機(jī)械原理鐵板運(yùn)輸機(jī)課程設(shè)計.doc

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課 程 設(shè) 計 成 果 說 明 書 題 目 鐵 板 輸 送 機(jī) 設(shè) 計 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號 學(xué) 院 班 級 指 導(dǎo) 教 師 同組者 2012年 6月 18 日 目 錄 設(shè)計任務(wù) 書 4 第 1 章 總論及設(shè)計要求 5 1 1 功能要求 5 1 2 工作原理及工藝動作流程圖 6 第 2 章 動力源的選擇 6 2 1 原動機(jī)的選擇 6 2 2 電動機(jī)的型號選擇 7 第 3 章 傳動機(jī)構(gòu) 的設(shè)計 8 3 1 傳動機(jī)構(gòu)方案設(shè)計 8 第 4 章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇 10 4 1 間歇送料機(jī)構(gòu)的選擇 10 4 2 形態(tài)學(xué)矩陣 12 第 5 章 機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)方案的擬定 13 5 1 擬定的方案 13 第 6 章 機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖 15 6 1 運(yùn)動循環(huán)圖的確定 15 6 2 運(yùn)動循環(huán)圖的繪制 16 第 7 章 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)尺度設(shè)計計算 17 7 1 尺寸計算 17 第 8 章 機(jī)械運(yùn)動方案評價 20 8 1 評價方案表 20 結(jié)束語 23 參考文獻(xiàn) 23 設(shè)計任務(wù)書 書中設(shè)計題目 參數(shù)僅寫自己的參數(shù) 1 原始數(shù)據(jù)和設(shè)計要求 每次輸送鐵板長度為 1900mm 2000mm 或 2200mm 設(shè)計時任選一種 剪斷工藝所需時間約為鐵板輸送周期的 1 15 要求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 輸送機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)平穩(wěn) 振動和沖擊應(yīng)盡量小 即要求輸送機(jī)構(gòu)從動件的加速度曲線連 續(xù)無突變 2 運(yùn)動方案構(gòu)思提示 執(zhí)行構(gòu)件的間歇送進(jìn)運(yùn)動可以考慮采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(jìn)的輸送方式 棘輪機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu)和不完全齒輪機(jī)構(gòu)等都 有可能改造成使輥輪作短暫停歇的機(jī)構(gòu) 它們具有結(jié)構(gòu)簡單 制造方便 運(yùn)動可靠等優(yōu)點(diǎn) 但在動力性能和動停比等方面不能滿足設(shè)計要求 所以應(yīng)該采用組合機(jī)構(gòu) 3 參考傳動方案 第 1 章 總論及設(shè)計要求分析 1 1 功能要求 XXXXXXXXXXXXXXX 1 間斷輸送成卷的板料 每次輸送鐵板到過規(guī)定的長度后 鐵板稍停 以待剪板機(jī)將其剪斷 2 每次輸送鐵板長度為 2000mm 3 剪斷工藝所需時間約為鐵板輸送周期的 1 15 要求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 4 輸送構(gòu)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)平穩(wěn) 振動和沖擊應(yīng)盡量小 即要求輸送機(jī)構(gòu)從動件的加速度曲線 連續(xù)無突變 1 2 工作原理及工藝動作流程圖 XXXXXXXXXXXXXXX 1 夾持和輸送鐵板 并在停歇時保搶救無效鐵板的待剪位置 2 實現(xiàn)間歇送進(jìn) 并能使鐵板停歇時 運(yùn)送鐵板的構(gòu)件的速度的加速度曲線仍然連續(xù) 使整個機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn) 工作流程圖 鐵板輸 送 剪切鐵 板 鐵板夾 持 第 2 章 動力源的選擇 2 1 原動機(jī)的選擇 原動機(jī)有許多不同的種類 按照不同的角度分類 有著不同的形式 原動機(jī)按其輸入能量的不同可以分為兩類 1 一次原動機(jī) 此類原動機(jī)是把自然界的能源直接轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能 屬于此類的原動機(jī) 的有柴油機(jī) 汽油機(jī) 氣輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)等 2 二次原動機(jī) 此類原動機(jī)是將發(fā)電能所產(chǎn)生的各種形態(tài)的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能 屬于 此類原動機(jī)的有電動機(jī) 液壓馬達(dá) 氣動馬達(dá) 汽缸和液壓缸等 原動機(jī)的輸出形式有三種 1 轉(zhuǎn)動 具有這種輸出形式的原動機(jī)有電動機(jī) 液壓馬達(dá) 氣動馬達(dá) 柴油機(jī) 汽油機(jī) 氣輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)等 2 往復(fù)移動 具有這種輸出形式的有直線電動機(jī) 汽缸 液壓缸等 3 往復(fù)擺動 具有這種輸出運(yùn)動形式的原動機(jī)有擺動油缸 擺動氣缸等 機(jī)械設(shè)計中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場能源供應(yīng)的情況 工作的載荷 工作的要求 工作的環(huán)境 經(jīng)濟(jì) 成本等條件 還要考慮工作可靠 操作簡便 維修方便這方面的因數(shù) 來選擇原動機(jī)的類型 和結(jié)構(gòu)形式 在自動打印機(jī)中 不可能選擇一次原動機(jī) 因為自動打印機(jī)體積本身不會很大 如果選用一次原動機(jī) 將大大增大其體積 而且需要經(jīng)常購買燃料或自己制造動力 這樣就 會增加成本 根據(jù)總功能的要求 選擇轉(zhuǎn)動原動機(jī) 自動打印機(jī)打印的一般是紙制產(chǎn)品 不 宜選擇油類和氣類電動機(jī) 否則會污染產(chǎn)品 而且電動機(jī)工作可靠 操作簡便 維修方便 根據(jù)綜上所訴 自動打印機(jī)應(yīng)選擇電動機(jī) 2 2 電動機(jī)的型號選擇 電動機(jī)型號的選擇需考慮到電動機(jī)的機(jī)械特性和工作制度與工作相匹配 考慮到工作 機(jī)對電動機(jī)提出的起動 過載 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性 調(diào)速和控制等方面的要求 電動機(jī)型號的選擇 主要是容量 功率和轉(zhuǎn)速的選擇 電動機(jī)的容量選得合適與否 對電動機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響 當(dāng)容量小于工作要求 時 電動機(jī)不能保證工作裝置的正常的工作 或使用電動機(jī)因長期的過載而過早損壞 容量 過大則電動機(jī)的價格高 能量不能充分利用 且常常不在滿載下運(yùn)行 其效率和功率的因數(shù) 都較低 造成浪費(fèi) 電機(jī)的容量的主要由電動機(jī)的運(yùn)行時的發(fā)熱情況決定 而發(fā)熱又由其工作情況決定 電 動機(jī)的工作情況一般分為兩類 用于長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 載荷不變的或很少變化的 在常溫下工作的電動機(jī) 如用于 連續(xù)輸送機(jī)械電動機(jī) 選擇這類電動機(jī)的容量 只需要使電動機(jī)的負(fù)載不超過其額定的值 電動機(jī)便不會過熱 2 用于變載荷下長期運(yùn)行的電動機(jī) 短時運(yùn)行的電動機(jī) 工作時間短 停歇時間長 和重復(fù)短時運(yùn)行的電動機(jī) 工作時間和停歇時間都不長 其中容量選擇按等效率法計算 并校核過載能力和啟動轉(zhuǎn)速 額定功率相同的同類型電動機(jī)有若干種轉(zhuǎn)速可供設(shè)計選用 電動機(jī)轉(zhuǎn)速越高 則磁極越少 尺寸及重量越少 一般說價格也越低 但上由于所選用的電動機(jī)轉(zhuǎn)速越高 當(dāng)工作機(jī)械低速 時 減速傳動所需傳動裝置的總傳動比必然增大 傳動級數(shù)增多 尺寸及重量增大 從而使 傳動裝置的成本增加 因此確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速時應(yīng)同時兼顧電動機(jī)及傳動裝置兩者加以綜合分 析比較確定 由于平壓模切機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速為 1450r min 并且電機(jī)輸出功率 Pw Pd y Pd FV 1000y KW 其中 F 為工作阻力 單位 N V 為工作機(jī)線速度 單位 M S Y 為工作機(jī)的效率 所以根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出效率 應(yīng)選 Y160M 4 三項異步電動機(jī) 額定功率為 11 KW 轉(zhuǎn)速 1450 r min 第 3 章 傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計 3 1 傳動機(jī)構(gòu)方案設(shè)計 機(jī)械系統(tǒng)中的傳動裝置是指把原動機(jī)輸出的機(jī)械能傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)并兼實現(xiàn)能量的分配 轉(zhuǎn)速的改變和運(yùn)動形式的改變等作用的中間裝置 在這里 我們采用帶傳動 1 該設(shè)計中傳動裝置應(yīng)具備以下作用及性能 把原動機(jī)輸出的速度降低 以適應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的需要 可以起到變速傳動 把原動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩變換為執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的轉(zhuǎn)矩或力 把原動機(jī)輸出的等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)所要求的 其速度按一定的規(guī)律變化 實現(xiàn)由一個或多個動力機(jī)驅(qū)動若干個速度相同或不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu) 由于機(jī)體的外形 尺寸的限制 以及為了安全和操作方便 執(zhí)行機(jī)構(gòu)與原動機(jī)也需要傳 動裝置來連接 2 傳動類型的選擇 機(jī)械傳動類型的選擇關(guān)系到整個機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動方案設(shè)計 機(jī)器工作性能 可靠性 尺寸 質(zhì)量和成本 只有通過多中方案的分析比較 才能較合理地選用傳動的類型 選擇時可以 根據(jù)下列依據(jù) 工作機(jī)的性能和工況 原動機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)速性能 對機(jī)械傳動系統(tǒng)的尺寸 質(zhì)量和布局 上的要求 工作環(huán)境的限制 經(jīng)濟(jì)性 操作方式和控制方式 第 4 章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇 4 1 間歇送料機(jī)構(gòu)的選擇 方案 a 連桿機(jī)構(gòu) 圖 4 1 方案 b 凸輪機(jī)構(gòu) 圖 4 2 4 2 形態(tài)學(xué)矩陣 方案 1 表 4 1 功能元分解功能元 1 2 3 減速 1 帶傳動 齒輪傳動 蝸桿傳動 減速 2 帶傳動 齒輪傳動 蝸桿傳動 送料夾持器間歇 往復(fù)移動 凸輪機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu) 鉸鏈四桿機(jī) 構(gòu) 連桿曲 線間歇擺動 機(jī)構(gòu) 定位桿間歇往復(fù) 移動 凸輪機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu) 凸輪 連桿機(jī)構(gòu) 方案 2 表 4 2 功能元分解功能元 1 2 3 減速 1 帶傳動 齒輪傳動 蝸桿傳動 減速 2 帶傳動 齒輪傳動 蝸桿傳動 輸送滾間歇單向 滾動送料 槽輪機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu) 內(nèi)齒合行 星輪間歇 機(jī)構(gòu) 輸送滾間歇停止 定位 槽輪機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu) 內(nèi)齒合行 星輪間歇 機(jī)構(gòu) 第 5 章 機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)方案的擬定 5 1 擬定的方案 方案一 由電動機(jī)帶動桿構(gòu)繞定軸轉(zhuǎn)動 到一定的時候停歇來進(jìn)行剪切 圖 5 1 方案二 運(yùn)動方案簡圖如圖 5 2 所示 2 3 4 H 組成兩自由度的差動輪系 內(nèi)齒輪 4 和輸送滾 一起作為輸出構(gòu)件 除 H 作為運(yùn)動輸入構(gòu)件外 還可以取 2 或 3 作勻速運(yùn)動輸入 另一構(gòu)4 件 H 作連續(xù)非勻速運(yùn)動輸入 則總可以使構(gòu)件 4 在某段時間的角速度為零 該機(jī)構(gòu)采用齒輪 1 向齒輪 2 傳送勻速運(yùn)動 同時 1 通過曲柄搖桿機(jī)構(gòu) ABCD 將變速運(yùn)動傳輸送給系桿 H 這種 構(gòu)件可使 4 的近似停歇角大于 20 度 圖 5 2 第 6 章 機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖 6 1 運(yùn)動循環(huán)圖的確定 機(jī)械系統(tǒng)為了實現(xiàn)所需要的功能 通常有不只一個執(zhí)行構(gòu)件 這些執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動必須 按一定的時間順序進(jìn)行 否則會出現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件相互干涉 發(fā)生打架事件 所以必須進(jìn)行機(jī)構(gòu) 的協(xié)調(diào)設(shè)計 即畫出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動循環(huán)圖 運(yùn)動循環(huán)圖的表示方法有三種 直線式運(yùn)動循環(huán)圖 同心圓式運(yùn)動循環(huán)圖 直角坐標(biāo)運(yùn) 動循環(huán)圖 其表示方法和優(yōu)缺點(diǎn)如下表 6 1 表 6 1 6 2 運(yùn)動循環(huán)圖的繪制 根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調(diào)要求擬訂運(yùn)動循環(huán)圖 根據(jù)圖 5 2 因該方案中輸送滾既能起到輸送鐵板又能固定鐵板的作用 所以只要協(xié)調(diào)好 該輸送滾的轉(zhuǎn)動與靜止的時間 根據(jù)設(shè)計要求 剪斷工藝所需時間約為鐵板輸送周期的 1 15 要求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 畫出如 下運(yùn)動循環(huán)圖 類別 表示方法 優(yōu)缺點(diǎn) 直線式 矩形循環(huán)圖 將運(yùn)動循環(huán)的各運(yùn)動區(qū)段的 時間和順序按比例繪在直線坐標(biāo) 軸上 能清楚地表示整個運(yùn)動循環(huán)內(nèi) 各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)件行程之間的 相互順序和時間 或轉(zhuǎn)角 的關(guān)系 繪制比較簡單 執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動規(guī)律無法顯示 直觀性差 同心圓式 將運(yùn)動循環(huán)的各運(yùn)動區(qū)段的 時間和順序按比例繪在圓形坐標(biāo) 上 直觀性強(qiáng) 可以直接看出各執(zhí) 行機(jī)構(gòu)原動件在分配軸上所處的相 位 便于各機(jī)構(gòu)設(shè)計 安裝 調(diào)試 執(zhí)行機(jī)構(gòu)較多時 由于同心圓 太多看起來不清楚 直角坐標(biāo)式 將運(yùn)動循環(huán)圖的各運(yùn)動區(qū)段 的時間和順序按比例繪在直角坐 標(biāo)軸上 實際上它是執(zhí)行構(gòu)件的 位移線圖 只不過為了簡明起見 各區(qū)段之間都用直線相連 直觀最強(qiáng) 能清楚地看到各執(zhí) 行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動狀態(tài)及起迄時間 有 利于指導(dǎo)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的幾何尺寸設(shè)計 圖 6 1 第 7 章 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)尺度設(shè)計計算 7 1 尺寸計算 參照圖 5 2 根據(jù)設(shè)計要求 設(shè)鐵板輸送周期為 T 即主動輪 1 轉(zhuǎn)一周的時間 基礎(chǔ)機(jī)構(gòu) 齒輪 2 3 4 及系桿 H 組成的自由度為 2 的差動輪系 附加機(jī)構(gòu) 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 是一個構(gòu)件 在主動曲柄 AB 齒輪 1 等速轉(zhuǎn)動一周的時間內(nèi) 從動齒輪 4 按下述規(guī)律運(yùn)動 當(dāng)曲柄開始 轉(zhuǎn)過 時 齒輪 4 停歇不動 以等待剪切機(jī)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 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(jī)構(gòu)的最小傳動角大于 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(yùn)動為構(gòu)件 1 和系桿 H 的運(yùn)動之合成 欲使主動齒輪 1 從某瞬時開始轉(zhuǎn)過 時構(gòu)件 4 能產(chǎn)生停歇 則應(yīng)令 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(jī)構(gòu) 該組合機(jī)構(gòu)的設(shè)計步驟如下 確定齒數(shù) 和 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) 因此 選取 則 確定齒數(shù) 和 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(jī)構(gòu)的尺寸 今選取 得 由同心條件得 得 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)需同時滿足三個條件 曲柄 AB 轉(zhuǎn)過 期間內(nèi) 每一瞬時主 從動件 要滿足公式 主動桿 AB 能做整周回轉(zhuǎn) 最小傳動角大于 由上述計算可得構(gòu)件 4 的近似停歇角約為 24 度 剛剪斷工藝所需時間約為鐵板輸送周期的 1 15 所心符合要求 第 8 章 機(jī)械運(yùn)動方案評價 8 1 評價方案表 方案 1 表 8 1 序號 評價項目 評價等級 評價分?jǐn)?shù) 1 功能目標(biāo)完成情況 很好 好 較好 不太好 不好 6 2 工作原理的先進(jìn)性 先進(jìn) 較先進(jìn) 一般 低 4 3 系統(tǒng)的工作效率 高 較高 一般 低 6 4 系統(tǒng)機(jī)械傳動的精度 高 較高 一般 低 6 5 系統(tǒng)的復(fù)雜程度 簡單 較復(fù)雜 復(fù)雜 5 6 系統(tǒng)方案的使用性 使用 一般 不使用 5 7 系統(tǒng)方案的可靠性 可靠 較可靠 一般 不可靠 8 8 系統(tǒng)方案的新穎性 新穎 較新穎 不新穎 8 9 系統(tǒng)方案的經(jīng)濟(jì)成本 低 較低 高 較高 8 10 系統(tǒng)方案的環(huán)保問題 好 較好 不好 10 評價分?jǐn)?shù)累計 66 方案 2 表 8 2 序號 評價項目 評價等級 評價分?jǐn)?shù) 1 功能目標(biāo)完成情況 很好 好 較好 不太好 不好 10 2 工作原理的先進(jìn)性 先進(jìn) 較先進(jìn) 一般 低 6 3 系統(tǒng)的工作效率 高 較高 一般 低 8 4 系統(tǒng)機(jī)械傳動的精度 高 較高 一般 低 10 5 系統(tǒng)的復(fù)雜程度 簡單 較復(fù)雜 復(fù)雜 10 6 系統(tǒng)方案的使用性 使用 一般 不使用 10 7 系統(tǒng)方案的可靠性 可靠 較可靠 一般 不可靠 10 8 系統(tǒng)方案的新穎性 新穎 較新穎 不新穎 8 9 系統(tǒng)方案的經(jīng)濟(jì)成本 低 較低 高 6 較高 10 系統(tǒng)方案的環(huán)保問題 好 較好 不好 6 評價分?jǐn)?shù)累計 84 根據(jù)以上兩運(yùn)動方案評價表 可看出方案 2 要優(yōu)與方案 1 故本設(shè)計采用方案 2 結(jié)束語 緊張的課程設(shè)計順利結(jié)束了 結(jié)合生產(chǎn)實際 一定能更好的掌握機(jī)械知識 最后 非常感謝 老師的關(guān)心指導(dǎo)和其他同學(xué)的協(xié)作 設(shè)計者 參考文獻(xiàn) 1 牛鳴岐 王保民 王振甫 機(jī)械原理課程設(shè)計手冊 重慶 重慶大學(xué)出版社 2001 2 機(jī)械工程手冊電機(jī)工程手冊編輯委員會編 機(jī)械工程手冊第 59 篇 沖壓機(jī)械化與自動化 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1982 3 王知行 劉延榮 機(jī)械原理 北京 高等教育出版社 2000 4 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研組編 理論力學(xué) 設(shè)計 浙江 浙江大學(xué)出版社 1995 第五版 北京 高等教育出版社 1993 5 陳秀寧 機(jī)械設(shè)計課程