半自动平压模切机的设计.pdf

毕业设计说明书题 目：半自动平压模切机的设计学 院：_专 业：_学 号：_姓 名：_指导教师：_完成日期：_购买设计文档后加Q-1459919609免费领取图纸湘潭大学兴湘学院本科毕业论文毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目：半自动平压模切机的设计学号：姓名：专业：指导教师:系主任：一、主要内容及基本要求（1）实现对各种规格的白纸板，厚度在4mm以下的瓦楞纸板，以及各种高级精细的 印刷品进行压痕、切线、压凹凸。（2）每小时压制纸板 3000 张。传动机构所用 电机转速 n=1450r/min。_（3）工作台面离地面的距离约1200mm。（4）所设计机构的性能要良好，结构简单紧凑，节省动力，寿命长，便于制造。（5）分析半自动平压模切机工作原理和技术及构思方案（含方案比较）。（6）完成模切机传动系统的设计、机构设计（含执行机构、控制夹紧装置等的方案设 计、运动分析和力分析）和结构设计。主要零部件的受力分析和强度计算。绘制所设 计方案的机构运动简图；绘制模切机的装配图及主要的零件图（AutoCAD绘图）。（7）设计说明书一份，电子文档一份。（8）英文文献翻译（含原文）。要求：原文3000个单词以上，中文翻译要求通顺）二、重点研究的问题（1）模切机总体方案设计。（2）模切机传动系统的设计。（3）主执行机构设计（机构选型）及其结构设计。湘潭大学兴湘学院本科毕业论文三、进度安排各阶段完成的内容起止时间1收集资料、查询相关文献2012年1月8日2月20日2掌握模切机工作原理和技术要求,进行方案构思与设计2012年2月21日3月8日3完成传动系统及机构设计和主要零件设计计算2012年3月9日3月31日4绘制装配图和零件图草图2012年4月1日5月2日5完成装配图和零件图的设计2012年5月3日5月15日6撰写毕业设计说明书及英文文献翻译2012年5月16日5月26日7交毕业设计说明书，准备答辩2012年5月 27日5月28日 7成大先主编.机械设计手册.北京：化学工业.，2004.6孙恒，陈作模.机械原理（第七版）。北京：高等教育.，2006.5濮良贵.纪名刚.机械设计（第八版）.北京：高等教育.，2007.4张维凯,王曙光.AutoCAD2007中文版标准教程.北京：清华大学出版2007.3黄继昌、徐巧鱼等编.实用机械机构图册.人民邮电.，1996.2孟宪源，姜琪主编.机构构型与应用.机械工业.，2004.1朱保利，吴晖等编机械原理课程设计指导书.南昌航空工业学院出版2004.主要的收集资料有：机械设计手册、半自动平压模切机相关文献四、应收集的资料及主要参考文献湘潭大学兴湘学院本科毕业论文湘潭大学兴湘学院本科毕业论文毕业论文（设计）工作中期检查表系 专业 班级注：1、该表由指导教师和学生填写。2、此表作为附件装入毕业设计（论文）资料袋存档。姓名学号指导教师指导教师职称题目名称半自动平压模切机题目来源科研企业其它课题名称半自动平压模切机题目性质 工程设计 理论研究 科学实验 软件开发 综合应用 其它资料情况1、选题是否有变化 有 否2、设计任务书 有 否3、文献综述是否完成 完成 未完成4、外文翻译 完成 未完成由 学 生 填 写目前研究设计到何阶段、进度状况：分析确定了半自动平压模切机的设计方案；设计出了运动循环图；并通过计算分析，对半自动平 压模切机传动机构，执行机构进行了设计和分析；并画出了部分零件的CAD草图。由 老 师 填 写工作进度预测（按照任务书中时间计划）提前完成按计划完成拖后完成无法完成工作态度（学生对毕业论文的认真程度、纪律及出勤情况）：认真较认真 一般不认真质量评价（学生前期已完成的工作的质量情况）优良中口差存在的问题与建议：指导教师（签名）：_年月日建议检查结果：通过限期整改缓答辩系意见：签名：_年一月一日湘潭大学兴湘学院本科毕业论文毕业论文（设计）评阅表学号 姓名 专业毕业论文（设计）题目：半自动平压模切机的设计评价项 目评价内容1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，选题达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；能力3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正论文确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是（设否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；计）质2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；量3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。该同学所完成的半自动平压模切机的设计基本原理正确，传动系统设计合理。毕业设计说明书的论述合理，设计计算方法正确，综格式符合要求。所绘制的装配图与零件图错误较少，基本达到工程合图的要求。该同学具备了一定的专业理论的综合运用能力，正确制 定设计方案和解决问题的能力，工程能力，设计能力，计算机制评图，及外语能力，具备了工程师的基本素质。整个毕业设计工作体价现了学科教学计划的基本要求，所完成的工作达到了本科毕业设计 要求，推荐成绩为“中等”，可参与答辩。评阅人：_年 月日湘潭大学兴湘学院本科毕业论文毕业论文（设计）鉴定意见学号：姓名：专业：毕业论文（设计说明书）页 图表 张论文（设计）题目：_半自动平压模切机的设计_内容提要：本课题是设计半自动平压模切机以用来实现对各种规格的白纸板，厚度在4mm以下的瓦楞纸板，以及各种高级精细的印刷品进行压痕、切线、压凹凸。其要完 纸板的装夹,输送，模切等工工艺动作。本设计由电动机提供动力，经过带传动连接二 级斜齿轮减速装置，再通过联轴联轴器使分配轴与减速箱的输出轴相接，然后带动执行机 构进行动作。通过传动系统减速达到每分钟模切50次的要求。设计的重点是模切机构 部分，设计采用上模固定下加压来实现模切的功效，下冲头采用六杆机构进行加压，结 构简单，有较好的增压效果，而且能实现要求的下降一上升的动作要求；纸片用刚性 弹簧夹固定，刚性弹簧夹具有刚性弹簧力的作用，可以自动的将纸板夹紧，且可准确平稳 的实现走纸运动；刚性弹簧夹的张开用凸轮来实现,其要完成的动作是上升一停歇一下 降一停歇一上升，以实现纸板的装夹，利用凸轮的轮廓曲线可以比较容易的实现上述复杂 的动作易的实现上述复杂的动作，从而达到预期的目的。送纸机构采用链传动，链条可 以便于弹簧夹的安装，在送纸过程中要实现纸板的停止和运动及链条的停歇，这个过程用 通过不完全齿轮带动链轮实现，且不完全齿轮机构来实现，其结构简单,工作可靠,造价低 廉，维修方便。这个设计结构简单，成本较低，能达到主要的技术指标。湘潭大学兴湘学院本科毕业论文指导教师评语李小冬同学对待毕业设计任务认真负责，积极查阅资料，认真思考解决问题的 方法，并能主动和老师积极探讨。具备综合运用知识去确定设计方案，独立解决设 计中问题的能力。所设计的干粉压片机的设计原理正确，控制方法得当。所绘制图 纸基本达到工程图的水平，所完成的毕业设计说明书条理清楚、计算正确，文字基 本流畅。整个毕业设计工作量达到要求，完成质量较高，达到学士学位论文要求。同意参加答辩，推荐毕业设计成绩等级为“中等”。指导教师：_年 月日答辩简要情况及评语答辩小组组长：_年 月日答辩委员会意见答辩委员会主任：年 月日摘要机械设计是工科高等学校机械类，机电类等专业必修的一门技术基础课，我们在 学习基础知识的同时，也应更加注重对知识的整体运用和实践。半自动平压模切机是 印刷包装行业压制纸盒、纸箱等纸制品的专用设备，应用非常广泛。本文从拟定运动循 环图出发，通过查找机械设计手册，比较不同方案，选择了最合适的传动系统和执行 机构，并且对其工作原理，结构设计和几何参数进行了深刻的分析和计算。设计完成 后，用Auto CAD画出半自动模切机的装配图以及相关的零件图。该模切机具有结构简 单，紧凑，效率高，易操作等特点。关键词：机械设计 半自动平压模切机Auto ca dAbstractMechanical design is engineer ing colleges machiner y,mechanical and electr ical and other technical pr ofessionals a compulsor y basic cour se,we have to lear n the basics,but also should pay mor e attention to the over all use of knowledge and pr actice.Semi automatic platen die-cutting machine is the pr inting and packaging industr y to suppr ess car tons,car dboar d boxes and other paper pr oducts,special equipment,is widely used.This depar tur e fr om the intended motion cycle char t,Mechanical Design Handbook by looking to compar e differ ent options and choose the most suitable tr ansmission and executive bodies,and its wor king pr inciple,str uctur e design and geometr ic par ameter s of the in-depth analysis and calculations.Design is complete,use Auto CAD dr aw semi-automatic cutting machine assembly dr awings and associated par ts diagr am.The cutting machine has a simple and compact str uctur e,high efficiency,easy oper ation and so on.Key words:Mech a n ica l Design S emi a utoma tic die-cuttin g ma ch in e AutoCAD目录摘要.IAbstra ct.II第一章概述.11.1 选题依据：.11.2 课题的意义：.1第二章 半自动平压模切机的方案选型.32.1 送料模切机构.32.2 机械运动方案的选择.82.3 运动循环图的拟定.13第三章半自动平压模切机的传动设计.153.1电动机的选择.153.2 传动比的分配.173.3 计算传动装置的运动参数和动力参数。.183.4 V带传动设计.183.5 减速器的齿轮设计.203.6轴的设计.243.7 轴承的选择和校核.29第四章 半自动平压模切机的模切机构设计.304.1 平面六杆滑块机构设计.314.2 链条及链轮的设计.324.3 凸轮机构的设计.33总 结.35致谢.36参考文献.37第一章概述1.1 选题依据：本课题其研究的目标为设计可实现对各种规格的白纸板，厚度在4mm以下的瓦 楞纸板，以及各种高级精细的印刷品进行压痕、切线、压凹凸。本课题主要研究模 切机总体方案设计，模切机传动系统的设计，主执行机构设计（机构选型）及其结 构设计，对主要零部件进行强度和力的计算，产要求绘制所设计方案的机构运动简 图，绘制模切机的装配和重要零件的零件图。1.2 课题的意义：平压平模切机是目前应用最广泛的最普遍的类型，也是国内外生产厂家最多的 机型。平压平模切机可以用于各种类型的模切，既能模切瓦楞纸板、卡纸、不干 胶，又能模切橡胶、海绵、金属板材等，既能人工续纸半自动模切，也能全自动高 速联动模切。半自动平压模切机的精准度比比一般的模切机要高。他的工作原理最 具有代表性的，所以研究它也及其重要。平压平模切机分为立式、卧式两种。立式 模切机俗称“老虎嘴”机，其特点是精准度比圆压圆模切机好，售价便宜，突出的 缺点是安全系数低，多年来始终没有彻底解决杜绝伤残事故问题，工伤事故时有发 生，在当今国家重点保证人身安全并已立法的大环境下，如果还是解决不了安全问 题，必然要退出市场。卧式模切机分为半自动模切机、全自动模切机以及带清废和 不带清废四种。它们的共同特点是精准度比较准确，效率比“老虎嘴”机高，比圆 压圆低，处于中位。近二十年来，平压模切机是使用最广泛且技术发展最快的机型。作为一个刚 刚毕业的大学生，要想以后在实际的工作当中有自己的技术进步与技术创新，就 必须先搞懂基本设备的基本原理以及各个部分的工作原理。为以后实现模切机的 数字化和智能化做好充分准备。当前，国外先进自动平压平模切机的工作速度普遍在7500-9000张/小时左 右。瑞士 BOBS T公司生产的S PRINT EPA106-PER自动模切压痕机（带全清废单元）达到了 12000张/小时的单机模切压痕速度。与此相比较，我国生产的自动平压 平模切机工作速度较低，一般在55007500张/小时左右。从模切精度上讲，国 外先进自动平压模切机的模切精度通常可以控制在0.1mm左右，而国产自动平 压模切机的模切精度绝大多数在0.15h a m0.2mm范围内，只有少量机型能够 达到0.1mm的模切精度。另外，国产自动平压平模切机在高速工作时，模切精 o湘潭大学兴湘学院本科毕业论文度大幅度下降，并伴有大量噪声，机器磨损非常严重，影响了国产自动平压平模 切机在国内和国际市场的竞争力。如何解决以上问题，使产品向高速、高精度、高稳定性的方向1湘潭大学兴湘学院本科毕业论文第二章半自动平压模切机的方案选型2.1送料模切机构送料机构的选择：1,纸板的输送可采用：a.链传动机构；b.带轮传动机构：在这里我选用的是链传动机构其主要理由有以下几点采用链轮传动可以更好的固定纸板夹子；链传动无弹性滑动和整体打滑现象,因而能保持准确的平均传动比,承载能力大，传 动效率高，且可实现中心距较大的轴间传动；模切机在进行模切动作时摩擦较大，易发热，而链传动正好可以适合长时间在恶劣 环境下工作。2,纸板停歇可采用:2湘潭大学兴湘学院本科毕业论文a.凸轮；b.不完全齿轮.我这里选择的是b不完全齿轮用不完全齿轮机构结构简单，工作可靠，造价低廉，维修方便。可以容易的实现从动件的运动时间和静止时间的比例在很大范围内的调节；工作时面接触不容易磨损。在工作时，不完全齿轮带动主动链轮做单向间歇运动，不完全齿轮机构的主动轮 每转3圈,从动轮回转一周,将链条安放在链轮上，链条随着链轮做间歇运动,不完全齿 轮的主动轮固定在输入轴（分配轴）上,从动轮及链轮安装在输出轴上.图2-2不完全齿轮3湘潭大学兴湘学院本科毕业论文图2-3不完全齿轮啮合不完全齿轮的齿数为20,有齿的部分为126度，无齿的部分为234度，分度圆 厂25cm齿根圆r=23.5cm齿顶圆片26.5cm。完全齿轮齿数为50,模数m=10.6,齿根圆 r=18cm,分度圆r=21.2cm,齿顶圆r=24cm。根据设计要求知不完全齿轮的转速为50r/min。3,纸板固定可选用：a.采用刚性弹簧夹；b.采用普通夹子我在这里选用了a刚性弹簧夹刚性弹簧夹具有刚性弹簧力的作用，可以自动的将纸板夹紧，且可准确平稳的实现 走纸运动；4湘潭大学兴湘学院本科毕业论文能够准确、方便的实现纸板的夹紧和松开。4.夹紧装置在递纸过程中，需要将纸板夹紧，于是采用的机构要在在上升到一定位置时可 以有一段时间的停歇动，所以要选择具有要可以实现停歇的往复运动的机构，则我们 可以选择凸轮机构或者连杆机构。连杆机构连杆机构虽然承载能力大，耐冲击。但在进行传递时，传递路线比较长，容易产 生较大误差同时机械效率也会降低，连杆及滑块所产生的惯性力难以用一般平衡方法 消除，不宜用于高速运动，况且它的设计方法比较复杂所以不采用它。凸轮机构凸轮机构最大优点是只要适当的设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种 预期的运动，而且响应快速，机构简单。所以选用凸轮机构。5平压模切机构（1）下图机构是最简单的往复直线运动机构，曲柄滑块机构，该机构虽然简 单，但完全可以实现下模的上下移动和冲压过程，但由于它的承载能力很差，且下模 在进行冲压时，必须在纸板上停留片刻才能保证压模效果，因此不能选用此机构。图2-4曲柄滑块机构（2）下面这个六杆机构也能完成工作，但是机构比较复杂，在设计过程中比较困5湘潭大学兴湘学院本科毕业论文难，且传动过程较长，能量易损失使传动效率变低，所以不采用这种机构。（3）下图是六杆机构，它弥补了上面两个方案缺点，机构结构稳定承载能力强,且机构结构也不是很复杂，所以采用此方案。6湘潭大学兴湘学院本科毕业论文各机构的最终选择：纸板的输送选择链轮传动；纸板的停歇选择不完全传动；纸板的固选择刚性弹簧夹，纸板的夹紧机构选择凸轮机构；平面模切机构选择平面六杆机构。2.2机械运动方案的选择根据机构的各部分功能，运动规律的形式，应用范围，机械的可调性，运转速 度，承载能力，加速度峰值，机构的动力性能，传动精度的高低，可靠性，经济性，结构是否紧凑（尺寸，结构复杂性，合理性）等要求来选择方案。根据所设计的半自动平压切模机的工作原理，可把机器完成加工要求的动作分解 成几种基本运动。动力传动机构；输入走纸机构；冲压模切机构。其中动力传动机构 又分为动力传递机构和变速转向机构。输入走纸机构分为：纸板的输送机构，纸板的 停歇机构和纸板的固定机构。由上面的分析可列出备选机构列表：表2-1机构类型比较机构供选机构类型夹紧装置连杆机构凸轮机构纸板的输送链轮传动皮带轮传动纸板的停歇凸轮机构不完全齿轮纸板的固定刚性弹簧夹普通夹子急回机构直动推杆凸轮机构平面六杆曲柄滑块机构动力传递机构联轴器V形带变速转向机构圆柱齿轮传动机构单级蜗杆传动机构圆锥一圆柱齿轮传动 机构由上述备选机构中选出3种典型可行方案如下:7湘潭大学兴湘学院本科毕业论文方案A：皮带轮传动一一凸轮机构-连杆机构-普通夹子-直动杆凸轮机构-皮带轮一一单级蜗杆传动机构方案B：链轮传动一一凸轮机构一一连杆机构一-普通夹子一-直动推杆凸轮机构-皮带轮一一锥一圆柱齿轮传动机构方案C：链轮传动一一不完全齿轮机构一一凸轮机构一一刚性弹簧夹一-平面六杆曲柄 滑块机构一-V形带一一圆柱齿轮传动机构方案A1、示意图图2-7传动示意图A分析与评定(1)机械运动分析V带虽然结构简单，传动平稳，维护方便，成本低廉，不需要润滑以及缓冲、吸震、易 维护等特点。但是V带也有很多缺点；8湘潭大学兴湘学院本科毕业论文滑动损失：皮带在工作时，由于带轮两边的拉力差以及相应的变形经差形成弹性 滑动，导致带轮与从动轮的速度损失。弹性滑动与载荷、速度、带轮直径和皮带的结 构有关，弹性滑动率通常在1%-2%之间。有的皮带传动还有几何滑动。过载时将引起打 滑，使皮带的运动处于不稳定状态，效率急剧下降，磨损加剧，严重影响皮带的寿 命。滞后损失：皮带在运行中会产生反复伸缩，特别是带轮上的绕曲会使皮带体内部 产生摩擦引起功率损失。空气阻力：高速传动时，运动中的风阻将引起转矩损耗，其损耗值与速度的平方 成正比。因此，设计高速皮带传动时，皮带的表面积宜小，尽量用厚而窄的皮带，带 轮的轮辐面要平滑，或用辐板以减小风阻。机械动力分析蜗杆减速器能够得到很大的转动比，结构紧凑，传动平稳，但传动效率低，易发 热，不适宜于在大功率下长期连续工作。为了减摩耐磨，蜗轮齿圈需用贵重的青铜制 造，成本较高。直动推杆凸轮机构难以承受较大的生产阻力，如果长期在重载条件下 工作，直动推杆凸轮机构将不能满足冲压模切的力学要求；(2)机械机构合理性该机构结构简单紧凑，但是，凸轮机构的运用会造成整体机构的尺寸和重量都变大。机械机构经济性用普通夹子虽然降低了生产成本，但由于其易磨损，需要经常维修，并且不便于 纸板的自动化夹紧和松开，达不到一次性夹紧的那种可靠性要求。需要相应的辅助手 段来弥补，这使得经济成本还是很大。凸轮机构和蜗杆机构也会使经济成本增加。这个方案总体上来说机械功能的实现很差。方案B9湘潭大学兴湘学院本科毕业论文图2-8传动示意图B分析与评定：（1）机械运动分析下模向上运动进行模切时会产生较大的生产阻力，上面已经说到直动推杆凸轮机 构不能承受很大的阻力，所以选用直动推杆凸轮机构来完成冲压模切并不是很合理；凸轮机构长时间带动走纸机构进行间歇运动，会使因工作磨损变形产生的微小误差积 累，这会造成走纸机构定位的准确性下降，导致各执行机构间的配合运动失调。（2）机械动力分析直动推杆凸轮机构难以承受很大的生产阻力，不便长期在重载条件下工作，联轴 器的传递效率虽然高，但是减速效果差，很难在机械最精简化的情况下满足工作要 求。（3）机械结构合理性该机构结构简单紧凑，但是，凸轮机构的运用会造成整体机构的尺寸和重量都变 大。使用普通夹子不仅不便于纸板的自动化夹紧和松开，而且需要相应辅助手段来弥 补，不仅增加了机构的尺寸，还使得制造成本增加。（4）机械机构经济性凸轮机构和锥圆柱齿轮的设计、制造较难，用料较大，生产成本较高，况且维修方面的技术含量较高，经济成本较高。10湘潭大学兴湘学院本科毕业论文总体上，这个方案机械功能的实现较差方案C2-9传动示意图C分析与评定：(D机械的运动分析链传动机构没有弹性的滑动和打滑，承载能力大，传动效率高，可实现中心矩较 大的轴间传动。双列链轮机构和特殊齿轮在主动轮的带动下完成完成走纸的间歇运 动，并且能准确配合冲压模切运动，精度比较高；V形带和齿轮的组合传动，功率损 失较小，机械效率高，可靠性高；刚性弹簧夹能自动的实现纸板的夹紧与松开，可靠 性较好。(2)机械的力学分析平面六杆曲柄滑块机构具有较好的增力性能，在承受载荷，耐磨性，制造难易，重量，加速度和结构复杂性这些具体项目的性能明显优于连杆凸轮组合机构，它可以 平稳的完成模切任务。所以选择六连杆机构作为冲压模切机构。(3)机械结构合理性该机构各构件结构简单紧凑，尺寸设计简单合理，机构重量在可以接受的范围 内。(4)机械结构经济性11湘潭大学兴湘学院本科毕业论文刚性弹簧夹虽然比普通夹子稍贵，但是它工作可靠且使用寿命长，长远来看很经 济。平面六杆曲柄滑块机构，加工制造简单，使用寿命长，维修容易，经济成本低。其他机构性价比也很高。综上所述，从机械运动分析、机械动力分析、机械结构合理性和经济性这四个方 面综合考虑，方案C各方面性能最优。固选择方案C。2.3运动循环图的拟定首先，为保证模切机的平稳运行，防止出现空压，卡纸等不良现象。各个执行机 构必须在规定的时间内完成动作，且保证各个机构运行到准确的位置。我主要通过确 定冲压模切，走纸两个执行构件的先后顺序来确定半自动平压模切机的运动循环图。下面是各部件的运动分析1主轴转角计算选择变速箱的输出轴为运动分析主轴，已知平面六杆机构的行程速比系数K=L 3,由机械原理相关知识”口=23.5。，动周期以156.5。=180。-23.5为分界点，也就是K+1说分为0 156.5和156.5 360两个过程。2、走纸机构的分析当主轴转角为0 126。时，用来完成间歇运动的不完全齿轮机构发生啮合运 动，链轮链条此时处于运动状态；当主轴转角为126-360时，用来完成间歇运动的 不完全轮齿机构没有参与啮合，链条静止，进行走纸运动。3、模切机构的分析当主轴转角为156.5。一一360时，下模从行程最低点开始，在平面六杆机构的 带动下向上移动至预定模切位置，然后进行冲压模切，完成相应的模切动作；当主轴 转角为0 156.5时，下模完成模切动作并快速急回运动至行程最低点，即下一 个周期的起点。4、夹紧装置的分析当主轴转角为0-50时，凸轮带动夹子完成推程运动，当主轴从50 207进入远休止端，使刚性弹簧夹完成夹纸动作；当主轴转角为207 257时，凸 轮做回程运动.当主轴转角为257 360时，凸轮处于近休止端，使刚性弹簧夹处于 夹紧状态。12湘潭大学兴湘学院本科毕业论文下面是主轴转角与机构的运动关系表表2-2主轴转角与机构的运动关系主轴转角00 156.5 360走纸机构停止运动夹紧装置送料夹紧输入走纸模切机构滑块上升（模切）滑块下降（回程）13湘潭大学兴湘学院本科毕业论文第三章半自动平压模切机的传动设计3.1电动机的选择选择电动机为原动机，就需要根据所给数据的要求，通过计算得到相关数据，从 而选得合适的电动机。原始数据有每小时压制纸板3000张，传动机构所用电机转速n=1450r/min,Pc=2x 106 N,下模移动的行程长度H=500.5mm,下模与滑块的质量可以假设约为 120kg。根据设计要求，机械每小时冲压3000次，所以机构主动件的转速 n o=3000/60=50r/min,因为主动件转速较低，所以可以选择转速较低的电动机，选择 三相异步笼型交流电动机，封闭式，380V,Y型；选择电动机的容量工作机所需的功率 其中生产阻力Pc=2x l()6行程速比系数k为1.3,s为有效模切行程、为周期，qw为0.96。V w=7=3600 1.3=L769%1+1 3000XL3+ld 2x l06x l.2x l0-3.凡=3600,：lJ-=354.3000 X 13+1设带，轴，齿分别为皮带，轴承，齿轮的效率。=带轴齿=0.96-0.993-0.982则 r j=0.895Po=3.KW选取电动机额定功率丹，使Pm=(l-1.3)尸。，查得Pm=4kw,已知工作机转速14湘潭大学兴湘学院本科毕业论文nw=50Min，电动机转速小=1450%。表3-1电动机方案选型方 案型号额定 功率 Pn(kw)满载时堵转 转矩 额定 转矩堵转 电流 额定 电流最大 转矩 额定 转矩噪 声/d B净重/kg转速 r/min电流/A效率(%)功率 因素COS1Y112M-24.028908.1785.50.872.27.02.279452Y112M-44.014408.7784.50.822.27.02.274433Y160M1-84.07209.82830.732.06.52.068118综合考虑上述因素，最终选则电动机型号为：YU2M-4。表3-2 YU2M-4电动机安装尺寸型号安装尺寸(mm)外形尺寸(mm)ABCDEFGHKABACADHDLY112M-41901407028j 6608241601224524019026540015湘潭大学兴湘学院本科毕业论文图3-1电动机3.2传动比的分配各级传动比L传动装置的总传动比i=28,8 nw 502,各级传动比的分配i=i带齿“2齿,初选i带=2.5,则齿轮减速器的传动比为施=上=也11.25i 带 2.5取ii齿=1.3i2齿，可算出i2齿=/=2.87,则ii齿二匕=4.01V1.4 3.333.3 计算传动装置的运动参数和动力参数。1,各级转速。I 轴 n=ny/=144%$=576r/min16湘潭大学兴湘学院本科毕业论文【轴0=已=57%“I 轴%=合=143.6%,87=50%11nIV工作轴的二巴二50%11n2,各轴功率I 轴 Pi=R带=3.96x 0.96kw=3.8kwII 轴尸 2=尸 轴 1 齿=3.8 x 0.99 x 0.98kw=3.69kwIII 轴尸 3=P2轴 2齿=3.69 x 0.99 x 0.98kw=3.58kwIV轴尸4=尸 3轴=3.54kw3,各轴转矩I 轴 Ti=9550=9550 x 3.8,/?6N m=63N-mp2 3 69II 轴 72=9550一=9550 xN-m=245N-m n2 143.64r 3 5RHI 轴 T3=9550=9550 x Nm=684N.m n 3 50W 轴74=9550 且=9550*Nm=676N-mD4503.4 V带传动设计传动系统中第一级用普通V带传动，已知电动机功率P=4kw,转 速m=1440%1bl,传动比i=2.5,每天工作8小时，（以下查表与图均来自西北工业大学机械原理及机 械零件教研室编著的机械设计高教第八版）。1,确定计算功率尸由表8-7查得工作情况系数=故 Pea=KAPm=l.lx 4kw=4.4kw2,选择V带的带型，根据尸ca,m,由图8-11选用A型。3,确定带轮的基准直径4,乙，并校核带速；选取小带轮的基准直径d,由表8-6,8-8,取小带轮的基准直径二90mm验算带速v17湘潭大学兴湘学院本科毕业论文V=川m=490X1440 力二6.78少 60 x 1000 60 x 1000/min/s计算大带轮的基准直径d2；d2=idi=2.5 x 90mm=225mm根据表8-8可知d2=250mmo4,确定V带的中心距a和基准长度Id；根据式0.7(5+(12)30久5+(12)初选中心距30=500mm 所需的基准长度Id=2ao+-(d-dl)-2x 500+-x(90+250)+侬。-90)：=159Q6ww 2 4a o 2 4x 500由表8-2选取带基准长度Id=1600mm计算实际中心距Ld-Ldo“八 1600-11590a=a o H-=500 H-=205mm22中心距变化范围为436553mm。57 45,校核小带轮上的包角 a i=180-(d2-di)57.30/a=180-(180-90)=161 904866,计算单根V带的额定功率Pr,由4=90mm,和“尸短的苗苗，i=2.5和A带型，查表 8-4b 的 AP=0.17kw,查表 8-5 得 ka=0.952,查表 8-2 得 kc=0.99Pr=(Po+APo)-ka-ki=1.064+0.17)-0.952-0.99kw=1.16kw计算V带的根数zPea 4.4 c”z=-=3.79Pr 1.16取4根。7计算单根V带的初拉力的最小值(吊)min,由表8-3得A型带的单位长度质量q=0.lkg/m,所以_(2.5-ka)Pea 2 ucc(2.5-0.952)x 4.4._,_o2(Fo)min=500-+q v2=500-+0.1x 6.782ka-z-v 0.952x 4x 6.78=136.5N应使带实际初拉力F。（右）minO8计算压轴力最小值169(FP)=2-z-(Fo)min=2x 4x l36.5x sin 二1077N 218湘潭大学兴湘学院本科毕业论文3.5减速器的齿轮设计已知输入功率Pi=3.8kw,小齿轮的转速=576r/n iin,齿数比4.01,电动机驱动 工作寿命15年（假设每年工作300天）两班制，以下查表与图均来自西北工业大学机 械原理及机械零件教研室编著的机械设计高教第八版）。L选定齿轮类型，精度等级，齿数及材料。齿轮类型采用斜齿圆柱齿轮。精度等级选择；模切机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095-88）材料选择，由表101可知小齿轮材料选择40Cr（调质）硬度为280HBS,大齿轮 材料选45钢（调质）硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。可初选择小齿轮4=24,大齿轮齿数Z2=24x 4.01=97取97,选取螺旋角，一般选=152,按齿面接触强度设计,、12kt-T u 1,ZhZex2dit 3-（-）、d/u（Th1.确定公式内的各数值。初选kt=1.6由图10-30选取区域系数Z=2.433由图 10-26 查得备1=0.78,漕2=0.87,。=加+&2=0.78+0.87=1.65.计算应力循环次数，N=60m j h=60 x 576x lx(2x 8x 300 x 15)=2.49x l09N-智等=62x 4计算小齿轮传动转矩9550 x 3.8 c q I 浦T,=-N-m=6.3x 10 N mm576由表10-7选取齿宽系数d=l19湘潭大学兴湘学院本科毕业论文由表10-6查得材料的弹性影响系数Ze=189.8M7N由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限giml=600MPa,大齿轮的接触疲劳强度极限61加2=550MPa由图10-19取得接触疲劳寿命系数Kw=0.92,Khni=0.97计算接触疲劳选用应力取失效效率为1%,安全系数s=l,所以(77/207/2K25m2=0.92 x 600g=552MP.S-吧=097*550MA=553.5MPa S向卜麻L 542.75g22.计算计算小齿轮的分度圆直径dlt,由计算公式得di.2x 1.6x 6.3x 104 5.01(2.433x l89.8)21，-V 1x 1.61 Toi 5542.75dit V92086 46mm计算圆周速度Mlitm 乃 x 45x 720V-60 x 1000-60 x 1000=1.7 啖计算齿宽b及模数mmb=Od x dit=1 x 46mm=46mmdicos尸 46mmx cosl50,o_mn t=-=-=1.85zi 24h-2.25mn t=2.25x 1085mm=4.16-=11.06 h 4.16计算纵向重合度多,=0.318OdZita n =0.318x lx 24x ta n l5=2.045计算载荷系数k 已知使用系数ka=l,根据v=l.7啖，7级精度，由图10-8查得动载系数kv=L04。由表10-4用插值法查得精度等级为7级精度，小齿轮相对支撑非对称布置，20湘潭大学兴湘学院本科毕业论文Kh/3=1.419,由表 10-3 查得Kf/?=1.418,%=11.06，由图 10T3 查得K=1.36,由表 10-3 查得KHa=KFa=L2,故载荷系数K=K4K的/4期=1 x 1.02x 1.2x 1.419=1.74按实际的载荷系数校正所得分度圆直径,由式 d=dit3 =463=47.3mmkt1.6令、上咨百站 dicos 47.3x cosl50,_计算模数mn mn=-=-=1.9mmzi 243,按齿轮弯曲强度设计由式kTlYOS?力丛a Kamn 3-z-dZ/。or确定计算参数计算载荷系数K=KKQa A：中=1X1.02 x 1.36 x 1.2=1.66根据纵向重合度9=2.045,从图10-28查得螺旋角影响系数。=0.87计算当量齿数，r Z1 24 24 Zv i=-；=-；-=-=26.62COS3 P CO5314 0.914Zvi=Z2COSi/3=97查得齿形系数由表 10-5 查得a i=2.58,Yfa2=2.178,由表10-5查得应力校正系数Ka i=1.597,a 2=1.795由图10-20C查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限6Ei=500MPa,大齿轮的弯曲强度极限(jfe2=380Af Pa由图10-18取弯曲疲劳寿命系数Kf n2=0.96.计算弯曲疲劳选用应力取弯曲疲劳安全系数 S=l.4,ori=巴=307.14,or2=Kf 2(j Fe2=260.57s s计算大小齿轮的三四 并且加以比较。加21湘潭大学兴湘学院本科毕业论文YFaYs&_ 2.58x 1.597 ori _ 307.14=0.01341YFalYsalO2设计计算(31+125)x 1.5 2x 122=16.46=48mm22、2 x 1.66 x 6.3 x 1()4 x 0.87 x(cosl50ymn -x 0.01500=1.39mmV 1x24*2 x1.65对比计算结果，由齿轮接触疲劳强度计算的法面模数mn大于由齿根弯曲疲劳强度计算 的法面模数，取mn=l.5mm已可以满足弯曲强度。但是为了同时满足接触疲劳强度，需 按接触强度算的分度圆直径dl=47.3mm来计算实际应有齿数dicos月 47.5x cosl5 _ _.zi=-=-=30.84mn 1.5所以取Z1=31,z2=12504几何尺寸计算计算中心距(zi+Z2)m(31+125)x 1.5,