1摘 要機(jī)械剪板機(jī)是一種我們生活中經(jīng)常使用的機(jī)器，它的作用是剪切板料，使其達(dá)到我們需要的寬度。它的傳動過程是將電動機(jī)傳出的動力經(jīng)過帶輪減速，然后再經(jīng)過齒輪減速，再經(jīng)過大齒輪帶動偏心輪，偏心輪通過滑塊帶動連接的上刀架，實現(xiàn)斜刃剪切，達(dá)到剪切板料得目的。本設(shè)計通過結(jié)合工廠商品樣機(jī)，以及設(shè)計參數(shù)結(jié)合各種資料設(shè)計。根據(jù)機(jī)械剪板機(jī)的剪切力計算和機(jī)器的工作環(huán)境以及最后剪切所用的功率選擇電機(jī)。高速級采V 帶傳動,因為 v 帶可以吸收部分電動機(jī)的振動，使剪切板料時的沖擊振動不致傳給電動機(jī)，v 帶可以過載保護(hù)。齒輪傳動在平穩(wěn)可靠準(zhǔn)確主要用于低速級。最后，通過偏心輪機(jī)構(gòu)，將電動機(jī)傳動軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為刀架的上下往復(fù)直線運動，從而實現(xiàn)剪切板料的目的。剪切時，通過壓料架和后擋料機(jī)構(gòu)，來保證剪切質(zhì)量。關(guān)鍵詞：剪板機(jī)；齒輪軸；偏心輪；平衡彈簧12AbstractMechanical shearing machine is a kind of machine that we often use in our life. Its function is to cut the plate and make it reach the width we need. Its transmission process is the power from the motor pulley to slow down, and then through the gear reduction, after big gear drives the eccentric, eccentric head on the slider to drive connections, realize the oblique shear blade, achieve shear sheet have to.This design combines the factory commodity prototype, and the design parameter combined with various data design. According to the shear force calculation of mechanical shearing machine and the working environment of the machine and the power selection motor used in the final shear. V belt transmission is adopted at the high speed, because the v-belt can absorb the vibration of part of the motor, so that the impact vibration of the shear plate is not transmitted to the motor, and the v-belt can overload protection. Gear transmission is stable and reliable and is mainly used for low speed. Finally, through the eccentric mechanism, the rotational motion of the motor drive shaft is converted into the upper and lower reciprocating linear motion of the knife frame, thus realizing the purpose of the shear plate. When shearing, the shear quality can be guaranteed by pressing the material rack and the backstop mechanism.Key words: shearing machine; Gear shaft; Eccentric; Balance spring目 錄第一章 引 言 11.1 概述 11.2 現(xiàn)狀及展望 .1第二章 剪切力的計算及傳動方案擬定及分析 22.1 設(shè)計任務(wù)書 22.2 剪板機(jī)剪切力的計算 22.2 電動機(jī)型號及參數(shù)選擇 22.3 傳動比分配與確定 3第三章 帶輪傳動設(shè)計 43.1 確定帶輪的型號與帶輪直徑 .43.1.1 確定計算功率 .43.1.2 確定帶型 .43.1.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 .43.2 確定 V 帶的中心距和基準(zhǔn)長度 .43.3 驗算包角 .53.4 計算帶的根數(shù) .53.4.1 計算單根 v 帶的額定功率 .53.4.2 計算 v 帶的根數(shù) .53.5 計算單根 V 帶的初拉力和壓軸力 .53.6 大小帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 .53.6.1 小帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 .53.6.2 大帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計 .63.7 飛輪設(shè)計 .73.7.1 轉(zhuǎn)動慣量計算 .73.7.2 飛輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .7第四章 齒輪的設(shè)計 84.1 選定齒輪 .94.2 按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計 .94.2.1 試算小齒輪分度圓直徑： .94.2.2 計算齒輪參數(shù) .104.3 按照齒輪的齒根彎曲的強(qiáng)度設(shè)計 .114.3.1 試算模數(shù) .114.3.2 調(diào)整模數(shù) .124.4 機(jī)械剪板機(jī)齒輪幾何尺寸的計算 .134.4.1 圓整中心距后的強(qiáng)度校核 .134.4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制齒輪零件圖 .14第五章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計 155.1 材料選擇 .155.2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 .155.3 確定偏心輪滑塊機(jī)構(gòu)的尺寸 .155.3.1 偏心輪偏心距的確定 .155.3.2 偏心輪直徑的確定 .165.4 偏心輪結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核 .165.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計 .16第六章 離合器和制動器的設(shè)計 176.1 離合器 .176.1.1 轉(zhuǎn)鍵離合器的工作原理 .176.1.2 設(shè)計計算 .186.1.3 傳遞最大扭矩的計算 .186.1.4 離合器轉(zhuǎn)鍵圓柱部分直徑的計算 .186.1.5 轉(zhuǎn)鍵離合器的主要尺寸 .186.1.6 轉(zhuǎn)鍵離合器的校核 .196.2 制動器的設(shè)計 .20第七章 軸的設(shè)計 217.1 軸Ⅰ的設(shè)計 217.1.1 軸的材料的選擇 217.1.2 估算最小直徑 .217.1.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .227.1.4 軸的強(qiáng)度計算 237.1.5 軸承校核 .287.2 軸Ⅱ的機(jī)構(gòu)設(shè)計 .287.2.1 軸的材料的選擇 .287.2.2 初步估算軸的最小直徑 .297.2.3 軸的強(qiáng)度計算 .30第八章 其他零件設(shè)計 358.1 平衡彈簧設(shè)計 358.1.1 彈簧材料的選擇和許用應(yīng)力 .368.1.2 平衡力的確定 .368.1.3 彈簧的尺寸計算 .368.1.4 彈簧的尺寸 .368.2 刀片設(shè)計 378.2.1 刀片材料的選擇 .378.2.2 刀片的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .378.3 擋料架設(shè)計 388.4 箱體設(shè)計 .38第九章 結(jié)論 38參考文獻(xiàn) 39謝 辭 401第一章 引 言1.1 概述剪板機(jī)的工藝用途是剪切各種長度的板料,可連續(xù)對各種長度的板料條料角板等進(jìn)行剪切。機(jī)械剪板機(jī)是用位于上面的刀片相對位于下面的刀片作上下運動運動剪切的機(jī)器，將旋轉(zhuǎn)螺母調(diào)節(jié)到合理的刀片間隙，剪切一定長度。。壓料架用于壓緊板料，以防止未剪切的板料在剪切時移動 ，后擋料架通過旋轉(zhuǎn)軸和螺釘控制板料長度。如圖 1-1 所示： 圖 1.1 機(jī)械剪板機(jī)系統(tǒng)傳動簡圖1.2 現(xiàn)狀及展望剪板機(jī)的主要類型有：斜刃剪板機(jī)，平刃剪板機(jī)；聯(lián)合沖剪機(jī);板料折彎剪切機(jī);數(shù)控剪板機(jī)等。同我國較晚起步的汽車工業(yè)一樣，剪板機(jī)技術(shù)在 19 世紀(jì)中期才得以從美國引進(jìn)，20 世紀(jì) 70 年代以前，中國的板材成形是通過雙作用機(jī)械剪切機(jī)和多臺單作用機(jī)械剪切機(jī)實現(xiàn)的,主機(jī)之間有一個工件反轉(zhuǎn)裝置。 通常，滑料板安裝在剪切機(jī)的后部,一般在剪板機(jī)后側(cè)加裝滑料板，料片固定板，承料板等機(jī)械結(jié)構(gòu)。在我國，90%的這一階段的產(chǎn)品仍被保存至今并大量使用，即使在國外汽車行業(yè)，這種典型配置仍使用了近半個世紀(jì)之久經(jīng)過多年的新建和改造。國外剪板機(jī)最大可剪 60x9000mm 的板料，在剪 3.4x3500mm 以內(nèi)的板料，采用機(jī)械剪板機(jī)比液壓傳動剪板機(jī)多，傳動剪板機(jī)經(jīng)濟(jì)性好而且修理費用低。機(jī)械剪板機(jī)的發(fā)展從人力蓄力到現(xiàn)在電腦控制，由簡單工具到采用先進(jìn)技術(shù)，從而實現(xiàn)板料剪切的大型化和微型化；從低效大批生產(chǎn)到現(xiàn)在的高精尖，往專用設(shè)備發(fā)展。在提倡“互聯(lián)網(wǎng)+”的時代，機(jī)械剪板機(jī)發(fā)展目標(biāo)是自動化智能化，當(dāng)然在綠色發(fā)展保護(hù)環(huán)境的背景下，減少噪音，節(jié)省材料作為機(jī)器生產(chǎn)2發(fā)展的方向之一。機(jī)械剪板機(jī)用處多，將會吸引國內(nèi)各方英才，學(xué)習(xí)追趕超越歐美國家的技術(shù)，迎來中國科技文明發(fā)展的春天。第二章 剪切力的計算及傳動方案擬定及分析2.1 設(shè)計任務(wù)書這次畢業(yè)設(shè)計的老師所給的題目機(jī)械剪板機(jī)的設(shè)計，其中已知條件有:剪切最大厚度 6mm，剪切最大板寬為 3200mm,材料的強(qiáng)度極限為 450MPa，行程次數(shù)為50 次/分，剪切角度為 1.5°，飛輪轉(zhuǎn)速為 290r/min，后擋料架擋料長度為500mm。2.2 剪板機(jī)剪切力的計算機(jī)械剪板機(jī)的剪切力計算根據(jù)諾沙里公式來計算，根據(jù)已知條件以及類比樣機(jī)中的相關(guān)參數(shù)可得： （2-1）)106.tan1(t6.022 xyzhpbxxb ????式中 P-剪切力；-被剪板料極限強(qiáng)度，根據(jù)已知為 ，查找材料力學(xué)可知剪板材b? MPa450料為可鍛鑄鐵，由此可知 為 6%；x?Ⅰ1.5=αⅠ-α 6mhh7.X 0.83y-YⅠ.9=Z Z?查 材 料 力 學(xué)帶入得：剪切力 .代入(2-2) ： （2-2）NP2934?950Tnpw?式中 T-工作機(jī)的阻力矩，N·m;N-軸的轉(zhuǎn)速，r/min’計算得到剪板機(jī)所需功率 。kpw.2.2 電動機(jī)型號及參數(shù)選擇剪板機(jī)可否進(jìn)行正常的工作以及能量消耗是否合理取決于電動機(jī)的選擇。電動機(jī)功率計算公式： (2-3)?dpηw式中 —工作機(jī)所消耗的功率，KW；η-傳動環(huán)節(jié)的總效率。總效率是由組成wp303.529146?i )72min(/5069)5i(/14Ⅰ2312????rinrm的 轉(zhuǎn) 速 ：軸 的 轉(zhuǎn) 速 ：軸電 機(jī) 軸 的 轉(zhuǎn) 速 ：入 功 率 計 算 ：Ⅰ傳動鏈的各環(huán)節(jié)效率乘積，即 η= ，查找機(jī)械設(shè)計手冊，可得54321ηη??-V 帶效率為 =0.98； -離合器效率為 =0.99； -深溝球軸承效率一般1η1η2 3為 =0.98； -曲柄連桿機(jī)構(gòu)效率一般為 =0.95； -閉式齒輪傳動效率，734 45級精度為 =0.99；算得 η=0.876， =10.774kw.5η?dpηw電動機(jī)的功率如果選的過小，則不能保證剪板機(jī)正常的工作；如果選的過大，將導(dǎo)致電動機(jī)的能力不能及時的得到應(yīng)用，當(dāng)一直處于欠載狀態(tài)工作，其效率和功率都將會下降，造成經(jīng)濟(jì)損失。由計算得到，電機(jī)功率 p=10.774KW，因此選取的電動機(jī)功率為， 。同步轉(zhuǎn)速為 4 級 1500 轉(zhuǎn)/分鐘系列電動kwpd1?機(jī)，電動機(jī)型號為 Y160M-4,額定功率 ，滿載轉(zhuǎn)速為 。KWmin160r2.3 傳動比分配與確定已知飛輪轉(zhuǎn)速為 290r/min,偏心輪機(jī)構(gòu)為 50r/min，帶傳動比范圍是；帶輪傳動比范圍 ；總傳動比范圍為 ?？?~2?帶i 85~3??齒i 56~?總i得總傳動比，因此可得： ≤7， 8.029≤8。電機(jī)軸上功率：：：各 軸 輸 入 轉(zhuǎn) 矩 )12(476.1809552.3)10(9.71033221 ????? ?mNnPTn的 輸 入 轉(zhuǎn) 矩 ：軸 的 輸 入 轉(zhuǎn) 矩 ：軸電 機(jī) 軸 的 輸 入 轉(zhuǎn) 矩 ：??8256.10η212 ???kwp9-33w)42(.90146?wmni4)23(.1???kwPKAC電第三章 帶輪傳動設(shè)計 3.1 確定帶輪的型號與帶輪直徑3.1.1 確定計算功率確定工況系數(shù)：查表機(jī)械設(shè)計（后面同書）表 8-8 可得：工況系數(shù)，由 可得:2.1?AKkwP1電3.1.2 確定帶型由 ,主動帶輪轉(zhuǎn)速為 1460r/min,根據(jù)表格 8-11，選取 B 型 V 帶較pca.3為合適。 3.1.3 確定帶基準(zhǔn)直徑1）初選小帶輪的2）基準(zhǔn)直徑：查表機(jī)械設(shè)計 8-7 和 8-9，B 型帶最適直徑為 140mm,取;合適。3）計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑：. mD140?根據(jù)表 8-9 取標(biāo)準(zhǔn)直徑3.2 確定 V 帶的中心距和基準(zhǔn)長度1）初選帶輪的中心距 ma60?2）基準(zhǔn)長度：由表 8- 2，選帶的 基準(zhǔn)長度為2700mm。3）計算實際中心距： ，)53(062.15200 ?????mLad中心距變化范圍： ；)(915.mind，783ax可得中心距變化范圍為 559.5mm≤a≤681mm，取實際中心距 .615???)4(87.94214.302120 DLda -/0/69.0614.3smndv?? 3.3.5???mdiD71253.3 驗算包角α= 125.565°≥120°(3-8)符合要求。??????aD3.57180123.4 計算帶的根數(shù)3.4.1 計算單根 v 帶的額定功率由 ， min/1460rn?，查表 8-4 得 ，由D140? KwP82.0?mi/6rn， ，查表 8-5，得△P=0.461kw,(單根普通 v 帶3.529額定功率的增率），查表 8-6，根據(jù)小帶輪的包角 α=125.565°，修正系數(shù)中包角為 ，帶長為 ，85.0??k0.1?lk3.4.2 計算 v 帶的根數(shù)可以計算普通 v 帶的根數(shù)，取 V 帶的根數(shù)為 Z=4 根。3.5 計算單根 V 帶的初拉力和壓軸力查機(jī)械設(shè)計中表 8-3，B 型帶單根 v 帶的質(zhì)量 q=0.17kg/m,故,計算壓軸力：，根據(jù)帶輪的速度 v=10.69m/s≤20m/s，故帶輪的材料選取為 HT150.3.6 大小帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計3.6.1 小帶輪結(jié)構(gòu)設(shè) 計查機(jī)械設(shè)計計算手冊得電動機(jī)軸的直徑為 42mm；小帶輪直徑小于 300mm,采用腹板式，查表可得小帶輪齒頂圓直徑為 147mm.其寬度小帶輪的寬度為B=（Z-1）e+2f=81mm.其結(jié)構(gòu)如圖 3.1 所示：)103(.2695.20??????? NqpzKFca)(14.7αsin0Zr ??)93(746.Ⅰp1?????ldkZ6圖 3.1 小帶輪結(jié)構(gòu)圖3.6.2 大帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計大帶輪的基圓直徑大于 ，采用六橢圓輪輻式。尺寸如下：B=81mm,m30f=12mm.其結(jié)構(gòu)如圖 3.2 所示：)123(6.529031 ???mnzphamh89.42?)13(49.2.01hb)143(59.178.02 ??b716)-Φ(3tan1bkpEz?)193(4.??DHBrQ圖 3.2 大帶輪結(jié)構(gòu)圖3.7 飛輪設(shè)計飛輪安裝在主軸上具有能夠儲存轉(zhuǎn)動慣量的零件。軸轉(zhuǎn)速升高，飛輪動能提高，貯蓄能量；軸轉(zhuǎn)速下降，飛輪動能降低，釋放能量。飛輪可以用來減少軸運動過程的速度波動。剪切時做需要的轉(zhuǎn)靠電機(jī)和飛輪承擔(dān)。設(shè)計時，先根據(jù)剪切力和轉(zhuǎn)速參數(shù)，然后確定轉(zhuǎn)動慣量，再確定主電機(jī)功率及轉(zhuǎn)速，最后選擇，從而減少能耗。3.7.1 轉(zhuǎn)動慣量計算皮帶輪降速后飛輪轉(zhuǎn)速在 ，根據(jù)已知，轉(zhuǎn)速為 290r/min。min/460~28r轉(zhuǎn)動慣量為： 式中 P -總剪切力 ,P=59347.629N=6055.881kg; = ；zn 1min/290rB-板寬，3200mm;Φ-剪切角，1.5°；δ-剪板機(jī)中一般取 14%;K -效率系數(shù)，范圍 K=1.15~1.18，取 K=1.16；可得 =588.646kg·m,1E??2495.mkgJf ??3.7.2 飛輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)飛輪轉(zhuǎn)動慣量結(jié)構(gòu)上的參數(shù)，可以確定飛輪的尺寸為:,假定轉(zhuǎn)動慣量全部集中在輪緣上，因為(3-17)??2495.mkgJf ??式中：m 為輪緣質(zhì)量；R 為慣 性半徑， 2DR?又有，可知飛輪輪緣平均直徑 D 的平 方與質(zhì)量成反比。平均直徑 D 選擇依據(jù)需考慮飛輪的安裝空間和控制圓周速度，防止因過大的離心力使輪輞破裂。由于大帶輪直徑為 710mm，類比工廠樣機(jī)可得飛輪的輪緣平均直徑為 710mm；根據(jù)上面計算公式，可得飛輪的質(zhì)量為 Q=388.423kg。根據(jù)飛輪質(zhì)量計算公式：對于較大的飛輪，其高寬比為 H/b=1.5,對于較小的飛輪，其比值為 2,。因為剪板機(jī)中飛輪的轉(zhuǎn)動慣量較小，因此比值取 2.選取飛輪材料為 HT250,可得灰鑄鐵)8(42?gQJf2mRJf?5δ/9021f8)203(/7/582.09?????smwrv材料的密度為 7.35g/cm ,即 r=72030N/m .根據(jù)計算得到：33b=0.049m，H=2b=0.098m.可取 b=50mm,H=100mm.驗算飛輪轉(zhuǎn)速： ，符合要求。其結(jié)構(gòu)如圖 3.3：圖 3.3 飛輪結(jié)構(gòu)圖第 4 章 齒輪的設(shè)計根據(jù)機(jī)械剪板機(jī)的傳動方案和剪板機(jī)的傳動原理圖，齒輪來為機(jī)器傳遞動力。4.1 選定齒輪（1）選齒輪精度為 7 級，油潤滑，用直齒圓柱齒輪，其壓力角為 20°；（2）根據(jù)表 10-1，取機(jī)械剪板機(jī)小齒輪的材料是 40Cr 調(diào)質(zhì)處理，查機(jī)械設(shè)計計算手冊得其硬度為 280HBS；取機(jī)械剪板機(jī)大齒輪的材料是 45 鋼，同樣進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，其硬度為 240HBS,硬度差 40HBS 提高大齒輪的疲勞極限.（3）小齒輪齒數(shù)取 20，大齒輪齒數(shù)為 117.9??)24(19.3)2/(arcos111 ??????hz??)54(89.034?????Z4.2 按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計4.2.1 試算小齒輪分度圓直徑： ??)14(13 21 ???????????HEdt ZuKT???（1） 確定公式各個數(shù)值；1） 查相關(guān)的資料和手冊取載荷系數(shù)為 ；3.1?htK2） 計算小齒輪的轉(zhuǎn)矩： ，mNT??752.3413） 查表 10-7 取機(jī)械剪板機(jī)齒寬系數(shù)為 ；1?d?4） 由圖 10-20 查得區(qū)域系數(shù) ;.HZ5） 查機(jī)械設(shè)計計算手冊表 8-65 取機(jī)械剪板機(jī)彈性影響系數(shù) ；219.8MPaZE?6） 接觸疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù) 的計算：ε 8）查圖 8-22 取機(jī)械剪板機(jī)小齒輪的接觸疲勞極限 ；取機(jī)械剪MPa601lim????板機(jī)大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度 ；MPa52lim???9）查相關(guān)資料和手冊公式計算出機(jī)械剪板機(jī)應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)； )54(103.8)08(13606 81 ??????hjLnN)4.8582?10）查圖 8-24 選定機(jī)械剪板機(jī)齒輪的接觸疲勞的系數(shù)是 ;9.1HNK;9.02?HNK11）計算接觸疲勞的許用應(yīng)力；22? )(65./)tan(t)tn(t 211 ???ZZ10)124(506.31??mzdtt查資料取齒齒輪的失效的概率是 1%，齒輪齒條式鋼筋切斷機(jī)安全系數(shù)取S=1，根據(jù)查得的公式計算的：4.2.2 計算齒輪參數(shù)1）計算小齒輪分度圓直徑 ，帶入 中的小者 ：td1??H?2） 計算圓周速度 V：3） 計算機(jī)械剪板機(jī)的齒輪寬帶度 b：4） 計算齒寬和齒高的比值 b/h：5） 模數(shù)等于和齒高：5)計算載荷系數(shù)；根據(jù) v=1.064m/s，7 級精度，查圖 10-8（以下參考同書）查得動載系數(shù)為得 ;10.?VK圓周力??)74(501lim1 ??MPaSKHN?)8(23li22mZuKTEdt12.70523.89.018.560.34. )4(233 21? ???????????????????????)104(/06.16???smndvt?)14(2.701.1??dbt? )3(8.7.25.??ht )14(8.b)154(0918.231 ???NdTFtt )6(/46./1?mbKtA11根據(jù)齒寬與齒高的比值，查得 ；87120?hb31.?HK35.1??F查 10-2，查得使用系數(shù) ；AK查表 10-3 得直齒輪齒間載荷分配系 ；.?FH查表 10-4，插值法得齒向載荷分布系數(shù) 齒輪的載荷系數(shù)為：31??6)根據(jù)機(jī)械剪板機(jī)的載荷系數(shù)來修正齒輪的分度圓直徑，根據(jù)手冊查得的公式得： 7)計算齒輪模數(shù)4.3 按照齒輪的齒根彎曲的強(qiáng)度設(shè)計4.3.1 試算模數(shù) ??)204(231????????FSadYZKTm??（1）確定公式各數(shù)值；1）由式 10-5 計算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)， )214(75.0.25.0?????Y2）試選 3.1?ftK3）計算 ??Fsa?由圖 10-17 查得齒形系數(shù)為: ;23.;75.21?FaFaY由圖 10-18 查得應(yīng)力修正系數(shù)為： ；781ss由圖 10-23c 得小齒輪的彎曲疲勞極限是 ；大齒輪的是a0MPFE?)174(581???????HVAKK)184(759.8131??mdtt )9(0.2.1Zm12????2348.25122 ??MPaSKFENF?????79.7???mcht；a402MPFE??查圖 10-22，得齒輪的彎曲疲勞系數(shù)是 , ;85.01?FNK8.02FN4）計算彎曲疲 勞及其許用應(yīng)力；查資料取疲勞 安全系數(shù)是 S=1.4，根據(jù)相關(guān)公式得： )(7.3011FENF，????)254(01821??FsafsfY?由于大齒輪的比值大于小齒輪，所以取018.?SYaF（2）機(jī)械剪板機(jī)齒輪參數(shù)的計算； ??264518.30.2312 ????mZTKmdFt??4.3.2 調(diào)整模數(shù)1）計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：①齒輪的寬高比：②齒寬 b：③圓周速度： ??314/067.16)(31???smndvz?)284(9.??hb)9(36.701md?132）計算實際載荷系數(shù) .FK①由表 10-4 用插值法得 ，結(jié)合 ，查圖 10-13 得，429.1??Hk89.?hb，載荷系數(shù)為：45.1??Hk )324(7.??FaVAFKk②由 ，NdTFt 312084.9?? ??34/10/475.1???mNbtA查表 10-3 得齒間載荷分配系數(shù)： 2.Fak③根據(jù) v=1.067m/s,7 級精度，由圖 10-8 查得動載系數(shù) 05.1?VK3）由式 10-13，按實際載荷系數(shù)得到模數(shù) ??3491.3??mkmftt機(jī)械剪板機(jī)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度得到模數(shù)比根據(jù)機(jī)械剪板機(jī)齒面接觸疲勞強(qiáng)度算出來的模數(shù)還要大，查取相關(guān)的資料可以得出機(jī)械剪板機(jī)齒輪模數(shù)的大小和彎曲強(qiáng)度計算出來的齒輪的承載能力有關(guān)，齒面接觸疲勞強(qiáng)度得到齒輪承載能力，只與齒輪的直徑有一定的關(guān)系；因此我們可以使用由機(jī)械剪板機(jī)彎曲強(qiáng)度計算而得出的模數(shù) 3.941 來使用，然后根據(jù)機(jī)械制圖表 7-3 標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表，取出機(jī)械剪板機(jī)齒輪的模數(shù)為 m=4，使用齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算出來的分度圓直徑 =70.365mm，來作為,機(jī)械剪板機(jī)齒輪的分度圓直徑，最后可以計算出機(jī)械1d剪板機(jī)小齒輪的齒數(shù)：相對的大齒輪的齒數(shù)21:,439.2075.81 ??? zmZ取 小 齒 輪 齒 數(shù) 為等于： =5.8X21=122,2互 質(zhì)與 21z4.4 機(jī)械剪板機(jī)齒輪幾何尺寸的計算計算機(jī)械剪板機(jī)齒輪的分度圓直徑： )364(8521??mZd14計算齒輪齒條式鋼筋切斷機(jī)高速軸的中心距：ɑ= =21d?)374(2864??m計算機(jī)械剪板機(jī)齒輪的寬帶：b= =1×84=84mm 考慮安裝誤差，保證齒寬，1d?選小齒輪略加寬 ，大齒輪齒寬 ，小齒輪齒寬 。 m10~5 m904.4.1 圓整中心距后的強(qiáng)度校核上述中心距不便設(shè)計和制造，需要調(diào)整。中心距圓整為 ,其他幾a2?何參數(shù)不變，圓整之后變位系數(shù)和不超過工作范圍。變位后，齒輪副尺寸變化，需要重新校核強(qiáng)度，確定是否合理。（1）變位系數(shù)和：①計算相關(guān)數(shù)據(jù)：，??)42(93.01)40(93.1)tan/()'(3941384.2'/)cosar'2' ????????????yxmazivnz齒 頂 高 降 低 系 數(shù) ：中 心 距 變 動 系 數(shù) 和 ：變 位 系 數(shù) 和 ：齒 數(shù) 和 ：嚙 合 角 ： ????從圖 10-21a 可知，變位系數(shù)和提高齒輪強(qiáng)度降低重合度。分配變位系數(shù)X1,X2，由圖 10-21b 坐標(biāo)點 位于 和 之間,做射線得??65.,712,???????z14L5到縱坐標(biāo) 0.646 和 0.647.仿照前面，計算式 10-10 中參數(shù)， ??符 合 要 求代 入 式 )43(597.164)1(2,8.0,8.19 5.2,8.,4,1/752347231 ??????? ???HEHdHHE HdH MPaZiTKMPaZ zimN??????齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核按照上面的類似做法，先計算機(jī)械設(shè)計 10-6 中的各參數(shù)，15??符 合 要 求符 合 要 求代 入 式 )46(602.142 53.71.,8,5.,63.1,45. 4,21/728 22131212 ???????FdFaSFF saFaSaFa dMPzmYTKaYY miZNT???????4.4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制齒輪零件圖根據(jù)上面計算結(jié)果，將所計算結(jié)果列入表 4-1 齒輪設(shè)計參數(shù)：表 4-1 齒輪的設(shè)計參數(shù)小齒輪 大齒輪齒數(shù) Z 2112齒頂高 ah??myxha4.5?????? ??myxha4.5??????齒根高 ??ychaf 82.3??傳動比 .51?i嚙合角 α '920??齒高 h mycha38.)(????中心距模數(shù) 4分度圓直徑 8448齒寬 90齒頂圓直徑 admhdaa2.?? mhdaa32.9??齒根圓直徑 f ff 3476?ff 480?節(jié)圓直徑 'd1.8cos''?.cos''?第五章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計曲柄連桿機(jī)構(gòu)是機(jī)械剪板機(jī)的典型結(jié)構(gòu)，使上刀架上下移動，達(dá)到剪切的目的，同時，還具有放大力的作用。165.1 材料選擇由于曲柄連桿機(jī)構(gòu)要承受較大的的剪切力，所以應(yīng)當(dāng)選用剛度較大的鋼，選擇材料為 45 鋼。其應(yīng)力為 MPaPaMpps184~60,240,,33811???? ????5.2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析曲柄連桿機(jī)構(gòu)的滑塊的移動中心線通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)的中心，稱為對中式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。由于機(jī)構(gòu)需要，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)改為偏心輪，偏心輪中心與回轉(zhuǎn)中心的長度稱為偏心距，偏心距就是實際曲柄的長度，這種零件稱為偏心輪機(jī)構(gòu)。偏心輪機(jī)構(gòu)就是轉(zhuǎn)動副軸頸半徑大于曲柄長度曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。曲柄存在的條件：a 為最短，且 a+e≤b,曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的極限位置與行程：s=2a,曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的急回特性為 的機(jī)構(gòu)1?K)5(08?????k?最小傳動角 在曲柄與導(dǎo)路垂直的位置，對心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)min?。??ba/rcosmin??5.3 確定偏心輪滑塊機(jī)構(gòu)的尺寸根據(jù)曲柄滑塊的行程為 20mm,采用對心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。5.3.1 偏心輪偏心距的確定根據(jù)已知曲柄滑塊的行程為 s=20mm,又機(jī)械原理中公式 )25(cos1???e式中 工作段始點的轉(zhuǎn)角，一般取 =0; 工作段終點的轉(zhuǎn)角，一般取1? 2 ?902??代入數(shù)據(jù)，得偏心距為 20mm。5.3.2 偏心輪直徑的確定偏心輪直徑由自鎖條件決定，自鎖的基本條件是圓偏心輪工作時，偏心輪直徑 D 取決于自鎖條件 ，得 e/R≤f(5-3)???max式中 R 一圓偏心輪的半徑;f-摩擦系數(shù).根據(jù)偏心輪鋼與軸之間的無潤滑摩擦，可取 f=0.15.故 D/e≥14 即D≥14x20=280mm 這里取 D=280mm.一般取偏心輪的手柄長度是偏心輪直徑的 4~517倍，即 l/d=1.8~2.5，即 L=540mm,取偏心輪的手柄長度為 540mm。根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊中推薦的回轉(zhuǎn)軸半徑與偏心輪半徑之比為： 得 r=37.5mm.又因25.0/?Rr為偏心輪與軸連接的周向定位，使用鍵連接，故軸徑增大 5%，取軸的直徑為115mm。5.4 偏心輪結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核剪切力 ,作用在曲柄上的最大的力,查機(jī)械原理公式：NF629.5347?)45(???COSFKAK 為安全使用系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計手冊得 k=1.2， ，92.061cos???計算得到 N=71818.154N，因為采用雙偏心輪結(jié)構(gòu)，因此每個偏心輪承受的力為 該曲柄連桿機(jī)構(gòu)的最薄弱環(huán)節(jié)為上面部分，其面積為 A=（70-30）X40=1600mm ,大2于最小需用面積，故該設(shè)計符合要求。強(qiáng)度校核： )75(923.70min ??mFA?(5-8)6.2?R?因此此結(jié)構(gòu)設(shè)計安全。5.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計類比工廠樣機(jī)，可以確定曲柄連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖 5.1 所示：)5(07.35921?NN642??18圖 5.1 偏心輪結(jié)構(gòu)圖第六章 離合器和制動器的設(shè)計在曲柄壓力傳動系統(tǒng)會裝有離合器和制動器，控制軸以及其連接件的運動和停止，從而可以提高剪切速度和效率，降低電動機(jī)開關(guān)使用的次數(shù)。這樣延長電動機(jī)的壽命，機(jī)器可以在穩(wěn)定的環(huán)境中啟停，從而延長剪板機(jī)的壽命。 6.1 離合器轉(zhuǎn)鍵離合器不僅制造簡單不需要氣源，而其它的接合速度 ，可min/20r?以承受的轉(zhuǎn)矩范圍是在 ，因為剪板機(jī)主軸的速度為 ，mN?370~1 5因此在此次機(jī)械剪板機(jī)的離合器選擇上選用轉(zhuǎn)鍵離合器。不過零件也有不完美的地方，它的缺點主要是容易損壞，噪音太高，無法實現(xiàn)緊急停車，遇到危險情況不能夠做相應(yīng)的處理。上死點才能脫開這一缺點是由其結(jié)構(gòu)與工作原理造成的，這樣就給操作者在操作剪板機(jī)的過程中帶來危險，所以操作員必須要小心謹(jǐn)慎，以免造成不必要的人身傷害，畢竟安全第一。6.1.1 轉(zhuǎn)鍵離合器的工作原理與普通零件安裝鍵的作用不同，轉(zhuǎn)鍵離合器傳遞軸的扭矩是通過鍵在軸套中轉(zhuǎn)過一定的角度來實現(xiàn)的。當(dāng)鍵達(dá)到傳遞運動的要求時，它就會卡在軸套的鍵槽中。機(jī)械剪板機(jī)采用單鍵離合器，主要結(jié)構(gòu)是中套和前后端套置于齒輪輪19轂中，作為離合器軸與運動原件之間連接的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)鍵離合器中的變速鍵的長度必須制成等于中間套筒半月板部分的長度。當(dāng)鍵在從動軸上進(jìn)入鍵槽，那么該齒輪會處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，不能實現(xiàn)剪切。工作轉(zhuǎn)鍵一端裝撥爪，另一端裝曲柄連桿機(jī)構(gòu)，通過它來連接工作轉(zhuǎn)鍵和反沖轉(zhuǎn)鍵，這樣就可以實現(xiàn)的正反轉(zhuǎn)。彈簧將轉(zhuǎn)鍵壓入曲軸內(nèi)，這樣離合器就處于分離狀態(tài)，運動就會停止。當(dāng)撥爪和轉(zhuǎn)鍵被撥轉(zhuǎn) 90°時，離合器就會接合一次。6.1.2 設(shè)計計算轉(zhuǎn)鍵離合器接合一次轉(zhuǎn)鍵就會受到?jīng)_擊載荷一次，因此要選用能夠經(jīng)受沖擊載荷的材料。選中套內(nèi)套和外套材料用 45 鋼，熱處理硬度為 ；45~0HRC轉(zhuǎn)鍵材料為合金鋼 ,熱處理硬度為 ，Cr405~0HRC。兩端 處回火至 ；關(guān)閉器采MPaabs75;50??m433用 ,熱處理硬度為 .r45~R6.1.3 傳遞最大扭矩的計算計算轉(zhuǎn)矩：根據(jù)表 7.3-2 離合器的計算轉(zhuǎn)矩得到公式:其中式中K-離合器的工況系數(shù); T-軸的計算轉(zhuǎn)矩表 7.3-3 離合器的工況系數(shù)，機(jī)械剪板機(jī)的轉(zhuǎn)鍵離合器工況系數(shù) K=1.25計算的轉(zhuǎn)矩為 mNTc???6103.26.1.4 離合器轉(zhuǎn)鍵圓柱部分直徑的計算根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊中公式： ，計算得到ctt TMdM???其 中,203，取轉(zhuǎn)鍵直徑為md6.48?d56.1.5 轉(zhuǎn)鍵離合器的主要尺寸根據(jù)表 7.3-7，可得轉(zhuǎn)鍵的主要尺寸： mDamBlmllL 150,48,,154,7,30,27321 ???曲軸直徑： dd0,).~(取擠壓面積： )26(7.2sin1 ?rlA?轉(zhuǎn)鍵計算半徑公式： )3(cos?????????rHrRc ??)16(3??KTC20又有壓力角計算公式為： )46(2arcos90????RrH??得到壓力角 mRC6,145.??6.1.6 轉(zhuǎn)鍵離合器的校核作用在轉(zhuǎn)鍵上的圓周力： )56(104857.34???NTFct作用在轉(zhuǎn)鍵上的徑向力： .os4tn?轉(zhuǎn)鍵擠壓應(yīng)力: ，符合要)76(5.216.40.61 ????MPaMPaAspp ??求轉(zhuǎn)鍵離合器的剪切應(yīng)力： ，符合要)8(93.72Fpt ??求轉(zhuǎn)鍵離合器單位長度的拉力為： )96(/28.6??mNlqn轉(zhuǎn)鍵離合器的彎曲應(yīng)力： )16(857.3924.1421.568),0(.03max244 ?????MPaMPaIyqLdI sbpb ???代 入 式驗算轉(zhuǎn)鍵離合器的速度： ，)126(/7.0~4/.0???smsDv??因此工作速度安全。綜合上面的設(shè)計計算結(jié)果，可得零件圖 6.1 為：21圖 6.1 轉(zhuǎn)鍵離合器裝置圖6.2 制動器的設(shè)計制動器利用摩擦力來降低部件運動速度或者迫使其停止運動。因相同直徑時帶式制動器的轉(zhuǎn)動力矩是塊式的 ，選用帶式制動器。倍5~2（1）圓周力：根據(jù)軸的轉(zhuǎn)矩 ，軸的直徑為 。代入公mNT??476.180m120式 )3(.32. ???DF（2）張力：帶入歐拉公式： )156(421??????eF式中 μ 為摩擦系數(shù)，根據(jù)表格可得 ，α 為制動輪包35.0,4.~30.??取角，一般取 代入公式得：?2370??22NeFNe4568.7300568.379112.12 2305.???????????（3）帶寬 B： )16(][?DpFb根據(jù)帶材料取 ，帶入: ,根據(jù)推5.1][p m502.12.0568379][21??薦值取 mB0?（4）厚度 δ：厚度公式為 )76(])[(1????mdbF式中-σ 為許用應(yīng)力，鋼帶材料為 45 鋼，故 ；d 為鉚釘直徑，取MPa80；m 為鉚釘數(shù)，取 ，得到，d1?3，取厚度為 。bF15.80)410(6.379])[( ?????? m9??（5）鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度: )186(7.243.?Nms剪切強(qiáng)度 )196(03.10568.7922 ?????MPadF??鉚釘設(shè)計符合要求。第七章 軸的設(shè)計7.1 軸Ⅰ的設(shè)計傳動零件的工作需要支撐和安裝的位置以及空間，這就需要軸來發(fā)揮它的作用。各個零件在軸上安裝隨著軸線的旋轉(zhuǎn)，就可以來傳遞動力和運動，然后通過軸承與機(jī)架相連，各部分就可以構(gòu)成傳動系統(tǒng)，來實現(xiàn)機(jī)器的正常運轉(zhuǎn)。在機(jī)械剪板機(jī)中，主要用的是直軸中的階梯軸。7.1.1 軸的材料的選擇通過軸的應(yīng)用條件以及運動，采用合理的熱處理方式，考慮工藝性和經(jīng)濟(jì)性的要求來選擇軸的材料。選用軸Ⅰ的材料為應(yīng)用最廣泛的 45 鋼，并進(jìn)行調(diào)制處理。根據(jù)表 10-1 軸的常用材料及其力學(xué)性能，45 鋼調(diào)制處理后的力學(xué)性能：23,15306 ,6502~7,20eMPaR MPaRHBWmm? ?????對 稱 扭 轉(zhuǎn) 疲 勞 極 限 ，對 稱 彎 曲 疲 勞 極 限抗 拉 屈 服 強(qiáng) 度 ， 力 學(xué) 性 能 ： 抗 拉 強(qiáng) 度硬 度 為毛 坯 直 徑7.1.2 估算最小直徑設(shè)計軸時通常需要先估算軸的最小直徑，不能小于最小直徑，將其作為軸的直徑和長度的設(shè)計依據(jù)。根據(jù)軸的強(qiáng)度設(shè)計，轉(zhuǎn)軸受彎扭聯(lián)合作用，軸會受到彎曲和扭曲以減小許用應(yīng)力。首先，根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件，估計受扭矩影響的軸部分的最小直徑，然后通過結(jié)構(gòu)設(shè)計確定每個軸段的直徑。根據(jù)表 10-2 軸常用材料的幾種材料的 及 A 值，軸的材料為 45 鋼，其??T?，A= ，取 A=115，根據(jù)軸 Ⅰ的功率??MPaT40~3??107~8，轉(zhuǎn)速為 。帶入公式計算：kwp56.η212?min/29r?，取 。小齒輪齒頂圓直徑 ，故該段軸制mnAd7?d 12Dda?成齒輪軸。7.1.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計為了估算軸的直徑，合理地布置軸上各零件的軸向定位。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，軸部的軸向位置是固定的，軸部的圓周連接容易，軸結(jié)構(gòu)容易制造，軸部件方便。 軸上零件的裝配和拆卸，也是考慮軸設(shè)計是否合理的依據(jù)，并解決或減少壓力集中等問題，只有各方面都得到考慮，軸才能夠符合使用要求。（1）軸段①的結(jié)構(gòu)設(shè)計該段軸上安裝飛輪，根據(jù)前面計算結(jié)果，飛輪的直徑為 710mm，飛輪的寬度為 50mm。軸的軸向尺寸，根據(jù)飛輪輪轂寬度確定，因此該段軸的長度為48mm，根據(jù)初算，由于飛輪處安裝鍵槽，故軸徑增大 5%，取軸的直徑為 46mm。選取普通平鍵來連接軸與飛輪，根據(jù)軸的直徑為 55mm，查手冊中表 4-3-18得到，鍵的公稱尺寸 ，選擇其長度為 40mm. 106?校核鍵強(qiáng)度： ??)17(9098.349752.40 ?????MPaPahldTpp ??（2）軸段②的結(jié)構(gòu)設(shè)計 該軸段用于對飛輪和帶輪定位，采用套筒。取該段軸的長度為 ，m26根據(jù) ，得軸的直徑為mc6~4)3( m52（3）軸段③的設(shè)計軸段③安裝大帶輪，根據(jù)前面計算結(jié)果大帶輪的直徑為 710mm,大帶輪的寬度為 81mm。軸的軸向尺寸應(yīng)該略小于大帶輪的輪轂寬度，因此取該段的軸長度為 76mm，該段軸的直徑為 .54帶輪在軸上安裝需要鍵進(jìn)行周向定位。選取普通平鍵來連接軸與帶輪，同時為了滿足飛輪在軸上的軸向固定，根據(jù)軸的直徑為 ，機(jī)械設(shè)計手冊中m54表 4-3-18 得到，鍵的公稱尺寸 ，選擇其長度為 70mm hb106??校核鍵強(qiáng)度 ??)27(908.3597102.44 ???? MPaPahldTpp ??24（4）軸段④的結(jié)構(gòu)設(shè)計帶輪軸向固定軸肩,考慮密封原因同上，直徑為 ,長度為m64，H 為帶輪端面與軸承端蓋間的距離，為避免干涉，取meL63??；e 軸承端蓋的厚度，取 15mm；m 軸承蓋止推套筒長度，近似取H021（5）軸段⑤ 的結(jié)構(gòu)設(shè)計安裝軸承，取直徑為 由于剪切力較大需要承載能力大且適用于重載或65振動載荷的軸承,選軸承為調(diào)心球軸承，初選軸承型號為 1213，，則 。mBDd23106???L235?（6）軸段⑥的結(jié)構(gòu)設(shè)計該軸段為中間軸段，作為軸承的定位軸肩取該軸段的直徑為 ，該段長度m70應(yīng)大于剪板機(jī)可剪板料的長度，取該段長為 .（7）軸段⑦的設(shè)計齒輪軸段，根據(jù)齒輪尺寸得軸的直徑為 ，該段長度應(yīng)接近剪板機(jī)可74剪板料的長度，長度 .m3605（8）軸段⑧的設(shè)計該軸段將做成齒輪軸，直徑為 ，長度為 m90（9）軸段⑨的設(shè)計查表得到軸承 1213 的安裝尺寸為 ，取該段軸的直徑為 74mm,長d74max?度為 .mL167?（10）軸段⑩的設(shè)計，直徑為 。2385軸的結(jié)構(gòu)如圖 7.1 所示：圖 7.1 齒輪軸結(jié)構(gòu)圖7.1.4 軸的強(qiáng)度計算輸入軸裝配草圖如圖 7.2 所示：25圖 7.2 齒輪軸裝配草圖根據(jù)機(jī)械剪板機(jī)軸的彎扭合成應(yīng)力校核機(jī)械剪板機(jī)軸的強(qiáng)度計算作用在機(jī)械剪板機(jī)齒輪軸上所受的力剪板機(jī)作用在小齒輪上的力 )37(102.975102.342F31 ?????NdTt計算機(jī)械剪板機(jī)齒輪軸上所受的支反力垂直面上的分力，；??0MV2 ??4-70LF)(F2t121NV??NLtN 65.93369721 ????；?0V??-70F)(F1t21NV??LtN 34.53697212 ????齒輪軸受力草圖如圖 7.3 所示：