20 2500板材剪床机械结构与控制系统设计（全套含CAD图纸）
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共55页)
编号：1307491
类型：共享资源
大小：5.31MB
格式：ZIP
上传时间：2017-06-27
上传人：机****料
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
河南
IP属地：河南
20
积分
- 关 键 词：
-
20
板材
剪床
机械
结构
控制系统
设计
全套
cad
图纸
- 资源描述：
-
- 内容简介：
-
购买后包含有 咨询 Q 197216396 毕 业 设 计（论 文） 题目： 20 2500板材剪床机械结构与控制系统设计 （英文） ： of x 2500 院 别： 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 日 期： 购买后包含有 咨询 Q 197216396 20 2500 板材剪床机械结构与控制系统设计 摘要 本次剪板机的毕业设计要求其最大剪裁钢板厚度为 20裁宽度2500分钟最多可以剪裁 30次。由三 相交流电动机提供动力，经过一级带传动与二级齿轮传动减速。然后通过对心曲轴滑块的运动形式把电动机输出的旋转运动转化为往复直线运动，从而实现刀架上下往复运动，对板材进行剪切工作。控制系统使用电气元件控制。这种曲机械转动柄滑块式的的剪板机结构简单、制造容易，维修方便。 关键词： 剪板机；曲柄滑块机构； 购买后包含有 咨询 Q 197216396 20 x 2500 he of of of 0 500 up 0 by a ac of so as to up to of of of 购买后包含有 咨询 Q 197216396 目录 1 绪论 . 1 . 1 . 2 . 2 2 总体方案设计 . 4 . 4 . 5 . 5 . 5 . 6 3 电动机的选择 . 8 . 8 . 8 . 10 4 带传动设计计算 . 12 . 12 . 12 带的型号 . 12 . 12 . 13 . 14 带根数 . 14 . 15 . 15 . 17 5 齿轮的设计计算 . 19 购买后包含有 咨询 Q 197216396 度等级及齿轮齿数 . 19 . 19 . 19 . 19 . 20 . 21 . 21 . 22 . 22 6 高速轴的设计 . 25 . 25 . 25 . 26 . 26 . 26 . 27 . 27 . 29 7 曲柄滑块机构设计 . 31 . 31 动规律 . 31 . 31 . 33 . 34 . 34 . 35 . 37 . 38 8 控制系统设计 . 40 . 40 . 40 . 42 . 43 . 45 结论 . 47 参考文献 . 48 致谢 . 49 202500 板材剪床机械结构与控制系统设计 1 1 绪论 板机的简介与发展趋势 现代工业不可避免地都会用到金属板材，经常要在加工工艺中对金属板材剪切成条料、块料或带料等等不同形状不同尺寸的金属。这些剪切的加工工艺就是用剪板机完成的。即使进入了 21 世纪工业技术发展迅速，计算机、电力电子等技术发展迅猛的今天，装备制造业也一直是现代工业技术的基础，也一直在整个现代工业技术中有举足轻重的地位。在一些使用金属比较多的生产部门中，就需要根据尺寸要求对金属板材进行剪切。剪板机不仅仅用于在装备制造企业中，而且还是生产各种金属板材的钢铁厂与配送企业的 不可缺小的机械装备中，所以金属剪板机是整个现代工业的不可缺少的机械设备。 自从英国工程师史密斯发明人类历史上的第一台蒸汽锤 1，开创了蒸汽动力锻压机械时代，之后同样是英国工程师布拉默发明了水压机，到了十九世纪末，随着电动机的发展，出现以电为动力的机械剪板机以及空气锤，并获得快速成长。二十世纪初，锻压机械改变了从 19世纪开始的向重型以及大型方向成长的趋向，转而向高速、高效、自动、精密、专用、多品种出产等方向成长 2,3，于是出现了每分种行程 2000次的剪板机，为普通剪板机的 5 10倍的剪板机，所谓剪板机剪 切次数一般是指每分钟的行程次数。 自 60年代以来，剪板机已经有较大的成长，其每分钟行程次数已经从几百次成长到 3千次左右，其吨位已经从十吨成长到上百吨，现在剪板机主要用在电子、仪器仪表、轻工、汽车等行业中进行特大批量的冲压出产。近年来，生产的剪板机的效率在提高，剪切板料厚度也在增加，剪切精度也有很大的提高，发展并努力降低噪音，创新改善设备，在安全性、自动化程度、劳动条件方面有很大改善，特别是开始不断地采用自动化控制。 国内外的情况进行分析，可知剪扳机的发展会有以下几种趋势： 1剪板机的可剪宽度在逐年增加，但 机架凹口 (喉口 )深度在逐渐的减小； 2必须提高剪切质量和加工精度，以满足市场需求； 3必须提高和完善安全设施，还需提高生产率和自动化程度，增加经济效益，减轻工人的劳动强度； 4液压传动的剪板机及液压与机械混合式传动的剪板机在逐渐增多； 2 5用微机控制和数控型的的剪切机及其流水生产线得到迅速发展。 板机的分类 剪板机可以按不同的分类方式进行分类。剪板机可按其工艺用途与结构类型分类，可分为平刃剪板机和斜刃剪板机，其中斜刃剪板机又可以分为闸式剪板机和摆式剪板机两类，摆式剪板机又可以分为直剪式与直、 斜剪两用式。平刃剪板机采用平刃剪切方式，板料与上下刃口全长接触，剪切的板材质量好比较平直，无扭曲变形，但是剪切力大，需要电动机的输出的功率大，剪切过程的振动大。所以多用于小型剪板机和薄板下料。斜刃剪板机采用斜刃剪切方式，上刀刃采用渐入剪切的方式，故瞬间剪切尺寸小于板料宽度。斜刃剪切质量不如平刃剪切，有扭曲变形，但是剪切力和所需电动机的输出的功率比平刃剪切要小，故多用于大中型的剪板机。 但是剪板机按传动方式不同，又可以分为液压传动剪板机和机械传动剪板机两类。此外再根据剪板机的传动方式、结构形式及使用性质的不同 等来分，又可以分为曲柄剪板机、螺旋剪板机、高速剪板机、高速冲裁剪板机、多工位自动剪板机、冲压液压机、冲模回转头剪板机和电磁剪板机。按其工艺用途和结构类型可分为：平刃剪板机、斜刃剪板机、多用途剪板机、专用剪板机和数控剪板机 4。 板机的工作原理 剪板机的剪切工作示意图如图 材在剪板机的上、下剪刀作用下受剪产生分离变形。剪板机剪切板材时，上剪刀片向下运动，下刀片固定不动。开始剪切时，上剪刀刀刃压入板料，产生一对剪力 d，迫使被剪板料转动。但在转动过程中受到剪刀侧面的阻挡，在剪 刀的另一侧面也产生一对侧推力 相应的力矩方向阻止板料的转动。开始剪切时，板料转角随压入深度的增大而增大，而力矩 剪刀压入一定深度后有 时被剪板料就不再转动，直至在剪力作用下被剪断为止。这种剪切板料的设备称为剪切机 5。 剪板机是属于直线剪切机类型，主要用于直线剪切各种厚度尺寸的金属板材，其剪切要能满足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，主要广泛用于轧钢、治金工业、飞机、桥梁、压力容器、农业机械制造、汽车行业、造船、电器电气 工程设备、餐饮家具、医疗机械、仪表仪器等各个机械工业部门。 202500 板材剪床机械结构与控制系统设计 3 图 5 4 2 总体方案设计 剪板机主要通过刀片的上下往复运动实现对板材的剪切，实现刀片的上下往复运动主要有机械传动和液压传动这两种方式。合理的传动方案既要满足设计的剪板机的性能要求好，还要能够适应所需的工作条件，工作一定要可靠，另外剪板机的传动装置的结构也要尽量简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、经济实用、传动效率高和使用维修方便，要同时满足上述的几个要求是比较困难的，所以我们要通 过下面的多种传递方案的分析，进行比较，最终选择出符合本次设计要求的最佳传动方案。 压传动方案 剪板机液压传动系统原理图如图 原理：手动换向阀 6推向左位（即左位接入系统），此时活塞在压力油的作用下向下运动，对板料进行剪切加工，当加工完成后，将阀 6手柄推向右位（即右位接入系统），活塞向上运动，即刀片上抬，到了一定位置，将阀 6手柄推入中位，这样活塞就停留在此位置不动。然后剪切第二次时，重复上述操作。手动换向阀 6也可改为电气控制的换向阀，从而实现自动连续剪切，提高效率。 图 压传动系 统原理图 液压传动式剪板机日益增多，其主要原因是剪切力在全行程中都能保持不变，可防止过载，工作安全，通用化程度高，质量较轻，自动化程度高，可以剪切板材的厚度也比较大。液压传动式剪板机依靠液体作为系统介质传递动力的，剪切力大时，油压也相应的高，对液压元件的精度、强度要求也高，制造成本也相应的较高，而且液压系统不可避免的存在，泄露问题，会造成污染，油温的变化会引起油液粘度变化，影响液压传202500 板材剪床机械结构与控制系统设计 5 动工作的平稳性，所以适应环境能力小。而且液压传动的行程次数叫机械传动式剪板机的低，电动机功率也较机械传动式剪板机高，维修不如机 械传动式剪板机方便，因此此次设计不选用此方案。 械传动方案 轮机构方案 凸轮机构的工作原理如图 轮的传动是由主轴的转动来带动的，当凸轮在升程时就推动滑块 (即刀片 )进行剪切板料；在回程时，滑块则在弹簧力的作用下上慢慢升到初始 (开始 )位置，准备下一个动作循环。 凸轮机构的优点是可以根据推杆的运动规律来凸轮的轮廓曲线和机构的尺寸，机构简单，可靠性高。缺点是凸轮轮廓与推杆之间为点、线接触，易磨损，因为其工作压力不能太大，本次设计的剪板机工作压力较大，会严重磨损凸轮的轮廓及推杆，严重影 响机器的稳定性，所以该方案不予采用。 图 轮机构的工作原理 柄滑块机构方案 曲柄连杆机构的工作原理如图 示 ,由主轴转动带动曲柄转动，通过连杆将旋转运动变成使滑块直线运动 (上下往复运动 )，从而来实现剪切。 6 图 柄连杆机构的工作原理 该机构具有结构简单、加工容易、维修方便、经济实用的优点，故采用此方案即曲柄滑块机构作为执行机构比较合适 6。 计的总体方案 合理的传动方案既要满足剪板机的性能技术要求，也要能适应剪板机所处的工作环境的要求。而且剪板机的传动装置尽 量做到结构简单、加工方便、成本低廉、工作可靠等要求。由于总体传动方案中可能会用到几种传动形式的多级传动，所以在确定总体传动方案是要了解几种传动形式的特点： 1带传动的承载能力小，在传递相同转矩时 ,较其它传动形而言，其所需结构尺寸要大的多，但具有结构简单，传动平稳，价格低廉 ,能吸振缓冲，传动效率高的特点，宜布置在高速级。 2 链传动只能实现平行轴间链轮的同向传动，磨损后易发生跳齿，不均匀有冲击，不适用于高速级，应布置于低速级。 3开式直齿圆柱齿轮传动由于润滑后润滑液不易保存，也暴露在外面，这样的话，它的工作环境与圆锥齿轮传动等其他传动相比则要差，由于润滑不好回造成磨损严重，寿命也较其他传动短，应布置在低速级。 202500 板材剪床机械结构与控制系统设计 7 4斜齿圆柱齿轮传动适合用在速度高或传动平稳的场合，因为其传动平稳性和接触疲劳强度比较的高。 5圆锥齿轮传动的啮合性较其他齿轮传动要好，能承受高负载，而且寿命长，但由于它的加工比较困难，所以要限制齿数、模数和传动比，故 在高速级的传动中运用较多。 根据性能、工作条件、成本的各方面的因素，选择带传动和直齿圆柱齿轮进行若干个减速级的传动。 优点：采用 动效率较高；成本低廉，经济实用；结构简单，尺寸紧凑传动平稳，可承受较大的预紧力，具有过载保护；缓冲吸振等，还可减少带传动的尺寸。 本次设计剪板机设计的总体方案为电动机经过一级带轮减速及一级齿轮减速驱动主轴上的曲柄滑块机构，使刀架上下运动，刀架上的刀片对板料进行剪切。此次设计的传动系统图如图 示。 1 2 3 4 5 6 7 89 10 11图 械上传动式剪板机工作原理图 电动机 8 通过 V 带 9 减速，通过离合器 10 和齿轮减速系统 5 驱动偏心轴，然后通过连杆带动上刀架 11，把旋转运动转化为刀架的上下往复直线运动，对板材进行剪切工作。在刀架下行时，随动式弹簧压料器在剪切之前压紧板料 5。 8 3 电动机的选择 本次剪板机采用机械传动方案，用电动机作为该剪板机的动力原件。这次毕业设计应该 根据载荷大小和启动性能、制动、正反转的频率程度等条件来选择。 电动机一般有直流与交流这两种。如无特别需要，一般选用 0年代的更新换代产品， 能防止灰尘、铁屑或其它杂物侵入电机内部，使电动机有一个良好的运行环境。 能，性能好，低噪音，体积小，振动小，运行安全可靠，安装尺寸与功率等级符合国际标准（ 风机、金属切削机床及运输机械等运行环境良好的 工作中 ,更使用于灰尘较多、水土飞溅的运行环 境中 ,如碾米机 ,磨粉机 ,脱壳机及其它农业机械 ,矿山机械等。 根据剪板机的一般工作环境和设计要求，本次剪板机的设计选用选用三相笼型异步电动机， 闭式结构，电压 380V，频率 50 动机容量的选择 选择合适的电动机的功率，对于剪板机的正常工作与经济性有重要的影响。容量过小的电动机，不能保证电动机的正常工作或容易发生电动机过载而发生损坏。容量过大的电动机，虽然能保证电动机的正常工作，但是价格较高，而且经常不能满载工作，其效率和功率因数都较低 ,增加电能消 耗而造成能源的浪费，不符合经济性的要求！ 本次剪板机的设计要求剪裁 20根据诺沙里公式 6： 2F = 0 . 6 ( 1 )10 g 0 . 6 1h t (式中 F 剪切力， N ； 被剪板料强度极限，实际中的板料 5 0 0 / m m； 被剪板料延伸率， 00 25； h 被剪板料厚度， 20h ； 202500 板材剪床机械结构与控制系统设计 9 上刀刃倾斜， 3o ； Z 被剪部分弯曲力系数， ； y 前刃侧向间隙相对值， ； x 压具影响系数， 。 把已知数据代入式 （ 222 0 3 1F = 0 . 6 5 0 0 0 . 2 5 ( 1 0 . 9 5 )1 0 0 . 2 5g 3 0 . 6 0 . 2 5 15 0 0 0 . 0 8 3 7 . 1 7 解得： 1 2 7 6 F 考虑到刃口 钝化系数 后，实际的剪切力应比理论剪切力大，则实际剪切力为 : 1 5 3 1 F 刀架工作功率： v 实（ 式中 实F 剪切力 , v 刀架速度 , v m s 。 把已知数据代入式（ 解得： 3 0 WP 动装置的总效率：43221 总（ 查文献资料 7得式中 1 、2、3、4分别为联轴器、滚动轴承、圆柱齿轮传动和皮带的效率。 (取1 （联轴器），2 （滚动轴承），3 （齿轮精度为 8级，不包括轴承效率），4 )则： 总 电动机所需功 率： 总P （ 代入数据解得： 3 0 . 6 4 3 4 . 8 10 . 8 8dP k W 10 由于传动由皮带和齿轮组成的。按推荐的传动副传动比较合理的范围，取 V 带传动比1 24i 。二级圆柱齿轮减速器传动比2 8 40i ，则总传动比合理范围为 6160,0r/电动机转速可选范围为： 1 6 1 6 0 4 8 0 4 8 0 0 / m i nd a w wn i n n r 查表 197,选取 其技术参数 7如下 :功率为 37载时的电流、转速、960r/89%。 其主要性能如下表 表 动机性能 型号 额定功率 动 转 矩额 定 转 矩最 大 转 矩额 定 转 矩7 算传动装置的运动和动力参数 总传动比 960 3230 主（ 12di i i （ 式中 1i 1 4i; 2i 圆柱齿轮传动比 , 2 32 84i 。 计算各轴转速 1 1960 2 4 0 / m i （ 2 12960 3 0 / m i （ 则各轴的功率： 202500 板材剪床机械结构与控制系统设计 11 1 1 2 4 3 7 0 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 5 3 4 . 4 5 k W 22 1 2 4 3 3 4 . 4 5 0 . 9 5 0 . 9 9 3 2 . 4 k W 各轴转矩 T =9550 (式中 电动机转矩 ,； 电动机功率 , 满载转速 , r/ 379 5 5 0 9 5 5 0 3 6 8 . 0 7960dd 1 1 2 41 = = 3 6 8 . 0 7 4 0 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 5 i 轴1 3 7 0 2 2 21 2 1 2 3 42 = = 3 6 8 . 0 7 4 8 0 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 5 i i m 运动和动力参数计算结果整理于下表 表 轴运动的参数 轴名 效率 P( 转矩 T（ ） 转速 r/动比 i 效率 输出 输出 电动机轴 37 60 4 轴 40 8 轴 0310 30 12 4 带传动设计计算 的选型 带传动按照原理来 可以分为摩擦传动与啮合传动两种，其中摩擦传动的带传动依靠传动带与带轮的摩擦力实现传动，如平带传动、 同样的张紧力的条件下，且 V 带轮传动通常是多条带并用，结构较紧凑，造价便宜，传动平稳以及缓冲吸振等优点。因此，在很多机械中到用到 定计算功率考虑到载荷性质和每天运转时间长短的因素的影响而定的。 c A P（ 式中 电动机功率， =37 工作情况系数 。 查文献资料 8，金属剪切机床的载荷变化小，一 天工作时间 10到 16个小时，取= 代入数据得： = 择 V 带的型号 根据 主动带轮（小带轮）转速1 9 6 0 / m i n r，由 查文献资料 8中选定 带。 定带轮基准直径 根据 文献资料 8中得出，小带轮基准直径为1 200dd 验算小带轮的带速 202500 板材剪床机械结构与控制系统设计 13 1 1 1( ) / ( 6 0 1 0 0 0 ) 3 . 1 4 2 0 0 9 6 0 / 6 0 1 0 0 0dv d n 一般应使1 5/v m s,对于普通 V 带应使m a x 5 2 5 /v m s，由于小带轮的带速为1 1 0 /v m s，所以小带轮符合范围。 计算大带轮的基准直径 2 1 1 2 0 0 4 8 0 0i d m m 并按照 圆整后 2 800dd 定中心距和带轮的基准长度 当结构上对中心距无一定要求 ,可下式初步中心距0a 1 2 0 1 20 . 7 2d d d dd d a d d （ 代入1 200dd 2 800dd 7 0 0 2 0 0 0m m a m m初定取0 800a 然后由带传动的几何关系 ,可按下式计算所需带的基准长度0 2210 0 1 202 24 d d a d d a (代入数据得 20( 8 0 0 2 0 0 )2 8 0 0 2 0 0 8 0 02 4 8 0 0 根据 查文献资料 8中，可以选取与之接近的基准长度 3550dL 由于 V 带的中心距一般是可以调整的 ,故采用下式进行近似计算 00 2 （ 14 代入数据得 3 5 5 0 3 2 8 2 . 58 0 0 9 3 3 . 7 52a m m 考虑安装调整和补偿预紧力 (如带伸长而松弛后的紧张 )的需要，中心距的变化范围为 m i n 0 . 0 1 5 9 3 3 . 7 5 0 . 0 1 5 3 5 5 0 8 8 0 . 5da a L m m m a x 0 . 0 3 9 3 3 . 7 5 0 . 0 3 3 5 5 0 1 0 4 0 . 2 5da a L m m 算小带轮的 包角 根据对包角的要求，应保证 211 1 8 0 5 7 . 3 1 2 0 （ 代入数据得 18 0 0 2 0 01 8 0 5 7 . 3 1 4 3 . 1 8 1 2 09 3 3 . 7 5 则小带轮上的包角满足要求。 定 V 带根数 00() K K （ 式中 K 包角系数， 查文 献资料 8 ； 长修正系数 ,查文献资料 8 ； 0P 单根 0P 单根 根据1 200D 1 9 6 0 / m 查文献资料 8，用内插法得0 下式得功率增量0P为 )11(10（ 202500 板材剪床机械结构与控制系统设计 15 式中 弯曲影响系数，查文献资料 8C 型 V 带 37 9 1 0； 1n 小带轮转速， / 传动系数，查文献资料 8 ； 代入数据式 （ 30 17 . 5 0 1 9 1 0 9 6 0 ( 1 ) 0 . 8 7 k 1 3 7 3P 代入数据式 ( 7 Z 根，符合 C 型带的最多使用根数。 初拉力08得 带的每米长质量 q kg m 考虑离心力不利的影响，和包角对所需预紧力的影响，单根 20 1000 2 . 5( 1 )2 q vz v K （ 代入数据式 （ 得 20 1 0 0 0 4 4 . 4 2 . 5( 1 ) 0 . 3 ( 1 0 . 0 5 ) 5 0 4 . 52 8 1 0 . 0 5 0 . 9 2 为了设计安装带轮的轴和轴承，必须确定带传动作用在带轮轴上的力压力称为轴压力。如果不考虑带的两边的拉力差，则压轴力可以近似的按带的预紧力0 102 s QF （ 式中： Z 带的根数； 0F 单根带 预紧力； 1 主动轮上的包角； 代入数据的 3 . 1 82 8 5 0 1 . 5 s i n = 7 6 1 3 . 32 轮带的机构设计 16 带轮材料常用灰铸铁、钢、铝合金和工程塑料的。其中灰铸铁应用最为广泛，由于带速 25 /v m s 时，一般使用 由参考文献 7得：电机轴 70D ，电机轴伸出长度为 140 ，且已知小带轮的基准直径1 = 2002 . 5 2 . 5 7 0 1 7 5D m m 22 . 5 3 0 0dD d m m所以小带轮采用腹板式结构 9。带轮的基准直径为1 200dd 查文献 8得 带带轮的轮槽尺寸如下： 轮槽基准宽度 19db 准线上槽深m 准线下槽深m 4 m m槽间距 2 5 m m 槽边距6f 小轮缘厚0轮槽角 034 轮槽结构如图 示 图 槽结构 带轮宽： B ( 1 ) 2 8 1 2 5 2 1 6 2 0 7Z e f m m 带轮外径：11 2 2 0 0 2 4 . 8 2 0 9 . 6a d ad d h m m 轮缘外径： 1 1 . 8 2 1 . 8 2 7 0 1 2 6 1 4 0d d m m ， 取1 130d 02500 板材剪床机械结构与控制系统设计 17 轮毂长度： 因为 2 0 7 1 . 5 1 . 5 7 0 1 0 5B m m D m m 所以 1 1 . 5 2 1 . 5 2 7 0 1 0 5 1 4 0L D m m ， 取1 140L 11 2 0 7 2 9 . 6 5 1 . 7 574C m m ， 取 40 小带轮的结构如图 带轮 结构 轮带的机构设计 带轮材料常用灰铸铁、钢、铝合金和工程塑料的。其中灰铸铁应用最为广泛，由于带速 25 /v m s 时，一般使用 初选大带轮的轴径2 100d 已知大带轮的基准直径2 8 0 0 3 0 0dd m m m m，所以大带轮选用轮辐式结构。 轮槽尺寸同小带轮。 轮缘及轮毂的尺寸： 带轮宽： B ( 1 ) 2 8 1 2 5 2 1 6 2 0 7Z e f m m 带轮外径：22 2 8 0 0 2 4 . 8 8 0 9 . 6a d ad d h m m 轮毂外径： 2 1 . 8 2 1 . 8 2 1 0 0 1 8 0 2 0 0d d m m ，取2 190d 18 轮毂长度：因为 2 0 7 1 . 5 1 . 5 1 0 0 1 5 0B m m d m m m m 所 221 . 5 2 1 . 5 2 1 0 0 1 5 0 2 0 0L d m m ，取2 160L 1 290式中： P 传递的功率，为 ； n 带轮的转速，为 240 / m ； 轮辐数，取 4。 代入数据得 1h=3 40 4=h =b =b =f =f =带轮的结构如图 齿轮机构 202500 板材剪床机械结构与控制系统设计 19 5 齿轮的设计计算 定齿轮材料、精度等级及齿轮齿数 根据设计的传动方案选择 斜齿 圆柱齿轮传动 ，查文献资料 9， 由于机器工作时属于中速 中等冲击，选取大小齿轮的材料均为 45质处理），硬度为 240260为是普通减速器，查文献资料 9选 8 级精度，要求齿面粗糙度 。初选螺旋角 015 。 定设计准则 由于该减速器为开式齿轮传动，按理应根据保证齿面抗磨损机齿根抗折断能力准侧进行计算，但是现今理论对于齿面磨损能力的计算方式迄今尚不够完善。故对于开式齿轮传动目前为按弯曲疲劳强度校核齿根的弯曲强度计算，再适当增大模数。 选小齿轮齿数为1 25Z ，大齿轮齿数21 8 2 5 2 0 0Z u Z 。 齿根弯曲强度设计 由齿根弯曲强度的设计公式： 213 212 c o s ()F a S an Y (定式中内的各计算数值 载荷系数 K A V F K K K(载荷系数 1 . 5 1 . 1 1 . 2 1 . 2 5 2 . 5A V F K K K 根据纵向重合度 ，查资料 9螺旋角影响系数 o s 25c o s 3311 ov 20 115c o 0c o s 3322 ov 查取齿形系数，得1 ；2 。 查取应力校正系数，得1 ；2 。 弯曲疲劳强度 查文献资料 9小齿轮的弯曲疲劳强度极限1 426 P a 。大齿轮的弯曲疲劳强度极限2 430 P a 。 弯曲疲劳寿命系数 查得1 ，2 。 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 由 (111 0 . 8 8 4 2 6 2 6 7 . 7 71 . 4F N F M P 222 0 . 9 4 3 0 2 7 6 . 41 . 4F N F M P 查取齿形系数，得1 ；2 。 查取应力校正系数，得1 ；2 。 计算大、小齿轮的加以比较 1112 . 5 5 1 . 6 1 0 . 0 1 5 3 3 2 6 7 . 7 7F a S 小齿轮的 数值大 计计算 25322 2 . 5 1 3 . 7 1 0 0 . 8 8 c o s 1 5 0 . 0 1 5 3 3 4 . 6 40 . 8 2 5 1 . 7 2 对比计算结果，可取由弯曲强度算得模数 就近圆整为标准植 5nm 按202500 板材剪床机械结构与控制系统设计 21 接触强度算得的分度圆直径1 1 4 4 d m m，算出小齿轮齿数 011c o s 1 5 1 4 4 . 2 3 1 5 2 7 . 8 65 O SZ m 小齿轮取1 28Z 大齿轮齿数 21 8 2 8 2 2 4Z u Z 何设计尺寸计算 计算中心距 12 2 8 2 2 4 5 6 5 2 . 2 22 c o s 2 c o s 1 5n oz z ma m m 将中心距圆整为 653a 。 按圆整后的中心距修正螺旋角 12 2 8 2 2 4 5()a r c c o s a r c c o s 1 5 1 5 72 2 6 5 3 z 螺旋角改变不多，故上述参数不必修正。 计算大、小分度圆直径 11 2 8 5 1 4 5 . 1 2c o s c o s 1 5 1 5 7n m m 22 2 2 4 5 1 1 6 0 . 8 9c o s c o s 1 5 1 5 7n m m 计算齿轮宽度 1 0 . 8 1 4 5 . 1 2 1 1 6 . 0 9 6db d m m 为防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小而增大大齿轮的工作载荷，常将小齿轮的齿宽在圆整数值的基础上人为地加宽 5 10 故取小齿轮的齿宽1 121B 大齿轮的齿宽2 116B 构设计及绘制齿轮零件图 22 小齿轮的结构设计 根据上面的计算得出齿轮尺寸值，见表 表 圆柱齿轮几何尺寸 名称 代号 公 式 小齿轮 大齿轮 法面 模数 5 法面 压力角 、端面压力角 nt=20n 、 t a na r c t a n 2 0 1 3 2 4c o s 分度圆直径 d 1 1 1 6 0 d 顶高 . 0 5 5 m ma a a nh h h m 齿根高 . 2 5 1 . 2 5 5 6 . 2 5 m mf f nh h m 齿全高 h 12 1 1 . 2 5 m h h h 齿顶圆直径 1 5 5 . 1 2 m d h 22 2 1 1 7 0 . 8 9 m d h 齿根圆直径 1 3 2 . 5 m 22 2 1 1 4 8 7 . 3 9 m mffddh 20 2500 板材剪床机械结构与控制系统设计 摘要 本次剪板机的毕业设计要求其最大剪裁钢板厚度为 20裁宽度2500分钟最多可以剪裁 30 次。由三相交流电动机提供动力，经过一级带传动与二级齿轮传动减速。然后通过对心曲轴滑块的运动形式把电动机输出的旋转运动转化为往复直线运动，从而实现刀架上下往复运动，对板材进行剪切工作。控制系统使用电气元件控制。这种曲机械转动柄滑块式的的剪板机结构简单、制造容易，维修方便。 关键词： 剪板机；曲柄滑块机构； 20 x 2500 he of of of 0 500 up 0 by a ac of so as to up to of of of 目录 1 绪论 . 错误 !未定义书签。 板机的简介与发展趋势 . 错误 !未定义书签。 板机的分类 . 错误 !未定义书签。 板机的工作原理 . 错误 !未定义书签。 2 总体方案设计 . 错误 !未定义书签。 压传动方案 . 错误 !未定义书签。 械传动方案 . 错误 !未定义书签。 轮机构方案 . 错误 !未定义书签。 柄滑块机构方案 . 错误 !未定义书签。 计的总体方案 . 错误 !未定义书签。 3 电动机的选择 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 动机容量的选择 . 错误 !未定义书签。 算传动装置的运动和动力参数 . 错误 !未定义书签。 4 带传动设计计算 . 错误 !未定义书签。 的选型 . 错误 !未定义书签。 定计算功率. 错误 !未定义书签。 择 V 带的型号 . 错误 !未定义书签。 定带轮基准直径 . 错误 !未定义书签。 定中心距和带轮的基准长度 . 错误 !未定义书签。 算小带轮的包角 . 错误 !未定义书签。 定 V 带根数 . 错误 !未定义书签。 初拉力0. 错误 !未定义书签。 轮带的机构设计 . 错误 !未定义书签。 轮带的机构设计 . 错误 !未定义书签。 5 齿轮的设计计算 . 错误 !未定义书签。 定齿轮材料、精度等级及齿轮齿数 . 错误 !未定义书签。 定设计准则 . 错误 !未定义书签。 齿根弯曲强度设计 . 错误 !未定义书签。 定式中内的各计算数值 . 错误 !未定义书签。 计计算 . 错误 !未定义书签。 何设计尺寸计算 . 错误 !未定义书签。 构设计及绘制齿轮零件图 . 错误 !未定义书签。 小齿轮的结构设计 . 错误 !未定义书签。 大齿轮轮辐的设计 . 错误 !未定义书签。 6 高速轴的设计 . 错误 !未定义书签。 的材料选用 . 错误 !未定义书签。 径的最小许用值 . 错误 !未定义书签。 定轴结构 . 错误 !未定义书签。 定轴上零件的装配方案 . 错误 !未定义书签。 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 . 错误 !未定义书签。 定轴上圆角和倒角尺寸 . 错误 !未定义书签。 的强度校核计算 . 错误 !未定义书签。 心角接触轴承的寿命计算 . 错误 !未定义书签。 7 曲柄滑块机构设计 . 错误 !未定义书签。 柄滑块机构 . 错误 !未定义书签。 柄滑块机构 运动规律 . 错误 !未定义书签。 柄滑块机构的运动分析 . 错误 !未定义书签。 柄滑块机构的受力分析 . 错误 !未定义书签。 轴的设计计算 . 错误 !未定义书签。 轴的机构设计 . 错误 !未定义书签。 轴的强度计算 . 错误 !未定义书签。 杆的设计 . 错误 !未定义书签。 轴连杆机构中的滑动轴承 . 错误 !未定义书签。 8 控制系统设计 . 错误 !未定义书签。 202500 板材剪床机械结构与控制系统设计 1 合器的选用 . 错误 !未定义书签。 动器的选用 . 错误 !未 定义书签。 合器的操纵机构 . 错误 !未定义书签。 动机的启动与制动 . 错误 !未定义书签。 板机的电器控制原理 . 错误 !未定义书签。 结论 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 致谢 . 错误 !未定义书签。 课题： 20答辩人： 课题意义 随着社会的发展和技术的进步，很多的工业部门、企业都在使用金属板材，都需要对板材进行切断加工，所以剪板机在现代工业发展中起到了很大的作用。为了更好的完成剪板功能，探索一种既节能又经济的剪板机，我选择了剪板机的设计。 剪板机的工作原理 剪板机是借于运动的刀片和固定的刀片，采用合理的刀片间隙，对各种厚度的金属板材施加剪切力，使板材按所需要的尺寸断裂分离的设备。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。 剪切示意图 设计方案 剪板机按传动方式不同，又可以分为液压传动剪板机和机械传动剪板机两类。根据性能、工作条件、成本的各方面的因素，选择机械传动式的设计方案本次设计剪板机设计的总体方案为电动机经过一级带轮减速及一级齿轮减速驱动主轴上的曲柄滑块机构，使刀架上下运动，刀架上的刀片对板料进行剪切。 工作原理图 1 2 3 4 5 6 7 89 10 11设计过程 20机械机构 控制系统 电动机选用 传动零件设计 辅助零件设计 电动机降压启动与制动 剪切控制 部分设计参数 电动机参数 各轴运动参数 齿轮设计参数 曲轴的设计 控制系统 电动机降压启动 制动 电磁铁控制 控制电路 装配图 主视图 装配图 左视图 请在座各位老师 给予指导！ 谢谢大家！ 毕 业 设 计（论 文） 题目： 20 2500板材剪床机械结构与控制系统设计 （英文） ： of x 2500 院 别： 机电学院 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 日 期： 20 2500 板材剪床机械结构与控制系统设计 摘要 本次剪板机的设计要求其最大剪裁钢板厚度为 20裁宽度 2500分钟最多可以剪裁 30次。由三相交流电动机提供动力，经过一级带传动与二级齿轮传动减速。然后通过对心曲轴滑块的运动形式把电动机输出的旋转运动转化为往复直线运动，从而实现刀架上下往复运动，对板材进行剪切工作。控制系统使用电气元件控制。这种曲机械转动柄滑块式的的剪板机结构简单、制造容易，维修方便。 关键词： 剪板机；曲柄滑块机构； 20 x 2500 he of of of 0 500 up 0 by a ac of so as to up to of of of 目录 1 绪论 . 1 . 1 . 2 . 2 2 总体方案设计 . 4 . 4 . 5 . 5 . 5 . 6 3 电动机的选择 . 8 . 8 . 8 . 10 4 带传动设计计算 . 12 . 12 . 12 带的型号 . 12 . 12 . 13 . 14 带根数 . 14 . 15 . 15 . 17 5 齿轮的设计计算 . 19 度等级及齿轮齿数 . 19 . 19 . 19 . 19 . 20 . 21 . 21 . 22 . 22 6 高速轴的设计 . 25 . 25 . 25 . 26 . 26 . 26 . 27 计算 . 27 . 29 7 曲柄滑块机构设计 . 31 . 31 动规律 . 31 . 31 . 33 . 34 . 34 . 35 . 37 . 38 8 控制系统设 计 . 40 . 40 . 40 . 42 . 43 . 45 结论 . 47 参考文献 . 48 致谢 . 49 202500 板材剪床机械结构与控制系统设计 1 1 绪论 板机的简介与发展趋势 现代工业不可避免地都会用到金属板材，经常要在加工工艺中对金属板材剪切成条料、块料或带料等等不同形状不同尺寸的金属。这些剪切的加工工艺就是用剪板机完成的。即使进入了 21 世纪工业技术发展迅速，计算机、电力电子等技术发展迅猛的今天，装备制造业也一直是现代工业技术的基础，也一直在整个现代工业技术中有举足轻重的地位。在一些使用金属比较多的生产部门中，就需要根据尺寸要求对金属板材进行剪切。剪板机不仅仅用于在装备制造企业中，而且还是生产各种金 属板材的钢铁厂与配送企业的不可缺小的机械装备中，所以金属剪板机是整个现代工业的不可缺少的机械设备。 自从英国工程师史密斯发明人类历史上的第一台蒸汽锤 1，开创了蒸汽动力锻压机械时代，之后同样是英国工程师布拉默发明了水压机，到了十九世纪末，随着电动机的发展，出现以电为动力的机械剪板机以及空气锤，并获得快速成长。二十世纪初，锻压机械改变了从 19世纪开始的向重型以及大型方向成长的趋向，转而向高速、高效、自动、精密、专用、多品种出产等方向成长 2,3，于是出现了每分种行程 2000次的剪板机，为普通剪板机的 5 10倍的剪板机，所谓剪板机剪切次数一般是指每分钟的行程次数。 自 60年代以来，剪板机已经有较大的成长，其每分钟行程次数已经从几百次成长到 3千次左右，其吨位已经从十吨成长到上百吨，现在剪板机主要用在电子、仪器仪表、轻工、汽车等行业中进行特大批量的冲压出产。近年来，生产的剪板机的效率在提高，剪切板料厚度也在增加，剪切精度也有很大的提高，发展并努力降低噪音，创新改善设备，在安全性、自动化程度、劳动条件方面有很大改善，特别是开始不断地采用自动化控制。 国内外的情况进行分析，可知剪扳机的发展会有以下几种趋势： 1剪板 机的可剪宽度在逐年增加，但机架凹口 (喉口 )深度在逐渐的减小； 2必须提高剪切质量和加工精度，以满足市场需求； 3必须提高和完善安全设施，还需提高生产率和自动化程度，增加经济效益，减轻工人的劳动强度； 4液压传动的剪板机及液压与机械混合式传动的剪板机在逐渐增多； 2 5用微机控制和数控型的的剪切机及其流水生产线得到迅速发展。 板机的分类 剪板机可以按不同的分类方式进行分类。剪板机可按其工艺用途与结构类型分类，可分为平刃剪板机和斜刃剪板机，其中斜刃剪板机又可以分为闸式剪板机和摆式剪板机两类，摆式剪 板机又可以分为直剪式与直、斜剪两用式。平刃剪板机采用平刃剪切方式，板料与上下刃口全长接触，剪切的板材质量好比较平直，无扭曲变形，但是剪切力大，需要电动机的输出的功率大，剪切过程的振动大。所以多用于小型剪板机和薄板下料。斜刃剪板机采用斜刃剪切方式，上刀刃采用渐入剪切的方式，故瞬间剪切尺寸小于板料宽度。斜刃剪切质量不如平刃剪切，有扭曲变形，但是剪切力和所需电动机的输出的功率比平刃剪切要小，故多用于大中型的剪板机。 但是剪板机按传动方式不同，又可以分为液压传动剪板机和机械传动剪板机两类。此外再根据剪板机的传动方式 、结构形式及使用性质的不同等来分，又可以分为曲柄剪板机、螺旋剪板机、高速剪板机、高速冲裁剪板机、多工位自动剪板机、冲压液压机、冲模回转头剪板机和电磁剪板机。按其工艺用途和结构类型可分为：平刃剪板机、斜刃剪板机、多用途剪板机、专用剪板机和数控剪板机 4。 板机的工作原理 剪板机的剪切工作示意图如图 材在剪板机的上、下剪刀作用下受剪产生分离变形。剪板机剪切板材时，上剪刀片向下运动，下刀片固定不动。开始剪切时，上剪刀刀刃压入板料，产生一对剪力 d，迫使被剪板料转动。但在转动过程 中受到剪刀侧面的阻挡，在剪刀的另一侧面也产生一对侧推力 相应的力矩方向阻止板料的转动。开始剪切时，板料转角随压入深度的增大而增大，而力矩 剪刀压入一定深度后有 时被剪板料就不再转动，直至在剪力作用下被剪断为止。这种剪切板料的设备称为剪切机 5。 剪板机是属于直线剪切机类型，主要用于直线剪切各种厚度尺寸的金属板材，其剪切要能满足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，主要广泛用于轧钢、治金工业、飞机、桥梁、压力容器、农业机械制造 、汽车行业、造船、电器电气工程设备、餐饮家具、医疗机械、仪表仪器等各个机械工业部门。 202500 板材剪床机械结构与控制系统设计 3 图 5 4 2 总体方案设计 剪板机主要通过刀片的上下往复运动实现对板材的剪切，实现刀片的上下往复运动主要有机械传动和液压传动这两种方式。合理的传动方案既要满足设计的剪板机的性能要求好，还要能够适应所需的工作条件，工作一定要可靠，另外剪板机的传动装置的结构也要尽量简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、经济实用、传动效率高和使用维修方便，要同时满足上述的几个要求 是比较困难的，所以我们要通过下面的多种传递方案的分析，进行比较，最终选择出符合本次设计要求的最佳传动方案。 压传动方案 剪板机液压传动系统原理图如图 原理：手动换向阀 6推向左位（即左位接入系统），此时活塞在压力油的作用下向下运动，对板料进行剪切加工，当加工完成后，将阀 6手柄推向右位（即右位接入系统），活塞向上运动，即刀片上抬，到了一定位置，将阀 6手柄推入中位，这样活塞就停留在此位置不动。然后剪切第二次时，重复上述操作。手动换向阀 6也可改为电气控制的换向阀，从而实现自动连续剪切，提高效率。 图 压传动系统原理图 液压传动式剪板机日益增多，其主要原因是剪切力在全行程中都能保持不变，可防止过载，工作安全，通用化程度高，质量较轻，自动化程度高，可以剪切板材的厚度也比较大。液压传动式剪板机依靠液体作为系统介质传递动力的，剪切力大时，油压也相应的高，对液压元件的精度、强度要求也高，制造成本也相应的较高，而且液压系统不可避免的存在，泄露问题，会造成污染，油温的变化会引起油液粘度变化，影响液压传202500 板材剪床机械结构与控制系统设计 5 动工作的平稳性，所以适应环境能力小。而且液压传动的行程次数叫机械传动式剪板机的低，电动机功率也较机械 传动式剪板机高，维修不如机械传动式剪板机方便，因此此次设计不选用此方案。 械传动方案 轮机构方案 凸轮机构的工作原理如图 轮的传动是由主轴的转动来带动的，当凸轮在升程时就推动滑块 (即刀片 )进行剪切板料；在回程时，滑块则在弹簧力的作用下上慢慢升到初始 (开始 )位置，准备下一个动作循环。 凸轮机构的优点是可以根据推杆的运动规律来凸轮的轮廓曲线和机构的尺寸，机构简单，可靠性高。缺点是凸轮轮廓与推杆之间为点、线接触，易磨损，因为其工作压力不能太大，本次设计的剪板机工作压力较大，会严重磨 损凸轮的轮廓及推杆，严重影响机器的稳定性，所以该方案不予采用。 图 轮机构的工作原理 柄滑块机构方案 曲柄连杆机构的工作原理如图 示 ,由主轴转动带动曲柄转动，通过连杆将旋转运动变成使滑块直线运动 (上下往复运动 )，从而来实现剪切。 6 图 柄连杆机构的工作原理 该机构具有结构简单、加工容易、维修方便、经济实用的优点，故采用此方案即曲柄滑块机构作为执行机构比较合适 6。 计的总体方案 合理的传动方案既要满足剪板机的性能技术要求，也要能适应剪板机所处的工作环境的要 求。而且剪板机的传动装置尽量做到结构简单、加工方便、成本低廉、工作可靠等要求。由于总体传动方案中可能会用到几种传动形式的多级传动，所以在确定总体传动方案是要了解几种传动形式的特点： 1带传动的承载能力小，在传递相同转矩时 ,较其它传动形而言，其所需结构尺寸要大的多，但具有结构简单，传动平稳，价格低廉 ,能吸振缓冲，传动效率高的特点，宜布置在高速级。 2链传动只能实现平行轴间链轮的同向传动，磨损后易发生跳齿，不均匀有冲击，不适用于高速级，应布置于低速级。 3开式直齿圆柱齿轮传动由于润滑后润滑液不易保存，也暴露在外面，这样的话，它的工作环境与圆锥齿轮传动等其他传动相比则要差，由于润滑不好回造成磨损严重，寿命也较其他传动短，应布置在低速级。 202500 板材剪床机械结构与控制系统设计 7 4斜齿圆柱齿轮传动适合用在速度高或传动平稳的场合，因为其传动平稳性和接触疲劳强度比较的高。 5圆锥齿轮传动的啮合性较其他齿轮传动要好，能承受高负载，而且寿命长，但由于它的加工比较困难，所以要 限制齿数、模数和传动比，故在高速级的传动中运用较多。 根据性能、工作条件、成本的各方面的因素，选择带传动和直齿圆柱齿轮进行若干个减速级的传动。 优点：采用 动效率较高；成本低廉，经济实用；结构简单，尺寸紧凑传动平稳，可承受较大的预紧力，具有过载保护；缓冲吸振等，还可减少带传动的尺寸。 本次设计剪板机设计的总体方案为电动机经过一级带轮减速及一级齿轮减速驱动主轴上的曲柄滑块机构，使刀架上下运动，刀架上的刀片对板料进行剪切。此次设计的传动系统图如图 示。 1 2 3 4 5 6 7 89 10 11图 械上传动式剪板机工作原理图 电动机 8 通过 V 带 9 减速，通过离合器 10 和齿轮减速系统 5 驱动偏心轴，然后通过连杆带动上刀架 11，把旋转运动转化为刀架的上下往复直线运动，对板材进行剪切工作。在刀架下行时，随动式弹簧压料器在剪切之前压紧板料 5。 8 3 电动机的选择 本次剪板机采用机械传动方案，用电动机作为该剪板机的 动力原件。这次毕业设计应该 根据载荷大小和启动性能、制动、正反转的频率程度等条件来选择。 电动机一般有直流与交流这两种。如无特别需要，一般选用 0年代的更新换代产品， 能防止灰尘、铁屑或其它杂物侵入电机内部，使电动机有一个良好的运行环境。 能，性能好，低噪音，体积小，振动小，运行安全可靠，安装尺寸与功率等级符合国际标准（ 风机、金属切削机床 及运输机械等运行环境良好的工作中 ,更使用于灰尘较多、水土飞溅的运行环 境中 ,如碾米机 ,磨粉机 ,脱壳机及其它农业机械 ,矿山机械等。 根据剪板机的一般工作环境和设计要求，本次剪板机的设计选用选用三相笼型异步电动机， 闭式结构，电压 380V，频率 50 动机容量的选择 选择合适的电动机的功率，对于剪板机的正常工作与经济性有重要的影响。容量过小的电动机，不能保证电动机的正常工作或容易发生电动机过载而发生损坏。容量过大的电动机，虽然能保证电动机的正常工作，但是价格较高，而且经常不能满载工作，其效率和 功率因数都较低 ,增加电能消耗而造成能源的浪费，不符合经济性的要求！ 本次剪板机的设计要求剪裁 20根据诺沙里公式 6： 2F = 0 . 6 ( 1 )10 g 0 . 6 1h t (式中 F 剪切力， N ； 被剪板料强度极限，实际中的板料 5 0 0 / m m； 被剪板料延伸率， 00 25； h 被剪板料厚度， 20h ； 202500 板材剪床机械结构与控制系统设计 9 上刀刃倾斜， 3o ； Z 被剪部分弯曲力系数， ； y 前刃侧向间隙相对值， ； x 压具影响系数， 。 把已知数据代入式 （ 222 0 3 1F = 0 . 6 5 0 0 0 . 2 5 ( 1 0 . 9 5 )1 0 0 . 2 5g 3 0 . 6 0 . 2 5 15 0 0 0 . 0 8 3 7 . 1 7 解得： 1 2 7 6 F 考虑到刃口钝化系数 后，实际的剪切力应比理论剪切力大，则实际剪切力为 : 1 5 3 1 F 刀架工作功率： v 实（ 式中 实F 剪切力 , v 刀架速度 , v m s 。 把已知数据代入式（ 解得： 3 0 WP 动装置的总效率：43221 总（ 查文献资料 7得式中 1 、2、3、4分别为联轴器、滚动轴承、圆柱齿轮传动和皮带的效率。 (取1 （联轴器），2 （滚动轴承），3 （齿轮精度为 8级，不包括轴承效率），4 )则： 总 电动机所需功率： 总P （ 代入数据解得： 3 0 . 6 4 3 4 . 8 10 . 8 8dP k W 10 由于传动由皮带和齿轮组成的。按推荐的传动副传动比较合理的范围，取 V 带传动比1 24i 。二级圆柱齿轮减速器传动 比2 8 40i ，则总传动比合理范围为 6160,0r/电动机转速可选范围为： 1 6 1 6 0 4 8 0 4 8 0 0 / m i nd a w wn i n n r 查表 197,选取 其技术参数 7如下 :功率为 37载时的电流、转速 、960r/89%。 其主要性能如下表 表 动机性能 型号 额定功率 动 转 矩额 定 转 矩最 大 转 矩额 定 转 矩7 算传动装置的运动和动力参数 总传动比 960 3230 主（ 12di i i （ 式中 1i 1 4i; 2i 圆柱齿轮传动比 , 2 32 84i 。 计算各轴转速 1 1960 2 4 0 / m i （ 2 12960 3 0 / m i （ 则各轴的功率： 202500 板材剪床机械结构与控制系统设计 11 1 1 2 4 3 7 0 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 5 3 4 . 4 5 k W 22 1 2 4 3 3 4 . 4 5 0 . 9 5 0 . 9 9 3 2 . 4 k W 各轴转矩 T =9550 (式中 电动机转矩 ,； 电动机功率 , 满载转速 , r/ 379 5 5 0 9 5 5 0 3 6 8 . 0 7960dd 1 1 2 41 = = 3 6 8 . 0 7 4 0 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 5 i 轴1 3 7 0 2 2 21 2 1 2 3 42 = = 3 6 8 . 0 7 4 8 0 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 5 i i m 运动和动力参数计算结果整理于下表 表 轴运动的参数 轴名 效率 P( 转矩 T（ ） 转速 r/动比 i 效率 输出 输出 电动机轴 37 60 4 轴 40 8 轴 0310 30 12 4 带传动设计计算 的选型 带传动按照原理来可以分为摩擦传动与啮合传动两种，其中摩擦传动的带传动依靠传动带与带轮的摩擦力实现传动，如平带传动、 同样的张紧力的条件下，且 V 带轮传动通常是多条带并用，结构较紧凑，造价便宜，传动平稳以及缓冲吸振等优点。因此，在很多机械中到用到 定计算功率传递的额定功率考虑到载荷性质和每天运转时间长短的因素的影响而定的。 c A P（ 式中 电动机功率， =37 工作情况系数 。 查文献资料 8，金属剪切机床的载荷变化小，一 天工作时间 10到 16个小时，取= 代入数据得： = 择 V 带的型号 根据 主动带轮（小带轮）转速1 9 6 0 / m i n r，由 查文献资料 8中选定 带。 定带轮基准直径 根据 文献资料 8中得出，小带轮基准直径为1 200dd 验算小带轮的带速 202500 板材剪床机械结构与控制系统设计 13 1 1 1( ) / ( 6 0 1 0 0 0 ) 3 . 1 4 2 0 0 9 6 0 / 6 0 1 0 0 0dv d n 一般应使1 5/v m s,对于普通 V 带应使m a x 5 2 5 /v m s，由于小带轮的带速为1 1 0 /v m s，所以小带轮符合范围。 计算大带轮的基准直径 2 1 1 2 0 0 4 8 0 0i d m m 并按照 圆整后 2 800dd 定中心距和带轮的基准长度 当结构上对中心距无一定要求 ,可下式初步中心距0a 1 2 0 1 20 . 7 2d d d dd d a d d （ 代入1 200dd 2 800dd 7 0 0 2 0 0 0m m a m m初定取0 800a 然后由带传动的几何关系 ,可按下式计算所需带的基准长度0 2210 0 1 202 24 d d a d d a (代入数据得 20( 8 0 0 2 0 0 )2 8 0 0 2 0 0 8 0 02 4 8 0 0 根据 查文献资料 8中，可以 选取与之接近的基准长度 3550dL 由于 V 带的中心距一般是可以调整的 ,故采用下式进行近似计算 00 2 （ 14 代入数据得 3 5 5 0 3 2 8 2 . 58 0 0 9 3 3 . 7 52a m m 考虑安装调整和补偿预紧力 (如带伸长而松弛后的紧张 )的需要，中心距的变化范围为 m i n 0 . 0 1 5 9 3 3 . 7 5 0 . 0 1 5 3 5 5 0 8 8 0 . 5da a L m m m a x 0 . 0 3 9 3 3 . 7 5 0 . 0 3 3 5 5 0 1 0 4 0 . 2 5da a L m m 算小带轮的包角 根据对包角的要求，应保证 211 1 8 0 5 7 . 3 1 2 0 （ 代入数据得 18 0 0 2 0 01 8 0 5 7 . 3 1 4 3 . 1 8 1 2 09 3 3 . 7 5 则小带轮上的包角满足要求。 定 V 带根数 00() K K （ 式中 K 包角系数， 查文献资料 8 ； 长修正系数 ,查文献资料 8 ； 0P 单根 0P 单根 根据1 200D 1 9 6 0 / m 查文献资料 8，用内插法得0 下式得功率增量0P为 )11(10（ 202500 板材剪床机械结构与控制系统设计 15 式中 弯曲影响系数，查文献资料 8C 型 V 带 37 9 1 0； 1n 小带轮转速， / 传动系数，查文献资料 8 ； 代入数据式 （ 30 17 . 5 0 1 9 1 0 9 6 0 ( 1 ) 0 . 8 7 k 1 3 7 3P 代入数据式 ( 7 Z 根，符合 C 型带的最多使用根数 。 初拉力08得 带的每米长质量 q kg m 考虑离心力不利的影响，和包角对所需预紧力的影响，单根 20 1000 2 . 5( 1 )2 q vz v K （ 代入数据式 （ 得 20 1 0 0 0 4 4 . 4 2 . 5( 1 ) 0 . 3 ( 1 0 . 0 5 ) 5 0 4 . 52 8 1 0 . 0 5 0 . 9 2 为了设计安装带轮的轴和轴承，必须确定带传动作用在带轮轴上的力压力称为轴压力。如果不考虑带的两边的拉力差，则压轴力可以近似的按带的预紧力0 102 s QF （ 式中： Z 带的根数； 0F 单根带 预紧力； 1 主动轮上的包角； 代入数据的 3 . 1 82 8 5 0 1 . 5 s i n = 7 6 1 3 . 32 轮带的机构设计 16 带轮材料常用灰铸铁、钢、铝合金和工程塑料的。其中灰铸铁应用最为广泛，由于带速 25 /v m s 时，一般使用 由参考文献 7得：电机轴 70D ，电机轴伸出长度为 140 ，且已知小带轮的基准直径1 = 2002 . 5 2 . 5 7 0 1 7 5D m m 22 . 5 3 0 0dD d m m所以小带轮采用腹板式结构 9。带轮的基准直径为1 200dd 查文献 8得 带带轮的轮槽尺寸如下： 轮槽基准宽度 19db 准线 上槽深m 准线下槽深m 4 m m槽间距 2 5 m m 槽边距6f 小轮缘厚0轮槽角 034 轮槽结构如图 示 图 槽结构 带轮宽： B ( 1 ) 2 8 1 2 5 2 1 6 2 0 7Z e f m m 带轮外径：11 2 2 0 0 2 4 . 8 2 0 9 . 6a d ad d h m m 轮缘外径： 1 1 . 8 2 1 . 8 2 7 0 1 2 6 1 4 0d d m m ， 取1 130d 02500 板材剪床机械结构与控制系统设计 17 轮毂长度： 因为 2 0 7 1 . 5 1 . 5 7 0 1 0 5B m m D m m 所以 1 1 . 5 2 1 . 5 2 7 0 1 0 5 1 4 0L D m m ， 取1 140L 11 2 0
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号