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黑板擦底板成型机的设计【优秀机械课程毕业设计含2张CAD图纸】

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黑板擦 底板 成型机 机械设计 机械课程毕业设计 黑板擦底板成型机的设计
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黑板擦底板成型机设计

黑板擦底板成型机的设计【优秀机械课程毕业设计含2张CAD图纸】

【带任务书】【22页@正文6300字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】

CAXA制图

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小带轮.dwg

设计分析图

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黑板擦底板成型机.dwg

任务书

设计题目黑板擦底板成型机设计

技术参数与要求现在的社会,随着人们的生活越来越好,更多的是重视教育工作,目前,大部分义务教育还没有采用多媒体教学,即便有,也都是不完全使用,还是要配合着黑板在使用来进行,因此,有实用价值。

黑板擦成型机快速高效,省工省时,操作简单,为教育事业提供方便,具有广泛应用价值。

该机器操作简单,成本小,价格合理,工作效率高,具有很好的推广和发展价值。

毛皮板外形尺寸范围:(2800*1400*10)mm 成型后尺寸范围:(120*60*10)mm

生产率:180块/分钟

工作量1.总装配图一张,0#;

2.零件图一张,2#;

3.有限元分析、三维仿真或程序计算光盘一张;

4.设计计算说明书一份

工作计划1.文献查阅、拟定方案                 3.5天

2.设计计算                           2.5天

3.有限元分析、三维仿真或程序计算     3天

4.绘制总装图                         11天

5.绘制零件图                         2天

6.编写设计计算说明书                 1天

目录

第一章 绪论1

1.1 课题选择的内容和现状1

1.2 选题意义1

1.3 设计内容、任务1

第二章 总体方案设计3

2.1设计任务抽象化3

2.2确定工艺原理3

2.3功能分解及功能树4

2.4 功能方案及形态学矩阵4

2.5 方案评价,确定一种方案4

2.6方案简图5

2.7 总体布局图5

第三章 执行系统设计6

3.1转盘转速设计6

3.2 推杆推力设计6

第四章 传动系统的设计7

4.1 电机的选择7

4.2 计算传动装置的运动和动力参数7

4.3 传动零件的设计计算7

第五章 有限元分析17

第六章 结构设计18

第七章 总结19

参考文献20

第一章 绪论

1.1 课题选择的内容和现状

当今的社会,随着人们的生活物质水平越来越高,我们在享受生活带来快乐的同时,更多的人开始重视对子女的教育工作,初中两年制,而现如今,国家教育部早已把义务教育定为九年制,为的就是让下一代的人能够得到更多的教育。教师的职业也开始变得越来越受人们尊敬。近几年,普及高中的呼声更是一浪高过一浪。目前学校的情况是,大部分义务教育还没有采用多媒体教学,即便高等教育的大学校园采用这种教学方式,但也都是不完全使用,还是要配合着黑板的使用来进行更详细有效的说明,据有关部门反映,在义务教育阶段,采用多媒体教学并不利于学生对知道的掌握。因此,各校对黑板擦的需求还是很普遍的。由于黑板擦的使用寿命不是很长,因此,一个能够快速成型黑板擦的机器是很有实用价值的。

目前,我国的生产切板的机器各类繁多,已经从最简单的人工切割,发展到了用激光对木板的切割。但由于应用领域的不同,在考虑经济的角度,在一些要求精度不高的情况下,还是采用较为普遍的刀具对木板进行切割。

1.2 选题意义

黑板擦成型机快速高效,省工省时,操作简单,为教育事业提供方便,具有广泛应用价值。

该机器操作简单,成本小,价格合理,工作效率高,具有很好的推广和发展价值。

黑板擦成型机是利用电动机来带动转盘,实现木板的往复运动,利用刀具不动,对木板进行切割的工作,它是一种发明和利用都比较早的机器,实用性比较好,但是噪音大,但是在中小型企业中用的还是比较的多。

1.3 设计内容

本次设计主要设计黑板擦成型机,其中:

(1)总体设计

黑板擦成型机结构主要有机架,切割机构,传动机构组成。机架主要是由铸造而成。切割机构,主要是由转盘、连杆、刀具组成。传动系统主要由电动机,V带,减速器构成。

(2)切割机构设计

切割机构主要由一对不可移动的无齿锯组成。其结构类似于生活中使用的砂轮一样。

(3)传动机构设计

传动系统主要由电动机、减速器和V带轮构成,其中通过减速器来实现预期的速度要去。

参考文献

[1] 俞新陆,何德誉.锻压手册,第3卷,锻压车间设备.北京:机械工业出版社,2002.

[2] 左健民.液压与气压传动.第三版.北京:机械工业出版社,1996.

[3] 梁应彪. 板材剪切力的测试. 北京: 锻压技术. 1992, 第六期

[4] 孙志礼,马星国,黄秋波,闫玉涛. 机械设计. 北京: 科学出版社,2008

[5] 刘鸿文.材料力学.第三版.北京:高等教育出版社,1992

[6] 秦大同, 谢里阳. 机械设计手册(3)[M]. 北京:化学工业出版社. 2011, 1

[7] 徐灏. 机械设计手册(4)[M]. 北京:机械工业出版社. 2000, 6

[8] 巩云鹏, 田万禄, 张伟华, 黄秋波. 机械设计课程设计[M]. 北京:科学工业出版社. 2008

[9] 孙桓,陈作模.机械原理.第六版.北京:高等教育出版社,2001.

[10] 濮良贵,纪名刚.机械设计.第七版.北京:高等教育出版社,2001.

[11] 梁应彪.板材剪切力的测试.北京:锻压技术,1992,第六期.

[12] 王世刚,张春宜,徐起贺.机械设计实践.哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社2001.

[13] 徐灏.机械设计手册(1--5册).第二版.北京:机械工业出版社,2000.6.

[14] 崔占全,邱平善.机械工程材料.哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2001.

[15] 刘鸿文.材料力学(上、下册).第三版.北京:高等教育出版社,1992.

[16] 大连理工大学工程画教研室.机械制图.第四版.北京:高等教育出版社,1993.

[17] 哈尔滨工业大学理论力学教研组.理论力学(上、下册).第六版.北京:高等教育出版社,1997.

[18] 邓文英.金属工艺学(上、下册).北京:高等教育出版社,1991.        

[19] 赵中华,徐新成.结点偏置曲柄滑块机构的运动特性.锻压装备与制造技术,2004年第3期.


内容简介:
辽宁工业大学专业课程设计任务书 院(系): 机械工程与自动化学院 教研室: 机械设计教研室 学 号 080103069 学生姓名 阎忠凯 专业(班级) 机设 083 设计题目 黑板擦底板成型机设计 技 术 参 数 与 要 求 现在的社会,随着人们的生活越来越好,更多的是重视教育工作,目前,大部分义务教育还没有采用多媒体教学,即便有,也都是不完全使用,还是要配合着黑板在使用来进行,因此,有实用价值。 黑板擦成型机快速高效,省工省时,操作简单,为教育事业提供方便,具 有广泛应用价值。 该机器操作简单 ,成本小,价格合理,工作效率高,具有很好的推广和发展价值。 毛皮板外形尺寸范围: (2800*1400*10)mm 成型后尺寸范围:( 120*60*10) mm 生产率: 180 块 /分钟 工 作 量 1. 总装配图一张, 0#; 2. 零件图一张, 2#; 3. 有限元分析、三维仿真或程序计算光盘一张; 4. 设计计算说明书一份 工 作 计 划 1. 文献查阅、拟定方案 3.5 天 2. 设计计算 2.5 天 3. 有限元分析、三维仿真或程序计 算 3 天 4. 绘制总装图 11 天 5. 绘制零件图 2 天 6. 编写设计计算说明书 1 天 7. 答辩 1 天 成 绩 评 定 图面 (40 ) 说明书 (20 ) 答辩 (20 ) 平时 (10 ) 有限元分析、三维仿真或程序计算 (10 ) 总分 成绩: 指导教师签字: 学生签字: 年 月 日 nts nts辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 ( 计 算 )书 辽宁工业大学 专 业 课 程 设 计 说 明 书 题目: 黑板擦 底板 成型 机设计 学院(系): 机械工程与自动化学院 专业班级: 学 号: 学生姓名: 指导教师: 起止时间: 2011.12.12-2012.1.7 nts辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 ( 计 算 )书 辽宁工业大学专业课程设计任务书 院(系): 机械工程与自动化学院 教研室: 机械设计教研室 学 号 080103069 学生姓名 阎忠凯 专业(班级) 机设 083 设计题目 黑板擦底板成型机设计 技 术 参 数 与 要 求 现在的社会,随着人们的生活越来越好,更多的是重视教育工作,目前,大部分义务教 育还没有采用多媒体教学,即便有,也都是不完全使用,还是要配合着黑板在使用来进行,因此,有实用价值。 黑板擦成型机快速高效,省工省时,操作简单,为教育事业提供方便,具有广泛应用价值。 该机器操作简单 ,成本小,价格合理,工作效率高,具有很好的推广和发展价值。 毛皮板外形尺寸范围: (2800*1400*10)mm 成型后尺寸范围:( 120*60*10) mm 生产率: 180 块 /分钟 工 作 量 1. 总装配图一张, 0#; 2. 零件图一张, 2#; 3. 有限元分析、三维仿真或程序计算光盘一张; 4. 设计计算说明书一份 工 作 计 划 1. 文献查阅、拟定方案 3.5 天 2. 设计计算 2.5 天 3. 有限元分析、三维仿真或程序计算 3 天 4. 绘制总装图 11 天 5. 绘制零件图 2 天 6. 编写设计计算说明书 1 天 7. 答辩 1 天 成 绩 评 定 图面 (40 ) 说明书 (20 ) 答辩 (20 ) 平时 (10 ) 有限元分析、三维仿真或程序计算 (10 ) 总分 成绩: 指导教师签字: 学生签字: 年 月 日 nts辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 ( 计 算 )书 目录 第一章 绪论 . 1 1.1 课题选择的内容和现状 . 1 1.2 选题意义 . 1 1.3 设计内容、任务 . 1 第二章 总体方案设计 . 3 2.1 设计任务抽象化 . 3 2.2 确定工艺原理 . 3 2 3 功能分解及功能树 . 4 2.4 功能方案及形态学矩阵 . 4 2.5 方案评价,确定一种方案 . 4 2.6 方案简图 . 5 2.7 总体布局图 . 5 第三章 执行系统设计 . 6 3.1 转盘转速设计 . 6 3.2 推杆推力设计 . 6 第四章 传动系统的设计 . 7 4.1 电机的选择 . 7 4.2 计算传动装置的运动和动力参数 . 7 4.3 传动零件的设计计算 . 7 第五章 有限元分析 . 17 第六章 结构设计 . 18 第七章 总结 . 19 参考文献 . 20 nts辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 ( 计 算 )书 第 1 页 共 20 页 第一章 绪论 1.1 课题选择的 内容和现状 当今的社会,随着人们的生活物质水平越来越高,我们在享受生活带来快乐的同时,更多的人开始重视对 子女的教育工作,有的家长后悔当初没有这么优越的条件,不能够得到很好的教育,因此,对子女的教育放在的首要的位置。在过去,文化大 革命期间,小学还是五年制,初中两年制,而现如今,国家教育部早已把义务教育定为九年制, 为的就是让下一代的人能够得到更多的教育。教师的职业也开始变得越来越受人们尊敬。 近几年,普及高中的呼声更是一浪高过一浪。目前学校的情况是,大部分义务教育还没有采用多媒体教学,即便 高等教育的大学校园采用这种教学方式,但 也都是不完全使用,还是要配合着黑板的使用来进行 更详细有效的说明 ,据有关部门反映,在义务教育 阶段,采用多媒体教学 并 不利于学生对知道的掌握。因此,各校对黑板擦的需求还是很普遍的。由于黑板擦的使用寿命不是很长,因此,一个能够快 速 成型黑板擦的机器是很有实用价值的。 目前,我国的生产切板的机器各类繁多, 已经从最简单的人工切割,发展到了用激光对木板的切割。但由于应用领域的不同,在考虑经济的角度,在一些要求精度不高的情况下,还是采用较为普遍的刀具对木板进行切割。 1.2 选题意义 黑板擦成型 机快速高效,省工省时,操作简单,为教育事业提供方便,具有广泛应用价值。 该机器操作简单,成本小,价格合理,工作效率高,具 有很好的推广和发展价值。 黑板擦成型 机 是利用电动机来带动 转盘,实现木板的 往复运动 ,利用刀具不动,对木板进行 切割的 工作,它是一种发明和利用都比较早的机器,实用性比较好,但是噪音大 , 但是在中小型企业中用的还是比较的多。 1.3 设计内容 本次设计主要设计 黑板擦成型 机 ,其中: ( 1)总体设计 黑板擦成型 机 结构主要有机架, 切割 机构,传动机构组成。机架主要是由铸造而成。 切割 机构,主要是由 转盘 、 连杆 、 刀具 组成。传动系统主要由电动机, V带, 减速器 构成。 nts辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 ( 计 算 )书 第 2 页 共 20 页 ( 2) 切割 机构设计 切割 机构主要由一对 不可 移动的 无齿锯 组成。 其结构类 似于生活中使用的 砂轮 一样。 ( 3)传动机构设计 传动系统主要由电动机 、减速器 和 V 带轮构成,其中 通过减速器来实现预期的速度要去。 nts辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 ( 计 算 )书 第 3 页 共 20 页 薄木板 成型板块 黑板擦成型 机 第二章 总体方案设计 2.1 设计任务抽象化 黑板擦成型 机主要完成 木板 板材 由成型的原料分割成 黑板板擦 需要的尺寸。 图 2-1 系统 黑箱 2.2 确定工艺原理 本次设计的黑板擦底板成型机将采用机械化,将薄木板通过无齿 锯 ,切成黑板擦底板 的 标准大小。 机械传动方案 2.2.1 凸轮机构 定位 方案 凸轮机构的工作原理如图 2-3所示:主轴的转动带动凸 轮传动,凸轮升程时推动滑块(即 木板 )作 定位 动作。回程时,滑块在弹簧的作用下上升到开始位置,准备下一个动作循环。 图 2-2 凸轮机构原理图 2.2.2 曲柄滑块机构方案 曲柄滑块机构的工作原理如图 2-3所示:通过主轴转动带动曲柄转动,曲柄通过连杆使滑块作 前后 往复运动,实现 切割 动作。曲柄滑块机构机构具有结构简单、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。 nts辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 ( 计 算 )书 第 4 页 共 20 页 图 2-3 曲柄滑块机构原理图 2 3 功能分解及功能树 黑板 擦成型 机主要包括两个动作,即木板的切割,切割后的传送, 在切割的过程中,若想达到正确的切割成型,就必须进行较合理的定位和压紧。 图 2-4 系统功能树 2.4 功能方案及形态学矩阵 表 2-1 黑板擦底板成型机 形态学矩阵 功能分解 求 解 1 2 3 A 动力源 电动机 柴油机 汽油机 B 位传动 齿轮传动 链传动 带传动 C 推板 凸轮机构 曲柄滑块机构 D 取板 吸盘 总方案数 N 3321 18 1、 A1 B3 C2 D1 2、 A2 B2 C1 D1 2.5 方案评价 初步选取 A1 B3 C2 D1 采用点评价法:各方案评价目标逐项作粗略评价,用行( +)、不行( -)、信息不足(?) 3种符号表示,最后形成总决策表,如 表 2 2所示 。 黑板擦底板成型机 木板切割 板材输送 定位 压紧 nts辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 ( 计 算 )书 第 5 页 共 20 页 表 2-2 方案评价 方案 满足功能要求 成本在规定范围内 加工装配可行 使用维护方便 满足人机学要求 - - 总评 4 3 2.6 方案简图 图 2-5 黑板擦底板成型 机方案简图 2.7 总体布局图 总体布局 如 图 2-6所示。 图 2-6 黑板擦成型 机总体布局图 nts辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 ( 计 算 )书 第 6 页 共 20 页 第三 章 执行系统设计 黑板擦成型 机 主要靠执行头推动木板,从而实现对木板的切割。 3.1 转盘转速设计 根据调查分析,黑板擦底板成型机 每分钟切 180块 ;可以设计并算出:转盘的直径为200毫米, 切割一次,成型 4块木板,转盘旋转一周,所以转盘转速 n=180 454 r/min 3.2 推杆推力 设计 压强: P=1.0mpa 接触面积: 22 2 * 3 0 * 2 0 0 3 0 * 2 2 0 0 . 0 1 8 6m a b c d m 压力: N=Pm=1.0 18600=18600N 杆与 滑道 为铸铁 -铸铁接触由表 得 =0.05 0 . 0 5 1 8 6 0 0 9 3 0FN nts辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 ( 计 算 )书 第 7 页 共 20 页 第 四 章 传动系统的设计 4.1 电机的选择 电动机的容量选择的是否合适 ,对电动机的正常工作和经济性都有影响。容量选的过小 ,不能保证工作机的正常的工作或使电动机因过载而过早的损坏 ;而容量选的过大 ,则电动机的价格较高 ,能力又不能充分利用 ,而且由于电动机经常不满载运行 ,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。 根据生产率 35 块 /分钟的计算选择电动机的型号为: Y90s-6,转速: 910 转 /分 转矩: 0.75KW。 4.2 计算传动装置的运动和动力参数 分配传动比 总传动比 i= 2635910 , 传动比分配 减 速器i=13, V 带传动比为 2-4,取 2i 带4.3 传动零件的设计计算 4.3.1 带的设计计算 在同样的张紧力下, V 带传动较平带传动能产生更大的摩擦力, V 带传动允许的传动比较大,结构简单较紧凑,造价低廉,传动平稳以及缓冲吸振等优 2。 1、确定 设计 功率 PC cp= AK P=1.2 0.8=0.96kw 式中 P 传动的额定功率( kW ) AK 工作情况系数 查 参考文献 24-4,载荷变动较大,启动每天工作时间小于 10 小时,取 AK =1.2。 2. 确定 带轮基 准直 径1dd、2dd选择小带轮 直 径1dd=100mm 带速 v V=100060 11 ndd=100060 960100 =5.02 5m/s 在 5 25m/s 之间 ,故合乎要求 确定 从动轮基 准直 径 2dd 112 idd d = 4*100*(1-0.02)=392 查表取标准值 2dd =400mm nts辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 ( 计 算 )书 第 8 页 共 20 页 实际从动轮转 速2n和 实际传动 比 i 不 计 影 响 ,若算得 2n 与 预 定 转 速相差 %5 为允许 。 i=12dddd= 41004002n =带in1 = 4910 =227.5r/min 3. 确定中心距 a 和 带 的基准 长 度dL初定中心0a本题 目 没 有 给 定中心距,故按式 3 25 确定 0.7(dd2+dd1)0a2(dd2+dd1) 0.7( 100+400) 0a2( 100+400) 3500a1000 取0a=400 。 确定 带 的 计 算基准 长 度CL按式 cL20a+2(1dd+2dd)+02124)(add dd =2400+2( 400+100) +4004 )100400(2=1641.65 mm 取 标 准dLdL=1600 mm 确定中心距 a 按文献 2式 a = 0a +2 dc LL =400+2 16001642 =421 mm a 调 整范 围 maxa=a +0.03Ld=421+0.031600=469 mm mina=a -0.015Ld=421-0.0151600=397 mm 4.验算 包角 a nts辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 ( 计 算 )书 第 9 页 共 20 页 180 -add dd )( 21 60 =180 -400 )100375( 60 =137 120 符合要求 5.确定 带 根 数 z按式 Z0PPc Z=1 功率 0p=ak(0p+1p+2p)kw 包角系数akak=1.25( 180051 )=1.25( 180.8.16051 )=1.09 由表查得 C1=2.07 410 C2=3.92 310 3C=5.5 1510 4C =2.55 510 0L =1320 1= 602 1n =94.2rad/s 0P=1dd 1 C1-12ddc - 3C 211 )( dd - 4C lg( 1dd 1) =10094.22.07 410 -1001092.33 -5.5 1510 2)2.94100( -2.55 510 lg(10094.2) =0.6218 1p = 4C1dd 1lg)11(11012142 sdccd=2.55 510 100 94.2 lg 19.1 110011055.2 1092.3101253=0.019 2p = 4C 1dd 1lg0LLd =2.5510-510094.2lg1642160=1.023 0p = ak ( 0p + 1p + 2p )=0.9563 (1.009+0.1768-0.05247)=0.69 V带 的根 数 取 Z=0PPc = 69.096.0 =2 6.确定初拉力 F0 nts辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 ( 计 算 )书 第 10 页 共 20 页 F0=500zPc(aK5.2 -1)+q 2 =500202.506.0)109.1 5.2(202.5 96.0 =63.4 式中 q由表查得 q=0.06Kg/m。 7.计 算 轴压力 Q Q=2F0zsin20a=2 63.4 2 sin 05.68 =236N 8、 小带轮的结构设计 材料: HT200 确定带轮的形式 由参考文献 2得:电机轴 D =24mm,电机轴伸出长度为 E=50mm,且已知小带轮的基准直径 1D =100mm, 2.5D =2.524mm=60mm 2.5D 1D 300mm 所以小带轮采用腹板式结构。带轮的基准直径为 100mm, 外径ad= ad hd 2 =100+2*2=104mm。 轮槽的尺寸 查 参考文献 1表 14.1-20 得带 轮的轮槽尺寸如下: 轮槽基准宽度db=8.5mm 基准线上槽深 minah =2.0mm 基准线下槽深minfh=7.0mm 槽间距 e =120.3mm 第一槽对称面至端面的距离 f =7mm 轮槽角 =38 确定小带轮外形尺寸 带轮宽: B = feZ 2)1( =(2-1)12+27mm=26mm 带轮外径: 1ad = ahD 21 =100+22.0mm=104mm nts辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 ( 计 算 )书 第 11 页 共 20 页 轮缘外径:1d=(1.8 2) d =(1.8 2)24mm=(43.2 48)mm,取1d=45mm 轮缘内径: )(22 faa hhdd=104-2( 2.0+7.0+5.5) =75mm 轮毂长度: 因为 B =26mm 1.5D =1.524mm=36mm L=B=26mm 9、大带轮的结构设计 材料: HT200 确定带轮的形式 初选大带轮的轴径 d =30mm, 已知大带轮的基准直径 D =400mm 300mm,所以大带轮选用轮辐式结构。 4 轮槽尺寸同小带轮。 轮缘及轮毂的尺寸: 带轮宽: B = feZ 2)1( =(2-1)12+27mm=26mm 带轮外径:aa hDd 222 =400+22.0mm=404mm 轮毂外径: 2d =(1.8 2)d =(1.8 2)30mm=(54 60)mm, 取 2d =65mm 轮毂长度: 因为 B =26mm 1.5D =1.524mm=36mm L=B=26mm 1h =3290anzP 式中: P 传递的功率,为 0.6kW n 带轮的转速,为 30r/min aZ 轮辐数,取 4 1h = 3290anzP = 3 430 6.0290 mm=49.6mm 2h =0.8 1h =0.849.6mm=39.68mm 1b =0.4 1h =0.439.68mm=15.872mm nts辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 ( 计 算 )书 第 12 页 共 20 页 2b=0.81b=0.815.872mm=12.70mm 1f=0.21h=0.249.6mm=9.92mm 2f=0.22h=0.239.68mm=7.936mm 4.3.2 连杆 机构 设计 连杆机构设计的基本问题是根据给定的要求选定机构的型式,确定各构件的尺寸,同时还要满足结构条件(如要求存在曲柄、杆长比恰当等)、动力条件(如适当的传动角等)和运动连续条件等。 根据机械的用途和性能要求的不同,对连杆机构设计的要求是多种多样的,但这些设计要求可归纳为以下三类问题: (1)预定的连杆位置要求; (2)满足预定的运动规律要求; (3)满足预定的轨迹要求 ; 连杆设计的方法有:解析法、作图法和实验法。 本次设计综合考虑,采用作图法和 按给定滑块行程 对 曲柄滑块机构设计 。 曲柄滑块机 构是 黑板擦成型 机的典型机构,这一机构将 黑板擦成型 机传动系统的旋转运动转变为滑块的往复运动,实现剪切工艺。同时,机构还具有力的放大作用(即工作载荷大于传动系统输入的作用力),满足 黑板擦成型 机瞬时峰值力的要求 2。 1、连杆的材料 由于曲柄滑块机构需要承受 较大的 力,应选择刚度较大的钢,选择 45 号钢,应力 1 =238MPa, y =238MPa, =142MPa。 2、 确定曲柄滑块 杆件长度 解析法设计平面连杆机构的首要任务是:建立机构尺寸参数与给定运动参数的方程式。不同的运动要求,所建立的方程式也就不同。然后应用不同的数学方法和解算工具去求解方程式中的尺寸参数。 由上看出,同图解法设计一样,解析法设计随着机构类型不同和运动要求不同,也没有统一的方法可以套用。求解尺寸参数时,同样也会出现有 唯一解或无穷多解或无解的情况。 现给定滑块行程 h,导路偏距 e,附加要求为机构的最大压力角 max=, 采 用解析法设计一偏置曲柄滑块机构,确定曲柄长 a 和连杆长 b。 nts辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 ( 计 算 )书 第 13 页 共 20 页 图 4-1 机构两极限位置及机构具有最大压力角位置 在 图 4-1中作出机构两极限位置及机构具有最大压力角位置。选取参考坐标系 oxy,并设滑块在两极限位置的坐标为 x1和 x2。即可得到以下三个方程 2222 )( eabx 2221 )( eabx (4.3-1) hxx 12 再根据机构具有最大压力角的位置,还可得到以下关系式: 为计算方便,设 ,则上式变为 (4.3-2) 在式 (3.3-1)和 (3.3-2)中共有四个方程,恰好能解四个待求的尺寸参数 a、 b、 x1和 x2。 为解方程可先作消元处理,将式 (3.3-2)代入式 (3.3-1)消去 b,在式 (3.3-1) 中消去 x2,得 222 em e 1) a ( mh)1(x (4.3-3) nts辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 ( 计 算 )书 第 14 页 共 20 页 (4.3-4) 由此得到含有两个待求参数 a 和 x1的二次方程组,但要解这个方程组就会导出一个四次方程,而解这个四次方程是较困难的。为此可采用近似计算方法中迭代法来解出a和 x1足够精确的近似解。具体步骤如下: 第一次迭代,先选择一个 a的初始值 ,代入式 (3.3-4)中求得第一次近似值 。然后将 和 代入式 (3.3-3)中,一般不能满足此式,会出现误差 ,即 第二次迭代,先确定 a 的变化步长 ,从而获得第二次迭代的 a值为 ,将 代入式 (3.3-4)中求得 。然后将 和 代入式 (3.3-3)中得第二次迭代的误差。 依次类推,第三次迭代直至第 n次迭代。 若给定一个足够小的允许的误差值 ,经过 n次迭代后,所得误差 时,迭代计算就可以结束,对应的 和 值即为可取的近似值,然后由式 (3.3-2)求得连杆长b。 需要说明的有 1).关于初始值 的选 取。 的选取影响到迭代的收敛性和迭代速度。在偏置曲柄滑块机构设计时,可参照对心曲柄滑块机构,滑块行程 h 等于两倍曲柄长度 a的几何关系,可选取 =0.5h 较为合理。 2).关于计算步长 的选取。 的选取主要影响到迭代的精度。如果迭代中误差绝对值 逐 渐增大,则应改变 的正、负号,使 逐渐减小。 给定滑块行程 h=1,偏距 e=0.25(以上尺寸均为相对值),允许最大压力角 max=30。试设计偏置曲柄滑块机构,确定曲柄长 a 和连杆长 b。 选择 a 的初始值 =0.5h, a的变化步长 =0.002,设定允许的误差值 =0.001,计算结果如下表。 迭代次数 a x1 nts辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 ( 计 算 )书 第 15 页 共 20 页 1 0.5000 0.9682458 -0.0635083 2 0.4980 0.9661801 -0.0476718 3 0.4960 0.9641141 -0.0318998 4 0.4940 0.9620478 -0.0161924 5 0.4920 0.9599812 -0.0005495 由计算结果可以看出,第 5次迭代结束 就小于给定的误差值了。由此可将 和 值代入式 (4.3-2)和式 (4.3-1)得 b=1.4840, x2=1.9599812 。 本装置已经设定行程 h=400mm, 则 e=0.25400=100mm, a=0.4920400=96.8mm, b=1.4840400=593.6mm。 取整即,曲柄长选 100mm,摇杆选 600mm。 3、结构设计 参考工厂样机,确定曲柄连杆的机构,如图 4-2 所示 图 4-2 连杆结构图 4、强度校核 由第 三 章计算得: F =930N 由于转矩产生的最大力发生在曲柄与导轨垂直的位置 5,作用在曲柄上的力 N = AK F / cos ( AK -安全适用系数取 1.2) N =1.2930/ 21 (1 0 0 / 6 0 0 ) N=5.68103N A =N / 1 =5.68103/238mm2=238mm2 从图 4-2 可以看出 30 处是该机构的最薄弱环节,其面积 A =( 70-30)35mm2=1400mm2 238mm2,因此满足强度要求。 nts辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 ( 计 算 )书 第 16 页 共 20 页 曲柄滑块上连接部分剪切强度校核 minA=N / =4800/142mm2=33.8mm2 A = 2R = (30/2)2=706.5minA安全。 所以曲柄滑块机构结构设计合理。 nts辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 ( 计 算 )书 第 17 页 共 20 页 第五章 有限元分析 对 支撑整个机器的底座进行分析 板长 930mm,宽 860mm,厚 25mm; ANSYS 建实体在板左部分 X 方向 240mm 和860mm处施加集中力,在板上导轨处施加 500N 的力,对板体划分网格,求解 图 5.1 板加约束与载荷图 图 5.2 板上划分网格图 图 5.3 应力分析图 图 5.4 变形趋势图 所求板所受应力小于许用应力; 因此,设计符合要求。 nts辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 ( 计 算 )书 第 18 页 共 20 页 第六章 结构设计 本装置黑板擦底板成型装置,最重要的环节就是切割木板这一执行动作。在切割这一环节,有几个关键的要点,如下: 1、 一静一动的选择。 所谓一静一动的选择指的是,在切割木板时,有两种方法,要么选择固定木板,利用刀的行走来切割,或者采用刀不动,原位高速旋转,利用曲柄滑块机构带动木板,完成切割的动作执行。本次设计采用了后者。 2、 执行导轨的设计: 黑板擦底板的切割,最重要的就是木板一定要切直。因为底板为矩形。所以 ,必须要选择导轨,这样可以控制木板的轨迹,不容易走偏。 3、 各部件的位置关系:各 部件的位置安排一定在合理,本次设计采用了一字式和罗列式。因为本装置不是重型机器,所需空间也不需要很大,因此,在设计时,注重空间的紧凑。 nts辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 ( 计 算 )书 第 19 页 共 20 页 第七章 总结 1、 总体方案的设计 在总体方案设计这一环节,主要是对相关信息的整理分析,对所要的零件进行查阅
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本文标题:黑板擦底板成型机的设计【优秀机械课程毕业设计含2张CAD图纸】
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