新型平壓模切機(jī)的設(shè)計(jì)(畢業(yè)論文)

新型平壓模切機(jī)的設(shè)計(jì)【摘要】本文在認(rèn)真分析現(xiàn)有模切機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)，通過查找機(jī)械設(shè)計(jì)手冊等大量文獻(xiàn)比較不同方案，選擇了更為合適的一種新的模切機(jī)設(shè)計(jì)方案。該方案的工作原理為利用不完全齒輪控制雙列鏈條做間歇性送料動作，而凸輪推桿機(jī)構(gòu)控制紙板的夾緊與松開，依靠平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對紙板進(jìn)行模切。同時(shí)本文對該方案模切機(jī)的關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了詳細(xì)闡述，其主要內(nèi)容包括系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)、電動機(jī)的選擇、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、傳動零部件的設(shè)計(jì)、飛輪的設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)與校核以及軸承的選擇、機(jī)架的設(shè)計(jì)等。該新型平壓模切機(jī)工作時(shí)采用的是上模不動，下模通過肘桿機(jī)構(gòu)帶動模切的工作方式，從而更好的保證了模切精度，提高了工作效率。文中平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)使模切機(jī)構(gòu)具有了急回、增力、短時(shí)保壓等良好的工作能力，從而減小了電機(jī)功率損耗，降低了成本使模切機(jī)更能適應(yīng)現(xiàn)在代生產(chǎn)的需要。對未來的模壓機(jī)的發(fā)展具有重大意義?！娟P(guān)鍵詞】模切機(jī)；凸輪機(jī)構(gòu)；電動機(jī)AbstractIn this paper, on the basis of compareof of die-cutting machines analysis of advantages and disadvantages，we can design a new die-cutting machine，it works as that useing not completely gear control double row chain intermittent to feeding movement，The cam mechanism control boards clamping and release，Rely on flat six crank on the board for cutting.This program also express the key components of the design process described in detail，The main contents include the overall program design, motor selection, executive body of the design, the design of drive components, fly wheel design, shaft design, and bearing checking options, the rack design and so on.The new die-cutting machine at work on the model used is fixed，Lower die cutting through the elbow-bar mechanism driven way of working,in orderto die organizations have a quick return, by force, short-term holding pressure, good working ability, thereby reducing the electrical power losses, reducing the cost.【Keywords】Die-cutting machine; Cam Agencies; ElectromotorII新型平壓模切機(jī)的設(shè)計(jì)第一章 緒 論1.1課題來源在現(xiàn)在的生活中機(jī)器已經(jīng)逐漸發(fā)展成為人們工作、生產(chǎn)、生活的一個(gè)重要部分，使人們的生活更加美好。他已經(jīng)涉及到各個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)，提高了人們的勞動生產(chǎn)效率，減少了勞動強(qiáng)度。他已經(jīng)稱為人們不可或缺的一部分。而在另一方面，人們正在追求高品質(zhì)的生活，追求簡單、方便和舒適的同時(shí)也在追求美。在印刷行業(yè)也是一樣，人們對產(chǎn)品的包裝要求越來越高，不僅要求產(chǎn)品的外包裝上有艷麗的印刷圖案，而且還要求外包裝的盒型精美、別致，造型漂亮，于是平壓模切機(jī)滿足了人們的這種需要。在現(xiàn)階段，平壓模切機(jī)的發(fā)展即應(yīng)達(dá)到一個(gè)較為成熟的水平，無論是在設(shè)計(jì)理念上還是在制造工藝水平上都已經(jīng)達(dá)到一定水準(zhǔn)。于是在此提出了新型平壓模切機(jī)的設(shè)計(jì)這一課題。新型平壓模切機(jī)是印刷、包裝行業(yè)壓制紙盒、紙箱等紙制品的專用設(shè)備。該機(jī)可對各種規(guī)格的白紙板、厚度在4mm以下的瓦愣紙板，以及各種高級精細(xì)的印刷品進(jìn)行壓痕、切線、壓凹凸。經(jīng)過壓痕、切線的紙板，用手工或機(jī)械沿切線處去掉邊料后，沿著壓出的壓痕可折疊成各種紙盒、紙箱或制成凹凸的商標(biāo)。這種設(shè)備具有結(jié)構(gòu)合理、質(zhì)量可靠、成型性好、經(jīng)久耐用、維修方便等特點(diǎn)，經(jīng)過模切壓痕后的印刷品可大幅提高其商品附加值。平壓模切機(jī)的創(chuàng)新點(diǎn)來源于對國內(nèi)外各種不同類型的平壓模切機(jī)進(jìn)行調(diào)研，然后再進(jìn)行分析研究得出的。特別是在改革開放以后，國內(nèi)的中、小型印刷包裝廠得到迅速發(fā)展，立式平壓模切機(jī)的市場需求量每年都在不斷增長。 立式平壓模切機(jī)雖屬傳統(tǒng)產(chǎn)品，但是隨著我國印刷包裝業(yè)的不斷發(fā)展，用戶對該機(jī)也提出了新的更高的要求。用戶就是“上帝”，本畢業(yè)設(shè)計(jì)就是秉乘著這樣一個(gè)原則對傳統(tǒng)平壓模切機(jī)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以求進(jìn)一步提高其壓切性能、工作可靠性和操作安全性，使其滿足市場的需求。該新型平壓模切機(jī)主要創(chuàng)新點(diǎn)表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：1.整體布局得以創(chuàng)新，主模切機(jī)構(gòu)采用上模固定，下模從下往上模切運(yùn)動。這相較上模運(yùn)動下模固定而言，使整個(gè)機(jī)構(gòu)變得更為整湊，減少了占用體積，方便了整機(jī)布局。而相較上、下模同時(shí)運(yùn)動機(jī)構(gòu)而言，減少了機(jī)構(gòu)復(fù)雜性，同時(shí)增加了模切定位的精度。2.主模切機(jī)構(gòu)采用平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，這使得主模切機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了增壓、短時(shí)保壓、急回等運(yùn)動性能，減少了原動機(jī)的功率損耗，提高了模壓質(zhì)量與工作效率。1.2平壓模切機(jī)的企業(yè)需求隨著社會的不斷進(jìn)步，技術(shù)的不斷提升，該行業(yè)的生產(chǎn)制造廠家不斷增加，這就使得生產(chǎn)者面臨巨大的挑戰(zhàn)。要想贏利，要想擊敗競爭對手就必須有更加優(yōu)勢的技術(shù)保障來制生產(chǎn)出創(chuàng)新性產(chǎn)品。這種新型產(chǎn)品不僅在節(jié)約成本，效率高，生產(chǎn)穩(wěn)定等方面提出高要求之外，更要在人性化方面做到更加合理。尤其是達(dá)到現(xiàn)在“十二五”規(guī)劃所倡導(dǎo)的“節(jié)能減排和綠色環(huán)?！?。雖然半平壓模切機(jī)的技術(shù)已經(jīng)不斷成熟，但是要在這個(gè)基礎(chǔ)上提高還是有可能的，結(jié)合企業(yè)的需要，可以將幾個(gè)工藝動作合成。這樣就更能夠生產(chǎn)更加緊湊。目前我國全自動平壓平模切機(jī)的技術(shù)水平已經(jīng)有大幅度的提高，主要表現(xiàn)在：先進(jìn)企業(yè)設(shè)備的模切速度指標(biāo)已經(jīng)達(dá)N8000張/小時(shí)模切精度已經(jīng)達(dá)到±01O.2m m，多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)的全自動平壓平模切機(jī)普遍帶有清廢裝置，還有的企業(yè)能夠制造全息燙金模切兩用的模切機(jī)，也有一些企業(yè)能夠制造模切瓦楞紙的全自動平壓平模切機(jī)和半自動平壓平模切機(jī)。這些設(shè)備的基礎(chǔ)件大都采用鋼結(jié)構(gòu)墻板，加工中心加工精度和剛性得到充分保證。這都體現(xiàn)出不論規(guī)模是大是小的企業(yè)都提出了對新型平壓模切機(jī)的需求。1.3平壓模切機(jī)的發(fā)展趨勢及相關(guān)研究動態(tài) 在眾多印后設(shè)備品種中,我國模切機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)達(dá)到較高的水平,其主要標(biāo)志表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:一是模切機(jī)的進(jìn)口額下降,出口額在不斷提高；二是模切機(jī)的品種基本滿足國內(nèi)印刷包裝業(yè)的生產(chǎn)需求。國內(nèi)已經(jīng)可以制造包括全、自動平壓平模切機(jī)在內(nèi)的商標(biāo)模切機(jī),不干膠商標(biāo)模切機(jī),圓壓圓模切機(jī),圓壓平模切機(jī), 平壓模切壓痕機(jī)(老虎嘴模切機(jī))等產(chǎn)品,近年來,已經(jīng)可以制造聯(lián)動線上的模切單元；三是制造全自動和半自動模切機(jī)的企業(yè)已經(jīng)超過20家。其中主要廠家有上海亞華、北人集團(tuán)、唐山玉印、天津長榮、北京勝利偉業(yè)、湖北京山、河南新鄉(xiāng)、上海耀科、上海鼎龍、上海旭恒、青島美光等企業(yè)。商標(biāo)模切機(jī)有多家企業(yè)在生產(chǎn)，其中主要廠家有咸陽和豐、北京馬昌營等企業(yè)。生產(chǎn)平壓模切壓痕機(jī)（老虎嘴模切機(jī)）的企業(yè)更是數(shù)不勝數(shù)。半自動平壓平模切機(jī)是印刷包裝品印后加工的重點(diǎn)設(shè)備，不但是一種高效、安全、高質(zhì)量的模制成型設(shè)備，同時(shí)，又是一種高效、安全、高質(zhì)量的模制成型設(shè)備， 同時(shí)又是平壓模切壓痕機(jī)(老虎嘴模切機(jī))的更新?lián)Q代產(chǎn)品，受到包裝印刷企業(yè)的青睞。這種設(shè)備的廣泛應(yīng)用和廣闊的市場前景，已經(jīng)吸引不少企業(yè)進(jìn)入全自動平壓平模切機(jī)的制造行列使我國全自動平壓平模切機(jī)已經(jīng)形成完整的產(chǎn)品品種系列，在技術(shù)上也達(dá)到較高的水平。 國外模切機(jī)的發(fā)展比較成熟，其主要有以下特點(diǎn)：一是自動平壓模切機(jī)正向著控制智能化、機(jī)械操作簡化的方向發(fā)展。模切的幅面大；二是自動模切正向著功能全面化方向發(fā)展，許多模切機(jī)構(gòu)帶有清廢功能，大大提高了工作效率；三是機(jī)械本身有著高的精度和速度，在德魯巴展覽會上，瑞士的BOBST公司生產(chǎn)的SPRINTEPA106PER自動模切壓痕機(jī)（帶全清廢單元）達(dá)到了12000張/小時(shí)的速度，其模切精度通?？梢钥刂圃?.1mm左右。1.4設(shè)計(jì)平壓模切機(jī)的目的及意義 平壓模切機(jī)是目前應(yīng)用最廣泛的最普遍的類型也是國內(nèi)外生產(chǎn)廠家最多的機(jī)型。平壓平模切機(jī)可以用于各種類型的模切。既能模切瓦楞紙板、卡紙、不干膠，又能模切橡膠、海綿、金屬板材等。既能人工續(xù)紙半自動模切，也能全自動高速聯(lián)動模切。他的工作原理最具有代表性的。所以研究它也及其重要。平壓模切機(jī)分為立式、臥式兩種。立式模切機(jī)俗稱“老虎嘴”機(jī)其特點(diǎn)是精準(zhǔn)度比圓壓圓模切機(jī)好售價(jià)便宜突出的缺點(diǎn)是安全系數(shù)低多年來始終沒有徹底解決杜絕傷殘事故問題工傷事故時(shí)有發(fā)生在當(dāng)今國家重點(diǎn)保證人身安全并已立法的大環(huán)境下如果還是解決不了安全問題必然要退出市場。臥式模切機(jī)分為半自動模切機(jī)、全自動模切機(jī)以及帶清廢和不帶清廢四種。它們的共同特點(diǎn)是精準(zhǔn)度比較準(zhǔn)確效率比“老虎嘴”機(jī)高比圓壓圓低處于中位。 近二十年來平壓模切機(jī)是使用最廣泛且技術(shù)發(fā)展最快的機(jī)型。萬丈高樓平地起作為一個(gè)剛剛畢業(yè)的大學(xué)生要想有自己的技術(shù)進(jìn)步與技術(shù)技術(shù)創(chuàng)新就得先搞懂基本設(shè)備的基本原理。為以后實(shí)現(xiàn)模切機(jī)的數(shù)字化和智能化做準(zhǔn)備。 1.5畢業(yè)設(shè)計(jì)具體內(nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)設(shè)計(jì)模塊的課題，題目是新型平壓模切機(jī)的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的題目是“新型平壓模切機(jī)的設(shè)計(jì)”，其中最重要的是對平壓模切機(jī)現(xiàn)狀的考察以及對國內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)水平的了解，再根據(jù)得出的結(jié)論設(shè)計(jì)出新型平壓模切機(jī)。在設(shè)計(jì)過程中，先進(jìn)行調(diào)研考察，全面了解平壓模切機(jī)的各種技術(shù)參數(shù)，例如方案的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及運(yùn)動參數(shù)的計(jì)算等。同時(shí)，要注重在保證設(shè)計(jì)正確合理的基礎(chǔ)上，大膽創(chuàng)新，巧妙設(shè)計(jì)，使自己的設(shè)計(jì)在各方面更加適用。該畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)主要有：1. 明確設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，了解平壓模切機(jī)的現(xiàn)狀；2.設(shè)計(jì)方案的確定：本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是新型平壓模切機(jī)的設(shè)計(jì)，它新型的之處是通過對老式平壓模切機(jī)的結(jié)構(gòu)功能分析，并針對各個(gè)機(jī)構(gòu)分別進(jìn)行討論，得出新的平壓模切機(jī)方案；根據(jù)工藝動作要求擬定運(yùn)動循環(huán)圖，并進(jìn)行送料，模切機(jī)構(gòu)的選型等；3. 運(yùn)動設(shè)計(jì)與動力計(jì)算（1）原動機(jī)的確定 （2）確定各傳動機(jī)構(gòu)的傳動比（3）計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速和功率 4. 根據(jù)要求進(jìn)行相關(guān)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算（1）各齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和尺寸計(jì)算 （2）曲柄連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算 （3）帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和尺寸計(jì)算（5）凸輪的設(shè)計(jì)（6）不完全齒輪的設(shè)計(jì)（7）飛輪的設(shè)計(jì)（8）主要零件的強(qiáng)度校核等等5.繪制新型平壓模切機(jī)的裝配圖及零件圖6.完成設(shè)計(jì)任務(wù)說明書第二章 新型平壓模切機(jī)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1新型平壓模切機(jī)的原始數(shù)據(jù)（1）新型平壓模切機(jī)的生產(chǎn)能力為每小時(shí)壓制紙板3000張；（2）紙板尺寸為250mm250mm，由人工放入輸送線上，雙班制；（3）模壓行程H=50,回程的平均速度是工作行程平均速度的1.2倍左右，模壓生產(chǎn)阻力P=210N，模壓回程時(shí)不受力；（4）模具和滑塊的質(zhì)量約為120kg;（5）在最后加壓的5mm范圍內(nèi)施壓性能良好，即增力性好，且在5mm范圍內(nèi)施壓時(shí)間適當(dāng)長些；（6）工作臺距離地面1200mm；（7）所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的性能要良好，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，節(jié)省動力，壽命長，便于制造。2.2新型平壓模切機(jī)的工作原理及工藝動作分解 2.2.1新型平壓模切機(jī)的工作原理從機(jī)器的工藝動作可以看出，可以把整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動的運(yùn)動分成兩個(gè)部分，一是輔助運(yùn)動，它可以用于完成紙板的夾緊，走紙，松開等動作。對實(shí)現(xiàn)該運(yùn)動的傳動機(jī)構(gòu)要求做間歇運(yùn)動；二是主運(yùn)動，完成對紙板的壓切動作，要求裝有模板的滑塊做直線往復(fù)運(yùn)動，其特點(diǎn)是行程短，受載大。本機(jī)構(gòu)要求行程是50毫米，最大載荷是P=0.810N，工作速度是每小時(shí)壓制3000張。另外，主運(yùn)動和輔運(yùn)動要相互協(xié)調(diào)，如圖21和圖22所示： 圖21 平壓模切機(jī)動作示意圖 圖22 模切機(jī)生產(chǎn)阻力曲線壓制紙板的工藝過程分為“走紙”和“模切”兩部份，如圖21所示，4為工作臺面，工作臺上方的1為雙列鏈傳動，2為主動鏈輪，3為走紙橫塊(共五個(gè))，其兩端分別固定在前后兩根鏈條上，橫塊上裝有若干個(gè)夾緊片。主動鏈輪由間歇機(jī)構(gòu)帶動，使雙列鏈條作同步的間歇運(yùn)動。每次停歇時(shí)，鏈上的一個(gè)走紙模塊剛好運(yùn)行到主動鏈輪下方的位置上。這時(shí)，工作臺面下方的控制機(jī)構(gòu)，其執(zhí)行構(gòu)件7作往復(fù)移動，推動橫塊上的夾緊裝置，使夾緊片張開，操作者可將紙板8喂入，待夾緊后，主動鏈輪又開始轉(zhuǎn)動，將紙板送到具有上模5(裝調(diào)以后是固定不動的)和下模6的位置，鏈輪再次停歇。這時(shí)，在工作臺面下部的主傳動系統(tǒng)中的執(zhí)行構(gòu)件滑決6和下模為一體向上移動，實(shí)現(xiàn)紙板的壓痕、切線，稱為模壓或壓切。壓切完成以后，鏈條再次運(yùn)行，當(dāng)夾有紙板的橫塊走到某一位置時(shí)，受另一機(jī)構(gòu)(圖上未表示)作用，使夾緊片張開，紙板落到收紙臺上，完成一個(gè)工作循環(huán)。與此同時(shí)，后一個(gè)橫塊進(jìn)入第二個(gè)工作循環(huán)，將已夾緊的紙板輸入壓切處，如此實(shí)現(xiàn)連續(xù)循環(huán)工作。2.2.2新型平壓模切機(jī)的工藝動作分解新型平壓模切機(jī)是印刷、包裝行業(yè)壓制紙盒、紙箱等紙制品的專用設(shè)備。該機(jī)可對各種規(guī)格的白紙板、厚度在4mm以下的瓦愣紙板，以及各種高級精細(xì)的印刷品進(jìn)行壓痕、切線、壓凹凸。經(jīng)過壓痕、切線的紙板，用手工或機(jī)械沿切線處去掉邊料后，沿著壓出的壓痕可折疊成各種紙盒、紙箱或制成凹凸的商標(biāo)。這種設(shè)備具有結(jié)構(gòu)合理、質(zhì)量可靠、成型性好、經(jīng)久耐用、維修方便等特點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)的模切機(jī)是半自動平壓模切機(jī)，機(jī)構(gòu)簡單，動力節(jié)省，成成本低，可以適用于各種不同規(guī)模的企業(yè)。為了實(shí)現(xiàn)壓痕、切線、壓凹凸等動作，新型平壓模切機(jī)必須具備以下幾個(gè)工藝動作：1） 夾緊機(jī)構(gòu)將紙版夾緊；2） 將紙板走紙到位；3） 進(jìn)行沖壓模切；4） 夾緊機(jī)構(gòu)松開，完成模切。其具體工藝動作順序如下：圖2-3 新型平壓模切機(jī)的工藝動作順序2.3執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)對于新型平壓模切機(jī)的運(yùn)動循環(huán)圖主要是確定控制夾緊裝置張開，夾緊送料和加壓模切三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的先后順序、相位，以及對各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)試。新型平壓模切機(jī)的加壓模切機(jī)構(gòu)為主機(jī)構(gòu)，下壓模為標(biāo)定件，以曲柄轉(zhuǎn)角橫坐標(biāo)起點(diǎn)，縱坐標(biāo)表示各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移起逸位置。（1）曲柄自運(yùn)動至相應(yīng)于下壓模向上移動5mm，此為下壓模施壓區(qū)間。（-）愈大，加壓效果愈理想。（2）為保證紙板處于靜止?fàn)顟B(tài)下模切，輸送鏈輪比角提前10°停止，并滯后角10°開始轉(zhuǎn)動。（3）在夾緊工位上，應(yīng)確保輸送輪停止轉(zhuǎn)動后，推桿才升至最高位置，頂動夾緊片松開，輸送鏈輪重新轉(zhuǎn)動前，推桿迅速下降，使夾緊片夾緊紙板。在此期間，保證有足夠的時(shí)間將紙板送入夾緊片。1、首先確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動循環(huán)時(shí)間T該新型平壓模切機(jī)模切沖壓機(jī)構(gòu)即為主執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)沖壓、回程一個(gè)往復(fù)即構(gòu)成一個(gè)運(yùn)動循環(huán)，其所需時(shí)間由生產(chǎn)率來確定。因?yàn)樾滦推綁耗Ｇ袡C(jī)的生產(chǎn)率Q=3000張/時(shí),即曲柄軸每轉(zhuǎn)一周(360O),下模往復(fù)移動一次完成一個(gè)工作循環(huán)。為滿足生產(chǎn)率，曲柄每小時(shí)轉(zhuǎn)速為,故其運(yùn)動循環(huán)時(shí)間。2、確定執(zhí)行構(gòu)件各區(qū)段的運(yùn)動時(shí)間及相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角。3、繪制新型平壓模切機(jī)的三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動循環(huán)圖如下：圖24的新型平壓模切機(jī)的運(yùn)動循環(huán)圖2.4設(shè)計(jì)方案的討論2.4.1設(shè)計(jì)方案的討論 根據(jù)半自動平壓模切機(jī)的工作原理，把機(jī)器完成加工要求的動作分解成若干種基本運(yùn)動。進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動方案設(shè)計(jì)時(shí)，最主要的是要弄清設(shè)計(jì)要求和條件，掌握現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的基本性能，靈活地應(yīng)用現(xiàn)有機(jī)構(gòu)或有創(chuàng)造性地構(gòu)思新的機(jī)構(gòu)，以保證機(jī)器有完善的功能和盡可能低的成本。完成一項(xiàng)運(yùn)動，一般來說總有幾種機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)，所以，不同的機(jī)構(gòu)類型及其組合將構(gòu)成多種運(yùn)動方案。對本題進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下問題： (1) 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)下模往復(fù)移動的機(jī)構(gòu)時(shí)，要同時(shí)考慮機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足運(yùn)動條件和動力條件。例如實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線移動的機(jī)構(gòu)，有凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等。由于壓制紙板時(shí)受力較大，宜采用承載能力高的平面連桿機(jī)構(gòu)，而連桿機(jī)構(gòu)中常用的有四桿機(jī)構(gòu)和六桿機(jī)構(gòu)，再從機(jī)構(gòu)應(yīng)具有急回特性的要求出發(fā)，在定性分析的基礎(chǔ)上，選取節(jié)省動力的機(jī)構(gòu)。當(dāng)受力不大而運(yùn)動規(guī)律又比較復(fù)雜時(shí)，可采用凸輪機(jī)構(gòu)。例如本題中推動夾緊裝置使夾緊片張開的控制機(jī)構(gòu)，由于夾緊片張開后要停留片刻，讓紙板送入后才能夾緊，因而推桿移動到最高位置時(shí)，有較長時(shí)間停歇的運(yùn)動要求，故采用凸輪機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)上易于實(shí)現(xiàn)此要求，且結(jié)構(gòu)簡單。 (2) 為滿足機(jī)器工藝要求，各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的動作在規(guī)定的位置和時(shí)間上必須協(xié)調(diào)，如下壓模在工作行程時(shí)，紙板必須夾緊；在下壓?；爻虝r(shí)，紙板必須送到模壓位置。因此，為使各執(zhí)行構(gòu)件能按工藝要求協(xié)調(diào)運(yùn)動，應(yīng)繪出機(jī)械系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖。(3) 根據(jù)機(jī)器要求每小時(shí)完成的加工件數(shù)，可以確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)主動構(gòu)件的轉(zhuǎn)速。若電動機(jī)轉(zhuǎn)速與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主動件轉(zhuǎn)速不同，可先確定總傳動比，再根據(jù)總傳動比選定不同的傳動機(jī)構(gòu)及組合方式，例如帶傳動和定軸輪系串聯(lián)或采用行星輪系等；有自鎖要求而功率又不大時(shí)，可采用蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)。對定軸輪系要合理分配各對齒輪的傳動比，這是傳動裝置的一個(gè)重要問題，它將直按影響機(jī)器的外廓尺寸、重量、潤滑和整個(gè)機(jī)器的工作能力，這個(gè)問題將在機(jī)械設(shè)計(jì)課中解決。 (4) 在一個(gè)運(yùn)動循環(huán)內(nèi)僅在某一區(qū)間承受生產(chǎn)阻力很大的機(jī)器，將引起等效構(gòu)件所受的等效阻力矩有明顯的周期性變化，若電動機(jī)所產(chǎn)生的驅(qū)動力矩近似地認(rèn)為是常數(shù)，則將引起角速度的周期性波動。為使主動作的角速度較為均勻，應(yīng)考慮安裝飛輪。可適當(dāng)選擇帶傳動的傳動比，使大帶輪具有一定的轉(zhuǎn)動慣量而起飛輪的作用，通常應(yīng)計(jì)算大帶輪的轉(zhuǎn)動慣量是否滿足要求，如不滿足，則需另外安裝飛輪。 實(shí)現(xiàn)本題要求的機(jī)構(gòu)方案有多種： (1) 實(shí)現(xiàn)下模往復(fù)移動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有急回或增力特性的往復(fù)直移機(jī)構(gòu)有曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(或?qū)U機(jī)構(gòu))與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成的六桿機(jī)構(gòu)等。 (2) 傳動機(jī)構(gòu)連續(xù)勻速運(yùn)動的減速機(jī)構(gòu)有帶傳動與兩級齒輪傳動串聯(lián)、帶傳動與行星輪系串聯(lián)和行星輪系(需安裝飛輪)等。(3) 控制夾緊裝置的機(jī)構(gòu)具有一端停歇的往復(fù)直移運(yùn)動機(jī)構(gòu)有凸輪機(jī)構(gòu)、具有圓弧槽的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等。2.4.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型通過前述的運(yùn)動分解及夾緊機(jī)構(gòu)分析、送料機(jī)構(gòu)分析、模切機(jī)構(gòu)分析、傳動機(jī)構(gòu)分析可得出下述的運(yùn)動轉(zhuǎn)換功能圖：圖25 新型平壓模切機(jī)運(yùn)動轉(zhuǎn)換功能圖接下來將功能元即基本運(yùn)動轉(zhuǎn)換功能框圖列為縱坐標(biāo)，與功能元匹配的機(jī)構(gòu)列為橫坐標(biāo)，于是便可形成下圖所示的形態(tài)學(xué)矩陣：根據(jù)控制夾緊裝置張開，夾緊送料，加壓模切這三個(gè)執(zhí)行構(gòu)件動作要求和機(jī)構(gòu)特點(diǎn)可以選擇表21的常用機(jī)構(gòu)，這一表格就是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形態(tài)學(xué)矩陣。表2-1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形態(tài)學(xué)矩陣控制夾緊裝置張開機(jī)構(gòu)凸輪推桿機(jī)構(gòu)圓弧槽導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)夾緊送料機(jī)構(gòu)紙板的輸送機(jī)構(gòu)雙列鏈輪傳動皮帶輪傳動紙板的停歇機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)特殊齒輪組棘輪機(jī)構(gòu)紙板的固定剛性彈簧夾普通夾子加壓模切機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(或?qū)U機(jī)構(gòu))與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成的不同六桿機(jī)構(gòu)見圖26、圖27及圖28。凸輪推桿機(jī)構(gòu)對于加壓模切部分不同組合的六桿機(jī)構(gòu)要求具有急回或增力特性，所以設(shè)計(jì)出一下三種組合，見圖26圖27及圖28。 圖2-6 六桿機(jī)構(gòu)組合之一（偏心輪式肘節(jié)機(jī)構(gòu)） 圖2-7 六桿機(jī)構(gòu)組合之二 圖2-8 六桿機(jī)構(gòu)組合之三根據(jù)上表所示的各種具有可能性的機(jī)構(gòu)進(jìn)行組合，可以得出各種不同的方案。各個(gè)方案的可行性效果各不相同，各自有自己的優(yōu)點(diǎn)和不足。例如控制夾緊裝置張開中凸輪機(jī)構(gòu)具有運(yùn)動精確，可靠性高等特點(diǎn)，但是制造困難。下面將進(jìn)行運(yùn)動方案的選擇和評定。2.4.3機(jī)械運(yùn)動方案的選擇和評定根據(jù)表31所示的三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)形態(tài)學(xué)矩陣，可以求出新型平壓模切機(jī)的機(jī)械運(yùn)動方案數(shù)為：N=32324=144現(xiàn)在，可以按給定條件、各機(jī)構(gòu)的相容性和盡量使機(jī)構(gòu)簡單，效率高，成本低，動力節(jié)省等等要求來選擇方案。由于方案較多，此處分部分進(jìn)行討論：I、首先是加緊送料機(jī)構(gòu)的選擇：(1)對于紙板的輸送構(gòu)件，選用雙列鏈輪傳動；a、相對皮帶傳動而言，雙列鏈輪傳動精度較高，有利于紙板的精確走紙定位；b、適合于本機(jī)構(gòu)的遠(yuǎn)距離傳遞；c、本機(jī)構(gòu)在長時(shí)間傳輸、模切時(shí)摩擦大，易發(fā)熱，而雙列鏈輪傳動機(jī)構(gòu)適合于長時(shí)間在此惡劣環(huán)境下工作。另外，使用皮帶輪傳動其易打滑，易變形，傳輸精度低，傳遞效率低。(2)對于紙板的停歇，選用特殊齒輪組；a、相對凸輪機(jī)構(gòu)相比而言，特殊齒輪組制造容易，工作可靠。b、特殊齒輪組在設(shè)計(jì)時(shí)，易實(shí)現(xiàn)從動件的運(yùn)動時(shí)間和靜止時(shí)間的比例在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，適用范圍廣。c、特殊齒輪組在工作時(shí)由于面接觸且是間歇運(yùn)轉(zhuǎn)，因此不易磨損，使用壽命長。另外凸輪機(jī)構(gòu)制造加工困難，易磨損。(3)對于紙板的固定，選用剛性彈簧夾：a、在走紙時(shí)，相對普通夾子而言，由于剛性彈簧力的作用，可以自動的將紙板夾緊，并準(zhǔn)確平穩(wěn)的走紙；b、在夾緊和松開紙板時(shí)，運(yùn)用凸輪機(jī)構(gòu)和剛性彈簧的配合使用，能準(zhǔn)確、方便、自動的實(shí)現(xiàn)紙板的夾緊和松開動作。另外，使用普通夾子較難實(shí)現(xiàn)紙板的自動夾緊和松開的工藝動作以及平穩(wěn)走紙的目的。（4）最終選型：紙板的輸送選用雙列鏈輪傳動；紙板的停歇選用特殊齒輪組；紙板的固選用剛性彈簧夾。于是擬定其為夾緊送料機(jī)構(gòu)的選型，以下部分將不再重復(fù)敘述。這樣可選擇的執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案還有：N=31=12種II、其他非執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型見擬定的下表：表22 非執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型動力傳遞機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器V形帶傳動鏈傳動變速轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)圓柱齒輪傳動機(jī)構(gòu)單級蝸桿傳動機(jī)構(gòu)錐-圓柱齒輪傳動機(jī)構(gòu)III、可行的方案選定綜上所述可以選定三個(gè)結(jié)構(gòu)比較簡單而又更加可行的方案進(jìn)行比較。方案（I）：控制夾緊裝置張開機(jī)構(gòu)為凸輪推桿機(jī)構(gòu)-夾緊送料機(jī)構(gòu)-加壓模切機(jī)構(gòu)為圖26六桿機(jī)構(gòu)組合之一（偏心輪式肘節(jié)機(jī)構(gòu)）-V形帶傳動-圓柱齒輪傳動機(jī)構(gòu)；方案（II）：控制夾緊裝置張開機(jī)構(gòu)為螺旋機(jī)構(gòu)-夾緊送料機(jī)構(gòu)-加壓模切機(jī)構(gòu)為凸輪推桿機(jī)構(gòu)-聯(lián)軸器-錐-圓柱齒輪傳動機(jī)構(gòu)；方案（III）：控制夾緊裝置張開機(jī)構(gòu)為凸輪推桿機(jī)構(gòu)-夾緊送料機(jī)構(gòu)-加壓模切機(jī)構(gòu)為凸輪推桿機(jī)構(gòu)-聯(lián)軸器-單級蝸桿傳動機(jī)構(gòu)。下面針對以上的三種方案用模糊綜合評價(jià)方法來進(jìn)行評估選優(yōu)，再從中選取一種更為合適的方案。對于方案(I):（1）在機(jī)械功能的實(shí)現(xiàn)質(zhì)量方面：由于V形帶傳動和齒輪的組合傳動，功率損失小，機(jī)械效率高，可靠性高；平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)能夠承受很大的生產(chǎn)阻力，增力效果好，可以平穩(wěn)的完成模切任務(wù)；使用剛性彈簧夾自動的實(shí)現(xiàn)紙板的夾緊與松開動作，并運(yùn)用特殊齒輪組完成走紙的間歇運(yùn)動和準(zhǔn)確的定位，以實(shí)現(xiàn)與沖壓模切的協(xié)調(diào)配合。（2）在機(jī)械的運(yùn)動分析方面：在同一傳動機(jī)構(gòu)的帶動下，特殊齒輪和雙列鏈輪機(jī)構(gòu)共同完成走紙的準(zhǔn)確定位，運(yùn)動精度高，并且能和沖壓模切運(yùn)動很好的配合完成要求動作工藝。（3）在機(jī)械動力分析方面：平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有良好的力學(xué)性能，在飛輪的調(diào)節(jié)下，能大大的降低因短時(shí)間承受很大生產(chǎn)阻力而帶來的沖擊震動；整個(gè)機(jī)構(gòu)（特別是六桿機(jī)構(gòu)和特殊齒輪組）具有很好的耐磨性能，可以長時(shí)間安全、穩(wěn)定的工作。相對凸輪機(jī)構(gòu)而言，連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動副一般均為低副，其運(yùn)動副元素為面接觸，壓力較小，潤滑好，磨損小，則承載能力較大，有利于實(shí)現(xiàn)增力效果。（4）在機(jī)械結(jié)構(gòu)合理性方面：該機(jī)構(gòu)各構(gòu)件結(jié)構(gòu)簡單緊湊，尺寸設(shè)計(jì)簡單，機(jī)構(gòu)重量適中。在滿足運(yùn)動要求的條件下，連桿機(jī)構(gòu)可以靈活改變各桿件的相對長度來調(diào)節(jié)運(yùn)動規(guī)律，適用性強(qiáng)。（5）在機(jī)械經(jīng)濟(jì)性方面：平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，加工制造簡單，使用壽命長，維修容易，經(jīng)濟(jì)成本低，雖然特殊齒輪組設(shè)計(jì)加工難度較大，成本偏高，但與其他等效備選機(jī)構(gòu)相比，其能更好的實(shí)現(xiàn)工作要求，以帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。方案I的示意圖見圖26圖2-9 方案I的示意圖對于方案(II)：(1)機(jī)械功能的實(shí)現(xiàn)質(zhì)量：相較于方案A的V形帶，聯(lián)軸器的傳遞效率雖然高，但是減速效果差；采用直動推桿凸輪機(jī)構(gòu)難承受很大的生產(chǎn)阻力，不能很好的完成沖壓模切功能；運(yùn)用凸輪機(jī)構(gòu)帶動走紙機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動，由于長時(shí)間工作而磨損變形，會造成走紙機(jī)構(gòu)無法準(zhǔn)確定位。雖然能實(shí)現(xiàn)總體功能要求，但實(shí)現(xiàn)的質(zhì)量較差。(2)機(jī)械運(yùn)動分析：凸輪的長期間歇運(yùn)動導(dǎo)致微小誤差積累，從而引起走紙定位的準(zhǔn)確性下降，最終引起各執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的配合運(yùn)動失調(diào)。(3)機(jī)械動力分析：直動推桿凸輪機(jī)構(gòu)難以承受很大的生產(chǎn)阻力，不便長期在重載條件下工作，不能很好的滿足沖壓模切的力學(xué)要求；該方案中的凸輪機(jī)構(gòu)（包括機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)）耐磨性差。(4)機(jī)械結(jié)構(gòu)合理性：該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，但由于凸輪機(jī)構(gòu)的使用，造成整體機(jī)構(gòu)的尺寸很重量都較大。(5)機(jī)械經(jīng)濟(jì)性：由于凸輪機(jī)構(gòu)和錐圓柱齒輪的設(shè)計(jì)、加工制造較難，用料較大，維修不易，故而生產(chǎn)和維修經(jīng)濟(jì)成本均較高。對于方案III：（1）機(jī)械功能的實(shí)現(xiàn)質(zhì)量：相對于方案B，皮帶傳送很難實(shí)現(xiàn)走紙的準(zhǔn)確定位；普通夾子不便于紙板的自動化夾緊和松開，需要相應(yīng)輔助手段較多；采用蝸桿減速器，結(jié)構(gòu)緊湊，環(huán)境適應(yīng)好，但傳動效率低，不適宜于連續(xù)長期工作?？傮w上機(jī)械功能的實(shí)現(xiàn)質(zhì)量很差。（2）機(jī)械運(yùn)動分析：皮帶傳送易磨損、打滑，走紙運(yùn)動的精度低，又因很難實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位與沖壓模切的協(xié)調(diào)性差。（3）機(jī)械動力分析：直動推桿凸輪機(jī)構(gòu)難以承受很大的生產(chǎn)阻力，不便長期在重載條件下工作，不能很好的滿足沖壓模切的力學(xué)要求；該方案中的凸輪機(jī)構(gòu)（包括機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)）和平帶耐磨性差。（4）機(jī)械機(jī)構(gòu)合理性：該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，但由于凸輪機(jī)構(gòu)的使用，造成整體機(jī)構(gòu)的尺寸很重量都較大。（5）機(jī)械機(jī)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性：由于普通夾子的使用，降低了生產(chǎn)成本，但由于其易磨損，維修成本大，又由于凸輪機(jī)構(gòu)和蝸桿機(jī)構(gòu)的存在，經(jīng)濟(jì)成本還是很大。綜上所述，從機(jī)械功能的實(shí)現(xiàn)質(zhì)量、機(jī)械運(yùn)動分析、機(jī)械動力分析、機(jī)械結(jié)構(gòu)合理性、機(jī)械經(jīng)濟(jì)性等各方面綜合考慮，同時(shí)結(jié)合平壓模切機(jī)的現(xiàn)有技術(shù)水平和制造水平，在對于傳統(tǒng)的平壓模切機(jī)進(jìn)行創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，并使之符合國家十二五規(guī)劃中“高效節(jié)能”的指導(dǎo)思想后，選擇方案I作為此次新型平壓模切機(jī)的設(shè)計(jì)方案。第三章 電動機(jī)的選擇電動機(jī)是新型平壓模切機(jī)的原動機(jī)，為其提供動力來源，電動機(jī)的選擇原則是既能滿足系統(tǒng)的動力需求，同時(shí)也能達(dá)到節(jié)約能源的要求，根據(jù)國家十二五規(guī)劃的要求，高效節(jié)能也是電動機(jī)的選擇原則。電動機(jī)的選擇首先是進(jìn)行功率計(jì)算：P=P= P=210=7.37（kw）其中，P-執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的功率、Kw；P-模切過程生產(chǎn)阻力、N；S-有效模切行程（回程時(shí)不受力，故有效行程只有整個(gè)行程的一半）、mm；T-周期、s；K-行程速比系數(shù)(此處取值為1.3)。計(jì)算傳動效率：=0.950.980.97=0.757其中，表示總效率；表示帶傳動效率；表示軸承效率；表示齒輪的嚙合效率，表示其他部分的效率。于是電動機(jī)的功率為：P=9.74kw。參照2知Y系列三相異步電動機(jī)是按照國際電工委員會（IEC）標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，具有國際互換性的特點(diǎn)。具有防灰塵、鐵屑或其他雜物入侵電動機(jī)內(nèi)部之特點(diǎn)，B級絕緣，尤其適用于維特需要求的機(jī)械上，所以此處選擇Y系列的三相異步電動機(jī)，根據(jù)2知額定功率與P相接近的為11kw，故此處選取電動機(jī)額定功率P為11kw。執(zhí)行機(jī)構(gòu)即曲柄的轉(zhuǎn)速計(jì)算：n=n=3000r/h=3000r/60min=50r/min可選擇的電動機(jī)方案，初步擬定為：表3-1 電動機(jī)方案方案型號（kw）轉(zhuǎn)速 r/min重量N參考價(jià)格（元）傳動比同步滿載總傳動比V帶減速器1Y160M1-11130002930117013506034.812.5202Y160M-4111500146012301800301.52.412.5203Y160L-6111000970147016002011.612.520對于對于第一種方案：總傳動比i=60，根據(jù)1ZLY型硬齒面圓柱齒輪減速器（摘自JB/T 88532001）的傳動比范圍是i=12.522，于是帶傳動的傳動比i=2.74.8；對于第二種方案：總傳動比i=30，根據(jù)1ZLY型硬齒面圓柱齒輪減速器（摘自JB/T 88532001）的傳動比范圍是i=12.522，于是帶傳動的傳動比i=1.362.4；對于第三種方案，總傳動比i=20，根據(jù)1ZLY型硬齒面圓柱齒輪減速器（摘自JB/T 88532001）的傳動比范圍是i=12.522，于是帶傳動的傳動比i=0.91.6。根據(jù)3帶傳動的最佳傳動比在2.57之間，同時(shí)綜合考慮市場價(jià)格，于是選擇第一種方案為最佳方案。取減速器傳動比i=20，則帶傳動的傳動比i=3.0。.表3-2 電動機(jī)的外形及尺寸型號安裝尺寸(mm)外形尺寸(mm)ABCDEFGHKABACADHDLY160M1-125421010842110123716015330335265385605第四章 傳動零件設(shè)計(jì)4.1 傳動比分配由第四章可知總傳動比i=60，電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速為2930r/min，同步轉(zhuǎn)速為3000r/min，曲柄的轉(zhuǎn)速為50r/min。根據(jù)第二章的方案設(shè)計(jì)知：新型平壓模切機(jī)的傳動形式為：首先采用帶傳動，再采用二級圓柱齒輪減速器傳動。并且已經(jīng)確定V帶傳動的傳動比為i=3，二級圓柱齒輪減速器的傳動比為：i=20，考慮到潤滑以及加工制造的簡單，并根據(jù)1取低速級傳動比為=3.50則i=ii=3.505.71=20，于是高速級的傳動比為：=5.71。4.2 V帶傳動設(shè)計(jì)帶傳動為新型平壓模切機(jī)傳輸動力，制造成本較低，且能夠很好地滿足新型平壓模切機(jī)的設(shè)計(jì)要求，是較為理想的傳動裝置，本次V帶傳動的設(shè)計(jì)包括選擇帶的型號、確定基準(zhǔn)長度、根數(shù)、中心距、帶輪的材料、基準(zhǔn)直徑以及結(jié)構(gòu)尺寸等。根據(jù)5知帶傳動的設(shè)計(jì)步驟如下：（1）確定計(jì)算功率P計(jì)算功率P是根據(jù)傳遞的功率P和帶的工作條件而確定的，P=KP，式中：K工作情況系數(shù)，由表87知K=1.4，P電動機(jī)額定功率，由第四章知，P=11kw，于是P=KP=1.411=15.4kw。（2）選擇V帶的帶型 根據(jù)計(jì)算功率P和小帶輪的轉(zhuǎn)速n，從圖811選取普通V帶的帶型為B型、 （3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑d并驗(yàn)算帶速I）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑根據(jù)V帶的帶型，參考表8-6和表8-8確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑，應(yīng)使。對于B型，=125mm，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑=150mm。II）驗(yàn)算帶速根據(jù)式813計(jì)算帶的速度23，根據(jù)5帶速不可以過高或過低，一般推薦，最高帶速，此處滿足這個(gè)要求。III）計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑由計(jì)算有。（4）確定中心距，并選擇V帶的基準(zhǔn)長度I）根據(jù)帶傳動總體尺寸的限制條件，結(jié)合式8-20知，即，此處取中間數(shù)值。II）計(jì)算相應(yīng)的帶長=mm再根據(jù)表8-2知帶的基準(zhǔn)長度=2500mm III）計(jì)算中心距及其變動范圍 傳動的實(shí)際中心距近似為：=765mm，考慮到帶輪的制造誤差、帶長誤差、帶的彈性以及帶的松弛而產(chǎn)生的補(bǔ)充張緊的需要，常給出中心距的變動范圍： （5）驗(yàn)算小帶輪上的包角由式知其滿足設(shè)計(jì)要求。（6）確定帶的根數(shù)z運(yùn)用公式8-26：計(jì)算帶的根數(shù)，式中表示單根普通帶的基本額定功率，由表8-4a知=4.5kw；表示單根普通V帶額定功率的增量，由表8-4b知=0.89kw；表示當(dāng)包角不等于時(shí)的修正系數(shù)，由表8-5知=0.94；表示當(dāng)帶長不等于實(shí)驗(yàn)規(guī)定的特定帶長時(shí)的修正系數(shù)，由表8-2知=1.03；表示單根V帶的額定功率。于是，進(jìn)行圓整后取z=3.（7）確定帶的初拉力由式8-6計(jì)算帶的初拉力，式中q表示傳動帶單位長度的質(zhì)量，由表8-3知q=0.18kg/m；將之前的已知條件代入其中得=280N對于新安裝的V帶，初拉力應(yīng)為1.5。（8）計(jì)算帶傳動的壓軸力為了設(shè)計(jì)帶輪軸的軸承，需要計(jì)算帶傳動作用在軸上的壓軸力，由式8-28知=1646N（9）帶輪張緊裝置的設(shè)計(jì)V帶運(yùn)動一定時(shí)間以后，會因?yàn)閹У乃苄宰冃魏湍p而松弛，為了保證帶傳動的正常工作，應(yīng)定期檢查帶的松弛程度，采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。新型平壓模切機(jī)中的帶傳動采用張緊輪的張緊裝置。由于此設(shè)計(jì)中的中心距不可調(diào)，所以張緊輪將帶張緊。設(shè)置張緊輪應(yīng)注意：（1）應(yīng)放在松邊的內(nèi)側(cè)，使帶只受單向彎曲； （2）張緊輪應(yīng)盡量靠近大帶輪，以免減少帶在小帶輪上的包角； （3）張緊輪的輪槽尺寸與帶輪的相同，且直徑小于小帶輪的直徑。圖4-1 張緊輪裝置（10）帶輪的設(shè)計(jì)根據(jù)參考文獻(xiàn)5知帶輪的材料選為HT200；V帶輪由輪緣、輪輻和輪轂組成。V帶的機(jī)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)，而有本章前節(jié)知小帶輪的直徑=150mm，大帶輪的直徑=450mm，根據(jù)參考文獻(xiàn)5選取小帶輪為腹板式，大帶輪為輪輻式。下面對大帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算如下：，?。?，?。?； ，?。?； 式中：傳遞功率，kw；n大帶輪的轉(zhuǎn)速，r/min；輪輻數(shù)。輪槽截面尺寸見下表：表4-1 輪槽截面尺寸槽型 fminmineB1411.510.83.5197.5大帶輪結(jié)構(gòu)見零件圖MQJ00-06。.4.3 減速器齒輪組的設(shè)計(jì) 新型平壓模切機(jī)的二級傳動部分采用的是二級圓柱齒輪減速器傳動方案，在此處主要是進(jìn)行齒輪組的設(shè)計(jì)，其中涉及了很多方面的內(nèi)容，包括齒輪材料的選擇，強(qiáng)度的計(jì)算，尺寸的設(shè)計(jì)等方面，下面具體進(jìn)行介紹。由4.1節(jié)知低速級傳動比為i=3.50，高速級的傳動比為：i=5.71。4.3.1 高速級齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算1 選定高速級齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 結(jié)合工作要求選擇齒輪傳動類型為直齒圓柱齒輪傳動。 模切機(jī)為一般機(jī)械，故選用7級精度（GB 1009588）5。 由表10-15選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。 選小齒輪齒數(shù)初選小齒輪齒數(shù)Z1=23，由i3=5.71，可知Z2=1312按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-9a）進(jìn)行試算，即確定公式內(nèi)各個(gè)參數(shù)的數(shù)值。 1）初選載荷系數(shù)。2）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩3）由表10-7選取齒寬系數(shù)4）由表10-6查出材料的彈性影響系數(shù)。5）由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限。6）由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。7）由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù),8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。失效概率為1%，安全系數(shù)S=1,由式10-12即得:（2）計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑d1t,代入中較小的值mm=61.03mm2）計(jì)算圓周速度。3）計(jì)算齒寬b4）計(jì)算齒寬與齒高之比。模數(shù) 齒高 5）計(jì)算載荷系數(shù)。根據(jù)，7級精度，由圖10-8查得動載荷系數(shù)；直齒輪，；由表10-2查得使用系數(shù);由表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對支承對稱布置時(shí)，。由，查圖10-13得；故載荷系數(shù)6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由公式10-10a得7)計(jì)算模數(shù)。3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式10-5得彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為（1） 確定公式內(nèi)得各計(jì)算數(shù)值1） 由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；2） 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù),;3） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式10-12即得：4) 計(jì)算載荷系數(shù)K。5) 查取齒形系數(shù)。由表10-5查得；。6） 查取應(yīng)力校正系數(shù)。由表10-5查得; 。7） 計(jì)算大、小齒輪的并加以比較。大齒輪數(shù)值大。（2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與輪齒直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取有彎曲強(qiáng)度算的模數(shù)1.985并就近圓整為m=2考慮模切機(jī)的沖擊，齒輪模數(shù)從大選取由齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定，從而最后選取模數(shù)為2.5mm。按接觸疲勞強(qiáng)度算得為,算出小齒輪的齒數(shù)； 大齒輪齒數(shù)：,取Z=149這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。4幾何尺寸的計(jì)算（1）計(jì)算分度圓的直徑，圓整為：，取公差為：。（2）計(jì)算中心距（3）計(jì)算齒輪的寬度取，。（4）計(jì)算齒頂圓直徑和齒根圓直徑齒頂圓直徑:，圓整為：；齒根圓直徑： =366.25mm(5) 由于，尺寸較小，故采用齒輪軸的形式；，根據(jù)參考文獻(xiàn)5知該齒輪采用腹板式結(jié)構(gòu)。下面對高速級大齒輪進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：； <(810),可取為15mm;336.25mm;mm;63m;=15mm(6) 高速級大齒輪結(jié)構(gòu)見零件圖MQJ00-04。4.3.2 低速級齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算低速級齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算與高速級齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算方法一樣，由于設(shè)計(jì)時(shí)間的關(guān)系這里就不再進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，但本人已經(jīng)用軟件的而設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出了此高速級齒輪的分度圓直徑、齒寬等參數(shù)，見下表4-？，表中數(shù)據(jù)的單位是：mm。低速級齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)亦同前，低速級小齒輪采用齒輪軸形式，低速級大齒輪采用腹板式結(jié)構(gòu)。下面對低速級大齒輪進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：；<(810),可取為15mm;346.5mm;mm;56m;=23mm低速級大齒輪結(jié)構(gòu)見零件圖MQJ00-05。表4-2 減速器齒輪組的設(shè)計(jì)尺寸齒輪型號模數(shù)m分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑齒寬B齒數(shù)Z高速級小齒輪2.5 65 70 58.75 7026高速級大齒輪2.5 373 378 366.2565149低速級小齒輪3111117103.511637低速級大齒輪3384390376.51111284.4 不完全齒輪的設(shè)計(jì)不完全齒輪的設(shè)計(jì)是此次設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，它是傳動零件，帶動整個(gè)鏈傳動的動作，也就是說不完全齒輪控制著整個(gè)模壓紙板的停與動的動作。所以，其運(yùn)動的協(xié)調(diào)性極為重要。由前面的運(yùn)動循環(huán)圖知：在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，有接近0.4s的模壓時(shí)間，0.5s的工作行程時(shí)間，以及0.3s的急回行程時(shí)間。在這樣一個(gè)周期內(nèi)，在接近0.4s的模壓時(shí)間中，紙板是不能動的，要保持在模壓對中的位置。所以在這段時(shí)間內(nèi)，不完全齒輪是不能進(jìn)行嚙合的。取非嚙合時(shí)間為0.4s，占整個(gè)周期的。取與之嚙合的齒輪次數(shù)為60，則不完全此輪的齒數(shù)為。查參考文獻(xiàn)3知，為了提高齒面疲勞強(qiáng)度該齒輪的模數(shù)m取為。于是得到相嚙合的這一對齒輪:分度圓直徑為；齒頂圓直徑；齒根圓直徑=115mm由參考文獻(xiàn)5知：采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)。由于設(shè)計(jì)任務(wù)量的關(guān)系不完全齒輪的結(jié)構(gòu)見裝配總圖MQJ00。第五章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì)5.1平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在新型平壓模切機(jī)的設(shè)計(jì)中采用平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，即偏心輪式肘節(jié)機(jī)構(gòu),如圖51所示。在新型平壓模切機(jī)的設(shè)計(jì)中，在保證其能夠按照模切要求進(jìn)行模切以外，還要滿足在模切過程中能夠增力的要求以及具有急回特性的要求，在第三章方案設(shè)計(jì)中已經(jīng)說明該六桿機(jī)構(gòu)能滿足要求，下面將進(jìn)行具體的計(jì)算論證。圖51 平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)如下圖52所示，表示了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的兩種極限運(yùn)動狀況和位置，從圖中可以看出該六桿機(jī)構(gòu)是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)并聯(lián)而成。對于前者曲柄搖桿機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)保證其具有急回特性的要求，后者搖桿滑塊機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)保證其具有增力特性的要求。首先進(jìn)行急回特性分析，如圖所示當(dāng)主動曲柄位于AB而與連桿BC成一條直線時(shí)，從動搖桿位于左極限位置CD。當(dāng)曲柄以等角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)過而與連桿BC重疊時(shí),曲柄到達(dá)位置AB,而搖桿則達(dá)到其右極限位置CD.當(dāng)曲柄繼續(xù)轉(zhuǎn)過角又回到位置AB時(shí),搖桿CD由右極限位置回到左極限位置.且搖桿的往復(fù)擺角均為=-。由圖可以看出曲柄相應(yīng)的兩個(gè)轉(zhuǎn)角和為：=180°+=180°-式中，為搖桿位于兩極限位置時(shí)，曲柄兩位置所夾的銳角，即為極位夾角。根據(jù)7知具有急回夾角的機(jī)構(gòu)滿足急回特性.由于>,因此曲柄以等角速度轉(zhuǎn)過兩個(gè)角度時(shí)，對應(yīng)的時(shí)間t>t,并且/= t/ t。而搖桿的平均速度為：=/ t,=/ t,顯然<.從而K=，由原始數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求知，平面六桿機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K=1.3，所以=180°=180°=23.48°圖52 平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的兩種極限位置和運(yùn)動狀況接下來進(jìn)行平面六桿機(jī)構(gòu)的自由度分析，根據(jù)7的相關(guān)知識知判斷所設(shè)計(jì)的運(yùn)動鏈?zhǔn)欠癯蔀闄C(jī)構(gòu)，是提出新的設(shè)計(jì)方案時(shí)自行評價(jià)方案可行性的關(guān)鍵一步。運(yùn)動鏈能成為機(jī)構(gòu)的首要條件，是運(yùn)動鏈的自由度必須大于零，并且原動件的數(shù)目應(yīng)等于運(yùn)動鏈的自由度數(shù)。此平面六桿機(jī)構(gòu)均是低副機(jī)構(gòu)，所以自由度F=3n-2P-P=36-27=1(C處有兩個(gè)自由度)。這與原動機(jī)的個(gè)數(shù)為一個(gè)相吻合，能夠構(gòu)成機(jī)構(gòu)。再進(jìn)行平面六桿機(jī)構(gòu)的具體尺寸設(shè)計(jì)，如圖52所示，設(shè)AB=a，BC=b，CD=c，AD=f，CE=d，ED=I，EE=H，CAC=，CCA=，ACD=，CDE= 考慮到模切機(jī)的總體結(jié)構(gòu)布置以及總體尺寸的要求，以及工作臺距地面1200mm，可以考慮按照7:5的關(guān)系進(jìn)行，可取桿CD=400mm, 桿CE=300mm,結(jié)合模切行程H=50mm, =23.48度，則：在CDE（兩邊之和大于第三邊）中運(yùn)用余弦定理知：cos =0.95于是：=18.19°，所以CD桿的擺動范圍是：0°,18.19°。圖5-3 圖解法設(shè)計(jì)首先選定D點(diǎn)，作Dq1及Dq2,使其間的夾角=18.717°，分別在Dq1、Dq2上截取桿c長度DC1=DC2=400mm。連接C1C2作直線CMC1C2，作直線CN使AC=90°-=66.522°，直線C1M與直線C2N相交于點(diǎn)P，然后以C2P中點(diǎn)為圓心，1/2C2P長為半徑作C1C2P的外接圓。于是可在的圓弧上可任選一點(diǎn)A作為曲柄的回轉(zhuǎn)中心。但考慮到a為曲柄，實(shí)際中將采用曲軸作為曲柄，故a不宜大于50mm且不宜小于30mm，故可粗取AD即d桿為280mm，則有： 其中：AC1192.771mm,AC1=280.976mm，可根據(jù)280mm，確定A點(diǎn)，從而從圖中測量出數(shù)據(jù)。從而得出六桿機(jī)構(gòu)長度尺寸分別為：a=44.1025mm；236.8735mm；400mm；280mm；300mm。因?yàn)?44.1025mm516.8735mm，故滿足平面四桿機(jī)構(gòu)桿長之和條件，其中以桿為機(jī)架，則、四桿構(gòu)成一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，為曲柄，為搖桿。下面對該平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行受力分析：如下圖4-3所示，該下模板所受阻力為Q，連桿BC的推力為P，肘桿CE上的力為T，其力的作用線與DE的夾角為，L1是推力P作用線對鉸支點(diǎn)D的垂直距離，L2是力T的作用線對鉸支點(diǎn)D的距離，是搖桿CD的擺角。則在不考慮摩擦力和慣性力的情況下，將力T和P對鉸支點(diǎn)D列力矩方程：，則： 圖5-4 平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)受力分析由上式可以看出：在P一定的情況下，要使Q較大，可使L1盡量大，L2、盡量小。當(dāng)肘桿DC與肘桿CE接近一條直線時(shí)，L1幾乎為一定值，而L2、趨近于0，故由公式知此時(shí)力Q理論上將趨近于無窮大，所以此時(shí)足可以滿足模切要求5.2凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)極為重要，它是控制彈簧夾子張開與閉合的一大機(jī)構(gòu)，它設(shè)計(jì)的成功與否直接關(guān)系著整個(gè)平壓模切功能的完成與否。在進(jìn)行凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，最重要的是滿足運(yùn)動協(xié)調(diào)的要求。只有在指定的時(shí)間使彈簧夾子張開和夾緊，才能滿足設(shè)計(jì)要求。由前面的運(yùn)動循環(huán)圖可知：在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，前保持模壓的時(shí)間為0.4S,為整個(gè)周期的，于是得到凸輪有保持直徑不變，即處于夾緊狀態(tài)。模壓完成后，彈簧夾子松開，凸輪的直徑慢慢降低，直至彈簧夾子完全松開，可取。之后凸輪便處于直徑不變狀態(tài)，在此狀態(tài)下彈簧夾子一直張開，等待操作者將紙板放入。在即將進(jìn)入模切狀態(tài)之前，彈簧夾子必須夾緊，也就是說在這之前，凸輪直徑必須增加