鋼坯火焰清理機中的翻板機構(gòu)設(shè)計[三維SW]【4張CAD高清圖紙、文檔所見所得】

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湘潭大學興湘學院 畢業(yè)設(shè)計評閱表 學號 2007964205 姓名 楊慶 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目： 鋼坯火焰清理機中的翻版機構(gòu)設(shè)計 評價項目 評 價 內(nèi) 容 選題 1.是否符合培養(yǎng)目標，體現(xiàn)學科、專業(yè)特點和教學計劃的基本要求，達到綜合訓練的目的； 2.難度、份量是否適當； 3.是否與生產(chǎn)、科研、社會等實際相結(jié)合。 能力 1.是否有查閱文獻、綜合歸納資料的能力； 2.是否有綜合運用知識的能力； 3.是否具備研究方案的設(shè)計能力、研究方法和手段的運用能力； 4.是否具備一定的外文與計算機應用能力； 5.工科是否有經(jīng)濟分析能力。 論文 （設(shè)計）質(zhì)量 1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴謹合理；實驗是否正確，設(shè)計、計算、分析處理是否科學；技術(shù)用語是否準確，符號是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范； 2.文字是否通順，有無觀點提煉，綜合概括能力如何； 3.有無理論價值或?qū)嶋H應用價值，有無創(chuàng)新之處。 綜 合 評 價 評閱人： 2011年6月 日 湘潭大學機械工程學院畢業(yè)設(shè)計工作中期檢查表 系 機制系 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班級 07興湘機一班 姓 名 楊慶 學 號 2007964205 指導教師 胡自化 指導教師職稱 教授 題目名稱 鋼坯火焰清理機中的翻版機構(gòu)設(shè)計 題目來源 ■科研 企業(yè) 其它 課題名稱 鋼坯火焰清理機中的翻版機構(gòu)設(shè)計 題目性質(zhì) 工程設(shè)計 ■ 理論研究 科學實驗 軟件開發(fā) 綜合應用 其它 資料情況 1、選題是否有變化 有 ■否 2、設(shè)計任務書 ■有 否 3、文獻綜述是否完成 ■完成 未完成 4、外文翻譯 ■完成 未完成 由 學 生 填 寫 目前研究設(shè)計到何階段、進度狀況： 通過對資料的查詢，已經(jīng)能夠?qū)Ψ搴退臈U機構(gòu)各個桿件的力的分析等一些參數(shù)進行分析計算和設(shè)計選取。現(xiàn)階段著力對各個構(gòu)件的進行計算推導和總體方案的設(shè)計。與此同時還通過對一些復雜的裝配圖形的裝配和仿真熟悉和了解三維制圖軟件 由 老 師 填 寫 工作進度預測（按照任務書中時間計劃） 提前完成 按計劃完成 拖后完成 無法完成 工作態(tài)度（學生對畢業(yè)論文的認真程度、紀律及出勤情況）： 認真 較認真 一般 不認真 質(zhì)量評價（學生前期已完成的工作的質(zhì)量情況） 優(yōu) 良 中 差 指導教師（簽名）： 年 月 日 建議檢查結(jié)果： 通過 限期整改 緩答辯 系意見： 簽名： 年 月 日 注：1、該表由指導教師和學生填寫。 2、此表作為附件裝入畢業(yè)設(shè)計（論文）資料袋存檔。 湘潭大學興湘學院 畢業(yè)設(shè)計任務書 設(shè)計題目： 鋼坯火焰清理機中的翻版機構(gòu)設(shè)計 學號： 2007964205 姓名： 楊 慶 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 指導教師： 胡自化 系主任： 一、主要內(nèi)容及基本要求 1、熟悉和掌握鋼坯翻板和四桿機構(gòu)的工作原理； 2、熟悉和掌握四桿機構(gòu)傳動的結(jié)構(gòu)參數(shù)； 3、總結(jié)和撰寫設(shè)計說明書一份； 4、CAD制圖，一張A0裝配圖紙及其零件圖，共計2張A0圖量； 5、翻譯相關(guān)外文資料一份； 二、重點研究的問題 1、熟悉和掌握鋼坯翻板和四桿機構(gòu)相關(guān)性能方面的知識； 2、熟悉和理解鋼坯翻板和四桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)； 三、進度安排 序號 各階段完成的內(nèi)容 完成時間 1 熟悉課題及基礎(chǔ)資料 第一周 2 調(diào)研及收集資料 第二周 3 方案設(shè)計與討論 第三～四周 4 四桿機構(gòu)的設(shè)計與計算 第五～八周 5 SolidWorks軟件的學習 第九周 6 SolidWorks制圖 第十周 7 撰寫說明書 第十一周 8 英文文獻翻譯，答辯 第十二周 四、應收集的資料及主要參考文獻 [1]秦大同．機械傳動科學與技術(shù)．．北京：清華大學出版社，2003． [2]紀名鋼. 機械設(shè)計.8版.北京：高等教育出版社，2006 [3]羅迎社.材料力學.武漢：武漢理工大學出版社，2001 [4]吳宗澤.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊.6版.北京：高等教育出版社，2006 [5]王勇勤.雙臂曲柄搖桿式翻板機機構(gòu)設(shè)計及改進.冶金設(shè)備94年第2期，2004 [6] 張錫玉 ，劉建波 ，湯武初. 曲柄搖桿式翻板機的仿真設(shè)計及改進. CFHITECHNOLOGY 09年第2期。2009 [7]胡堅.幾種中板翻轉(zhuǎn)機典型結(jié)構(gòu)的運動分析.重鋼技術(shù).重鋼設(shè)計院，2008 [8]孫桓，葛文杰，陳作模.機械原理，第7版.高等教育出版社，2006 [9] 邵勝太，劉少陽. 翻板機曲柄連桿機構(gòu)的計算機設(shè)計及演示，河北冶金01 年第3期.2001 [10] 于文妍. 翻板機構(gòu)的分析及其理論計算，內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟08年10月. 2008 湘潭大學興湘學院 畢業(yè)設(shè)計說明書 題 目：鋼坯火焰清理機中的翻版機構(gòu)設(shè)計 學 院：興湘學院 專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 學 號：2007964205 姓 名：楊慶 指導教師：胡自化 (教授) 完成日期： 2011年6月7號 摘要 雙臂曲柄搖桿式翻板機機構(gòu)設(shè)計及改進 利用優(yōu)化設(shè)計的結(jié)論，算出了中厚板車聞使用的職臂曲柄播桿式翻板機機構(gòu)設(shè)計的佯細方法．這種方浩對于此類翻極機的設(shè)計及改進具有一定的參考價值． 主題詞 翻板機 優(yōu)化設(shè)計 極位夾角 Rocker arms and flap drive crank Organization design and improvement Using the optimized design of the conclusions of the plate calculated using the post car news broadcast rod crank arm flap machine machine Feign fine structure design methods. Fang Hao, turning this great machine for such design and improvement of a certain reference value. Keywords flap angle between extreme positions on Optimal Design 1 湘 潭 大 學 興湘學院 本科畢業(yè)設(shè)計開題報告 題 目 鋼坯火焰清理機中的翻版機構(gòu)設(shè)計 姓 名 楊慶 學號 2007964205 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班級 興湘學院機械一班 指導教師 胡自化 職稱 教授 填寫時間 2011年3月20 日 2011年3月  說 明 1．根據(jù)湘潭大學《畢業(yè)設(shè)計(論文)工作管理規(guī)定》，學生必須撰寫《畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告》，由指導教師簽署意見，系主任批準后實施。 2．開題報告是畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。學生應當在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，開題報告不合格者不得參加答辯。 3．畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告各項內(nèi)容要實事求是，逐條認真填寫。其中的文字表達要明確、嚴謹，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4．本報告中，由學生本人撰寫的對課題和研究工作的分析及描述，應不少于2000字。 5．開題報告檢查原則上在第2～4周完成，各系完成畢業(yè)設(shè)計開題檢查后，應寫一份開題情況總結(jié)報告。 6. 填寫說明： (1) 課題性質(zhì)：可填寫A．工程設(shè)計；B．論文；C. 工程技術(shù)研究；E.其它。 (2) 課題來源：可填寫A．自然科學基金與部、省、市級以上科研課題；B．企、事業(yè)單位委托課題；C．校級基金課題；D．自擬課題。 (3) 除自擬課題外，其它課題必須要填寫課題的名稱。 (4) 參考文獻不能少于10篇。 (5) 填寫內(nèi)容的字體大小為小四，表格所留空不夠可增頁。 本科畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 學生姓名 楊慶 學 號 2007964205 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 指導教師 胡自化 職 稱 教授 所在系 機制系 課題來源 科研 課題性質(zhì) 工程技術(shù)研究 課題名稱 鋼坯火焰清理機中的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計 一、選題的依據(jù)、課題的意義及國內(nèi)外基本研究情況 隨著市場對鋼板質(zhì)量的不斷提高，翻板檢查就成了生產(chǎn)中必不可少的工序。而生產(chǎn)率、環(huán)保指標以及鋼板質(zhì)量控制都對翻板機提出了嚴格的要求。 鋼板在翻轉(zhuǎn)過程中要實現(xiàn)盡可能小的沖擊，應考慮以下幾方面的問題：(1)翻轉(zhuǎn)臂初始位置時不接觸鋼板，以達到空載起動。(2)在翻轉(zhuǎn)過程中接觸鋼板一側(cè)的翻臂要快速越過中點提前和送鋼板一側(cè)的翻臂在不到90。的位置實現(xiàn)交接， 然后接送兩翻臂同時運動到中點以后的位置才完成對鋼板的交接。(3)為了減少震動和不產(chǎn)生噪聲，要求鋼板在即將進行交接時速度放慢，進行平穩(wěn)交接，交接完成后才快速返回，從而實現(xiàn)鋼板的翻轉(zhuǎn)。(4)為了提高生產(chǎn)率，翻鋼板的過程最好是連續(xù)不斷地進行。 二、研究內(nèi)容、預計達到的目標、關(guān)鍵理論和技術(shù)、技術(shù)指標、完成課題的方案和主要措施 翻板機通常安裝在中厚板車間的檢查和加工鋼板兩表面的過程中，在檢查表面質(zhì)量時和加工鋼板另一面前，將鋼板翻轉(zhuǎn)180°。下面我們以中板車間的翻板機為例簡要說明其工藝要求及動作原理。 這種翻板機的機構(gòu)簡圖，事實上它是由兩套四桿機構(gòu)在曲柄軸上剛性固結(jié)組合而成。曲柄安裝在減速器低速軸的兩端，兩曲柄間具有一定的位置差。兩搖桿軸上分別裝有若干根撥料桿。 運動開始，送料撥桿先向下偏轉(zhuǎn)5。，以達到空載起動，然后逆時針旋轉(zhuǎn)托起鋼板直到與水平位置成85。，與此同時接料撥桿由水平位置旋轉(zhuǎn)，處于與迭料撥桿平行或接近平行的位置。然后兩撥桿夾持鋼板一起轉(zhuǎn)動，開始鋼板的交接。當它們共同旋轉(zhuǎn)10。后，送料撥桿開始返回直到水平位置。此時接料撥桿也托著鋼板返回，當它處于水平位置時，鋼板落到輥道上，完成180。翻面。而此時接料撥桿仍繼續(xù)向下偏轉(zhuǎn)5。，最后再回到起始的水平位置。從而完成一次翻板?？赡娣迨巧鲜鲞^程的逆過程。為了使交接鋼板的過程平穩(wěn)可靠，鋼板由送料撥桿倒向接料撥桿時的沖擊、噪音較小，這種翻板機設(shè)計的關(guān)鍵是合理確定兩套四桿機構(gòu)的尺寸及兩曲柄的初始位置和兩撥桿與搖桿間的夾角，以保證在兩撥桿夾持鋼板旋轉(zhuǎn)時能做到基本同步。 三、主要特色及工作進度 主要特色： 利用計算機輔助設(shè)計技術(shù)，基于SolidWorks、等軟件對理論設(shè)計的進行參數(shù)化建模，動態(tài)仿真。 工作進度： 收集查閱了有關(guān)鋼坯翻轉(zhuǎn)和四桿機構(gòu)設(shè)計資料，現(xiàn)已對鋼坯翻轉(zhuǎn)的原理、四桿機構(gòu)各個桿件的特點和作用有一定的認知?，F(xiàn)已能過對其進行設(shè)計分析，并制定了設(shè)計提綱方案和計劃。 四、主要參考文獻（按作者、文章名、刊物名、刊期及頁碼列出） [1]秦大同．機械傳動科學與技術(shù)．．北京：清華大學出版社，2003． [2]紀名鋼. 機械設(shè)計.8版.北京：高等教育出版社，2006 [3]羅迎社.材料力學.武漢：武漢理工大學出版社，2001 [4]吳宗澤.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊.6版.北京：高等教育出版社，2006 [5]王勇勤.雙臂曲柄搖桿式翻板機機構(gòu)設(shè)計及改進.冶金設(shè)備94年第2期，2004 [6] 張錫玉 ，劉建波 ，湯武初. 曲柄搖桿式翻板機的仿真設(shè)計及改進. CFHITECHNOLOGY 09年第2期。2009 [7]胡堅.幾種中板翻轉(zhuǎn)機典型結(jié)構(gòu)的運動分析.重鋼技術(shù).重鋼設(shè)計院，2008 [8]孫桓，葛文杰，陳作模.機械原理，第7版.高等教育出版社，2006 [9] 邵勝太，劉少陽. 翻板機曲柄連桿機構(gòu)的計算機設(shè)計及演示，河北冶金01 年第3期.2001 [10] 于文妍. 翻板機構(gòu)的分析及其理論計算，內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟08年10月. 2008 指導教師 意 見 指導教師簽名： 年 月 日 系意見 系主任簽名： 年 月 日 院意見 教學院長簽名： 年 月 日 翻板裝置中各數(shù)據(jù)計算 一、雙臂曲柄搖桿式翻板機設(shè)計 1.1概述 翻板機是中厚板車間精整工段不可缺少的輔助設(shè)備之一。其作用是將鋼板翻轉(zhuǎn)180°，用來檢查鋼板上、下表面的質(zhì)量。本次鋼坯火焰清理機設(shè)計中，對鋼板上、下兩表面進行清理，采用的翻板機構(gòu)為雙臂曲柄搖桿式翻板機構(gòu)。雙臂曲柄搖桿式翻板機由電機、減速機、曲柄連桿機構(gòu)組成。電機、減速機提供低速大扭矩的動力，由兩個曲柄連桿機構(gòu)分別帶動翻板臂和接板臂的旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)翻板的動作。 1.2工作原理和結(jié)構(gòu)特點 圖1.1為雙臂曲柄搖桿式翻板機的機構(gòu)示意簡圖。電機經(jīng)減速機減速后，由減速機的低速軸分別帶動兩套曲柄四連桿機構(gòu)，兩個曲柄a1、a2有一定的角度位置差，兩搖桿軸上有若干個翻板臂和接板臂。低速軸帶動曲柄做逆時針轉(zhuǎn)動，曲柄a1帶動連桿b1，連桿b1帶動搖桿c1做逆時針轉(zhuǎn)動；同時曲柄a2帶動連桿b2，連桿b2帶動搖桿c2做順時針轉(zhuǎn)動。為了滿足空載啟動，在初始位置翻板臂（送料撥桿）先向下偏轉(zhuǎn)5°，接板臂也位于水平面以下偏5°，翻板臂逆時針旋轉(zhuǎn)托起鋼板直到與水平位置成85°，與此同時，接板臂（接料撥桿）由水平位置順時針旋轉(zhuǎn)處于與翻板臂平行和接近平行的位置。然后兩臂加持鋼板一起轉(zhuǎn)動，開始鋼板的交接（如圖2）。當它們共同轉(zhuǎn)過10°后，翻板臂開始返回到水平位置。此時接板臂也托起鋼板返回，當處于水平位置時，鋼板落到輥道上，完成180°翻面。而此時接料臂仍繼續(xù)向下偏轉(zhuǎn)5°，最后再回到水平位置。從而完成一次翻板，完成一次翻板的時間是21s。 圖1.1 轉(zhuǎn)動角度初始位置圖 圖1.2 接送位置角度圖 結(jié)構(gòu)特點： 1、 兩翻臂的擺動角度100°，從水平線下5°擺到過垂直位置5°，當減速器輸出軸的曲柄回轉(zhuǎn)360°，通過兩連桿帶動兩搖桿在105°來回擺動一次，兩翻臂則在100°來回擺動一次，兩曲柄相位差22°8′14″，故主動翻臂以-5°擺動托起鋼板到85°時，從動翻臂擺動100°過垂直線5°。 2、 翻臂的擺動是由曲柄通過連桿、搖桿、撐桿在翻臂中部撐起而動，翻臂軸不承受翻板扭矩，可以做得較小，兩翻臂軸就可以靠的很近（因為最大鋼板厚300mm，取600mm）。 3、 翻轉(zhuǎn)鋼板時由于接送撥桿有10°左右的平行移動過程，所以交接平穩(wěn)，不產(chǎn)生沖擊 4、 在翻臂上安裝自由轉(zhuǎn)動的小托輥，當鋼板沒有到規(guī)定位置（翻臂止擋處）而翻板時，當翻臂稍成傾角，鋼板就會平穩(wěn)而輕快地滾移到位，避免了很大沖擊和噪聲的產(chǎn)生。 1.3機構(gòu)尺寸確定 1、兩套四桿機構(gòu)極位夾角的確定 兩套四桿機構(gòu)用OA1B1C1和OA2B2C2表示（如圖1.3） 圖1.3 兩套四桿機構(gòu)極位夾角圖 因為鋼坯交接過程中，要平穩(wěn)可靠，兩翻轉(zhuǎn)臂加持鋼板需同時旋轉(zhuǎn)，并基本保持同步旋轉(zhuǎn)。故兩套四桿機構(gòu)的極位夾角（如圖1.4）必須相同，并且當其值為零時，沒有機會運動，同步性最優(yōu)。、即：θ1=θ2=0 圖1.4 兩套連桿機構(gòu)的極位夾角圖 二、機構(gòu)尺寸確定 在設(shè)計中，由于場地等因素的限制，可預先確定L1、L2和h。即兩套四桿機構(gòu)的機架長度d1、d2。 2.1第一套四桿機構(gòu)尺寸的確定 圖2.1 第一套四桿機構(gòu)極限位置圖 預先確定搖桿長度c1,根據(jù)θ′=0，機架長度d1及搖桿擺角Φ可以作出圖2.1，從而求得其余桿件的尺寸。 在圖5中，OB1′=b1-a1,OB1=b1+a1,B1B1′=OB1-OB1′=2a1，a1,b1分別為曲柄和連桿長度。故 a1= B1B1′/2 又因B1B1′=2c1/sin(Φ/2),所以a1=c1*sin(Φ/2),設(shè)C1O長為d1，從圖5中可以求得d1=L12+H21/2 b1= d12-(c1*cos)2 取值L1=3000mm,H=500mm，C1=700mm, Φ=105° （在設(shè)計中，由于場地等因素的限制，可預先確定L1，L2和H，即兩套四桿機構(gòu)的機架長度d1和d2） 故a1=c1*sin(Φ/2)=555mm 連桿b1=L12+H2- (c1*cos)21\2 =[9250000-181589.334]=3011.4 d1= (L12+H2)1\2 =3041.4 2.2第二套四桿機構(gòu)尺寸的確定 圖2.2 第二套四桿機構(gòu)極限位置圖 按照確定第一套機構(gòu)尺寸同樣的方法，可方便的求得第二套機構(gòu)尺寸。 預先確定C2=700mm，H1=H2=500mm。 a2=c2sin=555mm d2= [（L1+L2）2+H2]1\2=5024.9 b2=[d22-(c2cos)2]1\2=[25250000-181589.3]1\2=5006.84 2.3曲柄存在條件及傳動角的驗算 當兩套四桿機構(gòu)的尺寸確定以后，還要進行曲柄存在條件及傳動角大小的驗算。曲柄存在條件是:①曲柄為最短桿；②機構(gòu)中最短桿與最長桿之和小于或等于其余兩桿長度之和 驗算兩套機構(gòu)桿的尺寸：曲柄a1,a2、連桿b1,b2、搖桿c1,c2、連架桿d1,d2應滿足下列條件： a1+d1＜c1+b1和a2+d2＜c2+b2 ① a1+d1=555+3041.4=3596.4 c1+b1=700+3011.4+3711.4＞a1+d1 符合要求 ② a2+b2=555+5024.9=5579.9 c2+d2=700+5006.8=5706.8＞a2+d2 符合要求 傳動角的驗算如下（見圖2.3） 圖2.3 傳動角的極限大小圖 7當曲柄a轉(zhuǎn)到與連架桿g成一直線或重合的兩極限位置時傳動角u有最大值和最小值。 umax=cos-1{[b2+c2-(d+a)2]/2bc} umin=cos-1{ [b2+c2-(d-a)2]/2bc} 若電動機力矩變化不大，為了提高效率，傳動角應盡量在90°附近一般umax≦150°， umin≥30°。代入第一套數(shù)據(jù)umax=143.2°≦150°、umin=36.8°，umax=142.7°≤150°、umin=37.25°。均滿足要求 2.4 第三套機構(gòu)尺寸e的確定 根據(jù)場地的條件限制，取定H2=2300mm，L4=400mm，f2=1200mm,(翻板臂整長為2400mm) 當手臂處于水平時，支撐桿與翻臂垂直或接近垂直時受力最大，設(shè)定角F2E2D2為90°。 L3=L2/2-L4/2=800mm， f2-L2=D2O′=400 C2=（C2D2-D2O′）1/2=（14002-4002）1/2=1341.67mm e1=C2O′+H2=3642 搖桿擺角Φ及板臂（以下簡稱撥桿）下偏角α的選取原則 根據(jù)翻板機的工作特性，為滿足兩撥桿在一定角度范圍內(nèi)（一般在85°--95°）基本上能同步旋轉(zhuǎn)，除按上節(jié)介紹的方法設(shè)計外，還應正確地選擇Φ及α，Φ和α不能隨意選取，事實上它們之間存在有某種聯(lián)系， 現(xiàn)推導如下，如圖2.4 圖2.4 搖臂的極限位置圖 假設(shè)工藝要求兩撥桿在γ角度處開始交接鋼板，此時送料撥桿1所轉(zhuǎn)過的角度為A1=γ+2α 左側(cè)接料撥桿所轉(zhuǎn)過的角度為 A2=Φ-α+β 由工作原理我們知道，當兩撥桿開始鋼板交接時，它們所轉(zhuǎn)過的角度相等。 即：A1=A2 由上面三式可得 γ+2α=Φ-α+β 由圖可知 β=γ-[180°-(Φ-α)] 整理以上式子，可知 Φ-2α=90°………………….1 另外，為保證兩撥桿至少在85°位置開始鋼板交接，即 Φ-α95°……………………2 可以用1、2倆式來確定Φ及α的大小。 三、整個曲柄連桿機構(gòu)的載荷計算 3.1 e2載荷和大小計算 為簡化計算，只考慮鋼板的荷載（鋼板重24噸），其它構(gòu)件的荷載忽略不計，也不考慮加速度引起的動負荷。 由于a1、b1、c1、d1、e1和a2、b2、c2、d2、e2是兩套一樣的連桿機構(gòu)，算前面一套的數(shù)據(jù)就可以把另外一套的數(shù)據(jù)確定。除了b1、b2的根據(jù)布局不同選取的長度不同外，其它的數(shù)據(jù)都是一樣。 3.1 翻轉(zhuǎn)臂是往下轉(zhuǎn)5°脫離鋼板以后再通過e2給翻臂一個向上的力托起鋼板使其翻轉(zhuǎn)。由5°到剛接觸鋼板的零界圖可以知道e2在垂直的往上頂?shù)臅r候所受到的荷載是最小的。 如下圖： 圖3.1 局部受力和機座分布示意圖 如圖3.1 按e2垂直翻轉(zhuǎn)臂和鋼板計算。 連桿需要較高的屈服強度，綜合性能需求選45號鋼做連桿材料。GB/T699-1999標準規(guī)定的45鋼經(jīng)850℃正火、840℃淬火、600℃回火，達到的性能為屈服強度≥355MPa，[σ]= σs/n,n為安全系數(shù)，取5，則滿足要求。連架桿e2的載荷和大小計算過程如下： e2載荷：σmax=≤[σ]＝＞A≥F/[σ] [σ]= σs/ns 取ns=5 , σs=355MP。 得到[σ]==71MP。 F=24×103Kg×10N/kg=240000N, A≥=3380.28mm2, 1πd2/4≥3380.28mm2 ＝＞d≥65.6mm,取80mm。 3.2 搖桿d2、C2的載荷和大小計算： 根據(jù)3.1圖所示可以知道兩機座之間的距離是2460mm，兩翻臂軸中心孔的距離是600mm。 算出C2到G的距離：D2G=1200-（1230-300）=270mm 根據(jù)圖上的受力分析可以知道搖桿C2D2在D2處的受力情況。利用三角形相似定理可得到連架桿作用在上面的力為24000N，垂直搖桿C2D2的力為F=24000×10×270÷140046285.71N。 一邊5套相同的C2D2，將力F除5得到單個力為9257.14N。 抗扭截面模量Wt=πD3 /16 T / Wt=FL / Wt =9257.14×1400÷(πD3 /16)＜0.5×355÷5 ＝＞D3 ＞（9257.14×1400×16）÷（π * 35.5）=1856401.074mm3 ＝＞D＞122.9mm ，取D為130mm。 C2桿的計算： 根據(jù)力矩守恒有F1*C2D2 = F2*C2B2 ，得到F2=2F1 。 抗扭截面模量Wt=πD3 /16 T / Wt=FL / Wt 則有D3＞16×2×9257.14×700÷35.5÷3.14≈1860230.88mm =＞D＞122.99mm。 3.3 連架桿和搖臂直接的連接軸大小和載荷計算 當搖臂水平不動承受鋼板載荷時，連架桿和搖臂直接的軸與搖桿d2與連架桿之間的軸是一樣的。 5個搖臂受力分析得每個受力為24000×10÷5=48000N， 取連桿軸長度為350mm， 軸受到的最大剪應力為=16T/πD3＜0.5δs/5， 得D3＞5×16FL/0.5πδs=5×16×48000×350÷3.14÷0.5÷355=2411411.14mm3 ＝＞D＞134.10mm 3.4 連桿b與搖桿c之間的連接軸計算 按上面受力分析得F2=2×9257.14N,軸還是取350mm長， 則Wt=πD3 /16 ， T / Wt=FL / Wt， 則有D3＞16×2×9257.14×350÷35.5÷3.14=930115.44mm3；D＞97.6mm。 3.5連桿b的大小計算 上面求得F2為2×9257.14N，受力分析得到F合為2×9257.14×1400÷270=95999.97N。 σmax=≤[σ]＝＞A≥F/[σ] [σ]= σs/ns 取ns=5 , σs=355MP。 得到[σ]==71MP。 F合=95999.97N, A≥=1352.11mm2, 1πd2/4≥1352.11mm2 ＝＞d≥41.5mm， 取100mm。 3.6 曲柄a的大小和強度計算 取曲柄長度為555mm，連桿機構(gòu)損耗率為0.8.由上面可以知道電動機輸出力矩為24000×10×1.2÷0.8=360000N·m，則曲柄的切線方向的力的大小為360000÷0.555N=648648.65N。 則Wt=πD3 /16 ， T / Wt=FL / Wt＜[σ] =0.5δs/5， 則有D3＞16×648648.65×555÷35.5÷3.14=51673096.01mm3；D＞372.47mm。 曲柄與連桿的連接軸取連接軸長為250mm，按上面受力分析得F=648648.65N, 則Wt=πD3 /16 ， T / Wt=FL / Wt， 則有D3＞16×648648.65×250÷35.5÷3.14=23276169.37mm3；D＞285.52mm。 四. 電動機和減速器的選取 由前面講敘的翻臂翻轉(zhuǎn)一次再回到原來位置的要用21s，曲柄轉(zhuǎn)動一周也是t=21s。圓周長s=2πr=2×3.14×0.555=3.4854m。 曲柄切線方向的力為F=648648.65N，那電動機的輸出功率為P=FS/T=107657.1431w=107.66kw。 選取電動機為YZR355M-10型號的額定功率為110Kw,轉(zhuǎn)速為581r/min。 曲柄21s內(nèi)完成一次循環(huán)，一分鐘轉(zhuǎn)2.857圈，總傳動比i==581÷2.857≈204 將額定功率和傳動比告訴廠家可以定到符合規(guī)格的電動機和減速器。 結(jié)論與展望 本文對曲柄翻板機的一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行了計算，獲得了一些成果與結(jié)論。我們求出了翻版過程受力和四桿機構(gòu)中各個桿件的強度及大小，現(xiàn)已經(jīng)能夠熟練的操作SolidWorks制圖軟件。同時我們對機構(gòu)的尺寸確定、傳動角及各角度的驗算、電動機的選取方法都有了一定的掌握。原本要通過比較繁瑣的單一的翻轉(zhuǎn)在這套機構(gòu)出現(xiàn)以后大大的改進了生產(chǎn)流程，節(jié)約了時間和人力，也給工人們增強了安全保障。電機、減速機提供低速大扭矩的動力，由兩個曲柄連桿機構(gòu)分別帶動翻板臂和接板臂的旋轉(zhuǎn)，由此帶動鋼板翻轉(zhuǎn)。翻轉(zhuǎn)工程中各桿件和搖臂的載荷、角度的變化迫切需要本文的出現(xiàn)。 通過本文的研究分析得出的結(jié)論我們有理由相信：隨著我國制造業(yè)的不斷發(fā)展，不同類型的鋼板需求越來越大。這給鋼板生產(chǎn)家也帶來了技術(shù)更新的壓力，在結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗和各廠家場地的不同，曲柄四桿機構(gòu)翻板機將更加完善。在不久的將來曲柄連桿翻版機構(gòu)將會廣泛運用于加工和檢測中，人工和維修性都會降低，生產(chǎn)效率將大大提高。 參考文獻 [1]秦大同．機械傳動科學與技術(shù)．．北京：清華大學出版社，2003． [2]紀名鋼. 機械設(shè)計.8版.北京：高等教育出版社，2006 [3]羅迎社.材料力學.武漢：武漢理工大學出版社，2001 [4]吳宗澤.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊.6版.北京：高等教育出版社，2006 [5]王勇勤.雙臂曲柄搖桿式翻板機機構(gòu)設(shè)計及改進.冶金設(shè)備94年第2期，2004 [6] 張錫玉 ，劉建波 ，湯武初. 曲柄搖桿式翻板機的仿真設(shè)計及改進. 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A linkage may be defined as an assemblage of solid bodies, or links, in which each link is connected to at least two others by pin connections (hinges) or sliding joints. To satisfy this definition, a linkage must form an endless, or closed, chain or a series of closed chains. It is obvious that a chain with many links will behave differently from one with few. This raises the vitally important question regarding the suitability of a given linkage for the transmission of motion in a machine. This suitability depends on the number of links and the number of joints. 2? Degrees of freedom. A three-bar linkage (containing three bars linked together) is obviously a rigid frame; no relative motion between the links is possible. To describe the relative positions of the links in a four-bar linkage it is necessary only to know the angle between any two of the links. (Including the fixed link OQ, the mechanism in Figure 5C has four links and is thus a four-bar linkage.) This linkage is said to have one degree of freedom. Two angles are required to specify the relative positions of the links in a five-bar linkage; it has two degrees of freedom. 3? Linkages with one degree of freedom have constrained motion; i.e., all points on all of the links have paths on the other links that are fixed and determinate. The paths are most easily obtained or visualized by assuming that the link on which the paths are required is fixed, and then moving the other links in a manner compatible with the constraints. 4? Four-bar mechanisms. When one of the members of a constrained linkage is fixed, the linkage becomes a mechanism capable of performing a useful mechanical function in a machine. On pin-connected linkages the input (driver) and output (follower) links are usually pivotally connected to the fixed link; the connecting links (couplers) are usually neither inputs nor outputs. Since any of the links can be fixed, if the links are of different lengths, four mechanisms, each with a different input-output relationship, can be obtained with a four-bar linkage. These four mechanisms are said to be inversions of the basic linkage. 5? When the shortest link a in Figure 11 (top) is fixed, links b and d can make complete revolutions. This is known as a drag-link mechanism. If crank b rotates at a constant speed, the crank d will rotate in the same direction at a varying speed. By itself, or in series with other mechanisms, the drag link can provide useful kinematic effects. In the figure, crank b is the driver, rotating counterclockwise at a uniform rate; crank d is the follower. Both cranks make a complete revolution in the same time, but while b sweeps out the angle θ, which is 150 degrees the follower d sweeps out the angle φ, which is only 50 degrees. This means that crank d will move more slowly than crank b when moving from B to B’ and more quickly than b when moving from B’ to B. If crank d were attached to a sha ft in a packaging machine, for example, the slow part of its motion, which with some link proportions is almost a pause or a dwell, could be utilized for performing operations that must be done at a slow speed. 6? The second inversion of the four-bar mechanism is obtained by using the shortest link a as the driver. As shown in Figure Ⅱ(bottom), link a can make complete revolutions while the opposite link, which may be either b, c, or d, can only oscillate through the angle φ. This is called the crank-rocker mechanism; it is a useful device for producing oscillatory motion combined with a quick-return action that results from the fact that for counter-clockwise rotation of a, the oscillation of c from B to B′ corresponds with angle θ1 , while oscillation from B′to B corresponds with angleθ2 . Since crank a rotates at a constant speed and θ1 is greater thanθ2 , the rocker will take longer to swing from right to left than the other way. On machines that do useful work only when the active members are moving in one direction, quick-return devices return the members quickly to their initial position. 7? In the extreme positions, shown dotted in Figure Ⅱ (bottom), the crank a and the coupler link b are lined up (collinear), and if the rocker c were the driver, means would have to be provided to carry the follower link a past these dead positions. On foot-operated grindstones the foot pedal is attached to link c and the grindstone shaft to link a. The angular momentum of the grindstone is utilized to carry the links past the dead positions. 8? On the third inversion of the four-bar mechanism, the shortest link a is the coupler; and the other moving links can only oscillate. This is called the double-rocker mechanism. 9? Linkage synthesis. Graphical and analytical methods can be readily employed for determining the displacement, velocity, and acceleration of the links in a linkage mechanism. The design, or synthesis, of linkages to satisfy specific requirements is much more difficult. There is no known method for designing a drag-link mechanism to satisfy a given spectrum of input-output relationships. The best that can be done is to survey the performance characteristics of a selected number of specific configurations and pick the optimum. 10? On the crank-rocker mechanism the designer can control the angle of oscillation of the rocker and, to a degree, the quick-return ratio. The crank and rocker displacements, velocities, and accelerations cannot be correlated. 11? If the cranks in a four-bar mechanism always rotate in the same or in opposite directions, and if their rotations are limited to considerably less than 180 degrees, it may be possible to correlate the crank rotations in three, four, five, or even a larger number of positions. Both analytic and graphic methods are available for making the correlations. 12? Figure 12 (left) shows a function generator that correlates the rotation of crank b over a 60-degree range with the rotation of crank d over a 70-degree range. The correlation is such as to satisfy the relationship Y=X2, with X varying from 1 to 6 and Y from 1 to 36. The rotation of crank b is the mechanical analogue of X, while the rotation of crank d is the analogue of Y. The relation between X and Y is accurate at X=1.19, 2.54, 4.46, and 5.81; at other positions it is in error, but the error has been minimized by the odd spacing of the above precision points. 13? A function generator is not ordinarily used to indicate corresponding values of two functionally related variables such as X and Y. The scales shown in Figure 12 (left) are not usually provided; they have been added to bring out the most important feature of a function generator, namely, that the scales are uniform; i.e., graduated in equal divisions. This means that, since φ is 70 degrees and the range of Y is 35, each two-degree rotation of crank d corresponds with one unit of Y, and if d is used to operate a valve in response to a signal from b, the rotation of d corresponding to a given change in Y is the same at all points in the range. 14? Slider-crank inversions. When one of the pin connections in a four-bar linkage is replaced by a sliding joint, a number of useful mechanisms can be obtained from the resulting linkage. In Figure 13 (top) the connection between links 1 and 4 is a sliding joint that permits block 4 to slide in the slot in link 1. It would make no difference, kinematically, if link 4 were sliding in a hole or slot in link 1. 15? If link 1 in Figure 13 (top) is fixed, the resulting slider-crank mechanism is shown in Figure 13 (center). This is the mechanism of a reciprocating engine. The block 4 represents the piston; link 1, shown shaded, is the block that contains the crankshaft bearing at A and the cylinder; link 2 is the crankshaft and link 3 the connecting rod. The crankpin bearing is at B, the wrist pin bearing at C. The stroke of the piston is twice AB, the throw of the crank. 16? The slider-crank mechanism provides means for converting the translatory motion of the pistons in a reciprocating engine into rotary motion of the crankshaft, or the rotary motion of the crankshaft in a pump into a translatory motion of the pistons. In Figure 13 (center), when B is in position B’, the connecting rod would interfere with the crank if both were in the same plane. This problem is solved in engines and pumps by offsetting the crankpin bearing from the crankshaft bearing. By using an eccentric-and-rod mechanism in place of a crank, no offsetting is necessary and very small throws can be obtained. 17? In Figure 13 (bottom) the crankpin bearing at B has become a large circular disk pivoted at A with an eccentricity or throw AB. The connecting rod has become the eccentric rod with a strap that encircles and slides on the eccentric. The mechanisms in the center and bottom drawings of Figure 13 are kinematically equivalent. By fixing links 2, 3, and 4 instead of link 1, there other inversions of the linkage in Figure 13 (top) are obtained. 18? Space linkages. All of the linkages considered so far have been planar; i.e., their motions have been confined to a single plane or to parallel planes, and the shafts they connect have been parallel. Space linkages operate in three dimensions and are used to transmit motion between nonparallel shafts. Al