半自動平壓模切機的課程設計

1、<p><b>　　前 言</b></p><p>　　機械原理課程設計是為了培養(yǎng)學生的開發(fā)和創(chuàng)新機械產(chǎn)品的能力，高等學校工科本科《機械原理課程教學基本要求》中對機械原理課程設計提出的要求是：“結(jié)合一上簡單的機械系統(tǒng)，綜合運用所學理論和方法，使學生能受到擬定機械運動方案的初步訓練，并能對方案中某些機構(gòu)進行分析和設計”。在機械原理課程中加強機械運動簡圖設計能力的培養(yǎng)，已越來越為廣大

2、師生所認識。</p><p>　　機械原理課程設計要求針對某種簡單機器（它的工藝動作過程比較簡單）進行機械運動簡圖設計，其中包括機器功能分析、工藝動作過程確定、執(zhí)行機構(gòu)選擇、機械運動方案評定、機構(gòu)尺度綜合等等。通過機械原理課程設計，可以進一步鞏固、掌握并初步運用機械原理的知識和理論，更為重要的是培養(yǎng)開發(fā)和創(chuàng)新機械的能力。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)在機械原理課程設計中占有十分重要的位置。</p><p>

3、;　　通過機械原理課程設計培養(yǎng)了學生的系統(tǒng)設計和機構(gòu)設計能力、開發(fā)和創(chuàng)新能力及應用計算機的能力。機械原理課程設計已取得了預期效果，使機械原理課程教學有了新發(fā)展，其意義是深遠的。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一：課程設計任務書.............................................2</p&g

4、t;<p>　　二：功能和設計要求.............................................3</p><p>　　三：總功能分解.................................................4</p><p>　　一．總功能分析........................................

5、......4</p><p>　　二．功能元分解..............................................4</p><p>　　三．功能元求解..............................................4</p><p>　　四：機械運動方案的選擇評價及確定....................

6、...........5</p><p>　　五：運動循環(huán)圖.................................................11</p><p>　　六：原動機的選擇...............................................12</p><p>　　七：機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)的設計........

7、.......................14</p><p>　　八：體會.......................................................17</p><p>　　九：參考文獻...................................................18</p><p><b>

8、;　　課程設計任務書</b></p><p>　　題目：半自動平壓模切機</p><p>　　工作原理及工藝動作過程</p><p>　　半自動平壓模切機是印刷、包裝等行業(yè)壓制紙盒紙箱等紙制品的專用設備，它可用來對各種規(guī)格的白紙板及厚度在4mm以下的瓦楞紙板以及各種高級精細的印刷品進行壓痕、切線、折疊以及壓制凹凸商標等，經(jīng)過壓痕、切線的紙板，用手工或機械

9、沿切線處去掉邊料后，沿壓出的壓痕可折疊成各種紙盒、紙箱，或制成凹凸商標，可以成批量的生產(chǎn)，實現(xiàn)規(guī)?；?。</p><p>　　它的工藝動作主要有兩個：一是將紙板走紙到位，二是進行沖壓模切。</p><p><b>　　原始數(shù)據(jù)及設計要求</b></p><p>　　1）每小時壓制紙板3000張。</p><p>　　2）上

10、模固定，下模向上移動的行程長度，回程的平均速度為工作行程的平均速度的1.3倍。</p><p>　　3）工作行程的最后2mm范圍內(nèi)受到生產(chǎn)阻力N，回程時不受力。下模和滑塊的質(zhì)量共約120kg。</p><p>　　4）工作臺面離地面的距離約1200mm。</p><p>　　5）所設計的機構(gòu)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。</p>

11、<p><b>　　設計方案提示</b></p><p>　　走紙機構(gòu)可采用雙列鏈傳動，走紙橫塊其兩端分別固定在前后兩根 鏈條上，橫塊上裝有若干夾緊片以夾緊紙板。主動鏈輪由間歇運動機構(gòu)帶動以實現(xiàn)定時走紙。</p><p>　　模切機構(gòu)一般可采用六桿沖壓機構(gòu)，在紅板停頓時進行沖壓模切。沖壓機構(gòu)要求急回并節(jié)省動力。</p><p>

12、　　由于沖壓模切機構(gòu)僅在短時間內(nèi)承受很大生產(chǎn)阻力，為了減小周期性速度波動可選用較小容量的電機，一般需安裝飛輪。</p><p><b>　　設計任務</b></p><p>　　根據(jù)工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖。</p><p>　　進行送料、模切機構(gòu)的選型。</p><p>　　機械運動方案的評定和選擇。</p&g

13、t;<p>　　根據(jù)給定的生產(chǎn)阻力及工作裕量選定合適的電動機。</p><p><b>　　進行飛輪設計。</b></p><p>　　按選定的電動機和執(zhí)行機構(gòu)運動參數(shù)擬定機械傳動方案。</p><p>　　畫出機械運動方案簡圖。</p><p>　　對傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)進行運動尺寸計算。

14、 指導老師（簽名）</p><p>　　年 月 日</p><p>　　二、半自動平壓模切機的功能和設計要求：</p><p><b>　?。保δ?lt;/b></p><p>　　半自動平壓模切機是印刷、包裝等行業(yè)壓制紙盒紙箱等紙制品的專用設備，它可用來對各種規(guī)格的白紙板及厚度在4mm以下的瓦楞

15、紙板以及各種高級精細的印刷品進行壓痕、切線、折疊以及壓制凹凸商標等，經(jīng)過壓痕、切線的紙板，用手工或機械沿切線處去掉邊料后，沿壓出的壓痕可折疊成各種紙盒、紙箱，或制成凹凸商標，可以成批量的生產(chǎn)，實現(xiàn)規(guī)?；?。</p><p>　　壓紙工藝過程分為“走紙”和“且?！薄Ｉ夏９潭?，下模沖壓。</p><p><b>　　將紙板走紙到位。</b></p><p

16、><b>　　進行沖壓模切。</b></p><p>　　2．原始數(shù)據(jù)和設計要求</p><p>　　1）每小時壓制紙板3000張。</p><p>　　2）上模固定，下模向上移動的行程長度，回程的平均速度為工作行程的平均速度的1.3倍。</p><p>　　3）工作行程的最后2mm范圍內(nèi)受到生產(chǎn)阻力N，回程時不受

17、力。下模和滑塊的質(zhì)量共約120kg。</p><p>　　4）工作臺面離地面的距離約1200mm。</p><p>　　5）所設計的機構(gòu)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。</p><p><b>　　三．總功能的分解：</b></p><p><b>　　一、總功能的分析</b>

18、</p><p>　　半自動平壓模切機是印刷、包裝等行業(yè)壓制紙盒紙箱等紙制品的專用設備，</p><p>　　其主要功能是進行壓痕、切線、折疊以及壓制凹凸等。</p><p><b>　　二、功能分解</b></p><p>　　根椐工藝動作要求可將其總功能分解為兩個分功能：</p><p>　　

19、將紙板走紙到位；紙板走紙過程中，要求傳動紙板的機構(gòu)間歇運動，也 就 是說，此功能完成的是紙板間歇移動運動。</p><p>　　進行沖壓模切；沖壓模切過程中，要求執(zhí)行機構(gòu)上的沖壓構(gòu)件上下往復 移動，以達到壓痕，切線，壓凹凸的功能，因此，這個功能的主要作用就是保證沖壓構(gòu)件，滑塊的上下往復運動。</p><p><b>　　三、功能元求解</b></p>

20、<p><b>　　形態(tài)學矩陣：</b></p><p>　　四．機械運動方案的選擇評價及確定：</p><p>　　根據(jù)功能元求解的形態(tài)學矩陣，可以求出半自動平壓模切機的機械運動方案數(shù)目為：</p><p>　　現(xiàn)在我們可以根據(jù)給定的條件、各機構(gòu)的相容性和盡量使機構(gòu)簡單等要求來選擇方案：</p><p>　

21、　根據(jù)機構(gòu)的功能，運動規(guī)律的形式，傳動精度高低，機構(gòu)的工作性能，應用范圍可調(diào)性，運轉(zhuǎn)速度，承載能力，機構(gòu)的動力性能，加速度峰值，可靠性，經(jīng)濟性，（制造難易，能耗大小），結(jié)構(gòu)緊湊（尺寸，重量，結(jié)構(gòu)復雜性）等要求來選擇方案。由此可以選擇兩個結(jié)構(gòu)比較簡單的方案。</p><p><b>　　模切沖壓機構(gòu)：</b></p><p>　　方案一：雙列鏈傳動機構(gòu)，多桿滑塊機構(gòu)。&

22、lt;/p><p>　　方案二：帶傳動機構(gòu)，連桿凸輪組合機構(gòu)。</p><p>　　方案號               1          2  

23、;          A從發(fā)電機傳遞動力    皮帶       鏈          B變速，改變旋向      皮帶  

24、;     鏈          C產(chǎn)生急回運動        凸輪       桿     D急回運動   &

25、#160;  曲柄搖桿機構(gòu)  曲柄滑塊機構(gòu)  </p><p><b>　　走紙機構(gòu)：</b></p><p>　　方案一、帶輪機構(gòu)，凸輪 ，夾子，</p><p>　　方案二、鏈輪機構(gòu)， 特殊齒輪 。</p><p>　　方案號  

26、;            1             2     A紙板的輸送     帶輪機構(gòu)   

27、60;  鏈輪機構(gòu)     B紙板的停歇        凸輪       特殊齒輪     C紙板的定位        夾子 

28、 </p><p>　　對這兩個方案，可以用模糊綜合評價選優(yōu)。兩種機構(gòu)各項性能指標的評價如下：</p><p>　　H值 49.2570.5</p><p>　　由以上分析，顯然可以得到以上結(jié)論：多桿滑塊機構(gòu)在承受載荷，加速度，耐磨性，制造難易，重量和結(jié)構(gòu)復雜性這些具體項目的性能明顯優(yōu)于連桿凸輪組合機構(gòu)，而這些指標對于半自動平壓模切機來說是很

29、重要的，因此，在兩者之間選擇六連桿機構(gòu)。至于在運動規(guī)律和尺寸方面，連桿凸輪機構(gòu)所占的優(yōu)勢，在半自動平壓模切機的設計要求中不是很重要考慮的，因此可以忽略六連桿機構(gòu)在此方面的不足。綜上所述，選擇六連桿機構(gòu)作為沖壓模切機構(gòu)。</p><p>　　帶傳動機構(gòu)和鏈傳動機構(gòu)的選擇。帶傳動結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，成本低廉，沖擊力小，傳動平穩(wěn)，噪聲小，但是傳動效率低，壽命較短等缺點。鏈傳動機構(gòu)因多對齒輪同時嚙合，要求承載能力大，傳動

30、效率高，以及可實現(xiàn)中心矩較大的軸間傳動，但傳動有沖擊，振動和噪聲。由于半自動平壓模切機在設計時要求傳動機構(gòu)有較大的承載能力，較高的機械效率要求，因此，在比較之后，選擇鏈傳動機械。</p><p>　　多桿滑塊機構(gòu)（模切沖壓機構(gòu)方案一）</p><p>　　半自動平壓模切機的機構(gòu)(方案一)</p><p>　　半自動平壓模切機運動簡圖（方案二）</p>

31、<p>　　凸輪機構(gòu)與特殊齒輪機構(gòu)（沖壓模切機構(gòu)方案二）</p><p><b>　　五：運動循環(huán)圖</b></p><p>　　對于半自動平壓模切機運動循環(huán)圖主要是確定沖壓模切和走紙兩個執(zhí)行構(gòu)件的先后順序，以利對各執(zhí)行機構(gòu)的設計、裝配和調(diào)試。</p><p>　　半自動平壓模切機的模切機構(gòu)為主機構(gòu)，以它的主動件的零位角為橫坐標的起點

32、，縱坐標表示各執(zhí)行構(gòu)件的位移起迄位置。</p><p><b>　　六：原動機的選擇</b></p><p>　　1、常用原動機的運動形式</p><p>　　2、常用原動機的驅(qū)動方式</p><p>　　3、選擇原動機應考慮的因素</p><p>　　必須考慮現(xiàn)場能源供應情況。</p>

33、;<p>　　必須考慮到原動機的機械特性各工作制度與工作機相匹配。</p><p>　　必須考慮到工作機對原動機提出的起動，過載運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，調(diào)速和控制等方面的要求。</p><p>　　必須考慮工作環(huán)境的因素。</p><p>　　必須考慮工作可靠，操作簡易，維修方便。</p><p>　　為了提高機械系統(tǒng)的經(jīng)濟效益，必須考慮經(jīng)

34、濟成本，包括初始成本和運轉(zhuǎn)維護成本，此外，所選取的原動機的額定功率必須滿足負載需要，但也不宜過大，對電動機來說選電動機功率過大造成功率因素過低也是不經(jīng)濟的。</p><p><b>　　4、原動機的選擇</b></p><p>　　根據(jù)半自動平壓模切機的設計要求以及綜合原動機選擇時應考慮的因素，可以初步選定Y系列三相異步電動機作為半自動平壓模切機的原動機。</p

35、><p>　　根據(jù)半自動平壓模切機的設計要求可得：</p><p><b>　　工作功率</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=1.1KW</b></p><p><b>　　工作電流</b>&l

36、t;/p><p><b>　　==2.9A</b></p><p>　　綜上分析,選擇型號為Y90L-6的電動機作為原動機,其參數(shù)如下:功率1.1KW,電流3.2A,轉(zhuǎn)速910r/min,效率73.5%,功率因數(shù)0.72,堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩為2.0,堵轉(zhuǎn)電流/額定電流為6.0,最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩為2.0。</p><p>　　七：機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行

37、機構(gòu)的設計</p><p><b>　　設計參數(shù)：</b></p><p>　　生產(chǎn)率： N= 3000張/小時</p><p>　　下模沖頭總行程： mm</p><p>　　行程速比： K===1.3 </p><p>　　t1:表示急回行

38、程的時間，t2:工作行程式時間</p><p>　　電動機轉(zhuǎn)速：910r/min</p><p>　　數(shù)據(jù)的計算：根據(jù)選定的驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速和半自動平壓模切機的生產(chǎn) 能力，可以得到此機械系統(tǒng)的總速比為：</p><p>　　由設計參數(shù)可知，生產(chǎn)率是每小時3000張紙，所以由電動機到執(zhí)行軸需要減速傳動，傳動比通過計算為18。</p><

39、p>　　機械傳動系統(tǒng)的第一級采用帶傳動，其速比為5，第二級采用直齒圓柱齒輪傳動，其傳動比為3.6。</p><p><b>　　帶傳動計算：</b></p><p>　　1）確定計算功率Pc Pc=KaP</p><p><b>　　取Ka=1.4，則</b></p><p>　　2)選擇

40、帶的型號 由Pc及主動輪轉(zhuǎn)速n1，由有關線圖選擇V帶型號為C型V帶。</p><p>　　3）確定帶輪節(jié)圓直徑和 </p><p><b>　　取mm，則</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　齒輪傳動計算：</b></p&g

41、t;<p>　　取，。按鋼質(zhì)齒輪進行強度計算，其模數(shù)m=5。則</p><p><b>　　mm </b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　槽輪的計算：</b></p><p>　　槽數(shù)z 按工位數(shù)要求選定為4。</p

42、><p>　　中心距 按結(jié)構(gòu)情況確定 =200mm</p><p>　　圓銷半徑r 按結(jié)構(gòu)情況確定 r=20mm</p><p>　　槽輪每次轉(zhuǎn)位時主動件的轉(zhuǎn)角 </p><p>　　5）槽間角 </p><p>　　6）主動件圓銷中心半徑 mm</p><p>

43、;　　7）與a的比值 </p><p>　　8）槽輪外圓半徑 mm</p><p>　　9）槽輪槽深 </p><p><b>　　mm</b></p><p>　　10）運動系數(shù) （n=1，n為圓銷數(shù)）</p><p>　　多桿滑塊機構(gòu)的計算：

44、</p><p>　　為了滿足以上的條件，由極位可知：L3+L1>L6 L6+L4<L1+Lab</p><p>　　兩個極位之間的夾角度數(shù)為24，且B點的行程是mm，</p><p><b>　　角30度左右。</b></p><p><b>　　八：體 會：</b></p&

45、gt;<p>　　通過這次設計，我深深地體會到：要設計一個機構(gòu)方案，想到運動及傳動的方法只是整個設計的一小步，最重要的是計算機構(gòu)的配合尺寸。</p><p>　　其實，機構(gòu)的大體形狀以及它的傳動機構(gòu)的大體原理，很早就在我腦里有了雛形，本來以為很快會結(jié)束設計，但事與愿違，我感覺我的時間全花在了計算與配合上，所以如果以后還有設計機械的作業(yè)，一定要先把具體的各種配合關系計算精確，哪怕花再多的時間，至少不會

46、漫無目的在設計機構(gòu)時，機構(gòu)尺寸和相互配合需要大量計算，同時還要考慮造型的可行性，特別是尺輪間的傳動需要大量的反復的實驗，同時要有一定的技巧。</p><p>　　在這次設計中，我充分認識到作為設計者，必需嚴謹務實，要充分考慮到制造的可行性。設計是一種既要求想象力又要求嚴密邏輯思維的學科。</p><p><b>　　九．參考文獻</b></p><

47、p>　　1、鄒慧君主編．《機械原理課程設計手冊》．北京高等教育出版社，1998</p><p>　　2、孫恒，陳作模，葛文杰主編．《機械原理》（第七版）．北京高等教育出版社，2006</p><p>　　3、朱保利，吾輝，王云，封立躍主編 ．《機械原理課程設計指導》．南昌航空工業(yè)學院 ．機械設計教研室，1998</p><p>　　4、濮良