标签印刷机三维造型及模拟2说明书.doc

毕业设计说明书设计题目：标签印刷机三维造型及模拟2摘 要摘要：不干胶标签印刷在印刷中属于特种行业，由于它的针对性比较强，而且近年来新材料、新技术和新设备的发展也促使不干胶印刷设备向自动化、专业化、一体化方向发展，使得不干胶标签印刷机械具有与普通印刷机不同的特征。印刷时纸卷安放在输纸机上，匀速放卷。由收纸棘轮机构拉动纸带移动，完成纸带输送过程。在线带输送到前规和侧规处进行准确的定位，同时纸带被压紧贴靠在下印版台上，并且随着版台的上下摆动而运动。保证纸带在接触上印版时纸带静止。印刷完成后，在到下一次印刷的这段时间内，纸带移动到指定位置，同时传墨机构完成传墨动作。关键词：印刷机，传动，箱体，三维，CATIA目 录前 言4第一章 设计方案51.1 设计理论依据5第二章 总体布局102.1 总体布局102.2 传动方案102.3 油墨输送132.4 执行机构的协调设计142.5 机械传动系统的方案设计和原动机选择172.6 箱体设计17第三章 各机构设计分析校核193.1 电机的选型193.2 齿轮的设计校核203.3 轴的结构设计233.4 键的校核计算243.5 轴承的选用243.6 弹簧的选定26第四章 心得体会28致谢29参考文献29前 言不干胶标签是在硅油底纸上覆上印好的不干胶纸(也称自粘纸)形成的。由于其表面基材可印刷，基纸(硅油底纸)有一定粘性，粘贴方便，所以为标签生产提供理想的印刷材料。用不干胶材料印制的标签具有粘扯灵活、粘着牢固、耐热耐潮、不易老化，不污染商品等优点，只要被粘商品表面清洁干燥即可粘牢，使用极为方便。20世纪70年代以前，无胶标签(平版印制)占所有标签用量的70%，现在据统计，无胶标签的用量已经不到三分之一;刚出现不久的不干胶标签在1970年仅占5%，到了2000年的占有率成长到58%。其余类型的标签(如热封标签等)在1970年占有25%，到2000年约为9%。其中不干胶标签的占有率由5%成长到58%。不干胶的迅猛发展，技术的进步与机器设备的改进是主要原因之一，但最重要的因素还是市场需求的变化。随着计算机的普及与发展，使用打印机印制标签应运而生。例如标价标签、条形码标签、可变资料标签、送信标签、运输标签等等，这些标签的使用量非常大，而且使用不干胶标签有很大的便利，因此逐渐取代了其它标签。我国自1979年首次引进标签印刷设备以来，不干胶印刷技术发展较快，据不完全统计，目前拥有各种类型标签印刷机的印刷厂近200家，其中大部分为凸版印刷，设备主要有日本引进的设备，也有部分国产设备。据有关部门统计目前国内进口设备和国产设备都将近200台。目前，我国不干胶标签人均用量不到0.01平方米。而美国为3.5平方米，联邦德国为3.4平方米，日本为2平方米，英国为1.3平方米，和发达国家相比差距极大。在我国若按0.5平方米的年人均用量推算，就需要两三千台不干胶标签印刷机投人生产。这两年国内标签机大约每年增加50台，这表明我国不干胶标签正在稳步发展。第一章 设计方案1.1 设计理论依据印刷是使用版面或其他方式将原稿上的图文信息转移到承印物上的工艺技术。印刷机是借助印刷压力或其他方式将印版表面上的图文信息以油墨或其他显示媒体的形式转移并牢固地附着在纸张或其他承印物表面上的一种自动机器。不干胶标签印刷在印刷业中属于特种印刷，不干胶标签也叫自黏标签、及时贴、即时贴、压敏纸等，是以纸张、薄膜或特种材料为面料，背面涂有一层不干的胶黏层，以涂硅保护纸为底纸的一种复合材料，面材上可以印刷各种图案，在经过上光、覆膜、烫金、模切等加工后成为成品标签。一. 不干胶标签印刷方式下面就各种印刷方式的特点作一简单分析（1） 凸版印刷 不干胶商标的凸版印刷通常采用专用机械。印品墨层厚，色彩鲜艳，轮廓层次清晰，大面积实地色块表现较好，但网线版印刷效果不如胶印。另外，凸版印刷机械占地面积小，机动性强，可与凹凸压印、电化铝烫印、模切压痕结合，使商标印刷品具有浮雕效果，图文灿烂闪光、造型各异，能适应商品包装的特殊要求。（2） 胶版印刷 适合于色彩连续调设计原稿的印刷，层次丰富、细腻。所以，以彩色连续调原稿为主构成的商标设计图案适用于胶版印刷。印刷高档套色时，一般采用胶印，图文再现性好，可印150lpi以上的高档标贴产品。另外，胶印机速度快，效率高，大批量印刷可降低成本，缩短周期。（3） 网版印刷 墨层厚实，可达1mm，使标贴具有立体感。但印刷速度慢，适用于不干胶薄膜贴卡、聚酯墨标牌等的印刷。目前应用的标贴印刷机中常有一凸印为主、网印为辅的组合印刷方式。（4） 柔性版印刷 由于采用轮转印刷方式，印刷速度快，有专用于商标的窄幅柔性版印刷机，可与印后加工相联接，如上光、模切、卷废等工序，构成一条龙生产线，还可以使用水性油墨，对环保和人体健康非常有利。（5） 凹版印刷 和柔性版印刷一样也是采用轮转印刷方式，印刷速度快，一般使用溶剂型或紫外光固化油墨（UV油墨），干燥时间短。（6） 组合印刷 商标图文还可以根据不同的要求在一个上采用不同的印刷方式一次完成印刷，即采用组合印刷方式印刷。就我国商标印刷的发展来看，目前仍以不干胶凸印为主。根据以上分析，不干胶凸印适用面广，效果也很明显。所以我们在本次设计中选取了不干胶凸印来研究。二.不干胶商标凸版印刷工艺（一）感光树脂版由于不干胶商标印刷机的结构特色，印刷版台和压印滚筒无包衬，靠树脂版自身的柔性实现印刷，而且树脂版可以很方便地粘在印版滚筒或印刷平台上不需作任何处理，所以，不同压印方式的不干胶商标印刷机，一般采用固体感光树脂版作为印刷版材。（二）不干胶商标印刷机不干胶商标印刷机采用积木式结构、具有多功能的综合性印刷机，既有印刷机的特点，又有印后加工的装订机械特点。不干胶商标印刷机压印方式有平压平、圆压平、圆压圆三种形式。1. 平压平型不干胶商标印刷机（见图1）采用间歇式输纸，即纸张静止时压印，完成印刷后再输纸。印版安装在纸张上部的平台上，压印版台在纸张的下面，依靠版台的上下运动实现压印，完成油墨转移。该机将印刷、烫金、模切各工位分别单独传动，三工位间相对位置可任意调整。在印刷工位，印版相对静止，压印版台上下运动，完成印刷过程。在烫金、模切的压印方式上则采用下版台静止，装有烫金印版和装有模切刀的上版台上、下移动实现烫金和模切动作。工艺路线为：印刷烫金模切切断或复卷。2.圆压平型不干胶印刷机圆压平型不干胶商标印刷机的纸张运行方向和印版滚筒旋转方向于一般印刷机不同。纸张是沿印版滚筒的轴向跳格移动，印版滚筒是垂至于走纸方向旋转。纸张在印刷平台上每跳格一次，印版滚筒往复一次，印完一色。四色印刷，纸张就必须在印刷平台上移动四次，完成套印工作之后，便可进入烫金、覆膜和模切。圆压平不干胶商标印刷机的工位安排有各种组合，可以根据实际情况选择机型。3.圆压圆型不干胶商标印刷机大都采用卫星式传动的圆压圆压印方式。由于滚筒是圆压圆型，压印接触时间短，一般无烫金装置。产品需要烫金时可在其他设备上完成。这类机器可在印刷工位后安装上光装置，同时还具有两种模切装置，卷筒纸拉力控制装置，卷筒纸位置调整装置和自动搅墨装置。四色轮转标贴印刷机的工艺路线为：前二色印刷烘干后二色印刷烘干模切复卷。平压平、圆压平、圆压圆三种印刷方式比较（表1）通过以上表格比较，以及根据我们的实际情况，我们选择平压平型不干胶商标印刷机来作为研究对象。平压平型不干胶商标印刷机可嵌套的其他附加功能较多，各功能之间工位分别传动，有利于删减功能和以后的功能拓展。综上所述，我们对以上各类机器进行综合、删减和补充等手段，确定我们的设计方案：1. 凸版2. 平压平型3. 包括输纸、印刷、复卷等工位我们要设计的四色不干胶标签印刷机,在保证印刷时的套印精度的前提条件下,合理分配印刷与传墨的关系。首先是保证严格传动比的：如齿轮传动、蜗轮蜗杆传动和链传动等，以齿轮传动的精确性最高。其次, 没有严格传动比的：如带传动和摩擦传动。本机的传动系统如下： 侧规收纸部件 棘轮传动 主电动机 连杆机构印刷部件 输墨部件 输纸台升降电机给纸台升降 主机、收纸、印版、规矩、输墨的具体传动路线(见图1)。图1印刷机工艺简图（三）工作原理：图2 原理图整机有四部分组成电机版台连杆机构输纸机构传墨机构印刷时纸卷安放在输纸机上，匀速放卷。由收纸棘轮机构拉动纸带移动，完成纸带输送过程。在线带输送到前规和侧规处进行准确的定位，同时纸带被压紧贴靠在下印版台上，并且随着版台的上下摆动而运动。保证纸带在接触上印版时纸带静止。印刷完成后，在到下一次印刷的这段时间内，纸带移动到指定位置，同时传墨机构完成传墨动作。后面以及相关部分再详细介绍印刷过程及原理。第二章 总体布局2.1 总体布局印刷机的总体布局是根据印刷工艺要求，对设备中各个部件的工作顺序和位置进行布局的方案。本次设计的时四色不干胶标签印刷机。首先，对于四色，我们采用套印的方式完成，用收纸棘轮机构来执行。即先印一色，再依次套印第二色、第三色和第四色。把印刷工位的印版分为四部分，一部分为一色。当纸带一次通过接触印版时，完成一色印刷动作，纸带再移动一定距离进行第二色印刷。第四色印完后即完成了四色标签印刷。其次，印刷过程。在纸张静止时压印，完成印刷后再输纸。印版安装在纸张上部的平台上，压印版台在纸张的下面，依靠版台的上下运动实现压印。再次，着墨。由于要保证印刷的质量，所以印刷一次必须使印版着墨一次。具体是用着墨辊来执行。在印刷的间歇内完成着墨动作。可以确定，本印刷机主要部件有传动、送纸、输墨、定位、印刷和收纸部件，布局方案时根据纸张运动过程和印刷顺序进行安排的。这三主要运动之间有严格的时间关系，才能保证正常工作。所以要求连接他们的传动链必须有精确的传动比来实现。图3，印刷机总装图2.2 传动方案1、 由前面的内容可以得知，我们所设计得印刷机要求有这几个动作来完成：a、印版的上下往复运动；b、输纸机构的间歇运动；c、着墨装置的间歇运动。2、印版的上下往复运动，考虑到印版材料等方面，印版有一定的重量，所以单靠简单的凸轮机构来完成有一定的困难。我们选择了一个曲轴偏心机构加上一个缓压装置来完成。（见图4）3、输纸机构的间歇运动，这一动作对于实现四色套印起着至关重要的作用。要求它有严格的动停比。同时考虑到我们所设计的机器不单只加工一个型号的产品，我们根据产品的规格大小来调节纸带每次走动的距离。由此，我们选择一个可调节的棘轮机构来实现这一功能。如图5所示，棘轮机构由曲柄摇杆机构O1ABO2驱动。在主动轮1的槽中安装滑块3，由丝杆2调节其位置，以改变曲柄O1A的长度；连杆AB的长度可由螺母4调节。通过改变曲柄的长度，则可改变棘轮动程的大小。而调节连杆的长度，则可在一定范围内改变动停时间比。图4，印版运动机构图图5，棘轮机构4、着墨装置的间歇运动，由于要保证印刷的质量，所以机器印刷一次必须使印版着墨一次。由前面已经确定印刷机为平版凸印结构，所以传墨不能采用传统的传墨方式。我们在这方面创新设计了一种传墨方式。采用链条传动，来带动着墨棍往复运动。设计了两组着墨棍，以减缓单个着墨棍的工作频率。当着墨棍经过印版位置时就能完成着墨任务，由于印刷的时候下印版要带动纸张接触上印版的，所以着墨动作应避开印刷动作。即着墨棍和下印台不能同时出现在印刷位置。不能使它们有任何接触的可能。图6，着墨机构示意图2.3 油墨输送印刷工艺过程实质上是借助印刷压力将涂布在印版上的油墨转移到纸张上的过程，因此作为传递油墨和涂布油墨的输墨部件，无论对哪种印刷机器都是不可缺少的重要组成部分。为了获得清晰的印品， 对输墨部件的要求是 ：油墨涂布要适量、均匀。对于多数胶印机，其输墨部件一般可分为三部分： 供墨机构（包括墨斗、出墨辊和传墨辊的控制机构）； 匀墨机构（包括轴向串墨机构）； 着墨机构（包括着墨辊与印版动作协调的控制机构）。 输墨部件性能的优劣，与许多因素有关，它必须符合下列条件：1.必须具备良好的接触关系。2.各着墨辊尽量采用不同的值.这是为了使着墨辊在着墨过程中彼此消除墨辊缺陷和其他因素引起的墨层不匀.最后一根着墨辊直径最大,不但起最后对印版匀墨作用,还能起到手墨作用,防止产生墨杠。3.输墨工作性能指标： 输墨部件的工作性能，从以下三个工作系数反映出来： 给墨系数：以Kg表示，它表示着墨辊对印版给墨量的均匀程度。 Kg=LDg/ My 式中：L 着墨辊长度； Dg着墨辊直径之和； My印版面积。 分子代表着墨辊的表面积之和，所以给墨系数是着墨辊表面积之和与印版面积的比值，比值越大，均匀着墨性越好。 匀墨系数：以Ky表示，匀墨系数表示墨辊把墨斗部分传送过来较集中的墨层迅速打匀的程度。 Ky=L(Dt+Dj)/ My 式中：Dt铁（或硬）墨辊直径之和； Dj橡胶墨辊直径之和。 分子表示输墨部分硬质和胶质墨辊的面积总和，Ky值越大匀墨性也越好。 匀墨系数：以Ky表示，积聚系数与墨色均匀一致程度有关： Kj=LD/My 式中D是全部墨辊的直径之和， 积聚系数Kj是全部墨辊的面积总和，同印版面积的比值，较大的积聚系数是匀墨性能的主要条件之一，能使墨辊表面的墨层均匀，并使每一印张墨色均匀一致，一般Kj以5.57为适宜。 本机的Kg=1.009；Ky=3；Kj=6.7。4.墨路与着墨量的分配。着墨机构，本机是采用两组着墨辊,每组3根，构成两个给墨辊组。轮流给印版着墨,一方面，大大节约了工作时间,提高了工作效率。另一方面，减少了单个墨棍的工作负荷，也降低了传动的速度，提高的零部件的使用寿命。2.4 执行机构的协调设计我们所设计的印刷机的各执行机构的运动是周期性的，即经过一定的时间间隔后，各执行机构的位移、速度和加速度等运动参数就周期性的重复。通过资料查询得知，对于这种固定运动循环的机械，当采用机械方式集中控制时，通常用分配轴或主轴与各执行机构的主动件联接起来，或者用分配轴上的凸轮控制各执行机构的主动件。1 确定机械的工作循环周期根据设计任务书中所定的机械的理论生产率，确定机械的工作循环周期。机械的工作循环周期即机械的运动循环周期，对于本设计的机械，T=1/3s。2. 确定各执行构件动作间的协调配合关系前面已有一些简单介绍，在这里在做一个系统的分析介绍。如下图所示，（图7）（1）纸带经过输纸机构，预先设置其穿过印刷工位。到达收纸棘轮，经其他规矩部件对其位置设定。也就是将纸带放在印刷位置。在印刷过程中，纸带由收纸棘轮根据印刷标签的规格大小来控制其行程。纸带的A点走到1时，即印刷第一色，印完后，收纸棘轮转动，并带动纸带移动，使A点走到2处，完成第二色印刷。依次完成四色印刷，即完成了一张标签印刷。图7（2） 下印版台通过曲轴机构作上下往复运动。下印台被顶起时印刷。（3） 传墨棍由链条带动其作连续运动。对以上三个动作只有一个要求，就是三者必须同时到达接触点A。其余时间不得接触。通过执行机构的设计阶段，已经确定了各功能的执行机构：a、 选用行程可调棘轮机构实现纸带的间歇运动；b、 选用链传动机构实现传墨运动；c、 选用曲轴、连杆机构实现下印版台的上下往复运动。3. 在一个运动循环周期内各执行机构的行程区段：纸带有两个行程区段转位和停歇，其动停比可根据实际情况调节，这也是设计的一个亮点。我们的机器是用来生产的，所以在生产过程中难免有不同规格的产品需要生产，当遇到有不同规格的产品时，就可以调节；下印版台有两个行程区段上升和下降。最后，协调各执行机构动作的配合关系。此时应注意以下问题：（1）为了保证各执行机构在运动时间上的同步性，将各执行机构的主动件直接安装在同一根分配轴上或通过一些传动装置把他们与分配轴相联。如图7所示，把收纸棘轮的主动件直接喝分配轴1相连接，以保证分配轴转动一周棘轮也跳动一格，从而带动纸带移动一个标签位移；将分配轴设计为一个曲轴，直接与版台的连杆机构相连接，保证分配轴转动一周，版台也相应做一个运动循环；将传墨装置的主动件通过圆锥齿轮和分配轴相联，以保证分配轴转动一周，传墨装置使传墨棍传墨一次。（2） 由于传墨装置所带动的传墨棍与下版台的运动轨迹是相交的，故在安排这两个执行机构的运动时，不仅要注意时间上的协调性，还应注意其空间位置上的协调性，以防止下版台被顶起时，传墨棍也经过或还未完全离开印刷工位，两者相碰而造成机件损坏。（3）由于印刷是采用四色套印形式，故在安排纸带运动时，应注意与下印版台的运动协调一致。否则，当下印版台运动到最高位置时纸带还没有达到预定位置，而使套印不成功，就完不成工艺要求。（4） 为了保证机械有较高的生产率，在保证不发生干涉的前提下，应尽量使各执行机构的动作有部分重合，以缩短机械的工作循环周期。着墨棍在对上印版进行着墨时，着墨装置里边的匀墨机构就可以工作。下印版台在离开最高位置时，也就是上一次印刷完成后，下一次印刷的着墨动作和输纸动作可以同时开始进行。图83. 机械运动循环图机械运动循环图是用来描述各执行构件间相互协调配合的图。由于机械在主轴或分配轴转动一周或若干周内完成一个运动循环，故运动循环图常以主轴或分配轴的转角为坐标来编制。通常选取机械中某一主要的执行件为参考件，取其有代表性的特征位置作为起始位置（通常以生产工艺的的起始点作为运动循环的起始点），由此来确定其他执行构件的运动相对于该主要执行构件的先后次序和配合关系。常用的机械运动循环图有三种形式：直线式、圆周式、直角坐标式。其中，直角坐标式相对于其他两种形式不仅能清楚地表示出各执行构件动作的先后顺序，而且能表示出各执行构件在各区段的运动规律。对指导各执行机构的几何尺寸设计非常便利。图9 运动循环图2.5 机械传动系统的方案设计和原动机选择为了使机械执行系统能够实现预期的动作和功能，还需要相应的原动机、传动系统和控制系统。1 注意的问题（1）.设计要求电动机轴与工作轴垂直，且传动比较大,同时为使传动更加平稳，齿轮强度应较高，考虑采用直齿锥齿轮-斜齿圆柱齿轮传动。（2）.锥齿轮的加工比较困难,特别是大尺寸锥齿轮。一般应放在高速级，以减小其直径和模数。但需注意，当锥齿轮的速度过高时，此时还应考虑能否达到制造精度及成本问题。（3）、 采用闭式齿轮传动，可以得到良好的润滑与密封，更能适应在铸造车间繁重恶劣的条件下长期工作，且使用与维护方便。在本传动设计中，我们大体的传动过程为：由电机输出转矩，经皮带传动输出到第一根轴，在经过皮带的第一级降速后，再通过齿轮传动第二级降速达到所需印刷的频率。第一根轴是齿轮轴（斜齿轮），转矩传到第二根轴上的大齿轮，第二根轴是根凸轮轴，在其上通过轴承轴套连接上连杆，连杆推动下印台作摆动来完成相应的合版运动。由于下印台与上印台有严格的运动关系，所以我们将从刚才的第二根轴一端引出一圆弧锥齿轮，通过它将运动分配到上印台上从而保证印刷动作的协调。2.6 箱体设计这一阶段的内容使进行箱体及其附件的结构设计。它的画图顺序应先箱体，后附件；先主体，后局部；先轮廓，后细节。以主视图为主，并应兼具其它视图。箱体采用的是铸造毛坯，对重要或基准面、孔进行铣削等机械加工来保证形位尺寸。1. 箱体要有足够的刚度箱体在加工和使用过程中，因受复杂的变载荷而引起相应的变形。若箱体的刚度不够，会引起轴承孔中心线的过度偏斜，从而影响传动件的运动精度，甚至由于载荷集中而导致运动副的加速磨损。因此，设计时注意到：A. 合理确定箱体的尺寸与形状箱体的尺寸直接影响它的刚度。在相同的壁厚情况下，增加箱体底面积及箱体轮廓尺寸，可以增大抗弯扭的惯性矩，这有利于提高箱体的整体刚度。B. 合理设计肋板C. 合理选择材料及毛坯制造方法箱体常用灰铸铁（HT150或HT200）制成。铸铁易切削，抗压性能好，并具有一定的吸振性。在一般情况下，生产批量超过34件，采用铸件就比较经济。2. 箱体应有良好的结构工艺性箱体的制造工艺性对箱体的质量和成本，以及对加工、装配、使用和维修都有直接影响。A. 铸造工艺性设计铸造箱体时，要考虑到制模、造型、浇铸和清理等工艺的方便。箱体壁厚应力求均匀，过渡平缓，金属不要局部积聚。凡外形转折处都应有铸造圆角，以减小铸件的内应力和减小缩孔。考虑到液态金属的流动性，一般铸件具有最小壁厚的限制。B. 机械加工工艺性箱体结构形状应有利于减少加工面积。同一轴心线两轴承座孔径应尽量相同，以便一次镗出。被加工表面应力求在同一平面上。箱体上的加工面与非加工面应严格分开，并且不应在同一平面内，因此箱体与轴承端盖结合面、与螺栓头部或螺母接触处都应做出凸台。3. 箱体形状应力求均匀、美观第三章 各机构设计分析校核3.1 电机的选型由于电机是整台印刷机的原动件，是整台机器的动力源，所以它的作用也就相当重要了。当电动机的型号过大，会使它的作用不能完全发挥出来；电机选的过小，它又不能完全充分带动机器，所以对电动机的选型就显得尤为重要了。以下就是我们电动机的选型计算过程：1. 估算下印台的质量通过去商标印刷企业的参观实习及自己初步的数据规划参考，初步确定下印台的质量为80Kg。2. 下印台转动惯量的确定由于下印台是围绕其一端的轴线作摆动，为了计算的方便，将下印台看作一处处均匀的长条状长方体，其转动惯量计算可视为长杆绕其一端转动来得出。即：J=mL/3,其中长度L取1500mm，即1.5米。J=80*1.5/3=60Kgm4. 下印台达到最大速度时的角速度经过原理图的分析，可得：当曲柄在左水平位置时其向上的线速度达到最大，由于其每秒中完成3次印刷，所以曲柄角速度为6rad/s,此时曲柄上的线速度为v=6rad/s*Lq, Lq=55mm,所以v=1.04m/s.此时下印台的线速度几乎和曲柄相同，在此我们近似取v下1.0m/s.所以，v下/L下印台1000/1200=0.83rad/s5. 下印台的最大动能 WJ*/2=60 Kgm*(0.83rad/s) /2=20.7焦耳由于曲柄从最低点到左水平位置时其角速度由0到最大，而此间所花的时间为1/12s，由公式WW=Pt，其中P为功率。由式可得P12*20.7248.4瓦又因为Pf*v,所以f=P/v248.4/1.0248.4牛,曲柄上所受的力也为248.4牛，且在其切线方向，所以曲柄上的转矩为： Mf*r=248.4N*0.055m=13.7Nm 大齿轮上所受的周向力为: f大（周）1.1*1.01M/r大=1.1*1.01*13.7 Nm /0.066m=230.6N (其中1.01为摩擦消耗系数；1.1为总体系数，包括锥齿轮的一部分动力传递) 因为大小齿轮的周向力相等，所以小齿轮的转矩为： M小齿230.6N*0.022m5 Nm 因为大皮带轮转矩与小齿轮的转矩相差无几，且小皮带轮是大皮带轮直径的一半，所以小皮带轮的转矩即电机转矩为 M电机0.5*52.5 Nm由于存在缓压弹簧，电机转矩可以缩到2 Nm即，我们所选的电机型号为：Y132M16型，其具体参数为：额定功率：4千瓦，满载转速：960，额定转矩：2.0。3.2 齿轮的设计校核1. 选精度等级、材料及齿数。印刷机为一般机械，速度不高，故选用7级精度（GB1009588）；材料选择：由表查得小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，两者硬度相差40HBS；选小齿轮齿数为Z124，大齿轮齿数Z224*372；选取螺旋角，初选螺旋角14。2. 按齿面接触强度设计：按公式计算，即d1t1). 确定公式内各计算数值：（1） 试选Kt1.6。（2） 由图选取区域系数ZH2.433。（3） 由图查得=0.78,=0.87,则+1.65。（4） 计算小齿轮传递的转矩：T195.5*100000P1/n195.5*100000*7.5/480N*mm37500 N*mm（5） 选取齿宽系数1。（6） 查得材料的弹性影响系数ZE189.8 Mpa（7） 由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限600 Mpa；大齿轮的接触强度疲劳极限550 Mpa。（8） 由式计算应力循环次数N160n1jLh=60*480*1*(2*8*30 0*10)=1.382*10N2=1.382*10/3=0.46*10。（9） 查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.90,KHN2=0.95. （10） 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S1，由式得：【】1KHN1*/S0.9*600540 Mpa【】2KHN2*/S0.95*550522.5 Mpa（11） 许用接触应力【 】（【】1+【】2）/2（540+522.5）/2Mpa531.25 Mpa 2）. 计算（1） 试算小齿轮分度圆直径d1t，由计算公式得d1t/41.8mm。（2） 计算圆周速度 vd1t n1/60*1000*41.8*480/60*10001.05m/s（3） 计算齿宽b及模数mb=*d1t=1*41.8mm=41.8mmm= d1t*cos / Z1=41.8*cos14/24mm=1.7mmh=2.25 m=2.25*1.7=3.825mmb/h=41.8/3.825=10.93(4) 计算纵向重合度 0.318 Z1tan =0.318*1*24*tan14=1.903(5) 计算载荷系数K已知使用系数K1。根据v1.05m/s，7级精度，由图查得动载系数K1.07，故K=1.12+0.18(1+0.6*1)*1+0.23*0.001*41.8=1.42由图查得K1.35.又查得K= K=1.2。故载荷系数KK K K K1*1.07*1.42*1.21.82(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式得：d1d1t41.8*43.63mm(7) 计算模数mm= d1 cos/ Z1=43.63*cos14/24=1.77mm3. 按齿根弯曲强度设计由式 m/确定计算参数（1） 计算载荷系数 K= K K K K=1*1.07*1.2*1.35=1.74（2） 据纵向重合度1.903，查得螺旋角影响系数Y=0.88。（3） 计算当量齿数ZZ1/COS=24/COS14=26.27Z= Z2/COS=72/COS14=78.82(4) 查取齿形系数由表查得Y2.592；Y2.222（5） 查取应力校正系数由表查得Y1.596；Y1.768(6) 查得小齿轮弯曲疲劳强度极限500 Mpa；大齿轮的弯曲疲劳强度 极限380 Mpa。(7) 查得弯曲疲劳寿命系数K0.85；0.88。(8) 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S1.4，得；【】K/S=0.85*500/1.4=303.57 Mpa【】=/S=0.88*380/1.4=238.86 Mpa（9） 算大小齿轮的YY/【】并加以比较Y Y/【】2.592*1.596/303.570.01363Y Y/【】2.222*1.768/238.860.01645大齿轮的数值大。设计计算 m/1.23mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取m2mm,就可满足弯曲强度。此时，按接触疲劳强度极限算得的分度圆直径d143.63mm，于是由 Z1d1* cos/ m43.63* cos14/221.17取Z122，则Z222*366。4. 几何尺寸计算（1） 计算中心距a（Z1+ Z2）m/2 cos（22+66）*2/2* cos1490.7mm将中心距圆整为91mm(2) 按圆整后的中心距修正螺旋角arc cos（Z1+ Z2）m/2 a= arc cos(22+66)*2/2*91=14.75因为值改变不多，故参数、K、Z等不必修正。（3） 计算大小齿轮的分度圆直径d1Z1 m/ cos22*2/ cos14.7545.5mmd2= Z2 m/ cos=66*2/ cos14.75=136.5mm（4） 计算齿轮宽度b=*d11*45.5=45.5mm圆整后取B2=45mm,B1=50mm。 所以，所选齿轮模数为2mm，齿数分别为22、66，螺旋角为14.75，宽度分别为50mm、45mm。3.3 轴的结构设计 轴是组成机器的重要零件之一。一切作回转运动的传动零件，都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此轴的主要功用是支撑回转零件及传递运动和动力。 按照承受载荷的不同，轴分为转轴、心轴和传动轴三类；按照轴线形状的不同，分为曲轴和直轴。其中直轴中的阶梯轴常用于转轴。 轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的直接用圆钢。由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时可用热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常用的是45钢。轴的设计包括结构设计和工作能力计算两方面：轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难等。轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度。这时只对轴进行强度计算，以防止断裂和塑性变形。而对刚度要求高的轴（如车床主轴）和受力大的细长轴，还应进行刚度计算，以防止工作中产生过大的弹性变形。对高速运转的轴，还应进行振动稳定性计算，以防止发生共振而破坏。 轴的机构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。轴的结构主要取决于以下因素：轴在机器中的安装位置及形状；轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴的连接方法；载荷的性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺等。 为防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或空转的要求外，都必须进行轴向和周向定位，以保证其准确的工作位置。轴上零件的轴向定位：轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、轴承挡圈、轴承端盖和圆螺母来保证的。利用轴肩定位是最方便可靠的方法，但采用轴肩就必然会使轴的直径增大，而且轴肩处将出现应力集中，所以轴肩定位多用于轴向力较大的场合；套筒定位结构简单，定位可靠，轴上不需开槽、钻孔和切制螺纹，因而不影响轴的疲劳强度，一般用于轴上两个零件之间的定位；轴端挡圈适用于固定轴端零件，可以承受较大的轴向力；圆螺母定位可承受较大的轴向力，但存在较大的应力集中，故一般用于固定轴端零件；利用弹性挡圈、紧定螺钉及锁紧挡圈进行轴向定位，只适用于零件上轴向力不大之处。零件的周向定位：常用的周向定位零件有键、花键、销、紧定螺钉以及过盈配合等。 在此，我们只通过第一根轴来计算。 轴的最小直径的确定： 有公式：dA=126*=26mm（其中A126，由查表得出；P4千瓦；n480r/min） 由于轴的最小直径为26 mm，在进一步的设计中我们选取的轴径是45 mm，是是满足要求的。3.4 键的校核计算 键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂间的周向固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。在此，我们用的是普通平键连接。键的两侧面是工作面，工作时，靠键同键槽侧面的挤压来传递转矩。键的上表面与轮毂的键槽底面间则留有间隙。平键连接具有结构简单、装拆方便、对中性较好等优点，因而得到广泛应用。但此键连接不能承受轴向力，因而对轴上的零件不能起到轴向固定的作用。键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。键的类型应根据键连接的结构特点、使用要求和工作条件来选择；键的尺寸则按符合标准规格和强度要求来取。键的主要尺寸为其截面尺寸（一般以键宽*键高表示）与长度L。键的截面尺寸*按轴的直径由标准中选定。键的长度L一般可按轮毂的长度而定，而键长等于或略短于轮毂的宽度。选取凸轮轴上一键进行计算： 轴径是76，齿轮宽度为50，传递转矩为T238N。 由直径76，选取键的初步尺寸为20*12，宽度为45（比齿轮宽度略小）。 键、轴、轮毂的材料都是钢，查表得许用挤压应力【】100到120MP，取其平均值为110 MP。键的工作长度L452025，键与轮毂槽的接触高度.*。所以： 2T*10/2*238*1000/6*25*7642 MP110 MP 可见其是远远满足挤压强度的，键的选择有些大所以可将其尺寸相应放小，取16*10也是可以的。3.5 轴承的选用 滚动轴承是现在机器中广泛应用的部件之一，它是依靠主要元件间的滚动接触来支撑转动零件的。与滑动轴承相比，滚动轴承具有摩擦阻力小，功率消耗少，启动容易等优点。 滚动轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。内圈用来与瓶颈装配，外圈用来和轴承座装配。保持架的主要作用是均匀地隔开滚动体。轴承的内、外圈和滚动体，一般是用轴承铬钢制造的，热处理后硬度一般不低于60HRC。由于一般的轴承这些元件都经过150C的回火处理，所以通常当轴承的工作温度不高于120C时，元件的硬度不会下降。 滚动轴承类型的选择： （一） 轴承的载荷 轴承所受载荷的大小、方向和性质，是选择轴承类型的主要依据。 根据载荷的大小选择轴承类型时，由于滚子轴承中主要元件间是线接触，多用于承受较大的载荷、承载后的变形也较小。而球轴承中则主要为点接触，多用于承受较轻或中等的场合，故在载荷较小时，应优先选用球轴承。 根据载荷的方向选择轴承类型时，对于纯轴向载荷，一般选用推力轴承。较小的纯轴向载荷可选用推力球轴承；较大的纯轴向载荷可选用推力滚子轴承。对于纯径向载荷一般选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承。当轴承在承受径向载荷F的同时，还有不大的轴向载荷F时，可选用深沟球轴承或接触角不大的角接触球轴承或圆锥滚子轴承；当轴向载荷过大时，可选用角接触较大的角接触球轴承或圆锥滚子轴承，或选用向心轴承和推力轴承组合