半自動平壓模切機(jī)的課程設(shè)計書 [文檔在線提供]

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1、安徽工程科技學(xué)院 前 言 機(jī)械原理課程設(shè)計是為了培養(yǎng)學(xué)生的開發(fā)和創(chuàng)新機(jī)械產(chǎn)品的能力，高等學(xué)校工科本科《機(jī)械原理課程教學(xué)基本要求》中對機(jī)械原理課程設(shè)計提出的要求是：“結(jié)合一上簡單的機(jī)械系統(tǒng)，綜合運(yùn)用所學(xué)理論和方法，使學(xué)生能受到擬定機(jī)械運(yùn)動方案的初步訓(xùn)練，并能對方案中某些機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計”。在機(jī)械原理課程中加強(qiáng)機(jī)械運(yùn)動簡圖設(shè)計能力的培養(yǎng)，已越來越為廣大師生所認(rèn)識。 機(jī)械原理課程設(shè)計要求針對某種簡單機(jī)器（它的工藝動作過程比較簡單）進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動簡圖設(shè)計，其中包括機(jī)器功能分析、工藝動作過程確定、執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇、機(jī)械運(yùn)動方案評定、機(jī)構(gòu)尺度綜合等等。通過機(jī)械原理課程設(shè)計，可以進(jìn)一步鞏固、掌握并初步運(yùn)

2、用機(jī)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(jī)械的能力。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)在機(jī)械原理課程設(shè)計中占有十分重要的位置。 通過機(jī)械原理課程設(shè)計培養(yǎng)了學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計和機(jī)構(gòu)設(shè)計能力、開發(fā)和創(chuàng)新能力及應(yīng)用計算機(jī)的能力。機(jī)械原理課程設(shè)計已取得了預(yù)期效果，使機(jī)械原理課程教學(xué)有了新發(fā)展，其意義是深遠(yuǎn)的。 目 錄 一：課程設(shè)計任務(wù)書.............................................2 二：功能和設(shè)計要求.............................................3 三：總功能分解..................

3、...............................4 一．總功能分析..............................................4 二．功能元分解..............................................4 三．功能元求解..............................................4 四：機(jī)械運(yùn)動方案的選擇評價及確定...............................5 五：運(yùn)動循環(huán)圖......................................

4、...........11 六：原動機(jī)的選擇...............................................12 七：機(jī)械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計...............................14 八：體會.......................................................17 九：參考文獻(xiàn)...................................................18 課程設(shè)計任務(wù)書 題目：半自動平壓模切機(jī) 工作原理及工藝動作過程 半自動平壓模切機(jī)是印刷、包裝等行

5、業(yè)壓制紙盒紙箱等紙制品的專用設(shè)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(xì)的印刷品進(jìn)行壓痕、切線、折疊以及壓制凹凸商標(biāo)等，經(jīng)過壓痕、切線的紙板，用手工或機(jī)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(biāo)，可以成批量的生產(chǎn)，實現(xiàn)規(guī)模化。 它的工藝動作主要有兩個：一是將紙板走紙到位，二是進(jìn)行沖壓模切。 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 1）每小時壓制紙板3000張。 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。 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。 4

6、）工作臺面離地面的距離約1200mm。 5）所設(shè)計的機(jī)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。 設(shè)計方案提示 1） 走紙機(jī)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(yùn)動機(jī)構(gòu)帶動以實現(xiàn)定時走紙。 2） 模切機(jī)構(gòu)一般可采用六桿沖壓機(jī)構(gòu)，在紅板停頓時進(jìn)行沖壓模切。沖壓機(jī)構(gòu)要求急回并節(jié)省動力。 3） 由于沖壓模切機(jī)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(jī)，一般需安裝飛輪。 設(shè)計任務(wù) 1） 根據(jù)工藝動作要求擬定運(yùn)動循環(huán)圖。 2） 進(jìn)行送料、模切機(jī)構(gòu)的選型。 3） 機(jī)械

7、運(yùn)動方案的評定和選擇。 4） 根據(jù)給定的生產(chǎn)阻力及工作裕量選定合適的電動機(jī)。 5） 進(jìn)行飛輪設(shè)計。 6） 按選定的電動機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動參數(shù)擬定機(jī)械傳動方案。 7） 畫出機(jī)械運(yùn)動方案簡圖。 8） 對傳動機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動尺寸計算。 指導(dǎo)老師（簽名） 年 月 日 二、半自動平壓模切機(jī)的功能和設(shè)計要求： １．功能 半自動平壓模切機(jī)是印刷、包裝等行業(yè)壓制紙盒紙箱等紙制品的專用設(shè)備，它可用來對各種規(guī)格的白紙板及厚度在4mm以

8、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、折疊以及壓制凹凸商標(biāo)等，經(jīng)過壓痕、切線的紙板，用手工或機(jī)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(biāo)，可以成批量的生產(chǎn)，實現(xiàn)規(guī)模化。 壓紙工藝過程分為“走紙”和“且模”。上模固定，下模沖壓。 1） 將紙板走紙到位。 2） 進(jìn)行沖壓模切。 2．原始數(shù)據(jù)和設(shè)計要求 1）每小時壓制紙板3000張。 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。 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。 4）工作臺面離地面的距離約12

9、00mm。 5）所設(shè)計的機(jī)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。 三．總功能的分解： 一、總功能的分析 半自動平壓模切機(jī)是印刷、包裝等行業(yè)壓制紙盒紙箱等紙制品的專用設(shè)備， 其主要功能是進(jìn)行壓痕、切線、折疊以及壓制凹凸等。 二、功能分解 根椐工藝動作要求可將其總功能分解為兩個分功能： 1） 將紙板走紙到位；紙板走紙過程中，要求傳動紙板的機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動，也 就 是說，此功能完成的是紙板間歇移動運(yùn)動。 2） 進(jìn)行沖壓模切；沖壓模切過程中，要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的沖壓構(gòu)件上下往復(fù) 移動，以達(dá)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

10、壓構(gòu)件，滑塊的上下往復(fù)運(yùn)動。 三、功能元求解 形態(tài)學(xué)矩陣： 四．機(jī)械運(yùn)動方案的選擇評價及確定： 根據(jù)功能元求解的形態(tài)學(xué)矩陣，可以求出半自動平壓模切機(jī)的機(jī)械運(yùn)動方案數(shù)目為： 現(xiàn)在我們可以根據(jù)給定的條件、各機(jī)構(gòu)的相容性和盡量使機(jī)構(gòu)簡單等要求來選擇方案： 根據(jù)機(jī)構(gòu)的功能，運(yùn)動規(guī)律的形式，傳動精度高低，機(jī)構(gòu)的工作性能，應(yīng)用范圍可調(diào)性，運(yùn)轉(zhuǎn)速度，承載能力，機(jī)構(gòu)的動力性能，加速度峰值，可靠性，經(jīng)濟(jì)性，（制造難易，能耗大?。?，結(jié)構(gòu)緊湊（尺寸，重量，結(jié)構(gòu)復(fù)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。 模切沖壓機(jī)構(gòu)： 方案一：雙列鏈傳動機(jī)構(gòu)，多桿滑塊機(jī)構(gòu)。 方

11、案二：帶傳動機(jī)構(gòu)，連桿凸輪組合機(jī)構(gòu)。 方案號 1 2 A從發(fā)電機(jī)傳遞動力 皮帶 鏈 B變速，改變旋向 皮帶 鏈 C產(chǎn)生急回運(yùn)動 凸輪 桿 D急回運(yùn)動 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 走紙機(jī)構(gòu)： 方案一、帶輪機(jī)構(gòu)，凸輪，夾子， 方案二、鏈輪機(jī)構(gòu)，特殊齒輪。 方案號 1 2 A紙板的輸送 帶輪機(jī)構(gòu) 鏈輪機(jī)構(gòu) B紙板的停歇 凸輪 特殊齒輪 C紙板的定位 夾子 對這兩個方案，可以用模糊綜合評價選優(yōu)。兩種機(jī)構(gòu)各項性能指標(biāo)的評價如下： H值 49.25 70.5 由以上分析，顯然可以得到以上結(jié)論

12、：多桿滑塊機(jī)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(fù)雜性這些具體項目的性能明顯優(yōu)于連桿凸輪組合機(jī)構(gòu)，而這些指標(biāo)對于半自動平壓模切機(jī)來說是很重要的，因此，在兩者之間選擇六連桿機(jī)構(gòu)。至于在運(yùn)動規(guī)律和尺寸方面，連桿凸輪機(jī)構(gòu)所占的優(yōu)勢，在半自動平壓模切機(jī)的設(shè)計要求中不是很重要考慮的，因此可以忽略六連桿機(jī)構(gòu)在此方面的不足。綜上所述，選擇六連桿機(jī)構(gòu)作為沖壓模切機(jī)構(gòu)。 帶傳動機(jī)構(gòu)和鏈傳動機(jī)構(gòu)的選擇。帶傳動結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)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(jī)構(gòu)因多對齒輪同時嚙合，要求承載能力大，傳動效率高，以及可實現(xiàn)中心矩較大的軸間傳動，但傳動有沖擊

13、，振動和噪聲。由于半自動平壓模切機(jī)在設(shè)計時要求傳動機(jī)構(gòu)有較大的承載能力，較高的機(jī)械效率要求，因此，在比較之后，選擇鏈傳動機(jī)械。 多桿滑塊機(jī)構(gòu)（模切沖壓機(jī)構(gòu)方案一） 半自動平壓模切機(jī)的機(jī)構(gòu)(方案一) 半自動平壓模切機(jī)運(yùn)動簡圖（方案二） 凸輪機(jī)構(gòu)與特殊齒輪機(jī)構(gòu)（沖壓模切機(jī)構(gòu)方案二） 五：運(yùn)動循環(huán)圖 對于半自動平壓模切機(jī)運(yùn)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(jī)構(gòu)的設(shè)計、裝配和調(diào)試。 半自動平壓模切機(jī)的模切機(jī)構(gòu)為主機(jī)構(gòu)，以它的主動件的零位角為橫坐標(biāo)的起點，縱坐標(biāo)表示各執(zhí)行構(gòu)

14、件的位移起迄位置。 六：原動機(jī)的選擇 1、常用原動機(jī)的運(yùn)動形式 2、常用原動機(jī)的驅(qū)動方式 3、選擇原動機(jī)應(yīng)考慮的因素 1） 必須考慮現(xiàn)場能源供應(yīng)情況。 2） 必須考慮到原動機(jī)的機(jī)械特性各工作制度與工作機(jī)相匹配。 3） 必須考慮到工作機(jī)對原動機(jī)提出的起動，過載運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，調(diào)速和控制等方面的要求。 4） 必須考慮工作環(huán)境的因素。 5） 必須考慮工作可靠，操作簡易，維修方便。 6） 為了提高機(jī)械系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，必須考慮經(jīng)濟(jì)成本，包括初始成本和運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)成本，此外，所選取的原動機(jī)的額定功率必須滿足負(fù)載需要，但也不宜過大，對電動機(jī)來說選電動機(jī)功率過大造成功率

15、因素過低也是不經(jīng)濟(jì)的。 4、原動機(jī)的選擇 根據(jù)半自動平壓模切機(jī)的設(shè)計要求以及綜合原動機(jī)選擇時應(yīng)考慮的因素，可以初步選定Y系列三相異步電動機(jī)作為半自動平壓模切機(jī)的原動機(jī)。 根據(jù)半自動平壓模切機(jī)的設(shè)計要求可得： 工作功率 = =1.1KW 工作電流 ==2.9A 綜上分析,選擇型號為Y90L-6的電動機(jī)作為原動機(jī),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。

16、 七：機(jī)械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計 一） 設(shè)計參數(shù)： 生產(chǎn)率： N= 3000張/小時 下模沖頭總行程： mm 行程速比： K===1.3 t1:表示急回行程的時間，t2:工作行程式時間 電動機(jī)轉(zhuǎn)速：910r/min 二） 數(shù)據(jù)的計算：根據(jù)選定的驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速和半自動平壓模切機(jī)的生產(chǎn) 能力，可以得到此機(jī)械系統(tǒng)的總速比為： 由設(shè)計參數(shù)可知，生產(chǎn)率是每小時3000張紙，所以由電動機(jī)到執(zhí)行軸需要減速傳動，傳動比通過計算為18。 機(jī)械傳動系統(tǒng)的第一級采用帶傳動，其速比

17、為5，第二級采用直齒圓柱齒輪傳動，其傳動比為3.6。 帶傳動計算： 1）確定計算功率Pc Pc=KaP 取Ka=1.4，則 2)選擇帶的型號 由Pc及主動輪轉(zhuǎn)速n1，由有關(guān)線圖選擇V帶型號為C型V帶。 3）確定帶輪節(jié)圓直徑和 取mm，則 mm 齒輪傳動計算： 取，。按鋼質(zhì)齒輪進(jìn)行強(qiáng)度計算，其模數(shù)m=5。則 mm mm 槽輪的計算： 1） 槽數(shù)z 按工位數(shù)要求選定為4。 2） 中心距 按結(jié)構(gòu)情況確定 =200mm 3） 圓銷半徑

18、r 按結(jié)構(gòu)情況確定 r=20mm 4） 槽輪每次轉(zhuǎn)位時主動件的轉(zhuǎn)角 5）槽間角 6）主動件圓銷中心半徑 mm 7）與a的比值 8）槽輪外圓半徑 mm 9）槽輪槽深 mm 10）運(yùn)動系數(shù) （n=1，n為圓銷數(shù)） 多桿滑塊機(jī)構(gòu)的計算： 為了滿足以上的條件，由極位可知：L3+L1>L6 L6+L4

19、 角30度左右。 八：體 會： 通過這次設(shè)計，我深深地體會到：要設(shè)計一個機(jī)構(gòu)方案，想到運(yùn)動及傳動的方法只是整個設(shè)計的一小步，最重要的是計算機(jī)構(gòu)的配合尺寸。 其實，機(jī)構(gòu)的大體形狀以及它的傳動機(jī)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(shè)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(shè)計機(jī)械的作業(yè)，一定要先把具體的各種配合關(guān)系計算精確，哪怕花再多的時間，至少不會漫無目的在設(shè)計機(jī)構(gòu)時，機(jī)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(fù)的實驗，同時要有一定的技巧。 在這次設(shè)計中，我充分認(rèn)識到作為設(shè)計者，必需嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實，要充分考慮到制造的可行性。設(shè)計是一種既要求想象力又要求嚴(yán)密邏輯思維的學(xué)科。 九．參考文獻(xiàn) 1、鄒慧君主編．《機(jī)械原理課程設(shè)計手冊》．北京高等教育出版社，1998 2、孫恒，陳作模，葛文杰主編．《機(jī)械原理》（第七版）．北京高等教育出版社，2006 3、朱保利，吾輝，王云，封立躍主編．《機(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)》．南昌航空工業(yè)學(xué)院．機(jī)械設(shè)計教研室，1998 4、濮良貴，紀(jì)名剛主編．《機(jī)械設(shè)計》第七版．高等教育出版社，2000 5、鄒慧君主編．機(jī)械設(shè)計原理．上海交通大學(xué)出版社，1995 19