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。
当曲柄以6r 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10°的位置，再转180°同时回到初始位置，并且曲柄的转动是匀速的，就这样同时进程，同时回程，往复循环。
机械运动循环图如图5。
图3图4图5机械运动循环图四、工作机构的设计计算工作机构选择两套曲柄摇杆机构1.计算左边曲柄摇杆机构的尺寸如图6所示设曲柄长度a1、连杆长度b1、摇杆长度c1。
O1A、O1B为摇杆的两极限位置，O1C为∠AO1B的角平分线。
根据题意，θ1=θ2=50°。
过P作O1C的垂线，分别叫O1A、O1C、O1B于点A、C、B。
已知 O1C̅̅̅̅̅=450mm，PC̅̅̅̅=2000mm则O1A̅̅̅̅̅=c1=O1C̅̅̅̅̅̅cosθ1=450cos50°=700mmAC̅̅̅̅= BC̅̅̅̅=O1C̅̅̅̅̅̅tanθ1=536.29mm所以b1-a1=PC̅̅̅̅-AC̅̅̅̅=1463.71mmb1+a1=PC̅̅̅̅+BC̅̅̅̅=2536.29mm联立可得：a1=536.29mmb1=2000mm左摇杆长c1=700mm左曲柄长a1=536.29mm左连杆长b1=2000mm图62.计算右边曲柄摇杆机构的尺寸如图7所示设曲柄长度a 2、连杆长度b 2、摇杆长度c 2。
O 2D 、O 2E 为摇杆的两极限位置，O 2F 为∠DO 2E 的角平分线。
根据题意，θ3=θ4=40°。
过P 作O 2F 的垂线，分别叫O 2D 、O 2F 、O 2E 于点D 、F 、E, PM 为过P 点的水平线，过O 2作O 2M⊥PM 于点M 。
PM ̅̅̅̅=PC ̅̅̅̅+O1O2̅̅̅̅̅̅̅=2450mmO 2M ̅̅̅̅̅̅=450mmPO 2̅̅̅̅̅=√PM²̅̅̅̅̅̅+O 2M²̅̅̅̅̅̅̅=√24502+4502=2491mmtan∠PO 2M=PM̅̅̅̅̅O 2M ̅̅̅̅̅̅̅=2450450=5.44 则 ∠PO 2M=79.6°已知 ∠DO 2M=50°则 ∠PO 2D=∠PO 2M-∠DO 2M=29.6°得 ∠PO 2F=∠PO 2D+θ3=69.6°O 2F ̅̅̅̅̅=PO 2̅̅̅̅̅cos∠PO 2F=2491×cos69.6°=868.3mm PF ̅̅̅̅=√PO 2²̅̅̅̅̅̅−O 2F²̅̅̅̅̅̅=√24912−868.32=2334.77mm O 2D ̅̅̅̅̅̅=c 2=O 2F ̅̅̅̅̅̅cosθ3=868.3cos40°=1133.5mm DF ̅̅̅̅=EF ̅̅̅̅=√O 2D²̅̅̅̅̅̅̅−O 2F²̅̅̅̅̅̅=√1133.52−868.32=728.6mm 所以 b 2+a 2=PF ̅̅̅̅+EF̅̅̅̅=3063.37mm b 2−a 2=PF ̅̅̅̅+DF̅̅̅̅=1606.17mm 联立可得： a 2=728.6mmb 2=2334.77mm右摇杆长 c 2=1133.5m m右曲柄长 a 2=728.6mm 右连杆长 b 2=2334.7m m 图7五、摇杆速度分析如图8，设曲柄角速度ω1，长度l1,与机架夹角θ1，连杆与机架夹角θ2，摇杆角速度ω3、长度l3、与机架夹角θ3，则α=90°-θ1−θ2β=90°-θ3+θ2因为ω1l1cosα=ω3l3cosβ即ω1l1sin（θ1+θ2)= ω3l3sin(θ3−θ2)得ω3=ω1l1sin（θ1+θ2)l3sin(θ3−θ2)当曲柄和连杆共线时，θ1=θ2=0°，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六次的要求。
满足要求图8六、翻钢机前后承接机构的设计 设计用于交接钢板的机构 方案一：曲柄滑块机构 利用曲柄滑块机构中的滑块往复运动，经过计算其和钢板的周转运动相配合，可以使滑块推动钢板直至脱离翻钢机。
计算图如图10所示 为避免滑块机构和翻钢机运动产生干涉，使滑块的轨道AB 长度大于钢板的长度，C 点位固定点，据A 、B 的垂直距离为450mm ，θ=45°，所以 K=180°+θ180°−θ⁄ =180°+45°180°−45°⁄=53滑块的急回特性使得对钢板的推速较慢，避免对钢板造成较大的冲击，同时回程较快，使得推程有足够的时间与钢板配合。
图9图10方案二：平行四边形机构利用平行四边形机构中连杆的平动来承接钢板各杆的尺寸如图12AB̅̅̅̅=1000mm，BC̅̅̅̅=500mm。
BC杆作平动，能传送的距离为2000mm。
翻钢机前后各装配一套平行四边形机构，前一套用于将钢板从传送带运上翻钢机左摇杆，后一套则将翻钢机右摇杆上已翻过的钢板卸到指定位置。
两套平行四边形机构的运动周期也为10s。
两种方案中方案二的传送距离大，结构简单，冲击小，跟容易控制和管理。
所以选择方案二即平行四边形机构来完成钢板的承接。
平行四边形机构AB̅̅̅̅=1000mm BC̅̅̅̅=500mm 传送距离为2000mm选用方案二图11 图12八、设计心得体会此刻，当我们的设计全部完成时，回想起这学期的机械原理设计课程的确困难重重．然而，当我拿着自己的设计成果，漫漫回味这学期的心路历程，一种少有的欣慰之情即刻使倦意顿消．虽然这是我们刚学会走完的第一步，是第一次将课本上的理论知识转化成真正的工业设计，纵然还有万千缺点不足。
然而它令感到自己成熟的许多通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致．课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱：有2次因为不小心我计算出错，只能毫不情意地重来．但想到今后成为了一名工程师，自己绘制的图纸决定着整个工程的成败，想到今后自己应当承担的社会责任，想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故，我不禁时刻提示自己，一定必须养成一种高度负责，认真对待的良好习惯．这次课程设计使我在工作作风上得到了一次难得的磨练。
课程设计的整个过程虽然不是很长，但使我发现了自己所掌握的知识竟是如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力竟是如此的不足，几年来的学习了那么多的课程，今天才知道自己并不会用．想到这里，我真的心急了，而正是这种迫切与担忧，是我明白了以后需要努力与加强的方向，那就是理论必须结合实践，如果只会书本上的理论而不会应用，那与赵括的纸上谈兵何以异也？课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，也是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句话的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．最后，我要感谢我的老师们，是您的点拨让我们明白了何处才是突破问题的关键，是您的引导启发了我，那里才是创新发散的方向．。