翻板装置中各数据计算、双臂曲柄摇杆式翻板机设计1・］概述翻板机是中厚板车间精整工段不可缺少的辅助设备2—其作用是将钢板翻转 180用来检查钢板上、下表而的质量本次钢坯火焰清理机设计中，对钢板上、下 两表面进行清理，采用的翻板机构为双臂曲柄摇杆式翻板机构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板臂和接板臂的旋转，从而实现翻板的动作图1. 1为双臂曲柄摇杆式翻板机的机构示意简图电机经减速机减速后，由减速机 的低速轴分别带动两套曲柄四连杆机构，两个曲柄81、&2有一定的角度位置差，两摇 杆轴上有若干个翻板臂和接板臂低速轴带动曲柄做逆时针转动，曲柄al带动连杆bl, 连杆bl带动摇杆cl做逆吋针转动；同吋曲柄a2带动连杆b2,连杆b2带动摇杆c2做 顺吋针转动为了满足空载启动，在初始位置翻板臂（送料拨杆）先向下偏转5接 板臂也位于水平面以下偏5翻板臂逆吋针旋转托起钢板直到与水平位置成85° ,与 此同吋，接板臂（接料拨杆）由水平位置顺吋针旋转处于与翻板臂平行和接近平行的位 置然后两臂加持钢板-•起转动，开始钢板的交接（如图2）。
当它们共同转过10°后, 翻板臂开始返回到水平位置此吋接板臂也托起钢板返回，当处于水平位置时，钢板落 到辐道上，完成180而此吋接料臂仍继续向下偏转5最后再回到水平位置 从而完成-次翻板，完成-次翻板的时间是21s图1.1转动角度初始位置图图1.2接送位置角度图结构特点：1、两翻臂的摆动角度100从水平线下5摆到过垂直位置5当减速器输出轴的 曲柄回转360通过两连杆带动两摇杆在105來回摆动一次，两翻臂则在100 來回摆动一次，两曲柄相位差22° 8’ 14〃，故主动翻臂以-5°摆动托起钢板到85 时，从动翻臂摆动100过垂直线5o2、 翻臂的摆动是由曲柄通过连杆、摇杆、撑杆在翻臂中部撑起而动，翻臂轴不承受翻 板扭矩，可以做得较小，两翻臂轴就可以靠的很近（因为最大钢板厚300価,取600mm ）o3、 翻转钢板时由于接送拨杆有10°左右的平行移动过程，所以交接平稳，不产牛冲击4、 在翻臂上安装自由转动的小托辘，当钢板没有到规定位置（翻臂止挡处）血翻板时, 当翻臂稍成倾角，钢板就会平稳而轻快地滚移到位，避免了很大冲击和噪声的产牛1. 3机构尺寸确定1、两套四杆机构极位夹角的确定两套四杆机构用0A1B1C1和0A2B2C2表示（如图1.3）L1B1图1.3两套四杆机构极位夹角图因为钢坯交接过程中，要平稳可靠，两翻转臂加持钢板需同时旋转，并基本保持同步旋 转。
故两套四杆机构的极位夹角（如图1.4）必须相同，并且当其值为零时，没有机会 运动，同步性最优即：（）1=0 2=0 A 2图1.4两套连杆机构的极位夹角图二、机构尺寸确定在设计中,由于场地等因素的限制,可预先确定LI、L2和h即两套四杆机构的机架长度dl、d2o2.1第一套四杆机构尺寸的确定LI图2.1第一套四杆机构极限位置图预先确定摇杆长度C1,根据9 7 =0,机架长度山及摇杆摆角e可以作出图2.1,从 而求得其余杆件的尺寸在图5中,OB/二b-s,0B尸二0B厂OB/ =2a,, 分别为曲柄和连杆长 度故盯 B.B/ /2又因BE，=2C1/sin(®/2),所以&p*sin(①/2),设G0长为dl,从图5中可以求 得 dl=[ L.W h bI=[ discos爭尸 H取值 Ll=3000mm, H=500mm, GhOOmm, 0 = 105°(在设计中，由于场地等因素的限制，可预先确定LI, L2和H,即两套四杆机构的 机架长度dl和d2)故 &二Ci*sin(6/2)二555mm连杆 bj Lj+『-(scos 号尸]1X2 = [9250000-181589. 334] 2 =3011. 4dl= (L,2+H2)1X2 =3041.42. 2第二套四杆机构尺寸的确定图2. 2第二套四杆机构极限位置图按照确定第一套机构尺寸同样的方法，可方便的求得第二套机构尺寸。
预先确定C2=700mm, H尸也二500血a2=c2sinf =555mm d2= [ (L,+L2) 2+H2] IV2=5024. 9b2= [d22- (c2cos f)2] IV2= [25250000-181589. 3] ,X2=5006. 842. 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以后，还要进行曲柄存在条件及传动角大小的验算曲 柄存在条件是:①曲柄为最短杆；②机构中最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长 度之和验算两套机构杆的尺寸：曲柄al,a2.连杆bl,b2、摇杆cl,c2、连架杆dl, d2应满 足下列条件：al+dlal+dl 符合要求② a2+b2二555+5024. 9二5579. 9c2+d2二700+5006. 8二5706. 8>a2+d2 符合要求传动角的验算如下（见图2.3）图2. 3传动角的极限大小图7当曲柄a转到与连架杆g成一直线或重合的两极限位置时传动角u有最大值和最小 值uratJX=cos 1 {[b2+c2- （d+a） 2]/2bc}uraill=cos 1 { [b2+c2- （d~a）2] /2bc} 若电动机力矩变化不大，为了提高效率，传动角应尽量在90°附近一般u吨三150。
— 230代入第一套数据 umax=143. 2° 三150＞ uwin=36. 8° ,u叭二 142. 7W150 gF37.25° o均满足要求2. 4第三套机构尺寸e的确定根据场地的条件限制，取定H2=2300mm, L4=400mm, f2=1200mm,（翻板臂整长为 2400mm）当手臂处于水平时，支撑杆与翻臂垂直或接近垂直吋受力最大，设定角F2E2D2为90°L3=L2/2-L4/2=800mm,f2-L2=D20, =400C尸（CM-MT ） 1/2= （ 1400 -4002） 1/2= 1341.67mmsQO' +H2 二 3642摇杆摆角①及板臂（以下简称拨杆）下偏角u的选取原则根据翻板机的工作特性，为满足两拨杆在一定角度范围内（一般在85° -95° ） 基本上能同步旋转，除按上节介绍的方法设计外，还应正确地选择①及a ,①和u不能 随意选取，事实上它们Z间存在有某种联系，现推导如下，如图2. 4图2.4摇臂的极限位置图假设工艺要求两拨杆在Y角度处开始交接钢板，此吋送料拨杆1所转过的角度为A1二Y+2u左侧接料拨杆所转过的角度为A2 二 6-a+|3由工作原理我们知道，当两拨杆开始钢板交接时，它们所转过的角度相等。
B|J： A1=A2由上面三式可得Y +2 a =0- a + 0由图可知P = Y-[180° -（e-a）]整理以上式子，可知6-2a 二90° 1另外，为保证两拨杆至少在85°位置开始钢板交接，即可以用1、2俩式来确定①及u的大小整个曲柄连杆机构的载荷计算3.1 e2载荷和大小计算为简化计算，只考虑钢板的荷载（钢板重24吨），其它构件的荷载忽略不计，也不 考虑加速度引起的动负荷由于al、bl、cl、dl> el和a2、b2、c2、d2、e2是两套一样的连杆机构，算前面 一套的数据就可以把另外一套的数据确定除了 bl、b2的根据布局不同选取的长度不 同外，其它的数据都是一样3. 1翻转臂是往下转5°脱离钢板以后再通过e2给翻臂一个向上的力托起钢板使其翻 转由5°到刚接触钢板的零界图可以知道e2在垂直的往上顶的时候所受到的荷载是最 小的如下图：图3.1局部受力和机座分布示意图如图3.1按e2垂直翻转臂和钢板计算连杆需要较高的屈服强度，综合性能需求选45号钢做连杆材料oGB/T699-1999标准规定的45钢经850°C正火、840°C淬火、600°C回火，达到的性能为屈服强度N355MPa, [ o ]= o s/n, n为安全系数，取5,则满足要求。
连架杆e2的载荷和大小计算过程如下：]o s=355MPoe2 载荷：o raax= — [ o ] = >A2F/[ oA[o ]= o s/ns 取 ns=5 , ^55得到[O ] = —MP=71MPo5F=24X 103KgX 10N/kg=240000N,AN24000071=3380. 28mm2,1 Ji d2/4^3380. 28mm2=>dN65. 6mm,取 80mm3.2摇杆d2、C2的载荷和大小计算:根据3. 1图所示可以知道两机座Z间的距离是2460mm,两翻臂轴小心孔的距离是600mm o算岀 C2 到 G 的距离：D2G=1200- ( 1230-300) =270mm根据图上的受力分析可以知道摇杆C2D2在D2处的受力情况利用三角形相似定 理可得到连架杆作用在上面的力为24000N,垂直摇杆C2D2的力为F=24000X 10X 2704-140046285. 71N一边5套相同的C2D2,将力F除5得到单个力为9257. 14N抗扭截而模量 Wt= n D3 /16 T / Wt=FL / Wt =9257. 14X 1400= ( n D3 /16) <0. 5X355-F5 =>D3 > (9257. 14X1400X16) * (兀 * 35. 5) =1856401. 074mm3 = >D>122. 9mm ,取 D 为 130mm。
C2杆的计算：根据力矩守恒有Fg = JCD ,得到F2=2F1 o 抗扭截而模量 Wt= n D3 /16 T / Wt=FL / Wt则有 D3>16X2X9257. 14X7004-35. 54-3・ 14~ 1860230. 88mm=>D>122. 99mmo 3.3连架杆和摇臂直接的连接轴大小和载荷计算当摇臂水平不动承受钢板载荷时，连架杆和摇臂直接的轴与摇杆也与连架杆 之间的轴是一样的5个摇臂受力分析得每个受力为24000X 10 = 5二48000N,取连杆轴长度为350mm,轴受到的最大剪应力为—= 16T/ Ji D3<0. 5 5 s/5,w得 D3>5X 16FL/0. 5ti 5 S=5X 16X48000X350-F3. 14-FO. 5一 355=2411411. 14mm3=>D> 134. 10mm3.4连杆b与摇杆c之间的连接轴计算按上而受力分析得F2=2X9257. 14N,轴还是取350mm长， 则 Wt= n D3 /16 , T / Wt=FL / Wt,则有 D3> 16X2X9257. 14X350-F35. 54-3. 14=930115. 44mm3； D>97. 6mm。
3・5连杆b的大小计算上面求得珀为2X9257. 14N,受力分析得到F合为2X9257. 14X14004- 270=95999. 97No nax=— W [ ° ] = >A±F/[ o ]A[o ]= o s/m 取 , o s=355MPo得。