摘 要
该设计的对称传动剪板机，其冲剪力为10吨，滑块的行程为22mm，每分钟剪切30次。由电动机提供动力，经过一级带传动和一级齿轮传动减速。设计中采用的执行机构为对心曲柄滑块机构，这一机构将剪板机传动系统的旋转运动转变为滑块的往复直线运动，实现对板料的剪切。曲柄滑块机构具有结构简单、加工容易、维修方便、经济实用的优点，在机械设备中应用广泛。本设计中，通过对平面曲柄滑块机构的数学建模，用Turbor C编程，输入曲柄滑块机构的机构参数和运功参数，实现对整个机构运动过程的仿真。
关键词：Turbor C 运动仿真 曲柄滑块 剪板机
Abstract
The design of symmetric transmission shears, shear-to 10 tons, the itinerary for the slider 22 mm per 30 minutes shear. Powered by the motor through a belt drive and a slowdown Gear. Design of the implementation agencies right mind crank slider, This will shears transmission rotation slider into the reciprocating linear motion, the realization of the right of sheet metal shear. Crank slider is simple in structure, easy processing, easy to maintain and repair, economic and practical advantages in machinery, equipment widely used. The design, right through the plane crank slider mathematical modeling, Turbor C programming, input slider crank agencies that such remarks parameters and the parameters of the whole movement of the simulation process.
Key words: Turbor C Motion simulation Crank and slide block Cutting machine
目 录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
第2章 方案论证 2
2.1 液压传动方案 2
2.2 机械传动方案 3
2.2.1凸轮机构方案 3
2.2.2曲柄滑块机构方案 4
第3章 总体传动方案 5
第4章 电动机的选择 6
4.1 电动机类型和结构形式的选择 6
4.2 电动机功率的选择 6
4. 3 计算传动装置的运动和动力参数 8
4.3.1计算传动装置的合理传动比 8
4.3.2计算运动和动力参数 8
第5章 带传动的设计及计算 10
5.1 确定计算功率 10
5.2 选择带型 10
5.3 确定小带轮的基准直径 10
5.3.1初选小带轮的基准直径 10
5.3.2验算带的速度 11
5.3.3计算从动轮的基准直径 11
5.4 确定中心距和带轮的基准长度 11
5.5 验算主动轮上的包角 12
5.6 确定带的根数 13
5.7 确定带的预紧力 13
5.8 计算带传动作用在轴上压轴力 14
5.9 带轮结构的设计 14
5.9.1小带轮的结构设计 14
5.9.2大带轮的结构设计 17
第6章 轴的设计 19
6.1 主动轴设计 19
6.1.1轴的材料 19
6.1.2 轴径的最小许用值 20
6.1.3确定轴上的零件的装配方案 20
6.1.4 轴上的零件定位 20
6.1.5轴各段直径和长度的确定 20
6.1.6 绘制主轴上零件的装配图及轴的结构图 20
6.1.7轴的强度校核计算 21
6.2 从动轴的设计 23
6.2.1材料选择 23
6.2.2轴径的最小许用值 24
6.2.3确定轴上零件的装配方案 24
6.2.4绘制从动轴上零件的装配图及轴的结构图 24
第7章 齿轮设计 25
7.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 25
7.1.1齿轮类型的选择 25
7.1.2齿轮材料的选择 25
7.1.3选取精度等级 25
7.1.4选择齿数 25
7.2 按齿面接触强度设计 25
7.2.1确定公式内的各个计算数值 26
7.2.2计算 27
7.3 按齿根弯曲强度设计 28
7.3.1确定公式内各计算数值 28
7.3.2设计计算 29
7.4 几何尺寸计算 30
7.4.1计算分度圆直径 30
7.4.2计算中心距 30
7.4.3计算齿轮宽度 30
7.5 验算 31
7.6 结构设计及绘制齿轮零件图 31
7.6.1对小齿轮的结构设计 31
7.6.2对大齿轮的机构设计 32
第8章 曲柄滑块机构设计 34
8.1 材料的选择 34
8.2 确定曲柄滑块杆件长度 34
8.3 结构设计 35
8.4 强度校核 36
8.5 电动机的校核 37
第9章 曲柄滑块机构的运动学分析 38
9.1 建立曲柄滑块机构的数学模型 38
9.1.1建立位移方程 38
9.1.2建立速度方程 39
9.1.3建立加速度方程 39
9.2 曲柄滑块机构的运动仿真 40
结论 43
参考文献 44
致谢 46
第1章 绪论
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。
剪板机目前主要有以下几种：
1．平刃剪板机：剪切质量较好，扭曲变形小，但剪切力大，耗能大。机械传动的较多，该剪板机上下两刃彼此平行，常用于轧钢厂热剪切初扎方坯和板坯。
2．斜刃剪板机：分闸式剪板机和摆式剪板机，剪切质量较前者差，有扭曲变形，但力能消耗较前者小，适用于中大型剪板机。
3．多用途剪板机：板料折弯剪板机，即在同一台机器上可完成两种工艺，假期下部进行板料剪切，上部进行折弯，也有的机器前部进行剪切，后部进行板料折弯。
4．专用剪板机：气动剪板机大多用在剪切线上速度快，剪切次数高。
5．数控剪板机：直接对后挡料器进行位置编程，可进行位置校正，具有多工步编程功能，可实现多步自动运行，完成多工步零件一次性加工，提高生产效率[1]。
对称传动剪板机是一种典型的对称传动的机械，主要用于剪裁各种尺寸金属板材的直线边缘。该设备应用广泛，具有结构简单，维修方便，经济实用的优点。
本机器的工作原理：动力源电动机通过二级传动（一级带轮传动，一级齿轮传动）减速驱动执行机构—曲柄滑块机构，该机构将电动机的旋转运动转化为往复的直线运动，在此过程中，由切刀（固定在滑块上）来进行对板料的切削。
在这次设计中，针对该剪板机的执行机构—曲柄滑块机构，通过数学建模，运用Turbor C强大的编程运算能力，研究了曲柄以匀角速度旋转时，曲柄滑块机构中滑块的位移、速度、加速度的变化规律。
第2章 方案论证
剪板机主要是通过滑块上刀片的往复直线运动来实现切断功能，能实现这个目的主要由液压传动和机械传动两种。
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