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1、机构创新设计说明书机构创新设计说明书设计题目设计题目 钢板翻转机翻转机构设计 学校学校 南京农业大学工学院工学院（系）院（系） 材料成型及控制 专业专业班级班级 材控（02）班 学号学号 33310228 报告人报告人 郝宇 指导老师指导老师 肖茂华 完成日期完成日期 2012 年年10 月月 26 日日一、课题要求一、课题要求1.1 机具功能：机具功能：实现将钢板反转 180 度。实现方式：实现方式：通过左夹板反转 110 度送至右夹板，右夹板翻转 80 度实现。已知条件已知条件：原动件由旋转式电动机驱动;每分钟翻钢板十次；许用传动角为 50 度。二、课题分析二、课题分析2.12.1、课题分
2、析、课题分析: :工作部分由左右夹板两部分组成。左夹板需要实现由水平到铅垂位置左侧十度位置的往复为步骤一；右夹板需实现当左夹板转至从铅垂偏左十度时，由右侧水平转至贴至左侧夹板为步骤二，同左夹板共同运动二十度为步骤三，回到右侧水平为步骤四。2.22.2 机构设计：机构设计：两夹板的转动可用齿轮机构转动来保证步骤二两夹板能贴一起运动的速度要求，但是匀速转动工作效率底，难保证每分钟翻转钢板十次，不予采用；左夹板运动用曲柄摇杆机构实现，右夹板用凸轮机构实现，虽然能够实现课题要求，但凸轮的设计非常规，求解复杂，不予采用;左右夹板运动由两组曲柄摇杆机构实现（通过一定方式简化课题要求，使左夹板在右夹板至铅垂
3、右十度与之贴合，而转变成八十度的来回摆动） 。二、工作机构设计二、工作机构设计2.12.1 机构设计简述机构设计简述2.1.12.1.1 运动过程简化：运动过程简化：左右夹板加电磁铁，并且使右夹板磁性更大；左侧加电磁铁，接电铜片设计为比一百一十度略小。已实现钢板能被左夹板稳妥的送至右侧并且与右夹板顺利实现衔接。2.1.22.1.2 左右夹板运动过程实现：左右夹板运动过程实现：左右夹板用两组各自独立运动的曲柄摇杆机构实现。若采用两个电机浪费动力，一组出现故障容易发生危险，设计用一个电机带动两组机构一起运动。设计左右夹板曲柄轴线在一起，以简化电机与两机构的衔接。2.22.2 方案详述方案详述2.2
4、.12.2.1 方案一方案一运动简图运动简图：设计计算设计计算选定 AD=1500，当右夹板与左夹板贴合时 CD=500，=20，=120在三角形 ACD 中， ,*2*23422 32 4222LLACLL CDADACCDADCOS12342,*22324LLACCOSLLLLAC即在三角形 AC1D 中，,*2*2342 12 32 412 12 12LLACLL DCADACDCADCOS12342 32 42 1,*2LLACCOSLLLLAC即20500150025001500*222 342 32 42 12COSCOSLLLLLL由（1） （2）得：L2=1423.52, L1
5、=379.27在三角形 AFG 中 FGAGAFFGAG*2222cos 在三角形 AFG 中， L22=1800, FGAGAFFGAGCOS*2222L12=311.08计算结果：左半机构:L1=379.27, L2=1423.52, L3=500, L4=1500右半机构:L12=311.08, L22=1800, L3=500, L4=1929.01杆长关系检验：左半机构:Lmin+Lmax=L1+L4=1879.27L2+L3=1923.52右半机构:Lmin+Lmax=L12+L4=2240.09L2+L3=2300整体分析：整体分析：连杆到位情况：A(311.08,311.08)
6、,E1(1.69,278.7),E2(396.22,11.88),E3(622.1,317.18),F1(1791.91,466.04),F2(2175.02,287.97),F3(2421.75,353.09),G(2175.02,784.22)位。的符号相同，连杆能到带入数据分别求得：）（）（）（）（出。的模式值表达式可以列组解析法检验，从动二杆)3 , 2 , 1(286.64,763.21,6532.34)3 , 2 , 1*1321 iMDMDMDMDixxyyyyxxMDFEABiiABiCiBAiBiC列出数据分别求得：niLLMDDCBCii， 1/arcsin的条件。满足50
7、,73.65,27.57,08.52321i2.2.22.2.2 方案二方案二（对于方案一的优化）由于左右夹板的曲柄在一个平面，运动可能相互干扰，设计左右夹板同轴但不同平面的圆周上运动。运动简图运动简图图三图四如图 3、图 4 所示，分别是两套曲柄摇杆机构的极限位置，在 P 点上，两曲柄成 170固结，对于两个摇杆，二者正好同时达到极限位置。当曲柄以 6r/min 速度顺时针旋转了 180时，两摇杆恰好同时到达极限位置，使交接钢板的重合位置位于垂直方向向右偏 10的位置，再转 180同时回到初始位置，并且曲柄的转动是匀速的，就这样同时进程，同时回程，往复循环。机械运动循环图如图 5。设计计算设
8、计计算左夹板曲柄摇杆机构的尺寸左夹板曲柄摇杆机构的尺寸图六设曲柄长度 a1、连杆长度 b1、摇杆长度 c1。O1A、O1B 为摇杆的两极限位置，O1C 为AO1B 的角平分线。根据题意，1=2=50。过 P 作 C 的垂线，分别交过曲柄轴线的水平线于点 A、C、B。已知 O1C=450mm，PC=2000mm则 O1A=c1=700mmoCO 50cos450 1cos1AC=BC=O1CXtan1=536.29mm所以 b1*a1=pc*ac=1463.71mmb1+a1=pc+bc=2536.29mm联立可得： a1=536.29mmb1=2000mm左摇杆长=700mm左曲柄长=536.
9、29mm左连杆长=2000mm右边曲柄摇杆机构的尺寸右边曲柄摇杆机构的尺寸设曲柄长度 a2、连杆长度 b2、摇杆长度 c2。O2D、O2E 为摇杆的两极限位置，O2F 为DO2E 的角平分线。根据题意，3=4=40。过 P 作 O2F 的垂线，分别叫 O2D、O2F、O2E 于点 D、F、E, PM 为过 P 点的水平线，过 O2作 O2MPM 于点M。PM=PC+O1O2=2450mmO2M=450mmPO2=2491mm222MOPM 图 7tanPO2M=PM/O2M=5.44则 PO2M=79.6已知 DO2M=50则 PO2D=PO2M-DO2M=29.6得 PO2F=PO2D+3=
10、69.6O2F=PO2*cosPO2F=2491cos69.6=868.3mmPF=2334.77mm222 22 23 .8682491FOPOO2D=c2=O2F/COS=1133.5mm3DF =EF=728.6mm2222FODO所以 b2+a2=PF+EF=3063.37mmb2-a2=1606.17mm 联立可得： a2=728.6mmb2=2334.77mm右摇杆长c2=1133.5mm右曲柄长a2=728.6mm右连杆长b2=2334.7mm如图 8整体分析：整体分析：如图 8，设曲柄角速度，与长度1,机架夹角，连杆与机架夹角，摇杆1l12角速度,长度、与机架夹角， 33l3则
11、 =90-21=90-23因为 cos*3*3cos*1*1lwlw即 w1*1 l* )23sin(3*3)21sin(lw得 )23sin(*3)21sin(*1*13 llww当曲柄和连杆共线时，,摇杆速度为 0，即摇杆在两个极限位置时的0021速度为 0，这样有助于顺利盛放和交接钢板，避免冲撞，而在中间过程时速度较快，能够节省时间，以满足每分钟翻钢板六次的要求。三、传动装置三、传动装置已知原动件曲柄的转速为 n=6r/min，选用转速为 1000 的卧式封闭型 Y（IP44）系列三相交流异步电动机。由于传动比较大，可采用蜗轮蜗杆传动或者复合轮系传动。四、设计心得四、设计心得这周的机构创
12、新设计感受很多，记忆深刻。这周里有喜悦，自己通过自己的想法来设计和解决问题，激发了我的想象力，增加了我对机构设计的兴趣，最后的成果增加了我学习的动力。这周里有忐忑，时间很紧，面对的问题很棘手，经验和知识储备不足，这些催生着心里隐隐的无力感。回顾这一周，收获的感悟蛮多。首先，认识到了团队的重要性。个人有其局限性，无论知识还是心理承受能力。往往通过讨论，能激发解决原先无从下手的问题，团队相互鼓励，能克服自己的沮丧和增加个人的信心。隐隐的意识到，成就任何事情，单靠自己都是做不成的。其次，认识到创新的重要性。头脑里固有的思维，习惯总是会将自己陷在问题里，在一种思路上纠结不清。而往往只有通过创新，通过一
13、种新的角度才能使所有的问题都得到顾及，而解决问题。再次，就是平时生活的观察能力。小组里提出的想法最有价值的，能对已有想法进行合理评估的，是那些平时注意观察生活，对类似构件有所了解的。我知道了，聪明在于用心和用脑的积累，他不是生来就有的。最后，就是人际处理技巧。组员之间讨论免不了是不同意见的交锋，免不了对自己的意见固守不放而伤害别人。解释不清、方式不对都会直接在无意状态里伤害队友。想法要深思熟虑，要先倾听别人，以尊重来换取尊重，团队的效率才是最重要的。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，也是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。在这个过程里，提高了我们解决具体工程实践问题的能力和增加了我们迈向社会的信心。感谢老师的课程安排和指导老师对我们的指导和帮助。
