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1、. . 各类型剪板机结构设计毕业设计论文第1章绪论在使用金属板材较多的工业部门,都需要根据尺寸要求对板材进行切断加工,所以剪板机就成为各工业部门使用最为广泛的板料剪断设备。 剪板机目前主要有以下几种：1 平刃剪板机：剪切质量较好,扭曲变形小,但剪切力大,耗能大。机械传动的较多,该剪板机上下两刃彼此平行,常用于轧钢厂热剪切初扎方坯和板坯。2 斜刃剪板机：分闸式剪板机和摆式剪板机,剪切质量较前者差,有扭曲变形,但力能消耗较前者小,适用于中大型剪板机。3 多用途剪板机：板料折弯剪板机,即在同一台机器上可完成两种工艺,假期下部进行板料剪切,上部进行折弯,也有的机器前部进行剪切,后部进行板料折弯。4 专
2、用剪板机：气动剪板机大多用在剪切线上速度快,剪切次数高。5 数控剪板机：直接对后挡料器进行位置编程,可进行位置校正,具有多工步编程功能,可实现多步自动运行,完成多工步零件一次性加工,提高生产效率1。对称传动剪板机是一种典型的对称传动的机械,主要用于剪裁各种尺寸金属板材的直线边缘。该设备应用广泛,具有结构简单,维修方便,经济实用的优点。本机器的工作原理：动力源电动机通过二级传动一级带轮传动,一级齿轮传动减速驱动执行机构曲柄滑块机构,该机构将电动机的旋转运动转化为往复的直线运动,在此过程中,由切刀固定在滑块上来进行对板料的切削。在这次设计中,针对该剪板机的执行机构曲柄滑块机构,通过数学建模,运用T
3、urbor C强大的编程运算能力,研究了曲柄以匀角速度旋转时,曲柄滑块机构中滑块的位移、速度、加速度的变化规律。第2章方案论证剪板机主要是通过滑块上刀片的往复直线运动来实现切断功能,能实现这个目的主要由液压传动和机械传动两种。2.1液压传动方案剪板机液压传动系统原理图如图2-1所示,其原理：手动换向阀6推向左位即左位接入系统,此时活塞在压力油的作用下向下运动,对板料进行剪切加工,当加工完成后,将阀6手柄推向右位即右位接入系统,活塞向上运动,即刀片上抬,到了一定位置,将阀6手柄推入中位,这样活塞就停留在此位置不动。然后剪切第二次时,重复上述操作。手动换向阀6也可改为电气控制的换向阀,从而实现自动
4、连续剪切,提高效率。.油箱.粗过滤器.液压泵4.溢流阀5.调速阀6.手动三位四通换向阀7.液压缸8.滑块图2-1 液压传动系统原理图液压剪板机采用液压传动,使机器工作时平稳,噪声小,安全可靠,可以进行单次连续剪切,剪板厚度也较机械传动的厚,但是液压系统是利用液体作为中间介质来传递动力的,剪切力大时,油压也相应的高,对液压元件的精度、强度要求也高,制造成本也相应的较高,而且液压系统不可避免的存在,泄露问题,会造成污染,油温的变化会引起油液粘度变化,影响液压传动工作的平稳性,所以适应环境能力小2。另外,液压剪板机的维修也不方便,需要掌握一定的专业知识,因此此次设计不选用此方案。2.2 机械传动方案
5、2.2.1凸轮机构方案图2-2 凸轮机构原理图凸轮机构的工作原理如图2-2所示：主轴的转动带动凸轮传动,凸轮升程时推动滑块即刀片作剪切动作。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。凸轮机构的优点是可以根据从动件的运动规律来选择机构的尺寸和确定凸轮轮廓线。缺点是凸轮机构一般用于控制机构而不是用于执行机构,因为其工作压力不能太大,否则会严重磨损凸轮的轮廓及推杆,导致该机构不能实现预期的动作要求,不能保证机器的稳定性,因此该方案不予采用。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上下往复运动,实现剪切动作。图
6、2-3 曲柄滑块机构原理图该机构具有结构简单、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3。第3章总体传动方案综合考虑,本次剪板机设计的总体方案为电动机经过一级带轮减速及一级齿轮减速驱动主轴上的曲柄滑块机构,使滑块作往复运动,进行剪切动作,剪板机的剪切力是10吨,行程为22mm,每分钟剪板30次。设计传动系统图如图3-1所示。图3-1 系统传动简图第4章电动机的选择4.1电动机类型和结构形式的选择本次设计所选用的电动机的类型和机构形式应根据电源种类、工作条件、载荷大小和性质变化、启动性能、制动、正反转的频率程度等条件来选择。电动机分交流电动机和直流电动机
7、两种。由于生产单位一般多采用三相交流电源,因此,无特殊要求时,均应采用三相交流电动机。其中异步电动机是交流电动机的一种,它是把电能转化为机械能的一种动力机械,一般以三相异步交流电动机应用最广泛。Y系列三相异步电动机为封闭式三相异步电动机,能防止灰尘、铁屑或其它杂物侵入电机内部,效率高,耗能少,性能好,噪音低,振动小,体积小,重量轻,运行可靠,维修方便。不仅使用于水泵、鼓风机、金属切削机床及运输机械,更使用于灰尘较多、水土飞溅的地方,如碾米机,磨粉机,脱壳机及其它农业机械,矿山机械等。根据工作环境和要求,选用Y系列三相异步电动机4。4.2电动机功率的选择电动机的容量选择的是否合适,对电动机的正常
8、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。该剪板机的剪切力为10吨,根据诺沙里公式5：=4-1式中 剪切力 =101039.8=98000N被剪板料强度极限,实际中的板料=500N/mm被剪板料延伸率,=25%被剪板料厚度上刀刃倾斜=2被剪部分弯曲力系数,=0.95前刃侧向间隙相对值,=0.083 压具影响系数x=7.7把已知数据代入式4-1解得：=4.63mm根据表8-2-2,Q11型剪板机技术参数1,类
9、比实习时工厂的样机,选取电动机的功率为5.5kW。转速的确定：由于传动由皮带和齿轮组成的。按推荐的传动副传动比较合理的范围,取三角带传动比=24。二级圆柱齿轮减速器传动比=840,则总传动比合理范围为 =16160,则电动机转速可选范围为：= = =4804800r/min查表19.1 Y系列三相异步电动机的技术数据6,选取Y132-M2-6型电动机比较合适,其技术参数如下:功率为5.5kW,级数为6,满载时的电流、转速、效率分别为12.6A、960r/min、85.3%。4. 3计算传动装置的运动和动力参数4.3.1计算传动装置的合理传动比总传动比 =4-2=式中 三角带传动比圆柱齿轮传动比
10、取=4 =4.3.2计算运动和动力参数1.计算各轴转速 =r/min=r/min2.计算各轴的功率查得4各部件传动效率为： 圆柱齿轮：0.940.96 =0.95 三角带传动：0.940.96 =0.955 轴承：0.970.99 =0.98 则总传递效率为：= = = =5.15kW= =4.79kW3.各轴转矩 = 式中电动机转矩；电动机功率；满载转速6； = = Nm =Nm= = Nm= = Nm= Nm第5章带传动的设计及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点4。5.1确定计算功率 =
11、kW 式中 传动的额定功率工作情况系数查表8-64,载荷变动较大,软启动每天工作时间小于10小时,取=1.2。5.2选择带型根据=6.6kW和主动带轮小带轮转速= r/min,查图8-84中选定A型V带。5.3确定小带轮的基准直径5.3.1初选小带轮的基准直径查参考文献4取主动轮基准直径=mm。5.3.2验算带的速度=m/s 由于过小,表示所选的过小,这将使所需要的有效拉力过大,即所需要的跟数过多,于是带轮的宽度,轴径及轴承的尺寸都要随之增大。 取=mm= =m/s =m/s5.3.3计算从动轮的基准直径=640mm并按照V带轮的基准直径系列进行圆整,圆整后=640mm5.4确定中心距和带轮的
12、基准长度由于中心距未给出,可根据传动的结构需要初步中心距取代入=mm , =mmmm取=mm=mm,根据带传动的几何关系,按下式计算所需带的基准长度+ + mm=mm由参考文献7表33.19取=mm,由于V带的中心距一般是可以调整的,故采用下式进行近似计算=mm=mm 考虑安装调整和补偿预紧力的需要,中心距的变化范围为=mmmm =mm=mm。 5.5验算主动轮上的包角根据对包角的要求,应保证主动轮上的包角满足要求。5.6确定带的根数式中 包角系数,查得0.91长度系数,查得1.13单根V带的基本额定功率,查得0.94kW单根V带额定功率的增量,查得0.5kW4代入数据得=根5.7确定带的预紧
13、力考虑离心力不利的影响,和包角对所需预紧力的影响,单根V带的预紧力为= 式中 V带单位长度的质量,查得=0.10kg/m=N由于新带容易松弛,所以对非自动张紧的带传动,安装新带时的预紧力应为上述预紧力的1.5倍4。5.8计算带传动作用在轴上压轴力为了设计安装带轮的轴和轴承,必须确定带传动作用在轴上的力。如果不考虑带的两边的拉力差,则压轴力可以近似的按带的预紧力的合力来计算4,即=式中：带的根数单根带预紧力主动轮上的包角= N=1437.3N5.9带轮结构的设计5.9.1小带轮的结构设计1.材料：HT2002.确定带轮的形式由参考文献6得：电机轴=38mm,电机轴伸出长度为E=80mm,且已知小带轮的基准直径=160mm,2.5=2.538mm=95mm2.5300mm所以小带轮采用腹板式结构。带轮的基准直径为160mm,外径=168mm。3.轮槽的尺寸查表8-10 4得带轮的轮槽尺寸如下：轮槽基准宽度=11.0mm基准线上槽深=2.75mm基准线下槽深 =8.7mm槽间距=150.3mm第一槽对称面至端面的距离=mm最小轮缘厚=6mm轮槽角=38轮槽结构如图5-1所示。图5-1 轮槽结构4.确定小带轮外形尺寸带轮宽： =15+210mm=80mm带轮外径：=160+24mm=168mm轮缘外径： =1.8
