(完整版)(完整版)钢板翻转机构机械设计

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
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。
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
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
减速器的齿轮设计
各级齿轮参数
齿数 分度圆直径mm
模数mm
高速级
Z1
Z2
25
85
50
170
2
低速级
Z1
Z2
25
102
50
204
2
低速级
Z1
Z2
25
140
50
280
2
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
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

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。
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。
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。
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
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
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
百度文库左右翻板
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
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：
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
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 ∠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
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，
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）
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
（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
方案三
机构简图
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°