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湘潭大学兴湘学院本科毕业论文 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： 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n1450r/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。 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日四、应收集的资料及主要参考文献主要的收集资料有：机械设计手册、半自动平压模切机相关文献 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 . 2孟宪源，姜琪主编.机构构型与应用.机械工业出版社，2004 . 3黄继昌、徐巧鱼等编.实用机械机构图册.人民邮电出版社，1996. 4 张维凯，王曙光. AutoCAD2007中文版标准教程北京:清华大学出版2007. 5 濮良贵，纪名刚.机械设计（第八版）.北京：高等教育出版社，2007. 6 孙恒,陈作模.机械原理(第七版)。北京：高等教育出版社，2006. 7 成大先主编.机械设计手册.北京：化学工业出版社，2004. 毕业论文（设计）工作中期检查表系 专业 班级 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 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 月 日注：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。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 容选题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，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。能力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；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。论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评 价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，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 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停歇下降停歇上升,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。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 cad 1AbstractMechanical design is engineering colleges machinery, mechanical and electrical and other technical professionals a compulsory basic course, we have to learn the basics, but also should pay more attention to the overall use of knowledge and practice. Semi automatic platen die-cutting machine is the printing and packaging industry to suppress cartons, cardboard boxes and other paper products, special equipment, is widely used. This departure from the intended motion cycle chart, Mechanical Design Handbook by looking to compare different options and choose the most suitable transmission and executive bodies, and its working principle, structure design and geometric parameters of the in-depth analysis and calculations. Design is complete, use Auto CAD draw semi-automatic cutting machine assembly drawings and associated parts diagram. The cutting machine has a simple and compact structure, high efficiency, easy operation and so on.Key words: Mechanical Design Semi automatic die-cutting machine AutoCAD 1目录摘要IAbstractII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75009000张小时左右。瑞士BOBST公司生产的SPRINTEPA106-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01mm左右，而国产自动平压模切机的模切精度绝大多数在015ham02mm范围内，只有少量机型能够达到01mm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。 图2-1 双列链传动正视图2， 纸板停歇可采用：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 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r=25cm齿根圆r=23.5cm齿顶圆r=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；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。图2-5 六杆机构 （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。图2-6 六杆机构各机构的最终选择：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-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：方案A：皮带轮传动-凸轮机构-连杆机构-普通夹子-直动杆凸轮机构-皮带轮-单级蜗杆传动机构方案B：链轮传动-凸轮机构-连杆机构-普通夹子-直动推杆凸轮机构-皮带轮-锥-圆柱齿轮传动机构方案C：链轮传动-不完全齿轮机构-凸轮机构-刚性弹簧夹-平面六杆曲柄滑块机构-V形带-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；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。(3) 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B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。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：(1) 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=1.3，由机械原理相关知识 ,动周期以156.5=180-23.5为分界点，也就是说分为0156.5和156.5360两个过程。2、走纸机构的分析当主轴转角为0126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156.5360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0156.5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。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0 156.5 360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） 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n1450r/min，N，下模移动的行程长度H500.5mm,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 no=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，其中生产阻力行程速比系数k为1.3，s为有效模切行程、t为周期， 为0.96。设 分别为皮带，轴承，齿轮的效率。则 选取电动机额定功率，使，查得，已知工作机转速，电动机转速。 表3-1电动机方案选型方案型号额定功率（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/dB净重/kg转速 r/min电流/A效率（）功率因素1Y112M-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：Y112M-4。表3-2 Y112M-4电动机安装尺寸型号安装尺寸(mm)外形尺寸(mm)ABCDEFGHKABACADHDLY112M-41901407028j66082416012245240190265400 图3-1 电动机3.2传动比的分配各级传动比1，传动装置的总传动比2，各级传动比的分配，初选，则齿轮减速器的传动比为取，可算出=2.87，则=3.3计算传动装置的运动参数和动力参数。 1，各级转速。 轴 轴 轴 工作轴 2，各轴功率轴轴轴轴3，各轴转矩轴轴轴轴 3.4 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，传动比.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，由表8-7查得工作情况系数，故2，选择V带的带型，根据，由图8-11选用A型。3，确定带轮的基准直径,，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=90mm验算带速v=6.78计算大带轮的基准直径d2；根据表8-8可知=250mm。4，确定V带的中心距a和基准长度ld；根据式初选中心距所需的基准长度由表8-2选取带基准长度ld=1600mm计算实际中心距中心距变化范围为436553mm。5，校核小带轮上的包角6，计算单根V带的额定功率Pr，由=90mm，和=1440，i=2.5和A带型，查表8-4b的，查表8-5得ka=0.952，查表8-2得kc=0.99计算V带的根数z 取4根。7计算单根V带的初拉力的最小值，由表8-3得A型带的单位长度质量q=0.1kg/m，所以=136.5N应使带实际初拉力。8计算压轴力最小值=1077N3.5减速器的齿轮设计 已知输入功率，小齿轮的转速=576r/min，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)。1，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=24，大齿轮齿数=244.01=97取97，选取螺旋角，一般选2，按齿面接触强度设计1. 确定公式内的各数值。 初选由图10-30选取区域系数由图10-26查得，=0.78+0.87=1.65.计算应力循环次数，=605761（2830015）=2.49计算小齿轮传动转矩=6.3由表10-7选取齿宽系数由表10-6查得材料的弹性影响系数由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限由图10-19取得接触疲劳寿命系数计算接触疲劳选用应力取失效效率为，安全系数s=1，所以2. 计算计算小齿轮的分度圆直径，由计算公式得计算圆周速度计算齿宽b及模数=2.251085mm=4.16计算纵向重合度， =0.318计算载荷系数k已知使用系数ka=1，根据v=1.7,7级精度，由图10-8查得动载系数kv=1.04。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，由表10-3查得，由图10-13查得，由表10-3查得，故载荷系数=。按实际的载荷系数校正所得分度圆直径，由式计算模数mn 3，按齿轮弯曲强度设计由式确定计算参数计算载荷系数 根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数计算当量齿数，查得齿形系数由表10-5查得，由表10-5查得应力校正系数由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲强度极限由图10-18取弯曲疲劳寿命系数.计算弯曲疲劳选用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4， ,计算大小齿轮的并且加以比较。设计计算=1.39mm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=1.5mm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d1=47.3mm来计算实际应有齿数所以取=31，=125。4几何尺寸计算计算中心距在这里将中心距圆整为122mm。按圆整后的中心距修正螺旋角因为值改变不多，故参数等不必修正。计算大小齿轮分度圆直径计算齿轮宽度圆整后取B2=45mm,B1=50mm用相同原理可选第二对齿轮的齿数23,74 .用相同方法可算得分度圆直径 齿宽 3.6轴的设计 以低速轴为例进行设计。已知=3.58kw ，=50r/min ，=684，齿轮齿宽 B=80mm, 齿数=5，=。1、求作用在齿轮上的力 已知低速级大齿轮的分度圆直径为 =234而 F= F= F F= Ftan=1588N圆周力F，径向力F及轴向力F的方向如图3-2示。2、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理，根据机械设计查取。 因为轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径，所选的直径要与联轴器的孔径相适应，这里为后面选取联轴器提供依据。而且轴端需开键槽，所以要将最小轴径增加5%，变为47.5mm。查机械设计手册，取标准直径58mm。4、初选轴承齿轮是斜齿轮，故轴承同时受有径向力和轴向力的作用。选用角接触球轴承为最佳。以上分析输出端的直径为48mm，从轴承产品目录中选取滚动轴承的型号为7212C，它的尺寸（内径外径宽度）为dDb=6011022。3、选择联轴器查机械设计图表14-1，取=1.3 ，则。根据轴的转速、最小轴径、计算转矩、，查GB5014-85，选用弹性柱销联轴器，其型号为：，公称转矩为1250N.m,半联轴器的孔径为48，与轴配合的轮毂长度为84。 1)拟定轴上零件的装配方案首先我们必须先确定轴上零件的拆装顺序和固定方式，才能确定轴的结构形状。采取齿轮从轴的右端装入，齿轮的右端用套筒固定，左端用轴肩定位。此时，齿轮在轴上的轴向位置被完全确定。齿轮的周向固定采用平键连接。采取过盈配合使轴承对称固定安装于齿轮的两侧，轴向用轴肩固定。初选定轴结构尺寸如下图。图3-2轴上零件装配与轴的结构示例(2)根据轴向定位要求确定轴的各段直径（从右到左）联轴器型号已确定，联轴器的右端用轴端挡圈定位，左端用轴肩进行定位。故轴段7的直径即为相配合的半联轴器的直径，取为48mm。轴段6的轴肩可对联轴器进行轴向定位，轴段6要比轴段的直径大510mm即可保证联轴器的可靠性，所以可以取轴段6的直径为567mm。由于轴段1和轴段5是放置滚动轴承的，所以轴段的直径取决于滚动轴承内圈直径，为60mm。考虑拆卸的方便，轴段4的直径只要比轴段5的直径大23mm就可以了，这里取为69mm。轴段3处的轴环，右侧可用来定位齿轮，左侧可用来定位滚动轴承，轴环的直径要满足比轴段2的直径(为69mm)大510mm的要求，查滚动轴承的手册，可得该型号的滚动轴承内圈安装尺寸最小为79mm，故这段直径取为79mm。 (3) 轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。对于齿轮，由手册查得平键的截面尺寸宽高=1610(GB1095-79)，键槽用键槽铣刀加工，长为80mm(标准键长见 GB1096-79),同时为了保证齿轮轮毂与轴的配合为H7/k6；同样，半联轴器与轴的联接，选用平键宽高长=201263，半联轴器与轴的配合为H7/k6。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为k6。（4）确定轴的各段长度轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，轴段6的长度比半联轴器的毂孔长度(为85mm)要短23mm，故该段轴长取为82mm。同理，轴段2的长度要比齿轮的轮毂宽度(为75mm)短23mm，故该段轴长取为72.5mm。轴段1的长度即滚动轴承的宽度, 齿轮轮毂长为75mm,同时考虑到齿轮与箱体内壁就有一距离，可取为45mm。轴环3宽度可取为12.5mm。考虑到轴承端盖的总宽度。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离，故取轴段6的长度为26mm。取齿轮距箱体内壁之距离为10mm，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取5mm。已知滚动轴承宽度为22mm，,则轴段4的长度为36mm。 (5)由于轴端需要倒角，可取245。6、按弯扭合成应力校核轴的强度 (1)画受力简图图：轴的空间受力。图和图：轴上作用力分解为垂直面受力和水平受力。零件作用于轴上的分布载荷或转矩，可当作集中力作用于轴上零件的宽度中点。轴上的支反力(图)水平面内支反力由 从而得出 又因为 从而可知 =3900.1垂直面内支反力(图)由 +又 图：垂直面的弯矩图图：水平面上的弯矩图支反力的位置，随轴承类型和布置方式不同而异，一般可按图5取定，其中a值参见滚动轴承样本，跨距较大时可近似认为支反力位于轴承宽度的中点。故。图：合成弯矩 垂直面的弯矩图和水平面上的弯矩图，按M计算合成 3图：转矩图图：当量弯矩转矩按脉动循环变化计算, 取修正系数为0.6 , 则N.mm(2) 校核轴的强度危险截面的判断对危险截面进行校核来判断轴的强度是否满足要求，而轴的危险截面多发生在当量弯矩较大且轴的直径较小处或当量弯矩最大处。根据轴的结构尺寸和当量弯矩图可知，截面处弯矩最大,属于危险截面；=4923141.65N.mmC-C、D-D截面尺寸，仅受纯转矩作用，虽D-D 截面尺寸最小，但由于轴最小直径是按扭转强度确定的，计算时已经留有余地。故强度肯定满足，无需校核弯扭合成强度。 强度校核：考虑键槽的影响，查表计算， 查表得275 MPa所以安全。 图3-3轴的载荷分析图3.7轴承的选择和校核已知轴承的预计寿命为=40800h，转速n=50r/min，=76.78N。由以上数据可选用角接触球轴承7216C，查滚动轴承样本知7216C的基本额定动载荷C=61000N，基本额定静载荷=48500N1、求两轴承的径向载荷NN2、求两轴承的计算轴向力查机械设计可知70000C型轴承，轴承派生力，其中判断系数,可初取=0.4，所以=1857.43N， =788.43N故=76.78+184.792=261.5N， =788.8N=0.058， =0.0162查表13-5可得，所以可得=2761N，=758N=143.214N，=186.73N=0.052，=0.015两次计算的相差不大，因此确定，=2761N，=758N。 3、求轴承当量动载荷因为，查表13-5得径向载荷系数和轴向载荷系数。轴承A ，；轴承B ，因工作情况平稳，查表13-6得=1.5，则 由=（X+Y）得=1.5（0.441643.35+1.33758）=48162N=1.5（11971+0）=2310N 4、验算轴承寿命因为，所以按轴承A的受力大小验算。由 =58000h=40800h 故所选用轴承满足寿命要求。第四章 半自动平压模切机的模切机构设计4.1平面六杆滑块机构设计 图4-1 六杆曲柄滑块机构的分析图AB=b-a,BC=e，CD=c，AD=d，CG=f，AC=a+b由设计要求已知极位夹角=23.5 , H=50mm在ABC和BCD中，由余弦定理得：同理，在BDF和CDG中分别可得：cos cos 则 =4.85：在ABC中，得 另外杆a为曲柄的条件为：（1） 在a、b、c、d四杆中，a为最小，c为最大；（2） a+cb+d 根据以上分析，可取 l=mm c=840mm f=840mm 带入以上公式可得 代入上述两个条件验算，符合要求。于是可得各杆长 a=40mm b=339.4mm c=840mm d=308mm f=840mm l=840mm4.2 链条及链轮的设计链条的设计 已知额定驱动功率，由于主动链轮由不完全齿轮机构传递的运动,所以可以大概估计主动链轮的转速为25比i=1，载荷平稳，中心线水平布置（以下查表，图均来自机械设计高教地八版)1. 选择链轮齿数 由于一般链轮齿数在17112之间。于是可取小链轮齿数，大链轮齿数。2.确定计算功率由表9-6查得，由图9-13查得，则计算功率3. 选择链条型号和节距 根据Pca=5.168kw，查图9-11，可选32A-2，查表9-1，链条节距为P=38.1mm，滚子直径d1=22.23。 4. 计算链节数和中心距 初选中心距a=11341905,取ao=1600mm，相应的链节数为=105.27取链节数为=105节，查表9-7得中心距计算
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