半自動平壓模切機(jī)課程設(shè)計.doc

沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計專用紙目錄1 目錄2 機(jī)械設(shè)計任務(wù)書3 機(jī)構(gòu)的運動分析4 機(jī)構(gòu)的的選型5 機(jī)械運動方案的評定和選擇6 機(jī)構(gòu)的設(shè)計7 課程設(shè)計小結(jié)8 參考文獻(xiàn)三 各部件運動分析1、模切機(jī)構(gòu)的分析當(dāng)主軸轉(zhuǎn)角為0-156.5，下模從行程最低點開始，在平面六桿機(jī)構(gòu)的帶動下向上移動至預(yù)定模切位置，進(jìn)行沖壓模切；當(dāng)主軸轉(zhuǎn)角為156.5-360，下模完成模切動作，快速急回運動至行程最低點即下一周期起點。2、走紙機(jī)構(gòu)的分析當(dāng)主軸轉(zhuǎn)角為0-156.5，特殊齒輪組（用于完成間歇運動）沒有嚙合運動，鏈輪鏈條處于靜止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)主軸轉(zhuǎn)角為156.5-360，特殊齒輪組輪齒參與嚙合，帶動鏈輪鏈條運動，進(jìn)行走紙運動。3、夾緊裝置的分析當(dāng)主軸轉(zhuǎn)角為0-156.5，帶動夾子的凸輪走過推程，遠(yuǎn)休止和回程使剛性彈簧夾完成夾紙動作；當(dāng)主軸轉(zhuǎn)角為156.5-360，凸輪處于近休止?fàn)顟B(tài)使剛性彈簧夾處于夾緊狀態(tài)。綜上所述運動循環(huán)圖如下：主軸轉(zhuǎn)角0 156.5(圖示位置) 360走紙機(jī)構(gòu)停止運動夾緊裝置送料夾緊輸入走紙模切機(jī)構(gòu)滑塊上升（模切）滑塊下降（回程）四 機(jī)構(gòu)的選型一 送料、模切機(jī)構(gòu)的選型 （一） 送料機(jī)構(gòu)的選型1、可選機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)供選機(jī)構(gòu)類型 紙板的輸送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 紙板的固定剛性彈簧夾普通夾子 2、選型原因：(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)在長時間傳輸、模切時摩擦大，易發(fā)熱，而雙列鏈輪傳動機(jī)構(gòu)適合于長時間在此惡劣環(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)計時，易實現(xiàn)從動件的運動時間和靜止時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由于面接觸且是間歇運轉(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，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，運用凸輪機(jī)構(gòu)和剛性彈簧的配合使用，能準(zhǔn)確、方便、自動的實現(xiàn)紙板的夾緊和松開動作。另外，使用普通夾子較難實現(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。3、最終選型：紙板的輸送選用雙列鏈輪傳動；紙板的停歇殊齒輪組選用特；紙板的固選用剛性彈簧夾。（二） 模切沖壓機(jī)構(gòu)的選型 1、可選機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)供選機(jī)構(gòu)急回機(jī)構(gòu)直動推桿凸輪機(jī)構(gòu)平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 2、選型原因：a、相對凸輪機(jī)構(gòu)而言，連桿機(jī)構(gòu)的運動副一般均為低副，其運動副元素為面接觸，壓力較小，潤滑好，磨損小，則承載能力較大，有利于實現(xiàn)增力效果。b、連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計、加工制造容易，經(jīng)濟(jì)性好，且低副一般為幾何封閉，工作的可靠性好。c、在滿足運動要求的條件下，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)運動規(guī)律，適用性強(qiáng)。另外，凸輪機(jī)構(gòu)增力效果差，設(shè)計加工制造困難，適用性差。3、 最終選型：平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。(三) 電動機(jī)的選型1、類型和結(jié)構(gòu)形式：三相異步籠型交流電動機(jī)，封閉式，380V，Y型；2、功率：Pw=Pcst=Pcstkk+1=2106210-3360030001.31.3+1=5.897 kw（Pw-功率、Pc-生產(chǎn)阻力、s-有效模切行程、t-周期、k-行程速比系數(shù)） =12332=0.960.9830.972=0.85（1，2，3分別為皮帶，軸承和齒輪的效率）故 Pd=Pw=6.938 kw PN=11 kw3、轉(zhuǎn)速：nw=n0=3000 r60 min=50rmin i=i1i2=16160 ( i1=24 i2=840 分別為皮帶和減速器的傳動比) 則 nd=n0i=8008000 r/min綜上所述3點，最終選型為：型號PN（kw）滿載時起動電流額定電流起動轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 r/min電流（380V）效率%功率因數(shù)Y160M1-111293020.887.20.887.02.02.2五 機(jī)械運動方案的評定和選擇由上述運動循環(huán)圖及題設(shè)要求可知，“半自動平壓模切機(jī)”主要分為三大部分：動力傳動機(jī)構(gòu)；走紙機(jī)構(gòu)；沖壓模切機(jī)構(gòu)。其中動力傳動機(jī)構(gòu)又分為動力傳遞機(jī)構(gòu)和變速轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。走紙機(jī)構(gòu)分為：紙板的輸送機(jī)構(gòu)，紙板的停歇機(jī)構(gòu)和紙板的固定機(jī)構(gòu)。沖壓模切機(jī)構(gòu)為急回機(jī)構(gòu)。 備選機(jī)構(gòu)列表： 機(jī)構(gòu)供選機(jī)構(gòu)類型 走紙機(jī)構(gòu)雙列鏈輪傳動皮帶輪傳動 紙板的固定剛性彈簧夾普通夾子沖壓模切機(jī)機(jī)構(gòu)直動推桿凸輪機(jī)構(gòu)平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)由上述備選機(jī)構(gòu)可得32種備選機(jī)械運動方案，從中選出3種典型可行方案如下：方案A：雙列鏈輪傳動-剛性彈簧夾-平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)方案B：雙列鏈輪傳動-剛性彈簧夾-直動推桿凸輪機(jī)構(gòu)方案C： 皮帶輪傳動-普通夾子-直動桿凸輪機(jī)構(gòu)典型可行方案評定方案A：1、示意圖剛性彈簧夾2、分析與評定(1)機(jī)械功能的實現(xiàn)質(zhì)量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現(xiàn)紙板的夾緊與松開動作，并運用特殊齒輪組完成走紙的間歇運動和準(zhǔn)確的定位，以實現(xiàn)與沖壓模切的協(xié)調(diào)配合。(2)機(jī)械的運動分析在同一傳動機(jī)構(gòu)的帶動下，雙列鏈輪機(jī)構(gòu)共同完成走紙的準(zhǔn)確定位，運動精度高，并且能和沖壓模切運動很好的配合完成要求動作工藝。(3)機(jī)械動力分析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間承受很大生產(chǎn)阻力而帶來的沖擊震動；整個機(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，可以長時間安全、穩(wěn)定的工作。(4)機(jī)械結(jié)構(gòu)合理性該機(jī)構(gòu)各構(gòu)件結(jié)構(gòu)簡單緊湊，尺寸設(shè)計簡單，機(jī)構(gòu)重量適中。(5)機(jī)械經(jīng)濟(jì)性平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計，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，其能更好的實現(xiàn)工作要求，以帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。方案B：1、 示意圖 2、分析與評定(1)機(jī)械功能的實現(xiàn)質(zhì)量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；運用凸輪機(jī)構(gòu)帶動走紙機(jī)構(gòu)間歇運動，由于長時間工作而磨損變形，會造成走紙機(jī)構(gòu)無法準(zhǔn)確定位。雖然能實現(xiàn)總體功能要求，但實現(xiàn)的質(zhì)量較差。(2)機(jī)械運動分析凸輪的長期間歇運動導(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)中的兩個凸輪機(jī)構(gòu)）耐磨性差。方案C：1、示意圖普通夾子2、分析與評定(1) 機(jī)械功能的實現(xiàn)質(zhì)量相對于方案B，皮帶傳送很難實現(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。總體上機(jī)械功能的實現(xiàn)質(zhì)量很差。(2) 機(jī)械運動分析皮帶傳送易磨損、打滑，走紙運動的精度低，又因很難實現(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)械功能的實現(xiàn)質(zhì)量、機(jī)械運動分析、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，方案A各方面性能均優(yōu)，故選擇其為最優(yōu)方案。六 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(一) 齒輪組的設(shè)計根據(jù)（一）中傳動比的分配設(shè)計以及整體尺寸綜合考慮，查圓柱齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表（GB/T 13571987）得：（1）、m1=2 a1=113mm z1=20 z2=z1i3=205.70=114（2）、m2=3 a2=139.5mm z1=20 z2=z1i4=203.67=73（3）、m3=0.5 a3=27.5mm z1=60 z2=z1I=6050 r/min60.218 r/min=50（4）、m4=6 a4=180mm z=30 由zmzm=t2t=0.5221.2=0.435得（二） 鏈輪、鏈條的設(shè)計依據(jù)上述整體尺寸，初步設(shè)計鏈輪直徑為300mm，查短節(jié)距傳動用精密滾子鏈的基本參數(shù)與主要尺寸（GB/T 1243-1997）得：齒數(shù)z=25 ，其直徑為d=303.989mm 則鏈條的節(jié)數(shù) n=d+2sp=77.55 即鏈條為：24A-1-78 GB/T 1243-1997（s為鏈輪中心距s=1000mm p為節(jié)距p=38.1mm）（三） 剛性彈簧夾及其配合凸輪的設(shè)計 剛性彈簧夾及其配合凸輪的尺寸如上，按設(shè)計要求配合凸輪只需完成在規(guī)定時間內(nèi)將夾子頂開和松弛兩個動作，故采用勻速運動規(guī)律即可滿足運動要求。雖然受剛性沖擊，但是作用力很小，運動要求簡單，所以可以滿足設(shè)計要求。故可得，推桿的位移曲線圖如下： 其中 t1t360=0.6781.2360=203.4 （t1為模塊上升時間，t為周期）凸輪角速度為=2t=0.6 rad/s ,轉(zhuǎn)速：n=30=50 r/min（四） 平面六桿滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計 AB=b-a,BC=e，CD=c，AD=d，CG=f，AC=a+b由設(shè)計要求可得極位夾角=K-1K+1180=23.478 H=50mm在ABC和BCD中，由余弦定理得：c21-cos=a21+cos+b2（1-cos）同理，在BDF和CDG中分別可得：cos1=c2+l2-f22cl cos2=c2+（l+H）2-f22c（l+H） 則 =1-2在ABC中，得 cos=e2+（a+b）2-（b-a）22e（a+b） =90-12- 故d=（a+b）2+c2-2（b+a)ccos另外桿a為曲柄的條件為：（1） 在a、b、c、d四桿中，a為最小，c為最大；（2） a+cb+d 根據(jù)以上分析，可取 l=500mm c=400mm f=300mm 帶入以上公式可得 a21.917+b20.083=480 考慮a為曲柄的條件，可得各桿長 a=15mm b=36.2mm c=400mm d=387.9mm f=300mm l=500mm(五) 飛輪設(shè)計根據(jù)平面六桿機(jī)構(gòu)的運動曲線圖，可知：在0.12秒時，等效構(gòu)件（零件2-1）有最大角速度max，由圖得v=-0.127m/s, 3=0.1897rad/s, 5=0.2058rad/s, 7=-0.3437rad/s, v2=-0.0269m/s,v3=-0.051m/s, v5=-0.024m/s, v7=-0.088m/s.在0.66s時，等效構(gòu)件的角速度可近似為0=50r/min=5.233rad/s, 由圖v=-0.094m/s, 3=1.0772rad/s, 5=-0.1221rad/s, 7=-0.2224rad/s， v2=0.0168m/s,v3=0.031m/s, v5=0.0165m/s, v7=0.0598m/s.在1.05秒時，等效構(gòu)件有最小角速度min，由圖得v=0m/s, 3=-2.4095rad/s, 5=-0.0174rad/s, 7=-0.0470rad/s, v2=0.02829m/s,v3=0.029m/s, v5=0.011m/s, v7=0.000159m/s.選桿件材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其密度=7.85103kg/m3,又取桿件的截面直徑d=50mm,且轉(zhuǎn)動慣量Je=mr2再根據(jù)運動方程式12Je2=12i=1n(mivsi2+Jsii2)可得:Je=0.05679kgm2，min=0.3283rad/s, max=5.9351rad/s.Wmax=12Je（max2-min2）=0.9970 J m=12（max+min）=3.29585rad/sJFWmax/(m2)- Je=0.58567 kgm2，( =17),取 JF=0.58567kgm2由GAD2=4gJF，取D=0.3m，則GA=260.2978N，又由GA=DHb，可取H=b=0.03m，則=76756.83N/m3.飛輪尺寸如下圖：七 課程設(shè)計小結(jié) 課程設(shè)計是對我們已學(xué)知識的一種檢驗的方法,通過對課程設(shè)計的完成我們可以知道自己學(xué)習(xí)中的不足和缺憾，對以后的學(xué)習(xí)是有很大幫助的。當(dāng)然，通過這次課程設(shè)計也增加了我們實踐的訓(xùn)練，這是我們邁向社會的一個過渡，增強(qiáng)我們團(tuán)體工作的能力，同時也增加我們獨立動手的能力。 雖然感覺有點累，不過當(dāng)看見自己設(shè)計的機(jī)構(gòu)能正常工作還是感覺是值得的，說實話，課程設(shè)計真的有點累然而，當(dāng)我一著手清理自己的設(shè)計成果，漫漫回味這兩周的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消雖然這是我剛學(xué)會走完的第一步，也是人生的一點小小的勝利，然而它令我感到自己成熟的許多，另我有了一中春眠不知曉的感悟。通過課程設(shè)計，使我深深體會到，干任何事都必須耐心，細(xì)致。課程設(shè)計過程中，許多計算有時不免令我感到有些心煩意亂：有兩次因為不小心我計算出錯，只能毫不情愿的重來。但一想到今后自己應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的社會責(zé)任，想到世界上因為某些細(xì)小失誤而出現(xiàn)的令世人無比震驚的事故，我不禁時刻提醒自己，一定要養(yǎng)成一種高度負(fù)責(zé)，認(rèn)真對待的良好習(xí)慣這次課程設(shè)計使我在工作作風(fēng)上得到了一次難得的磨練 八 參考文獻(xiàn) 1.師忠秀,王繼榮主編.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003 2.裘建新主編.北京:高等教育出版社,20061、工作原理及工藝動作過程半自動平壓模切機(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。它可對各種規(guī)格的紙板、厚度在4