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翻板机曲柄滑块传动的设计分析案例

目录

TOC\o1-3\h\u25720翻板机曲柄滑块传动的设计分析案例 1

306521.1曲柄的设计 1

111591.2导轨的设计 2

257261.3滑块和销的设计 2

曲柄滑块机构具有联动性的特点，各个元件之间相互连接，接触面相对比较低，加工起来也比较简单，更容易实现高效生产，同时保证精度达标。具有承载能力大，利于润滑，磨损轻，寿命长，易于加工，成本低等特点，故在机械行业中得到广泛应用[13]。

曲柄滑块机构在机械中的应用频率比较高，这种机构运动及动力性能研究方法与平面铰链四杆机构有所不同。曲柄滑块机构具有一定的延伸性，可以分化为三部分，包括导杆机构、摇块机构、定快机构，它们之间都有一定的连接性，彼此之间共同作用，推动曲柄滑块机构稳定运行。定块机构用于抽水机桶机构和空油泵机构中[14]。

1.1曲柄的设计

曲柄滑块机构本身具有多重应用优势，结构稳定性比较高，接触面比较紧密，能够有效降低加工难度，同时精度也可以得到保障。在机械制造中的应用程度比较高。但是曲柄滑块机构还是存在一定局限性，在承载符合高的情况下机构会失去运行作用，在设计过程中要重点考虑这方面的问题。随着工业的进一步发展，要进一步优化机构的传动性能，从多个方面提高其参考系数。因为翻板装置转动的半径为900mm，齿轮的中心距为500mm，所以选择导轨长度为700mm，然而曲柄转动需保证导轨转动90度，因此曲柄必须安装在距离轴心坐标为（-250，-250）的位置上。所以曲柄的中心距为250mm，因为曲柄自身的重量可能会引起不必要的负荷，所以选取曲柄厚度为25mm，为了增加曲柄的强度和刚度，因此在有孔的配合处需要加长。销孔为48mm，电动机输出轴配合的孔直径为65mm。可绘出曲柄的三维模型，如图7所示：

图7曲柄的三维模型图

1.2导轨的设计

在工作过程中滑块需要保证下表面与工作台上表面之间的平行度，同时滑块运动方向与工作台表面需要保证相应的垂直度，需要通过导轨保证运动精度[15]。

由于齿轮轴的中心高在500mm左右，然而滑块在导轨里的滑动距离为400mm，滑块的长度为100mm，所以导轨的长度为450mm，加上孔的外圆半径为65mm，滑块的厚度为40mm，底的厚度为10mm，所以导轨的厚度为50mm。可绘制出导轨的三维零件图，如图8所示：

图8导轨的三维零件图

1.3滑块和销的设计

在运动过程中滑块受压力Fn和摩擦力fs，选取滑块的长度为80mm，宽度为50mm，厚度为50mm，导块部分厚度为30mm。

fs=Fn×?=45609.2×0.21=9577.9N

F合=Fn2

?=F/A=46603.8/0.04×0.07=16.64MPa???=191.6MPa

所以能够满足要求。???=??s?/S=230/1.2=191.7Mpa，可绘制出的滑块三维零件图，如图9所示：

图9滑块三维零件图

在工作过程中销受剪切力，根据强度条件得：

?=F/A=46603.2/3.14×0.0142=71.78MPa＜???=149MPa故安全

（???=??/S=373/2.5=149MPa，得安全系数K=1.5-2.5，选取K=2.5，初选销的直径为28mm）。可绘制出销的三维模型图，如图10所示：

图10销的三维模型图