【導(dǎo)讀】竊、抄襲、造假等違反道德、學(xué)術(shù)規(guī)范和其他侵權(quán)行為。的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。論文（設(shè)計(jì)）引起的法律結(jié)果完全由本人承擔(dān)。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）成果歸武昌工學(xué)院所有。剪板機(jī)對(duì)胚料進(jìn)行成型加工的鍛壓機(jī)械，設(shè)計(jì)中動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)提供，經(jīng)。運(yùn)動(dòng)是通過(guò)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)板料的剪切。的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易加工、使用及維護(hù)方便、比較實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在機(jī)械設(shè)備中。最后，提出了簡(jiǎn)易剪板機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的不足，以便于今后設(shè)計(jì)的改進(jìn)。

　　

【正文】 tF F tg tg?? ? ? ? ? 把 963NrF? ， ????? 代入式 ()，得 2645 N 7 2 6 7 N20tn FF tg tg?? ? ?? 式中： 1T —— 主軸的扭矩； ? —— 壓力角； 1d —— 小齒輪分度圓直徑。 2．受力分析 武昌工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專用稿紙 26 圖 主軸載荷分析圖 已知： 1186mmBCl ? ， 172mmCDl ? BH CH tR R F?? (172 118 6) 172 0BH CHRR? ? ? ? ? 求得： 384NBHR ?? ， 3029NCHR ? BV CV rR R F?? (1 7 2 9 1 0 ) 1 7 2 0BV C VRR? ? ? ? ? 求得： 140NBVR ?? ， 1103NCVR ? 384 118 6 455 424 N m mBH C HM R L? ? ? ? ? ? ? ? 140 118 6 166 040 N m mBV C VM R L? ? ? ? ? ? ? ? 2 2 2 24 5 5 4 2 4 1 6 6 0 4 0 4 8 4 7 4 8 N m mB CH CVM M M? ? ? ? ? ? 按第四理論強(qiáng)度校核。 武昌工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專用稿紙 27 W? ?? (式 ) 把 484748N /mmM ? ， 111000N/mmT ? 代入式 ()，得 2 2 2 2330 . 7 5 3 2 3 20 . 7 5 4 8 4 7 4 8 0 . 7 5 1 1 1 0 0 0 5 1 . 7 M P aπ π 46MT M T M P aWd? ? ? ? ? ? ? ?? 因?yàn)?60MPa，所以符合強(qiáng)度要求。 其中 208mmAB? ， 770mmBC? ， 208mmCD? ， 172mmDE? ， 2322NF? ， 根據(jù)物體的平衡條件，解方程組得 1 2462NVR ?? ， 2 1219NVR ?? ， 1 2707NHR ?? ， 2 4569NHR ?? ， 904756NHM ? ， 614186NVM ? ，22 10 93 53 0 N m mHVM M M? ? ? ? 圖 從動(dòng)軸載荷分析圖 把 1093530N mmM ??， 836400N/mmT ? 代入式 ()，得 2 2 2 2330 . 7 5 3 2 3 20 . 7 5 1 0 9 3 5 3 0 0 . 7 5 8 3 6 4 0 0 M P a 4 8 . 7 M P aπ π 65MT MTWd? ? ? ? ? ? ? ?? 因?yàn)?60MPa，所以符合強(qiáng)度要求。 武昌工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專用稿紙 28 5 曲柄連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 曲柄連桿機(jī)構(gòu)能將剪板機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樯系都艿闹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)刀架上的刀片對(duì)板料進(jìn)行剪切 (實(shí)現(xiàn)剪切工藝 )。 同時(shí)，該機(jī)構(gòu)還具有力的放大作用 (即工作載荷大于傳動(dòng)系統(tǒng)輸入的作用力 )，滿足剪板機(jī)瞬時(shí)峰值力的要求。 材料的選擇 常見(jiàn)的曲柄連桿主要有曲軸和偏心輪形式等。曲柄連桿結(jié)構(gòu)是剪板機(jī)的一個(gè)重要零件，本次設(shè)計(jì)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力情況復(fù)雜，制造條件要求較高。曲柄連桿的材料應(yīng)選用剛度較大的鋼，選擇 40Cr調(diào)質(zhì)。考慮到偏心輪的使用壽命，用滾子輾壓對(duì)圓角處進(jìn)行強(qiáng)化。 曲柄連桿結(jié)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)規(guī)律 曲柄連桿結(jié)構(gòu)由連桿、曲柄和滑塊組成，如圖 所示。圖中旋轉(zhuǎn)中心為 O， A 為連桿與曲柄的交點(diǎn)， B 為連桿與滑塊的交點(diǎn)， OA 為曲柄的半徑， AB 是連桿的長(zhǎng)度。 該機(jī)構(gòu)中以 O 為中心， 以一定的角速度 ? 繞 O 作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則刀架 (滑塊 )以一定速度 v 作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刀架 (滑塊 )位移和轉(zhuǎn)角 ? 的關(guān)系可以根據(jù)幾何關(guān)系推導(dǎo)出： 22c os ( sin )O B R L R??? ? ? (式 ) 又知 s R L B? ? ? 由以上兩式整理可得： 2s in(1 c o s ) [1 ( ) ]Rs R L L ??? ? ? ? (式 ) 又由于一般 ? 取值為： ?? ， 由二項(xiàng)式定理得 2 2 2 21(1 1 s in ) 1 s in2? ? ? ?? ? ? ? 又有倍角關(guān)系知 2 1 cos 2sin2 ?? ??，將上式代入式 ()得， [ (1 c o s (1 c o s 24sR ???? ? ? ? ? ?? (式 ) 式中： s —— 滑塊的位移 (即刀架運(yùn)動(dòng)的從上下止點(diǎn)的距離 )； ? —— 曲柄的轉(zhuǎn)角，從下止點(diǎn)開(kāi)始算起，方向與曲柄轉(zhuǎn)向相反； R —— 曲柄長(zhǎng)； L —— 連桿長(zhǎng)度 (當(dāng)連桿的長(zhǎng)度可調(diào)時(shí)，取最短時(shí)的值 )。 對(duì)式 [ (1 c o s (1 c o s 24sR ???? ? ? ? ? ??兩邊時(shí)間求導(dǎo)，可推導(dǎo)出： [ (1 c o s (1 c o s 24vR ?? ? ?? ? ? ? ? ?? (式 ) 式中： v —— 滑塊的速度； 武昌工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專用稿紙 29 ? —— 曲柄連桿的角速度 ； L —— 連桿 AB 的長(zhǎng)度。 圖 曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)關(guān)系計(jì)算簡(jiǎn)圖 由計(jì)算可知，盡管曲柄做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，但滑塊在運(yùn)動(dòng)中各點(diǎn)的速度是不等的。當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到上止 (?????? )點(diǎn) 和下止點(diǎn) ( 0???)的時(shí)候，其運(yùn)動(dòng)速度等于零，即 0v? 。當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到點(diǎn) ( 75 90?? ? ? )和 ( 270 285? ? ? ?)的時(shí)候，它的運(yùn)動(dòng)速度是最大的。 曲柄連桿機(jī)構(gòu)中當(dāng) AB 長(zhǎng)度很短或承受力很大時(shí)，就用偏心輪代替曲柄，偏心輪的強(qiáng)度和剛度比曲柄大多了而且結(jié)構(gòu)也要簡(jiǎn)單很多。因此，偏心輪機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于傳力較大的剪床、沖床、內(nèi)燃機(jī)等機(jī)械中。 在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中 ，曲柄上的銷軸與連桿上的軸孔共同組成了轉(zhuǎn)動(dòng)副 B，在運(yùn)動(dòng)時(shí)銷軸要承受較大的載荷作用，如果曲柄 AB較短時(shí)，為保證曲柄連桿機(jī)構(gòu)正常工作，則要相應(yīng)增大銷軸的直徑，這樣的話連桿的軸孔也要隨之相應(yīng)增加。如果要承受較大的力，曲柄的銷軸直徑 就需 要加大，當(dāng)直徑大于曲柄 AB的長(zhǎng)度時(shí)，連桿的軸孔就會(huì)出現(xiàn)環(huán)狀，相當(dāng)于曲柄 AB變成了一個(gè)圓盤 (也就是偏心輪 )，該圓盤還是繞 A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。曲柄連桿在結(jié)構(gòu)形狀上雖然發(fā)生了很大的改變，但是桿件 (桿 AB、桿 BC、桿 CD、桿 AD)的長(zhǎng)度都沒(méi)有發(fā)生改變，所以本質(zhì)上沒(méi)有改變各構(gòu)件間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。偏心距 的長(zhǎng)度為點(diǎn) B到點(diǎn) A的距離，即等于曲柄的長(zhǎng)度。這種偏心輪機(jī)構(gòu)適用于曲柄短、受力大的場(chǎng)合。 武昌工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專用稿紙 30 圖 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 連桿的設(shè)計(jì) 參考資料和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定連桿的主要尺寸，初定連桿的材料為 HT200，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 所示。 圖 連桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 武昌工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專用稿紙 31 6 機(jī)身設(shè)計(jì)和緊固件選擇 機(jī)身結(jié)構(gòu) 剪板機(jī)所有的零部件都需要安裝在機(jī)身上，在工作時(shí)全部的工件變形力要全部作用在機(jī)身上，因此機(jī)身是剪板機(jī)的非常基本部件之一。因此，機(jī)身的設(shè)計(jì)一定要合理，合理的設(shè)計(jì)既能減輕機(jī)體的質(zhì)量，減 少制造成本，又能提高其系統(tǒng)剛度，還能減少制造機(jī)械所發(fā)費(fèi)的時(shí)間，都具有很大的影響。 剪板機(jī)的機(jī)身有開(kāi)式機(jī)身，還有閉式機(jī)身這兩大種。開(kāi)式機(jī)身敞開(kāi)式的，這樣的設(shè)計(jì)操作方便，但剛度則會(huì)差些，主要用在中小型剪板機(jī)設(shè)計(jì)中；閉式機(jī)身的，剛度較好，但機(jī)身是封閉的，這樣操作性就不如不如開(kāi)式的方便，適用于中大型機(jī)剪板機(jī)，還有一些對(duì)精度要求有特殊要求的小型機(jī)械。 開(kāi)式剪板機(jī)機(jī)的機(jī)身背后是有開(kāi)口區(qū)分，可分為雙柱機(jī)身的剪板機(jī)和單柱機(jī)身的剪板機(jī)；機(jī)身是可以傾斜的，傾斜的是可傾機(jī)身和不可傾的不可傾機(jī)身；工作臺(tái)是可以設(shè)計(jì)為移動(dòng)或固定的，按 此可分為固定臺(tái)和活動(dòng)臺(tái)。機(jī)身形式不同，則它的用途也會(huì)有差別，采用雙柱可傾機(jī)身能便于卸料，容易實(shí)現(xiàn)沖壓工作的機(jī)械化和自動(dòng)化?；顒?dòng)臺(tái)機(jī)身可以改變剪板機(jī)的閉合高度，而且變動(dòng)范圍較大，故其適用范圍較其他要大。 本機(jī)機(jī)身的材料選為 HT200。 剪板機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 圖 剪板機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 武昌工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專用稿紙 32 機(jī)床的強(qiáng)度 機(jī)床的剛度會(huì)影響工件精度和使用壽命等，因此應(yīng)按剛度設(shè)計(jì)。在進(jìn)行機(jī)床床身剛度校核前，要先確定機(jī)床機(jī)身的主要結(jié)構(gòu)尺寸，然后再計(jì)算和校核。因此，為了方便于設(shè)計(jì)，需要先對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行剛度的校驗(yàn)。為了考慮機(jī)床 機(jī)身的剛度，在對(duì)機(jī)床的強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)，一般取較低的許用壓力。 緊固件的選用 標(biāo)準(zhǔn)緊固件 在選用時(shí)，按 使用場(chǎng)合和其使用功能 等 進(jìn)行 選擇 確定 ，一般有十二種類型 。 緊固件的選用原則 1．在同一種機(jī)械設(shè)計(jì)中，為了加快加工的裝配的效率，所以緊固件的品種選用能越少越好； 2．在選用時(shí)，要優(yōu)先選用緊固件品種，這樣可以降低成本； 3．在根據(jù)剪板機(jī)的型式、機(jī)械性能和精度等方面考慮確定選用哪種時(shí)，要滿足緊固件預(yù)期的使用要求。 螺栓的選用 我們知道螺栓的種類很多，一般分為六角頭型螺栓和方頭螺栓。六角頭 螺栓在機(jī)械制造中普遍使用，按制造精度和產(chǎn)品質(zhì)量來(lái)區(qū)分產(chǎn)品等級(jí)的，一般常見(jiàn)的有 A、 B、 C 等級(jí)，在裝配精度要求高以及受沖擊、變動(dòng)載荷和一些重要的地方，以 A 和 B 級(jí)類型的應(yīng)用最多。六角頭螺栓頭部支承面積大小不同對(duì)承受載荷有影響，還有安裝位置尺寸對(duì)六角頭螺栓也有影響，可分為六角頭螺栓與大六角頭螺栓兩種；在需要鎖緊時(shí)，可在頭部或螺桿開(kāi)孔。方頭螺栓能承受較大的力，因?yàn)榉筋^尺寸較大，這樣受力表面就大，也便于用扳手或者其他零件轉(zhuǎn)動(dòng)。常用螺栓有 GB GB5780～ 5790 等。 剪板機(jī)選用的是鉸制孔用螺栓，使用螺栓時(shí)，將其密鑲 入鉸制孔內(nèi)，這樣減小工件錯(cuò)位對(duì)其的影響，螺母墊圈使用配套的。 武昌工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專用稿紙 33 結(jié) 論 剪板機(jī)廣泛應(yīng)用于在板材加工中，是一種常見(jiàn)的剪板設(shè)備。本次設(shè)計(jì)從機(jī)械式中的凸輪機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)方案中選擇了曲柄滑塊 (偏心輪 )式的剪板機(jī)方案，然后參照剪板機(jī)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，從曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳動(dòng)方案的選擇、電動(dòng)機(jī)選擇、離合器及制動(dòng)器的選擇、標(biāo)準(zhǔn)件的選擇等方面展開(kāi)設(shè)計(jì)和論述的，還繪制了剪板機(jī)的 CAD 二維圖。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，去工廠實(shí)習(xí)看到剪板機(jī)的實(shí)物和如何實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的，還有各部件間的相關(guān)性， 讓我 深刻感到實(shí)踐的重要性。 1．根據(jù)剪 板機(jī)所剪板的厚度計(jì)算剪切力，在類比實(shí)習(xí)廠的剪板機(jī)，選擇合理電動(dòng)機(jī)的功率。 2．根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率對(duì)各機(jī)構(gòu)的尺寸進(jìn)行初選。以齒輪為依據(jù)，選取齒數(shù)、模數(shù)、齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算、齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇等。 3．在對(duì)離合器和制動(dòng)器的類型進(jìn)行選擇時(shí)，要考慮剪板機(jī)的工作要求 (實(shí)現(xiàn)空轉(zhuǎn) )和相關(guān)的結(jié)構(gòu)，并確定其相關(guān)尺寸。 4．在設(shè)計(jì)中對(duì) CAD 的操作更加熟悉，如零件的設(shè)計(jì)，裝配各組件及 CAD 的繪制方法和技巧。 回想本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于本人設(shè)計(jì)水平有限，還有一些有待完善的地方： 1．本次畢業(yè)的剪板機(jī)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 2． 在對(duì)機(jī)身設(shè)計(jì)時(shí)很簡(jiǎn)單，沒(méi)有進(jìn)行精確的計(jì)算，沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行有限元分析。 3．沒(méi)有很有效的解決剪板機(jī)的加工精度。 武昌工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專用稿紙 34 主要 參考文獻(xiàn) [1] 崔占全 , 邱平善 . 機(jī)械工程材料 [M]. 哈爾濱 : 哈爾濱工程大學(xué)出版社 , 2021. 9. 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