机械原理 钢板翻转机构.

一、题目

实现内容：将钢板翻转180°

实现过程：当钢板T由辊道送至左翻板W1后，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。接着，W1与W2一同转至铅垂位置偏右8°左右，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。

机构原理图：

图一

二、已知条件：

1）原动件由旋转式电机驱动；

2）每分钟翻钢板15次；

3）其他尺寸如图所示；

4）许用传动角[γ]=40°

三、设计任务

1、提出可能的运动方案，进行方案分析评比，选出一种运动方案进行设计；

2、确定电动机的功率与转速；

3、设计传动系统中各机构的运动尺寸，绘制钢板翻版机机构的运动简图；

4、用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。

5、图纸上绘出最终方案的机构运动简图（可以是计算机图）并编写说明书。

四、过程分解

过程一：左翻板W1开始顺时针方向转动，转至铅垂位置偏左10°左右。右翻板再次过程中也逆时针转动向左板靠近，直至贴合。

过程二：左翻板W1与右翻板W2一同转至铅垂位置偏右8°左右。

过程三：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。

五、给出方案设计数据

AD长度L4 1500

CD及C1D长度L3 500

右板与左板贴合时∠ADC大小22°

120°

右板与左板贴合时∠AD C1大小

六、提出方案

方案一

运动简图：

图二

左板设计计算

图三

图中AD=1500 CD=500 令∠ADC=α ∠AD C 1=β 且CD=C 1D=L 3 AD= L 4

则当右夹板与左夹板贴合时α=22ْ，β=120ْ

在三角形ACD 中， ,**2**23

42

2324222L L AC L L CD AD AC CD AD COS -+=-+=

α 12342,***22324L L AC COS L L L L AC -=-+=α即①，

在三角形AC 1D 中，,**2**23

42

12

32412

1212L L AC L L D C AD AC D C AD COS -+=-+=

β 即AC 12=L 42+L 32-2*L 3*L 4*COS β,AC 1=L 2+L 1② 由①②带入数值解得：L2=1428, L1=374.8

右板设计计算

图四

∠GDA=20°

∠GDA+∠ADF=180° 则∠ADF=160°

在△ADF 中 AD=1500 ,DF=450, ∠ADF=160° 算得：

AF=1929.01 ∠DFA=15.4°

∠AFE=∠DFE-∠DFA=40°-15.4°=24.6°

在△AFE 中 AF=1929.01，EF=500，∠AFE=24.6° 算得：

AE=1489(即L 22)

在△AF 1E 中 AF=1929.01 ∠AF 1E =24.6°+82°=106.6° F 1E =500 算得：

A 1E =2126.54（即：L 12+ L 22） 故：L 12=637.54 L 22=1489 方案二

排除左右夹板的曲柄在一个平面的相互干扰，设计左右夹板同轴但不同平面的圆周上运动。 运动简图

钢板运送到左板，左板水平

图五两板同时偏转到垂直偏右8°

图六实现钢板180°翻转，右板水平

图七

如图五、图六所示，分别是两套曲柄摇杆机构的极限位置。当曲柄以15r/min 速度顺时针旋转了180°时，两摇杆恰好同时到达极限位置，使交接钢板的重合位置位于垂直方向向右偏8°的位置，再转180°同时回到初始位置，且曲柄的转动是匀速的，从而实现同时进程，同时回程，往复循环。

设计计算

左夹板曲柄摇杆机构的尺寸

设曲柄长度1a 、连杆长度1b （在图中体现为QA,TB 长度）、摇杆长度1c 。1O A 、

1O B 为摇杆的两极限位置，1O C 为1AO B ∠D 的角平分线。根据题意，1AO C ∠=49° 1BO C ∠=49°。过P 作1O C 的垂线，分别交过曲柄轴线的水平线于点A 、C 、B 。

设计尺寸：

O 1C,O 2M

450mm PC

2000mm

在图中： PA=PC-AC=1b -1a ③

PA=PT+TB-AC-BC=1a +1b - 2AC ④ 由③④得： 1a = AC

AC= BC= O 1C tan 1AO C ∠=450* tan49°=517.67mm 即： 1a =517.67mm 又因 1b + 1a = PC +BC 解得： 1b = PC =2000mm

1c =11450

cos cos 49o

O C AO C =∠=685.91mm

左摇杆长1c =685.91mm 左曲柄长1a =517.67mm 左连杆长1b =2000mm 右边曲柄摇杆机构的尺寸

设曲柄长度2a 、连杆长度2b 、摇杆长度2c 。2O D 、2O E 为摇杆分别为水平，垂直向右偏8°的两位置，2O F 为2DO E ∠的角平分线。根据题意，∠2DO F =∠

2EO F =41°。过P 作2O F 的垂线，过O 2作2O M ⊥PM 于点M 。

PM=PC+O 1O 2=2450mm

图7