電子設計精品 ZWX2型螺旋卷芯機的機械傳動裝置及控制系統(tǒng)的設計 畢業(yè)設計

1、大學畢業(yè)設計論文任務書及開題報告題 目 ZWX2型螺旋卷芯機的機械傳動 裝置及控制系統(tǒng)的設計 學 院 機電工程學院 專業(yè)班級 機械072班 學生姓名 指導教師 填 表 說 明1任務書中內容由指導教師本人填寫，并經(jīng)專業(yè)審定后，下發(fā)給學生。2開題報告中內容由學生根據(jù)任務書要求，經(jīng)查閱資料、調研后填寫。3開題報告一般在開始畢業(yè)設計論文工作的第1-2周內完成，由各專業(yè)或教研室組織安排開題。4開題報告應包括以下幾個方面的內容：1課題的來源及選題的依據(jù)、意義，課題在理論或實際應用方面的價值以及可能到達的水平。2課題在國內外研究現(xiàn)狀和水平。3課題研究的內容及擬采用的技術路線或研究方法包括設計、實驗、加工測試

2、條件等。4研究中的主要難點以及解決問題的方法。5設計論文的工作進度方案以周為單位。6主要參考文獻。5填寫不下可另加附頁。6本材料裝訂順序為：任務書、開題報告。畢業(yè)設計論文任務書題 目ZWX2型螺旋卷芯機的機械傳動裝置及控制系統(tǒng)的設計題目類型 eq oac(,) 設計 論文 其他學生姓名學 號學 院機電工程學院專業(yè)班級機械072班指導教師職 稱副教授系 主 任主管院長任務下達日期2021年4月4日任務完成日期2021年6月15日任務要求課題目標、主要內容、技術參數(shù)、根本要求等一、課題目標 本課題是培養(yǎng)學生對大學四年來所學知識的進一步穩(wěn)固，是大學教育中重要的教學環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生獨立思考和科學的工作

3、方法的重要過程，是培養(yǎng)學生運用所學知識解決工程中實際問題的方法之一。二、主要內容 設備采用了一臺直流電動機，經(jīng)過圓錐齒輪、蝸輪蝸桿兩級變速、換向，帶動皮帶輥，使紙管在皮帶作用下旋轉，并軸向移動?？删幊炭刂破骺刂茀f(xié)調整機動作。三、技術參數(shù)1、卷制紙管內徑78mm，外徑86mm。2、紙管長度范圍為12004000mm。3、生產(chǎn)中紙管的移動速度為38m/min。四、根本要求1、電動機：卷芯裝置Z2-42/T2，4KW，1500r/min，2臺 葉片泵：YB-63，25kg/cm2，63L/min技術要求：紙管切口處須光滑，無須二次切割。注：任務書必須由指導教師本人填寫畢業(yè)設計論文開題報告一、選題的依

4、據(jù)、意義和理論或實際應用方面的價值通過對ZWX2型螺旋卷芯機進行實地考察、分析，比較全面地穩(wěn)固了前期學過的機械專業(yè)所涉及到的，特別是機械設計、機械原理和機械制圖方面的知識，該設備是紙制品車間主要的生產(chǎn)設備，應用廣泛，它能制造不同直徑、不同長度的紙芯、紙筒和紙板，常用于造紙、塑料、紡織、食品等行業(yè)中，該設備結構簡單、造價低廉，現(xiàn)階段特別適用于生產(chǎn)，在實際生產(chǎn)方面有廣泛的使用價值?？刂葡到y(tǒng)方面，原機采用傳統(tǒng)的繼電器控制，功能簡單，使用壽命短?？删幊炭刂破魈岣呦到y(tǒng)的響應速度，還具有故障自動檢測功能，報警停機，自動計數(shù)。為生產(chǎn)提高了方便，節(jié)約了人力，使整機的自動化程度進一步提高。二、本課題在國內外的研

5、究現(xiàn)狀螺旋卷芯機屬于輕工業(yè)機械，是造紙完成設備，集機械電子、液壓于一體，目前國內相關生產(chǎn)企業(yè)較少，如中國輕工業(yè)機械石家莊公司生產(chǎn)的ZWX1型平卷式及ZWX2型螺旋式。前者適合衛(wèi)生紙、膠帶的紙芯生產(chǎn)，尺寸小，重量輕；后者具有加工范圍廣，尺寸長，重量大等特點，應用于塑料薄膜的紙芯等。國外的技術由于開展較早，人力物力財力等方面投入較多，水平較國內先進。ZWX2型螺旋卷芯機的設計水平是八十年代的生產(chǎn)水平，隨著日益增長的經(jīng)濟開展和社會的進步，該設備已不具備競爭能力，為此，必須對該設備進行改良，使之符合當今社會開展的需要，該設備在現(xiàn)階段廣泛應用于各種領域，適合當前的需要，本課題在國內外的研究有一定價值。三

6、、課題研究的內容及擬采取的方法本課題主要是ZWX2型螺旋卷芯機的內部結構及要改良方面的設計，重點是對機械傳動裝置的設計，主機局部主要采用一臺直流電動機帶動兩個輥輪的旋轉工作，由皮帶的摩擦帶動第三個輥輪轉動以完成卷芯工作。采用計算機輔助設計?？刂葡到y(tǒng)協(xié)調整機動作，其核心采用可編程控制器針對各功能模塊編制梯形圖程序。四、課題研究中的主要難點以及解決的方法本次設計研究主要是對機械傳動裝置及控制系統(tǒng)的改良，研究過程中的主要難點是機械傳動系統(tǒng)的方案選擇與設計，以及控制系統(tǒng)的設計，其解決方法主要是同組同學共同研究和向指導教師請教，以及大量的查閱有關方面的資料。五、畢業(yè)設計論文工作進度方案1周：查閱資料，編

7、寫開題報告，擬訂設計方案。2周：方案設計，比較擬訂的各種方案，確定最終的設計方案。3周：傳動方案確實定。4周：運動及動力設計計算，根據(jù)設計方案確定主要零件的結構形狀、尺寸，進行強度校核。5周：繪制各局部結構的裝配草圖。6周：利用計算機繪制總裝配圖、零件圖。7周：控制方案設計。8周：選擇PC機，繪制可編程序控制器工作流程圖。9周：繪制可編程序控制器控制梯形圖。10周：整理設計說明書，排版及整個圖紙的最后審核。11周：設計說明書排版、打印、裝訂；設計圖的計算機輸出；整理畢業(yè)設計資料，準備辯論。12周：畢業(yè)設計辯論。六、主要參考文獻或資料1.濮良貴,紀名剛.機械設計.上下等教育出版社,2006.2.

8、林景凡,.互換性與質量控制根底.哈爾濱工程大學出版社,2004.3.齊占慶.機床電氣控制技術.機械工業(yè)出版社,1997.4.孫桓,陳作模,葛文杰.機械原理.高等教育出版社,2021.5.鄧文英.機械制造工藝學.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)出版社,1995.6.大連理工大學工程畫教研室.畫法幾何.北京:高等教育出版社,2007.7.?機械設計手冊?聯(lián)合編寫組.機械設計手冊.北京:化學工業(yè)出版社,1982.8.Gilbert Kivenson.The Art and Science of Inventing(2nd ed).VNR Co.1982.9.SIMENS AG.SIMATIC S7-200 Pro

9、grammable Controller System Manual，2004.指導教師意見指導教師_簽字年 月 日專業(yè)審查意見審查人_簽字年 月 日摘 要本設計在原有設備與技術要求的根底上，通過查閱大量資料，對卷芯機的總體結構和方案進行了論證。由設計參數(shù)進行初選電動機，然后做減速機構的設計計算和校核，控制系統(tǒng)參加可編程序控制器，能較好地控制協(xié)調整機動作，并完成了總裝配圖的繪制。設備經(jīng)過改造后，改變了原有的切割裝置的控制，為其更好地工作，使本設備具有液壓輔助工作與可編程序控制器相結合的控制系統(tǒng)。為了節(jié)省人力財力，設計了自動落料裝置，由液壓缸的升降過程來實現(xiàn)自動控制。設計活動支承軸芯后，使原來切

10、割時紙筒變形的現(xiàn)象減少了，提高了生產(chǎn)率。關鍵詞：錐齒輪；傳動裝置；控制系統(tǒng)；可變程序控制器AbstractThe design requirements of original equipment and technology, based on access to large amounts of data through, the volume of the overall structure of the core machines and programs were demonstrated.By the design parameters of the primary motor,

11、gear box and then do the design calculation and verification, the control system to join the programmable logic controller, can better control the whole movement coordination, and complete mapping of the general assembly.Equipment has been modified to change the original cutting device control, thei

12、r work better, so that the device has a hydraulic auxiliary work combined with the programmable logic controller, the control system. In order to save human and financial resources, the design of the automatic blanking device, by a hydraulic lift cylinder to automatically control the process. After

13、the supporting shaft design activities, so that the original paper tube cutting phenomenon of reduced deformation and improve productivity.Key words: Bevel gear; Transmission; Control system; Variable program controller目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc295670905 摘要 PAGEREF _Toc295670905 h I HYPERL

14、INK l _Toc295670906 Abstract PAGEREF _Toc295670906 h II HYPERLINK l _Toc295670907 第 1 章 緒論 PAGEREF _Toc295670907 h 1 HYPERLINK l _Toc295670908 1. 1 選題的依據(jù)及意義 PAGEREF _Toc295670908 h 1 HYPERLINK l _Toc295670909 1. 2 國內外研究現(xiàn)狀與開展趨勢 PAGEREF _Toc295670909 h 1 HYPERLINK l _Toc295670910 1. 3 螺旋卷制產(chǎn)品簡介 PAGEREF

15、 _Toc295670910 h 2 HYPERLINK l _Toc295670911 1. 4 課題研究主要內容 PAGEREF _Toc295670911 h 3 HYPERLINK l _Toc295670912 第 2 章 方案論證及分析 PAGEREF _Toc295670912 h 4 HYPERLINK l _Toc295670913 2. 1 原設備生產(chǎn)過程中表達的優(yōu)點與缺乏 PAGEREF _Toc295670913 h 4 HYPERLINK l _Toc295670914 2. 2 卷芯機的根本組成和工作原理 PAGEREF _Toc295670914 h 4 HYPE

16、RLINK l _Toc295670915 2. 3 卷芯機在不同控制系統(tǒng)下的操作原理 PAGEREF _Toc295670915 h 5 HYPERLINK l _Toc295670916 2. 4 主要技術規(guī)格 PAGEREF _Toc295670916 h 6 HYPERLINK l _Toc295670917 第 3 章 機械傳動裝置的總體設計 PAGEREF _Toc295670917 h 7 HYPERLINK l _Toc295670918 3. 1 分析和擬定傳動裝置的運動簡圖 PAGEREF _Toc295670918 h 7 HYPERLINK l _Toc29567091

17、9 3. 1. 1 蝸桿傳動的特點 PAGEREF _Toc295670919 h 7 HYPERLINK l _Toc295670920 3. 1. 2 齒輪傳動的特點 PAGEREF _Toc295670920 h 7 HYPERLINK l _Toc295670921 3. 1. 3 傳動方案運動簡圖 PAGEREF _Toc295670921 h 8 HYPERLINK l _Toc295670922 3. 2 選擇電動機 PAGEREF _Toc295670922 h 8 HYPERLINK l _Toc295670923 3. 3 計算傳動裝置的總傳動比及分配各級傳動比 PAGER

18、EF _Toc295670923 h 9 HYPERLINK l _Toc295670924 3. 3. 1 確定總傳動比 PAGEREF _Toc295670924 h 9 HYPERLINK l _Toc295670925 3. 3. 2 分配各級傳動裝置傳動比 PAGEREF _Toc295670925 h 11 HYPERLINK l _Toc295670926 3. 4 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) PAGEREF _Toc295670926 h 11 HYPERLINK l _Toc295670927 第 4 章 機械傳動件的運動及動力計算 PAGEREF _Toc29567092

19、7 h 13 HYPERLINK l _Toc295670928 4. 1 錐齒輪傳動方案的設計計算 PAGEREF _Toc295670928 h 13 HYPERLINK l _Toc295670929 4. 1. 1 選定齒輪的安裝方式，精度等級及材料 PAGEREF _Toc295670929 h 13 HYPERLINK l _Toc295670930 4. 1. 2 按齒面接觸疲勞強度設計 PAGEREF _Toc295670930 h 13 HYPERLINK l _Toc295670931 4. 1. 3 校核齒根彎曲疲勞強度 PAGEREF _Toc295670931 h 1

20、5 HYPERLINK l _Toc295670932 4. 2 蝸輪蝸桿的設計計算 PAGEREF _Toc295670932 h 16 HYPERLINK l _Toc295670933 4. 2. 1 根本要求 PAGEREF _Toc295670933 h 16 HYPERLINK l _Toc295670934 4. 2. 2 選擇蝸桿傳動類型 PAGEREF _Toc295670934 h 17 HYPERLINK l _Toc295670935 4. 2. 3 選擇材料 PAGEREF _Toc295670935 h 17 HYPERLINK l _Toc295670936 4.

21、 2. 4 按齒面接觸疲勞強度進行設計 PAGEREF _Toc295670936 h 17 HYPERLINK l _Toc295670937 4. 2. 5 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 PAGEREF _Toc295670937 h 18 HYPERLINK l _Toc295670938 4. 2. 6 校核齒根彎曲疲勞強度 PAGEREF _Toc295670938 h 19 HYPERLINK l _Toc295670939 4. 2. 7 精度等級公差和外表粗糙度確實定： PAGEREF _Toc295670939 h 19 HYPERLINK l _Toc295670940

22、4. 3 軸的設計計算 PAGEREF _Toc295670940 h 19 HYPERLINK l _Toc295670941 4. 3. 1 初步確定軸的最小直徑 PAGEREF _Toc295670941 h 20 HYPERLINK l _Toc295670942 4. 3. 2 對II軸進行強度校核 PAGEREF _Toc295670942 h 20 HYPERLINK l _Toc295670943 4. 4 聯(lián)軸器的選擇 PAGEREF _Toc295670943 h 23 HYPERLINK l _Toc295670944 4. 4. 1 類型的選擇 PAGEREF _Toc

23、295670944 h 23 HYPERLINK l _Toc295670945 4. 4. 2 載荷計算 PAGEREF _Toc295670945 h 23 HYPERLINK l _Toc295670946 4. 4. 3 型號選擇 PAGEREF _Toc295670946 h 24 HYPERLINK l _Toc295670947 第 5 章 控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc295670947 h 25 HYPERLINK l _Toc295670948 5. 1 切割裝置的PLC控制 PAGEREF _Toc295670948 h 25 HYPERLINK l _Toc2956

24、70949 5. 1. 1 PLC概述 PAGEREF _Toc295670949 h 25 HYPERLINK l _Toc295670950 5. 1. 2 系統(tǒng)控制要求 PAGEREF _Toc295670950 h 25 HYPERLINK l _Toc295670951 5. 1. 3 工作流程圖 PAGEREF _Toc295670951 h 25 HYPERLINK l _Toc295670952 5. 1. 4 I/O接線圖 PAGEREF _Toc295670952 h 26 HYPERLINK l _Toc295670953 5. 1. 5 I/O地址定義表 PAGEREF

25、 _Toc295670953 h 27 HYPERLINK l _Toc295670954 5. 1. 6 控制梯形圖 PAGEREF _Toc295670954 h 27 HYPERLINK l _Toc295670955 5. 1. 7 指令語句表 PAGEREF _Toc295670955 h 27 HYPERLINK l _Toc295670956 5. 2 落料局部的自動控制 PAGEREF _Toc295670956 h 27 HYPERLINK l _Toc295670957 5. 3 活動支承軸芯的設計 PAGEREF _Toc295670957 h 29 HYPERLINK

26、l _Toc295670958 5. 3. 1 結構設計 PAGEREF _Toc295670958 h 29 HYPERLINK l _Toc295670959 5. 3. 2 液壓缸的選擇 PAGEREF _Toc295670959 h 29 HYPERLINK l _Toc295670960 第 6 章 設備的潤滑 PAGEREF _Toc295670960 h 31 HYPERLINK l _Toc295670961 結論 PAGEREF _Toc295670961 h 32 HYPERLINK l _Toc295670962 參考文獻 PAGEREF _Toc295670962 h

27、33 HYPERLINK l _Toc295670963 附錄1 PAGEREF _Toc295670963 h 35 HYPERLINK l _Toc295670964 附錄2 PAGEREF _Toc295670964 h 36 HYPERLINK l _Toc295670965 附錄3 PAGEREF _Toc295670965 h 37 HYPERLINK l _Toc295670966 致謝 PAGEREF _Toc295670966 h 38第1章 緒 論1.1 選題的依據(jù)及意義紙筒卷芯機的開發(fā)和設計具有一定的實際生產(chǎn)應用價值。隨著人民生活的提高和節(jié)奏的加快，用紙制產(chǎn)品代替金屬及塑

28、料泡沫制品，制造紙杯、紙盒、紙罐、紙筒及一次性餐具等系列產(chǎn)品，已越來越受到世界各興旺和開展中國家的歡送和青睞。這是因為金屬制造這類產(chǎn)品本錢高，價格偏貴。而生產(chǎn)降解性好的紙餐具、紙制杯、罐、管、盒等一次性紙制品，提倡引進系列紙制品產(chǎn)品生產(chǎn)的先進技術和設備。因此本設計工程的研究開發(fā)對造福人類、美化環(huán)境，都具有深遠的歷史意義和現(xiàn)實意義。紙芯同步切斷卷管機包括有機架、送紙機構、動力傳動機構、卷紙芯裝置及切斷裝置。動力及傳動機構包括卷紙芯裝置用傳動機構和切斷裝置用傳動機構，且這種紙芯同步切斷卷管機由于卷紙芯裝置和切斷裝置共用一套動力機構，既能有效簡化設計結構，降低制造本錢，又能保證運行的同步調節(jié)。通過對

29、ZWX2型螺旋卷芯機進行實地考察、分析，比較全面地穩(wěn)固了前期學過的機械專業(yè)所涉及到的，特別是機械設計、機械原理和機械制圖方面的知識，該設備是紙制品車間主要的生產(chǎn)設備，應用廣泛，它能制造不同直徑、不同長度的紙芯、紙筒和紙板，常用于造紙、塑料、紡織、食品等行業(yè)中，該設備結構簡單、造價低廉，現(xiàn)階段特別適用于生產(chǎn)，在實際生產(chǎn)方面有廣泛的使用價值。1.2 國內外研究現(xiàn)狀與開展趨勢螺旋卷芯機屬于輕工業(yè)機械，是造紙完成設備，集機械電子、液壓于一體，目前國內相關生產(chǎn)企業(yè)較少，如中國輕工業(yè)機械石家莊公司生產(chǎn)的ZWX1型平卷式及ZWX2型螺旋式。前者適合衛(wèi)生紙、膠帶的紙芯生產(chǎn)，尺寸小，重量輕；后者具有加工范圍廣，

30、尺寸長，重量大等特點，應用于塑料薄膜的紙芯等。由哈爾濱國營風華機器廠包裝技術開發(fā)公司研制的LJJ 型自動螺旋卷機，1996 年獲得國家級新產(chǎn)品證書，曾出口亞洲,暢銷國內市場。日前發(fā)往加納， 進入非洲市場。2001年武進市協(xié)明紙制品最新推出了“協(xié)明牌電腦數(shù)控JCF2220/200 螺旋斜卷紙筒機，該設備適用于將盤紙上膠后復卷成各種不同孔徑和壁厚的紙筒，紙筒長度任意可調，設備精良，適用范圍廣，是塑料、醫(yī)學衛(wèi)生、化纖、紡織用紙筒生產(chǎn)的必備設備。昆山市永盛機械最新研制的YS2B 第二代全自動紙角成型機已獲國家實用新型專利，填補了國內空白。國外的技術由于開展較早，人力物力財力等方面投入較多，水平較國內先

31、進。ZWX2型螺旋卷芯機的設計水平是八十年代的生產(chǎn)水平，隨著日益增長的經(jīng)濟開展和社會的進步，該設備已不具備競爭能力，為此，必須對該設備進行改良，使之符合當今社會開展的需要，該設備在現(xiàn)階段廣泛應用于各種領域，適合當前的需要，本課題在國內外的研究有一定價值。大千世界，物態(tài)萬千，任何事物的存在都不是一成不變的，我國的卷芯機行業(yè)也無不例外，要么進步，要么落后，那么如何提高這個行業(yè)的開展呢？這成為卷芯機廠商們普遍關注的問題。那么進步的核心在哪里呢？更新是關鍵！ 更新?lián)Q代的方式是采取更換局部零、部件或關鍵性部件和關鍵性技術，從而到達更換一臺機組的目的，使原包裝機械裝備或生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力、性能、效率、機型和

32、組裝方式等得到更新。這樣對大局部部件、機組零件獲得重復利用，既到達提高裝備價值，且又節(jié)省了原材料和大量勞動力，降低了本錢。 這種開展趨勢說明，紙筒包裝設備、紙管機、卷筒紙分切機、切管機、紙管機設備、螺旋卷芯機愈來愈向標準化、系列化、綜合化、組裝化、聯(lián)機化、智能化的模式開展。民用、軍用高技術也將愈來愈廣泛地進入整個包裝機械裝備領域。劇烈的市場競爭，無疑將加速紙筒包裝設備在各行各業(yè)中的更新?lián)Q代和技術改造步伐。1.3 螺旋卷制產(chǎn)品簡介要想對ZWX2型螺旋卷芯機進行設計研究，必須對產(chǎn)品工藝進行了解。螺旋卷制紙筒在中國大陸雖然只有很短的歷史，但它的用途廣泛，開展十分迅速，目前在紙包裝行業(yè)里僅次于紙箱。隨

33、著社會的進步開展和人們生活水平的提高，人們對美的追求以及對環(huán)保意識的加強，各行各業(yè)對商品包裝要求也越來越高，紙罐包裝因其獨特可變的外形和環(huán)保優(yōu)勢成為包裝行業(yè)的首選。紙筒產(chǎn)品可廣泛應用于紡織、印染、五金、塑料造紙、醫(yī)藥、食品、飲料等行業(yè)的包裝。螺旋卷制紙筒的產(chǎn)品主要有化纖紙筒系列，工業(yè)紙筒系列，外包裝管、罐系列等。螺旋卷制紙筒依據(jù)其用途不同，質量要求、工藝用材也不相同。紙筒生產(chǎn)的主體是卷管，卷出高質量的坯管是產(chǎn)品質量的重要保證。確保高質量的坯管因素有很多，其中包括卷管機的性能、分紙機分出的紙帶質量、紙張性能、粘合劑質量、卷管皮帶的選擇、生產(chǎn)工藝以及操作方法等。如果卷管機的性能達不到要求，就無法生

34、產(chǎn)高質量的紙筒坯管。卷管時紙帶平直伸展、上膠均勻、刮膠合理、螺旋角度準確，紙帶復合時間合理、機械運行平穩(wěn)、皮帶壓力適當、各層紙帶寬度合理等，才能保證卷管質量。卷管的螺旋角是紙筒成型的重要工藝，卷管的螺旋最正確角度120130。由此來確定卷管所需要的各層紙帶寬度、卷管皮帶的寬度。紙帶的根本寬度是根據(jù)紙筒內徑與螺旋角度的補角來確定的，它們的關系是。面層紙帶與底層紙帶的寬度差是3-4mm(根據(jù)紙筒厚度確定)，各層紙帶的寬度排列是面寬底窄，一般的工藝排列面3-4層紙帶落差每層lmm以內，底層與底二層落差lmm左右，中間紙帶采用同寬紙帶。皮帶寬度與面紙同寬，厚度根據(jù)紙筒的厚度同比確定，長度根據(jù)紙筒的厚度

35、同比確定，長度根據(jù)滾筒距離、滾筒調節(jié)距離及紙筒直徑來確定。1.4 課題研究主要內容ZWX2型螺旋卷芯機是市第二塑料制品紙制品車間的主要生產(chǎn)設備，該設備的設計水平是八十年代的水平，隨著日益增長的經(jīng)濟開展，該設備已不具有競爭能力，已不能適應當今社會的開展，所以必須對該設備進行改良，以滿足當前的需要。本設計以原有的卷芯機為依據(jù)，對其整體結構、傳動機構、芯軸和控制系統(tǒng)等進行設計?？刂葡到y(tǒng)方面，原機采用傳統(tǒng)的繼電器控制，功能簡單，使用壽命短?？删幊炭刂破魈岣呦到y(tǒng)的響應速度，還具有故障自動檢測功能，報警停機。為生產(chǎn)提高了方便，節(jié)約了人力，使整機的自動化程度進一步提高。這次設計也是對自己的科研能力和綜合知識

36、能力進行一次鍛煉。第2章 方案論證及分析2.1 原設備生產(chǎn)過程中表達的優(yōu)點與缺乏ZWX2型螺旋式卷芯機能制造各種不同直徑、不同長度的紙芯、紙筒等產(chǎn)品。該機器設備的生產(chǎn)過程中表達的優(yōu)點是：一能夠連續(xù)工作制成產(chǎn)品，供料連續(xù)，生產(chǎn)無間歇，生產(chǎn)率比較高。二設備是以機械運動為主，輔以電氣液壓系統(tǒng)，控制方便采用光電計數(shù)控制?？梢詫崿F(xiàn)任意長度的紙筒。三由于設備組成簡單并產(chǎn)品是紙制品，所以，加工中的工作力與受載為輕載，故使用壽命比較長，維修與使用方便。該設備的使用中所表達的缺乏：一切斷裝置采用有齒鋸切割，使產(chǎn)品的不合格率增高，而且需工作人員手工修理，并且產(chǎn)生紙屑，四處飛揚，影響機器生產(chǎn)。二動力源過多，卷芯裝置

37、、切割裝置、液壓系統(tǒng)，分別是2臺4kw，1臺2.2kw，1臺4kw，四臺電機，其用在卷芯裝置有2臺4kw電機，在工作中將出現(xiàn)轉數(shù)不同現(xiàn)象。三液壓系統(tǒng)中的液壓油受季節(jié)影響，油液粘度對溫度變化很敏感，溫度升高，粘度下降，油溫的變化會引起油液粘度的變化，影響液壓傳動的工作平穩(wěn)性，在低溫和高溫的場合，使用液壓傳動有一定的困難。四主控臺在機器的一側，設備的啟停，電機的無級變速均由主控臺控制。由于設備比較大，當供料或是下料等處出現(xiàn)故障影響工作時間，關閉機器不方便，使維修時間過長。五膠料槽的容量有限，必須有工作人員經(jīng)常上膠，影響工作效率。針對上述各方面的缺乏，著眼于國內同類產(chǎn)品的具有九十年代水平的該類設備，

38、尤其是以黑龍江紙制品包裝公司的該類產(chǎn)品，經(jīng)過參考分析后，將ZWX2型螺旋卷芯機進行改良，如果該設備不經(jīng)改良，必將被淘汰。2.2 卷芯機的根本組成和工作原理卷芯機主要由機架、動力機構、上紙機構、卷芯機構和控制機構等局部組成。主要工作部件是輥輪、芯軸，依靠帶傳動帶摩擦力將浸膠的紙帶按螺旋線的規(guī)律卷緊在轉動芯軸上，通過芯軸的轉動將卷好的紙帶傳出，從而加工出紙管。螺旋卷芯機按其輥輪機頭的數(shù)量來分類，主要有兩機頭卷芯機、三機頭卷芯機、四機頭卷芯機等形式：兩機頭的卷芯機常用于對紙管緊密度要求不高的場合，在實際的使用中也是最廣泛的；三機頭和四機頭的卷芯機加工紙管的緊密度高，所得產(chǎn)品質量好，但本錢高，加工工藝

39、復雜。卷芯機也可按所加工的紙管大小來分，主要有小型卷芯機、中型卷芯機、大型卷芯機：小型卷芯機加工的紙管用于煙花、鞭炮和特定小物件的包裝材料上，一般紙管直徑d20mm；中型卷芯機加工的紙管直徑20mmd100mm，一般運用在有特殊要求的場合。本次設計的螺旋卷芯機加工的紙管內徑為78mm，產(chǎn)品為紙制品，對紙筒筒體質量要求較高，所以本次設計的方案是設計三機頭中型卷芯機。其根本工作原理如下圖：圖2-1 螺旋卷芯機工作原理簡圖2.3 卷芯機在不同控制系統(tǒng)下的操作原理從卷芯機的工作方式上看，在繼電器控制電路中，當電源接通時，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器都同時吸合，不該吸合的繼電器受某

40、種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱為并行工作方式。而PLC的用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個繼電器的動作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱為串行工作方式。從卷芯機的控制方法上看，電氣控制系統(tǒng)邏輯采用硬件接線，利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)等組成控制邏輯。而PLC采用了計算機技術，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲器中，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。2.4 主要技術規(guī)格1卷芯機原始參數(shù)參見表2-1。表2-1 卷芯機的性能參數(shù)卷紙層數(shù)224層卷管速度318m/min卷桿直徑18200mm切割方式無齒鋸切割

41、卷繞機頭三機頭，雙皮帶定長方式光電管+定位擋板主機功率10kw調速控制PLC上膠方式單面或雙面上膠紙管壁厚115mm2紙芯規(guī)格如下：內徑：壁厚：長度：3料槽：總容量400升4生產(chǎn)率：38m/min5電動機卷芯裝置：Z2-61 10kW 1500r/min 1臺液壓系統(tǒng)：JO2-42-6 4kW 960r/min 1臺6可編程序控制器切割裝置由可編程序控制器控制，為滿足控制系統(tǒng)要求，選擇三菱公司生產(chǎn)的大A系列PLC，A1N型號CPU，其產(chǎn)品主要規(guī)格性能如下： = 1 * GB3 輸入輸出點數(shù)：256點； = 2 * GB3 輸入輸出數(shù)據(jù)設備點數(shù)：256點； = 3 * GB3 程序容量：6k；

42、= 4 * GB3 根本命令處理速度LD命令：1.0s； = 5 * GB3 內藏RAM存儲器容量：16k。第3章 機械傳動裝置的總體設計3.1 分析和擬定傳動裝置的運動簡圖結合螺旋卷芯機功能要求，考慮結構簡單，尺寸緊湊可靠，制造方便，本錢低廉，傳動效率高和使用維護方便，選用二級減速器，為使傳動方向改變，第一級采用錐齒輪傳動，傳動方式為空間立體，第二級傳動為獲得較大傳動比，采用蝸桿蝸輪傳動。3.1.1 蝸桿傳動的特點蝸桿傳動的傳動比大，承載能力較齒輪低，常布置在傳動系統(tǒng)的高速級，以獲得較小的結構尺寸；同時，由于有較高的齒面相對滑動速度，易于形成液體動壓潤滑油膜，也有利于提高承載能力及效率。其主

43、要特點如下：1當使用單頭蝸桿相當于單線螺紋時，蝸桿每旋轉一周，蝸輪只轉過一個齒距，因而能實現(xiàn)大的傳動。在動力傳動中，一般傳動比i=580；在分度機構或手動機構的傳動中，傳動比可達300；假設只傳遞運動，傳動比可達1000。由于傳動比大，零件數(shù)目又少，因而結構很緊湊。2在蝸桿傳動中，由于蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，它和蝸輪齒是逐漸進入嚙合及逐漸退出嚙合的，同時嚙合的齒對又較多，故沖擊載荷小，傳動平穩(wěn)，噪聲低。3當蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當量摩擦角時，蝸桿傳動便具有自鎖性。4蝸桿傳動與螺旋齒輪傳動相似，在嚙合處有相對滑動。當滑動速度很大，工作條件不夠良好時，會產(chǎn)生較嚴重的摩擦與磨損，從而引起過分

44、發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化。因此摩擦損失較大，效率低；當傳動具有自鎖性時，效率僅為0.4左右。同時由于摩擦與磨損嚴重，常需耗用有色金屬制造蝸輪或輪圈，以便與鋼制蝸桿配對組成減摩型良好的滑動摩擦副。3.1.2齒輪傳動的特點錐齒輪特別是大模數(shù)錐齒輪的加工比較困難，一般宜置于高速級，以減小其直徑和模數(shù)。但需注意，當錐齒輪的速度過高時，其精度也需相應提高，此時還應考慮能否到達所需制造精度以及本錢問題。齒輪傳動的特點如下：1效率高 在常用的機械傳動中，以齒輪傳動的效率為最高。如一級圓柱齒輪傳動的效率可達99%。這對大功率傳動十分重要，因為即使效率只提高1%，也有很大的經(jīng)濟意義。2結構緊湊 在同樣的使用條件下，

45、齒輪傳動所需的空間尺寸一般較小。3工作可靠、壽命長 設計制造正確合理、使用維護良好的齒輪傳動，工作十分可靠，壽命可長達一、二十年，這也是其他機械傳動所不能比較的。4傳動比穩(wěn)定 傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性能的根本要求。齒輪傳動獲得廣泛應用，也就是由于具有這一特點。但是齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不宜用于傳動距離過大的場合。3.1.3 傳動方案運動簡圖傳動方案如圖3-1所示圖3-1 傳動方案運動簡圖3.2 選擇電動機在本次設計中選用了直流電動機，是因為直流電動機是直流店和機械能直接轉化的旋轉電機。直流電動機具有調整性能優(yōu)良，過載能力大，可實現(xiàn)頻繁的無機快速啟動，制動和反轉的特點。能滿

46、足生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)各種不同的特殊運行要求，因此在要求調速范圍寬以及有特殊運行性能的自動控制系統(tǒng)中占有重要地位。直流電動機有很多優(yōu)點：1調速性能好：轉速調節(jié)方便，調速范圍廣，易于平滑調節(jié)。2啟動轉矩、制動轉矩大，易于快速啟動和停車。3過載能力強，能承受頻繁的沖擊負荷。4易于控制，調速系統(tǒng)簡單、可靠。因此，該設備選用了直流電動機，而不采用交流電動機。由于原設備有四個輥輪，帶動兩條皮帶完成卷芯工作，所用的兩臺型號為Z2-42/4kw，1500r/min的直流電動機?，F(xiàn)將該設備改良，需用三個輥輪，一條皮帶帶動完成工作，應選用一臺功率大于2臺相當功率的電動機即可完成工作。查?機械設計手冊?選擇型號為Z

47、2-61的電動機。額定功率為10kw，轉速為1500r/min，額定電壓為220V，最高允許轉速為2400r/min。根本參數(shù)如表3-1：表3-1 電動機性能參數(shù)型號額定功率/kw額定電流/A效率/%最高轉速/(r/min)轉子轉動慣量/(Nm2)外型尺寸/mmmmmmA10型質量/kg110220110220110220額定轉速 1500r/minZ2-6110108.253.88484.5240024005.66375244881753.3 計算傳動裝置的總傳動比及分配各級傳動比3.3.1 確定總傳動比與傳動比有關的因素有1皮帶與芯軸的夾角；2皮帶輪的半徑；3紙筒的前進速度；4電動機的額定

48、轉速；5電動機的最高允許轉速。傳動裝置總的傳動比由選定的電動機滿載工作轉速和工作機主動軸的轉速確定，即，且在多級傳動的傳動裝置中總的傳動比為各級傳動比的連乘積。那么在原始設備中取時有取時，考慮到最高轉速，有代入數(shù)值得時，時，根據(jù)，綜合上述傳動比，取68.3073.59之間，可初選傳動比為72.所以生產(chǎn)率符合生產(chǎn)率的要求。綜合前面選定傳動方案，該傳動方案的傳動比范圍：直齒圓錐齒輪傳動比范圍是15，圓柱蝸桿傳動比范圍是1560，那么總傳動比范圍是，所以取符合要求。3.3.2 分配各級傳動裝置傳動比根據(jù)總傳動比以及考慮到裝置尺寸的協(xié)調性，查?機械設計手冊?“常用減速器的型式、特點及應用表，直齒圓錐齒

49、輪減速器傳動比范圍一般小于等于3，所以取錐齒輪的傳動比為所以取錐齒輪的傳動比為那么蝸桿蝸輪的傳動比為3.4 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)電動機的輸出功率為工作裝置所需功率，kW；為由電動機至工作裝置的傳動裝置的總效率；其中查機械傳動效率概略值表，確定，故那么由公式計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)：1各軸的轉速： = 1 * ROMAN I軸： = 2 * ROMAN II軸： = 3 * ROMAN III軸：2各軸輸入功率： = 1 * ROMAN I軸： = 2 * ROMAN II軸： = 3 * ROMAN III軸：3各軸輸入轉矩： = 1 * ROMAN I軸： = 2 * ROMAN

50、 II軸： = 3 * ROMAN III軸：電動機軸輸出轉矩第4章 機械傳動件的運動及動力計算4.1 錐齒輪傳動方案的設計計算4.1.1 選定齒輪的安裝方式，精度等級及材料在直齒圓錐齒輪傳動中，軸夾角，小齒輪懸臂，大齒輪跨支，初選7級精度GB 10095-88，要求壽命為20年每天工作8小時，每年工作300天。查?機械設計?以下簡稱?設計?表10-1，選取大小齒輪材料均為45號鋼調質。小齒輪齒面硬度250HBS，大齒輪齒面硬度220HBS。4.1.2 按齒面接觸疲勞強度設計1初選小齒輪齒數(shù)取不發(fā)生根切那么2小齒輪傳遞的轉矩3初選載荷系數(shù) 初選4取齒寬系數(shù)錐齒輪傳動的齒寬系數(shù)，通常取 ，取常用

51、值5確定彈性影響系數(shù)：據(jù)?設計?表10-6查得，6確定區(qū)域載荷系數(shù)：對的標準直齒圓錐齒輪傳動，7確定接觸需用應力：循環(huán)次數(shù)：查?設計?圖10-19曲線1得，接觸疲勞壽命系數(shù)：，查?設計?圖10-21d得，接觸疲勞強度極限：，取平安系數(shù)：，那么接觸許用應力：8由接觸強度計算小齒輪的分度圓直徑：9)驗算載荷系數(shù)：齒輪的使用系數(shù)：載荷狀況以均勻平穩(wěn)為依據(jù)查?設計?表10-2得，小齒輪平均分度圓直徑，齒輪的圓周速度，動載系數(shù)：按?設計?查圖10-8得，齒間載荷分配系數(shù)：由?設計?表10-3，取齒向載荷分布系數(shù)：依據(jù)大齒輪兩端支承，小齒輪作懸臂布置，查表10-9，得軸承系數(shù)，由公式得，接觸強度載荷系數(shù)1

52、0校正直徑：模數(shù)：取標準值11齒輪的相關參數(shù)分度圓直徑：錐距：齒寬：分錐角：由得，4.1.3 校核齒根彎曲疲勞強度1確定彎曲強度：與接觸強度載荷相同，2計算當量齒數(shù)：3查表10-5得，齒形系數(shù)：，應力校正系數(shù)：，4確定許用應力：由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，取平安系數(shù)由圖10-20c得，齒輪的彎曲疲勞強度極限，按脈動循環(huán)變應力確定需用彎曲應力，即5校核彎曲強度：由公式得彎曲強度滿足彎曲強度，以上所選參數(shù)適宜。4.2 蝸輪蝸桿的設計計算4.2.1 根本要求工作載荷穩(wěn)定，無沖擊，要求壽命為20年，一年工作300天，8小時工作日。4.2.2 選擇蝸桿傳動類型根據(jù)GB/T 10085-1988的

53、推薦，采用漸開線蝸桿ZI4.2.3 選擇材料考慮到蝸桿傳動功率不大，速度只是中等，故蝸桿用45鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為4555HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。4.2.4 按齒面接觸疲勞強度進行設計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準那么，先按齒面接觸疲勞強度進行設計，再校核齒根彎曲疲勞強度。由公式得，傳動中心距1確定作用在蝸輪上的轉矩由前文計算得2確定載荷系數(shù)因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)；由?設計?表11-5選取使用系數(shù)；由于轉速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù)；那么

54、3確定彈性影響系數(shù)因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故4確定接觸系數(shù)先假設蝸桿分度圓直徑和傳動中心距的比值，從圖11-8中可查得。5確定許用接觸應力根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45HRC，可從表11-7中查得蝸輪的根本許用應力。應力循環(huán)次數(shù)：壽命系數(shù)：那么蝸輪齒面的許用接觸應力為6計算中心距取中心距，因傳動比，故從?機械設計手冊?中取模數(shù)，蝸桿分度圓直徑，這時，與假設相符，故數(shù)據(jù)可用。4.2.5 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸1蝸桿從?機械設計標準應用手冊?表19.3-1蝸桿的根本尺寸和參數(shù)查得，蝸桿頭數(shù)，軸向齒距，直徑系數(shù)，齒頂圓直徑，齒根圓直

55、徑，分度圓柱導程角，蝸桿軸向齒厚。2蝸輪蝸輪齒數(shù) ，變位系數(shù) 驗算傳動比 蝸輪分度圓直徑 蝸輪喉圓直徑 蝸輪齒根圓直徑 蝸輪咽喉母圓半徑 4.2.6 校核齒根彎曲疲勞強度1確定各計算系數(shù)：當量齒數(shù)根據(jù)和，由圖11-19查得齒形系數(shù)，螺旋角系數(shù)2確定許用彎曲應力由表11-8查得由ZCuSn10P1制造的蝸輪的根本許用彎曲應力，壽命系數(shù)，許用彎曲應力 3校核計算滿足彎曲強度條件。4.2.7 精度等級公差和外表粗糙度確實定：考慮到所設計的蝸桿傳動是動力傳動，屬于通用機械減速器，從GB/T10089-1988圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇8級精度，側隙種類為f，標注為8f GB/T 10089-1988。4

56、.3 軸的設計計算傳動局部主要三根軸： = 1 * ROMAN I軸：連接聯(lián)軸器與小錐齒輪； = 2 * ROMAN II軸：連接大錐齒輪與蝸桿； = 3 * ROMAN III軸：蝸輪軸。4.3.1 初步確定軸的最小直徑按公式，初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調制處理，根據(jù)表15-3，取于是得，4.3.2 對 = 2 * ROMAN II軸進行強度校核1根據(jù)上文計算有，取2計算作用在大錐齒輪上的力那么,3作軸的空間受力簡圖，如圖4-1所示4作水平面受力圖，彎矩圖，如圖4-1所示5作垂直面受力圖，彎矩，如圖4-1所示6作合成彎矩圖，如圖4-1所示7作扭矩圖，如圖4-1所示8按彎扭合

57、成應力校核軸的強度校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面危險截面B的強度。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力已選定軸的材料為45鋼，調質處理，由表15-1查得，因此，故平安。圖4-1 軸的受力分析及剪力彎矩圖考慮到設計中為方便在傳動軸上安裝錐齒輪、軸承和裝配需要，傳動軸中部需留出一段臺階。傳動軸左端距臺階70mm，右端距臺階90mm。傳動軸具體結構見圖4-2。圖4-2 = 2 * ROMAN II軸結構圖4.4 聯(lián)軸器的選擇常用的聯(lián)軸器只要有剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器兩種類型。剛性聯(lián)軸器適用于兩軸能夠嚴格對中并在工作中不發(fā)生相對位移的地方；撓性聯(lián)軸器適用于兩軸有偏

58、斜可分為同軸線、平行軸線、相交軸線或在工作中有相對位移可分為軸向位移、徑向位移、角位移、綜合位移的地方。撓性聯(lián)軸器又有無彈性元件的、金屬彈性元件的和非金屬彈性元件之分，后兩種統(tǒng)稱為彈性聯(lián)軸器。彈性聯(lián)軸器都具有緩和沖擊的作用。用非金屬彈性元件構成的彈性聯(lián)軸器以及用金屬彈性元件構成的彈性元件間有摩擦作用的彈性聯(lián)軸器，除有緩沖作用外，還有減振作用。對于載荷平穩(wěn)、轉速穩(wěn)定、同軸度好、無相對位移的可選用剛性聯(lián)軸器；對于有相對位移的需選用無彈性元件的撓性聯(lián)軸器；載荷和速度不大、同軸度不易保證的，宜選用剛度彈性聯(lián)軸器；載荷、速度變化較大的最好選用具有緩沖、減振作用的變剛度彈性聯(lián)軸器；對于動載荷較大的機器，宜

59、選用重量輕、轉動慣量小的聯(lián)軸器；另外，對聯(lián)軸器的選擇還應考慮的幾個因素是：1拆裝方便；2尺寸較??；3質量較輕；4維護簡單等。4.4.1 類型的選擇為了隔離震動與沖擊，選用彈性套筒柱銷聯(lián)軸器4.4.2 載荷計算公稱轉矩由?設計?表14-1查得，故由公式計算轉矩為4.4.3 型號選擇查?機械設計實踐與創(chuàng)新?表16.6彈性聯(lián)軸器，得TL5型彈性套柱銷聯(lián)軸器的許用轉矩為，許用最大轉速為4600r/min，軸徑為2535之間，故合用。第5章 控制系統(tǒng)5.1 切割裝置的PLC控制切割局部采用PLC控制，提高這局部的自動化程度，對提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品的質量都有很大幫助。5.1.1 PLC概述可編程邏輯控制器(P

60、LC)是20世紀80年代開展起來的新一代工業(yè)控制裝置，是自動控制、計算機和通信技術相結合的產(chǎn)物，是一種專門用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制的現(xiàn)場設備。目前，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設備提供了非?？煽康目刂茟谩Ｖ饕蛟谟谒軌驗樽詣踊刂茟锰峁┢桨部煽亢捅容^完善的解決方案,適合于當前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。PLC之所以得到迅速的開展和越來越廣泛的應用，是因為它具有一些良好的特點：PLC集三電(電控、電儀、電傳)于一體，實現(xiàn)三電一體化；PLC的輸入/輸出系統(tǒng)完善，性能可靠，能夠適應于各種形式和性質的開關量和模擬量信號的輸出和輸入，在PLC內部具備計數(shù)器、中間繼電器