鋼板翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)機(jī)械設(shè)計

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1、鋼板翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)綜合一 答辯人：、 已知條件 1） 原動件由旋轉(zhuǎn)式電機(jī)驅(qū)動 2） 每分鐘翻鋼板20次； 3） 其他尺寸如圖所示； 4） 許用傳動角[Y]=50 ； |_ T 鋼板翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作原理圖 :家機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程分析 1, 當(dāng)鋼板T由車?yán)サ浪椭磷蠓錡1。 2, W1開始順時針方向轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)至鉛垂位置偏左20左右時，與 逆時針方向轉(zhuǎn)動的右翻板W2會合。 W：［與W2—同轉(zhuǎn)至鉛垂位置偏右10。左右,4, W：［折回到水平 位置，與此同時，W2順時針方向轉(zhuǎn)動到水平位置，從而完成鋼 板翻轉(zhuǎn)任務(wù)。 仿真視頻 方案一 釆用對稱兩組四連桿機(jī) 構(gòu)，兩套桿組的相位差

2、 20度，恰能夠在左翻板 到達(dá)豎直位置偏左10度 時與右翻板相遇并且一 起運(yùn)動至右側(cè)十度再分 開。 不能滿足同時從水平位置出發(fā) 仿真視頻 曾方案確定 方案二 采用四個四桿機(jī)構(gòu)，但是最外面兩組是平行四邊形桿組，故可以簡化成為兩個基本四桿機(jī) 構(gòu)。但是桿長是經(jīng)過多次嘗試確定，不可縮小，整體占面積過大。 會方案三 機(jī)構(gòu)

3、簡圖 采用兩組曲柄搖桿實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)要求 釆用兩組曲柄搖桿實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)要求 參數(shù)設(shè)計與計算 1,極為夾角確定 為了保證交接過程平穩(wěn)可靠，即為了保證兩板在平行 位置能夠同時旋轉(zhuǎn)，基本上保持同步旋轉(zhuǎn)，兩套連桿 機(jī)構(gòu)的極位夾角是一定的。左板轉(zhuǎn)動110度右板轉(zhuǎn)動 80度,極位夾角應(yīng)該(11-8) /22*360 =32.72 四連桿在運(yùn)動時搖桿的角速度不能隨意改變，故 相遇前左板w小于右板，相遇中兩板w相等,相遇 后左板W大于右板，不可能完全靠四桿機(jī)構(gòu)完成 會參數(shù)設(shè)計與計算 2,兩套連桿尺寸設(shè)計（左） 1, 確定機(jī)架位置 2, 做出極限

4、位置桿位置 3, 測量相應(yīng)桿長 計算思路 已知機(jī)架參數(shù)DE=600mm, CE=150mm,取如圖所示兩個極限位 置，由題知 ZACF=100,,曲柄長L1,連桿L2,搖桿L3 在ABCF中，L3=BC=CE/cos50=233.35mm BE=EF=CE*tan50 因?yàn)?BD=L2-L1, DF=L2+L1 又BD=DE-BE, DF=DE+EF 解得： Ll=178.77 mm, L2= 600mm, L3=233.38mm 曾參數(shù)設(shè)計與計算 2,兩套連桿尺寸設(shè)計（右） 思路 1, 確定機(jī)架位置 2, 做出極限位置桿位置 3, 測量相應(yīng)桿長 計算 B

5、C-CD-AC 已知機(jī)架參數(shù)CE=400mm, CA=150mm, ZBDC=80 設(shè)曲柄長L1,連桿L2,搖桿L3 在三角形ABD中 BC=CD=AC*tan40 =125.86mm, L3=AB=AC/cos40 =195.81mm 因?yàn)?BE 二 BC+EC, DE=CE-CD 即 BE=L1+L2, DE=L2-L1, 解得： Ll=125.86mm L2=400 mm L3= 195.81mm 會參數(shù)設(shè)計與計算 3.曲柄存在條件驗(yàn)證 Ll=178.77mm, L3=233.38mm Ll=125.86mm, L3= 195.81mm, L2

6、= 600mm, CD=618.47mm L2=400 mm AE=427mm L2+L3>L1+CD L2+L3>L1+AE # 電機(jī)選擇 1選擇電動機(jī)類型 電動機(jī)的類型根據(jù)動力源和工作要求(帶周期性變動負(fù)載 的機(jī)械，大中功率) 選用Y2系列(IP54)全封閉自扇冷式三相異步電動機(jī)，額定 電壓380V,頻率50HZo 2選擇電動機(jī)容量 對鋼板在不同翻板上分別仿真，在重力作用下，如圖3-2-1^ 鋼板在左翻板上時對左翻板施加3920N豎直向下的力，測得 左側(cè)輸入軸轉(zhuǎn)矩與時間圖 電機(jī)選擇 耶2 n

7、 田解1 gefgu) z 眾只iytfr 一 E.U03BU 二si

8、99x0.97‘=0?9 則所需電動機(jī)功率為 兀=2鳥冊=2.3】冊 查《機(jī)械課程設(shè)計手冊》表6-163, Y系列電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，選電動機(jī)的額定功率弘為3k肌 曾電機(jī)選擇 3,轉(zhuǎn)速選擇 翻板工作轉(zhuǎn)速n=10r/mino 通常，二級圓柱齒輪減速器為「二8?60，故需要三級齒輪減速器，故可選同步轉(zhuǎn)速為 750r/mino 4, 型號選擇 一般而言，選用高速電動機(jī)，電動機(jī)重量較小，價格便宜，但是總的傳動比較大，總體尺寸 價格不一定低；但是選用低速電動機(jī)電動機(jī)的重量較大，價格偏高但是總的傳動比小， 總體尺寸價格卻不一定高。利弊權(quán)衡，從體積、價格以及總的傳動比等考慮，本設(shè)讓決定采 用

9、Y132S-8型電動機(jī)，該型電機(jī)性能良好，可以滿足要求。 査《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計選用手冊》，它的主要性能參數(shù)如F表^ 曾電機(jī)選擇 Y132M-8里電動機(jī)主要性能參數(shù) 電動機(jī)型號 額定功率 kw 滿載 轉(zhuǎn)速r/min 電流A 效率％ 功率因數(shù) Y132M-8 3 710 7. 7 82 0. 72 起動電流/額定電流 起動轉(zhuǎn)矩/額定 轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn) 矩 重量kg 6.0 2.0 2. 0 79 曾減速器的設(shè)計 1傳動裝置的總傳動比 翻板工作要求Imin完成十次翻板故曲柄軸轉(zhuǎn)速n=10r/min ，所選用電動機(jī)工作轉(zhuǎn)速為710r/

10、min, 電機(jī)與曲柄之間的總傳動比為：71 2分配傳動裝置各級傳動比 按照分配原則：使各級傳動的承載能力大致相等（齒面接 觸強(qiáng)度大致相等）:使減速器獲得最小外形尺寸：各級傳 動大齒輪浸油深度大致相等，查閱《機(jī)械設(shè)計手冊》［1 #減速器的設(shè)計 按等強(qiáng)度條件?并獲得較小的外形尺寸和重量時，傳動比分配可按圖選取 電動機(jī)和I軸之間，皿軸和曲柄盤之間用的都是聯(lián)軸器，故傳動比都是］。 電動機(jī)和I軸之間，皿軸和曲柄盤之間用的都是聯(lián)軸器，故傳動比都是］。 電動機(jī)和I軸之間，皿軸和曲柄盤之間用的都

11、是聯(lián)軸器，故傳動比都是］。 由圖查得高速級齒輪的傳動比il2 =3?4,23 =4.1。則根據(jù)公式Z12xz23xi34 =71 可求出 z34 二 5.59 電動機(jī)和I軸之間，皿軸和曲柄盤之間用的都是聯(lián)軸器，故傳動比都是］。 :創(chuàng)堿速器的動力參數(shù) 1 0軸即電動機(jī)軸的計算 P = P" = 3上 W n() = n = 71 Or / min % = 9550冬=40.352V ? m 刃() 1軸即高速軸的計算 片=P{}^ = 3 x 0.99 = 2.87kW nx — n — ^1 lOr / nin T、= 9550 冬=3&60 TV

12、? m 5 3 3 電動機(jī)和I軸之間，皿軸和曲柄盤之間用的都是聯(lián)軸器，故傳動比都是］。 3 2軸即中間軸的計算 208 ~4A =51r / min .1 = l\2 =710 =208r/min 3.4 P2 =片〃 2 =2.81kWx0.99 = 2.S4kW = 9550空 斤2 = 130.452* 加 4 3軸即低速軸的計算 厶=p2/j2 = 2.76 kWx 0.99 = 2J3kW T. =9550 空= 511.66N*加 n3 堿速器的動力參數(shù) 各軸運(yùn)動和動力參數(shù)，列表如下: 軸 功率/圈 轉(zhuǎn)矩T/（N

13、恤） 轉(zhuǎn)速n/min 傳動比 電機(jī)軸 3 40. 35 710 1 軸1 2. 87 38. 6 710 3. 4 軸2 2. 84 130.45 208 4. 1 軸3 2. 73 511. 66 51 1 密咸速器的齒輪設(shè)計 一、高速級齒輪傳動設(shè)計 由前面的計算結(jié)果知高速級齒輪傳動的最大傳遞功率為31 呷，小齒輪最高轉(zhuǎn)速為 71 Or/mins最大扭曲為40. 35 N ?氐 閉式齒輪的小齒齒數(shù)Z】e [2040] K定齒輪類型.荊度等級、材料極其齒數(shù) (1)按設(shè)計給定的方案，選用直齒圓柱齒輪口 (2)運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)

14、器，速度不高，固選7級精度。 ⑶小齒輪材料為4OCt (調(diào)質(zhì)〉，6更度為280HBS； 大齒輪材料為40Cr (調(diào)質(zhì))，硬度為240HBS。 選 Zl=25,則 Z2 =1^ ^=3. 4X25=85 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度訃算，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。 2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計  ⑵、訃算：帶入［巾］中較小的值，求得小齒輪分度圓直徑的右最小值為 密咸速器的齒輪設(shè)計 2、按為ifti按觸強(qiáng)度設(shè)il 二47.58加仍 2 323產(chǎn)皿皿x 3^1 y空2 V 0.8 3.4 572 取K. =1.2 ,則小齒輪傳翅的轉(zhuǎn)距為4

15、0. 35N*m 1 選齒寬系數(shù)①& =0?8,由表査得材料的彈性影響系數(shù)Zg=189?8MP席。由圖按齒血 碩度査得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限％匾二600Wa ,大齒輪的鮭疲勞強(qiáng)度為 圓周速度: 計算齒寬: b =①J ?d] = 0.8x47.58 = 38mm %応=550MPQ c ⑴、由式N = 60 ” J Lh計算應(yīng)力循懷次數(shù) N、=60^jZa. = 60x710x1x8x300x10 = 1.02X109 =^- = 3.01xl0s >12 取按觸疲勞壽命系數(shù)Khm = 0.97, Km = 1?4 取效率為1%,安全系數(shù)s=i,則： [%]二 &松

16、営=0.97： 600 二 82吻； [% ]=尺皿皿 2 = L04x55Q = 572隔 S 1 計算齒寬與齒高比：模數(shù) 葉”警“9。叭 齒同h = 2.25m t = 4.275mm b 38 h 4.275 二&89 il坤載荷系熱 根據(jù)r = 1.77xl0-bn/s 7級相度，査得動栽系數(shù)Kr=1.12 對了直齒輪K^=KFa=l 査得使用系敖K, = l用插值弘査得7級椿度小齒輪菲對稱布置時, K勵=1.287 山& = 8.89, Kw = 1.287 可杳得 KF^=1.28 h 故載荷系數(shù) K二Kr ? Kv> K曲?K曲二1.46 校止分度圜包

17、 X 1 / :的咸速器的齒輪設(shè)計 計算模數(shù): m = — 2.03niin Z】 3.按齒根彎曲強(qiáng)度計堆 f 2KT Y~Y 彎曲強(qiáng)度的設(shè)訃公武為///> <7陽二 500MPa Km -0.86 <7jt2 = 380APa K^2 =0.89 取彎曲疲勞安全系數(shù)5 = 1.4 9"=上心血= 307.14MPa s y 仏二 241.57問 x s 栽荷系數(shù) K 二 K』? Kp K& ? K” =1.41 杳取為形系數(shù)

18、YFal = 2.65 丫曲=2.19 査取應(yīng)力校正系數(shù) 丫釧二1.58 Y&2= 1.785 2.65 xl.58 307.14 丫站丫購. ■ = 0.01363 2.19x1.785 241.57 = 0.0162 圓整 ??. ill > I m=2nm 2xl.41x4.035xl04 0.8x25? *0.0162 = 1.54nmi =蟲=25 in Z2 =3?4Z] = 85 4幾何尺寸ih 分度闘直徑; d, = Zjin = 25x 2 = 50m

19、in dr = Z?m = 85x2 = 170mm 中心距 a = 空2 = lOOrnin 2 ■ 齒輪寬度： b二①d?d] =0?8x47?58 = 38mm 取 B]= 357H?fi B、= 40"訕 至此，高速級齒輪的計算完畢。 同理計算低速級齒輪參數(shù)： 鏈輪設(shè)計 1選擇鏈輪齒數(shù)及傳動比 山設(shè)計?要求，該鏈輪僅傳遞轉(zhuǎn)動，傳動比i二1,為了減小空間占用選取Z1二Z2=17。 2計算當(dāng)量的單排鏈計算功率Pea 根據(jù)鏈傳動的工作情況、主動鏈輪齒數(shù)和鏈條排數(shù)，將鏈傳動所傳遞的功率修正 為 當(dāng) 量

20、的 單 排 鏈 計 算 功 率 K.\ ?K, Pca= K P <6-l) 查表得工況系數(shù)Ka =1.0 主動鏈輪齒數(shù)系數(shù)Kz = 1.54 多排鏈系數(shù)匕=1 傳遞得功率P = 11*1 = 914x10 = 0.95kW,代入式(6 — 1) 9550 9550 得 P“ = 1.463kW 3確定鏈條型號和節(jié)距p 查《機(jī)械設(shè)計》【2】圖9-11選區(qū)鏈號為20A,再查表9-1得節(jié)距p二31. 75mm 4計算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距a0=46p=1460. 5mm 計算鏈節(jié)數(shù) a+zl1^ = 109 兇 p 2 計算最大中心距 （）7.75 嚀！

21、）=堿曲＞1445（設(shè)計所需中心距） 運(yùn)動仿真 J|66 3M €H >K 1200 IS 00 <8 00 2! 00 24 00 2T 00 308 ODO 3 Ct coo > cc 1210 ia:o 21 Ot M 27 OC 21S I30C 時曰2es "DO <3 00

22、 角度時間圖與角速度時間圖對應(yīng)起來看，翻版左可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)100度，右翻版可以實(shí)現(xiàn)80 度，并且當(dāng)左翻版轉(zhuǎn)100度與右翻版交接時角速度接近0,使得交接過程非常平穩(wěn) ⑨關(guān)鍵部位校核 74翻板靜應(yīng)力校核 7.2連桿連接軸校核 7.3長連桿拉應(yīng)力校核 7.4翻板軸校核 7.5軸承的校核 詳細(xì)計算過程見word說明書P26-31 :巒聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)本次設(shè)計的要求選擇凸緣聯(lián)軸器。 原因：該聯(lián)軸器對兩軸中性的要求很高，且當(dāng)兩軸有 相對位移存在時，就會在機(jī)件內(nèi)引起附加載荷，使工 作情

23、況惡化。但是該聯(lián)軸器的構(gòu)造簡單、成本低、可 傳遞較大的扭矩，故對于該步進(jìn)送料機(jī)構(gòu)運(yùn)用凸緣聯(lián) 軸器完全滿足要求。 ＞三維建模及各零件設(shè)計 2整體構(gòu)型 ?、 、、 T ◎ 3 三維建模及各零件設(shè)計 々三維建模及各零件設(shè)計 2零件建模 左右翻板 翻板軸支架 翻板軸 左側(cè)輸入軸 翻板軸軸套

24、＞三維建模及各零件設(shè)計 右側(cè)輸入軸 齒輪軸 連桿連接軸 構(gòu)架方管 3裝配體裝配 輸入軸支座 三維建模及各零件設(shè)計 翻板軸支座  > 三維建模及各零件設(shè)計 聯(lián)軸器及裝配

25、 、_ —「 二—一 _ — __ 二 設(shè)計 曾設(shè)計總結(jié) 在翻轉(zhuǎn)機(jī)的設(shè)計過程中，利用三維軟件做仿真分析我發(fā)現(xiàn)， 三維軟件對復(fù)雜機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計具有準(zhǔn)確性高和設(shè)計效率高的 優(yōu)點(diǎn)，而且仿真分析對機(jī)構(gòu)驗(yàn)證和安裝調(diào)試具有很好的指導(dǎo) 作用。 詁計過程中參照的翻轉(zhuǎn)機(jī)，工作可靠，鋼板交接平穩(wěn)， 逆向翻轉(zhuǎn)也沒問題，能夠很好的完成翻板任務(wù)。 由于翻轉(zhuǎn)機(jī)節(jié)省能源，安全可靠，后期維護(hù)費(fèi)用低，可 以用在鋼廠中厚板車間使用，尤其在翻轉(zhuǎn)厚鋼板方面有更加 突出優(yōu)勢，能夠有效提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)產(chǎn)品競爭力。系統(tǒng) 運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，故障點(diǎn)容易查找，維護(hù)量小，大大減少人 工勞動強(qiáng)度，延長設(shè)備使用壽命，減少維護(hù)量，提高綜合效 益。 謝謝! 答辯人：