机械原理 钢板翻转机构

1、一、 题目实现内容：将钢板翻转180° 实现过程：当钢板T由辊道送至左翻板W1后，W1开始顺时针方向转动。转至铅垂位置偏左10°左右时，与逆时针方向转动的右翻板W2会合。接着，W1与W2一同转至铅垂位置偏右8°左右，W1折回到水平位置，与此同时，W2顺时针方向转动到水平位置。机构原理图： 图一二、已知条件：1）原动件由旋转式电机驱动；2）每分钟翻钢板15次；3）其他尺寸如图所示；4）许用传动角=40°三、设计任务1、提出可能的运动方案，进行方案分析评比，选出一种运动方案进行设计；2、确定电动机的功率与转速；3、设计传动系统中各机构的运动尺寸，绘制钢板翻版

2、机机构的运动简图；4、 用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。5、图纸上绘出最终方案的机构运动简图（可以是计算机图）并编写说明书。四、过程分解过程一：左翻板W1开始顺时针方向转动，转至铅垂位置偏左10°左右。右翻板再次过程中也逆时针转动向左板靠近，直至贴合。过程二：左翻板W1与右翻板W2一同转至铅垂位置偏右8°左右。过程三：W1折回到水平位置，与此同时，W2顺时针方向转动到水平位置。五、给出方案设计数据AD长度L4 1500CD及C1D长度L3 500右板与左板贴合时A

3、DC大小 22°右板与左板贴合时ADC1大小 120°六、提出方案方案一运动简图： 图二左板设计计算 图三 图中AD=1500 CD=500 令ADC= ADC1=且CD=C1D=L3 AD= L4则当右夹板与左夹板贴合时=22，=120在三角形ACD中， ，在三角形AC1D中，即AC12=L42+L32-2*L3*L4*COS,AC1=L2+L1 由带入数值解得：L2=1428, L1=374.8右板设计计算 图四GDA=20°GDA+ADF=180° 则ADF=160°在ADF中 AD=1500 ,DF=450, ADF=160°

4、算得：AF=1929.01 DFA=15.4°AFE=DFE-DFA=40°-15.4°=24.6°在AFE中 AF=1929.01，EF=500，AFE=24.6°算得：AE=1489(即L22)在AF中 AF=1929.01 AF=24.6°+82°=106.6° F=500算得：A=2126.54（即：L12+ L22）故：L12=637.54 L22=1489 方案二排除左右夹板的曲柄在一个平面的相互干扰，设计左右夹板同轴但不同平面的圆周上运动。运动简图钢板运送到左板，左板水平图五两板同时偏转到垂直偏右8&

5、#176;图六实现钢板180°翻转，右板水平图七如图五、图六所示，分别是两套曲柄摇杆机构的极限位置。当曲柄以15r/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8°的位置，再转180°同时回到初始位置，且曲柄的转动是匀速的，从而实现同时进程，同时回程，往复循环。设计计算左夹板曲柄摇杆机构的尺寸 设曲柄长度、连杆长度（在图中体现为QA,TB长度）、摇杆长度。、为摇杆的两极限位置，为D的角平分线。根据题意，=49° =49°。过P作的垂线，分别交过曲柄轴线的水平线于点A、C、B。设计

6、尺寸：O1C,O2M450mmPC2000mm在图中： PA=PC-AC=- PA=PT+TB-AC-BC=+- 2AC 由得： = AC AC= BC= O1C tan=450* tan49°=517.67mm即： =517.67mm又因 + = PC +BC解得： = PC =2000mm =685.91mm左摇杆长=685.91mm左曲柄长=517.67mm左连杆长=2000mm右边曲柄摇杆机构的尺寸图7设曲柄长度、连杆长度、摇杆长度。、为摇杆分别为水平，垂直向右偏8°的两位置，为的角平分线。根据题意，=41°。过P作的垂线，过O2作MPM于点M。 PM=P

7、C+O1O2=2450mm O2M=450mm PO2=2491mm tanPO2M=PM/O2M=5.44则 PO2M=79.6°已知 DO2M=50°则 PO2D=PO2M-DO2M=29.6°得 PO2F=PO2D+=70.6° O2F= PO2*cosPO2F=2491×cos70.6°=827.41mm PF=2624.82mm O2D=O2F/COS=1096.33mm DF =EF=719.26mm所以 +=PF+EF=3344.08mm又因 2=DF+EF联立可得： =719.26mm =2624.82mm右摇杆长=1

8、096.33mm右曲柄长=719.26mm右连杆长=2624.82mm如图8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，摇杆角速度,长度、与机架夹角， 则 =90°-=90°-因为 即 w1* 得 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十五次的要求。方案三可行度优缺点方案一可行 磨损大，容易使构件损坏方案二可行摇杆在两个极限位置时的速度为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，能够节省时间方案三可

9、行凸轮机构运动稳定，但是计算和调试复杂，加工精度不容易得到保证方案分析比较由以上分析可知，方案二为最优方案，方案三暂不予考虑。对系统进行仿真：输出各类曲线左板角度曲线：左板Y方向上位移曲线：左板X方向上位移曲线合成总位移曲线左板速度曲线：左板加速度曲线右板角度曲线：右板Y方向上位移曲线右板X方向上位移曲线合成总位移曲线右板速度曲线右板加速度曲线三、传动装置1、电动机选择由题意采用旋转式电机驱动2、工作所需功率根据工作要求，工作机主动轴的输出转矩约为T=3000（N·m）和转速n=15r/min，则工作机主动轴所需功率为kW=4.71kw根据已知传动装置总效率与装置总效率之比，求得电动

10、机输出功率为：3、电动机额定功率根据电动机输出功率，通过资料查询,即可确定电动机额定功率。4、传动装置总传动机构原动件曲柄转速=10，电动机的满载转速=960,则传动装置总传动比为i=96。四、设计心得这周的机构创新设计感受很多，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