半自動平壓模切機機械原理課程設(shè)計

半自動平壓模切機機械原理課程設(shè)計機械原理課程設(shè)計講明書課程題目：平壓模切機學(xué)院：機械工程學(xué)院專業(yè)：機械工程及自動化班級：機械09-2班姓名：卡哈爾斯依提學(xué)號：20092001453指導(dǎo)教師：穆塔里夫時間：2012年7月3日成績：新疆大學(xué)機械工程學(xué)院20年7月新疆大學(xué)《機械原理課程設(shè)計》任務(wù)書班級:機械09-2班課程設(shè)計題目:

姓名:平壓模切機

卡哈爾課程設(shè)計完成內(nèi)容:設(shè)計講明書一份(要緊包括:運動方案設(shè)計、方案的決策與尺度綜合、必要的機構(gòu)運動分析和有關(guān)的機構(gòu)運動簡圖)發(fā)題日期:20年6月26日完成日期:20年7月3日指導(dǎo)教師:穆塔里夫平壓模切機設(shè)計講明書設(shè)計目的通過本課程設(shè)計將學(xué)過的基礎(chǔ)理論知識進行綜合應(yīng)用，著手設(shè)計“半自動平壓模切機”。通過對機構(gòu)的選型、設(shè)計；對機械傳動方案、機械運動方案的選擇和評判而培養(yǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，運算能力。熟悉一樣的機械裝置設(shè)計過程。工作原理及工藝動作過程半自動平壓模切機是印刷，包裝行業(yè)壓制紙盒、紙箱制品的專用設(shè)備。它能夠?qū)Ω鞣N規(guī)格的紙板、厚度在4mm一下的瓦楞紙板，以及各種高級精細的印刷品進行壓痕、切線、壓凹凸。通過壓痕、切線的紙板，用手工或機械沿切線除去掉邊料后，沿壓出的壓痕可折疊成各種紙盒、紙箱，或制成凹凸的商標。它的工藝動作要緊有兩個：一是將紙板走紙到位，二是進行沖壓模切。其具體工作動作順序如下：半自動平壓模切機工藝動作順序印夾輸模輸松紙刷緊入切出開盒紙紙走沖走走余板板紙壓紙紙料運動循環(huán)圖機構(gòu)運動要求從機器的工藝動作能夠看出，能夠把整個機構(gòu)運動的運動分成兩個部分，一是輔助運動，它能夠用于完成紙板的夾緊，走紙，松開等動作。對實現(xiàn)該運動的傳動機構(gòu)要求做間歇運動；二是主運動，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)運動。其特點是行程短，受載大。本機構(gòu)要求行程是50毫米，最大載荷是，工作速度是每小時壓制3000張。另外，主運動和輔運動要相互和諧。運動示意圖由上述機構(gòu)運動要求，繪制如下運動示意草圖：走紙機構(gòu)夾緊裝置夾緊裝置模切機構(gòu)主軸（三） 各部件運動分析主軸的選擇和轉(zhuǎn)角運算為了運算和設(shè)計方便，選擇變速箱的輸出軸為運動分析主軸，如上圖所示。由原始數(shù)據(jù)和設(shè)計要求知，平面六桿機構(gòu)的行程速比系數(shù) K=1.3，則極位夾角 °并知該運動周期分為兩部分， 以156.5°（156.5°=180°-23.5°）為界分為0°---156.5°和156.5°--360°兩個過程。2、模切機構(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，在平面六桿機構(gòu)的帶動下向上移動至預(yù)定模切位置，進行沖壓模切；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。3、走紙機構(gòu)的分析當(dāng)主軸轉(zhuǎn)角為0°---156.5°，專門齒輪組（用于完成間歇運動）沒有嚙合運動，鏈輪鏈條處于靜止狀態(tài)；當(dāng)主軸轉(zhuǎn)角為 156.5°--360°，專門齒輪組輪齒參與嚙合，帶動鏈輪鏈條運動，進行走紙運動。4、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°，凸輪處于近休止狀態(tài)使剛性彈簧夾處于夾緊狀態(tài)。（四） 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°走紙機構(gòu)停止運動夾緊裝置送料夾緊輸入走紙模切機構(gòu)滑塊上升（模切）滑塊下降（回程）送料、模切機構(gòu)的選型（一） 送料機構(gòu)的選型1、可選機構(gòu)機構(gòu)供選機構(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凸輪機構(gòu)專門齒輪組構(gòu)紙板的固定剛性彈簧夾一般夾子2、選型緣故：(1)關(guān)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、適合于本機構(gòu)的遠距離傳遞；c、本機構(gòu)在長時刻傳輸、模切時摩擦大，易發(fā)熱，而雙列鏈輪傳動機構(gòu)適合于長時刻在此惡劣環(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)關(guān)于紙板的停歇，選用專門齒輪組：a、相對凸輪機構(gòu)相比而言，專門齒輪組制造容易，工作可靠。b、專門齒輪組在設(shè)計時，易實現(xiàn)從動件的運動時刻和靜止時刻的比例在較大范疇內(nèi)調(diào)劑，適用范疇廣。c、專門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。另外凸輪機構(gòu)制造加工困難，易磨損。(3)關(guān)于紙板的固定，選用剛性彈簧夾：a、在走紙時，相對一般夾子而言，由于剛性彈簧力的作用，能夠自動的將紙板夾緊，并準確平穩(wěn)的走紙；b、在夾緊和松開紙板時，運用凸輪機構(gòu)和剛性彈簧的配合使用，能準確、方便、自動的實現(xiàn)紙板的夾緊和松開動作。另外，使用一般夾子較難實現(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） 模切沖壓機構(gòu)的選型1、可選機構(gòu)機構(gòu)急回機構(gòu)

直動推桿凸輪機構(gòu)

供選機構(gòu)平面六桿曲柄滑塊機構(gòu)2、選型緣故：a、相對凸輪機構(gòu)而言，連桿機構(gòu)的運動副一樣均為低副，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)增力成效。b、連桿機構(gòu)的設(shè)計、加工制造容易，經(jīng)濟性好，且低副一樣為幾何封閉，工作的可靠性好。c、在滿足運動要求的條件下，連桿機構(gòu)能夠靈活改變各桿件的相對長度來調(diào)劑運動規(guī)律，適用性強。另外，凸輪機構(gòu)增力成效差，設(shè)計加工制造困難，適用性差。最終選型：平面六桿曲柄滑塊機構(gòu)。機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”要緊分為三大部分：動力傳動機構(gòu)；走紙機構(gòu)；沖壓模切機構(gòu)。其中動力傳動機構(gòu)又分為動力傳遞機構(gòu)和變速轉(zhuǎn)向機構(gòu)。走紙機構(gòu)分為：紙板的輸送機構(gòu)，紙板的停歇機構(gòu)和紙板的固定機構(gòu)。沖壓模切機構(gòu)為急回機構(gòu)。備選機構(gòu)列表：機構(gòu)供選機構(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凸輪機構(gòu)專門齒輪組構(gòu)紙板的固定剛性彈簧夾一般夾子急回機構(gòu)直動推桿凸輪機構(gòu)平面六桿曲柄滑塊機構(gòu)動力傳遞機構(gòu)聯(lián)軸器V形帶變速轉(zhuǎn)向機構(gòu)圓柱齒輪傳動機構(gòu)單級蝸桿傳動機錐--圓柱齒輪傳動構(gòu)機構(gòu)由上述備選機構(gòu)可得32種備選機械運動方案，從中選出3種典型可行方案如下：方案A：雙列鏈輪傳動----專門齒輪組----剛性彈簧夾----平面六桿曲柄滑塊機構(gòu)----V形帶----圓柱齒輪傳動機構(gòu)方案B：雙列鏈輪傳動----凸輪機構(gòu)----剛性彈簧夾----直動推桿凸輪機構(gòu)----聯(lián)軸器----錐--圓柱齒輪傳動機構(gòu)方案C：皮帶輪傳動----凸輪機構(gòu)----一般夾子----直動桿凸輪機構(gòu)----聯(lián)軸器----單級蝸桿傳動機構(gòu)典型可行方案評定方案A：1、示意圖2、分析與評定(1)機械功能的實現(xiàn)質(zhì)量由于V形帶和齒輪的組合傳動，功率缺失小，機械效率高，可靠性高；平面六桿曲柄滑塊機構(gòu)能夠承擔(dān)專門大的生產(chǎn)阻力，增力成效好，能夠平穩(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，剛性彈簧夾并運用專門齒輪組完成走紙的間歇運動和準確的定位，以實現(xiàn)與沖壓模切的和諧配合。(2)機械的運動分析在同一傳動機構(gòu)的帶動下，專門齒輪和雙列鏈輪機構(gòu)共同完成走紙的準確定位，運動精度高，同時能和沖壓模切運動專門好的配合完成要求動作工藝。(3)機械動力分析平面六桿曲柄滑塊機構(gòu)有良好的力學(xué)性能，在飛輪的調(diào)劑下，能大大的降低因短時刻承擔(dān)專門大生產(chǎn)阻力而帶來的沖擊震動；整個機構(gòu)（專門是六桿機構(gòu)和專門齒輪組）具有專門好的耐磨性能，能夠長時刻安全、穩(wěn)固的工作。(4)機械結(jié)構(gòu)合理性該機構(gòu)各構(gòu)件結(jié)構(gòu)簡單緊湊，尺寸設(shè)計簡單，機構(gòu)重量適中。(5)機械經(jīng)濟性平面六桿曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計，加工制造簡單，使用壽命長，修理容易，經(jīng)濟成本低，盡管專門齒輪組設(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)濟效益。方案B：示意圖2、分析與評定(1)機械功能的實現(xiàn)質(zhì)量相較于方案A的V形帶，聯(lián)軸器的傳遞效率盡管高，然而減速成效差；采納直動推桿凸輪機構(gòu)難承擔(dān)專門大的生產(chǎn)阻力，不能專門好的完成沖壓模切功能；運用凸輪機構(gòu)帶動走紙機構(gòu)間歇運動，由于長時刻工作而磨損變形，會造成走紙機構(gòu)無法準確定位。盡管能實現(xiàn)總體功能要求，但實現(xiàn)的質(zhì)量較差。(2)機械運動分析凸輪的長期間歇運動導(dǎo)致微小誤差積存，從而引起走紙定位的準確性下降，最終引起各執(zhí)行機構(gòu)間的配合運動失調(diào)。(3)機械動力分析直動推桿凸輪機構(gòu)難以承擔(dān)專門大的生產(chǎn)阻力，不便長期在重載條件下工作，不能專門好的滿足沖壓模切的力學(xué)要求； 該方案中的凸輪機構(gòu)（包括機構(gòu)中的兩個凸輪機構(gòu)）耐磨性差。(4)機械結(jié)構(gòu)合理性該機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，但由于凸輪機構(gòu)的使用，造成整體機構(gòu)的尺寸專門重量都較大。(5)機械經(jīng)濟性由于凸輪機構(gòu)和錐圓柱齒輪的設(shè)計、加工制造較難，用料較大，修理不易，故而生產(chǎn)和修理經(jīng)濟成本均較高。方案C：1、示意圖2、分析與評定機械功能的實現(xiàn)質(zhì)量有關(guān)于方案B，皮帶傳送專門難實現(xiàn)走紙的準確定位；一般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；采納蝸桿減速器，一般夾子結(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上機械功能的實現(xiàn)質(zhì)量專門差。機械運動分析皮帶傳送易磨損、打滑，走紙運動的精度低，又因?qū)ｉT難實現(xiàn)準確定位與沖壓模切的和諧性差。機械動力分析直動推桿凸輪機構(gòu)難以承擔(dān)專門大的生產(chǎn)阻力，不便長期在重載條件下工作，不能專門好的滿足沖壓模切的力學(xué)要求； 該方案中的凸輪機構(gòu)（包括機構(gòu)中的兩個凸輪機構(gòu)）和平帶耐磨性差。機械機構(gòu)合理性該機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，但由于凸輪機構(gòu)的使用，造成整體機構(gòu)的尺寸專門重量都較大。機械機構(gòu)經(jīng)濟性由于一般夾子的使用，降低了生產(chǎn)成本，但由于其易磨損，修理成本大，又由于凸輪機構(gòu)和蝸桿機構(gòu)的存在，經(jīng)濟成本依舊專門大。綜上所述，從機械功能的實現(xiàn)質(zhì)量、機械運動分析、機械動力分析、機械結(jié)構(gòu)合理性、機械經(jīng)濟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。電動機的選型1、類型和結(jié)構(gòu)形式：三相異步籠型交流電動機，封閉式，380V，Y型；2、功率：=5.897kw---功率、---生產(chǎn)阻力、s---有效模切行程、t’---周期、k---行程速比系數(shù)）（ 分不為皮帶，軸承和齒輪的效率）故 kw3、轉(zhuǎn)速：( =8~40 分不為皮帶和減速器的傳動比 )則4、電動機方案選型轉(zhuǎn)速r/min傳動比重量參考價總方案型號格傳減速同步滿載NV帶（kw）（元）動器比1Y160M1-11300029301170135058.2.820.93162Y160M-411150014601230180029.2.511.6823Y160L-61110009701470160019.9.724綜上所述4點，最終選型為：滿載時起動電起動轉(zhuǎn)最大轉(zhuǎn)型號轉(zhuǎn)速電流效率功率流額定矩額定矩額定（kw）r/min（380V）%因數(shù)電流轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩Y160M1-293020.887.20.887.02.02.2111安裝尺寸：型號安裝尺寸(mm)外形尺寸(mm)ABCDEFGHKABACADHDLY160M1-252110421112371615333326386014080005555機械傳動設(shè)計（一） 傳動比的分配總傳動比：分配傳動比： （ 分不為皮帶和減速器傳動比），為使V型帶傳動外廓尺寸不至過大，初步取 ，則同理，按展開式考慮潤滑條件，為使兩級大齒輪直徑相近，由展開式曲線，查得=5.70，則（二） 齒輪組的設(shè)計按照（一）中傳動比的分配設(shè)計以及整體尺寸綜合考慮，查圓柱齒輪標準模數(shù)系列表（GB/T1357—1987）得：（1）、m1=2 a1=113mm z1=20 z2=z1·i3=20 5.70=1142）、m2=3a2=139.5mmz1=20z2=z1·i4=203.67=73（3）、m3=0.5 a3=27.5mm z1=60 z2=z1·I’=60 =50（4）、m4=6 a4=180mm z=30 由 =0.435得z’=13（三） 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)距傳動用周密滾子鏈的差不多參數(shù)與要緊尺寸（GB/T1243--1997）得：齒數(shù)z=25，其直徑為d=303.989mm則鏈條的節(jié)數(shù) 即鏈條為：24A-1-78GB/T1243-1997（s為鏈輪中心距s=1000mm p為節(jié)距p=38.1mm）（四）軸承和鍵的設(shè)計按照上述齒輪模數(shù) m和齒數(shù)z，求得相應(yīng)直徑d=mz，以及軸的轉(zhuǎn)速（見第九章第一節(jié)：軸的參數(shù)）等查深溝球軸承（ GB/T276--1994）得下表：差不多額定極限轉(zhuǎn)速軸軸承尺寸/mm載荷(r·)代安裝尺寸/mm代/kN號號dDB脂油I軸1535115.67.653.721800220062020320.6002II4585191.131.520.57000900062052781軸9III5090201.135.023.26700850062157831軸0IV3580211.533.419.28000950063044711.5軸07V軸6512231.557.240.050006300621741111.503VI1535115.67.653.721800220062020320.6軸002同上述，查一般平鍵（ GB/T1096--1990）得鍵的公稱尺寸 鍵槽尺寸軸代號b(h9)h(h11)L(h14)t公稱公差公稱公差I(lǐng)軸5510~563.0+0.12.3+0.1II軸14930~1605.5+0.23.8+0.2III軸161045~1806.0+0.24.3+0.2IV軸10822~1105.0+0.23.3+0.2V軸201256~2207.5+0.24.9+0.2VI軸6614~703.502.80（五） V形帶的設(shè)計由上圖得：|Α 皮帶的長度 l=α· +2a·sin|Αα+（π-α）其中cosα=故皮帶A：a=800mm 則α=1.4005 l=2517.785mm 查一般V帶的基準GB/T11544--1997）得此皮帶型號為：A2500GB/T11544-1997皮帶

B：

a=295.68mm 則α=1.518 l=1111.315mm 查表得此皮帶型號為：A1120GB/T11544-1997皮帶

C：

a=1016.07mm 則α=1.5549 l=2551.505mm 查表得此皮帶型號為：A2500GB/T11544-1997（六） 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)定時刻內(nèi)將夾子頂開和放松兩個動作，故采納勻速運動規(guī)律即可滿足運動要求。盡管受剛性沖擊，然而作用力專門小，運動要求簡單，因此能夠滿足設(shè)計要求。故可得，推桿的位移曲線圖如下：|/°其中（ 為模塊上升時刻，t為周期）凸輪角速度為,轉(zhuǎn)速：（七） 平面六桿滑塊機構(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θ= H=50mm在?ABC和?BCD中，由余弦定理得：同理，在?BDF和?CDG中分不可得：cos cos 則在?ABC中，得β=90°-- 故d=另外桿a為曲柄的條件為：在a、b、c、d四桿中，a為最小，c為最大；a+c≤b+d按照以上分析，可取 l=500mm c=400mm f=300mm 帶入以上公式可得=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機構(gòu)運動簡圖附：專門齒輪組（4）的簡圖V4VI3傳動和執(zhí)行機構(gòu)運動尺寸運算（一） 軸的參數(shù)各軸轉(zhuǎn)速I．II.III. r/min（2）各軸輸入功率

IVIII2III 1輸出功率：各軸輸入轉(zhuǎn)矩：輸出轉(zhuǎn)矩：由上述各項得：軸名功率P（kw）轉(zhuǎn)矩T（）轉(zhuǎn)速n傳動比效率r/miniη輸入輸出輸入輸出電動機6.93822.612930軸2.80.96I軸6.666.5360.7959.571046.435.700.95II軸6.336.20329.36322.77183.58III6.025.901149.041126.0650.023.670.95/°軸|（二）凸輪運動曲線圖|/°|/°平面六桿曲柄滑塊機構(gòu)運動曲線圖通過SolidWorks中COSMOSMotion三維實體仿真模擬獲得各機構(gòu)桿件運動草圖如下：（1）各桿件角速度圖??12?-77s5/g-152de(Z桿-件-3b0.000.120.240.360.480.600.720.840.961.081.20?????(se?????30-10s17-18/ge0.120.240.360.480.600.720.840.961.081.200.00(????(seZ-5?????-8672c-202030.120.240.360.480.600.720.840.961.081.200.00/????(seg103eZ--265????55cs?/g-733de(Z-6??（?2）各桿件角加速度圖?-1202??0.120.240.360.480.600.720.840.961.081.20?153-42????(sec73es-91/gedZ????(se-?-6??????-85?-164桿件c0.00 0.12 0.24 0.36 0.48 0.60 0.72 0.84 0.96 1.08 1.20????(se3）各桿件質(zhì)心速度圖桿件a42mm35Y--43?7??0.000.120.240.360.480.600.720.840.961.081.20??????(se/?21m-27m(Y-1296???-61????b0.000.120.240.360.480.600.720.840.961.081.20桿件/-9????(se75mm(Y--24??21?0.000.120.240.360.480.600.720.840.961.081.20?桿?件f?????(se??-34-88-Y桿件c0.000.120.240.360.480.600.720.840.961.081.20?????(se??360188????347109/mm(（4）滑塊運動曲線圖Y33330??0.120.240.360.480.600.720.840.961.081.20?滑?塊質(zhì)心位置?????(se??982?-49e487sm/-127m(0.000.120.240.360.480.600.7