【正文】 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄雙臂曲柄搖桿式翻板機(jī)畢業(yè)論文目 錄中文摘要 ⅠABSTRACT Ⅱ1緒論 1 概述 1 研究背景 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 32 雙臂曲柄搖桿式翻板機(jī)的工作原理 53 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 四桿機(jī)構(gòu)極位夾角的確定 6 搖桿擺角和偏角的選取 6 機(jī)構(gòu)尺寸的確定 7 第一套四桿機(jī)構(gòu)的尺寸確定 8 第二套四桿機(jī)構(gòu)的尺寸確定 8 曲柄存在條件及傳動(dòng)角的驗(yàn)算 9 兩撥桿與搖桿間夾角及的確定 10 兩曲柄初始位置及的確定 124運(yùn)用ADAMS進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真 14 創(chuàng)建模型 14 14 創(chuàng)建物體 15 創(chuàng)建約束 15 施加力 16 仿真和動(dòng)畫 17 輸出結(jié)果 195翻板機(jī)傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 20 確定傳動(dòng)方式 20 電動(dòng)機(jī)的選擇 21 電動(dòng)機(jī)類型的選擇 21 電動(dòng)機(jī)的容量的確定 21 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的確定 22 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并分配各級傳動(dòng)比 22 求總傳動(dòng)比 22 分配各級傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比 22 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 236具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 20 送料撥桿和接料撥桿的設(shè)計(jì) 24 連桿的設(shè)計(jì) 24 輔助件的設(shè)計(jì) 247利用ANSYS分析零件 27 零件結(jié)構(gòu)及受力分析 27 結(jié)構(gòu)組成及基本數(shù)據(jù) 27 基本分析 28 建立模型 28 定義單元類型 28 定義材料屬性 28 創(chuàng)建有限元模型 28 計(jì)算分析 31 位移分布及分析 31 應(yīng)力分布及分析 318具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 33 確定翻板機(jī)的潤滑方式 33 維修要點(diǎn) 33 安全防護(hù)措施 339結(jié)論 34參考文獻(xiàn) 36 IV重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論1 緒論1．1概述 翻板機(jī)是中厚板車間精整工段不可或缺的輔助設(shè)備之一，通常安裝在精整工段。其作用是將鋼板翻轉(zhuǎn)180176。，以便于檢查鋼板上、下表面的質(zhì)量。通常翻板機(jī)可以分為以下3類：① 機(jī)械翻板機(jī)：按結(jié)構(gòu)又可以細(xì)分為四桿和六桿機(jī)構(gòu)等不同類型。機(jī)械翻板機(jī)工作相對比較可靠，交接板過程也比較平穩(wěn)。但是因?yàn)閮蓚€(gè)同軸的曲柄傳遞到翻轉(zhuǎn)臂上的運(yùn)動(dòng)放大，設(shè)備的安裝調(diào)試較難。② 氣動(dòng)翻板機(jī)：翻板機(jī)的動(dòng)力由汽缸提供，其結(jié)構(gòu)簡單、投資也較低，但性能不穩(wěn)定，翻板周期較難控制，只能翻轉(zhuǎn)比較輕的鋼板，生產(chǎn)率較低。② 液壓翻板機(jī)：由液壓提供翻板動(dòng)力，一般接板桿與抬起桿均有至少一個(gè)液壓缸，工作過程比較穩(wěn)定，但是其同步性控制的難度較大，電器控制難度高，而且液壓站成本高，一般只用于大型生產(chǎn)線。隨著市場對鋼板質(zhì)量的要求不斷提高，翻版檢查已成為生產(chǎn)中必不可少的工序。而生產(chǎn)率、環(huán)保等指標(biāo)以及鋼板質(zhì)量的控制都對翻板機(jī)的功能提出了更為嚴(yán)格的要求。為保證鋼板在翻轉(zhuǎn)過程中要實(shí)現(xiàn)盡可能小的沖擊，設(shè)計(jì)者應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的問題：① 翻轉(zhuǎn)臂在初始位置時(shí)不得與鋼板接觸，以達(dá)到空載起動(dòng)的目的；② 在翻轉(zhuǎn)過程中不帶鋼板一側(cè)的翻轉(zhuǎn)臂要快速越過中點(diǎn)，提前和送鋼板一側(cè)的翻轉(zhuǎn)臂在不到90176。的位置實(shí)現(xiàn)交接，然后接、送兩翻臂同時(shí)運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)以后的位置完成鋼板的交接；③ 為了減少震動(dòng)和不產(chǎn)生噪聲，要求鋼板在即將進(jìn)行交接時(shí)將速度放慢，保證交接平穩(wěn)，交接完成后應(yīng)快速返回，從而實(shí)現(xiàn)鋼板的翻轉(zhuǎn)；④ 為了提高生產(chǎn)率，每次翻鋼板的過程最好是連續(xù)不斷地進(jìn)行。因此，對翻板機(jī)的上述要求就使設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過程中對翻板機(jī)的選型和具體的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。一般常見的幾種翻板機(jī)的形式如下：① 齒輪傳動(dòng)雙臂翻板機(jī)，這是一種最早的翻板機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，但其翻轉(zhuǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生很大的噪聲，而且在接送過程中鋼板表面可能有一定的損傷，整個(gè)翻轉(zhuǎn)過程電動(dòng)機(jī)還要進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，因此在現(xiàn)代大生產(chǎn)中已經(jīng)很少使用；② 雙臂曲柄搖桿式翻板機(jī)，交接過程非常平穩(wěn)，不會(huì)產(chǎn)生噪音，對鋼板也不會(huì)造成劃傷，是目前較為先進(jìn)的翻板機(jī)；2③ 液壓翻板機(jī)，在計(jì)算機(jī)和液壓伺服技術(shù)不斷發(fā)展的形式下，液壓技術(shù)由于其獨(dú)有的優(yōu)良特性也被廣泛的用于冶金設(shè)備中。液壓式翻板機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)位置精確控制，動(dòng)作平穩(wěn)，可靠、無沖擊和自動(dòng)控制，但其對控制水平要求高，投資較大，所以有一定的局限性。就目前的發(fā)展形式來看，液壓控制技術(shù)的飛速發(fā)展為翻板機(jī)的自動(dòng)控制提供了更加優(yōu)越的工作環(huán)境，使翻版機(jī)能平穩(wěn)、無沖擊、無噪聲地完成翻板過程，是中厚板行業(yè)翻板機(jī)的一個(gè)發(fā)展方向。這次課題設(shè)計(jì)的翻板機(jī)為雙臂曲柄搖桿式，也是目前運(yùn)用的最廣泛的翻板機(jī)。雙臂曲柄搖桿式翻板機(jī)由電機(jī)、減速機(jī)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)組成。電機(jī)、減速機(jī)提供低速大扭矩的動(dòng)力，由兩個(gè)曲柄連桿機(jī)構(gòu)分別帶動(dòng)翻版臂和接板臂的旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)翻板的動(dòng)作。雙臂曲柄搖桿式翻板機(jī)與其它型式的電動(dòng)翻板機(jī)相比具有更優(yōu)越的特性。如工作可靠，交接過程比較平穩(wěn)，使鋼板平穩(wěn)翻轉(zhuǎn)，并且不磨損鋼板表面，能實(shí)現(xiàn)可逆翻轉(zhuǎn)，一次翻版不需要電機(jī)正反轉(zhuǎn)等等。再加上其投資比較適中，因此被廣大的廠家所采用。國內(nèi)最早使用的雙臂曲柄搖桿式翻板機(jī)幾乎都是從國外引進(jìn)的設(shè)備，或者是仿制。而后中國許多研究機(jī)構(gòu)及廠家開始自主研發(fā)，也對設(shè)備進(jìn)行不斷地改進(jìn)。例如早在1994年，重慶大學(xué)的王勇勤就發(fā)表了相關(guān)論文，從機(jī)械優(yōu)化的角度對雙臂曲柄搖桿式翻板機(jī)進(jìn)行了分析，并得到了一系列有益的結(jié)論。他在論文中給出了這種翻板機(jī)的機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定方法，并利用此方法對2800中板車間現(xiàn)行的翻板機(jī)進(jìn)行了分析并提出了改進(jìn)意見。此后，國內(nèi)很多專家還在繼續(xù)著這方面的研究，并且都有各自的成果。例如在結(jié)構(gòu)分析方面，重慶鋼鐵設(shè)計(jì)院的胡堅(jiān)對中板翻板機(jī)典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)分析，其中就包含了對雙臂曲柄搖桿式翻板機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析及受力分析。2010年賈景珍和荀鳳超也發(fā)表了相關(guān)論文，他們采用了坐標(biāo)約束輪換法，建立目標(biāo)函數(shù)，對翻板機(jī)構(gòu)和鏈板機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角、桿件尺寸、夾角等主要參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后的翻板、接板過程更加順暢。隨著科技的發(fā)展，人們對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅僅限于傳統(tǒng)的方法，還開始利用如ADMAS、Mathcad、ANSYS等軟件輔助設(shè)計(jì)。例如，中冶賽迪的劉歌和王勤曾利用ADMAS軟件進(jìn)行了翻板機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真，從而得到所需的機(jī)構(gòu)參數(shù)，完成了翻板機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。永州職業(yè)技術(shù)學(xué)院的謝曉華在進(jìn)行曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)也利用了Pro/E系統(tǒng)的行為建模技術(shù)。近些年來許多專家都進(jìn)行了這方面的研究，通過對機(jī)構(gòu)的仿真來進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，這樣的研究具有很大的意義。在實(shí)際安裝及生產(chǎn)過程中，曲柄搖桿式翻板機(jī)最大的缺點(diǎn)是安裝調(diào)試比較困難。這是因?yàn)樵谠O(shè)2備零部件的加工裝配過程中會(huì)產(chǎn)生加工裝配誤差，并且基礎(chǔ)也有誤差，在安裝時(shí)還會(huì)產(chǎn)生安裝誤差，所以安裝完畢后的翻板機(jī)給桿件的實(shí)際尺寸跟理論尺寸必然會(huì)有一定的偏差。而機(jī)構(gòu)任何一個(gè)尺寸變化都會(huì)引起整個(gè)翻板過程的變化，甚至可能導(dǎo)致翻板失敗。通過采用仿真技術(shù)就能很好的解決這個(gè)問題，不需要浪費(fèi)太多的人力物理和時(shí)間，而且它能夠使機(jī)構(gòu)的造型形象化、可視化，也能使整個(gè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在精確、高效的基礎(chǔ)上更加形象、生動(dòng)。在此次課題中，沒有這方面的要求，但是我也會(huì)嘗試著運(yùn)用。雖然國內(nèi)外對于曲柄搖桿式翻板機(jī)的研究已經(jīng)進(jìn)行了很多年了，而且也有很多的改進(jìn)，但是不得不承認(rèn)它還有很多值得改進(jìn)的地方，我們期待著更好的翻板機(jī)的產(chǎn)生。這次課題的目的首先是要弄清雙臂曲柄搖桿式翻板機(jī)的基本原理，根據(jù)項(xiàng)目提供的原始參數(shù)，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，計(jì)算雙臂曲柄搖桿式翻板機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，以此確定翻板機(jī)的主要結(jié)構(gòu)尺寸，包括機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角、桿件尺寸、夾角等。在此基礎(chǔ)上對翻板機(jī)機(jī)械部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，并盡可能優(yōu)化其尺寸。也就是說在完成課題的過程中大致過程可以總結(jié)為：基本原理闡述、運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)械部分設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程中雙臂曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)是翻板機(jī)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)和難點(diǎn)。在機(jī)械工作過程中，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能和動(dòng)力性能影響著整個(gè)機(jī)器的工作效率和加工產(chǎn)品的質(zhì)量，所以機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)尤為重要。而在翻板機(jī)的翻版過程中，兩個(gè)曲柄連桿機(jī)構(gòu)要素要協(xié)調(diào)工作，相互影響，又增加了優(yōu)化設(shè)計(jì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的難度。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)也是翻板機(jī)的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，我們從具體的翻版過程也能了解為什么主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)會(huì)如此重要。翻板機(jī)的傳動(dòng)方式為：減速機(jī)曲柄帶動(dòng)大拉桿，大拉桿帶動(dòng)搖桿主軸，搖桿主軸通過撐桿驅(qū)動(dòng)翻板臂，從而實(shí)現(xiàn)翻板臂動(dòng)作為實(shí)現(xiàn)可靠的翻版過程。翻板機(jī)在實(shí)際的使用過程中，可能會(huì)因受力不均勻、沖擊力大、啟動(dòng)頻繁等原因，引起翻板機(jī)傳動(dòng)主軸搖桿在使用中相對于傳動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使得撐桿支撐長度不統(tǒng)一，翻板臂不在同一平面上，引起減速機(jī)及中間軸損壞，同時(shí)開口不一致，當(dāng)其中一部分開口度過大時(shí)，會(huì)經(jīng)常發(fā)生掉鋼事故，引起機(jī)器作業(yè)率下降，使得檢修時(shí)間增多，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。所以我們必須要重視主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。平面機(jī)構(gòu)常用的設(shè)計(jì)方法有：試驗(yàn)法、幾何法和解析法。三者各有優(yōu)缺點(diǎn)。相比之下，此次課題中利用解析法更能夠算出啟動(dòng)階段、交接鋼板階段、放鋼階段的翻板機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)。但解析法的計(jì)算比較復(fù)雜，運(yùn)算量也比較大。曲柄搖3桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，在研究這個(gè)問題時(shí)許多人采用目標(biāo)優(yōu)化的方法，將曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)化為求解多目標(biāo)約束函數(shù)最優(yōu)化問題，并通過權(quán)重系數(shù)的調(diào)整實(shí)現(xiàn)對側(cè)重點(diǎn)的要求，采用復(fù)合行法求解實(shí)現(xiàn)了全局優(yōu)化的目的。孟維云和鹿曉陽就曾發(fā)表了一篇關(guān)于運(yùn)用這種方法對曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)的文章。前面提到的賈景珍和荀鳳超兩位也采用的是同類方法。同時(shí)也可以采用計(jì)算機(jī)輔助的方法，例如運(yùn)用建模技術(shù)則可以使設(shè)計(jì)在很短時(shí)間內(nèi)找到完成任務(wù)的方案，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)變得更好更快。此次我所采用的方法是參照重慶大學(xué)的王勇勤提出的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。在設(shè)計(jì)完了翻板機(jī)的機(jī)構(gòu)以后還必須要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，以此來觀測所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)是否合理，本次設(shè)計(jì)采用的仿真軟件為ADAMS。通過仿真得到翻板機(jī)的運(yùn)作的動(dòng)畫翻板機(jī)主減速器是翻板機(jī)的重要組成部分，由電機(jī)直接帶動(dòng)，經(jīng)過齒輪多級減速后將扭矩放大輸出，由輸出軸與翻板機(jī)的兩個(gè)曲柄翻板臂聯(lián)結(jié)。翻板機(jī)減速器的輸出性能直接影響到曲柄翻板臂的工作性能。例如，翻板機(jī)在將鋼板翻起和放下時(shí)，產(chǎn)生的沖擊載荷將傳遞到減速器中的各個(gè)齒輪、減速器箱體、箱蓋、軸及軸承上，引起上述零件產(chǎn)生不同程度的變形，加之不可避免的制造誤差，是齒輪工作時(shí)產(chǎn)生嚙入嚙出沖擊、振動(dòng)并引起齒廓齒向的偏載。這樣一來，齒輪的嚙合性能和承載能力下降就會(huì)影響到翻板機(jī)主減速器的輸出性能。這個(gè)問題成沛祥和王聰在他們發(fā)表的論文中提到了，并且提出了改善的方法。所以減速器的設(shè)計(jì)也是翻板機(jī)機(jī)械部分設(shè)計(jì)中的一部分。在進(jìn)行翻板機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，還要充分考慮翻板機(jī)可能出現(xiàn)的失效問題，這樣就可以從結(jié)構(gòu)上改進(jìn)，使翻板機(jī)的性能更佳。我們也可以對其中的某些零件進(jìn)行強(qiáng)度分析，觀測其受力情況和變形情況，以此來確定其是否符合要求。例如在翻版過程中常會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問題，即翻板失效和翻臂的斷裂。引起翻板失效的本質(zhì)是驅(qū)動(dòng)翻板機(jī)兩側(cè)翻臂運(yùn)動(dòng)的雙曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的各受力桿件在運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，個(gè)別