电动捆钞机的压钞机构设计说明书

目录 第 1章 概述 1.1 课题来源 1.2 国内国外捆钞机的发展概况 1.2.1 电动捆钞机及相关机械国内外发展现状 1.2.2 捆钞机的市场需求分析 1.3 课题的研究意义 1.4 可行性研究结论 1.4.1 捆钞机的发展趋势 1.4.2 项目综合评价结论 1.5 本章小结 第 2 章 电动捆钞机压钞机构的传动设计方案 2.1 电动捆钞机压钞机构的结构分析 2.1.1 功能特点 2.1.2 机械分类 2.2 电动捆钞机压钞机构的传动方案设计 2.2.1 方案分析 2.2.2 方案比较选择 2.3 电动捆钞机和压钞机构的运动测绘 2.4 本章小结 第 3 章 电动捆钞机和压钞机构运动及动力参数计算 3.1 总传动比及各轴传动比的分配 3.1.1 电动机选择 3.1.2 传动比分配 3.3 本章小结 第 1 章 概述 1.1 课题来源 本课题是由导师拟定的。 1.2 国内外捆钞机的发展概况 1.2.1 电动捆钞机及相关机械国内外发展现状 传统的捆钞机主要是通过液压电动机构把钞票压紧，然后手工用纤维绳捆紧。人工手捆操作劳动强度大，工作效率低，由于纤维绳与纸币接触面积小很容易把钞票勒伤，更严重的是手工捆扎的双十字没有互相连接成为一个整 体在现金调运中易产生散捆，丢张等安全问题，为此中国人民银行发文要求入库纸币线捆采用宽塑料 PP（聚丙脂）捆扎带捆扎双十字交叉点粘接起来使捆扎带成为一个整体。传统的大把捆钞机无法实现这些要求，所有的入库钱捆使用自动的烫接捆钞机捆扎将是不可避免的趋势。捆扎机的发展趋势有三大特点：全自动化；高速度化；多样化发展。 1.2.2 捆钞机的市场需求分析 改革开放以来，人们的人均纯收入有了大幅度的提升，当然也就是说除满足自身必需的生活所需外也了不少的积蓄，而这些积蓄考虑到安全问题他们便会将它投掷银行机构或其他金融机构，这样 随着钞票的积累就涉及到它的存放问题，再考虑到大数量的钞票的提取问题 ,单由人工直接点数或小型捆扎既费时又费力 ,而且效果也很不理想 .对于少量钞票如万元左右它还可以勉强由人工捆扎 ,但对于数量较大的如十万元单由人工捆扎那就可想而知 ,一大叠钞票即使被捆扎但人的力量有限致使捆扎不太紧固 ,松散的坏处就是一是所占的空间大 ,二是比捆紧的容易变质 ,还有人工捆扎速度慢 ,社会在进步讲究的就是效率 ,另外就是对于大数量的提款 ,如果没有将十万或更多的钞票捆扎在一起 ,那样一张一张或一万一万的数起 ,那些要是提取几百亿上千亿的再那样数 ,那也不 知道要数到何时 ,有了大数额钞票的捆扎 ,便又可以节省更多时间以及劳动力啦 , 考虑到这些优点市场对它的需求越来越强 .捆扎机有中型和小型机而大型机目前还没有 ,原因就在于钞票有一定的厚度 ,而它的尺寸又并不是很大 ,如果捆扎太多反而显得更易松散或不便携带 ,试想 :十万元钞票厚度就近十厘米 ,如果捆扎一百万那便是十个十万那就是一百厘米也即一米高 ,然而面额最大的一百元钞票长十五厘米宽六厘米左右 ,由此可想那样显得极不方便 ,再说一百万也就是十个十万由人工点数也不过是十来秒时间的事 ,对于小型捆钞机只捆扎一万元人民币 ,对于这少量数额厚 度小的则要求并不高 ,因为如果要存放一般还得将一万的十个累加在一起后还得压缩 ,这里就不必压紧 ,还有一万元人民币一般是由银行供给活期用户提取小数额用的算是 ” 流动资金 ” 小型捆钞机在包装上也更简洁只有纵向包装 ,包装带由牛皮纸代替在接口处要么由胶水粘合要么把它笮起即可 ,对于中型捆钞机则两次纵向捆扎 ,一次横向捆扎压紧包装带由塑料带在接口处高温融化粘合再由刀切割即可。 表 1-1: 传统手工捆扎与自动捆钞机的工作效率相比 工作方式 捆扎金额 捆扎时间 捆扎效果 纸币是否有损害 手工捆扎 10 万元 15 分钟 较差 有 自 动捆扎 10 万元 1 分钟 好 无 通 过上述实验结论可知，采用自动捆扎机比采用手工捆扎的工作效率高，而且对纸币无损害。、由此可知如果要捆扎很多数目的钞票，采用自动捆扎方式将能更好的提高效率和确保捆扎质量。由此在经济交易中的钞票的捆扎采用自动捆扎机将不断增多。 1.3 课题的研究意义 所谓捆钞机就是把一把一把的钞票通过机器来捆扎的机器。由此便可知道捆钞机的目的就在于将一些钞票捆扎在一起，以便于清理、保存、运输等。 改革开放以来，人们的人均纯收入有了大幅度的提升，当然也就是说除满足自身必需的生活所需外也了不少的 积蓄，而这些积蓄考虑到安全问题他们便会将它投掷银行机构或其他金融机构，这样随着钞票的积累就涉及到它的存放问题，再考虑到大数量的钞票的提取的方便性，于是发明了捆钞机。即捆钞机具有的意义就在于有利于工作人员节省时间、节省劳动力；也有利于各机构的钱财交易。 各金融机构每天有大量的钞票，证券票据等要进行整理、处理，其中就牵涉到对钞票、证券、票据等的捆扎，由人工来完成捆扎工作，不仅时间花得太长，而且捆扎得松紧不同，位置不同，效果既不好，又不美观，为了节约时间与人力，不至于影响重要的交易活动而造成不必要的经济损 失。因此，研制开发出更快更便捷，价格更便宜的捆钞机的任务就摆在我们的面前 。 1.4 可行性研究结论 在可行性研究中，对项目的产品销售、原料供应、生产规模、工程技术方案、资金总额及筹措、项目的财务效益和国民经济、社会效益等重大问题，都应得出明确的结论。可行性研究结论包括： 1.4.1 捆钞机发展趋势 在西部大开发之际，各行各业正在飞速的发展，企业也如雨后春笋般四处林立，特别是金融行业发展迅速，对捆扎钞票、票据的自动化机械需求量很大，从外地购进增大了运输成本及维修成本，本公司占着地理优势（地处西部的中心城市成 都），社会关系密切，人际关系占着优势（熟悉本地各关系企业），对于同类产品有着绝大优势占领西部市场。 将市场主要定位在西部市场，从别人的指缝中挤出这块肥肉，至少要按照十分之一的西部市场需求定位生产规模，此捆钞机的使用寿命一般在 5-10 年，每个需要的单位的需求为： 1 台 /7.5 年，各金融单位，国家税务部门、邮政等单位需求量最大，特别是邮政部门要整理大量的信件、包裹等的捆扎，对这种自动化程度高、捆扎速度快的机器有更迫切的需求，但是对捆扎的范围要求宽。 生产的捆钞机主要用于捆扎钞票及票据，现在国内有三十多家企业涉及生 产捆钞机，大约一年的生产能力在 7 万台左右。而国内的需求却在 11 万左右，远远不能满足市场的需要。产品的产量也在 7 万台左右，生产厂家一般分布在沿海一带，特别是温州，生产厂家占了五分之一；销售网络也遍布全国各大城市，在西部只有几个重要城市有他们的销售网点。对于捆扎纸制品的机械，有着替代捆钞机的功能。目前，国内的同类产品价格在 2 万多元，一万多元等，它们在功能上区别不大，但是捆扎范围不同、自动化程度也不同。相对于国内，国外同类产品生产能力要强得多，基本趋以饱和，由于国外的生产成本（特别是人力成本）要高得多，因此，进口 量并不多。 60 年代初期，随着聚丙烯的出现，国外同时也开发成功了聚丙烯塑料带捆扎机，在许多领域（特别是轻工产品）内逐渐代替钢带捆扎，使捆扎机械化得到迅速普及。捆扎机是包装机中一个重要的分支，国外先进国家的捆扎机已相当普及，品种繁多，几乎无所不捆。我国的塑料带捆扎机只有十几年的历史。它首先在书籍、报刊发行部门获得推广。但近年来发展异常迅速，在食品、轻工等领域已广泛采用。具有代表性的 SK-1A 型自动捆扎机，其捆扎速度为 20 道 /min，其技术性能已接近国际同类产品的水平。 国外塑料带捆扎机械的发展正向全自动化、高 级化和多样化方向发展。主要表现在： 表 1-2：国外塑料带捆扎机械的发展 A 全自动化 :提高单机的自动化程度使包装物从输送辊道送入后，捆扎机能自动定位、自动捆扎、自动转位，以进行十字型、井字型捆扎，采用微机控制，以实现无人操作的自动捆包生产线。 B 高级化 :提高捆扎功能。国外自动捆扎机已向 40 道 min 甚至 60 道 /min 的目标发展，研制捆扎力可随机调节的捆扎机，提高自动捆扎机的适应性（如带宽、捆包规格、工作台高、捆扎能力等）。 C 多样化 :研制各种用途的捆扎机，开发台式和全自动捆扎机。研制代替钢 1.4.2 项目综合评价结论 此项目投入正是时机，正遇上经济飞速发展的今天，对此产品的需求正逐年增加，前 5 年正是鼎盛时期。并且该项目产品目前供不应求，缺口远大于项目设计能力，近十年内国内现有生产能力发展迅速，供求缺口呈下降趋势，项目规模不宜过大。该项目产品由进口转为进出口混合，国内外竞争较强，必须重视产品质量，提高竞争力。另外，应尽可能的开拓需求市场，将规模扩大至可行规模以满足市场需求，也能降低成本，目前的设计生产能力中固定成本所占比例过大，应尽可能缩小及增加产量来减小固定成本所占比例。从而获取更高的经济利 润。 1.5 本章小结 本章主要讲述了电动捆钞机的发展历程和市场需求前景；讲述了电动捆钞机的工作原理及压钞机构原理；另外，还介绍了本课题的来源与研究意义以及本课题的综合评价结论。 第 2 章 电动捆钞机压钞机构的传动方案设计 2.1 电动捆钞机压钞机构的结构分析 电动捆钞机一种主要由减速器 2、大齿轮 3、连杆 5、压钞机 6 和底板 7 及机架 12 组成的电动捆钞机，其特征在于：大齿轮 3 与减速器 2 输出轴上的小齿轮 4 相啮合，连杆 5 的一头套有连杆套 16，该连杆套 16 与压钞板 6 铰接，在 连杆 5 的凸台与连杆套端面之间的连杆 5 上套有弹簧 8，在连杆 5 的另一头铰接着大齿轮 3，压钞板 6 位于底板 7 的滑槽中，在连杆 5 上装有一对红外线对管 9，在这对红外线对管之间的平面中有一个遮光板 17，它固定在连杆套 16 上，在大齿轮轴 13 上装有一遮光板 18，在机架 12 上装有一对红外线对管 19，遮光板 18位于红外线对管 19 之间的平面中。 捆钞机是光机电一体化产品，为了解决金融系统纸币捆扎而研制的捆钞设备，它将压紧、捆扎、（转位、）烫合等工序自动完成。从而大大的提高了工作效率及自动化办公程序。捆钞机主要类别有全自动捆钞机和半 自动捆钞机，区别在于全自动捆钞机是纸币一次置入定位，按动工作键后，不需要转向和反复施压，即可完成捆扎，而且速度较快，一般每捆低于 20 秒，部分厂家的机型可以达到13-14 秒完成捆扎。而半自动捆钞机是纸币置入定位，按动工作键后，需要两次手动转向，才可完成捆扎，而且速度较慢，一般每捆需要 35 秒，部分可以达到28 秒以下。 2.1.1功能特点 （ 1） 自动化程度高：一次压紧完成三道捆扎，一次放币 ,无需转位；双十平面粘接：双向非接触烫合，烫合面积大，安全系数高 ；（ 2） 捆扎速度更快：比常用机型速度快近一倍，更为省时 ；（ 3） 捆扎成型平整：一次捆扎成型，更为平整规范、牢固美观，符合人民银行 “ 五好钱捆 ” 要求 ；（ 4） 烫合温度自适应调整： 温度无须人工调节，设备本身可自行调整烫合温度；捆扎更省电：一次完成捆扎成型，百捆捆扎耗电 0.2Kw.h； （ 5） 捆扎压力可调：压力可自行调整，以适应不同新旧程度的钱币 ； 旧钞预压功能：保证旧钞正常捆扎；外置带盒装置：无需装卸带盒，更换捆扎带更为简单 ；（ 6） 上放垫纸操作：符合银行操作人员工作方式，更为方便； （ 7） 超大液晶屏幕：智能人机对话，工作过程清晰显示，故 9障可在屏幕自动提示； （ 8） 国产通用耗材： 国产白色透明塑料捆扎带，成本低 。（ 9） 环保性能环保无烟无味：非接触烫合方式，无需预热，烫合过程无烟、无味，更为环保 ；（ 10） 工作时噪音低：采用低噪电机，符合环保要求 ；（ 11） 安全性能封闭捆扎操作：自动关门，封闭捆扎，绝对保证操作安全 ； 安全保护装置：自动检测故障，停机报警。 主要技术指标电源电压： 220V 10% 50Hz 平均功率： 190W 捆扎速度： 18-20 秒 /捆 捆扎压力： 500-1500 公斤（压力可自行调整） 工作噪音： 65分贝 适用范围：适应第四、五套人民币 0.1-100 元券纸币完整 券和损伤券的捆扎捆扎带： 6-16mm（可根据用户需要选择使用）捆扎质量：规范、牢固、美观，符合人民银行 “ 五好钱捆 ” 要求 。 2.1.2 机械分类 图 2-1 全自动捆钞机 （ 1） 全自动捆钞机 捆钞机是金融系统中的办公用品，其功能是将现钞打 把， 每百张纸币为一把、打 捆，每十把 把为一捆，以便进行现钞的清点、 运输和保存。国内的捆钞机主要分为三类。 第一类是机械式的，即通过杠杆、螺旋或液压机械按压后由手工捆扎，因此工作 人员 劳动强度较大，且操作不规范。 第二类是半自动的，即用电脑控制实现其中连续的一个或两个动作，然后在工作人员配合下完成捆钞。第三类 是 捆钞机是全自动的，由工作人员把捆键后，自动捆钞机将完成全部动作。采用全自动方式可以真正地把操作人员从重复的 劳动 中解放出来，同时大大提高效率。 金融部门用的捆钞机大部分是三点式的半自动捆钞机，由于三点式捆钞机会引起现钞的丢张现象，因此金融部门要求捆钞机能实现现金的五点 捆扎。基于以上原因，开发了五点式的全自动捆钞机，在实际应用中达到了良好的效果。 工作原理 图 2-2 立式五点自动捆钞机 （ 2） 台式半自动捆钞机 纸币转向机械手由转向电机、齿轮传动机构、连杆、转向机构和伸缩夹子组成；转向 电机 输出轴上的齿轮通过介轮与主传动齿轮连接，主传动齿轮与机械手总成支架上的齿条相啮合；在主传动齿轮心轴的上方，固定有曲柄，该曲柄与两个平行连杆的一端连 接，两平行连杆的另一端与齿轮连接 。 齿轮通过柱型介轮与缺齿 齿轮 连接，缺齿齿轮与夹子固定在一起；纸币夹子是由多节组成，通过拉杆和过死点拉簧定位；下拉的一端与夹子的立板绞接，上拉杆与夹子上压板绞接，上下拉杆的另一端绞接在一起，通过拉簧将拉杆和夹子定位；在机械手总成支架上设置有控制转向机械手三个工作位置的光控管； 币值调整机构的前后调整装置是 电动机 通过齿轮传动副与凸轮轴连接，凸轮轴上的凸轮位于机械手总成支架两侧板的槽内，凸轮轴的一端设置有控制移动位置的光控管的挡光板；币值调整机构的左右调整装置是，电动机通过曲柄与摆 动滑槽连接，与摆动滑槽内 辊子 连接的拉板固定在机械手总成支架上；在摆动滑槽的轴上设置有控制移动位置的光控管的挡光板 。 压紧机构是有一个固定在捆钞机机架上的蜗轮减速，减速器的蜗杆与电机连接，减速器蜗轮的心轴与丝杆连接，丝母位于下横梁上，下横梁通过导柱与上横梁连接；下粘系统的粘带电机通过传动机构与凸轮轴连接，凸轮轴上的引带凸轮与顶带、引带滑块接触；切带凸轮与切带、压紧滑块接触；顶带凸轮与顶带滑块接触；加热凸轮与控制加热器摆杆动作的滑块接触；滑板凸轮与控制粘切滑板往复运动的滑块接触；每个滑块上设置有复位弹簧，电机轴 上设置有光控管挡光板；十字粘系统在纸币捆的上面，电机通过齿轮副与 凸轮轴 连接，凸轮轴上的加热器凸轮通过 U 型摆杆、连杆和摆片与加热器连接；压锤凸轮通过 U 型摆杆和连杆与压锤连接；加热器和压锤上均设置有复位拉簧；带轮的自动收带机构是由心轴、端盖、弹簧和带轮组成，心轴 固定在机架的弯板上，带轮通过端盖、 套装在心轴上，在靠近弯板的端盖内设置有一蓄能弹簧，该弹簧的一端固定在弯板上，另一端通过摩擦副与端盖连接 ； 捆钞机的每一个动作位均设置有光控管控制器，光控管与控制系统连接，控制系统的显示屏上设置有显示光控管位置的标记和符号；在捆钞机正面的操作位置上，设置有由光控管组成的安全控制装置；粘带机构的加热器是快速加热器，由折叠的电阻片和铜导电板组成，电阻片之间有绝缘片隔离，铜导电板焊接在电阻片的两个端部。 （ 3） 机械 式 自动电脑捆钞机 软件首先应该检测出各个位置检测传感器是否正常。若作为位置检测的传感器开路或断路，在单位时间内无信号接收到，则停机并开始报警，从而提高了 设备 的可靠性。 捆钞机检测到带梢时，表示一盘带子将用尽。这时自动把机器中的带梢退出，然后报警，告诉用户带已用完，需要重新安装一盘新的带子。 进带时，若由于 带子的缺陷使其卡在捆钞机中，捆钞机能检测到带子是有缺陷的。作为金融器具，安全性也是一个重要指标。因此要求捆钞机能处理一些特殊的情况，如当压币电机刚开始松币 时，压币 电机的传感器突然发生故障。若按正常处理各种异常情况的方法，则压币电机停机并报警。此时现金将被压在设备中，等维修人员到现场处理，这可能有一两天时间。但是把现金放在外部是金融部门不允许的。 本捆钞机处理该异常情况的方法是按住某一按键数秒钟后，压币电机即松币，直到该键放开 。 另外在设计捆钞机时，对于每一个单独的动作，都可以通过面板上对应的按键来完成。通过这 种设计，使捆钞机的维修变得简单 。 银行专用捆钞机微电脑控制、自动捆扎功能 。 捆钞位置可随意调节 ， 机器预热时间短，不受环境影响只需 20 秒。自动引带可以连续扎钞，平均无故障时间大于 800 小时 。 根据用户需要选用低温纸胶带。根据用户需要选用宽为 25mm 纸胶带或普通为 20mm 纸胶带， 25mm 纸胶带具有韧性好、扎把不会折裂、抽张、损伤钞票等优点。能够捆扎 0.1-100 元新旧各类纸币 。 半自动捆钞机半自动捆钞机系列半自动捆钞机集机、光、电为一体，由本公司自主开发并生产，该产品设计新颖，操作简单。采用双十字捆扎方式，适合于各种 票面的人民币和票据捆扎。技术指标 ： 电源：交流 220V/50Hz 捆扎速度： 15秒 ， 功耗： 420W ， 捆扎带规格： 14、 12、 6 ， 重量： 46kg， 压紧力： 5000N，体积： 4505501120(mm) ， 捆扎强度： 200N。 2.2 电动捆钞机压钞机构的传动方案设计 2.2.1方案分析 电动机捆钞机为银行和各金融机构经常使用的机器之一，属于办公机具。它的功用是将 10 扎纸币（每扎 100 张）压实，然后用手于按规定要求形式捆结，因此压钞机构是机器的主要部分。根据环境条件要求噪声小，结构紧凑，无污染，工作可靠 ，操作简单。根据生产条件要求易于制造，成本低廉，具有市场竞争力。由以上分析，设计是提出三个方案： （ 1）机械传动方案 初步确定的方案如图所示。由图可知，方案中采用能产生较大压力和能够转换为直线运动的螺旋运动，安排在传动链末端，与执行构件压头相连。传动路线为：电动机 1 带传带 2 蜗杆传动 3 螺旋传动 4，螺杆上升后可将纸钞压紧。此一方案传动形式及其安排合理，结构简单紧凑，工作可靠，操作方便。其缺点是，因螺旋要具有自锁功能，螺距不可能很大，因此上升运动速度较慢，压钞时间长。方案中采用了非标准蜗杆减速器，生产成本 较高，因此影响市场竞争力。 图 2-3 困拆机的机械传动方案 1-电动机； 2-带传动； 3-蜗杆传动； 4-螺旋传动； 5-纸钞； 6-固定丫头； 10-台座； 11-压头 （ 2）液压传动方案 采用手压泵（或电动泵）方案。当向上摇动手柄 1 时，活塞 2 通过单向阀 3 自油箱 9 中吸入油液。向下摇动手柄时，则活塞泵中被吸入的油液通过另一个单向阀压入油缸 4 中，推动丫头 5 上升，对纸钞进行压缩，连续不断地摇动手柄 1 就可以将纸钞压实，捆扎完毕后打开控制阀 8，则油缸中的油流回油箱，使压头下移，完成压钞捆结工作。 液压方案的优点是结构 简单，操作方便，价格低廉，体积小，可以作成台式。缺点是中小厂不易保证液压件的质量，容易漏油，造成环境和纸币的污染。综合考虑结果，不采用这一方案。 图 2-4 捆钞机的机械传动方案 1-电动机； 2-带传动； 3-单向阀； 4-油缸； 5-压头； 6-纸钞； 7-固定丫头； 8-控制阀； 9-邮箱 （ 3）改进后的机械传动方案 如图所示，传动路线为：电动机 2 二级 V带传动 3 双螺旋传动 5 和 6。因传动功率小（约等于 300W），二级带传动外廓尺寸不大，台座内的空间可以容纳。方案中的最大特点是采用了双螺旋传动。双螺栓传动是 由大螺旋传动 6、小螺旋传动 5 和切换器 4 组成。 切换器相当于摩擦式自动过载离合器，它的作用是当大螺旋传动摩擦阻力超过一定限度时产生打滑，从而切断传至大螺杆的旋转运动，并将运动切换至小螺旋传动。当运动开始时，切换器 4 与小螺旋传动锁合为一体，电动机的运动通过二级带传动使大螺杆 6（螺距为 14mm）旋转，大螺母快速上升并通过上部压头11 将松置的纸钞向上压缩，因纸钞尚未压实，所以压力并不大，压头上升至接近行程未端（快速行 sf 约为全行程的 9/10），压力逐渐加大，大螺旋传动摩擦力也相应加大，直至超过一定限度使切换器打开，此时因小螺旋摩擦力矩小，小螺杆（螺距为 5mm）开始旋转，小螺母是与大螺杆相连的，因此大螺旋传动和压头随着小螺母慢速上升而上升，从而把纸钞紧紧压实，至行程末端（慢速行程 ss 约为全行程的 1/10）而平稳停车。反向时运动顺序相反。 图 2-5 捆钞机的机械传动方案 1-台座； 2-电动机； 3-带传动； 4-切换器； 5-小螺旋传动； 6-大螺旋传动； 7-压头； 8-纸钞； 9-固定压头 2.2.2 方案比较 选择 由以上分析可知，具有双螺旋传动的捆钞机的主要优点是能够快速上升，慢速压紧，平稳停车，从而不仅获得了大的压紧力，又大大缩短压钞时间，且结构简单，加工容易，成本低廉，工作中噪声小，无污染，该机具有较强的市场竞争力。 2.3 电动捆钞机压钞机构的运动简图测绘 2.4 本章小结 本章主要介绍了电动捆钞机压钞机构的结构，分类。通过电动捆钞机压钞机构的传动方案设计进选择了更好的传动方案设计。 第 3 章 电动捆钞机压钞机构运动及动力参数计算 3.1 总传动比 及各轴传动比的分配 3.1.1 电动机选择 (1)选择电动机类型 按工作要求选用 Y 系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。 （ 2） 选择电动机容量 电动机所需工作功率为 Wd PP 工作机所需功率 (pwKW)为 1000Uw FP 传动装置的总效率为 321 表 3-1 各机构传动效率 V 带传动效率 d 滚动轴承效率 g 小螺旋福效率 2 0.96 0.99 0.418 所以传动装置的总效率为 378.0418.099.096.0 22 所需电动机功率为 WWFp Sd 170.011.170378.01 0 0 0 43.610101 0 0 0 3 因载荷平稳，电动机额定功率 ped略大于 pd即可 。由 Y 系列电动机技术数据，选电动机的额定功率 ped为 W1.1 。 表 3-2 额定功率为 1.1KW 时电动机选择对总体方案 方案 电动机型号 额定功率 /KW 同步转速 /满载转速 /（ r/min） 额定转矩堵转转矩 额定转矩最大转矩 1 Y802-2 1.1 3000/2825 2.2 2.2 2 Y90L-6 1.1 1000/910 2.2 2.2 3 Y90S-4 1.1 1500/1400 2.2 2.2 选用方案 3，即选定电动机型号为 Y90S-4 3.1.2传动比分配 （ 1） 96.15514003 nni ma （ 2）分配传动装置各级传动比 高速级： 3752 2 5121 DDi, 主动轮转速（即电动机转速） m in/1 4 0 01 rn 。 低速级： 375225342 DDi,低速级带传动从动轮转速（即螺杆转速）m i n/6.1 5 5331 4 0 021 13 riinn 。 3.2 各轴的功率、扭 矩、转速及效率等的计算 1 轴（电动机轴）： KWpp d 170.00 m i n/1 4 0 00 rnn m mNmNnPT .15.1.1 4 0 0170.09 5 5 09 5 5 0 0 00 2 轴（高速轴）： KWKWppp d 163.096.0170.000101 m i n/7.466m i n/31400101 rrinn mNmNnpT .34.3.7.4 6 61 6 3.09 5 5 09 5 5 0111 3 轴（低速轴）： KWppp gddg 155.099.096.0163.0112 m i n/6.1 5 5m i n/3 7.4 6 6212 rrinn mNmNnpT .15.9.6.1 5 51 5 5.09 5 5 09 5 5 0222 表 3-3 轴名 功率 P/KW 转矩 T/N.m 转速 n（ r/min） 传动比i 效率 输入 输出 输入 输出 电动机轴 0.170 1.15 1400 2 轴 0.163 0.195 3.34 3.33 466.7 3 0.96 3 轴 0.155 0.152 9.15 9.11 155.6 3 0.96 3.3 本章小结 本章首先选择了电动机。其次计算各轴的 功率、扭矩、转速及效率等。 第 4 章 电动捆钞机压钞机构传动件的设计与计算 4.1 带传动的设计计算 1.确定计算功率 查机械手册选取工作情况系数 1.1K A , 故 KWKWPKP ACA 21.11.11.1 2.选择 V 带的带型 根据 nPCA 1,选用 A 型。 3.确定带轮的基准直径 dd并验算带速 1）初选小带轮的基准直径 D1。查机械手册 选取小带轮的基准直径。 751 D 2）验算带速 。 smsmnD /4 9 5.5/1 0 0 060 1 4 0 07514.31 0 0 060 11 因为 smsm /30/5 ，故带速合适。 3)计算大带轮的基准直径。根据机械手册计算大带轮的基准直径 D2 mmmmDiD 22575312 4.确定 V 带的中心距 a 和基准长度 Ld 1）根据机械手册初定中心距 a0 DDaDD 21021 27.0 30023007.00 a 6002100 a 取 mma 4000 2）计算带所需的基准长度 Ld0 aDDDDaLdo0124)()(222210 mm4004 )75225()22575(214.340022 mm1285 由机 械手册选带的基准长度 mmL d 1 2 5 0 计算实际中心距 a mmmmLLaa dd 3 8 5)2 1 2 8 51 2 5 04 0 0(2 00 考虑到带轮的制造误差、带长误差、带的弹性以及因带的松弛而产生的补充张紧的需要，常给出中心距的变动范围 mmmmLaa d 4 2 2)1 2 5 003.03 8 5(03.0m a x 5.验算小带轮上的包角 1 901 5 73 8 5 3.57)752 2 5(-1 8 03.57)(1 8 0 000001201 aDD 6.计算带的根数 1） 计算单根 V 带的额定功率 pr。 由 mmD 751 和 m in/14001 rn ，根据机械手册 KWP 63.00 根据 m in/1 4 0 01 rn ， 3i 和带型 A，取 KWP 17.00 根据机械手册取 953.0k，取 93.0kL，于是 kkPPP Lr )( 00 KW93.0953.0)17.063.0( WK71.0 2)计算 V 带的根数 。 704.171.0 21.1 PPZrCA 取 2 根。 7计算单根 V 带的去拉力的最小值 min)(0F 由机械手册得 A 型带的单位长度质量 mKgq /1.0 ，所以 20)5.2(5 0 0m in)( qZkPkF CA N4 5 9.51.04 9 5.529 5 3.0 21.1)9 5 3.05.2(5 0 0 2 N36.89 应使带的实际初拉力 m in)(00 FF 。 8.计算压轴力 Fp 压轴力的最小值为 2s inm i n)(2m i n)(10FZFp 21 5 7s i n36.89220 N72.346 图 4-1 V 带 图 4-2 V 带 图 4-3 带轮结构图 4.2 轴承的设计与计算 滚 动轴承（ rolling bearing）是将运转的轴与轴座的轴与轴座 之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少 摩擦损失 的一种精密的机械元件。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命；保持架 能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转起润滑作用。 支承转动的轴及轴上零件，并保持轴的正常工作位置和旋转精度，滚动轴承使用维护方便，工作可靠，起动性能好，在中等速度下承载能力较高。 与 滑动轴承 比较 ，滚动轴承的径向尺寸较大，减振能力较差，高速时寿命低，声响较大。 4-4 轴承 深沟球轴承是最具代表性的滚动轴承，用途广泛。适用于高转速甚至极高转速的运行，而且非常耐用，无 需经常维护。该类轴承摩擦系数小，极限转速高， 结构简单，制造成本低，易达到较高制造精度。 尺寸范围与形式变化多样，应用在精密仪表、低噪音电机、汽车、摩托车及一般机械等行业，是机械工业中使用最为广泛的一类轴承。主要承受径向负荷，也可承受一定量的轴向负荷 。 选取较大的径向游隙时轴向承载能力增加，承受纯径向力时接触角为零。有轴向力作用时，接触角大于零。一般采用冲压浪形保持架，车制实体保持架，有时也采用尼龙架 。 深沟球轴承装在轴上后，在轴承的轴向游隙范围内，可限制轴或外壳两个方向的轴向位移，因此可在双向作轴向定位。此外 ，该类轴承还具有一定的调心能力，当相对于外壳孔倾斜 2 10 时，仍能正常工作，但对轴承寿命有一定影响。深沟球轴承保持架多为钢板冲压浪形保持架，大型轴承多采用车制金属实体保持架 。 深沟球轴承是最常用的滚动轴承。它的结构简单，使用方便。主要用来承受径向载荷，但当增大轴承径向游隙时，具有一定的角接触球轴承的性能，可以承受径、轴向联合载荷。在转速较高又不宜采用推力球轴承时，也可用来承受纯轴向载荷。与深沟球轴承规格尺寸相同的其它类型轴承比较，此类轴承摩擦系数小， 极限转速高。但不耐冲击，不适宜承受重载荷。 图 4-5 深沟球轴承 预期计算寿命 h50000/ L 基本额定载荷为 C KNLnPC h 9.1111 0 0 0 0 0 05 0 0 0 07.46660101060 36/ 基本额定寿命为 Lh hhPCnL h 5 0 0 3 8)10 9.1 1 1(7.4 6 660 1 0 0 0 0 0 0)(6010 36 4-1 表 深沟球轴承 0 尺寸系列 轴承代号 基本尺寸 /mm 基本额定动载荷KNCr / 基本额定静载荷KNC r /0 d D B ra 6002 12 28 8 0.3 5.10 2.38 4.3 其他零部件的设计与计算 一，螺旋传动的参数及运动速度大，小螺旋传动均采用梯形螺纹，其尺寸参数为：大螺杆的 mmd 70 ， mmdd 637-2 ， mmdd 5416-1 ， mmp 14 ， 螺杆材料为 45 钢，螺母材料为 HT250；小螺杆 mmd 26 ， mmdd 5.235.2-2 ， mmdd 5.205.5-1 ， mmp 5 螺杆材料 45 钢，螺母材料为青铜 510 bPSCZnU。 大螺旋副升降速度（快速） smsmpnf /31.36/60 146.15560 3 小螺旋副升降速度（慢速） smsmpns /96.12/60 56.15560 3 二，压钞时间 快速行程时间 ssstfff 23.231.3680 慢速行程时间 ssstsss 81.096.1210 压钞总时间 ssstttfs 04.381.023.2 ，符合要求。 三螺旋自锁及效率计算 大螺旋副摩擦系数 15.012.0 83.808.7c o s 15.012.0a r c ta nc o sa r c ta n oov o 取平均值 96.72 83.808.70oov 螺纹升角 vodp 05.46314a r c ta na r c ta n2，满足自锁要求。 大螺旋副效率 333.0)96.705.4(ta n 05.4ta n)(ta n ta n 01 oov 小螺旋福摩擦系数 10.008.0 91.573.415c o s 10.008.0c o sa r c ta n ooov 取平均值 32.52 91.573.4ooov 螺纹升角 vodp 78.35.2314.3 5a r c ta na r c ta n2，锁要求。 小螺旋福效率 418.0)32.578.3(ta n 78.3ta n)(ta n ta n2 ooov 四、杆的强度计算 螺杆螺纹段的危险截面面积为 A mmdA 2221 2 2 8 95444 F -螺杆所受的轴向压力 KN10 T -螺杆所受的扭矩 mN .11.9 MP as 36605318053 危险截面的计算应力 ca )4(31122 dTFAca 4.4)549 1 1 04(31 0 0 0 02 2 8 91 22 MPaca WT -螺杆螺纹段的扭矩截面系数 mmmmdAdW T 33131 3 0 9 0 14542 2 8 9416 五、母螺纹牙的强度计算 螺纹牙危险截面的剪切强度为 dbF b -螺纹牙根部的厚度，对于梯形螺纹， mmp 1.91465.065.0b 材料为铸铁的螺母许用应力 MP a40 51.9701 0 0 0 0 MP a 螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为 6 2 bdbFl l -弯曲力臂 ， mm ， mmddl 5.32 63702 2 材料为铸铁的螺母的需用弯曲应力为 mmb )5545( baMP 7.111.91.970 5.3100006 六、杆的稳定性计算 螺杆的稳定性条件为 SFFS scrsc Scr -螺杆稳定性的计算安全系数 Ss -螺杆稳定性安全系数，对于传到螺旋 0.45.2s S Fcr -螺杆的临界载荷， N ； )( 22ulEIFcr E -螺杆材料的拉压弹性模量， MPE a1006.2 5 螺杆的强度系数为 00.2u I -螺杆危险截面的惯性矩 mmmmdI 4 1 7 1 8 164 5464 44441 NNF cr 1009.33)802( 4 7 1 8 11006.214.3 622 SFFS scrsc 1031.31010 1009.33 33 6 图 4-6 小螺旋 图 4-6 大螺旋 图 4-7 大螺旋 4.4 本章小结 本章主要介 绍了各零件部的选择方法，设计计算。 设计小结 机械设计是我们学完了大学的全部基础课、专业基础课以及大部分专业课之后进行的 .这是我们在进行毕业设计之前对所学机械课程的一次深入的综合性的总复习 ,也是一次理论联系实际的训练 ,因此 ,它在我大学生活中占有重要的地位。 对于我们这些新手来说，这是很大的考验，我一千次一万次的问自己，怎么才能找到课堂所学与实际应用的最佳结合