机械原理铁板运输机课程设计.doc

机械原理课程设计铁板输送机设计 0 课程设计成果说明书 题 目： 铁板输送机设计 学生姓名： 学 号： 学 院： 班 级： 指导教师： 同组者： 2012 年 6 月 18 日 机械原理课程设计铁板输送机设计 1 目目 录录 设计任务设计任务书书 .4 4 第第 1 1 章章 总论及设计要求总论及设计要求 .5 5 1.1 功能要求 .5 1.2 工作原理及工艺动作流程图 .6 第第 2 2 章章 动力源的选择动力源的选择 .6 6 2.1 原动机的选择 .6 2.2 电动机的型号选择.7 第第 3 3 章章 传动机构传动机构的的设计设计 .8 8 3.1 传动机构方案设计 .8 第第 4 4 章章 执行机构选择执行机构选择 .1010 4.1 间歇送料机构的选择 .10 4.2 形态学矩阵 .12 第第 5 5 章章 机械运动系统方案的拟定机械运动系统方案的拟定 .1313 5.1 拟定的方案 .13 第第 6 6 章章 机构运动循环图机构运动循环图 .1515 6.1 运动循环图的确定 .15 6.2 运动循环图的绘制 .16 第第 7 7 章章 机构的运动学及动力学尺度设计计算机构的运动学及动力学尺度设计计算 .1717 机械原理课程设计铁板输送机设计 2 7.1 尺寸计算 .17 第第 8 8 章章 机械运动方案评价机械运动方案评价 .2020 8.1 评价方案表 .20 结束语结束语 .2323 参考文献参考文献 .2323 机械原理课程设计铁板输送机设计 3 设计任务书设计任务书 书中设计题目，参数仅写自己的参数 1 原始数据和设计要求 每次输送铁板长度为 1900mm、2000mm 或 2200mm(设计时任选一种)； 剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的 1/15要求铁板停歇时间不超过剪断工艺时间 的 1.5 倍，以保证有较高的生产率； 输送机构运转应平稳，振动和冲击应尽量小(即要求输送机构从动件的加速度曲线连 续无突变)。 2 运动方案构思提示 执行构件的间歇送进运动可以考虑采用两个辊轮将铁板压紧，依靠辊轮和铁板间的摩擦 力将铁板从卷料上拉出并推向前进的输送方式。棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构等都 有可能改造成使辊轮作短暂停歇的机构，它们具有结构简单、制造方便、运动可靠等优点， 但在动力性能和动停比等方面不能满足设计要求，所以应该采用组合机构。 3 参考传动方案 机械原理课程设计铁板输送机设计 4 第第 1 1 章章 总论及设计要求总论及设计要求分析分析 1.11.1 功能要求功能要求 XXXXXXXXXXXXXXX （1）间断输送成卷的板料,每次输送铁板到过规定的长度后,铁板稍停,以待剪板机将其剪断； （2）每次输送铁板长度为 2000mm； （3）剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的 1/15，要求铁板停歇时间不超过剪断工艺时间 的 1.5 倍，以保证有较高的生产率； （4）输送构机构运转应平稳，振动和冲击应尽量小（即要求输送机构从动件的加速度曲线 连续无突变） 。 1.21.2 工作原理及工艺动作流程图工作原理及工艺动作流程图 XXXXXXXXXXXXXXX （1）夹持和输送铁板，并在停歇时保抢救无效铁板的待剪位置； （2）实现间歇送进，并能使铁板停歇时，运送铁板的构件的速度的加速度曲线仍然连续， 使整个机构的运转比较平稳。 工作流程图： 铁板输 送 剪切铁 板 铁板夹 持 机械原理课程设计铁板输送机设计 5 第第 2 2 章章 动力源的选择动力源的选择 2.12.1 原动机的选择原动机的选择 原动机有许多不同的种类，按照不同的角度分类，有着不同的形式。 原动机按其输入能量的不同可以分为两类： 1）一次原动机 此类原动机是把自然界的能源直接转变为机械能。属于此类的原动机 的有柴油机、汽油机、气轮机和燃气轮机等。 2）二次原动机 此类原动机是将发电能所产生的各种形态的能量转变为机械能。属于 此类原动机的有电动机、液压马达、气动马达、汽缸和液压缸等。 原动机的输出形式有三种： 1）转动 具有这种输出形式的原动机有电动机、液压马达、气动马达、柴油机、 汽油机、气轮机和燃气轮机等。 2）往复移动 具有这种输出形式的有直线电动机、汽缸、液压缸等。 3）往复摆动 具有这种输出运动形式的原动机有摆动油缸、摆动气缸等。 机械设计中应根据现场能源供应的情况、工作的载荷、工作的要求、工作的环境、经济 成本等条件，还要考虑工作可靠，操作简便，维修方便这方面的因数，来选择原动机的类型 和结构形式。在自动打印机中，不可能选择一次原动机，因为自动打印机体积本身不会很大， 如果选用一次原动机，将大大增大其体积，而且需要经常购买燃料或自己制造动力，这样就 会增加成本。根据总功能的要求，选择转动原动机。自动打印机打印的一般是纸制产品，不 宜选择油类和气类电动机，否则会污染产品，而且电动机工作可靠、操作简便、维修方便。 根据综上所诉，自动打印机应选择电动机。 2.22.2 电动机的型号选择电动机的型号选择 电动机型号的选择需考虑到电动机的机械特性和工作制度与工作相匹配，考虑到工作 机对电动机提出的起动、过载、运转平稳性、调速和控制等方面的要求。电动机型号的选择 主要是容量、功率和转速的选择。 机械原理课程设计铁板输送机设计 6 电动机的容量选得合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。当容量小于工作要求 时，电动机不能保证工作装置的正常的工作，或使用电动机因长期的过载而过早损坏；容量 过大则电动机的价格高，能量不能充分利用，且常常不在满载下运行，其效率和功率的因数 都较低，造成浪费。 电机的容量的主要由电动机的运行时的发热情况决定，而发热又由其工作情况决定。电 动机的工作情况一般分为两类： ） 、用于长期连续运转、载荷不变的或很少变化的、在常温下工作的电动机（如用于 连续输送机械电动机） ，选择这类电动机的容量，只需要使电动机的负载不超过其额定的值， 电动机便不会过热。 2 ） 、用于变载荷下长期运行的电动机、短时运行的电动机（工作时间短、停歇时间长） 和重复短时运行的电动机（工作时间和停歇时间都不长） ，其中容量选择按等效率法计算， 并校核过载能力和启动转速。 额定功率相同的同类型电动机有若干种转速可供设计选用。电动机转速越高，则磁极越少， 尺寸及重量越少，一般说价格也越低，但上由于所选用的电动机转速越高，当工作机械低速 时，减速传动所需传动装置的总传动比必然增大，传动级数增多，尺寸及重量增大，从而使 传动装置的成本增加。因此确定电动机转速时应同时兼顾电动机及传动装置两者加以综合分 析比较确定。 由于平压模切机电机转速为 1450r/min,并且电机输出功率 Pw=Pd /y, Pd=FV/1000y KW. 其中 F 为工作阻力，单位 N。 ， V 为工作机线速度，单位 M/S Y 为工作机的效率。 所以根据电机转速和输出效率，应选 Y160M4 三项异步电动机。额定功率为 11 KW，转速 1450 r/min. 机械原理课程设计铁板输送机设计 7 第第 3 3 章章 传动机构的设计传动机构的设计 3.13.1 传动机构方案设计传动机构方案设计 机械系统中的传动装置是指把原动机输出的机械能传递给执行机构并兼实现能量的分配、 转速的改变和运动形式的改变等作用的中间装置。在这里，我们采用带传动。 1.该设计中传动装置应具备以下作用及性能： 把原动机输出的速度降低，以适应执行机构的需要。 可以起到变速传动。 把原动机输出的转矩变换为执行机构所需的转矩或力。 把原动机输出的等速回转运动转变为执行机构所要求的，其速度按一定的规律变化。 实现由一个或多个动力机驱动若干个速度相同或不同的执行机构。 由于机体的外形、尺寸的限制，以及为了安全和操作方便，执行机构与原动机也需要传 动装置来连接。 2.传动类型的选择 机械传动类型的选择关系到整个机械系统的运动方案设计，机器工作性能、可靠性、尺寸、 质量和成本，只有通过多中方案的分析比较，才能较合理地选用传动的类型，选择时可以 根据下列依据： 工作机的性能和工况。 原动机的机械特性和调速性能。 对机械传动系统的尺寸、质量和布局，上的要求。 工作环境的限制。 经济性。 操作方式和控制方式。 机械原理课程设计铁板输送机设计 8 第第 4 4 章章 执行机构选择执行机构选择 4.14.1 间歇送料机构的选择间歇送料机构的选择 方案方案 a:a:连杆机构 图 4. 1 方案方案 b b：凸轮机构 机械原理课程设计铁板输送机设计 9 图 4. 2 4.24.2 形态学矩阵形态学矩阵 方案 1 表 4-1 功能元分解 功能元 123 减速 1带传动齿轮传动蜗杆传动 减速 2带传动齿轮传动蜗杆传动 送料夹持器间歇 往复移动 凸轮机构连杆机构 铰链四杆机 构+连杆曲 线间歇摆动 机构 定位杆间歇往复 移动 凸轮机构连杆机构凸轮+连杆机构 方案 2 表 42 功能元分解 功能元 123 减速 1带传动齿轮传动蜗杆传动 机械原理课程设计铁板输送机设计 10 减速 2带传动齿轮传动蜗杆传动 输送滚间歇单向 滚动送料 槽轮机构凸轮机构 连杆机构+ 内齿合行 星轮间歇 机构 输送滚间歇停止 定位 槽轮机构凸轮机构 连杆机构+ 内齿合行 星轮间歇 机构 第第 5 5 章章 机械运动系统方案的拟定机械运动系统方案的拟定 5.15.1 拟定的方案拟定的方案 方案一： 由电动机带动杆构绕定轴转动，到一定的时候停歇来进行剪切。 机械原理课程设计铁板输送机设计 11 图 5 1 方案二： 运动方案简图如图 52 所示，2-3-4-H 组成两自由度的差动轮系，内齿轮 4 和输送滚 一起作为输出构件。除 H 作为运动输入构件外，还可以取 2 或 3 作匀速运动输入，另一构 4 件 H 作连续非匀速运动输入，则总可以使构件 4 在某段时间的角速度为零。该机构采用齿轮 1 向齿轮 2 传送匀速运动，同时 1 通过曲柄摇杆机构 ABCD 将变速运动传输送给系杆 H，这种 构件可使 4 的近似停歇角大于 20 度。 机械原理课程设计铁板输送机设计 12 图 5 2 第第 6 6 章章 机构运动循环图机构运动循环图 6.16.1 运动循环图的确定运动循环图的确定 机械系统为了实现所需要的功能，通常有不只一个执行构件，这些执行构件的运动必须 按一定的时间顺序进行。否则会出现执行构件相互干涉，发生打架事件。所以必须进行机构 机械原理课程设计铁板输送机设计 13 的协调设计，即画出机构的运动循环图。 运动循环图的表示方法有三种：直线式运动循环图、同心圆式运动循环图、直角坐标运 动循环图。其表示方法和优缺点如下表 61： 表 61 6.26.2 运动循环图的绘制运动循环图的绘制 根据工艺动作顺序和协调要求拟订运动循环图 根据图 5-2，因该方案中输送滚既能起到输送铁板又能固定铁板的作用，所以只要协调好 该输送滚的转动与静止的时间，根据设计要求（剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的 1/15要求铁板停歇时间不超过剪断工艺时间的 1.5 倍，以保证有较高的生产率） ，画出如 下运动循环图。 类别表示方法优缺点 直线式 （矩形循环图） 将运动循环的各运动区段的 时间和顺序按比例绘在直线坐标 轴上。 能清楚地表示整个运动循环内 各执行机构的执行构件行程之间的 相互顺序和时间（或转角）的关系， 绘制比较简单。 执行构件的运动规律无法显示， 直观性差。 同心圆式 将运动循环的各运动区段的 时间和顺序按比例绘在圆形坐标 上。 直观性强，可以直接看出各执 行机构原动件在分配轴上所处的相 位。便于各机构设计、安装、调试。 执行机构较多时，由于同心圆 太多看起来不清楚。 直角坐标式 将运动循环图的各运动区段 的时间和顺序按比例绘在直角坐 标轴上，实际上它是执行构件的 位移线图。只不过为了简明起见， 各区段之间都用直线相连。 直观最强，能清楚地看到各执 行机构的运动状态及起迄时间。有 利于指导执行机构的几何尺寸设计。 机械原理课程设计铁板输送机设计 14 图 6 1 第第 7 7 章章 机构的运动学及动力学尺度设计计算机构的运动学及动力学尺度设计计算 7.17.1 尺寸计算尺寸计算 参照图 5-2，根据设计要求。设铁板输送周期为 T（即主动轮 1 转一周的时间）. 机械原理课程设计铁板输送机设计 15 基础机构：齿轮 2、3、4 及系杆 H 组成的自由度为 2 的差动轮系 附加机构：齿轮机构 1、2 和曲柄摇杆机构 ABCD 齿轮 1 和杆 AB 固结在一起，杆 CD 与系杆 H 是一个构件。 在主动曲柄 AB（齿轮 1）等速转动一周的时间内，从动齿轮 4 按下述规律运动：当曲柄开始 转过时，齿轮 4 停歇不动，以等待剪切机构将铁板剪断；在主动曲柄转过一周中 其余角度时，输出构件 4 转过，这时刚好将铁板输送到所要求的长度。且为了提高传动 的效率，要求四杆机构的最小传动角大于。 在齿轮 2、3、4 及系杆 H 组成的差动轮系中： 则 在齿轮 1、2 组成的定轴轮系中： 故 或 上式可见：齿轮 4 的输出运动为构件 1 和系杆 H 的运动之合成。 欲使主动齿轮 1 从某瞬时开始转过时构件 4 能产生停歇，则应令，即满 足： 机械原理课程设计铁板输送机设计 16 此式反映了该组合机构中四杆机构的主、从动杆之间的传动关系。欲使从动齿轮 4 能实现停 歇，就必须设计出一个能满足上式的曲柄摇杆机构。 该组合机构的设计步骤如下： 确定齿数和 将上式两边积分后得： 今要求当齿轮 1 转一周时，齿轮 4 转，因此： 选取 则 确定齿数和 假定齿轮 2 固定不动，差动轮系就变成了以系杆 H 为输入构件，中心轮 4 为输出构件的行星 轮系了。 则 得 机械原理课程设计铁板输送机设计 17 确定曲柄摇杆机构的尺寸 今选取 得 由同心条件得 得 曲柄摇杆机构需同时满足三个条件：曲柄 AB 转过期间内，每一瞬时主、从动件 要满足公式 主动杆 AB 能做整周回转最小传动角大于 由上述计算可得构件 4 的近似停歇角约为 24 度，刚剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的 1/15，所心符合要求。 机械原理课程设计铁板输送机设计 18 第第 8 8 章章 机械运动方案评价机械运动方案评价 8.18.1 评价方案表评价方案表 方案 1： 表 8-1 序号评价项目评价等级评价分数 1 功能目标完成情况很好 好 较好 不太好 不好 6 2 工作原理的先进性先进 较先进 一般 低 4 3 系统的工作效率高 较高 一般 低 6 4 系统机械传动的精度高 较高 一般 低 6 5 系统的复杂程度简单 较复杂 复杂 5 6 系统方案的使用性使用 一般 不使用 5 7 系统方案的可靠性可靠 较可靠 一般 不可靠 8 8 系统方案的新颖性新颖 较新颖 不新颖 8 机械原理课程设计铁板输送机设计 19 9 系统方案的经济成本