu) 、 經(jīng) 時 效 處 理 、 具 有 良 好 的 強 度 、 剛 度 和 精 度 保 持 性 ；采 用 集 成 式 液 壓 系 統(tǒng) 伺 服 驅(qū) 動 ， 極 大 提 高 了 機 床 運 行 的 可 靠 性 ； 根 據(jù) 被 剪 板 料 的材 質(zhì) 、 厚 度 和 剪 切 長 度 ， 自 動 完 成 剪 切 角 度 、 剪 切 行 程 、 刀 片 間 隙 和 后 擋 料 的 調(diào)整 ； 可 配 備 前 送 料 系 統(tǒng) 或 后 托 料 裝 置 ， 集 送 料 、 卸 料 于 一 體 ， 有 效 地 提 高 了 設(shè) 備自 動 化 程 度 。在使用金屬板材較多的工業(yè)部門，都需要根據(jù)尺寸要求對板材進行切斷加工，剪板機主要用于剪切金屬板材，是重要的金屬板材加工機床。其不僅用于機械制造業(yè)，還是金屬板材配送中心必不可少的裝備，應(yīng)用范圍特別廣泛。剪板機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。常用來剪裁直線邊緣的板料毛坯，主要應(yīng)用于金屬加工行業(yè)。剪板機按結(jié)構(gòu)分為閘式剪板機和擺式剪板機兩類；按傳動方式分，有機械傳動剪板機和液壓傳動剪板機兩類。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，假期下部進行板料剪切，上部進行折彎，也有的機器前部進行剪切，后部進行板料折彎。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。數(shù)控剪板機：直接對后擋料器進行位置編程，可進行位置校正，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。剪板機是通過曲柄滑塊機構(gòu)將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換 滑塊的直線往復運動，對板料進行剪切加工的剪切機械，機械剪板機是金屬板料剪切的專業(yè)設(shè)備，廣泛用于汽車、造船、建材、五金機械、金屬結(jié)構(gòu)的薄板剪切下料使用，被剪切板料以抗拉強度548 公斤/毫米以內(nèi)為基準，如需剪切其他高強度板料時，應(yīng)相應(yīng)減少剪切板料厚度。為了提高本機的整體抗拉強度，采取鋼板焊接結(jié)構(gòu)，并具有結(jié)構(gòu)緊湊等特點所以剪板機就成為各工業(yè)部門使用最為廣泛的板料剪斷設(shè)備。1.2 剪板機工作原理。剪板機是借于運動的刀片和固定的刀片，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的設(shè)備。剪板機常用來剪裁直線邊緣的板料毛坯。剪切能保證被剪板料剪切表面的直線性和平行度要求，并減少板材扭曲，以獲得高質(zhì)量的工件。板金行業(yè)的下料剪切工具，廣泛適用于機械工業(yè)，治金工業(yè)，汽車、造船、電器電氣工程設(shè)備、板金加工、鋼管焊接、電子工業(yè)、航天航空工業(yè)、農(nóng)業(yè)機械制造、餐飲家具各種機械行業(yè)，主要作用就是用于金屬剪切在使用金屬板材較多的工業(yè)部門，都需要根據(jù)尺寸要求對板材進行切斷加工，所以剪板機就成為各工業(yè)部門使用最為廣泛的板料剪斷設(shè)備。上刀片固定在刀架上，下刀片固定在下床面上，床面上安裝有托球，以便于板料的送進移動，后擋料板用于板料定位，位置由調(diào)位銷進行調(diào)節(jié)。液壓壓料筒用于壓緊板料，以防止板料在剪切時翻轉(zhuǎn)。棚板是安全裝置，以防止發(fā)生工傷事故剪 板 機 剪切 后 應(yīng) 能 保 證 被 剪 板 料 剪 切 面 的 直 線 度 和 平 行 度 要 求 ， 并 盡 量 減 少 板 材 扭 曲 ， 以獲 得 高 質(zhì) 量 的 工 件 。 剪 板 機 的 上 刀 片 固 定 在 刀 架 上 ， 下 刀 片 固 定 在 工 作 臺 上 。 工 作 臺 上 安 裝 有 托 料 球 ， 以 便 于 板 料 的 在 上 面 滑 動 時 不 被 劃 傷 。 后 擋 料 用 于 板料 定 位 ， 位 置 由 電 機 進 行 調(diào) 節(jié) 。 壓 料 缸 用 于 壓 緊 板 料 ， 以 防 止 板 料 在 剪 切 時 移動 。 護 欄 是 安 全 裝 置 ， 以 防 止 發(fā) 生 工 傷 事 故 。 回 程 一 般 靠 氮 氣 ， 速 度 快 ， 沖 擊 小 。剪 板 機 屬 于 鍛 壓 機 械 中 的 一 種 ， 主 要 應(yīng) 用 在 金 屬 加 工 行 業(yè) 。 產(chǎn) 品 廣 泛 適 用 于 ：輕 工 、 航 空 、 船 舶 、 冶 金 、 儀 表 、 電 器 、 不 銹 鋼 制 品 、 鋼 結(jié) 構(gòu) 建 筑 及 裝 潢 行 業(yè) 。剪 板 機 是 帶 有 自 動 送 料 裝 置 ， 可 完 成 板 料 高 效 率 、 精 密 加 工 的 機 械 剪 板 機 ，具 有 自 動 、 高 速 、 精 密 三 個 基 本 要 素 隨 著 中 國 加 入 WTO 以 來 ， 我 們 回 過 頭 來 瞻望 中 國 的 制 造 業(yè) ， 就 拿 剪 板 機 的 成 長 來 看 吧 剪 板 機 床 的 成 長 越 來 越 成 為 機 械 制 造行 業(yè) 的 中 流 砥 柱 ， 通 用 型 高 性 能 剪 板 機 ， 廣 泛 適 用 于 航 空 、 汽 車 、 農(nóng) 機 、 電 機 、電 器 、 儀 器 儀 表 、 醫(yī) 療 器 械 、 家 電 、 五 金 。對稱傳動剪板機是一種典型的對稱傳動的機械，主要用于剪裁各種尺寸金屬板材的直線邊緣。該設(shè)備應(yīng)用廣泛，具有結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，經(jīng)濟實用的優(yōu)點。本機器的工作原理：動力源電動機通過二級傳動（一級帶輪傳動，一級齒輪傳動）減速驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)—曲柄滑塊機構(gòu)，該機構(gòu)將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為往復的直線運6動，在此過程中，由切刀（固定在滑塊上）來進行對板料的切削。在這次設(shè)計中，針對該剪板機的執(zhí)行機構(gòu)—曲柄滑塊機構(gòu)，通過數(shù)學建模，運用Turbor C 強大的編程運算能力，研究了曲柄以勻角速度旋轉(zhuǎn)時，曲柄滑塊機構(gòu)中滑塊的位移、速度、加速度的變化規(guī)律。7第 2 章 選擇方案對比及剪板機構(gòu)描述剪板機主要是通過滑塊上刀片的往復直線運動來實現(xiàn)切斷功能，能實現(xiàn)這個目的主要由液壓傳動和機械傳動兩種。2.1 液壓傳動方案剪板機液壓傳動系統(tǒng)原理圖如圖 2.1 所示，其原理：手動換向閥 6 推向左位（即左位接入系統(tǒng)） ，此時活塞在壓力油的作用下向下運動，對板料進行剪切加工，當加工完成后，將閥 6 手柄推向右位（即右位接入系統(tǒng)） ，活塞向上運動，即刀片上抬，到了一定位置，將閥 6 手柄推入中位，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，使機器工作時平穩(wěn)，噪聲小，安全可靠，可以進行單次連續(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。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 機械傳動方案82.2.1 凸輪機構(gòu)方案圖 2.2 凸輪機構(gòu)原理圖凸輪機構(gòu)的工作原理如圖 2.2 所示：主軸的轉(zhuǎn)動帶動凸輪傳動，凸輪升程時推動滑塊（即刀片）作剪切動作?；爻虝r，滑塊在彈簧的作用下上升到開始位置，準備下一個動作循環(huán)。凸輪機構(gòu)的優(yōu)點是可以根據(jù)從動件的運動規(guī)律來選擇機構(gòu)的尺寸和確定凸輪輪廓線。缺點是凸輪機構(gòu)一般用于控制機構(gòu)而不是用于執(zhí)行機構(gòu)，因為其工作壓力不能太大，否則會嚴重磨損凸輪的輪廓及推桿，導致該機構(gòu)不能實現(xiàn)預期的動作要求，不能保證機器的穩(wěn)定性，因此該方案不予采用。2.2.2 曲柄連桿機構(gòu)方案曲柄連桿機構(gòu)的工作原理如圖 2.3 所示：通過主軸轉(zhuǎn)動帶動曲柄轉(zhuǎn)動，曲柄通過連桿使滑塊作上下往復運動，實現(xiàn)剪切動作。該機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、加工容易、維修方便、經(jīng)濟實用的優(yōu)點，故采用此方案即曲柄滑塊機構(gòu)作為執(zhí)行機構(gòu)比較合適。2.3 剪板機構(gòu)設(shè)計描述剪切過程如圖所示，板料在剪板機的上.下剪切刀作用下受剪切產(chǎn)生分離變形。剪切時下剪刀固定不動，上剪刀向下運動。開始剪切時，上剪刀刀刃壓入板料，產(chǎn)生一對剪力 F 及相應(yīng)的力矩 Fd，迫使被剪板料轉(zhuǎn)動。但在轉(zhuǎn)動過程中受到剪刀側(cè)面的阻擋，在剪刀的另一側(cè)面也產(chǎn)生一對側(cè)推力 Ft 及相應(yīng)的力矩 Ftc，其方向阻止板料的轉(zhuǎn)動。開始剪切時，板料轉(zhuǎn)角隨壓入深度的增大而增大，而力矩 Ftc 也隨之增大，故剪刀壓入一定深度后有 Fd=Ftc，這時被剪板料就不再轉(zhuǎn)動，直至在剪力作用下被剪斷9為止。這種剪切板料的設(shè)備稱為剪切機。圖 2.3 曲柄滑塊機構(gòu)原理圖剪板機屬于直線剪切機類型，主要用于剪切各種尺的金屬板材的直線邊緣。由于剪板機上設(shè)有后擋料裝置或前擋料裝置，顧可以對板料進行定尺寸剪切。剪板機可以按其工藝用途和結(jié)構(gòu)類型分類如表 2.4 所示。剪切過程示意圖 2.4剪板機的技術(shù)參數(shù)剪板機可剪板料厚度手剪板機構(gòu)件強度限制，最終取決于剪切力。影響剪切力的因素很多，如刃口間隙，刃口鋒利程度。剪切面的寬度等，而最主要的還是被剪材料的強度。略去一些次要因素則剪切力與其主要因素的關(guān)系為 ??tan/2KFb?式中 σ 被剪材料抗拉強度值；t 被剪材料厚度；剪切角；?10k 系數(shù)；通常剪切強度標準計算值為 500MPa，在剪切力及其他因素確定的條件下，可以得到剪板機剪板料的最大厚度。目前國內(nèi)外剪板機的最大剪切厚度為 32 毫米以下，厚度過大對設(shè)備利用率和經(jīng)濟性來說是不可取的。剪切方式按剪切要求此類剪板機通常采用斜刃刀片，斜刃剪切是采用漸入剪切的方式如圖2.5 所示，故瞬間剪切尺寸小于板料寬度。剪板機上、下刃口不平行，上、下刃口間的夾角稱為剪切角一般為 0.5 度到 4 度。剪切角與剪切力及板料變形有關(guān)，剪切角不同，剪切行程隨之改變，有些液壓剪切機的剪切角度是可調(diào)的，以適應(yīng)不同情況。剪切角減小后，剪切行程也相應(yīng)減小，行程次數(shù)即可提高從而提高生產(chǎn)率。斜刃剪切質(zhì)量不如平刃剪切，有扭曲變形現(xiàn)象，但是剪切力和能力消化比平刃要小得多，故斜刃剪切在中、大型剪板機中采用。圖 2.4 斜刃剪切可剪板寬可剪板寬是指剪板機剪刃方向，一次剪切完板料的最大尺寸，它參照鋼板寬度和使用廠家的要求制定（可剪切寬度小于剪刃長度） ，這種剪切方式稱為橫切方式?？v切方式為多次接觸剪切，只要條料寬度小于剪板機只要條料寬度小于剪板機的凹口——喉口，剪切尺寸不受限制。隨著工業(yè)的發(fā)展，要求剪板寬度不斷增大，目前剪板機寬度為 0000 毫米的剪板機已經(jīng)比較普遍，國外最大板寬已達 10000 毫米。用剪板機剪切沖壓加工用的條料，長度為 2000 以下時，剪板機剪切條料寬度最小公差如表格 2.6 所示。表 2.6 剪切調(diào)料寬度最小公差11剪裁條料寬度/mm25?25-50 50-100 100-200厚度 t/mm寬度最小公差0.5 一下 0.3?0.3?0.4?0.5?0.-1 0.4 0.4 0.5 0.61-2 0.5 0.5 0.6 0.72-3 0.6?0.6?0.7?0.7?3-4 — 0.8 0.8 1.04-5 — — 1.0 1.35-6 — — 1.3?1.2?采用縱切方式對剪板機的喉口深度會有要求，如圖 2.7 所示。目前剪板機趨勢是減少喉口深度，以提高機架的剛度。行程次數(shù)行程次數(shù)直接關(guān)系到生產(chǎn)效率，隨著生產(chǎn)發(fā)展及各種上、下料裝置的出現(xiàn)，要求剪板機應(yīng)該具有較高的行程次數(shù)對于機械傳動的小型剪板機，一般要達到 50 次每分鐘以上。12圖 2.72.4 本章小結(jié)本章主要介紹剪板機的液壓傳動方案和機械傳動方案，從中了解凸輪機構(gòu)和曲柄滑塊機構(gòu)和減半機構(gòu)。對剪板機的的技術(shù)參數(shù)、剪切方式、可剪板寬、剪切角度進行了確定。13第 3 章 剪板機總體傳動方案綜合考慮，本次剪板機設(shè)計的總體方案為電動機經(jīng)過一級帶輪減速及一級齒輪減速驅(qū)動主軸上的曲柄滑塊機構(gòu)，使滑塊作往復運動，進行剪切動作，剪板機的剪切力是 10 噸，行程為 22mm，每分鐘剪板 30 次。設(shè)計傳動系統(tǒng)圖如圖 3.1 所示。圖 3.1 系統(tǒng)傳動簡圖3.1 電動機的選擇143.1.1 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)工作環(huán)境和要求,選用 Y 系列三相異步電動機。3.1.2 電動機功率的選擇電動機的容量選擇的是否合適,對電動機的正常工作和經(jīng)濟性都有影響。容量選的過小,不能保證工作機的正常的工作或使電動機因過載而過早的損壞;而容量選的過大,則電動機的價格較高,能力又不能充分利用,而且由于電動機經(jīng)常不滿載運行,其效率和功率因數(shù)都較低,增加電能消耗而造成能源的浪費。該剪板機的剪切力為 10 噸，根據(jù)諾沙里公式：= （3.1）P)σδ106.α1(gδσ 0.62bxx2xb ytZth?式中 ——剪切力 =10×103×9.8=98000N——被剪板料強度極限，實際中的板料 =500N/mmbσ b ——被剪板料延伸率， =25%x xσ ——被剪板料厚度h——上刀刃傾斜 =2°??——被剪部分彎曲力系數(shù)， =0.95ZZ——前刃側(cè)向間隙相對值， =0.083 yy——壓具影響系數(shù) x=7.7x把已知數(shù)據(jù)代入式（3.1）15)17.083.5212.0695.1(g20.5 .6980 ????????tgth解得： =4.63mmh根據(jù)文獻資料得，Q11 型剪板機技術(shù)參數(shù)，類比實習時工廠的樣機，選取電動機的功率為 5.5kW。轉(zhuǎn)速的確定：由于傳動由皮帶和齒輪組成的。按推薦的傳動副傳動比較合理的范圍，取三角帶傳動比 =2～ 4。二級圓柱齒輪減速器傳動比 =8～ 40，則總傳動比合理范圍為 1i 2i 'ai=16～160, 則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為：= · =(16～160)· =480～4800r/min'di'awnwn查表 19.1 Y 系列三相異步電動機的技術(shù)數(shù)據(jù),選取 Y132-M2-6 型電動機比較合適,其技術(shù)參數(shù)如下:功率為 5.5kW，級數(shù)為 6，滿載時的電流、轉(zhuǎn)速、效率分別為12.6A、960r/min、85.3%。3.1.3 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)總傳動比 = （3.2）'di32096?主nm= ×'di12i式中 ——三角帶傳動比1i——圓柱齒輪傳動比2取 =4 =1ii843?計算各軸轉(zhuǎn)速= r/min1n24096?im= r/min2n3084961??im計算各軸的功率查得 [4]各部件傳動效率為：圓柱齒輪：0.94～0.96 =0.95 2?16三角帶傳動：0.94～0.96 =0.955 1?軸承(每對 )： 0.97～0.99 =0.98 3則總傳遞效率為：= = =總?123298.05.90?7.= = = =5.15kWP?d31?d=2021= 3d= =4.79kW298.59.5?各軸轉(zhuǎn)矩= dTwdnP0式中 ——電動機轉(zhuǎn)矩；d——電動機功率；P——滿載轉(zhuǎn)速 [6]；wn= = N·m = N·mdTwd9509605.?71.4= 軸101??id= 8.5.47.5mN?= N·m82=軸T0210??id= N·m9.08.95.847.5??= N·m13.2 本章小結(jié)17本章主要根據(jù)了對上一章幾個方案對比確定了剪板機的總體傳動方案。從中選擇了電動機類型和結(jié)構(gòu)，規(guī)定了電動機的功率從中進行了計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算。18第 4 章 帶傳動的設(shè)計及計算在同樣的張緊力下，V 帶傳動較平帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力， V 帶傳動允許的傳動比較大，結(jié)構(gòu)簡單較緊湊，造價低廉，傳動平穩(wěn)以及緩沖吸振等優(yōu)點。4.1 確定計算功率 = (4.1)caPKA?= kW 6.52.1??式中 ——傳動的額定功率（ ）kW——工作情況系數(shù)A查文獻資料，載荷變動較大，軟啟動每天工作時間小于 10 小時，取 =1.2。AK4.2 選擇帶型根據(jù) =6.6kW 和主動帶輪（小帶輪）轉(zhuǎn)速 = r/min，由文獻資料中選定 AcaPwn?1960型 V 帶。4.3 確定小帶輪的基準直徑4.3.1 初選小帶輪的基準直徑查參考文獻[4]取主動輪基準直徑 = mm。D1254.3.2 驗算帶的速度=V)06/()(1??n?= 92514.3?= m/s86由于 過小，表示所選的 過小，這將使所需要的有效拉力 過大，即所需要V1DeF的跟數(shù) 過多，于是帶輪的寬度，軸徑及軸承的尺寸都要隨之增大。Z取 = mm1D60=V)106/()(1??n?= m/s94.319= m/s04.84.3.3 計算從動輪的基準直徑= = =640mm2D1i?460?并按照 V 帶輪的基準直徑系列進行圓整,圓整后=640mm24.4 確定中心距 和帶輪的基準長度a由于中心距未給出,可根據(jù)傳動的結(jié)構(gòu)需要初步中心距 取0a)(2)(7.021021DaD???代入 = mm , = mm1D60264mm650取 = mm0a= mm,根據(jù)帶傳動的幾何關(guān)系,按下式計算所需帶的基準長度6 'dL≈ + + + (4.2)'dL02a?1(D)20214)(a?≈ mm6)()6(2????= mm25由參考文獻[7]表 33.1－9 取 = mm，由于 V 帶的中心距一般是可以調(diào)整的,故'dL70采用下式進行近似計算≈a?02'd?= mm578= mm 4考慮安裝調(diào)整和補償預緊力(如帶伸長而松弛后的緊張)的需要，中心距的變化范圍為20= = mm＝ mm minadL015.?27015.874??5.83= = mm= mm。 ax3?3?9144.5 驗算主動輪上的包角 根據(jù)對包角的要求，應(yīng)保證≈1???? 12068012???aD≈1 ???? 4774?主動輪上的包角滿足要求。4.6 確定帶的根數(shù)(4.3)lcakpZ?)(0???式中 ——包角系數(shù)，查得 0.91?k——長度系數(shù)，查得 1.13l——單根 V 帶的基本額定功率，查得 0.94kW0p——單根 V 帶額定功率的增量 ,查得 0.5kW[4]?代入數(shù)據(jù)得= = 根Z13.90)5.4.(6??54.7 確定帶的預緊力考慮離心力不利的影響，和包角對所需預緊力的影響，單根 V 帶的預緊力為= (4.4)0F2)15.(???qkZpca???式中 ——V 帶單位長度的質(zhì)量，查得 =0.10kg/mq= = N0 204.8)91.02(4856. ??9.1由于新帶容易松弛，所以對非自動張緊的帶傳動，安裝新帶時的預緊力應(yīng)為上述21預緊力的 1.5 倍。4.8 計算帶傳動作用在軸上壓軸力為了設(shè)計安裝帶輪的軸和軸承，必須確定帶傳動作用在軸上的力 。如果不考pF慮帶的兩邊的拉力差，則壓軸力可以近似的按帶的預緊力 的合力來計算，即0= pF02Zsin1?式中： ——帶的根數(shù)Z——單根帶預緊力0——主動輪上的包角1?=pF02Zsin1?= N47i9.5??=1437.3N4.9 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計4.9.1 小帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計1.材料：HT2002.確定帶輪的形式由參考文獻[6]得：電機軸 =38mm，電機軸伸出長度為 E=80mm，且已知小帶D輪的基準直徑 =160mm，2.5 =2.5×38mm=95mm12.5 ＜ ＜300mm1所以小帶輪采用腹板式結(jié)構(gòu)。帶輪的基準直徑為 160mm，外徑 =168mm。ad3.輪槽的尺寸查文獻得帶輪的輪槽尺寸如下：輪槽基準寬度 =11.0mmdb基準線上槽深 =2.75mmminah22基準線下槽深 =8.7mmminfh槽間距 =15±0.3mm e第一槽對稱面至端面的距離 = mmf210??最小輪緣厚 =6mmmin?輪槽角 =38°?輪槽結(jié)構(gòu)如圖 4.1 所示。圖 4.1 輪槽結(jié)構(gòu)4.確定小帶輪外形尺寸帶輪寬： = =(5-1)×15+2×10mm=80mmBfeZ2)1(??帶輪外徑： = =160+2×4mm=168mmadahD輪緣外徑： =(1.8～2) =(1.8～2)×38mm=(68.4～76)mm，取 =70mm1d 1d輪轂長度： 因為 =80mm＞1.5 =1.5×38mm=57mm B所以 =(1.5～2) =(1.5～2)×38mm=(57 ～76)mm，取 =60mm。1L 1L=(1/7-1/4) =(1/7-1/4)×80mm=(11.43～20)mm 取 =15mm'C 'C小帶輪的結(jié)構(gòu)如圖 4.223圖 4.2 小帶輪結(jié)構(gòu)4.9.2 大帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、材料：HT2002、確定帶輪的結(jié)構(gòu)形式初選大帶輪的軸徑 =35mm，已知大帶輪的基準直徑 =640mm＞300mm，所以dD大帶輪選用輪輻式結(jié)構(gòu)。 3、輪槽尺寸同小帶輪。4、輪緣及輪轂的尺寸：帶輪寬： = =(5-1)×15+2×10mm=80mmBfeZ2)1(??帶輪外徑： =640+2×4mm=648mmaahDd2?輪轂外徑： =(1.8～2) =(1.8～2)×35mm=(63 ～70)mm，取 =70mm2d輪轂長度：因為 =80mm＞1.5 =1.5×35mm=52.5mm Bd所以 =(1.5～2) =(1.5～2)×38mm=(57 ～76)mm，取 =60mm。 2LD2L= (4.5)1h3290anzP式中： ——傳遞的功率，為 5.15kW——帶輪的轉(zhuǎn)速，為 240r/minn——輪輻數(shù)，取 4aZ24= = mm=50.8mm1h3290anzP342015.?=0.8 =0.8×50.8mm=40.6mm21=0.4 =0.4×50.8mm=20.3mmbh=0.8 =0.8×20.3mm=16.2mm21=0.2 =0.2×50.8mm=10.2mmf=0.2 =0.2×40.6mm=8.1mm2h大帶輪的結(jié)構(gòu)如圖 4.3圖 4.3 大齒輪機構(gòu)5.0 本章小結(jié)本章主要確定了帶傳動設(shè)計和計算，對帶傳動的功率、選擇帶型和小帶輪的基準直徑、中心距、帶著根數(shù)、帶著預緊力、主動輪上包角進行計算確定。從而對帶輪結(jié)構(gòu)和傳動作用在軸上壓軸力進行設(shè)計規(guī)范。25第 5 章 軸的設(shè)計軸是組成機器的主要零件之一。一切做回轉(zhuǎn)運動的傳動零件，都必須安裝在軸上才能進行運動及動力的傳遞，軸主要是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運動和動力。軸按照承受載荷的不同，可分為以下三類：（1）轉(zhuǎn)軸既承受彎矩又承受扭矩。（2）心軸只承受彎矩不承受扭矩。（3）傳動軸只承受扭矩不承受彎矩。按軸線形狀的不同，可分為兩種：（1）曲軸通過連桿可以將旋轉(zhuǎn)運動改變?yōu)橥鶑椭本€運動，或作相反的運動變換。（2）直軸又可按外形分為光軸和階梯軸。本次設(shè)計的剪板機采用的是直軸。5.1 主動軸設(shè)計5.1.1 軸的材料軸的材料主要是碳鋼和合金鋼，鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼廉價，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學處理的辦法提高耐磨性和抗疲勞強度。在載荷一定的情況下，好的材料能提高軸的工作性能及壽命，但同時要考慮到材料的經(jīng)濟性，故采用 45 號鋼，并做調(diào)質(zhì)處理，查參考文獻[8] 得 =103～126，取 =116， =60MP。0A0A??1??軸的失效形式：主要有斷裂、磨損、超過允許范圍的變形和振動等，對于軸的設(shè)計應(yīng)滿足下列要求：1. 足夠的強度。2. 足夠的剛度。3. 振動的穩(wěn)定性 [4]。5.1.2 軸徑的最小許用值根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度條件計算公式 [9]≥ (5.1)d310nPA26=116× =62.94mm3079.45.1.3 確定軸上的零件的裝配方案深溝球軸承、套筒和軸端擋圈從軸的左端依次安裝，深溝球軸承、套筒、齒輪、軸端擋圈從軸的右側(cè)依次安裝。軸承選擇 6014 型深溝球軸承。5.1.4 軸上的零件定位1. 軸向定位軸上的零件是以軸肩、套筒來保證的。2. 周向定位限制軸上零件與軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，本次設(shè)計采用鍵來固定。5.1.5 軸各段直徑和長度的確定類比工廠樣機，確定主軸的各段直徑及長度5.2 軸的設(shè)計5.2.1 材料選擇類比主軸，選用 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理。5.2.2 軸徑的最小許用值≥ (5.2)d310nPA=116× mm3245.=32.24mm5.2.3 繪制軸上零件的裝配圖及軸的結(jié)構(gòu)圖5.2.4 確定軸上零件的裝配方案軸承、套筒、皮帶輪、軸端擋圈從左端向右依次安裝。軸承、套筒、齒輪、軸端擋圈依次從軸的右端向左安裝，軸承選擇 6007 型深鉤球軸承。傳動軸的零件裝配及軸的機構(gòu)如圖 5.1 所示。5.2.5 軸的強度校核計算1.輸出軸上的功率 P，轉(zhuǎn)速 n 和轉(zhuǎn)矩 T=4.79 kW ， =30r/min ， =1510.19 N·m2P22 本科學生畢業(yè)設(shè)計剪板機結(jié)構(gòu)設(shè)計院系名稱：專業(yè)班級：學生姓名：指導教師：職 稱：The Graduation Design for Bachelor's DegreeCutting plate machine stacture designCandidate： Specialty： Class： Supervisor ： Heilongjiang Institute of Technology 目 錄要摘………………………………………………………………………………ⅠABSTRACT………………………………………………………………………Ⅱ第 1 章緒論 .11.1 剪板機分類 11.2 剪板機工作原理 2第 2 章選擇方案對比 .42.1 液壓傳動方案 42.2 機械傳動方案 42.2.1 凸輪機構(gòu)方案 .522.2 曲柄滑塊機構(gòu)方案. .52.3 剪板機結(jié)構(gòu)設(shè)計描述 52.4 本章小結(jié) 9第 3 章總體傳動方案 103.1 電動機的選擇 103.1.1 電動機類型結(jié)構(gòu)形式的選擇 .103.1.2 電動機功率的選擇 103.1.3 計算傳動裝置運動和動力參數(shù) .123.2 本章小結(jié) .12第 4 章帶傳動的設(shè)計及計算 144.1 確定計算功率 144.1 選擇帶型 .144.3 確定小帶輪的基準直徑 .144.3.1 初選小帶輪的基準直徑 144.3.2 計算帶的速度 144.3.3 計算從動輪的基準直徑 .154.4 確定中心距 a 和帶輪的基準長度 .154.5 驗算主動輪上的包角 .164.6 確定帶的根數(shù) .164.7 確定帶的預緊力 .164.8 計算帶傳動作用在軸上的壓軸力 .174.9 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計 .174.9.1 小帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .174.9.2 大帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .195.0 本章小結(jié) .20第 5章軸的設(shè)計 .215.1 主動軸設(shè)計 215.1.1 軸的材料 .215.1.2 軸頸的最小許用值 215.1.3 確定軸上的零件的裝配方案 225.1.4 軸上零件定位 225.1.5 軸各段直徑和長度的確定 225.1.6 繪制主軸上零件的裝配圖及軸的結(jié)構(gòu)圖 225.1.7 軸的強度校核計算 225.2 從動軸的設(shè)計 225.2.1 材料選擇 225.2.2 軸頸的最小許用值 225.2.3 確定軸上零件的裝配方案 225.2.4 繪制從動軸上零件的裝配圖的結(jié)構(gòu)圖 225.2.5 軸的強度校核 225.3 本章小結(jié) .25第 6章齒輪設(shè)計 .266.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) .266.1.1 齒輪類型的選擇 266.1.2 齒輪材料的選擇 266.1.3 選取精度等級 266.1.4 選擇齒數(shù) 266.2 按齒面接觸強度設(shè)計 266.2.1 確定公式內(nèi)容計算數(shù)值 266.2.2 計算 276.3 按齒根彎曲強度設(shè)計 286.3.1 確定公式內(nèi)容計算數(shù)值 296.3.2 設(shè)計計算 296.4 幾何尺寸計算 .306.4.1 計算分度圓直徑 306.4.2 計算中心距 306.4.3 計算齒輪寬度 306.5 驗算 .306.6 結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制齒輪零件圖 .316.6.1 對小齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 316.6.2 對大齒輪的機構(gòu)設(shè)計 316.7 本章小結(jié) .33第 7章曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計 347.1 材料的選擇 347.2 確定曲柄滑塊機構(gòu)桿件長度 .347.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計 .357.4 強度校核 .357.5 電動機校核 .367.6 建立曲柄滑塊機構(gòu)的數(shù)學模型 .367.6.1 建立位移方程 377.6.2 建立速度方程 377.6.3 建立加速度方程 377.7 本章小結(jié) .38結(jié)論 39參考文獻 40致謝 41