半自動平壓模切機(jī)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)[001]

1、半自動平壓模切機(jī)設(shè)計(jì)說明書 亠、設(shè)計(jì)目的 通過本課程設(shè)計(jì)將學(xué)過的基礎(chǔ)理論知識進(jìn)行綜合應(yīng)用，著手設(shè) 計(jì)“半自動平壓模切機(jī)”。通過對機(jī)構(gòu)的選型、設(shè)計(jì)；對機(jī)械傳動方 案、機(jī)械運(yùn)動方案的選擇和評價而培養(yǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算能力。熟悉一 般的機(jī)械裝置設(shè)計(jì)過程。 1、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、紙箱制品的專用 設(shè)備。它可以對各種規(guī)格的紙板、厚度在 4mm 下的瓦楞紙板，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(biāo)。 它的工藝動作主要有兩個：一是將紙板走紙到位

2、，二是進(jìn)行沖壓 模切。其具體工作動作順序如下： 半自動平壓模切機(jī)工藝動作順序 1 1 1 1 1 丘丨輸丨 1 1 1 1 模丨輸 1 SST松 ! ; $緊耳入B 切日出1 開 1 1 d 1 -1 1 、紙運(yùn)動循環(huán)圖 沖:走 ! 1 1 M走 i 1 1 板：紙 壓：紙 L1L-1 :紙 1 / 34 :印 :刷 紙 ;板 料； （一）機(jī)構(gòu)運(yùn)動要求 從機(jī)器的工藝動作可以看出，可以把整個機(jī)構(gòu)運(yùn)動的運(yùn)動分成 兩個部分，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

3、行程短，受載大。本機(jī)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(yùn)動和輔運(yùn) 動要相互協(xié)調(diào)。 （二）運(yùn)動示意圖 由上述機(jī)構(gòu)運(yùn)動要求，繪制如下運(yùn)動示意草圖： 走紙機(jī)構(gòu) 14 / 34 夾緊裝置 （三）各部件運(yùn)動分析 1、主軸的選擇和轉(zhuǎn)角運(yùn)算 為了計(jì)算和設(shè)計(jì)方便，選擇變速箱的輸出軸為運(yùn)動分析主軸，如 上圖所示。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，則極位夾角- - -： 并知該運(yùn)動周期分為兩部 K+1 分，以 156.5 156.5180。-23.5）為界分為 056.5 和 156.5 360。兩 個過程。 2、模切機(jī)構(gòu)的分析 當(dāng)

4、主軸轉(zhuǎn)角為0-156.5，。下模從行程最低點(diǎn)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(yùn)動至行程最低點(diǎn)即 下一周期起點(diǎn)。 3、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(yùn)動）沒有嚙合 運(yùn)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(yùn)動，進(jìn)行走紙運(yùn)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(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

5、夾處于夾緊狀態(tài)。 （四）綜上所述運(yùn)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(yùn)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、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)

6、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(jì)時，易實(shí)現(xiàn)從動件的運(yùn)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(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，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，

7、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。 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(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。 b、連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、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

8、可靠性好。 c、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)。 另外，凸輪機(jī)構(gòu)增力效果差，設(shè)計(jì)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)。 五、機(jī)械運(yùn)動方案的評定和選擇 由上述運(yùn)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 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

9、板的固定 剛性彈簧夾 普通夾子 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) 動力傳遞機(jī)構(gòu) P聯(lián)軸器 V形帶 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) 由上述備選機(jī)構(gòu)可得32種備選機(jī)械運(yùn)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-特殊齒輪組-剛性彈簧夾-平面六桿 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)-V形帶-圓柱齒輪傳動機(jī)構(gòu) 方案B:雙列鏈輪傳動-凸輪機(jī)構(gòu)-剛性彈簧夾-直動推桿凸 輪機(jī)構(gòu)-聯(lián)軸器-錐-圓柱齒輪傳動機(jī)構(gòu) 方案C:皮帶輪傳動-凸輪機(jī)構(gòu)-普通夾子-直動桿凸輪機(jī)構(gòu) -聯(lián)軸器-單級蝸桿傳動機(jī)構(gòu) 典型可行方案評定 方案A: 2、分析與評定 (1) 機(jī)械功能的實(shí)現(xiàn)

10、質(zhì)量 由于V形帶和齒輪的組合傳動，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) 機(jī)械的運(yùn)動分析 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) 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

11、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(jì)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(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 B： 1、示意圖 2、分析與評定 (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

12、機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)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(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，

13、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。 方案C: 1、示意圖 2、分析與評定 (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)

14、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(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，方案A各方面 性能均優(yōu)，故選擇其為最優(yōu)方案。 六、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:氐/- _ -卜 2X10-3 3(50013T X 3000 1

15、.X+1 =5.897 kw （-功率、隔-生產(chǎn)阻力、s-有效模切行程、t-周期、k-行 程速比系數(shù)） H = 口丄耳多 諂=0-?6 X 0.983 X 0.972 = 0.85 （_ - _ -:分別為皮帶，軸承和齒輪的效率） 故：_ _kw I ： 3、轉(zhuǎn)速：廣卡二 _ 一_，._1一 60 minmm （-一 -_ =840分別為皮帶和減速器的傳動比） 貝y 二-:.：.：-1.1 - 一:：二 4、電動機(jī)方案選型 萬案 型號 (kw) 轉(zhuǎn)速r/mi n 重量 N 參考價 格（元） 傳動比 同步 滿載 總傳 動比 V帶 減速 器 1 Y160M1-1 11 3000 2930 1170 1350 58.6 2.8 20.93 2 Y160M-4 11 1500 1460 1230 1800 29.2 2.5 11.68 3 Y160L-6 11 1000 970 1470 1600 19.4 2 9.7 綜上所述4點(diǎn)