钢板翻转机构机械设计

创新设计钢板翻转机构机构创新设计说明书设计题目钢板翻转机翻转机构设计学校南京农业大学工学院工学院(系) 材料成型及控制专业班级材控(02)班学号 33310228 报告人郝宇指导老师肖茂华完成日期 2012 年 10 月 26 日一、课题要求1.1机具功能:实现将钢板反转180度。

实现方式:通过左夹板反转110度送至右夹板，右夹板翻转80度实现。

已知条件:原动件由旋转式电动机驱动;每分钟翻钢板十次;许用传动角为50度。

二、课题分析2.1、课题分析:工作部分由左右夹板两部分组成。

左夹板需要实现由水平到铅垂位置左侧十度位置的往复为步骤一;右夹板需实现当左夹板转至从铅垂偏左十度时，由右侧水平转至贴至左侧夹板为步骤二，同左夹板共同运动二十度为步骤三，回到右侧水平为步骤四。

2.2机构设计:两夹板的转动可用齿轮机构转动来保证步骤二两夹板能贴一起运动的速度要求，但是匀速转动工作效率底，难保证每分钟翻转钢板十次，不予采用;左夹板运动用曲柄摇杆机构实现，右夹板用凸轮机构实现，虽然能够实现课题要求，但凸轮的设计非常规，求解复杂，不予采用;左右夹板运动由两组曲柄摇杆机构实现(通过一定方式简化课题要求，使左夹板在右夹板至铅垂右十度与之贴合，而转变成八十度的来回摆动)。

二、工作机构设计2.1机构设计简述2.1.1运动过程简化:左右夹板加电磁铁，并且使右夹板磁性更大;左侧加电磁铁，接电铜片设计为比一百一十度略小。

已实现钢板能被左夹板稳妥的送至右侧并且与右夹板顺利实现衔接。

2.1.2左右夹板运动过程实现:左右夹板用两组各自独立运动的曲柄摇杆机构实现。

若采用两个电机浪费动力，一组出现故障容易发生危险，设计用一个电机带动两组机构一起运动。

设计左右夹板曲柄轴线在一起，以简化电机与两机构的衔接。

2.2方案详述2.2.1方案一运动简图:设计计算选定AD=1500，当右夹板与左夹板贴合时 CD=500，α,,,:，β,,,,:222222L，L,ACAD，CD,AC43COS,,,, 在三角形ACD中， ADCDL4L32**2**222即AC,L，L,2*L*L*COS,,AC,L2,L1 4343222222AD，CD,ACL，L,AC11431COS,,,,在三角形ACD中， 1ADCDL4L32**2**1 222即AC,L，L,2*L*L*COS,,AC,L，L 143432122222，，L,L,L，L,2*L*L*COS,,1500，500,2，1500，500，COS20: 214343 由(1)(2)得:L2=1423.52, L1=379.27222AG，FG,AF在三角形AFG中,cos, 2*AG*FG222，,AGFGAF,,COS在三角形AFG中， L22=1800, L12=311.08 2*AG*FG计算结果:左半机构:L=379.27, L=1423.52, L=500, L=1500 1234右半机构:L=311.08, L=1800, L3=500, L=1929.01 12224杆长关系检验:左半机构:L+L=L+L=1879.27<L+L=1923.52 minmax1423右半机构:L+L=L+L2240.09<L+L=2300 minmax124=23整体分析:连杆到位情况:A(311.08,311.08),E(1.69,278.7),E(396.22,11.88), 12E(622.1,317.18),F(1791.91,466.04), 31F(2175.02,287.97),F(2421.75,353.09),G(2175.02,784.22) 23解析法检验，从动二杆组FEA的模式值表达式可以列出。

《大工件翻转设备翻转过程力学分析及180度翻转机方案设计》篇一一、引言在工业生产过程中，大工件的翻转是一项常见的操作。

为了确保翻转过程的稳定性和安全性，需要深入研究翻转过程中的力学原理，并设计出高效、可靠的翻转设备。

本文将针对大工件翻转设备的翻转过程进行力学分析，并在此基础上提出180度翻转机的方案设计。

二、大工件翻转过程力学分析大工件翻转过程中的力学分析主要涉及重力、摩擦力、惯性力等力的作用。

在翻转过程中，这些力相互作用，影响着工件的稳定性和安全性。

1. 重力分析重力是大工件翻转过程中最主要的外力。

在翻转过程中，重力使工件产生向下的加速度，需要设备提供足够的力来克服这一加速度，以保证工件的稳定翻转。

2. 摩擦力分析摩擦力是影响大工件翻转的重要因素。

在翻转过程中，工件与设备之间的摩擦力以及工件与支撑面之间的摩擦力都会影响翻转的顺利进行。

因此，需要合理设计设备与工件之间的摩擦系数，以保证翻转过程的稳定性和安全性。

3. 惯性力分析惯性力是工件在翻转过程中保持原有运动状态的力量。

在翻转过程中，需要克服工件的惯性力，以实现工件的顺利翻转。

因此，需要合理设计设备的动力系统和控制系统，以克服工件的惯性力。

三、180度翻转机方案设计基于大工件翻转过程的力学分析，本文提出以下180度翻转机方案设计：1. 设备结构设计翻转机主要由底座、支撑装置、动力系统、控制系统等部分组成。

底座用于支撑整个设备，保证设备的稳定性；支撑装置用于支撑工件，保证工件的稳定翻转；动力系统提供翻转过程中所需的力；控制系统负责控制设备的运行和停止。

2. 动力系统设计动力系统是翻转机的核心部分，需要提供足够的力来克服重力、摩擦力和惯性力等力的作用。

因此，动力系统应采用高效、可靠的电机和传动装置，以保证设备的正常运行和翻转过程的稳定性。

3. 控制系统设计控制系统负责控制设备的运行和停止，以及实现精确的180度翻转。

控制系统应采用先进的控制算法和传感器技术，以实现精确的控制和监测。

翻板装置中各数据计算一、双臂曲柄摇杆式翻板机设计1.1 概述翻板机是中厚板车间精整工段不可缺少的辅助设备之一。

其作用是将钢板翻转 180°，用来检查钢板上、下表面的质量。

本次钢坯火焰清理机设计中，对钢板上、下 两表面进行清理，采用的翻板机构为双臂曲柄摇杆式翻板机构。

双臂曲柄摇杆式翻板机 由电机、减速机、曲柄连杆机构组成。

电机、减速机提供低速大扭矩的动力，由两个曲 柄连杆机构分别带动翻板臂和接板臂的旋转，从而实现翻板的动作。

1.2 工作原理和结构特点图1.1为双臂曲柄摇杆式翻板机的机构示意简图。

电机经减速机减速后，由减速机 的低速轴分别带动两套曲柄四连杆机构，两个曲柄 a1、a2 有一定的角度位置差，两摇 杆轴上有若干个翻板臂和接板臂。

低速轴带动曲柄做逆时针转动，曲柄a1带动连杆b1， 连杆 b1 带动摇杆 c1 做逆时针转动；同时曲柄a2 带动连杆 b2，连杆 b2 带动摇杆 c2 做 顺时针转动。

为了满足空载启动，在初始位置翻板臂（送料拨杆）先向下偏转 5°，接 板臂也位于水平面以下偏5°，翻板臂逆时针旋转托起钢板直到与水平位置成85°，与 此同时，接板臂（接料拨杆）由水平位置顺时针旋转处于与翻板臂平行和接近平行的位 置。

然后两臂加持钢板一起转动，开始钢板的交接（如图2）。

当它们共同转过10°后， 翻板臂开始返回到水平位置。

此时接板臂也托起钢板返回，当处于水平位置时，钢板落 到辊道上，完成180°翻面。

而此时接料臂仍继续向下偏转5°，最后再回到水平位置。

从而完成一次翻板，完成一次翻板的时间是21s。

图1.1 转动角度初始位置图图1.2 接送位置角度图结构特点：1、两翻臂的摆动角度 100°，从水平线下 5°摆到过垂直位置 5°，当减速器输出轴的曲柄回转 360°，通过两连杆带动两摇杆在 105°来回摆动一次，两翻臂则在 100° 来回摆动一次， 两曲柄相位差22°8′14″， 故主动翻臂以-5°摆动托起钢板到85° 时，从动翻臂摆动100°过垂直线5°。

机械原理课程设计计算说明书设计题目翻钢机钢板翻转机构学校同济大学机械工程学院（系）机械设计制造及其自动化专业班级学号设计人指导老师虞红根完成日期年月日目录一、翻钢机工作原理及工艺动作分解 (2)二、传动装置设计 (2)三、工作机构的运动协调设计和机械运动循环图 (6)四、工作机构的设计计算 (7)五、摇杆速度分析 (9)六、翻钢机前后承接机构的设计 (10)七、参考文献 (13)八、设计心得体会 (14)4. 传动机构设计方案一：蜗轮蜗杆传动 轮系简图如下图所示：其中各齿轮的齿数分别为z 1=1，z 2=80，z 3=25，z 4=80。

1）传动比计算总传动比i =i 12·i 34蜗轮蜗杆 i 12=z 2z 1=801=80定轴轮系3-4 i 34=z 4z 3=8025=3.2故 i =i 12·i 34=80×3.2=1602）材料选择及加工构件 材料 加工 蜗轮 40Cr淬火 蜗杆 铸造锡青铜（ZCuSn10Pl ）时效处理 齿轮3 40Cr 调质 齿轮440Cr调质3）传动效率计算蜗轮蜗杆传动效率取η1=0.7，齿轮3、4之间的传动效率η2=0.96，总传动效率为 η=η1·η2=0.7×0.96=0.672图1方案二：周转轮系传动轮系简图如下图所示：其中各齿轮的齿数分别为z1=53，z2=40，z2’=39，z3=52。

1）传动比计算周转轮系1-2-2’-3-H i31H=n3−n Hn1−n H =z2’·z1z3 ·z2=53×3952×40=159160又n1=0得i31H=1-n3n H=1-i3H所以i3H=1-159160=1 160故i H3=1602）材料选择及加工所有齿轮均选用40Cr，并经调制处理。

3）传动效率计算行星架H与齿轮2、2’的轴所构成的转动副的传动效率为η1=0.98，齿轮1和2之间的传动效率为η2=0.96，齿轮2’和3之间的传动效率为η3=0.96，则总的传动效率为η=η1∙η2∙η3=0.98×0.96×0.96=0.903图2三、工作机构的运动协调设计和机械运动循环图如图3、图4所示，分别是两套曲柄摇杆机构的极限位置，在P点上，两曲柄成170°固结，对于两个摇杆，二者正好同时达到极限位置。

《大工件翻转设备翻转过程力学分析及180度翻转机方案设计》篇一一、引言在工业生产中，大工件的翻转是一个常见且重要的操作环节。

为确保工件在翻转过程中的稳定性和安全性，对翻转设备的力学分析显得尤为重要。

本文旨在分析大工件翻转过程中的力学原理，并设计一款高效的180度翻转机方案。

二、大工件翻转过程力学分析1. 力学原理概述大工件翻转过程的力学分析主要涉及力学原理中的重心平衡、扭矩平衡和转动惯量等方面。

在翻转过程中，必须确保工件的重心稳定，避免因重心偏移而导致的设备倾覆或工件损坏。

同时，需考虑扭矩平衡，确保翻转过程中的动力传递和阻力平衡。

此外，还需考虑转动惯量对翻转速度和稳定性的影响。

2. 力学模型建立根据大工件的形状、尺寸和质量等参数，建立力学模型。

通过分析工件在翻转过程中的受力情况，如重力、支持力、摩擦力等，计算扭矩和转动惯量等关键参数。

在此基础上，进行工件翻转过程的力学模拟和仿真分析。

3. 稳定性分析为确保大工件在翻转过程中的稳定性，需进行稳定性分析。

通过分析工件的重心位置、支撑点的位置和数量等因素，确定工件在翻转过程中的稳定状态。

同时，考虑外部干扰因素如振动、冲击等对稳定性的影响，为设备设计提供依据。

三、180度翻转机方案设计1. 设计要求根据大工件的特点和翻转需求，制定180度翻转机的设计方案。

设计要求包括翻转速度、精度、稳定性、安全性等方面。

同时，需考虑设备的结构简单、操作方便、维护成本低等因素。

2. 设备结构设备结构主要包括支撑装置、驱动装置、翻转机构等部分。

支撑装置用于支撑工件，确保其在翻转过程中的稳定性；驱动装置提供动力，驱动翻转机构进行翻转操作；翻转机构是实现工件180度翻转的核心部件。

3. 工作原理设备的工作原理主要基于力学原理和机械传动原理。

通过驱动装置驱动翻转机构，使工件绕支撑装置进行180度翻转。

为确保工件的稳定性和安全性，需根据力学分析结果进行精确的机械设计和传动系统设计。

《大工件翻转设备翻转过程力学分析及180度翻转机方案设计》篇一一、引言随着工业自动化水平的不断提高，大工件翻转设备在众多领域得到了广泛应用。

本文旨在深入分析大工件翻转过程中的力学原理，并基于这些原理设计一款高效、稳定的180度翻转机。

本文首先对大工件翻转的基本概念进行阐述，然后分析翻转过程中的力学原理，最后提出翻转机方案的设计思路和实施步骤。

二、大工件翻转过程力学分析大工件翻转过程中涉及到的力学原理主要包括重力、摩擦力、惯性力等。

在翻转过程中，这些力将对工件的稳定性和翻转效率产生重要影响。

首先，重力是影响工件翻转的主要因素之一。

在翻转过程中，重力使工件产生向下的趋势，需要通过设备的支撑和旋转来平衡这种力。

其次，摩擦力也是影响工件翻转的重要因素。

工件与设备之间的摩擦力必须足够大，以保证工件在翻转过程中不会滑落或移位。

最后，惯性力也是需要考虑的因素，特别是在工件质量较大或翻转速度较快的情况下，惯性力将对设备的稳定性和工件的定位精度产生影响。

三、180度翻转机方案设计基于大工件翻转过程的力学分析，我们设计了一款高效、稳定的180度翻转机。

以下是该方案的设计思路和实施步骤：1. 设计原则（1）稳定性：确保设备在运行过程中保持稳定，避免工件滑落或移位。

（2）高效性：优化设备结构，提高工件的翻转效率。

（3）可调性：根据不同工件的尺寸和重量，调整设备的参数以适应各种工件的翻转需求。

2. 设备结构（1）底座：采用坚固的材料制成，以提供稳定的支撑。

底座上设有调节装置，可根据工件的尺寸和重量进行调整。

（2）旋转机构：包括电机、减速器和旋转轴等部件。

电机驱动旋转轴使工件进行旋转，减速器用于控制旋转速度和扭矩。

（3）定位装置：用于固定工件的位置，防止在翻转过程中发生移位。

定位装置可根据工件的形状和尺寸进行调整。

（4）安全防护装置：包括防护罩、紧急停止按钮等，确保操作人员的安全。

3. 工作流程（1）将工件放置在底座上，调整定位装置以固定工件位置。

翻转机构课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解翻转机构的概念、分类和基本原理；2. 学生能够掌握翻转机构在工程实际中的应用及其优势；3. 学生能够了解翻转机构在生活中的具体实例及其作用。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析并设计简单的翻转机构；2. 学生能够运用绘图工具，绘制翻转机构的示意图；3. 学生能够通过小组合作，解决与翻转机构相关的实际问题。

情感态度价值观目标：1. 学生对翻转机构产生兴趣，激发探索机械原理的热情；2. 学生在小组合作中，学会沟通、协作，培养团队精神；3. 学生认识到翻转机构在工程和生活中的重要性，增强对科学技术的尊重和热爱。

课程性质：本课程为机械设计基础课程，旨在帮助学生掌握翻转机构的基本知识和应用。

学生特点：六年级学生，具备一定的物理知识和动手能力，对新鲜事物充满好奇心。

教学要求：结合学生的特点，注重理论与实践相结合，培养学生的动手能力和创新能力。

通过课程目标的具体分解，使学生在学习过程中能够达到预期的学习成果，为后续的机械设计学习打下基础。

二、教学内容1. 翻转机构概念与分类：介绍翻转机构的基本概念，区分不同类型的翻转机构，如曲柄滑块机构、齿轮齿条机构等。

- 教材章节：第二章第四节“翻转机构的概念与分类”2. 翻转机构原理：讲解翻转机构的工作原理，分析各类型翻转机构的特点及适用场景。

- 教材章节：第二章第五节“翻转机构的工作原理”3. 翻转机构的应用：通过案例分析，展示翻转机构在工程实际中的应用，如汽车发动机、机器人手臂等。

- 教材章节：第二章第六节“翻转机构的应用实例”4. 翻转机构设计与制作：引导学生学习翻转机构的设计方法，动手制作简单的翻转机构模型。

- 教材章节：第三章第一节“翻转机构的设计方法”；第三节“翻转机构的制作”5. 翻转机构在实际问题中的应用：结合实际问题，小组合作探讨翻转机构在解决具体问题中的应用。

- 教材章节：第三章第五节“翻转机构在实际问题中的应用”教学内容安排与进度：第一课时：翻转机构概念与分类第二课时：翻转机构原理第三课时：翻转机构的应用第四课时：翻转机构设计与制作（上）第五课时：翻转机构设计与制作（下）第六课时：翻转机构在实际问题中的应用教学内容确保科学性和系统性，结合教材章节进行详细的教学大纲制定，以便学生能够循序渐进地掌握翻转机构的知识和技能。