机械原理课程设计报告-剪板机设计说明书

机械原理课程设计说明书

设计题目剪板机

成员

指导教师陈革新

2014年7月18日

前言

一．原始数据及设计要求

设计一剪板机械，主要功能是能将卷料展开并剪成一定长度的铁板，即将板料作定长度的间歇送进，在板料短暂的停歇时间内，剪刀在一定位置上将铁板剪断。设计要求：原材料为成卷的板料。每次输送铁板长度为2000mm；每次输送铁板到达规定长度后，铁板稍停，以待剪板机构将其剪断。剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的十五分之一，铁板停歇时间不超过剪断工艺时间的1.5倍，；输送机构运转应平稳，振动和冲击应尽量小。

剪板频率为30次/分钟。

二．项目组成员及分工

目录

一．选题意义 (1)

二．原理分析 (2)

三.设计方案及选择 (3)

3.1设计方案分析 (3)

3.2设计方案选择 (3)

3.2.1间歇传动轮系的分析与选择 (3)

3.2.2剪短传动机构的分析与选择 (5)

四.选用机构的尺寸设计 (7)

4.1机构自由度计算 (7)

4.2间歇传动轮系的直径与转速的确定 (7)

4.2.1传动分析 (7)

4.2.2数据计算 (7)

4.3剪断传动机构的尺寸确定 (9)

4.3.1传动分析 (9)

4.3.2数据计算 (10)

五．选定机构的运动分析 (14)

5.1位移分析 (14)

5.2速度分析 (14)

5.3加速度分析 (16)

5.4机构运动循环图 (18)

六．心得体会 (19)

七．参考文献 (22)

八．附录 (23)

一．选题意义

剪板机常用来剪裁直线边缘的板料毛坯。剪切能保证被剪板料剪切表面的直线性和平行度要求，并减少板材扭曲，以获得高质量的工件。板金行业的下料剪切工具，广泛适用于机械工业，治金工业，等各种机械行业，主要作用就是用于金属剪切在使用金属板材较多的工业部门，都需要根据尺寸要求对板材进行切断加工，所以剪板机就成为各工业部门使用最为广泛的板料剪断设备。

二．原理分析

剪板机分为送料机构，剪断机构，卸料机构三个部分，由一台电动机为机器提供动力。送料机构可以应用两个夹紧的皮带轮将卷状的板料加为直板。而剪断机构可以利用齿轮传动与杆件的联合传动带动刀具剪切钢板，并通过齿轮的变传动比使刀具达到规定的剪切频率。卸料机构则只需要皮带轮将剪切完成的铁板送之规定地点即可。

三．设计方案与选择

3.1 设计方案分析

铁板作间歇送进的机构方案设计，可从下述两个方面考虑机构的选择：

⑴、如何夹持和输送铁板，并使停歇时保持铁板的待剪位置。

⑵、如何实现间歇送进，并能使铁板停歇时运送铁板的构件的速度和

加速度曲线仍然连续，这样，送进机构的运转就比较平稳。

大致有如下几条途径：

(1) 利用机构中运动构件暂时脱离运动链，使后续构件实现停歇，即

利用不完全齿轮机构。

(2) 利用构件上一点在圆弧段或直线段上运动，使与之相连的构件实

现停歇。

(3) 利用两种运动的叠加使构件实现间歇运动。

3.2 设计方案选择

3.2.1 间歇传动轮系的分析与选择

方案一：不完全齿轮机构

运动的实现；调整从动轮的齿轮分布，就能实现运动时间与停歇时间的要求。当主动轮作连续回转运动时从动轮作间歇会转运动。不完全齿轮机构结构简单，容易制造工作可靠，运动时间工作时间可在较大

比例范围内变化。

图3-1 不完全齿轮机构

方案二：槽轮机构

利用主动拨盘在圆弧段或直线段上运动，或者通过控制槽和销的数量，使与之相连的从动槽轮构件实现停歇。

构造简单，外形尺寸小；机械效率高，并能较平稳地，间歇地进行转位；但因传动时存在柔性冲击，故常用于速度不太高的场合。

图3-2 槽轮机构

方案三：星轮机构

利用星轮做间歇传动，此机构制造比较困难，传动时间和间歇时间之比方便控制，利于达到要求时间比。且受力情况较好，无刚性冲击。

图3-3 星轮机构

方案确定：

工业上常用的间歇机构，如棘轮机构、槽轮机构等，虽具有结构简单、

制造方便。运动可靠等优点，但在动力性能、动停比(运动时间和停歇时间之比)方面，很难满足设计要求。星轮机构则制作非常复杂。而不完全齿轮机构则制作简单且传动时间与间歇时间比例便于控制，传动时无冲击，故最终选用不完全齿轮机构。

3.2.2 剪断机构的分析与选择

方案一：圆柱凸轮机构

圆柱凸轮也是一个具有间歇进刀能力的机构。只要运动函数为5次函数或是正弦函数即可。设计也比较简单，但是工艺性能比较不好。该机构还有一个很大的缺点就是会出现力不足的情况，力不足会导致剪板无法剪断，而且又没有急回运动，而且也需要发动机提供较高的功率。弹簧的一直运动易出现损坏，使整个机构瘫痪。

图3-4 圆柱凸轮机构

方案二：六杆机构

六杆机构可以传递较大负荷，几何形状简单，且便于加工制造，拥有急回运动，能提供足够的剪切力，综合力学性能好。

图3-5 六杆机构

方案确定：

圆柱凸轮机构由于凸轮不宜承受较大的载荷且无急回运动，不适宜用于需要较大承载力的机构中。而六杆机构则可以有着较好的传动力的性能，且可以产生急回运动，从而使刀具对钢板有一定的冲击力，更便于剪断钢板。故最终选用六杆机构。

图3-6 机构装配总图

四.选定机构的尺寸设计

4.1 机构自由度计算

N=5，P l=7,P h=0

F=3×5-2×7=1

4.2 间歇传动轮系的直径与转速确定

4.2.1 传动分析

根据设计要求，剪断工艺为铁板输送周期的十五分之一，主动轮3＇转一周360°为一个周期，故剪板工艺不少于：360*1/15=24°。停歇时间不超过剪板工艺的1.5倍，这里取停歇时间为30°，停歇时间为整个周期的1/12。