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自动螺旋式卷纸管机设计【优秀机械设备全套课程毕业设计含7张CAD图纸+带任务书+开题报告+中期检查表+工作总结+外文翻译+45页@正文12800字】

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截断部装图.exb

气压控制回路.exb

流程框图.exb

电路设计.exb

轴零件图.exb

锥齿轮零件图.exb

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关键词：: 自动螺旋式卷纸管机械设计机械设备课程毕业设计自动螺旋式卷纸管机设计机械设备全套课程毕业设计

资源描述：

自动螺旋式卷纸管机设计【优秀机械设备全套课程毕业设计含7张CAD图纸+带任务书+开题报告+中期检查表+工作总结+外文翻译+45页@正文12800字】

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任务书

题目：自动螺旋式卷纸管机设计

1、本毕业设计（论文）课题应达到的目的：

本次毕业设计题目为自动螺旋式卷纸管机，属于机电一体化产品。设计过程中所涉及的内容有机械制造、气压传动和电气控制三个方面的知识，通过本次毕业设计将使学生掌握一定得机电一体化产品开发和设计的能力，从而使其对所学基础理论和专业技能有机的结合起来，提高学生的知识运用能力和解决工程实际问题的能力。

2、本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求：

题目内容：

本次设计主要内容是使自动螺旋式卷纸管机自动送纸、上胶、卷管、切管等功能，实现了所有工序的全自动化。

主要参数：

卷管长度：200mm

上胶方式：单面上胶

纸管壁厚：3mm-10mm

卷管内径：100-150mm

生产量：20-50支/分

工作量：

1）自动螺旋式卷纸管机总装图 1张 A0

2）截断装置部装图 1张 A1

3）零件图 2张 A1

4）气压系统原理图 1张 A1

5）电气控制原理图 1张 A1

6）程序流程图及程序 1张 A1

7）撰写15000字毕业设计（论文）一份

8）完成不少于2000个单词的外文资料译文一份

3、主要参考文献：

[1]张立科《PLC应用开发技术与工程实践》.人民邮电出版社.2005,(01)

[2]吴振顺《气压传动与控制》.哈尔滨工业大学出版社.2001,(03)

[3]周斌《机电一体化使用技术手册》.兵器工业出版社. 1994,(03)

[4]编写组《机械设计手册》第一卷.机械工业出版社1996,(01)

[5]金续曾《实用电气控制线路手册》.中国电力出版社2002,(03)

[6]周希章《如何正确选用电动机》.机械工业出版社.2006,(01)

[7]严盈富《西门子S7-200PLC入门》.人民邮电出版社. 2007,(06)

4、毕业设计（论文）的实习（调研）基本要求：

1）河北顺天纸管机械厂

?了解纸管生产过程；

?了解纸管机械的结构组成和传动与控制方式；

?了解纸管机械的设计制造与安装调试过程。

2）辽宁工业大学机械学院机电控制实验室

?了解PLC使用；

?运行所编写的程序

3）辽宁工业大学流体传动与控制实验室

?进行相关气压传动系统实验

摘要

结合企业生产实际需求，提出了一种纸管成型的自动化设备方案。该设备主要用来生产一种用于高档衣服架的专用纸管产品，自动化水平较高，并具有较好的经济性。

本文首先对纸管成型的工艺进行分析，提出了设备整体结构方案，并进行了整体传动系统方案的设计。根据方案设计，分析了各个模块包括放卷机构、上胶机构、送料机构、切刀装置、导纸机构、卷绕机构的功能和结构特点，进行了结构计算和具体结构设计。

最后，本文设计了基于PLC的纸管设备控制系统。对主要控制任务作了分析，确定了硬件连接，编制了软件程序。

关键词：纸管，自动化设备, 结构设计

Abstract

The actual production and demand, a program of automation equipment of the paper tube is put forward. The equipment,which is economical and highly-automated, aims to produce specialized paper tube for high-end coat hanger.

In this paper, the paper tube forming process was firstly analysed, then whole structure was advanced, lastly the overall drive system was designed. According to the design, the functions of the various modules was analysed, including unreeling device, edging device, the plastic device, feeding device, cutter device, paper delivering device, winding device, the structures were specifically computed and designed.

Finally, the control system, which adopt PLC was designed. The main task of controlling was analysed, the hardware was connected, and software was produced.

Key words: Paper tube, Automation equipment，Structural design

第1章绪论 1

1.1 题目的来源及意义 1

1.2 设计内容 1

第2章机械系统的设计 3

2.1 传动机构的设计计算 3

2.1.1 加工纸带的相关参数计算 3

2.1.2 电机的设计计算 4

2.1.3 减速器的设计计算 5

2.1.4 传送带的设计计算 6

2.1.5 锥齿轮的设计计算 8

2.2 联接机构的设计计算 14

2.2.1 万向联轴器的选用 14

2.2.2 张紧部分的设计 17

2.3 卷纸机构的设计 17

2.3.1 机头的选择 17

2.3.2 皮带的选择 17

2.3.3 出杠的设计 18

2.4 截断机构的设计计算 19

2.4.1 气压缸的固定与联接 19

2.4.2 刀具的选用 20

2.4.3 刀架电机的选用 20

2.4.4 滚动导轨的选用 21

2.4.5 弹簧的设计计算 28

第3章气压系统的设计 29

3.1 气压系统原理图 29

3.2 气压原件的选择计算 30

3.2.1 气压缸的选择计算 30

3.2.2 气压阀类元件的选用 30

3.2.3 气压泵的选择计算 31

3.2.4 其它辅助气压元件的选择 31

第4章控制系统的设计 33

4.1 控制元件的选择 33

4.2 控制流程图 34

4.3 硬件电路的设计 35

第5章结论 37

参考文献 38

致谢 39

附录 40

第1章绪论

1.1题目的来源及意义

本次毕业设计的题目是自动螺旋式卷纸管机，?题目来源于生产实践。自动螺旋式卷纸管机是全自动机器，属于机电一体化产品。

纸管机是一种纸料加工机械，它以牛皮纸为原料，经过切刀成片，将其卷成纸管的设备。随着我国经济的飞速发展，纸管在各行各业的应用越来越广泛。如在化纤工业的DTY管、FDY管等，在薄膜工业的农用地膜、保鲜膜、缠绕膜、塑料袋用管(超市用)、镀铝膜等。印刷工业领域用于卷桶印刷、薄膜印刷、纸张印刷，工业包装用管。纸管的应用越来越广泛同时也是对纸管加工技术的要求越来越高。为了满足需求，设计一种全自动机器，无需人工送纸等，实现送纸、卷纸全自动化生产，有效的提高了生产效率，为企业创造了更高的效益。目前市场存在两种纸管机，一种是平卷纸管机，而另一种就是螺旋式纸管机。螺旋式纸管机相对于平卷纸管机的优点在于加工的纸管内径范围更大，控制更简单。所以我把毕业设计的题目定为自动螺旋式卷纸管机。

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截断部装图.gif

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内容简介：: 辽宁工业大学毕业设计（论文）中期检查报告题目自动螺旋式卷纸管机设计机械工程与自动化学院院（系）机械设计制造及其自动化专业机电 064班学生姓名苏越学号 060101115 指导教师潘静 2010 年 5月 10 日 1 自检报告 (要点 :论文 )工作任务的进展情况务的原因一、毕业设计（论文）工作任务的进展情况 1、第一周至第三周任务目标：实习、方案设计以及开题报告完成任务 2、第四周至第六周任务目标：机械结构计算完成任务 3、第七周至第八周任务目标：自动螺旋式卷纸管机总装图完成任务 4、第九周任务目标：截断装置部装图、轴零件图、锥齿轮零件图完成任务 5、第十周任务目标：控制部分设计还未完成任务图 1 自动螺旋式卷纸管机总装图 2 图 2 轴零件图图 3 锥齿轮零件图 3 图 4 截断装置部装图二、未完成任务原因未完成的有控制设计部分以及部分装配图的尺寸公差标注，未完成是因为对知识结构了解的不完全，还有对尺寸公差配合的学习不够深入，导致部分任务目标没有完成。三、工作中遇到的问题初期结构设计部分遇到的难点就是截断装置部分在剪断纸管的时候，切断刀具的速度要与纸管前进速度相同，这样才可以保证纸管的切口平滑和美观。通过老师的帮助以及资料的查询，应用随动机构解决了这个难题。四、下一步工作打算先用一周时间复习气压知识来完成气压传动回路的设计，然后通过网上查询资料来学习程，在两周周内完成电路设计与编程，最后用两周时间整理论文材料。学生签字：年月日 4 指导教师意见：指导教师签字：年月日教研室意见：教研室主任签字 : 年月日备注 5 辽宁工业大学毕业设计（论文）任务书题目：自动螺旋式卷纸管机设计机械工程与自动化学院院机械设计制造及其自动化专业机电 064班学生姓名苏越学号 060101115 指导教师 (签字 ) 设计 (论文 )工作自 2010年 3月 2日至 2010 年 6月 26日发任务书日期： 2010年 3 月 2 日任务书填写要求 1毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经教研室负责人审查、院（系）领导签字后生效。此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生； 2 任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网址上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴； 3 任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及院（系）分管领导审批后方可重新填写； 4 任务书内有关“院（系）”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号，不能只写最后 2 位或1 位数字； 5 任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标 714 87文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性； 6 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 94数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2004 年 4 月 2 日”或“ 2004 1 1、本毕业设计（论文）课题应达到的目的：本次毕业设计题目为自动螺旋式卷纸管机，属于机电一体化产品。设计过程中所涉及的内容有机械制造、气压传动和电气控制三个方面的知识，通过本次毕业设计将使学生掌握一定得机电一体化产品开发和设计的能力，从而使其对所学基础理论和专业技能有机的结合起来，提高学生的知识运用能力和解决工程实际问题的能力。 2、本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求：题目内容：本次设计主要内容是使自动螺旋式卷纸管机自动送纸、上胶、卷管、切管等功能，实现了所有工序的全自动化。主要参数：卷管长度： 200胶方式：单面上胶纸管壁厚： 3卷管内径： 100 产量： 20 /分工作量： 1）自动螺旋式卷纸管机总装图 1 张 2）截断装置部装图 1 张）零件图 2 张）气压系统原理图 1 张）电气控制原理图 1 张）程序流程图及程序 1 张 7）撰写 15000 字毕业设计（论文）一份 8）完成不少于 2000 个单词的外文资料译文一份 2 3、主要参考文献： 1张立科用开发技术与工程实践 2005,(01) 2吴振顺气压传动与控制 2001,(03) 3周斌机电一体化使用技术手册 1994,(03) 4编写组机械设计手册第一卷 996,(01) 5金续曾实用电气控制线路手册 002,(03) 6周希章如何正确选用电动机 2006,(01) 7严盈富西门子门 2007,(06) 4、毕业设计（论文）的实习（调研）基本要求： 1）河北顺天纸管机械厂了解纸管生产过程；了解纸管机械的结构组成和传动与控制方式；了解纸管机械的设计制造与安装调试过程。 2）辽宁工业大学机械学院机电控制实验室了解用；运行所编写的程序 3）辽宁工业大学流体传动与控制实验室进行相关气压传动系统实验 3 5、毕业设计（论文）课题进度计划：起讫日期工作内容第 1 周第 2 周第 3 周第 4、 5、 6 周第 7、 8、 9 周第 10 周第 11 周第 12、 13 周第 14 周第 15、 16 周第 17 周校内实习并借阅收集各种资料河北顺天纸管机械厂现场实习整理毕业实习手册、确定总体方案、撰写开题报告并开题；绘制机械结构草图及设计计算绘制正式机械结构图及部分零件图绘制气压系统原理图控制系统硬件电路设计软件编程程序调试撰写 15000 字毕业设计（论文）打印输出毕业设计资料，准备毕业答辩教研室审查意见：教研室主任签字：年月日院（系）意见：院 (系 )负责人签字：年月日编号毕业设计 (论文 ) 自动螺旋式卷纸管机设计 of （系）名称机械工程与自动化学院专业名称机械设计制造及其自动化学生姓名苏越学号 060101115 指导教师潘静讲师 2010 年 6 月 18 日辽宁工业大学毕业设计（论文）学生工作总结题目自动螺旋式卷纸管机机械工程与自动化学院院机械设计制造及其自动化专业机电 064班学生姓名苏越学号 060101115 指导教师潘静 2010 年 6月 25日 1 个人总结毕业设计（论文）是在大学期间得到的最难得的一次理论与实际相结合的机会，经过这三个月的自动螺旋式卷纸管机的设计，我不仅把书本上的理论知识应用到了实际设计当中，而且也学会了创新应用自己以前所学过的专业知识。在这次设计的过程中，老师对我们提出了严格的要求，我们也达到了老师的要求。同时锻炼了我电脑制图能力的和实际设计的能力，以及把我的综合所学的专业基础知识应用起来，用以解决实际工程问题的能力，还有就是提高了我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。各种系统的适用条件，各种设备的选用标准，各种机构的相互结合，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。和老师的沟通交流更使我从经济的角度对设计有了新的认识也对自己提出了新的要求，通过这次毕业设计让我复习了很多领域的知识，同时也让我学到了其他一些领域没有学过的知识，这些都会成为我今后工作中的基石。这次的毕业设计不仅对应用知识提出了很高的要求，还有就是与同学老师的沟通能力也有很大的要求。经常和同学们的沟通可以使我的很多知识更加的完善，与老师的良好沟通也会使我在前进的道路上少走弯路。这些的经验都是很难得到的经验，也是很宝贵的。顺利按照与其规定的完成本次毕业设计也给了我很大的鼓舞，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心，无论是机械加工还是设计，我都采用了一些新的技术和设备，他们有着很多的优越性但也存在一定的不足，这新不足在一定程度上限制了我们的创造力。比如在夹具设计上就有很大的不足，在这个机械制造业被高度重视的社会中，这无疑是很让我自身感到遗憾的，可这些不足正是我们去更好的研究更好的创造的最大动力，只有发现问题面对问题才有可能解决问题，不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行，今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现，并争取尽快的掌握这些先进的知识，更好的为祖国的四化服务。总之，这次毕业设计在我成长道路上就是一座里程碑，在大学是一个结束，而在社会上就是一个开始，即将毕业进入社会工作的我们，还有更多的知识需要去学习。我们要把毕业设计这种坚持不懈的精神继续保持下去，无论在工作、生活和学习中，继续坚持着自己的信念，勇敢的走下去。 2 学生本人签字：年月日指导教师意见：指导教师签字：年月日辽宁工业大学毕业设计（论文）开题报告题目自动螺旋式卷纸管机设计机械工程与自动化学院院机械设计制造及其自动化专业机电 064班学生姓名苏越学号 060101115 指导教师潘静开题日期： 2010 年 3 月 18日开题报告 1题目来源及实际应用意义本次毕业设计的题目是自动螺旋式卷纸管机，题目来源于生产实践。自动螺旋式卷纸管机是全自动机器，属于机电一体化产品。纸管机是一种纸料加工机械，它以单光面牛皮纸为原料，经过切刀成片，将其卷成纸管的设备。随着我国经济的飞速发展，纸管在各行各业的应用越来越广泛。如在化纤工业的、等，在薄膜工业的农用地膜、保鲜膜、缠绕膜、塑料袋用管 (超市用 )、镀铝膜等。印刷工业领域用于卷桶印刷、薄膜印刷、纸张印刷，工业包装用管。纸管的应用越来越广泛同时也是对纸管加工技术的要求越来越高。为了满足需求，设计一种全自动机器，无需人工送纸等，实现送纸、卷纸全自动化生产，有效的提高了生产效率，为企业创造了更高的效益。目前市场存在两种纸管机，一种是平卷纸管机，而另一种就是螺旋式纸管机。螺旋式纸管机相对于平卷纸管机的优点在于加工的纸管内径范围更大，控制更简单。所以我把毕业设计的题目定为自动螺旋式卷纸管机。 2、题目主要内容及预期达到的目标本次设计的主要内容包括传动装置、连接装置、卷管装置和截断装置机构。卷管装置是由皮带辊和出杠组成，皮带辊位于出杠的两侧 ,出杠的一端与尾座固接；卷管装置通过连接装置与传动装置相连接 ,连接装置和传动装置位于机身内；截断装置主要有挡板和刀架以及分别控制它们的两个气压缸。通过制实现送纸、上胶、卷纸、切纸的全自动化。原料纸条盘挂在纸架上，末端通过卷纸装置提供的动力实现自动送纸；在纸架与卷纸装置中间放置上胶架，自动送纸的同时实现自动上胶；出杠两边放置两个机头，皮带缠绕在机头上，皮带及出杠上纸管的缠绕方式是双导程封闭缠绕，机头旋转带动皮带循环，皮带带动纸带缠绕出杠形成纸管，实现自动卷纸；纸管通过轴向运动撞向截断装置上的挡板，由于截断装置下面设计了滑动导轨，所以整个截断装置随纸管轴向同速运动，此时触发行程开关，行程开关送给号，制刀架的气压缸进行纸管截断，截断之后控制挡板的气缸使挡板抬起，从而整个截断装置失去动力源，之后通过弹簧回复到初始位置，实现了自动切纸同时截断装置回到初始位置。实用新型的自动螺旋式纸管机省时省力 ,降低了成本 ,并且能够有效提高卷管质量和成品率。生产对象主要面对低档纸管和包装纸罐，内径 100150壁厚 310 开题报告的纸管，纸管的长度固定为 200 本次设计预期达到的目标是螺旋式纸管机实现全自动化，无需传统的人工手动工序。（注）开题报告要点： 1、毕业设计（论文）题目的来源，理论或实际应用意义。 2、题目主要内容及预期达到的目标。 3、拟采用哪些方法及手段。 4、完成题目所需要的实验或实习条件。 5、完成题目的工作计划等。（开题报告不够用时可另附同格式）开题报告 3、方法及手段本仪器主要包括机械部分，控制部分，传动部分组成。械部分自动螺旋式纸管机机构简图如图示：图械结构简图图纸装置简图开题报告机械部分由电机、机头、滑动导轨、出杠等部分组成。电动机带动机头转动，皮带的螺旋挤压力使纸条缠绕成纸管。纸管轴向移动到截断装置撞向挡板，整个截断装置随纸管轴向同速运动，此时触发行程开关，行程开关送给号，制刀架的气压缸进行纸管截断，截断之后控制挡板的气缸使挡板抬起，纸管脱落。制部分控制部分采用控制，全自动运行。采用可编程控制器做控制单元，可编程控制器具有响应速度快，可靠性高，接线维护简单，改变控制逻辑方便等优点。当行程开关给电磁换向阀信号，控制刀架的气压缸推动刀架切纸，经过一段延时程序之后挡板抬起从而让纸管掉落实现切纸过程。控制流程如图图制流程框图气压缸 1 用来控制刀架，气压缸 2 用来控制挡板开题报告动部分传动部分包括机械传动和气压传动。机械传动是使用皮带传动带动卷纸装置旋转；气压传动可以实现刀具的切纸、挡板的移动。气压传动动作的迅速、维护简单、成本低并且卫生环保，不容易对生产的纸管造成污染。器运行步骤机器启动自动送纸自动上胶自动卷纸纸管撞击挡板挡板带动截断装置轴向运动刀架下落切断纸管挡板抬起纸管掉落截断装置复位。 4、完成题目所需要的实验和实习条件程实验。开题报告毕业设计（论文）课题进度计划：起讫日期工作内容第一周第三周实习、调研、收集资料、整理资料原理方案设计，整理开题报告，开题第四周第九周机械结构计算与设计第十周第十三周控制部分设计、绘制气压传动系统原理图、控制硬件电路第十四周、十五周写论文等文字材料第十六周、第十七周准备答辩查阅资料、文献目录 1.机械设计孙志礼等编东北大学出版社 9） 2.机电一体化系统设计课程设计指导书尹志强等编机械工业出版社 .测试技术贾民平张洪亭周剑英主编机械工业出版社 .传感器技术贾伯年等编东南大学出版社 3) 5.互换性与测量技术基础王伯平编机械工业出版社 . 2004，（ 4） 6.单片机教程王晓明曾红编东北大学出版社 . 2004，（ 7） 7.可编程控制其入门教程钟肇新华南理工大学出版社 . 2007,(8) 8.机械原理与机械设计张策编机械工业出版社 . 2006，（ 5） 9.机械传动装置设计手册卜炎编机械工业出版社 . 2004，（ 7） 10.机械结构设计卢耀祖郑惠强编机械工业出版社 . 2000，（ 6） 11.机械零件设计手册蔡春源编冶金工业出版社 3) 12.如何正确选择电动机周希章周全编中国电力出版社 . 2006，（ 1） 13.实用电气控制线路手册金续曾编中国电力出版社 . 2005，（ 9） 14. 可编程控制器原理及应用实例张进秋编机械工业出版社 . 2002，（ 10） 15. 气压传动与控制吴振顺编哈尔滨工业大学出版社 . 2001，（ 3）指导教师意见： (对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预测 ) 指导教师签字：年月日教研室意见：教研室主任签字：年月日开题须知一、学生要认真填写开题报告。在毕业设计（论文）答辩时学生须向答辩委员会（或答辩小组）提交开题报告，作为答辩评分的参考材料，没有开题报告不能参加答辩。如果丢失要及时办理补交手续。学生毕业后，开题报告与学生毕业设计（论文）一并存档备案。二、毕业设计（论文）题目一经确定，指导教师要给学生下达毕业设计（论文）任务书，学生根据任务书的要求进行开题，一般安排在毕业设计（论文）正式开始的第二周至第三周进行。三、开题报告的审查由各专业教研室主持，每个学生的报告时间为 10 15 分钟。开题通过后学生才能正式获得毕业设计（论文）的资格。四、学生要充分理解毕业设计（论文）题目的内容和要求，在指导教师的指导下制定切实可行的工作计划，并且要具备进行毕业设计（论文）所要求的实验或实习（调研）条件。五、学生要按照指导教师所下达的毕业设计（论文）任务书的要求，认真进行文献资料的检索、搜集和查阅，并做好记录。六、开题审查不合格的学生，必须在一周内重新进行开题。本科生毕业设计（论文） I 摘要结合企业生产实际需求，提出了一种纸管成型的自动化设备方案。该设备主要用来生产一种用于高档衣服架的专用纸管产品，自动化水平较高，并具有较好的经济性。本文首先对纸管成型的工艺进行分析，提出了设备整体结构方案，并进行了整体传动系统方案的设计。根据方案设计，分析了各个模块包括放卷机构、上胶机构、送料机构、切刀装置、导纸机构、卷绕机构的功能和结构特点，进行了结构计算和具体结构设计。最后，本文设计了基于主要控制任务作了分析，确定了硬件连接，编制了软件程序。关键词：纸管，自动化设备 , 结构设计本科生毕业设计（论文） he a of of is is to In to of LC of 科生毕业设计（论文）录第 1 章绪论 . 1 目的来源及意义 . 1 计内容 . 1 第 2 章机械系统的设计 . 3 动机构的设计计算 . 3 工纸带的相关参数计算 . 3 机的设计计算 . 4 速器的设计计算 . 5 送带的设计计算 . 6 齿轮的设计计算 . 8 接机构的设计计算 . 14 向联轴器的选用 . 14 紧部分的设计 . 17 纸机构的设计 . 17 头的选择 . 17 带的选择 . 17 杠的设计 . 18 断机构的设计计算 . 19 压缸的固定与联接 . 19 具的选用 . 20 架电机的选用 . 20 动导轨的选用 . 21 簧的设计计算 . 28 第 3 章气压系统的设计 . 29 压系统原理图 . 29 压原件的选择计算 . 30 压缸的选择计算 . 30 压阀类元件的选用 . 30 压泵的选择计算 . 31 它辅助气压元件的选择 . 31 本科生毕业设计（论文） 4 章控制系统的设计 . 33 制元件的选择 . 33 制流程图 . 34 件电路的设计 . 35 第 5 章结论 . 37 参考文献 . 38 致谢 . 39 附录 . 40 本科生毕业设计（论文） 1 第 1章绪论目的来源及意义本次毕业设计的题目是自动螺旋式卷纸管机，题目来源于生产实践。自动螺旋式卷纸管机是全自动机器，属于机电一体化产品。纸管机是一种纸料加工机械，它以牛皮纸为原料，经过切刀成片，将其卷成纸管的设备。随着我国经济的飞速发展，纸管在各行各业的应用越来越广泛。如在化纤工业的、等，在薄膜工业的农用地膜、保鲜膜、缠绕膜、塑料袋用管 (超市用 )、镀铝膜等。印刷工业领域用于卷桶印刷、薄膜印刷、纸张印刷，工业包装用管。纸管的应用越来越广泛同时也是对纸管加工技术的要求越来越高。为了满足需求，设计一种全自动机器，无需人工送纸等，实现送纸、卷纸全自动化生产，有效的提高了生产效率，为企业创造了更高的效益。目前市场存在两种纸管机，一种是平卷纸管机，而另一种就是螺旋式纸管机。螺旋式纸管机相对于平卷纸管机的优点在于加工的纸管内径范围更大，控制更简单。所以我把毕业设计的题目定为自动螺旋式卷纸管机。计内容本次设计的主要内容包括卷管装置、连接装置和传动装置、截断装置机构。卷管装置是由皮带辊和出杠组成，皮带辊位于出杠的两侧 ,出杠的一端与尾座固接；卷管装置通过连接装置与传动装置相连接 ,连接装置和传动装置位于机身内；截断装置主要有挡板和刀架以及分别控制它们的两个气压缸。通过胶、卷纸、切纸的全自动化。原料纸条盘挂在纸架上，末端通过卷纸装置提供的动力实现自动送纸；在纸架与卷纸装置中间放置上胶架，自动送纸的同时实现自动上胶；出杠两边放置两个机头，皮带缠绕在机头上，皮带及出杠上纸管的缠绕方式是双导程封闭缠绕，机头旋转带动皮带循环，皮带带动纸带缠绕出杠形成纸管，实现自动卷纸；纸管通过轴向运动撞向截断装置上的挡板，由于截断装置下面设计了滑动导轨，所以整个截断装置随纸管轴向同速运动，此时触发行程开关，行程开关送给断之后控制挡板的气缸使挡板抬起，从而整个截断装置失去动力源，之后通过弹簧回复到初始位置，实现了自动切纸同时截断装置回到初始位置。本科生毕业设计（论文） 2 实用新型的自动螺旋式纸管机省时省力 ,降低了成本 ,并且能够有效提高卷管质量和成品率。生产对象主要面对低档纸管和包装纸罐，内径 100150厚 310管的长度固定为 200 本次设计预期达到的目标是螺旋式纸管机实现全自动化，无需传统的人工手动工序。本科生毕业设计（论文） 3 第 2章机械系统的设计动机构的设计计算工纸带的相关参数计算纸管生产的主体是卷管 ,卷出高质量的坯管是产品质量的重要保证。确保高质量的坯管因素有很多 ,其中包括卷管机的性能、分纸机分出的纸带质量、纸张性能、生产工艺及操作方法等。如果卷管机性能达不到要求 ,就无法生产高质量的纸管坯管。卷管时纸带平直伸展、上胶均匀、刮胶合理、螺旋角度准确 ,纸带复合时间合理、机械运行平稳、皮带压力适当、各层纸带宽度合理等 ,才能保证卷出高质量的纸管坯管。卷管的螺旋角度是纸管成型的重要工艺。卷管的螺旋最佳角度是 120 130。由此来确定卷管所需的各层纸带宽度、卷管皮带的宽度。纸带的基本宽度a 是根据纸管内径与螺旋角度的补角来确定的 ,它们的关系是 a = 2/ 层纸带与底层纸带的宽度差是 3 据纸管厚度确定 ) ,各层纸带的宽度排列是面宽底窄 ,一般的工艺排列面 3 - 4 层纸带落差每层 1内 ,底层与底二层落差 1 ,中间纸带采用同宽纸带。皮带宽度与面纸同宽 ,厚度根据纸管的厚度同比确定 ,长度根据滚筒距离、滚筒调节距离及纸管直径来确定。本设计设定螺旋角 =120，所以补角 =60，内径为 100150螺旋进给速度为 15m/50mm/s ，纸管壁厚 310 根据已知计算基础带宽 a = 2/ 100 2/100 计算草图如图 2 图 2带计算草图本科生毕业设计（论文） 4 草图所示为时间为 t=1 2K， 2（ 250=500以 1秒的带长 X=2=500纸带速度纸V=500mm/s 。由以上可知纸带的速度与纸带内径无关。机头旋转的速度可以通过纸带速度与机头直径而求得，已知纸带速度纸V=500mm/s，机头直径 D=318 所以求得机头旋转速度 V= 纸r/s = 30 r/ 根据机头与皮带的张力不会超过 6000N，所以取 F=6000 N 。机的设计计算根据工作条件，选择动路线简图如图 2 2动路线简图滚筒所需的有效功率： w 动装置的总效率： 42承卷筒联锥齿带本科生毕业设计（论文） 5 式中：滚筒效率：滚筒= 轴器效率：联= 带传动效率： v= 动轴承效率：承= 齿轮啮合效率：斜= 8级）传动总效率 = 42 所需电动机功率 PP 以电机额定功率为 4据计算机头旋转速度 V=30r/选择功率为 4步转速分别为 1500r/000r/种型号的电动机。电机数据及传动比如表 2 表 2机数据及传动比方案号电机型号额定功率同步转速满载转速总传动比 1 4 4 1500 1440 48 2 6 4 1000 960 32 通过比较决定选择第 2 种方案，电动机型号为 6，速为 960r/ 减速器的设计计算已知总传动比 32i 总，在选用单级齿轮减速器的情况下齿带，这样可使传动装置结构较为紧凑。当带的传动比过大时，大带轮外圆半径大于减速器中心高 H，造成安装困难。所以设 V 带传动比为 3，查机械设计手册可知 36i 减，输入转速，输出转速，公称输入功率据传动比分配可以计算出锥齿轮传动比 2ii 带减总锥速器符合本次设计的设计要求，所以选用号标准减速器。本科生毕业设计（论文） 6 传送带的设计计算本小姐所有的计算公司与图表全部出自参考文献机械设计上。确定设计功率机械设计书上表 3 4 查得 C= P=4=4.8 选取 V 带的型号根据机械设计书上图 3定，因工作点处于 A 型区，故选 A 型。确定带轮基准直径1dd、选择小带轮直径1械设计书上表 3表 3定验算带速 V V=100060 960100100060 11 nd d=s 在 5 25m/s 之间，故合乎要求确定从动轮基准直径带查机械设计书上表的 3 d 实际从动轮转速 2n 和实际传动比 i 不计影响，若算得 2n 与预定转速相差 5% 为允许。 %5%5%1003 00 ）（确定中心距 a 和带的基准长度初定中心0 没有给定中心距，故按机械设计书上式 3 25 确定）（）（ 1 7 ）（）（ 1003152 7 0 取。确定带的计算基准长度式 021）（ 3004 100315315100230022 ）（）（本科生毕业设计（论文） 7 =取标准械设计书上表 3 。确定中心距 a 按机械设计书上式 3 验算包角 60a （ 1 2 0 0143603 5 4 . 8100315180 ）（符合要求确定带根数 z 按机械设计书上式 3由机械设计书上式 3 根 V 带所能传递的功率）（ 210 由机械设计书上式 3 8 0 31 8 0a 0 ）（）（由机械设计书上表 3得 0L =1700 1=602n=609602 =s ）（）（ 11 2534 （）（ 01 0 =（）（ 311100 =本科生毕业设计（论文） 8 0 1 . 3 60 . 0 3 9 ) 4 1-( 1 . 9 5 50 . 9 0 410 ）（ V 带的根数取 Z=3 根确定初拉力0械设计书上式 3500F ）（式中 q 由机械设计书上表 3得 q=m。计算轴压力 Q 按机械设计书上式 30 齿轮的设计计算选择齿轮材料精度等级齿轮减速器为一般机械，小齿轮材料选用 45钢，调质处理，由表 5 1查得小齿轮 45 调质处理硬度 217 255硬度为 235 255 齿轮材料选用45钢，正火处理，硬度 162 217 190 217齿轮精度等级为 8级按齿面接触疲劳强度设计由式（ 2得 1d 3221) （ 2 初选式（ 2得（ 2 由机械设计书上表 5 5查得：取 R = 19550 =639173 本科生毕业设计（论文） 9 应力循环系数 1N =601nj 60 1 (300 16)=910 2N =21=710 查机械设计书上图 52作硬化系数取 1 润滑油膜影响系数触强度计算的尺寸系数机械设计书上图 5b)得 1=5902=570式（ 2计算许用接触应力 1H =5 9 0 1 1 =543 2H =5 7 0 1 1 = 1H 试验齿轮的齿面接触疲劳极限， 2H 接触强度计算的最小安全系数，一般 1 1，常取 1 1d 3221) （ 2 = 322 =110 1Z =55， 2Z = 1=89取 2Z =89 m=11 标准模数 m=1d 155=115m 1 =115 (111060 = = 机械设计书上表 5 3取 001= 机械设计书上图 5 4 本科生毕业设计（论文） 10 R=2 =955 =b R =取 b=35mm 1 机械设计书上图 5 7得K= = AK K = = Z u 1u)222211 2H = 3 9 1 7 = 2H=524安全校核齿根弯曲疲劳强度由式（ 2得 F =21 1 ) 1 F （ 2 1 =0 2 = 190 = 90 =60111 zz v =309 222 zz v =6078 按1械设计书上图 5 14得1 机械设计书上图 5 15得1 机械设计书上图 5 18220210 机械设计书上图 5 19得1 式（ 2 1F = 1 220 =314 （ 2 本科生毕业设计（论文） 11 2F = 2 210 =300 （ 2 1F=21 1 ) 1= 1( =本科生毕业设计（论文） 16 根据以上数据查表，本设计选用万向联轴器 Z 型要使主动轴、从动轴角速度相等，即 1= 2，图 2器简图。必须满足以下三个条件： a. 中间轴与主动轴、从动轴间的折角相等，即 1= 2； b. 中间轴两端的叉头在同一平面内； c. 中间轴与主动轴、从动轴三轴线在同一平面内。图 2 1 为主动轴， 2 为从动轴， 3 为中间轴万向联轴器布置型式的调整：万向联轴器在工作过程中，各轴线位置的变化称为布置型式的调整。万向联轴器布置型式是根据机构的传动特点而选定的。其折角（）的大小，既要考虑传动能力（计算转矩影响，又要使其主、从动轴间产生的角位移差（）越小越好。因此，万向联轴器布置型式的调整，以不影响其原来各轴线折角的比例关系为原则。 Z 型的调整只能移动； W 型的调整只能转动，如图 2 图 2 型布局本科生毕业设计（论文） 17 图 2 型布局紧部分的设计由于纸带的加工需要皮带通过双导密封式带动纸带旋转形成纸管，所以需要皮带的安装预紧才可以实现纸管加工所需要的皮带压力。所以选用了可伸缩的60 型万向联轴器，这样可以保证在机头张紧皮带的同时，传动路线不会受到影响，而机头的移动是通过手轮旋转带动螺纹杆的位移，螺纹管通过与耳环的联接带动机头的转动轴，实现机头的有限位移，从而达到皮带的预紧目的。纸机构的设计头的选择卷纸机构包括机头、皮带两大部分。机头的选用直接影响纸带加工的工作效率。对机头选择的要求主要是对机头表面的摩擦系数与皮带的配合，这样才可以达到使皮带平稳的传动。所以选择机头的时候需要注重的就是机头外表面的摩擦系数，金属材料里属铸铁的摩擦系数最大。所以机头的材料最好是铸铁，也可以是其他材料通过外表面加工达到需要的摩擦系数。机头的摩擦系数由实际生产经常获得，取间。带的选择卷纸机构的另一大部分就是皮带，皮带通过双导程封闭式安装在两个机头之间。通过机头之间的张紧使皮带与机头之间达到所需的压力，也就是皮带带动纸管旋转所需的螺旋压力。皮带与机头的静摩擦力带动皮带缠绕着机头旋转，皮带的旋转同时带动出杠上面的纸带相互粘接在一起形成纸管向前输送。根据生产经本科生毕业设计（论文） 18 验皮带的静摩擦系数在皮带缠绕方式如图 2 图 2纸机构示意图杠的设计出杠就是纸带的皮带的带动下形成纸管的模具，同时承受一些由于自身的重量产生的弯矩。对出杠的要求就是在纸管加工期间，出杠保证径向位移不变从而确定纸管的加工。而加工不同内径的纸管，要求的出杠内径也不相同。所以出杠的固定要方便经常拆卸，这样才能保证自动螺旋式纸管机的正常生产加工。出杠的固定如图 2杠的固定。设计一个用螺栓相连的卡盘，这样既方便拆卸，又可以承受一定的弯矩，而且可以保证径向位移的固定。出杠的外表面还要非常光滑，摩擦系数不能超过止纸管在旋转进给的时候由于出杠摩擦过大而影响纸管的正常加工。本科生毕业设计（论文） 19 图 2杠的固定断机构的设计计算压缸的固定与联接整个机构选用两个气压缸，型号都是 10径为 40 ，固定机架上的方法都是角架安装。而活塞杆的联接也都是通过螺纹管的联接实现的。如图 2图2 图 2架气压缸本科生毕业设计（论文） 20 图 2板气压缸具的选用切断纸管的道具需要选用圆刀，这样才可以保证纸管切口的平滑整齐。本设计对道具的要求是直径为 100。因为是对纸管的加工，所以对道具的硬度等系数没有要求。由于圆刀很薄，所以安装方法采用的是焊接在旋转轴上。架电机的选用本设计对刀架电机的选用要求安装尺寸必须可以安装在刀架上，所以本次设计选择微特小型功率异步电动机型号术参数额定功率 /W: 16 额定电压 /V: 380 满载时电流 /A: 满载时转速 /(r/ 2000 满载时效率 (%): 46 满载时功率因数 : 子铁心 /径 : 71 转子铁心 /径 : 38 转子铁心 /度 : 45 气隙长度 / 数定子 : 12 槽数转子 : 18 定子绕组线规 / 定子绕组每槽匝数 : 710 定子绕组每相串联匝数 : 2840 定子绕组节距 : 1 6 堵转电流额定电流 : 堵转转距 /额定转距 : 大转距额定转距 : 本科生毕业设计（论文） 21 图 2动机外形动导轨的选用本次设计选用的是滚动导轨，导轨设计的基本要求有以下七点：导向精度导向精度是指运动构件沿导轨导面运动时其运动轨迹的准确程度。影响导向精度的主要因素有导轨承导面的几何精度、导轨的结构类型、导轨副的接触精度、表面粗糙度、导轨和支承件的刚度、导轨副的油膜厚度及油膜刚度，以及导轨和支承件的热变形等。直线运动导轨的几何精度一般包括：垂直平面和水平平面内的直线度；两条导轨面间的平行度。导轨几何精度可以用导轨全长上的误差或单位长度上的误差表示。精度保持性精度保持性是指导轨工作过程中保持原有几何精度的能力。导轨的精度保持性主要取决于导轨的耐磨性极其尺寸稳定性。耐磨性与导轨副的材料匹配、受力、加工精度、润滑方式和防护装置的性能的因素有关，另外，导轨及其支承件内的残余应力也会影响导轨的精度保持性。运动灵敏度和定位精度运动灵敏度是指运动构件能实现的最小行程；定位精度是指运动构件能按要本科生毕业设计（论文） 22 求停止在指定位置的能力。运动灵敏度和定位精度与导轨类型、摩擦特性、运动速度、传动刚度、运动构件质量等因素有关。运动平稳性导轨运动平稳性是指导轨在低速运动或微量移动时不出现爬行现象的性能。平稳性与导轨的结构、导轨副材料的匹配、润滑状况、润滑剂性质及导轨运动之传动系统的刚度等因素有关。抗振性与稳定性抗振性是指导轨副承受受迫振动和冲击的能力，而稳定性是指在给定的运转条件下不出现自激振动的性能。刚度导轨抵抗受力变形的能力。变形将影响构件之间的相对位置和导向精度，这对于精密机械与仪器尤为重要。导轨变形包括导轨本体变形导轨副接触变形，两者均应考虑。结构工艺性结构工艺性是指导轨副 (包括导轨副所在构件 )加工的难易程度。在满足设计要求的前提下，应尽量做到制造和维修方便，成本低廉。直线滚动导轨的特点有以下四点：定位精度高直线滚动导轨可使摩擦系数减小到滑动导轨的 1/50。由于动摩擦与静摩擦系数相差很小，运动灵活，可使驱动扭矩减少 90%，因此，可将机床定位精度设定到超微米级。降低机床造价并大幅度节约电力采用直线滚动导轨的机床由于摩擦阻力小，特别适用于反复进行起动、停止的往复运动，可使所需的动力源及动力传递机构小型化，减轻了重量，使机床所需电力降低 90%，具有大幅度节能的效果。可提高机床的运动速度直线滚动导轨由于摩擦阻力小，因此发热少，可实现机床的高速运动，提高机床的工作效率 20 30%。可长期维持机床的高精度对于滑动导轨面的流体润滑，由于油膜的浮动，产生的运动精度的误差是无法避免的。在绝大多数情况下，流体润滑只限于边界区域，由金属接触而产生的直接摩擦是无法避免的，在这种摩擦中，大量的能量以摩擦损耗被浪费掉了。与之相反，滚动接触由于摩擦耗能小滚动面的摩擦损耗也相应减少，故能使直线滚动导轨系统长期处于高精度状态。同时，由于使用润滑油也很少，大多本科生毕业设计（论文） 23 数情况下只需脂润滑就足够了，这使得在机床的润滑系统设计及使用维护方面都变的非常容易了。根据以上要求，而且合适本次设计的滑轨型号为 5滑块型号为列加大使用钢珠直径设计，使其具备高刚性、高负荷的特色，非常适合需要承受高工作负荷的工具机使用。再加上最佳化钢珠回流系统设计。使其运行平顺噪声低。滑块上设有保持器以防止钢珠脱落，此设计不仅方便安装线性滑轨，当取下滑块时亦不会有钢珠脱落的情形发生，且在京都允许下具备互换性。图 2轨滑块受力分析导轨的负荷计算需要确定负荷的受力点位置在哪，本次设计的导轨负荷主要是刀架的整体重量，刀架整体重量大约 20力点在正中间。所以单个滑块的负荷为： d2 d2 d2 d2 由于受力点在正中间所以以上公式中 a=0， b=0；由安装尺寸可知 c=360mm，d=275W 为机架重量 W=20 10=200N， F 为纵向力 F=0，负荷的所有来自重量。所以可以得出：本科生毕业设计（论文） 24 在选用直线滚动导轨时，应对其本身的寿命进行初步验算。当直线滚动导轨承受负荷并做滚动运动时，导轨面和滚动部分 (钢珠或滚柱 )就会不断地受到循环应力的作用，一旦达到临界值，滚动表面就会产生疲劳破损，在某些部位产生鱼鳞状剥离，这种现象称为表面剥落。所谓直

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