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13张cad图纸 WG系列 模切机 部分 设计 13 cad 图纸 WG 系列

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北京印刷学院毕业设计（论文）课 题 名 称： 模切机给纸部分设计 专 业 班 级： 机械工程及自动化101班 学 生 姓 名： 李智超 学 生 学 号：100110116 起迄日期： 2013年11月9日 2014年5月23日 指导教师： 孙玉秋 职称： 副教授 日期： 2014年 05 月15 日31毕业设计说明书（论文）中文摘要本文主要介绍模切机的发展状况，模切机给纸部分结构设计原理，模切机给纸部分总体方案分析及确定，模切机给纸部分结构设计内容所包含的机械图纸的绘制，给纸部分的计算，结构设计结论与建议。整机结构主要由电动机产生动力通过联轴器将需要的动力传递到带轮上，提高劳动生产率和生产自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期、频繁、单调的操作，采用给纸部分是有效的；此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其它有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。本论文研究内容：(1) 模切机给纸部分总体结构设计。(2) 模切机给纸部分工作性能分析。(3)电动机的选择。(4) 模切机给纸部分的传动系统、执行部件。(5)对设计零件进行设计计算分析和校核。 (6)绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。关键词：模切机给纸部分，结构设计，三维建模；步进电机 毕业设计说明书（论文）外文摘要This paper mainly introduces the development status of the die-cutting, die-cutting machine to the principle part structure design paper, die-cutting machine to the overall scheme of paper part analysis and determination of mechanical drawing, drawing die cutting machine includes feeding part structure design content, to the calculation of paper part, conclusion and suggestion of structure design.The structure is mainly produced by the motor power through the coupling will need to transfer the power to the belt wheel, improve labor productivity and automation level of production. Industrial production in the often cumbersome workpiece handling and frequent, the long, monotonous operation, the paper is effective; in addition, it can operate in high temperature, low temperature, water, the universe, radioactive and other toxic, environmental pollution condition, more show its superiority, there are broad development prospects the.The research of this thesis:(1) the paper part of the overall structure design for the die cutting machine.(2) die cutting machine for working performance analysis part of the paper.(3) the choice of motor.(4) the die-cutting machine to drive system, paper part of the executive component.(5) the design of components for the design calculation and check.(6) to draw the assembly drawing and parts assembly diagram and parts diagram design.Keywords: die cutting machine paper feeding part, structure design, 3D modeling; stepping motor目 录1 绪 论11.1 模切机定义11.2 模切机工作原理11.3 模切机种类11.4 模切机发展趋势22 模切机给纸部分装置总体方案设计52.1模切机的设计要求52.2模切机工艺流程图52.3 模切机给纸方案分析与比较63 模切机系统给纸部分的机械计算93.1 同步带的概述93.1.1 同步带介绍93.1.2 同步带的特点93.1.3 同步带传动的主要失效形式103.1.4 同步带传动的设计准则123.1.5 同步带分类123.2 电机的选取133.3 同步带传动计算143.3.1 同步带计算选型143.3.2 同步带的主要参数（结构部分）173.3.3 同步带的设计193.3.4 同步带轮的设计203.4 轴的设计203.5 轴的校核213.6 键的校核223.7 轴承的校核224 分纸头机构和压纸吹嘴机构的设计分析244.1 输纸机构中分离头介绍244.2 分纸头的功用和组成244.3 压纸吹嘴机构介绍25总 结28致 谢29参考文献30 1 绪 论1.1 模切机定义模切机（Die Cutting Machine ）又叫啤机、数控冲压机，主要用于相应的一些非金属材料、不干胶、EVA、双面胶、电子、手机胶垫等的模切（全断、半断）、压痕和烫金作业、贴合、自动排 废，模切机利用钢刀、五金模具、钢线（或钢板雕刻成的模版），通过压印版施加一定的压力，将印品或纸板轧切成一定形状。是印后包装加工成型的重要设备。1.2 模切机工作原理模切机的工作原理是利用模切刀、钢刀、五金模具、钢线（或钢板雕刻成的模版），通过压印版施加一定的压力，将印品或纸板轧切成一定形状。若是将整个印品压切成单个图形产品称作模切；若是利用钢线在印品上压出痕迹或者留下弯折的槽痕称作压痕；如果利用阴阳两块模板，通过给模具加热到一定温度，在印品表面烫印出具有立体效果的图案或字体称为烫金；如果用一种基材复在另一种基材上称为贴合；排除除正品以外其余的部分称为排废；以上可以统称为模切技术。1.3 模切机种类1、圆压圆模切机ASAHI 全自动平压模切机 CartonMaster一个滚筒相当于压印滚筒，模切时施加压力；另外一个是滚筒刀模。滚筒刀模有木质和金属两大类，前者主要模切很厚的瓦 楞纸板，后者有采用化学腐蚀或电子雕刻方法加工的金属滚筒刀模，主要用于不干胶标签及商标的模切，还有一种金属滚筒刀模主要用于中高档长线产品，采用压切 式或剪切式形式。2、圆压平模切机圆压平模切机在市场上的应用很少，国内没有专业生产厂家，这里不赘述。3、平压平模切机平压平模切机是目前应用最广泛的最普遍的类型，也是国内外生产厂家最多的机型。国内的有上海亚华、唐山玉印、信川机 械、北人集团公司、河南新机集团、北京胜利伟业印刷机械有限公司等生产厂家；国外有瑞士BOBST、德国IMG、日本ASAHI、美国标准纸盒机械公司、 西班牙IBERICA、韩国YoungShin机械有限公司、日本IIJIMA以及等生产厂家。平压平模切机可以用于各种类型的模切，既能人工续纸半自动 模切，也能全自动高速联动模切；既能模切瓦楞纸板、卡纸、不干胶，又能模切橡胶、海绵、金属板材等。立式平压平模切机，俗称老虎嘴，一说其工作时类似嘴的咬合动作，一说其工作起来不安全容易伤人，因而得名。不管怎 样，形象地说明了立式平压平模切机的工作特点。立式平压平模切机在结构上主要分为机身和压架两大部分，模切版台装在机身上。按照其动作方式有两种类型：单 摆式和双摆式。所谓单摆式是指模切时，压架摆动，机身不动（即版台不动），版台与压架下部先接触，上部后接触，模切结束时上部先离开，下部后离开，这样受 力时间不同，且受力不均，因此使用越来越少，慢慢淘汰了。双摆式是指模切时，机身和压架都有动作，接触之前压架平版和版台是平行的，之间的接触形式是平行 移动，因此压力大而均匀。生产的立式平压平模切机大部分属于此种类型。立式平压平模切机根据自动化程度又可以分为半自动和全自动两种类型。目前国内生产的 立式平压平模切机（老虎嘴）主要是半自动的，模切是机器完成的，给纸和收纸是靠人工完成。由于生产质量和生产效率与操作者的熟练程度有关，且容易出安全事 故，所以美国等发达国家已经明令禁止使用这种设备了。4适用范围1、胶贴制品:对各种电子：电器特殊胶垫、硅胶贴、魔术贴、导电胶、强力双面胶、3M、索尼特殊胶贴、背光屏等电子业、IT业薄膜开关、汽车制造业中所使用胶贴产品。2、防尘材料：化妆棉、相机棉、高密海绵、过滤棉、防尘网、无纺布。3、防震产品：回力胶垫、橡胶、透明脚垫、PORON垫、3M、阻燃EVA、高发泡。4、绝缘材料：防火快巴纸、铝箔、铜箔、PVC、PET、牛皮纸、海绵护套、珍珠护套。5、EMI屏蔽材料:铜箔,铝箔,导电布,吸波材6、耐热隔热材料：矽胶片、透明云母片、纤维布、隔热棉（布）。7、纸质包装材料：瓦楞纸，包装纸和纸板1.4 模切机发展趋势我国模切机技术现状在众多印后设备品种中，我国模切机产品的技术和产业化已经达到较高的水平，其主要标志表现在以下几个方面：一是模切机的进口额下降，出口额在不断提高。据海关统计：2002年进口模制成型设备461台，2529.1万美 元；2003年进口455台，2602.8万美元；2004年13季度仅进口213台，1715.1万美元；预计全年进口趋势在下降。2002年出口 765台，1086.1万美元；2003年出口1066台，1389.3万美元；2004年13季度出口958台，1559.1万美元，预计全年出口将 超过去年。二是模切机的品种基本满足国内印刷包装业的生产需求。国内已经可以制造包括全自动平压平模切机在内的商标模切机、不 干胶商标模切机、圆压圆模切机、圆压平模切机、平压模切压痕机（老虎嘴模切机）等产品，已经可以制造联动线上的模切单元，如：柔性版印刷机、凹版印刷机、 不干胶印刷机、瓦楞纸印刷开槽机等设备的模切单元。三是制造全自动和半自动模切机的企业已经超过20家。其中主要厂家有上海亚华、北人集团、唐山玉印、天津长荣、北京 胜利伟业、湖北京山、河南新乡、上海耀科、上海鼎龙、上海旭恒、青岛美光等企业。商标模切机有多家企业在生产，其中主要厂家有咸阳和丰、北京马昌营等企 业。生产平压模切压痕机（老虎嘴模切机）的企业更是数不胜数。全自动平压平模切机水平分析全自动平压平模切机是印刷包装品印后加工的重点设备，不但是一种高效、安全、高质量的模制成型设备，同时，同时又 是平压模切压痕机(老虎嘴模切机)的更新换代产品，受到包装印刷企业的青睐。这种设备的广泛应用和广阔的市场前景，已经吸引不少企业进入全自动平压平模切 机的制造行列使我国全自动平压平模切机已经形成完整的产品品种系列，在技术上也达到较高的水平。全自动平压平模切机的工作原理是输纸机通过送纸部件将纸张送入前规和侧规定位，再由牙排将纸张送到模切机构进行二次 定位进行模切，模切后再由牙排送达清废机构，清废后再进入收纸部，从而完成模切作业。我国全自动平压平模切机的技术水平已经有大幅度的提高，主要表现在： 先进企业设备的模切速度指标已经达N8000张/小时模切精度已经达到010.2mm，多数企业生产的全自动平压平模切机普遍带有清废装置，还有 的企业能够制造全息烫金模切两用的模切机，也有一些企业能够制造模切瓦楞纸的全自动平压平模切机和半自动平压平模切机。这些设备的基础件大都采用钢结构墙 板，加工中心加工精度和刚性得到充分保证。全自动平压平模切机的技术难点如：凸轮间歇机构、链条导轨、叼纸牙排都有我国的自主专利技术和知识产权。设备 上广泛应用触摸屏技术、变频调速技术和可编程序控制器技术，设备的稳定性、可靠性有很大提高。模制成型设备出口逐年增加，2004年进口大幅下降的事实已 经证明国产全自动平压平模切机的技术水平在提高用户的认可度在增强。为了确保这种类型模切机产品质量，全国印刷机械标准化技术委员会在上个世纪末已经制定相关的技术标准，其中有JB/T8161998平压模切机和JB/T9151999平压平烫金机两个标准，用于指导企业生产和国家对质量的监督抽查。自动化、智能化、多功能化方向发展中国首台圆压圆模切机模切机的多个可编程控制器之间的数据通讯；LCD智能操作显示屏，人-机对话；利用光导纤维传感器检测光标，精确定位；数字伺服；全息铝箔表 面张力控制；烫印全息机械精密制造技术等都将不断运用。除了模切之外，还要求能够烫金和自动清废。以坤轮机械公司的数控模切机为例，从给纸、模切/烫金， 到上、下贴合/排废，最后收纸/切张全部自动完成，用户不要求绝对的高速度，但是要求稳定可靠。模切机作为印后包装印刷品加工的主要设备，已经在我国形成 不同的档次、针对多种印刷包装产品门类齐全、品种丰富的设备家族，基本上满足了国内对设备的需求。模切机的发展趋势有以下特点：1圆压圆连线模切将是大批量印刷包装产品的最好模切方式。已经用于柔性版印刷生产线、表格印刷机、瓦楞纸印刷开槽模切机、轮转式不干胶商标印刷机、凹版印刷模切生产线等连线印刷包装设备。随着印刷科技的发展，尤其是圆模切滚筒的加工工艺水平的提高，圆模切的应用范围将更加广泛，模切的生产效率将进一步提高。2随着印刷包装业的快速发展，企业的规模不断扩大。全自动平压平模切机的应用市场将不断扩大。相比之下，半自动平压模切压痕机的销售市场将进一步下降，除生产力低下、操作者劳动强度大等理由之外，安全性差，容易发生工伤事故的弊端，是其走下坡路的主要理由。但是，由于我国印刷包装业规模水平差距很大，这种设备还会有一定的市场，仍然会发挥作用。3传统的不干胶商标印刷机制造企业。生产进入艰难时期，产销量逐年下降。究其原因，主要是高科技产品一一高效的轮转卫星式商标印刷机和柔性版印刷机的产销量增加，印刷和连机圆压圆模切生产效率远远高于间歇印刷、间歇平压模切的落后生产设备。4我国已经进口多台全张纸的大幅面单张纸印刷机，以高宝等为代表的利必达1620型机的最大进纸尺寸为1200mmX1620mm，印刷速度达到120D0张/小时，并附带上光和远红外线烘干装置，又开发出最大进纸尺寸为1300mmX1850mm超全张单张纸印刷机。我国也有三家印刷机械企业开始生产全张单张纸印刷机，最大进纸尺寸分别达到：1020mmX1420mm和1020mmX1440mm，最高印刷速度达到50007000张/小时。全张纸的推出和市场的扩大，对包装印刷品的模切加工设备也会产生需求。适应全张规格尺寸的数控模切机我国已大量生产，其中以坤轮机械生产的模切机为例，该机的模切速度达12000张/小时，居世界先进水平。2 模切机给纸部分装置总体方案设计2.1模切机的设计要求最大输纸尺寸（mm）：720*520 最大模切尺寸（mm）：710*510最小输纸尺寸（mm）:340*290 最高模切速度（s/h）：6000 最大工作压力（t）：150 可加工纸厚度（mm）：瓦楞纸5；纸板0.1-1.52.2模切机工艺流程图索取客户模切版图纸一般来说，模切版图纸均由委托加工的客户提供，如果客户委托印刷企业制作图纸，则必须做到客户签字，以确保图纸尺寸的正确性和有效性。模切板的制作和注意事项制作模切版时要认真阅读施工单及工艺要求，尤其是对模切版图纸要看懂、领会透彻，然后用铅笔按图纸划线，要特别注意折叠纸盒的钢刀线与压痕暗线 之间的平行与垂直角度的精确性，开槽的深度及宽度要求与模切刀及压痕钢线条的厚度相匹配，这是影响纸盒成型的关键；其次，选择合理的压痕钢线，如果选用的 压痕钢线型号不匹配，压痕钢线太高， 则可能造成钢线爆裂，反之如果压痕钢线太低，压痕线不明显，导致纸盒成型不好，造成粘合口错位或呈喇叭口；再次要注意模切版过桥的位置及数量，大幅面模切 版可以多留过桥，小幅面模切版则可少留，模切版的四周要多留过桥，这样便于模切版的修改、换刀和存放保管；同时要考虑过桥为的钢刀和钢线冲孔高度也要合 理，冲孔高度要大于或等于模切版基材的厚度，否则，造成钢刀刀刃损坏，压痕线爆裂。特别要强调的是：选择模切刀材质很重要，它的选择时应根据模切机及纸张材料的特点以及模切标准要求来进行。优良的模切刀材应材质均匀、硬度适当、规 格准确，刀锋硬度高于刀身硬度，否则会造成模切过程中换刀频繁。模切刀的厚度要在一定公差范围内，避免因厚度不均导致镶刀困难涨版变形或者刀线过松， 影响模切尺寸。另外，制作好的模切版要附上记录卡，记录卡上应标明产品名称、编号、尺寸、模切版状态或版本号，并建立模切版帐卡物登记台账及更改、领用、发放记录，以便追溯和管理。四、关键流程质量控制及注意事项1、模切版的检验：模切版制作之后，有制作模切版人员报检；检验员收到报检单后对照图纸进行校验，合格后在模切版记录卡上签字确认，并标明检验状态“合格”以便领用。2.3 模切机给纸方案分析与比较方案一 曲柄连杆机构，利用曲柄滑动多杆机构往复运动方案二 利用齿轮齿条机构驱动方案三 利用滚珠丝杠机构方案四 利用同步带传动机构由于传动过程比较长，前3种方案适合短距离传送，不适合长距离的转移运送，故采用带传动比较适宜本机器的设计。3 模切机系统给纸部分的机械计算3.1 同步带的概述3.1.1 同步带介绍同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的新塑传动带。它由带齿形的一工作面与齿形带轮的齿槽啮合进行传动，其强力层是由拉伸强度高、伸长小的纤维材料或金属材料组成，以使同步带在传动过程中节线长度基本保持不变，带与带轮之间在传动过程中投有滑动，从而保证主、从动轮间呈无滑差的间步传动。同步带传动（见图3-1）时，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度-2080，v50m/s，P300kw,i10,对于要求同步的传动也可用于低速传动。图3-1 同步带传动同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。 同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达1:10。允许线速度可达50M/S，传递功率从几瓦到百千瓦。传动效率高，一般可达98%，结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。 本产品广泛用于纺织、机床、烟草、通讯电缆、轻工、化工、冶金、仪表仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业各种类型的机械传动中。同步带的使用，改变了带传动单纯为摩擦传动的概念，扩展了带传动的范围，从而成为带传动中具有相对独立性的研究对象，给带传动的发展开辟了新的途径。3.1.2 同步带的特点(1)、传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比；(2)、传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低；(3)、传动效率高，可达0.98，节能效果明显；(4)、维护保养方便，不需润滑，维护费用低；(5)、速比范围大，一般可达10，线速度可达50m/s，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦；(6)、可用于长距离传动，中心距可达10m以上。3.1.3 同步带传动的主要失效形式在同步带传动中常见的失效形式有如下几种：(1)、同步带的承载绳断裂破坏同步带在运转过程中承载绳断裂损坏是常见的失效形式。失效原因是带在传递动力过程中，在承载绳作用有过大的拉力，而使承载绳被拉断。此外当选用的主动捞轮直径过小，使承载绳在进入和退出带抡中承受较大的周期性的弯曲疲劳应力作用，也会产生弯曲疲劳折断(见图3-2)。图3-2 同步带承载绳断裂损坏(2)、同步带的爬齿和跳齿根据对带爬齿和跳齿现象的分析，带的爬齿和眺齿是由于几何和力学两种因素所引起。因此为避免产生爬齿和跳齿，可采用以下一些措施：1、控制同步带所传递的圆周力，使它小于或等于由带型号所决定的许用圆周力。2、控制带与带轮间的节距差值，使它位于允许的节距误差范围内。3、适当增大带安装时的初拉力开。，使带齿不易从轮齿槽中滑出。4、提高同步带基体材料的硬度，减少带的弹性变形，可以减少爬齿现象的产生。(3)、带齿的剪切破坏带齿在与带轮齿啮合传力过程中，在剪切和挤压应力作用下带齿表面产生裂纹此裂纹逐渐向齿根部扩展，并沿承线绳表面延件，直至整个带齿与带基体脱离，这就是带齿的剪切脱落（见图3-3）。造成带齿剪切脱落的原因大致有如下几个：1、同步带与带轮问有较大的节距差，使带齿无法完全进入轮齿槽，从而产生不完全啮合状态，而使带齿在较小的接触面积上承受过大的载荷，从而产生应力集中，导致带齿剪切损坏。 2、带与带轮在围齿区内的啮合齿数过少，使啮合带齿承受过大的载荷，而产生剪切破坏。 3、同步带的基体材料强度差。为减少带齿被剪切，首先应严格控制带与带轮间的节距误差，保证带齿与轮齿能正确啮合；其次应使带与带轮在围齿区内的啮合齿数等于或大于6，此外在选材上应采用有较高勿切韧挤压强度的材料作为带的基体材料。图3-3 带齿的剪切破坏 (4)、带齿的磨损带齿的磨损（见图3-4）包括带齿工作面及带齿齿顶因角处和齿谷底部的廓损。造成磨损的原因是过大的张紧力和忻齿和轮齿间的啮合干涉。因此减少带齿的磨损，应在安装时合理的调整带的张紧力；在带齿齿形设计时，选用较大的带齿齿顶圆角半径，以减少啮合时轮齿的挤压和刮削；此外应提高同步带带齿材料的耐磨性。图3-4 带齿磨损(5)、同步带带背的龟裂(图3-5)同步带在运转一段时期后，有时在带背会产生龟裂现象，而使带失效。同步带带背产生龟裂的原因如下， 1、带基体材料的老化所引起；2、带长期工作在道低的温度下，使带背基体材料产生龟裂。图3-5 同步带带背龟裂 防止带背龟裂的方法是改进带基体材料的材质，提向材料的耐寒、耐热性和抗老化性能，此外尽量避免同步带在低温和高温条件下工作。3.1.4 同步带传动的设计准则据对同步带传动失效形式的分析，可知如同步带与带轮材料有较高的机械性能，制造工艺合理，带、轮的尺寸控制严格，安装调试也正确，那么许多失效形式均可避免。因此，在正常工作条件下，同步带传动的主要失效形式为如下三种； (1)同步带的承载绳疲劳拉断； (2同步带的打滑和跳齿； (3)同步带带齿的磨损。 因此，同步带传动的设计淮则是同步带在不打滑情况下，具有较高的抗拉强度，保证承线绳不被拉断。此外，在灰尘、杂质较多的工作条件下应对带齿进行耐磨性计算。3.1.5 同步带分类同步带齿有梯形齿和弧齿两类，弧齿又有三种系列：圆弧齿(H系列又称HTD带)、平顶圆弧齿(S系列又称为STPD带)和凹顶抛物线齿（R系列)。梯形齿同步带 梯形齿同步带分单面有齿和双面有齿两种，简称为单面带和双面带。双面带又按齿的排列方式分为对称齿型（代号DA)和交错齿型(代号DB。梯形齿同步带有两种尺寸制：节距制和模数制。我国采用节距制，并根据ISO 5296制订了同步带传动相应标准GB/T 1136111362-1989和GB/T 11616-1989。弧齿同步带 弧齿同步带除了齿形为曲线形外，其结构与梯形齿同步带基本相同，带的节距相当，其齿高、齿根厚和齿根圆角半径等均比梯形齿大。带齿受载后，应力分布状态较好，平缓了齿根的应力集中，提高了齿的承载能力。故弧齿同步带比梯形齿同步带传递功率大，且能防止啮合过程中齿的干涉。弧齿同步带耐磨性能好，工作时噪声小，不需润滑，可用于有粉尘的恶劣环境。已在食品、汽车、纺织、制药、印刷、造纸等行业得到广泛应用。3.2 电机的选取（1）粗略计算驱动电机的功率已知重量为m=100kgg=10N/kg总重力G1=mg=1000N查表3-1得摩擦系数为0.035表3.1 摩擦系数表作用在一个滚子上的载荷（包括滚子自重） N物品与接触的底面材料金属木材硬底板01100.040.0450.051104500.0350.0350.054509000.0250.030.0459000.020.0250.051）驱动功率计算则工件受到的摩擦力为：则移行电机所需牵引力为：假设直径R=125mm假设转速na=61rpm 速度v=Rna=0.12561=24m/min 设功率安全系数为1.2，驱动装置的效率为0.8，则需要的驱动功率为：2）电动机至的总效率c联轴器效率，c=0.99b对滚动轴承效率，b=0.99v带效率，v=0.94cy效率，cy=0。96估算传动系统总效率=vbccy=0.940.990.990.96=0.883） 所需电动机的功率Pd（kw）Pd=Pw/=0.05/0.88=0.06kw（1） 基于电动机的以上特点，本文选用作为M:0.75KW YS80 P4 B14电机输送机床的驱动装置。3.3 同步带传动计算3.3.1 同步带计算选型设计功率是根据需要传递的名义功率、载荷性质、原动机类型和每天连续工作的时间长短等因素共同确定的，表达式如下：式中需要传递的名义功率工作情况系数，按表2工作情况系数选取=1.7；表2.工作情况系数2） 确定带的型号和节距 可根据同步带传动的设计功率Pd和小带轮转速n1，由同步带选型图中来确定所需采用的带的型号和节距。 其中Pd=0.63kw，n1=61rpm。查表3-2-2表3-2-2选同步带的型号为H：，节距为：Pb=8.00mm3) 选择小带轮齿数z1，z2 可根据同步带的最小许用齿数确定。查表3-3-3得。 查得小带轮最小齿数14。实际齿数应该大于这个数据初步取值z1=34故大带轮齿数为：z2=iz1=1z1=34。 故z1=34，z2=34。4） 确定带轮的节圆直径d1，d2小带轮节圆直径d1=Pbz1/=8.0034/3.1486.53mm大带轮节圆直径d2=Pbz2/=8.0034/3.1486.53mm5） 验证带速v 由公式v=d1n1/60000计算得， svmax=40m/s,其中vmax=40m/s由表3-2-4查得。10、同步带带长及其齿数确定=() = =719.7mm11、带轮啮合齿数计算有在本次设计中传动比为1，所以啮合齿数为带轮齿数的一半，即=17。12、基本额定功率的计算查基准同步带的许用工作压力和单位长度的质量表4-3可以知道=2100.85N，m=0.448kg/m。 所以同步带的基准额定功率为=0.21KW表4-3 基准宽度同步带的许用工作压力和单位长度的质量13、计算作用在轴上力=71.6N3.3.2 同步带的主要参数（结构部分）1、同步带的节线长度 同步带工作时，其承载绳中心线长度应保持不变，因此称此中心线为同步带的节线，并以节线周长作为带的公称长皮，称为节线长度。在同步带传动中，带节线长度是一个重要参数。当传动的中心距已定时，带的节线长度过大过小，都会影响带齿与轮齿的正常啮合，因此在同步带标准中，对梯形齿同步带的各种哨线长度已规定公差值，要求所生产的同步带节线长度应在规定的极限偏差范围之内（见表4-4）。表4-4 带节线长度表2、带的节距Pb如图4-2所示，同步带相邻两齿对应点沿节线量度所得约长度称为同步带的节距。带节距大小决定着同步带和带轮齿各部分尺寸的大小，节距越大，带的各部分尺寸越大，承载能力也随之越高。因此带节距是同步带最主要参数在节距制同步带系列中以不同节距来区分同步带的型号。在制造时，带节距通过铸造模具来加以控制。梯形齿标准同步带的齿形尺寸见表4-5。3、带的齿根宽度 一个带齿两侧齿廓线与齿根底部廓线交点之间的距离称为带的齿根宽度，以s表示。带的齿根宽度大，则使带齿抗剪切、抗弯曲能力增强，相应就能传动较大的裁荷。图4-2 带的标准尺寸表4-5 梯形齿标准同步带的齿形尺寸4、带的齿根圆角 带齿齿根回角半径rr的大小与带齿工作时齿根应力集中程度有关t齿根圆角半径大，可减少齿的应力集中，带的承载能力得到提高。但是齿根回角半径也不宜过大，过大则使带齿与轮齿啮合时的有效接触面积城小，所以设计时应选适当的数值。5、带齿齿顶圆角半径八 带齿齿项圆角半径八的大小将影响到带齿与轮齿啮合时会否产生于沙。由于在同步带传动中，带齿与带轮齿的啮合是用于非共扼齿廓的一种嵌合。因此在带齿进入或退出啮合时，带齿齿顶和轮齿的顶部拐角必然会超于重叠，而产生干涉，从而引起带齿的磨损。因此为使带齿能顺利地进入和退出啮合，减少带齿顶部的磨损，宜采用较大的齿顶圆角半径。但与齿根圆角半径一样，齿顶圆角半径也不宜过大，否则亦会减少带齿与轮齿问的有效接触面积。 6、齿形角梯形带齿齿形角日的大小对带齿与轮齿的啮合也有较大影响。如齿形角霹过小，带齿纵向截面形状近似矩形，则在传动时带齿将不能顺利地嵌入带轮齿槽内，易产生干涉。但齿形角度过大，又会使带齿易从轮齿槽中滑出，产生带齿在轮齿顶部跳跃现象。3.3.3 同步带的设计在这里，我们选用梯形带。带的尺寸如表4-6。带的图形如图4-3。表4-6 同步带尺寸型号节距齿形角齿根厚齿高齿根圆角半径齿顶圆半径H840。6.124.31.021.02图4-3 同步带3.3.4 同步带轮的设计同步带轮的设计的基本要求1、保证带齿能顺利地啮入与啮出由于轮齿与带齿的啮合同非共规齿廓啮合传动，因此在少带齿顶部与轮齿顶部拐角处的干涉，并便于带齿滑入或滑出轮齿槽。2、轮齿的齿廊曲线应能减少啮合变形，能获得大的接触面积，提高带齿的承载能力即在选探轮齿齿廓曲线时，应使带齿啮入或啮出时变形小，磨擦损耗小，并保证与带齿均匀接触，有较大的接触面积，使带齿能承受更大的载荷。3、有良好的加了工艺性 加工工艺性好的带轮齿形可以减少刀具数量与切齿了作员，从而可提高生产率，降低制造成本。4、具有合理的齿形角齿形角是决定带轮齿形的重要的力学和几何参数，大的齿形角有利于带齿的顺利啮入和啮出，但易使带齿产生爬齿和跳齿现象；而齿形角过小，则会造成带齿与轮齿的啮合干涉，因此轮齿必须选用合理的齿形角。3.4 轴的设计可选轴的材料为45钢，调质处理。1、轴的外形结构2、根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度。（1）、根据内径可得d67=30 mm，根据的宽度可得出L67=20 mm，右侧采用轴肩定为，取d78=38 mm，L78=11 mm。（2）、初选深沟球轴承D6204，其尺寸为dxDxB=20x47x14,故d45=d910=20 mm，根据装配关系取L45=L910=15 mm 。（3）、5处为一定位轴肩，故取d56=d89=25 mm，根据装配关系，计算得L56=L89=383 mm 。（4）、3处为一定位轴肩，故取d23=d910=16 mm，根据装配关系，计算得L23=L910=33 mm。（5）、1处为轴的最小直径d=10 mm，攻螺纹，与螺母配合，选择螺母为 GB/T 6172.1。通过查机械设计手册的螺母厚度m=5 mm，由于采用双螺母预紧，故取L12=L1213=19 mm。（6）、4处为一定位轴肩，所以取d34=d1011=18 mm，根据装配关系计算得出，L34=L1011=40 mm。至此已经确定了轴的各段长度和直径。3.5 轴的校核需要验算传动轴薄弱环节处的倾角荷挠度。验算倾角时，若支撑类型相同则只需验算支反力最大支撑处倾角；当此倾角小于安装齿轮处规定的许用值时，则齿轮处倾角不必验算。验算挠度时，要求验算受力最大的齿轮处，但通常可验算传动轴中点处挠度（误差%3）.当轴的各段直径相差不大，计算精度要求不高时，可看做等直径，采用平均直径进行计算，计算花键轴传动轴一般只验算弯曲刚度，花键轴还应进行键侧挤压验算。弯曲刚度验算；的刚度时可采用平均直径或当量直径。一般将轴化为集中载荷下的简支梁，其挠度和倾角计算公式见【5】表7-15.分别求出各载荷作用下所产生的挠度和倾角，然后叠加，注意方向符号，在同一平面上进行代数叠加，不在同一平面上进行向量叠加。：通过受力分析，最大挠度：查【1】表3-12许用挠度； 。3.6 键的校核键和轴的材料都是钢，由【4】表6-2查的许用挤压应力,取其中间值，。键的工作长度，键与轮榖键槽的接触高度。由【4】式（6-1）可得可见连接的挤压强度足够了，键的标记为：3.7 轴承的校核、轴轴承的校核轴选用的是深沟球轴承6206，其基本额定负荷为19.5KN, 由于该轴的转速是定值，所以齿轮越小越靠近轴承，对轴承的要求越高。根据设计要求，应该对轴未端的滚子轴承进行校核。轴传递的转矩 受力 根据受力分析和受力图可以得出轴承的径向力为:在水平面：在水平面： 因轴承在运转中有中等冲击载荷，又由于不受轴向力，【4】表13-6查得载荷系数，取，则有： 轴承的寿命计算:所以按轴承的受力大小计算寿命 故该轴承6206能满足要求。、其他轴的轴承校核同上，均符合要求。4 分纸头机构和压纸吹嘴机构的设计分析4.1 输纸机构中分离头介绍图1.1 分离头示意图松纸吹嘴2吹松纸堆上部的十几张纸；分纸吸嘴4从吹松的纸张中分离出最上面的一张纸；压纸脚3压住未被分离的纸张；递纸吸嘴5向前输送己分离出来的单张纸；齐平纸堆上的纸张；递纸吸嘴5继续向前输送单张纸到前规处进行定位【1】。分纸吸嘴机构功用是分离纸张；压纸吹嘴（压纸脚）机构的主要功用是压纸堆、吹气分离和探测纸堆高度；递纸吸嘴机构主要的功用是接过分纸吸嘴分离出的纸并送到接纸辊。4.2 分纸头的功用和组成分纸头又称给纸头、分离头。它的功用是准确、及时的从纸堆中逐张分离出单张纸，并向前传递到接纸辊处。分离单张纸时要求既不出现双张或多张也不出现空张。分纸头上装有分纸吸嘴机构、递纸吸嘴机构、压纸吹嘴机构、配气阀及其它附属机构，其工作过程是【1】：（1）分纸嘴向下移动，吸住最上面的一张纸后，上抬并后翘，以防止吸起双张，并有利于压纸吹嘴的插入。（2）压纸吹嘴插入，压住下面的纸并打开吹气气路吹风，使吸起的纸与下面的纸分开，同时探测纸堆高度。（3）递纸嘴吸住纸张向右运动，此时分纸吸嘴与递纸吸嘴同时控制纸张，进行纸张的交接，即由分纸吸嘴交给递纸吸嘴。（4）分纸吸嘴切断气路放纸，完成纸张交接，并随即上升，此时，压纸吹嘴停止吹气离开纸堆，递纸吸嘴向左运动将纸张输出。为保证纸张的正确交接与运输，递纸吸嘴应实现一定的轨迹（由凸轮控制）。（5）随着纸张的不断输出，纸堆纸堆探测机构随时发出命令，提升纸堆高度，保证输纸不间断地进行。如此循环，一张张地将纸张向前递送。在分纸机构中，分纸吸嘴机构、递纸吸嘴机构和压纸吹嘴机构的运动配合尤为重要。它们相互配合的准确与否，对输纸质量的的影响很大。构成各个分纸机件运动的原动件是分纸头的凸轮轴，从输纸器的分纸动作要求正确、稳定出发，凸轮轴应保持匀速转动。由于凸轮轴上有多个凸轮，瞬时的在和常有变化，为克服这种在和不匀的状况，要求传动齿轮啮合准确。不符合这个基本要求，或者传动几件磨损过甚，会导致凸轮轴运转时摇摇摆摆，必然影响输纸效果，应该及时调节或修配准确。4.3 压纸吹嘴机构介绍分纸头中的压纸吹嘴主要有三个作用：当纸堆最上面的一张纸被分纸吸嘴吸起的时候，它立即向下压住纸堆，避免递纸吸嘴将下面的纸张吸走；在它压住纸堆后进行吹风，使分纸吸嘴分离出来的纸张与纸堆完全分离，以便输送；探测纸堆面高度，当纸堆面降到一定程度使给纸头将要不能正常工作时，压纸吹嘴探测机构发出信号，使输纸台自动上升。为了避免压纸吹嘴端部与分离出来的单张纸拖捎（纸张的后缘）相互干涉，即避免纸张被压纸吹嘴蹬破，压纸吹嘴不是直上直下的运动，其运动轨迹多采用如图3.1所示的曲线。图3.1 压纸吹嘴的运动轨迹从时间上来看，必须是分纸吸嘴先收起单张纸并上升到一定高度后，压纸吹嘴方向向下运动，压纸吹嘴压实纸堆后才能开始吹气。图3.2 压纸吹嘴机构图3.2中所示，装在凸轮分配轴O上的压制凸轮2、摆杆8、9和连杆10组成压纸吹嘴机构。探纸凸轮1、摆杆3和探纸块6组成探纸块机构。凸轮轴O上的压制凸轮2转到最大面与杆子接触时，压纸嘴上升到最高位置；凸轮最小面与辊子接触（棍子鱼凸轮最小面之间有一定间隙）时，压纸吹嘴下降到最低位置，压住纸堆。凸轮轴O上的探纸凸轮1转到最大面与棍子接触时，摆杆3及探纸块6摆到最高位置。反之，在最低位置。连杆10上固定一挡块7，它随压纸吹嘴的摆动而摆动。 (a) (b)1-探纸凸轮 2-压纸凸轮 3、8、9-摆杆 4-触头5-微动开关 6-探纸块 7-挡块 10-连杆图3.3 纸张的探纸机构纸张的探纸机构如图3.3所示。当纸堆分离出几张纸而降低，如图（a），压纸吹嘴压到纸堆上的位置也将降低，挡块7的位置也降低。这时，探纸块6摆到低位时不受挡块7的阻碍而继续左摆，触头4便压动微动开关5时期发出信号，输纸台身高。输纸台升高后，压纸吹嘴压到纸堆上位置升高，如图（b），挡块7的位置也升高，这时探纸块6就受到挡块7的阻碍，不能继续向左摆动，触头4与微动开关触头5不能接触，五信号发出，输纸台也不会上升。为了使压纸吹嘴机构上的挡块6的运动配合协调，压纸凸轮2的大面与摆杆9的棍子接触时，探纸凸轮也应是大面与摆杆3的棍子接触，这样就给压纸吹嘴机构上的挡块7让出空间。而且，两凸轮的最小面与两摆杆的棍子也应同时接触。这样，探纸块6方能进行探纸。上述机构是在纸堆降低后压住微动开关而发出信号，故称电器式输纸台自动上升机构。目前印刷机的输纸机多采用这种形式【1】。总 结本文设计了一种给纸部分，详细地设计了移动给纸部分的各个部分，在全面分析各个系统的基础上，对系统研究过程中所遇到的一些问题也进行了深入的研究。给纸部分是一种具有很大的研究价值和应用前景的给纸部分，在不方便操作的地方都扮演着很重要的角色，本次设计对给纸部分的结构进行了设计，包括机身、肘关节、腕关节和手爪，主要工作如下：l 通过功能和设计任务的分析，初步制定了给纸部分的总体方案。l 接下来进行了结构的设计。l 重要零部件的受力分析与校核。l 电机选型与计算。l 主要零件工程图绘制。通过本次设计，把大学期间所学的知识都综合的利用起来，这再次加深了我对所学知识的印象，提高了我对知识的利用能力。但是，由于本人的水平和能力有限，本次设计一定存在一些不合理之处，希望老师给予批评和指正。本文所完成的工作达到了预期的目标，但是仍有进一步研究的必要，需要进一步改进的工作是本文在设计时考虑到的移动给纸部分的工作范围仍然是有限的，在将来可以集成更多的传感器在的车身上，以便移动平台能够更好的适应室外的工作环境。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学