钢板翻转机构机械设计
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详细计算过程见word说明书P26-31
联轴器的选择
根据本次设计的要求选择凸缘联轴器。 原因：该联轴器对两轴中性的要求很高，且当两轴有 相对位移存在时，就会在机件内引起附加载荷，使工 作情况恶化。但是该联轴器的构造简单、成本低、可 传递较大的扭矩，故对于该步进送料机构运用凸缘联 轴器完全满足要求。
n1 i12
710 3.4
208r / min
T2
9550 P2 n2
130.45N * m
4 3 轴即低速轴的计算
P3 P22 2.76 kW 0.99 2.73kW
n3
n2 i23
208 4.1
51r / min
T3
9550
P3 n3
511.66 N * m
参数设计与计算
2，两套连杆尺寸设计（右）
A
E E
B
D
C
思路
1，确定机架位置 2，做出极限位置杆位置 3，测量相应杆长 计算BC-CD-AC 已知机架参数CE=400mm，CA=150mm，∠BDC=80° 设曲柄长L1，连杆L2，摇杆L3 在三角形ABD中 BC=CD=AC*tan40°=125.86mm， L3=AB=AC/cos40°=195.81mm 因为BE=BC+EC，
方案三
机百度文库简图
采用两组曲柄摇杆实现翻转要求
方案四
机构简图
采用两组曲柄摇杆实现翻转要求
参数设计与计算
1，极为夹角确定
为了保证交接过程平稳可靠，即为了保证两板在平行 位置能够同时旋转，基本上保持同步旋转，两套连杆 机构的极位夹角是一定的。左板转动110度右板转动 80度，极位夹角应该（11-8）/22*360°=32.72°
方案一
仿真视频
采用对称两组四连杆机
构，两套杆组的相位差 20度，恰能够在左翻板 到达竖直位置偏左10度 时与右翻板相遇并且一
起运动至右侧十度再分 开。
对称杆组数据和方案三一致，此方案仅不能满足同时从水平位置出发
方案确定
方案二
仿真视频
采用四个四杆机构，但是最外面两组是平行四边形杆组，故可以简化成为两个基本四杆机 构。但是杆长是经过多次尝试确定，不可缩小，整体占面积过大。
由于翻转机节省能源，安全可靠，后期维护费用低，可 以用在钢厂中厚板车间使用，尤其在翻转厚钢板方面有更加 突出优势，能够有效提高产品质量，增强产品竞争力。系统 运行稳定、可靠，故障点容易查找，维护量小，大大减少人 工劳动强度，延长设备使用寿命，减少维护量，提高综合效 益。
谢谢！
答辩人：
钢板翻转机构综合一
答辩人：、
已知条件
1）原动件由旋转式电机驱动 2）每分钟翻钢板10次； 3）其他尺寸如图所示； 4）许用传动角[γ]=50°；
钢板翻转机构工作原理图
机构运动过程分析
1，当钢板T由辊道送至左翻板W1。 2，W1开始顺时针方向转动。转至铅垂位置偏左10°左右时，与 逆时针方向转动的右翻板W2会合。 3，W1与W2一同转至铅垂位置偏右10°左右,4，W1折回到水平 位置，与此同时，W2顺时针方向转动到水平位置，从而完成钢 板翻转任务。
2 计算当量的单排链计算功率 Pca
4计算链节数和中心距
根据链传动的工作情况、主动链轮齿数和链条排数，将链传动所传递的功率修正
为
当
量
的
单
排
链
计
算
功
率 初选中心距a0=46p=1460.5mm
计算链节数
Pca
KAz Kz Kp
P — — — — — — — — — — — — — —（6 -1）
电机选择
当钢板在右翻板上时对左翻板 施加3920N竖直向下的力，测 得右侧输入轴转矩与时间图
电机选择
电机选择
3，转速选择
4 ，型号选择
电机选择
减速器的设计
1 传动装置的总传动比
翻板工作要求1min完成十次翻板故曲柄轴转速n=10r/min ，所选用电动机工作转速为710r/min， 电机与曲柄之间的总传动比为：71 2 分配传动装置各级传动比
查表得工况系数K A 1.0
主动链轮齿数系数K Z 1.54
L p0
2 a0 p
z1 z2 2
109
计算最大中心距
多排链系数K p 1 传递得功率P T n 91410 0.95kW，代入式（6 —1）
9550 9550
a max
p（ Lp 2
z ）
31.75
减速器的动力参数
减速器的齿轮设计
减速器的齿轮设计
减速器的齿轮设计
链轮设计
1 选择链轮齿数及传动比
3确定链条型号和节距p
由设计要求，该链轮仅传递转动，传动比 i=1，为了减小空间占用选取 Z1=Z2=17。 查《机械设计》【2】图9-11选区链号为20A，再查表9-1得节距p=31.75mm
联轴器及装配
三维建模及各零件设计
连杆的装配方式
三维建模及各零件设计
滚筒即链轮
三维建模及各零件设计
齿轮轴及减速器总装
设计总结
在翻转机的设计过程中，利用三维软件做仿真分析我发现， 三维软件对复杂机构进行设计具有准确性高和设计效率高的 优点，而且仿真分析对机构验证和安装调试具有很好的指导 作用。
设计过程中参照的翻转机，工作可靠，钢板交接平稳， 逆向翻转也没问题，能够很好的完成翻板任务。
四连杆在运动时摇杆的角速度不能随意改变，故 相遇前左板w小于右板，相遇中两板w相等，相遇 后左板w大于右板，不可能完全靠四杆机构完成
参数设计与计算
2，两套连杆尺寸设计（左）
B
F
1，确定机架位置 2，做出极限位置杆位置 3，测量相应杆长 计算思路
已知机架参数 DE=600mm，CE=150mm，取如图所示两个极限位 置，由题知
三维建模及各零件设计
1整体构型
三维建模及各零件设计
三维建模及各零件设计
2零件建模
左右翻板
三维建模及各零件设计
翻板轴支架 翻板轴
左侧输入轴 翻板轴轴套
三维建模及各零件设计
右侧输入轴 齿轮轴
连杆连接轴 构架方管
三维建模及各零件设计
3装配体装配
输入轴支座
三维建模及各零件设计
翻板轴支座
三维建模及各零件设计
（109 -17 ） 2
1460.5mm
1449 .94(设计所需中心距 )
得Pca 1.463kW
运动仿真
角度时间图与角速度时间图对应起来看，翻版左可以实现转100度，右翻版可以实现80 度，并且当左翻版转100度与右翻版交接时角速度接近0，使得交接过程非常平稳
关键部位校核
7.1翻板静应力校核 7.2连杆连接轴校核 7.3长连杆拉应力校核 7.4翻板轴校核 7.5 轴承的校核
40.35N m
1 轴即高速轴的计算
P1 P01 3 0.99 2.87kW
n1 n 710r / min
T1
9550
P1 n1
38.60 N m 5.3.3
3 2 轴即中间轴的计算
P2 P12 2.87kW 0.99 2.84kW
n2
DE=CE-CD 即
BE=L1+L2，
DE=L2-L1, 解得：
L1=125.86mm
L2=400 mm
L3= 195.81mm
参数设计与计算 3.曲柄存在条件验证
L1=178.77 mm， L2= 600mm， L3=233.38mm CD=618.47mm L1=125.86mm，L2=400 mm L3= 195.81mm，AE=427mm
∠ACF=100°，，曲柄长L1，连杆L2，摇杆L3 在△BCF中，L3=BC=CE/cos50°=233.35mm
BE=EF=CE*tan50° 因为BD=L2-L1，
DF=L2+L1 又BD=DE-BE，DF=DE+EF 解得：
L1=178.77 mm， L2= 600mm， L3=233.38mm
按照分配原则：使各级传动的承载能力大致相等（齿面接 触强度大致相等）：使减速器获得最小外形尺寸：各级传 动大齿轮浸油深度大致相等，查阅《机械设计手册》【1 】
减速器的设计
减速器的动力参数
1 0 轴即电动机轴的计算
P0 Ped 3k W
n0 n 710r / min
T0
9550 P0 n0
L2+L3>L1+CD L2+L3>L1+AE
电机选择
1 选择电动机类型 电动机的类型根据动力源和工作要求（带周期性变动负载 的机械，大中功率） 选用Y2系列（IP54）全封闭自扇冷式三相异步电动机，额定 电压380V，频率50Hz。 2选择电动机容量 对钢板在不同翻板上分别仿真，在重力作用下，如图3-2-1当 钢板在左翻板上时对左翻板施加3920N竖直向下的力，测得 左侧输入轴转矩与时间图
联轴器的选择
根据本次设计的要求选择凸缘联轴器。 原因：该联轴器对两轴中性的要求很高，且当两轴有 相对位移存在时，就会在机件内引起附加载荷，使工 作情况恶化。但是该联轴器的构造简单、成本低、可 传递较大的扭矩，故对于该步进送料机构运用凸缘联 轴器完全满足要求。
n1 i12
710 3.4
208r / min
T2
9550 P2 n2
130.45N * m
4 3 轴即低速轴的计算
P3 P22 2.76 kW 0.99 2.73kW
n3
n2 i23
208 4.1
51r / min
T3
9550
P3 n3
511.66 N * m
参数设计与计算
2，两套连杆尺寸设计（右）
A
E E
B
D
C
思路
1，确定机架位置 2，做出极限位置杆位置 3，测量相应杆长 计算BC-CD-AC 已知机架参数CE=400mm，CA=150mm，∠BDC=80° 设曲柄长L1，连杆L2，摇杆L3 在三角形ABD中 BC=CD=AC*tan40°=125.86mm， L3=AB=AC/cos40°=195.81mm 因为BE=BC+EC，
方案三
机百度文库简图
采用两组曲柄摇杆实现翻转要求
方案四
机构简图
采用两组曲柄摇杆实现翻转要求
参数设计与计算
1，极为夹角确定
为了保证交接过程平稳可靠，即为了保证两板在平行 位置能够同时旋转，基本上保持同步旋转，两套连杆 机构的极位夹角是一定的。左板转动110度右板转动 80度，极位夹角应该（11-8）/22*360°=32.72°
方案一
仿真视频
采用对称两组四连杆机
构，两套杆组的相位差 20度，恰能够在左翻板 到达竖直位置偏左10度 时与右翻板相遇并且一
起运动至右侧十度再分 开。
对称杆组数据和方案三一致，此方案仅不能满足同时从水平位置出发
方案确定
方案二
仿真视频
采用四个四杆机构，但是最外面两组是平行四边形杆组，故可以简化成为两个基本四杆机 构。但是杆长是经过多次尝试确定，不可缩小，整体占面积过大。
由于翻转机节省能源，安全可靠，后期维护费用低，可 以用在钢厂中厚板车间使用，尤其在翻转厚钢板方面有更加 突出优势，能够有效提高产品质量，增强产品竞争力。系统 运行稳定、可靠，故障点容易查找，维护量小，大大减少人 工劳动强度，延长设备使用寿命，减少维护量，提高综合效 益。
谢谢！
答辩人：
钢板翻转机构综合一
答辩人：、
已知条件
1）原动件由旋转式电机驱动 2）每分钟翻钢板10次； 3）其他尺寸如图所示； 4）许用传动角[γ]=50°；
钢板翻转机构工作原理图
机构运动过程分析
1，当钢板T由辊道送至左翻板W1。 2，W1开始顺时针方向转动。转至铅垂位置偏左10°左右时，与 逆时针方向转动的右翻板W2会合。 3，W1与W2一同转至铅垂位置偏右10°左右,4，W1折回到水平 位置，与此同时，W2顺时针方向转动到水平位置，从而完成钢 板翻转任务。
2 计算当量的单排链计算功率 Pca
4计算链节数和中心距
根据链传动的工作情况、主动链轮齿数和链条排数，将链传动所传递的功率修正
为
当
量
的
单
排
链
计
算
功
率 初选中心距a0=46p=1460.5mm
计算链节数
Pca
KAz Kz Kp
P — — — — — — — — — — — — — —（6 -1）
电机选择
当钢板在右翻板上时对左翻板 施加3920N竖直向下的力，测 得右侧输入轴转矩与时间图
电机选择
电机选择
3，转速选择
4 ，型号选择
电机选择
减速器的设计
1 传动装置的总传动比
翻板工作要求1min完成十次翻板故曲柄轴转速n=10r/min ，所选用电动机工作转速为710r/min， 电机与曲柄之间的总传动比为：71 2 分配传动装置各级传动比
查表得工况系数K A 1.0
主动链轮齿数系数K Z 1.54
L p0
2 a0 p
z1 z2 2
109
计算最大中心距
多排链系数K p 1 传递得功率P T n 91410 0.95kW，代入式（6 —1）
9550 9550
a max
p（ Lp 2
z ）
31.75
减速器的动力参数
减速器的齿轮设计
减速器的齿轮设计
减速器的齿轮设计
链轮设计
1 选择链轮齿数及传动比
3确定链条型号和节距p
由设计要求，该链轮仅传递转动，传动比 i=1，为了减小空间占用选取 Z1=Z2=17。 查《机械设计》【2】图9-11选区链号为20A，再查表9-1得节距p=31.75mm
联轴器及装配
三维建模及各零件设计
连杆的装配方式
三维建模及各零件设计
滚筒即链轮
三维建模及各零件设计
齿轮轴及减速器总装
设计总结
在翻转机的设计过程中，利用三维软件做仿真分析我发现， 三维软件对复杂机构进行设计具有准确性高和设计效率高的 优点，而且仿真分析对机构验证和安装调试具有很好的指导 作用。
设计过程中参照的翻转机，工作可靠，钢板交接平稳， 逆向翻转也没问题，能够很好的完成翻板任务。
四连杆在运动时摇杆的角速度不能随意改变，故 相遇前左板w小于右板，相遇中两板w相等，相遇 后左板w大于右板，不可能完全靠四杆机构完成
参数设计与计算
2，两套连杆尺寸设计（左）
B
F
1，确定机架位置 2，做出极限位置杆位置 3，测量相应杆长 计算思路
已知机架参数 DE=600mm，CE=150mm，取如图所示两个极限位 置，由题知
三维建模及各零件设计
1整体构型
三维建模及各零件设计
三维建模及各零件设计
2零件建模
左右翻板
三维建模及各零件设计
翻板轴支架 翻板轴
左侧输入轴 翻板轴轴套
三维建模及各零件设计
右侧输入轴 齿轮轴
连杆连接轴 构架方管
三维建模及各零件设计
3装配体装配
输入轴支座
三维建模及各零件设计
翻板轴支座
三维建模及各零件设计
（109 -17 ） 2
1460.5mm
1449 .94(设计所需中心距 )
得Pca 1.463kW
运动仿真
角度时间图与角速度时间图对应起来看，翻版左可以实现转100度，右翻版可以实现80 度，并且当左翻版转100度与右翻版交接时角速度接近0，使得交接过程非常平稳
关键部位校核
7.1翻板静应力校核 7.2连杆连接轴校核 7.3长连杆拉应力校核 7.4翻板轴校核 7.5 轴承的校核
40.35N m
1 轴即高速轴的计算
P1 P01 3 0.99 2.87kW
n1 n 710r / min
T1
9550
P1 n1
38.60 N m 5.3.3
3 2 轴即中间轴的计算
P2 P12 2.87kW 0.99 2.84kW
n2
DE=CE-CD 即
BE=L1+L2，
DE=L2-L1, 解得：
L1=125.86mm
L2=400 mm
L3= 195.81mm
参数设计与计算 3.曲柄存在条件验证
L1=178.77 mm， L2= 600mm， L3=233.38mm CD=618.47mm L1=125.86mm，L2=400 mm L3= 195.81mm，AE=427mm
∠ACF=100°，，曲柄长L1，连杆L2，摇杆L3 在△BCF中，L3=BC=CE/cos50°=233.35mm
BE=EF=CE*tan50° 因为BD=L2-L1，
DF=L2+L1 又BD=DE-BE，DF=DE+EF 解得：
L1=178.77 mm， L2= 600mm， L3=233.38mm
按照分配原则：使各级传动的承载能力大致相等（齿面接 触强度大致相等）：使减速器获得最小外形尺寸：各级传 动大齿轮浸油深度大致相等，查阅《机械设计手册》【1 】
减速器的设计
减速器的动力参数
1 0 轴即电动机轴的计算
P0 Ped 3k W
n0 n 710r / min
T0
9550 P0 n0
L2+L3>L1+CD L2+L3>L1+AE
电机选择
1 选择电动机类型 电动机的类型根据动力源和工作要求（带周期性变动负载 的机械，大中功率） 选用Y2系列（IP54）全封闭自扇冷式三相异步电动机，额定 电压380V，频率50Hz。 2选择电动机容量 对钢板在不同翻板上分别仿真，在重力作用下，如图3-2-1当 钢板在左翻板上时对左翻板施加3920N竖直向下的力，测得 左侧输入轴转矩与时间图