搭页机传动结构设计及运动仿真

密 级 学 号 092002 毕 业 设 计（论 文） 搭页机传动结构设计及运动仿真 院（系、部） ： 机械工程学院 姓 名： 曹萌 班 级： 机G091 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 申爱明 教师职称： 讲师 2011 年 6 月 9 日北京 搭页机传动结构设计及运动仿真 II北京石油化工学院 学位论文电子版授权使用协议 论文 搭页机传动结构设计及运动仿真 系本人在北京石油化工学院学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩。 本人系作品的唯一作者，即著作权人。现本人同意将本作品收录于“北京石油化工学院学位论文全文数据库”。本人承诺：已提交的学位论文电子版与印刷版论文的内容一致，如因不同而引起学术声誉上的损失由本人自负。 本人完全同意本作品在校园网上提供论文目录检索、文摘浏览以及全文部分浏览服务。公开级学位论文全文电子版允许读者在校园网上浏览并下载全文。 注：本协议书对于“非公开学位论文”在保密期限过后同样适用。 院系名称： 机械工程学院 作者签名： 曹萌 学 号： 092002 日 期： 2011年6月9日 搭页机传动结构设计及运动仿真 III北 京 石 油 化 工 学 院 毕 业 设 计 （论 文）任 务 书 学院 （系） 机械工程学院 专业 机械设计制造及其自动化 班级 机G091 学生姓名 曹萌 指 导教师/职称 申爱明/讲师 1.毕业设计（论文）题目 搭页机传动结构设计及运动仿真 2.任务起止日期： 2011 年 2 月 21 日 至 2011 年 6 月 10 日 3.毕业设计（论文）的主要内容与要求 （含原始数据及应提交的成果） 本课题主要是设计 N399 搭页机传动系统， 属于 N399 型搭页机的一部分。要求学生设计其机械机构以及相应的控 制系统。通过该课题的研究培养学生机械设计能力和思考、分析问题的能 力，培养学生将所学理论知识应用于实践的能力，使学生掌握典型的机电 产品的设计方法，掌握工程设计方法。 主要内容 包括：设计说明书撰写和传动系统机械结构设计及其控制。 其中，设计说明书 的撰写包括以下内容： (1)概述：有关资料综述，设计目的与主要内容（5000 字以上） ； (2)总体设计方案论证与说明：开发手段、系统组成与功能； (3)计算部分：论证计算，设计校核； (4)参考文献 15 篇以上（包括与本论文相关的 35 篇英文文献） ； (5)外文翻译 （约 2 万英文字符的外文文献， 约合 5000 汉字的译文） ； (6)毕业设计论文（说明书） ，要求 300 字左右中文摘要；英文摘要约250 个实词。 结构设计部分包括以下内容： (1) 搭页机传动结构设计及运动仿真。 (2) 对所设计的机械结构进行分析校核，使其实际可行。 应提交的成果包括：毕业设计（论文） 、开题报告、外文资料及文献翻译原文及译文、设计图纸、毕业设 计工作日志及毕业设计日记。 搭页机传动结构设计及运动仿真 4.主要参考文献 1）陈刚. AutoCAD 2002 教程. 北京：北京希望出版社,2001.8 2）成大先. 机械设计手册. 北京：化学工业出版社，1994 3）赵先仲. 机电系统设计. 北京：机械工业出版社，2004 4）蒋力培. 单片微机系统实用教程. 北京：机械工业出版社，2004 5）廖常初. PLC 基础及应用. 北京：机械工业出版社，2003 5.进度计划及指导安排 1）2.213.4（第 1 周 第 2 周）毕业设计调研，收集整理资料。查阅文献资料。翻译 2 万字符以上的外文资料（约合 5000 汉字） 。 2）3.73.18（第 3 周 第 4 周）认真领会设计任务，搜集、分析、整理文献资料， 查阅 15 篇以上文献 （含 3-5 篇外文文献） ， 撰写开题报告。 3）3.214.1（第 5 周 第 6 周）总体设计方案的拟定与论证，确定总体方案。 4）4.44.29（第 7 周 第 10 周）查阅机械设计手册及相关资料，进行各部分具体机械结构设计，用 AutoCAD 绘制机械装配图。 5）5.25.13（第 11 周 第 12 周） 选择材料，设计计算，对所设计的机构进行校核计算。参照机械结构及其它相 关参数，选择电机及其他电器元件的数量和型号，画出传动机构硬件系统框图。撰写设计说明书。 6）5.165.27（第 13 周 第 14 周） 运动仿真模型的建立和运行调试，完善优化，撰写设计说明书。 7）5.306.10（第 15 周 第 16 周）准备材料，进行答辩。按清单装袋提交毕业设计。 任务书审定日期 年 月 日 系（教研室）主任（签字） 任务书批准日期 年 月 日 教学院（部、系）院长（签字） 任务书下达日期 2011 年 2 月 21 日 指导教师（签字） 计划完成任务日期 2011 年 6 月 10 日 学生（签字） IV搭页机传动结构设计及运动仿真 V摘 要 本课题主要是搭页机传动结构的设计，搭 页机是印刷设备的组成部分之一，主要用于骑马装订联动生产线。 本文搭页机传动系统是通过齿轮和链传动实现的。文章主要对齿轮的类型、精度、材料及齿数进行了选择，按齿 面接触强度设计，计算齿轮的主要参数，并且用齿根弯曲疲劳强度验算。通过计算与 校核，能完成搭页机所要完成的功能。文章介绍了滚子链传动的设计计算和链传动的 润滑方法的介绍。通过整体方案的设计使系统整体性更强，增加了搭页机的实用性。它的结构是用绘图软件进行计算机辅助设计完成的。 文章最后对本文进行了总结，对印后设备 的经济发展和未来的发展前景作了简单的分析和展望。 关键词 ： 骑马装订联动机，搭页机，传动结构 搭页机传动结构设计及运动仿真 VIAbstract Page of this issue is mainly take the structural design for drive, take the pages machine is an integral part of printing equipment, mainly for riding binding interaction line. This text takes the page machine drive system to pass gear and chain transmission realize. The article mainly carried on a select to type, accuracy and material and tooth number of gear and got in touch with an intensity design according to the tooth face, the main parameter of computing gear, and use deddendum bent fatigue strength checking computation. Pass computing and pit in the school, can complete to take the finished function that page machine wants. The article introduced the design computing of the chain transmission and the lubricating method of the chain transmission. Pass the design of whole scheme to make system whole stronger, raised the function of taking the page machine. Its structure is to use to paint software progress a calculator assistance design complete. The paper also after printing equipment for the economic development and the future development prospects are simple analysis and prospects, and the design of things are summarized. Key words ：Horse riding machine binding interaction，Page machine ride ，Transmission structure 搭页机传动结构设计及运动仿真 目 录 第一章 前 言 . 1 1.1 选题背景 . 1 1.2 研究意义 . 11.3 课题介绍 . 3 1.3.1 我国骑马联动机产品介绍 .3 1.3.2 国外骑马装订联动机技术的发展 .5 1.3.3 印后设备的发展趋势 . 61.4 课题研究的基本内容，拟解决的主要问题 . 6 1.4.1 研究基本内容 .6 1.4.2 拟解决的问题 .7 第二章 搭页机机械结构设计 . 8 2.1 齿轮传动结构设计 . 8 2.1.1 齿轮传动的设计准则 .9 2.1.2 齿轮机构的设计与计算 .9 2.1.3 轮齿的失效形式 .14 2.2 链传动的结构设计 . 162.2.1 滚子链传动的设计计算 .172.2.2 链传动的失效形式 .192.2.3 小结 .202.3 变速机构的设计 . 212.4 传动轴的设计 . 212.4.1 轴的结构设计 .212.4.2 传动轴的设计计算 .22第三章 三维建模与运动仿真 . 243.1 齿轮的建模 . 243.2 齿轮啮合过程的仿真 . 273.2.1 齿轮啮合的装配 .27 3.2.2 仿真过程的实现 .28 第四章 经济性分析 . 31第五章 结论与展望 . 325.1结论 . 325.2展望 . 32参 考 文 献 . 34致 谢 . 35声 明 . 36VII搭页机传动结构设计及运动仿真 第一章 前 言 1.1 选题背景 随着社会的发展，信息对人类越来越重要，已经变成了必不可少的生活要素。印刷技术也在飞速发展，印刷已经成为现代信息传播技术的重要组成部分。信息时代的信息需求特点是：多元化、个性化、时效性要求越来越高。我国印刷行业相对于发达国家来说是其印刷设备和器材行业要开发的市场和印刷品生产业务的加工点，而技术水平低于我国的亚洲发展中国家又是我国印刷设备器材行业要开拓的市场。 印后装订专业是一个非常复杂的工序，由于工艺的繁乱、所以使用的设备式样也多，且订与装的方法还在不断变化，此设备的种类型号也随之变化和增多。现在常用的装订单机设备就有近20种，还有近10条的联动生产线，如果将各种装订设备的型号加起来计算就有100多个式样。 经过几十年的发展，我国的印后加工设备取得了很大的成绩，但是仍然是印刷行业薄弱的环节。随着小批量、短周期印刷产品的不断增多，传统的印后装订设备很难适应这一变化。自动控制技术在装订设备上的广泛应用，能够缩短出书周期，加快校样调整时间，提高作业精确性，节省劳动力，解决缺乏熟练操作人员等一系列问题。 目前，印刷企业印前及印刷技术和企业的整体质量、管理水平都有了大幅度的提高，印前、印刷质量已基本稳定，质量差距的核心问题在于印后的加工环节。印后加工由于受加工工艺的落后、设备陈旧、技术薄弱、管理等因素影响，不仅生产率低，而且质量问题明显。随着市场需求的不断扩大，客户对印刷品质量的要求日益增高，印后加工已经成为影响印刷品质量的重要因素。所以，提高印后设备技术，成为以后要研究的课题。 选择此题目，搭页机是装订系统的一部分，印后工序得到了发展就可以使印刷业其他工序同步发展。印后工序的落后会抑制印刷的速度，所以要加深对印后工序的认识，提高印后的工作效率，效率提高了就意味着印后设备可以向前迈进一步，也是我国印刷业日后要追求的目标。 1.2 研究意义 1搭页机传动结构设计及运动仿真 我国印后加工与世界先进水平相比，仍存在差距，主要表现在印后加工工艺比较单一，设备的工作性能和自动化程度正在发展中；设备的稳定性、可靠性、质量的自动检测、自动控制技术还可以提高。 国内印刷业发生了翻天覆地的变化，中国已经成为了全球著名的印刷大国，并且正在向印刷强国看齐。然而国内的印后加工业却一直处于一个十分尴尬的位置。长期以来，国内印刷界普遍存在着重印前、印刷，而轻印后加工的观念。致使印后技术与设备发展滞后，明显落后于靠高新技术迅速发展的印前与印刷。事实上印后加工在整个印刷出版的流程中占有重要的地位，印后专家王淮珠老师曾在接受慧聪印刷网的一次专访中这样说：“印后加工在出版印刷整个流程中往往不受重视，其实，要印刷精品图书，印前设计和印后装订的沟通非常重要！” 早先王淮珠老师曾经还很惋惜地说：“大型展会每次都会开许多的讲座，但是关于印后的少之又少。每次开信息会的时候，许多人都围绕着印前、印中的问题谈，但是印后如此多的问题却是没人提及的。” 在中国出现此种现象：印刷企业竞相提升印前 设计 能力的时候，在不断完善印刷精细程度的时候，却对于“精美创意最终需要通过印后加工来完美实现”这一事实视而不见，许多印刷企业在对于印后方面的运营和管理也几近处于真空状态。曾几何时，我们每每听到艺术设计师发出无奈的感慨：倾注大量心血的设计作品，在所有的印前、印刷部分都做到了完美，可是一到印后，便做得一塌糊涂，最终出来的是一堆废品1。 当前迫切需要改变的可能是印刷行业观念上的问题，企业普遍忽视印后加工，这才是制约中国印后设备制造业发展的市场因素。技术研发需要一个积累的过程，水到而渠成，来不得半点拔苗助长的功利性。所幸可以看到，随着消费市场的发展，印后加工在生产中不断得到重视，国内印刷业内对印后加工的态度也正在发生着积极变化。 印后加工是保证印刷产品质量并实现增值的重要手段，尤其是包装印刷产品，很多都是通过印后加工技术来大幅度提高品质并增加其特殊功能的。从某种意义上讲，印后加工是决定印刷产品成败的关键，往往由于印后加工的质量问题而造成印刷品前功尽弃，所以说印后对于印刷企业相当重要，甚至可以成为强大的盈利环节。 国内出版 印刷 行业对精装设备的投入，表现出较为谨慎和矛盾的态度：一方面，精装图书出版量目前虽比例有限，但已经预见到不久将在书刊出版物中的比重逐步2搭页机传动结构设计及运动仿真 提高，对于今后企业承接业务的能力和竞争力，发展精装能力显得越来越重要;另一方面，精装业务的利润率较高，但业务发展和区域不平衡，使书刊企业对精装业务量的利润预期难以把握;加上进口精装设备动则上千万元的投资，二手设备的质量和供应、服务的不可靠性，都使得投资决策的风险难于把握;还有一方面，因为目前国内精装书的加工，很多还是由手工制作和部分机械加工共同完成，精装书刊的总体质量水平不高，而目前国内出版行业对