双臂曲柄摇杆式翻板机毕业论文.doc

重庆大学本科学生毕业设计（论文） 目录双臂曲柄摇杆式翻板机毕业论文目 录中文摘要ABSTRACT1绪论1 1.1 概述1 1.2 研究背景2 1.3 设计内容32 双臂曲柄摇杆式翻板机的工作原理53 机构设计6 3.1 四杆机构极位夹角的确定6 3.2 摇杆摆角和偏角的选取6 3.3 机构尺寸的确定7 3.3.1 第一套四杆机构的尺寸确定8 3.3.2 第二套四杆机构的尺寸确定8 3.3.3 曲柄存在条件及传动角的验算9 3.3.4 两拨杆与摇杆间夹角及的确定10 3.3.5 两曲柄初始位置及的确定124运用ADAMS进行机构的运动仿真14 4.1 创建模型14 4.1.1设置建模工作环境14 4.1.2 创建物体15 4.1.3 创建约束15 4.1.4 施加力164.2 仿真和动画174.3 输出结果195翻板机传动装置的总体设计20 5.1 确定传动方式20 5.2 电动机的选择21 5.2.1 电动机类型的选择21 5.2.2 电动机的容量的确定21 5.2.3 电动机的转速的确定22 5.2 确定传动装置的总传动比并分配各级传动比22 5.3.1 求总传动比22 5.3.2 分配各级传动机构的传动比22 5.3.3 传动装置的运动和动力参数计算236具体结构设计分析20 6.1 送料拨杆和接料拨杆的设计24 6.2 连杆的设计24 6.2 辅助件的设计247利用ANSYS分析零件27 7.1 零件结构及受力分析27 7.1.1 结构组成及基本数据27 7.1.2 基本分析28 7.2 建立模型28 7.2.1 定义单元类型28 7.2.2 定义材料属性28 7.2.3 创建有限元模型28 7.3 计算分析31 7.1.1 位移分布及分析31 7.1.2 应力分布及分析318具体结构设计分析33 8.1 确定翻板机的润滑方式33 8.2 维修要点33 8.2 安全防护措施339结论34参考文献36 IV重庆大学本科学生毕业设计（论文） 1 绪论1 绪论11概述 翻板机是中厚板车间精整工段不可或缺的辅助设备之一，通常安装在精整工段。其作用是将钢板翻转180，以便于检查钢板上、下表面的质量。通常翻板机可以分为以下3类： 机械翻板机：按结构又可以细分为四杆和六杆机构等不同类型。机械翻板机工作相对比较可靠，交接板过程也比较平稳。但是因为两个同轴的曲柄传递到翻转臂上的运动放大，设备的安装调试较难。 气动翻板机：翻板机的动力由汽缸提供，其结构简单、投资也较低，但性能不稳定，翻板周期较难控制，只能翻转比较轻的钢板，生产率较低。 液压翻板机：由液压提供翻板动力，一般接板杆与抬起杆均有至少一个液压缸，工作过程比较稳定，但是其同步性控制的难度较大，电器控制难度高，而且液压站成本高，一般只用于大型生产线。随着市场对钢板质量的要求不断提高，翻版检查已成为生产中必不可少的工序。而生产率、环保等指标以及钢板质量的控制都对翻板机的功能提出了更为严格的要求。为保证钢板在翻转过程中要实现尽可能小的冲击，设计者应考虑以下几个方面的问题： 翻转臂在初始位置时不得与钢板接触，以达到空载起动的目的； 在翻转过程中不带钢板一侧的翻转臂要快速越过中点，提前和送钢板一侧的翻转臂在不到90的位置实现交接，然后接、送两翻臂同时运动到终点以后的位置完成钢板的交接； 为了减少震动和不产生噪声，要求钢板在即将进行交接时将速度放慢，保证交接平稳，交接完成后应快速返回，从而实现钢板的翻转； 为了提高生产率，每次翻钢板的过程最好是连续不断地进行。因此，对翻板机的上述要求就使设计者在设计过程中对翻板机的选型和具体的设计提出了更高的要求。一般常见的几种翻板机的形式如下： 齿轮传动双臂翻板机，这是一种最早的翻板机，具有结构简单的特点，但其翻转过程中会产生很大的噪声，而且在接送过程中钢板表面可能有一定的损伤，整个翻转过程电动机还要进行正反转，因此在现代大生产中已经很少使用； 双臂曲柄摇杆式翻板机，交接过程非常平稳，不会产生噪音，对钢板也不会造成划伤，是目前较为先进的翻板机；2 液压翻板机，在计算机和液压伺服技术不断发展的形式下，液压技术由于其独有的优良特性也被广泛的用于冶金设备中。液压式翻板机能够实现位置精确控制，动作平稳，可靠、无冲击和自动控制，但其对控制水平要求高，投资较大，所以有一定的局限性。就目前的发展形式来看，液压控制技术的飞速发展为翻板机的自动控制提供了更加优越的工作环境，使翻版机能平稳、无冲击、无噪声地完成翻板过程，是中厚板行业翻板机的一个发展方向。这次课题设计的翻板机为双臂曲柄摇杆式，也是目前运用的最广泛的翻板机。双臂曲柄摇杆式翻板机由电机、减速机、曲柄连杆机构组成。电机、减速机提供低速大扭矩的动力，由两个曲柄连杆机构分别带动翻版臂和接板臂的旋转，从而实现翻板的动作。双臂曲柄摇杆式翻板机与其它型式的电动翻板机相比具有更优越的特性。如工作可靠，交接过程比较平稳，使钢板平稳翻转，并且不磨损钢板表面，能实现可逆翻转，一次翻版不需要电机正反转等等。再加上其投资比较适中，因此被广大的厂家所采用。1.2研究背景国内最早使用的双臂曲柄摇杆式翻板机几乎都是从国外引进的设备，或者是仿制。而后中国许多研究机构及厂家开始自主研发，也对设备进行不断地改进。例如早在1994年，重庆大学的王勇勤就发表了相关论文，从机械优化的角度对双臂曲柄摇杆式翻板机进行了分析，并得到了一系列有益的结论。他在论文中给出了这种翻板机的机构参数的确定方法，并利用此方法对2800中板车间现行的翻板机进行了分析并提出了改进意见。此后，国内很多专家还在继续着这方面的研究，并且都有各自的成果。例如在结构分析方面，重庆钢铁设计院的胡坚对中板翻板机典型结构进行了运动分析，其中就包含了对双臂曲柄摇杆式翻板机的运动分析及受力分析。2010年贾景珍和荀凤超也发表了相关论文，他们采用了坐标约束轮换法，建立目标函数，对翻板机构和链板机构的传动角、杆件尺寸、夹角等主要参数进行了优化，优化后的翻板、接板过程更加顺畅。随着科技的发展，人们对机构的运动分析以及结构设计不仅仅限于传统的方法，还开始利用如ADMAS、Mathcad、ANSYS等软件辅助设计。例如，中冶赛迪的刘歌和王勤曾利用ADMAS软件进行了翻板机的运动仿真，从而得到所需的机构参数，完成了翻板机的机构设计。永州职业技术学院的谢晓华在进行曲柄摇杆机构的运动分析和优化设计时也利用了Pro/E系统的行为建模技术。近些年来许多专家都进行了这方面的研究，通过对机构的仿真来进行优化设计，这样的研究具有很大的意义。在实际安装及生产过程中，曲柄摇杆式翻板机最大的缺点是安装调试比较困难。这是因为在设2备零部件的加工装配过程中会产生加工装配误差，并且基础也有误差，在安装时还会产生安装误差，所以安装完毕后的翻板机给杆件的实际尺寸跟理论尺寸必然会有一定的偏差。而机构任何一个尺寸变化都会引起整个翻板过程的变化，甚至可能导致翻板失败。通过采用仿真技术就能很好的解决这个问题，不需要浪费太多的人力物理和时间，而且它能够使机构的造型形象化、可视化，也能使整个机构的设计在精确、高效的基础上更加形象、生动。在此次课题中，没有这方面的要求，但是我也会尝试着运用。虽然国内外对于曲柄摇杆式翻板机的研究已经进行了很多年了，而且也有很多的改进，但是不得不承认它还有很多值得改进的地方，我们期待着更好的翻板机的产生。1.3设计内容这次课题的目的首先是要弄清双臂曲柄摇杆式翻板机的基本原理，根据项目提供的原始参数，运用运动学原理，计算双臂曲柄摇杆式翻板机的运动参数，以此确定翻板机的主要结构尺寸，包括机构的传动角、杆件尺寸、夹角等。在此基础上对翻板机机械部分进行设计，并尽可能优化其尺寸。也就是说在完成课题的过程中大致过程可以总结为：基本原理阐述、运动参数确定、机构设计和机械部分设计。设计过程中双臂曲柄摇杆机构的参数设计是翻板机设计的主要任务和难点。在机械工作过程中，机构的运动性能和动力性能影响着整个机器的工作效率和加工产品的质量，所以机构的设计尤为重要。而在翻板机的翻版过程中，两个曲柄连杆机构要素要协调工作，相互影响，又增加了优化设计曲柄连杆机构的难度。曲柄摇杆机构也是翻板机的主传动机构，我们从具体的翻版过程也能了解为什么主传动机构的设计会如此重要。翻板机的传动方式为：减速机曲柄带动大拉杆，大拉杆带动摇杆主轴，摇杆主轴通过撑杆驱动翻板臂，从而实现翻板臂动作为实现可靠的翻版过程。翻板机在实际的使用过程中，可能会因受力不均匀、冲击力大、启动频繁等原因，引起翻板机传动主轴摇杆在使用中相对于传动主轴转动，使得撑杆支撑长度不统一，翻板臂不在同一平面上，引起减速机及中间轴损坏，同时开口不一致，当其中一部分开口度过大时，会经常发生掉钢事故，引起机器作业率下降，使得检修时间增多，严重影响生产。所以我们必须要重视主传动机构的设计。平面机构常用的设计方法有：试验法、几何法和解析法。三者各有优缺点。相比之下，此次课题中利用解析法更能够算出启动阶段、交接钢板阶段、放钢阶段的翻板机运动轨迹参数。但解析法的计算比较复杂，运算量也比较大。曲柄摇3杆机构设计复杂，在研究这个问题时许多人采用目标优化的方法，将曲柄摇杆机构的设计问题转化为求解多目标约束函数最优化问题，并通过权重系数的调整实现对侧重点的要求，采用复合行法求解实现了全局优化的目的。孟维云和鹿晓阳就曾发表了一篇关于运用这种方法对曲柄摇杆机构的综合优化设计的文章。前面提到的贾景珍和荀凤超两位也采用的是同类方法。同时也可以采用计算机辅助的方法，例如运用建模技术则可以使设计在很短时间内找到完成任务的方案，使得产品设计变得更好更快。此次我所采用的方法是参照重庆大学的王勇勤提出的优化设计方法。在设计完了翻板机的机构以后还必须要进行运动仿真，以此来观测所设计的机构是否合理，本次设计采用的仿真软件为ADAMS。通过仿真得到翻板机的运作的动画翻板机主减速器是翻板机的重要组成部分，由电机直接带动，经过齿轮多级减速后将扭矩放大输出，由输出轴与翻板机的两个曲柄翻板臂联结。翻板机减速器的输出性能直接影响到曲柄翻板臂的工作性能。例如，翻板机在将钢板翻起和放下时，产生的冲击载荷将传递到减速器中的各个齿轮、减速器箱体、箱盖、轴及轴承上，引起上述零件产生不同程度的变形，加之不可避免的制造误差，是齿轮工作时产生啮入啮出冲击、振动并引起齿廓齿向的偏载。这样一来，齿轮的啮合性能和承载能力下降就会影响到翻板机主减速器的输出性能。这个问题成沛祥和王聪在他们发表的论文中提到了，并且提出了改善的方法。所以减速器的设计也是翻板机机械部分设计中的一部分。在进行翻板机的运动分析和结构设计时，还要充分考虑翻板机可能出现的失效问题，这样就可以从结构上改进，使翻板机的性能更佳。我们也可以对其中的某些零件进行强度分析，观测其受力情况和变形情况，以此来确定其是否符合要求。例如在翻版过程中常会出现两个问题，即翻板失效和翻臂的断裂。引起翻板失效的本质是驱动翻板机两侧翻臂运动的双曲柄摇杆机构中的各受力杆件在运动周期内，个别构件的运动方式偏离了设定的运动轨迹。而接触钢板的工作表面存在不同时接触钢板时会使翻臂受到非均匀分布的力，这样一来，翻臂下的撑杆就容易发生弯曲变形或者断裂事故。对于失效的分析和调整方法董军等人一起发表了相关论文，可供参考。设计完后还要考虑一些使用上的实际问题，例如确定润滑方式维修要点等等，这些都是设计内容的一部分。6重庆大学本科生毕业设计（论文） 2 工作原理2 双臂曲柄摇杆式翻板机的工作原理 图2.1是双臂曲柄摇杆式翻板机的机构简图。从图中可以看出，该机构是由两个曲柄摇杆机构在曲柄轴上刚性固结组合而成的。曲柄安装在减速器的低速轴的两端，两曲柄具有一定的位置差。 图2.1双臂曲柄摇杆是翻板机的机构简图图2.2 双臂曲柄摇杆式翻板机的工艺要求图假设该翻板机是5右送料，翻臂为送料拨杆，翻臂接料拨杆。每根摇杆轴上安装有若干拨料杆。其具体要求如图2.2所示，运动开始时，送料拨杆先向下偏转5，以达到空载的起动目的，然后逆时针托起钢板到达与水平位置成85，与此同时接料拨杆也由原来的水平位置旋转于与送料拨杆平行或接近平行的位置。然后两拨杆夹持着钢板一起转动，开始钢板的交接。当它们共同旋转10后，送料拨杆开始返回，直到水平位置。而接料拨杆也托着钢板返回，当它处于水平位置的时候，钢板落到辊道上，完成180翻面。此时接料拨杆继续向下偏转到达5的位置然后回到起始的水平位置。这样一次翻板的动作就完成了。重庆大学本科生毕业设计（论文） 3 机构设计3 机构设计此次设计中我们选用的是5右送料，其运动过程跟左送料刚好相反，但其机构设计的计算相同。3.1四杆机构极位夹角的确定以机构学的角度对翻板机的运作过程进行了分析的基础上，有专家曾用优化设计的方法进行过进一步的分析，并得到了一个重要结论：为了保证交接过程平稳可靠，即为了达到在拨杆夹持钢板同时旋转期间，两拨杆基本上能保持同步旋转，两套曲柄摇杆机构的极位夹角必须相同，并且当其值为零时，同步性最优。即：=0 。另外，该专家还指出由优化设计的结果可以表明，式是影响同步性因素的主要因素，机构中其它尺寸的影响并不十分显著。基于这一结论，我们可以对翻板机的设计方法加以简化，并且这种简化会带给我们很多的方便，而其对优化结果却没有太大的影响。本次设计中对曲柄摇杆机构的设计就采用了此种方法。3.2摇杆摆角和偏角的选取根据翻板机的工作特性，为满足两拨杆在一定角度范围内基本上能同步旋转，应该要正确选择摆角和偏角。事实上它们两者之间是存在某种联系的，其推导如下。如图所示：图3,1摆角及偏角的选取图假设工艺要求两拨杆在角处开始钢板交接，此时送料拨杆所转过的总角度为： (3.1)接料拨杆所转过的总角度为： (3.2)由前面所介绍呃工作原理可知，当拨杆开始钢板交接时，它们所转过的总角度相等。于是有 (3.3)由上面三式整理可得： (3.4)由图可已得到： (3.5)将（4）式代入（5）式并整理可得： (3.6)另外，两拨杆至少在85位置开始钢板交接，即： (3.7)因此可以由上式来求得和的大小。本次设计初选为5送料，所以取值为5，由（6）式可得的值为100。检验：，符合式(3.7)的要求。因此，确定了，。3.3机构尺寸的确定在设计过程中首先根据场地等条件的限制，预先确定好、和。这样一来两套曲柄摇杆机构的基架长度和便已经确定了。其具体值如下：mm，mm，mm由此可以算出 (3.8) (3.9)图3.1翻板机的机构简图3.3.1第一套四杆机构的尺寸确定预先确定摇杆长度，根据，基架长度及摇杆摆角，以及前面已经预先设定或者求得的数据可作出第一套四杆机构的尺寸确定图3.2。从而根据图形求出其余杆件的尺寸。在图中，由向量关系可得： (3.10) (3.11) (3.12)故： (3.13) 又由于 (3.14)所以： (3.15) 图3.2 第一套四杆机构的尺寸确定图另外，从图中我们可以方便地求得连杆长度： (3.16) 3.3.2 第二套机构尺寸的确定同样根据已知的尺寸作出第二套机构的尺寸确定图3.3。按照第一四杆机构尺寸确定的方法，同样的，可方便的求得第二套机构的尺寸，其计算过程如下： 8图3.3 第二套四杆机构的尺寸确定图 (3.17) (3.18) 3.3.3曲柄存在条件及传动角的验算当两套四杆机构的尺寸确定之后，还需要进行曲柄存在条件及传动角大小的验算。曲柄存在的条件是： 曲柄为最短杆 机构中最短杆与最长干之和小于或等于其余两杆长度之和。此处， mm， mm， mmmm， mm, mm曲柄长度分别为，满足最短杆要求，且 (3.19) (3.20)也满足最短杆与最长干之和小于或等于其余两杆长度之和的要求，因此杆长符合要求。传动角验算图可参考图如下：图3.4 传动角的验算图由图3.4可得： (3.21)一般的，。若曲柄存在条件或传动角大小不满足要求，可修改，或，重新计算，知道满足要求为止。由以上所求的数据进行计算，结果如下： (3.22) (3.23) (3.24) (3.25)结果显示，不论是曲柄存在条件还是传动角大小，均满足要求，设计合理。3.3.4两拨杆与摇杆间夹角及的确定在图3.5中，设送料拨杆下偏角为，则有：图3.5 确定图 (3.26) (3.27)那么： (3.28)此次设计中取送料拨杆下偏角，因此具体计算过程如下： (3.29) (3.30) (3.31)图3.6 的确定图同样，在图3.6中设接料拨杆回程时向下偏转角度也为，则有： (3.32) (3.33)那么： (3.34)此次设计中取接料拨杆回程时向下偏转角度，因此具体计算过程如下： (3.35) (3.36)故： (3.37)3.3.5两曲柄初始位置及的确定在上图3.5中 (3.38) (3.39) (3.40) (3.41)那么： (3.42)将所求得的数据代入上面的式子进行计算，其具体过程及结果如下： (3.43) (3.44) (3.45) (3.46)故： (3.47)在图3.6中 (3.48) (3.49) (3.50) (3.51)那么： (3.52)将所求得的数据代入上面的式子进行计算，其具体过程及结果如下： (3.54) (3.55) (3.56) (3.57) 故： (3.58)需要注意的是及均为曲柄与它们极限位置的夹角，从图8和图9中，我们不难求出它们与水平位置的夹角及，从而求得两曲柄间的夹角。即： (3.59) (3.60) (3.61)将所求得的数据代入上式进行计算，其具体过程及结果如下： (3.62) (3.63)故： (3.64)至此，翻板机的所有尺寸均已确定。其图形如下：图3.7 双臂曲柄摇杆式翻板机的机构尺寸图41重庆大学本科生毕业设计（论文） 4 运动仿真4 运用ADMAS进行机构的运动仿真设计完尺寸后需要运用软件对机构进行仿真，分析其运动，看是否达到要求，此次仿真选用的是ADAMS软件。ADAMS，即机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，该软件是美国MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)开发的虚拟样机分析软件，现已经并入美国MSC公司。目前，ADAMS已经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。ADAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。另一方面，又是虚拟样机分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台。本次仿真中只需要用到它的运动学和动力学分析，然后输出位移、速度、加速度和反作用曲线即可。最重要的是要在仿真的过程中观看是否达到接料拨杆和送料拨杆在85时开始一起运动10，若不能达到便需要进行优化设计，则需要改进机构。此次设计中选择的送料方式为左驱动左送料。用ADMAS进行仿真的具体过程记录如下。4.1创建模型4.1.1设置建模工作环境图4.1 工具框在启动ADAMS时，可以通过选择预定单位制和重力加速度定义建模环境。在开始的对话窗口中，有两个选项栏：重力选项和单位选项，重力选项用于设置重力的有无及其方向，在本次方正中重力方向为大地坐标系Y轴的负方向；单位选项用于设置模型的单位，本次仿真中的长度、质量、力、时间和角度的单位分别设置为毫米(mm)、千克(kg)、牛顿(N)、秒(s)、和度()。除了可以在开始菜单中设置重力和模型的单位外，还可以使用设置菜单，这样可以更全面的设置模型的工作环境，例如：设置重力及方向、单位、工作网格、图标大小等等。其具体操作步骤就不详细的说明了。4.1.2创建物体设置完工作环境以后，开始创建构成模型的物体。在ADAMS中提供有零件库，可以用来创建各种基本形状的物体。在此次模拟仿真中由于模型可以简化得十分简单，所以创建模型的时候直接利用零件库就行了，主要是利用杆件的创建。其实我们也可以使用其它的软件创建然后将模型输入到ADAMS中，这种法一般用于复杂的模型建立，因为在ADAMS在建立模型始终不如一些专门的软件方便。创建好的简化模型如下图：图4.2 双臂曲柄摇杆机构的运动模型4.1.3创建约束副创建了构成模型的物体以后，还需要利用约束副将它们连接起来，以定义各物体之间的相对运动。否则它们之间只是一些不相关的构件，无法传递运动。在ADAMS中提供的约束副有几种类型，其中包括：理想约束、虚约束、高副约束和运动驱动。理想约束是指通常的具有物理意义的约束副，如：旋转副、移动副、齿轮副等；虚约束用于限制物体之间的相对运动，如限制两个物体之间的平行运动；高复约束用于定义两个物体在运动过程中的接触情况；运动驱动用于驱动模型按一定的规律运动。在此次仿真中，只需要用到理想约束。其具体添加如下：加约束副后的图形如下：图3.1翻板机的机构简图图 4.3 添加运动副后的图形如图4.3所示，对照着图3.1的机构简图，在、和处分别添加两个构件之间的旋转副，、和O处均添加相对于地面的旋转副。4.1.4施加力在创建模型的过程中经常需要施加力，我们平时所用到的主要是通常的力和力矩。在本次模拟中，需要给四杆机构的曲柄施加一个驱动力矩。在仿真中不涉及到计算力，所以可以不需要力矩的大小，但其大小可以估算出来的，因为在后面的计算中会涉及到，所以在这里先计算出来为以后的计算做准备。 假设翻板机所翻板厚为10(mm),宽度为4200(mm)，长度为12000(mm)，钢的密度为7.85()。翻板机拨杆运动速度设定为5/3()。可以看做加载在没跟接、送料波杆上均布载荷为 (4.1)施加约束后如图4.4和4.5所示：图4.4 施加力矩后显示图1那么估算每根拨杆上所需力矩为 (4.2)因此，总的力矩为 (4.3)图4.5 施加力矩后显示图24.2仿真和动画创建完成机械系统的模型后，可以自动调用ADAMS/Solver对模型进行仿真求解。在进行仿真前，系统会自动根据模型的自由度判断该模型是进行运动学仿真还是动力学仿真。如果整个模型的自由度为0，则进行运动学仿真；如果自由度为1或者大于1，则对其进行动力学的仿真。在此次仿真中进行的是动力学仿真。ADAMS在进行动力学仿真时，系统会自动根据施加咋模型上的外力和激励计算出模型中任意点的位移、速度和加速度以及内部作用力。如果是运动学仿真，其位移、速度、加速度的值都不受加载在模型上的外力的影响。此次仿真中，动画显示结果是不可或缺的一部分内容，因为动画显示能从感官上形象的观察到翻板机在工作时翻板的运动过程，也便于发现问题。观看的时候要注意观察是送料和接料拨杆是否符合特定的一段时间一起运动的规律。无法在此处将动画过程播放，于是采用截图的形式，如图4.6所示，每副小图为仿真过程中一个周期的某时刻，其过程解释如下：图4.6中，(1)图是运动刚开始时，(2)图是送料拨杆下偏5时，拨杆继续运动，其中某时刻如图(3)，图(4)是在送料拨杆运动到85左右的时候两杆刚好几乎平行时，图(5)是两杆一起运动了10左右即将分开的时候，然后送料拨杆返回，接料（4.6.2）（4.6.1）（4.6.4）（4.6.3）（4.6.6）（4.6.5）（4.6.8）（4.6.7）图4.6 运动仿真过程拨杆带着钢板继续运动，图(6)为中间的某时刻，送料拨杆在到达水平后继续运动，下偏5，图(7)所示便是送料拨杆下偏5时的截图，最后两杆同时回到水平位置，如图(8)所示。至此，一个周期结束。4.3输出结果在对模型进行了仿真以后，可以用曲线的形式输出仿真结果，便于进行数据的分析检查。在ADAMS中几乎可以测量模型的任意参数。例如在本次仿真中我们输出的速度、加速度的曲线。其实还可以输出位移、约束副的相对位移、相对速度、相对加速度以及所受的力和力矩等。我们也可以选择任意的测量对象。在这里我选择的是送料拨杆和接料拨杆作为分析对象。其输出曲线如下：图4.7 送料拨杆的角速度和角加速度曲线图4.8 接料拨杆的角速度和角加速度曲线重庆大学本科生毕业设计（论文） 5传动装置的总体设计5 翻板机传动装置的总体设计传统的翻板机的驱动型式大多采用电机驱动，在本次设计中采用了两台电动机提供动力，经过齿轮多级减速后将扭矩放大输出，两输出轴与翻板机的两个曲柄相连接。这种电机驱动的传动装置想对来说比较简单、操作及维修业十分的方便。但同时也不可避免的存在一些问题，例如在频繁的启动制动中，翻板臂会受到多次的振动和冲击，这使得其容易断裂，给生产带来很多的不便。由此也可以看出，翻板机的减速器输出性能直接影响着翻板臂的工作性能。进行减速器的设计除了要设计轴和齿轮等具体零件，还要进行传动装置的总体设计，其内容包括了传动方案的确定、电动机型号的选择、合理分配传动比以及计算传动装置的运动参数与动力参数等等。在本次设计中，不涉及减速器的具体零件设计，但是包涵了传动装置的总体设计。5.1确定传动方案在翻版机的传动中采用闭式斜齿轮传动，根据传动比的要求定为四级传动。其传动方案图如图5.1所示图5.1 传动方案简图5.2电动机的选择电动机时系列化的标准产品。因此在选取电动机时不能只按某一方面，要综合全面考虑，我们需要根据工作载荷、工作要求、工作环境、安装要求及尺寸、重量等各方面的因素来选择电动机的类型和结构形式、容量和转速，从而确定具体型号。5.2.1电动机类型的选择选择电动机类型一般根据电流种类、工作条件及载荷特点等选择，如无特殊要求一般选用交流电动机。此次设计根据工作条件和所给要求，最终选用用得较为广泛的Y系列封闭式三相异步电动机5.2.2确定电动机的容量电动机的容量即指电动机的功率，其值确定得是否合适，既影响电动机的工作，又影响经济性。若容量小于工作要求则不能保证机器的正常工作，或者长期过载会使得电动机过早损坏。相对应的如果电动机的容量过大，不仅电动机价格会很高，也不能充分利用其性能，而且由于电动机经常会不在满载下运行，其效率和功率因素都较低，造成资源的浪费。电动机的容量与工作情况有关，因为工作情况直接关系着决定容量的发热条件。用于长期连续运转且载荷变动较少的常温下工作的电动机，只要使电动机的负载不超过其额定值，电动机便不会过热。即按等于或者略大于额定功率的计算。初步估算工作机构所需功率，其具体计算如下仍然按照前面的条件，假设翻板机所翻板厚为10(mm),宽度为4200(mm)，长度为12000(mm)，钢的密度为7.85()。翻板机拨杆运动速度设定为5/3()。已经计算出总的力矩为。电动机所需的功率计算公式为： (5.1) (5.2)因此： (5.3) 其中，。 (5.4)查手册可得，滚动轴承的效率为0.98,；齿轮的传动效率为0.97；联轴器的效率为0.99。故： (5.5) (5.6)得到： (5.7)查设计手册选定电动机的额定功率为2.2KW。5.2.3电动机转速的确定同类型的容量相同的电动机有几种不同的转速。所选的额定功率为2.2KW的三相异步电动机的转速有2670（）、1430（）、960（）、710（）四种。由于翻板机的运动速度很慢，曲柄的工作转速为 ，所以只需要较低的转速。电动机的转速高低不仅影响其尺寸、重量和价格，还会影响到传动装置的总传动比和尺寸大小。所以在确定电动机转速的时候要充分考虑这些因素，将各速度进行分析比较，选择一个使得设计既合理又经济的转速。根据传动比的合理范围以及考虑到工作转速很小，可选择较小转速的电动机。查表可以定所选电动机型号为Y132S8，其额定功率为2.2KW，满载转速为710。5.3确定传动装置的总传动比并分配各级传动比5.3.1求总传动比由选定的电动机的满载转速和工作机构运动转速可求得传动装置的总传动比，具体计算为： (5.8)5.3.2分配各级传动机构的传动比各级传动比的分配是传动装置设计中的一个主要问题，传动比分配合理与否将会直接影响到传动装置的尺寸、重量、润滑及经济性等很多方面。各级传动比试应在合理的范围之内，这里采用的是斜齿圆柱齿轮传动，其传动比应在3至5 之间。各级传动比与总传动比的关系为 (5.9)考虑到润滑及扭矩传递等因素，取各级传动比之间的关系为：， (5.10)故： (5.11)则： (5.12) (5.13) (5.14) (5.15)各级传动比分配结束。5.3.3传动装置的运动和动力参数的计算传动装置的运动和动力参数的计算就是求出各轴的功率、转速和扭矩，以进行各零件的设计计算。各轴的功率和扭矩以输入端计算，齿轮的设计计算也用此扭矩，用以简化计算。计算时，将转速装置各轴从高速到低速依次定为轴、轴、轴、轴。两轴之间的传动效率分别为、，轴与电动机主轴之间的传动效率表示为。根据各轴的功率、扭矩和转速的关系计算其值如下： 各轴功率计算 (KW) (5.15) (KW) (5.16) (KW) (5.17) (KW) (5.18) 各轴扭矩的计算电动机的输出扭矩 (5.19)故 (Nm) (5.20) (Nm) (5.21) (Nm) (5.22) (Nm) (5.23) 各轴转速计算 (r/min) (5.24) (r/min) (5.25) (r/min) (5.26) (r/min) (5.27)计算结果列表5.1所示：表5.1 轴序号功率P(kw)扭矩T(Nm)转速n(r/min)传动比i效率电动机轴0.22.697105.600.95 轴0.1914.32126.804.870.95 轴0.1866.3026.034.240.95轴0.17267.206.143.680.95轴0.16934.801.67至此，传动装置总体设计完成。 重庆大学本科生毕业设计（论文） 6 具体结构设计分析6具体结构设计分析每台机器都是由很多不同的机械零件通过组合而来的。翻板机的组成构件很多，设计过程中，很多标准件均根据要求通过查手册得到，而其它的一些零件则需要仔细考虑，包括是否能否达到要求，能不能满足所需的强度要求、尺寸要求等等。设计过程中不得