切纸机的结构设计

1、切纸机的结构设计摘 要不干胶在平时的生活中应用非常广泛，如在液晶显示屏生产中需要在引脚处贴覆一张单面不干胶保护纸，可以用来保护液晶屏。贴保护纸在许多生产线上都是必不可少的一道工序，但是目前却还没有现成的条状不干胶保护纸，生产商们均需要对整张纸的不干胶进行切割，因此企业对可以长时间、高精度的不干胶切纸机需求比较大。本次机械设计的目标就是设计出一款用于单面不干胶保护纸切割的专用设备。不干胶切纸机的主要工作运行原理是通过控制伺服电机的转动速度及气缸在不同时点的动作，伺服电动机通过蜗轮蜗杆的传动带动大滚筒转动并在从动滚筒间夹紧力的作用下，通过存在的摩擦力的传动作用进行不干胶切纸的送料，当所要切割的不干

2、胶切纸送料到位后，机器上方的气缸作用开始下行进行切纸。不干胶切纸机的主要部件有以下几部分：支撑轴部件、传动系统、切割组件、送料机构和机架底座等部分组成关键字： 伺服电动机 切纸系统 气缸 蜗轮蜗杆Structure design of adhesive paper cutting machineAbstractNon-drying adhesive is widely used in daily life. For example, in the production of LCD, a single-sided non-drying adhesive protective paper is

3、required at the pin, which can be used to protect the LCD screen. Paste protection paper is an essential process in many production lines, but there is no ready-made strip of non-stick protection paper. Manufacturers need to cut the dry adhesive of the whole paper. Therefore, enterprises need a long

4、-term, high-precision paper cutter. The goal of this mechanical design is to design a special equipment for cutting single-sided adhesive protective paper. Its main principle is to control the action of servo motor and cylinder. The motor drives the large drum to rotate and clamps the adhesive prote

5、ctive paper with the driven drum to cut. The paper is fed by the friction transmission. After the adhesive cutting paper is fed in place, the cylinder starts to cut the paper downward. It is mainly composed of supporting shaft parts, transmission system, feeding system, cutting components and frame,

6、 etcKeywords: Servomotor Cylinder Paper cutting system Worm gears第一章 绪论1.1 引言切纸机是目前是市面上运用非常普通常用的办公机器，并且其存在的时间已经有了数十年之久，技术相对来说已经成熟。它主要运用于一些造纸厂单张纸张的裁剪，并且市场前景非常好。而不干胶切纸机则是众多切纸机中比较独特的一种，其对于，目前用的大部分不干胶切纸机为机械式的切纸机，虽然有一定的自动化程度、价格相对低廉，但问题也十分突出，主要有以下几大问题：a、没有高精度的尺寸定位系统和装置，精度极低，不能满足现在市场上对精度的高要求；b、机械式切纸机存在冲击力和

7、噪音巨大，且设置的安全机构并不可靠易出事故；c、机构的自动化水平偏低不够高，不符合现代企业大规模生产中对产量的诉求，且浪费资源。不干胶切纸机不仅适用于大型工厂中，同时在日常办公室中对其也有一定要求。在随着社会经济的不断发展和科技水平的不断提高，切纸机在实际工厂中运用的需求量也在不断成倍增加，与之同时消费者对其高科技含量的诉求也愈发强烈。经过近些年的不断改进和发展，现在的不干胶已经不再单单运用于电器制品，而是广泛地运用于食品业、汽车工业、办公用品、医疗用品等标签和标牌，因此对于不干胶切纸机的需求也变的愈高。所以在如此巨大规模的市场需求和运用需求的情况之下，先前发明并用于实际生产生活中的机械式切纸

8、机已经在不同程度上，无论是安全性还是精密程度或是生产效率等均已表现出了其已不再适应当代的生产方式和所匹配的生产效率，同时这种机械式切纸机存在的问题也更加突出。这也是从另一个方面来倒逼社会生产技术进行变革与改善，从而提高整个行业的技术水平提高资源利用率。在面对如此多的实际操作问题下，对于我们机械从业者来说这便是要求我们能够运用所学到的知识储备，根据可以实际操作的、符合理论论证的、经济效率最高的方案，对其不足之处来进行必要的改良改进，最终经过理论和实际操作的验证后运用到生产生活之中。通过此次对传统机械式切纸机的结构进行改良，我相信我们不仅可以提高其整体的使用水平及影响，还能在提高效能的同时使机构的

9、整体操作更加精密、舒适感更好、安全性更高、应用范围更大。1.2 不干胶切纸机简述 1.2.1 工作原理该机构的动力来源于伺服电动机和普通气缸，通过以伺服电动机提供的动力来带动传动系统中的大辊筒，利用上部从动滚和下部的主动辊之间的加紧力来加紧待切的不干胶纸，通过两个辊筒之间的摩擦力使得不干胶的送料与出料，等到不干胶纸杯传送到一定位置后，上部的气缸动力系统开始工作，向下推动刀具进行切纸，然后往复这些动作，直到整个切纸工作完成。对于机构的控制系统方面是以PLC为核心器件来工作的，可以非常精确控制不干胶纸张送料、切纸的精度；并且采用触摸屏进行人机交互的工作，操作方便，可以在线对纸张宽度进行修改，可以实

10、现机构的点进、点退和全自动运行等功能。 1.2.2 机械结构的特征印刷此次对不干胶切纸的机构进行设计，其主要有机架、传动系统、送料系统、切割组件、支承轴部件构成。其中主要部件为传动系统、送料系统及切割组件，对于这三部分也将进行着重说明；而对于机架、支撑轴部件等简易机构，便会稍微带过。对于切纸机的主要设计难点是在于将伺服电机传出的动力和气缸切割的工作进行有效结合，实现送料一次切割一次的动作。另一个难点便是对切割工作精度的控制，由于被切割的不干胶的大小随着工作的不同会变化，则对于机器切割精度的变化要求也随之提高了。不干胶切纸机的结构示意图如下图1。第二章 传动系统分析2.1 传动系统简述驱动不干胶

11、切纸机的传动系统主要是由电动机、联轴器、轴承和蜗轮蜗杆组成的。其是切纸机中最为重要的系统之一。当进去工作时候，电动机开始运转带动蜗杆转动，将动力传递到蜗轮上。蜗轮带动与其连接的两个辊筒转动，一个实现上料，另一个实现下料。通过保证两个蜗轮与蜗杆之间同步运行，来使得在整个切割的过程中上料、下料的纸张的长度一致，切割精度和机构的稳定性也同时得到了保证。传动系统如图2。2.2 电动机的选择2.2.1 步进电动机的分析步进电动机的工作方式是通过把控制器中发出的一定强度的电脉冲信号换转成一定角度的角位移，并且用其角度变换来控制电机中的转子进行特定转动的电动机。当伺服电动机在自动控制的系统装置中作为动力输出

12、的关键部件，它是通过控制不同的输入目标脉冲信号来使得步进电动机向一个方向转动一个步位，每每输入一定的目标脉冲信号便会使得电动机转动一个特定的步位，也正是因为这种原因，通常普遍也称其为脉冲电动机。步进电动机中主要部件驱动电源是由能够产生并发射变频脉冲的信号源、使得变频脉冲放大的放大器以及将脉冲分配给不同部分的分配器组成的，其中驱动电源的作用是为电机中的绕组来提供不同的脉冲变频电流，其所体现运行性能的优良和寿命取决于驱动电源与电机二者之间的配合程度的不同。步进电动机的工作原理：是通过将不同的电脉冲信号换转成特定的角位移或者线位移的开环的一种控制器元件。在日常工作的非超载的工况条件下，步进电动机的停

13、止所在的位置和转动速度的快慢程度只与信号源所发出的变频脉冲信号的脉冲个数的多少和频率的高低有直接关系，而不会受到机构承受负载的大小的变化所带来的影响，或者简而言之就是给电机发出一个特定的目标变频脉冲信号，其中的转子就会对应的转动一定的步距角。由于这个关系的存在，同时还有步进电动机无累积误差的特点，便使得电机在控制转速、位移等方面变得非常简单，易于操作。2.2.2 伺服电动机的分析伺服系统是随动系统的一种情况就其本质上而言，可以让被带动的物体的实际状态、工作步位以及所在具体方位等要被电机输出的控制量可以跟随使用者输入的不同特征的目标指令（或者一个定值）的任意变化，而与之相应进行改变的控制系统。对

14、于伺服系统来说，他主要是依靠脉冲变化的特征来实现定位的，或者可以通过转换问题面临的角度来理解每当伺服电动机工作时候接收到一个特定的发出的脉冲变频信号量，其中转子就会相应的转动进行工作与这个发出的脉冲信号所对应的角度变化量，从而进一步实现操作者所要达到的操作目标。同时由于伺服电机本是具有脉冲信号源发出的功能，所以每次转子工作时被动旋转特定不同的角度量的时候，电机都会产生并且发出对应数量的脉冲信号量。这样的情况下，就相当于伺服电动机内部系统形成了脉冲呼应（也可以称之为“闭环”），这时候内部系统就会知道有多少数量的脉冲传输到伺服电机，同时接收到多少返回的脉冲信号，这是电动机相对于其他普通的电机可以实

15、现非常精准的控制和定位的重要因素，并且其精度是可以高达千分之一毫米的。伺服系统的功能是每当发出一定的目的控制命令，对电机的输出功率进行控制调整及变换等，使得装置可以在最终输出的位移、速度等性能方面符合要求，其控制变化的非常灵活便捷。2.2.3 步进、伺服电动机的比较精度的掌控方面五相的混合式的电动机的内部所规定的存在的步距角大小通常情况下为0.72、0.36，而另一面两相的混合式的步进电动机规定存在的步距角为1.8、3.6。而另一方面交流伺服电动机的精度是由电动机后端的旋转编码器来实现控制的，其精度比步进电机高出了许多。电机反应的速度方面 交流伺服电动机的系统的加速度性能方面比较好，通常只需要

16、几毫秒，可以用于要求电机快速启停的工作场合；而对于步进电动机来说却逊色许多，其从静止到正常工作的转速通常需要几百毫秒。 低频特性方面步进电动机在较低速度条件下工作时容易出现低频振动的现象，而对于振动频率的变化则是与负载的大小和驱动器性能的不同有关联，通常情况下振动频率的大小为电动机空载时候起跳频率的二分之一，这种情况对于切纸机的正常非常不好。而伺服电动机却没有这方面的问题，其运转非常平稳，较低速度情况下也不会出现像步进电动机那样的振动。对于机械的刚性不足方面，可以通过交流伺服系统本身所具有的可以抑制共振能力来弥补进而达到工作要求。 负载的过载方面通常正常的步进电动机是没有过载的性能的。但是伺服

17、电动机在过载性能方面是具有易于普通电机的诸多优势，不仅是在速度方面的过载工作，还是转矩过载方面的运行，都是具有非常好的性能的可以持续可靠进行工作。 工作的性能方面步进电动机内部系统为开环控制系统，工作时候每每当出现启动的频率过高、负载载荷太大，则出现电机不转动或者丢步工作是非常非常容易见的；当机器在工作需要停止时，如果电机的转动速度过高也是非常容易发生电动机过冲的现象的。伺服电动机内部控制系统是闭环操作的，内部的驱动控制器是可以对电机中内置的编码器进行直接信号反馈的采集并进行加工处理，通常的情况下是不会出现电动机丢步或者过冲的情况，所以其控制性能方面更好也更加可靠。2.2.4 综合选择综合上述

18、原因分析，由于不干胶切纸机的组成结构和传动系统的特殊，所以对电机的要求比较高。首先对于切纸机传动系统的要求是动力输出平稳持续，并且还是还可以控制电机的转速从而达到可以实现不同工作环境下，对不同尺寸的不干胶进行送料和出料的要求，所以我在电动机的大的方向甄选上使用伺服电动机。2.2.5 伺服电动机的选择通过工作环境的差别选择合适电动机1） 从安装选择的方法上卧式伺服电动机在对伺服电动机安装的选择上有主要就是两种立式安装法、卧式安装法。二者存在的异同主要有：卧式电动机的价格是相对来说比较便宜的，而立式电动机一般也只是在简化传动装置并且必须要垂直运转的时候才会被选择，所以综上我选择的是卧式电动机。2）

19、 防护形式的选择防护式电动机在电动机的防护形式上主要有以下几个选择：开启式、防护式、封闭式、防爆式。经过多方位比较探讨认为防护式的电机比较适合。通过观察可以知道防护式的电动机的机座下方会留有通风口，可以在保证电动机有较好的散热条件，同时又可以防止水滴和纸屑等杂物从工作环境中进入电动机，但是有一个很大的缺点便是不能防止灰尘和潮湿的空气进去，但由于不干胶的特殊性也会要求工作环境相对干燥，所以这方面的影响便大大减小了。可以使得电动机工作寿命相对延长。根据机械设备工作性质和负载性质选择电动机的类型 1）由于不干胶划线机对于调速的要求不是很高，并且对于正常的工作环境其主要是在220v的交流电下，所以应该

20、优先选用交流电动机。 2）同对于工作中我们要求其可以长期稳定的来进行工作、负载平稳，可以持续输出并且适应工厂或者办公环境，从而应该选用笼型三相一步电动机。 根据电机的尺寸和工作额定选择电机的类型 1）由于不干胶切纸机主要用在日常办公环境，并且其整体的设计尺寸也有一定的要求，不能过于庞大。这就要求处在其中的伺服电机尺寸不能太大，一方面不方便安装在工作平面上同时还会增加重量使工作面长久受到重压：另一方面大尺寸的电动机的费用也过大不利于降低成本，其提供的动力也会过大，相当于大牛拉小车其实是没有必要的。所以综上，应该选择高度不高于90mm，长度不长于200mm，质量不高于3kg的小型电动机。 2）不干

21、胶切纸机的功率要求不是很高只有P2.75传动的精度高低在普通的轴系传动系统中，面对中小转矩时会要求较高的传动精度，所以在设计的时候应该用以金属材料制作的弹性件的联轴器；而面对较大的转矩和传递动力的传动的轴系系统时候，精度方面也是不可忽略的一个环节，当电动机进行高转速的时候，应该优先选择具有高精度性能的的膜片联轴器。许用的转速大小应用的联轴器的许用转动速度范围的大小与联轴器允许的线速度大小和最大边缘尺寸有关联，并且可以经过具体的计算数值来确定。当面对不同的工作环境和工况条件下，可以通过改变联轴器不同的制造材料来提高加强联轴器的许用转速大小的使用范围，同时联轴器的材料是刚材料的许用转速一般会大于以

22、铸铁为材料的联轴器。轴之间的相对位移在一般正常的工况条件下工作，被联轴器联接的两根轴之间是会存在不可以避免的相对位移量。在面对各种不同的工况工作环境条件状态下，被连接的两轴之间所存在传动方向的位移（例如轴向、径向位移）的大小会存在非常明显的差异。在众多各异的联轴器中具备可以补偿被连接两轴之间的相对位移的只有挠性联轴器，所以在平常生活工作中被运用最多最广泛的便是挠性联轴器了。尺寸和安装及维护方面联轴器中所指的外形尺寸通常是指联轴器中的最大径向尺寸和最大的轴向尺寸，并且选择的联轴器的尺寸大小时要注意被安装的空间大小必须满足要求。同时应该拆装方便、维护简易，维护周期较长，更换零件时候不需要移动两轴并

23、且可以容易对中。2.3.2 梅花形弹性联轴器的基本原理在工作时候所使用的梅花形弹性联轴器的工作原理是：在两个形状大小完全一样的半个联轴器之间放置一个梅花形状的具有高弹性的弹环，而本来两轴之间所存在的相对位移会被弹性环所产生的形变来进行弥补和补偿，从而达到一定的减缓震动以及缓减冲击力的作用。因为梅花形弹性联轴器中间的梅花形橡胶体只受到了传递扭矩过程中间的挤压力，而不会承受到旋转时候的弯矩，所以其整体可以承受来自电机更大的负载可靠性也更加好，不易磨损使用寿命也有一定提升。通过机械手册的标准GB/T5272-2002可以查找到其基本结构形式有：LM基本型、LMD单法兰型、LMS双法兰型、LMZ-I分

24、体式制动轮型和LNZ-II整全式制动轮型。2.3.3 梅花形弹性联轴器的优点梅花形弹性联轴器的优点有以下几个方面：具有减震、缓冲的性能，可以很好的补偿两轴之间的相对偏移量；联轴器的结构简单，同时径向尺寸小，在维护保养方面易操作具有较强的承载能力，而且还不需要使用润滑。2.3.4 梅花形弹性元件的材料在新的弹性元件标准修订后，梅花形弹性件的材料来源为主要是以铸形尼龙和聚氨酯两种材料为主的，其中的弹性元件可以根据不同的工况条件和不同的任务要求来选择不同的材料，列如在轻工业、纺织工作、水泵等机器工作条件环境稳定，载荷的变化范围不大的情况下，选用聚氨酯。同时其经济优势也非常明显。见表2.2-2表2.2

25、-2 2.3.5 梅花形弹性联轴器的校核计算梅花形弹性联轴器根据伺服电动机的需求工作转速大小和额定功率大小来计算得出理论上的转矩，如下：T=9550Pwn=955016300050.94其中 Pw驱动部件的额定功率（kw）； n工作时的转动速速度（rpm）。通过计算出的理论转矩、实际工况的系数以及动力源的系数等相关的标准系数共同计算出计算转矩，如下： Tc=TKwKKzKt=50.941.251.01.31.2=99.34 表2.2-3（动力机系数）动力机类别代号动力机名称动力系数Kw动力机类别代号动力机名称动力系数KwI电动机1.0III二缸的内燃机1.4II四缸及其以上内燃机1.2IV单缸

26、的内燃机1.6表2.2-4（启动系数）Z120120240240Kz1.01.3制造商自行决定表2.2-5（工况系数）给料机板式给料机1.25圆盘给料机螺旋给料机表2.2-6（温度系数）环境温度复合材料系数Kt橡胶（天然的）巨氨基甲酸乙酯弹性体丙烯酸烷基氢-丁二烯-20301.01.01.030401.11.21.040601.41.51.060801.8不可使用1.2梅花形弹性联轴器的强度计算在此的强度计算主要的作用是对处于工作环境不同的弹性元件所要进行承受载荷的表面的压力大小的进行强度校核 梅花形弹性联轴器的刚度计算对此联轴器的刚度计算主要为压缩刚度Ct和剪切刚度Cr的近似计算。Ct=AE

27、ah Cr=AGah 2.3.6 梅花形弹性联轴器的尺寸梅花形弹性联轴器采用可拆式的设计、安装方便；拥有零回转间隙，可以实现正反转；中间的梅花形弹性胶垫可以很好地吸收振动，补偿径向、角向和轴向的偏差；弹性胶体采用聚氨酯材料，有良好的耐磨性、耐油性和电器绝缘性。其具体尺寸和图形如下表2.2-7、图2.2-8DLLFLPFCM固定螺丝扭矩40503414.57.5142-M5*167 Nmd1d2额定扭矩Nm最高转速rpm重量kg19201280000.32表2.2-7图2.2-82.4 轴承的选择2.4.1滚动与滑动轴承的讨论比较滑动轴承：是一种处在完整的滑动工作摩擦环境中进行正常工作的系列轴承

28、大种类。在轴承的润滑环境液体工作环境时，轴承中的工作面将会被周围环境中的润滑油分开形成定的间隙从而不会直接接触工作，也正因为如此轴承可以非常大地减少摩擦力而带来的系统传动效率的减少，同时被加入轴承中的润滑油还有一定的吸附能力。滑动轴承工作可靠平稳、无噪声，但在启动时摩擦阻力比较大，一般情况下用于高速轻载的工作环境中。滚动轴承：是指轴承座和套入的轴二者中的传动是通过滚动方式实现的，其中的摩擦方式主要指的是滚动摩擦，这样的摩擦方式可以大大减少不必要的摩擦损失。滚动轴承的结构部件组成由以下几部分组成：内外圈、滚动体和保持架，其中是内圈在正常进入工作的时候都是和轴配合然后一起旋转从而工作的；另一方面的

29、外圈则是和轴承的底座配合固定的，并且轴承的外圈还有另一个比较重要的功能对轴承的支撑作用。在轴承中的重要部件保持架的功能是将滚动体均匀分布在内圈和外圈之间滚道内部，这样可以使滚动体能够按照设计目的而进行正常工作。二者的区别：有无滚动体方面：滚动轴承内部有，而滑动轴承没有。接触的方式：滚动轴承的接触方式是点接触，其中转动轴的转动工作是通过滚动体的转动支撑作用来实现的；而滑动轴承是以一个平滑的面来支撑转动轴的，以面接触来实现的。在进行工作的方式上：滚动轴承是以滚动方式工作的，而滑动轴承是以滑动的方式进行带动轴进行工作，所以两种不同的轴承所对应的摩擦系数也各不相同。滑动轴承一般运用在低速重载的工作下，

30、而滚动轴承则一般用于比较小的机械设备中。因此通过多角度比较，在不干胶切纸机中的传动系统中选用滚动轴承比较适合。2.4.2 滚动轴承类型的选择当选择轴承的时候，我们首先就要对轴承的类型进行选择。主要考虑的方面有载荷、转速、调心性能和安装拆卸等多方面影响。i载荷的影响对于轴承类型选择最为重要的判断依据是其在正常时候所能承受的载荷有关，主要是从其负载力的性质和方向大小来综合判断总结的。当面对在工作环境中机器需要承受较大的载荷并且要求其形变不能过高时，我们应该优先选择以线接触为主要的滚动轴承来使用。而如果对于机器中所承受的负载比较轻载荷不是很大的时候，我们则应该考虑最先使用以点接触我球轴承类别。而工作

31、中如果只有单纯的径向的载荷力存在时候，我们应该优先选择更好的深沟球轴承。ii 转速的影响iii 调心性能的影响如果选择的轴承和被安装的轴二者各自的中心线不重合并且会有一定程度的角度偏差的时候，会引起轴承内外圈的轴承线发生一定程度的偏移。所以这时应该再用可以进行调心性能的轴承火折子带座外球面球轴承（如图2.4-1）。有调心性能的轴承可以在轴承座孔和轴之间偏斜程度不大的时候正常工作。 iv 装拆时考虑因素选择的联轴器最终还是要安装在机构中的，所以对于实际操作中的拆装方便也是选择不同种类轴承需要仔细考虑的重要影响因素之一。如果选择的轴承不需要在安装和拆卸底座时候顺着轴的方向来操作，我们则应该最先想到

32、使用可以将轴承的内外圈进行拆分的轴承。如果轴承选用的是长轴的工作环境状态时，我们却就要考虑一种内孔锥度比为1:12的轴承系列产品。2.4.3 轴承参数的确定不干胶切纸机传递系统中的动力是通过蜗轮蜗杆输送的，轴承需要将蜗轮蜗杆支承起来，所以我选用带座的深沟球轴承，并且用偏心套将轴与轴承的内圈锁紧，防止发生相对位移。轴承径向载荷Fr=5500N,轴向载荷Fa=2700N,轴承转速为3000r/min，预期计算寿命4500h。基本数值的计算 所选择轴承是实际求比值 FaFr=27005500=0.49；深沟球轴承的理论要求依据比值最大e=0.44，即e04500h，符合预计寿命。2.5 蜗轮蜗杆传动

33、计算蜗轮蜗杆作为传动系统中的主要部件，其是一个承上启下的作用。一边它连接动力源伺服电动机，另一边它接到辊筒上传递出动力，使得机构可以实现送料和出料工作。从而所以对于蜗轮蜗杆的数据计算是非常重要的，必须确保其的精度、强度足够准确能够保证机构动力传输的要求。图2.5-0是蜗轮蜗杆传递系统的结构原理机械图图2.5-0蜗轮蜗杆传递系统的结构原理机械图2.5.1 蜗轮蜗杆传动原理及特点蜗轮蜗杆组合的一种动力传递机构部件，他是将处在空间内的两个不同位置的轴线连接在一起进行动力传输。通常情况下蜗轮蜗杆两个不同的轴线交错夹角可以是90或者其他角度均可以。其主要有以下特点：蜗轮蜗杆所代表的传递系统是一种逐渐工作

34、的机械系统。蜗杆与对应设计的蜗轮是慢慢逐渐开始啮合工作，然后再一个个地逐渐开始分开脱离。虽然蜗轮的齿数很多可能一般都会有几十个，但是他们一起工作的齿数还是可以的，所以蜗轮蜗杆机构所拥有的工作中的冲击击载荷力的大小比较小、传动系统整体的稳定性很高，同时在工作中所附带的噪音音量也很低。如果说选择蜗杆的标准在于蜗杆头数的确定，则如果我们选择的是单头的蜗杆时，每每当蜗杆可以转动一个旋转圆时，蜗轮就会随之对应的转动一个齿的距离大小，因此我们可以通过控制蜗轮蜗杆对应的头数害人齿数来设计传动比。在手动或分度的机械传动系统机构中，其正常的传动比大小甚至可以高达300或者更高；而对于普通的一般机械动力机构中，它

35、达到的正常水平的传动比大小应该在580之间；如果只是面对机构系统中的只会做传递运动时，他们所到达一般传动比最高可以高达1000。同时其结构都比较紧凑，零部件数目较少。当机器在工作不是很好的环境条件下转动并且其额定工作的速度非常的快时候，便会有比较严重的摩擦和磨损，引起机构发热使得润滑的效果下降。所以其摩擦损失比较大，效率比较低。为了使得蜗轮传动系统有较良好的滑动摩擦性，有时候会选用有色金属来制造蜗轮，从而减少磨损和摩擦。蜗轮蜗杆传递系统具有非常优良的自锁性能。其自锁功能的实现是要在一定条件下才会有的，就是当所选择的蜗杆上的螺旋线的升角大小比蜗轮蜗杆啮合面的摩擦角小时出现。2.5.2传动系统选择

36、的基本准则在选择传动系统中的传动部件的时候，我们应该遵循实事求的准则并且要从解决实际问题的角度出发。当选择了蜗轮蜗杆为不干胶切纸机中连接电动机和传送部件的中间动力传输机构，我是经过是多重方面思考和比较的：在使用时候不仅需要看到蜗轮蜗杆传动的特点，同时其还需要满足在工作状态下的使用条件和具体结构要求，从而最终使用到机器中的蜗轮蜗杆是最佳的、最符合实际状况的。对于工作要求效率高、精度高，同时面对重载和高速的传动系统，比较适合选择ZC蜗杆（圆弧圆柱蜗杆）传动；当加工工艺要求比较简单，工作转速较高、精密要求高、蜗杆的头数较多的时候，比较适合选用ZK蜗杆（锥面包络蜗杆）、ZI蜗杆（渐开线圆柱蜗杆）等；当

37、工作要求的蜗轮蜗杆可以自锁，并且工作在低转速、轻载荷的环境中，比较适合选用ZA蜗杆（阿基米德圆柱蜗杆）传动；在对于传动效率要求比较高，且蜗杆不会发生磨削的比较大功率的传动系统中，比较适合选择环面蜗杆传动；对于一些不太重要或者对精度要求不是很高的传动系统，同时其中转动速度比较低、载荷比较小，蜗杆的加工比较简单的时候，比较适合选用ZA蜗杆（阿基米德圆柱蜗杆）传动。综上所述，在所设计的不干胶切纸机送料系统中的蜗杆传动应该选用圆柱蜗杆传动。2.5.3圆柱蜗杆传动参数计算根据设计要求，设定模数m=2.5，蜗杆转速3000r/min，蜗轮转速100 r/min，蜗轮齿数Z2=Z1i=60，齿形角=20，分

38、度圆直径d1=50mm模数、压力角的计算与选择蜗轮蜗杆机械传动系统的主要的机构参数种类和尺寸类型的大小是通过把其模数确定后才能够计算而得出的。当蜗轮和蜗杆在工作状态啮合的时候，在二者中间的工作平面上，蜗杆的轴面各种参数中的压力角、模数应该和蜗轮上的对应数据完全一致，如下：m=ma1=ma2=2.5 a1=a2=20蜗杆直径系数的计算在日常的制造和购买蜗轮蜗杆时候，我们一般都是选择国家标准作为依据进行买卖（不过也有的是行业标准或特别定制），对不同类型的标准其中所规定的模数都会存在一个对应的蜗杆是分度圆直径大小，在机械行业中我们一般会把这两者所对应的比值称为蜗杆的直径系数。q=d1m=502.5=

39、20蜗杆的头数要求在确定蜗杆头数的时候，我们不可以是凭空想象的必须要符合实际工作情况的依据，其中非常重要的并且是决定因素的一个判断点就是机器最终所要达到的工作效率和传动比的大小。对于单头蜗轮蜗杆的传动来说，其传动比可以实现的比较大，但是缺点也很明显，就是效率不高。因此我们可以提高蜗杆的头数来提高效率，而头数过多也会给制造加工带来困难，所以需要综合考虑。在不干胶切纸机的设计中，蜗杆头数取2。即，Z1=2导程角的计算蜗轮蜗杆选择中对于导程角的计算是必不可少的，如果能够先期确定蜗杆头数的多少和其直径的大小后，我们便可以通过固定的步骤和公式来计算得出了。导程角与其所对应的导程之间的关系如图2.5-1。

40、tan=Pzd1=z1pad1=Z1md1=z1q=220=0.1所以=5.71其中，pz是蜗杆的导程;pz=z1pa, pa表示蜗杆的轴向齿距传动比与齿数比的选择计算蜗轮蜗杆机构传动系统的传动比 i=n1n2=3000100=30 蜗轮与蜗杆组合所对应的齿数比 u=Z2Z1,其中的符号Z2表示的是蜗轮的齿数数量。因为在不干胶切纸机系统中，蜗杆直接连接伺服电动机，所以在切纸机的传动系统中蜗杆是主动件蜗轮是从动件，即i=n1n2=Z2Z1=u齿数的选择及确定蜗轮的齿数（Z2）的多少是根据机构的传动比来确定的，当蜗轮直径的大小固定不发生改变的时候，齿数与模数成反比，这个时候就会使得蜗轮上的轮齿所对

41、应的弯曲强度降低；假若使得模数的大小固定不变的时候，一旦与之对应的蜗轮的尺寸数值增大，便会将对蜗轮蜗杆工作时候的啮合的支撑距离变长不利于正常的机构运转，从而进一步会对降低蜗杆的弯曲强度，使得影响传动的正常啮合。如表2.5-2，是Z2、Z1之间关系的推荐用值表2.5-2i=Z2Z1Z1Z2i=Z2Z1Z1Z2大约5左右629至3114至30229至617至15429至6129至82129至82因为i=30，蜗杆的头数Z1=2，所以蜗轮齿数Z2=60，符合要求。标准中心距切纸机中的蜗轮蜗杆系统所应该确定的的标准中心距：a=12（d1+d2）=12（q+Z2）m=（20+60）2.52=100即d1

42、=50，d2=150其他数据计算如下表2.5-3表2.5-3蜗轮分度圆直径d2=mZ2=2.560=150，符合顶隙c=c*m=0.22.5=0.5蜗杆齿顶圆直径da1=d1+2ha1=50+22.5=55蜗杆齿顶高ha1=ha*m=12.5=12（da1-d1）=2.5蜗轮变位系数 x2=amd1+d22m=1002.5-50+15022.5=0蜗轮齿顶高ha2=m（ha*+x2）=12（da2-d2）=2.5蜗杆齿根高hf1=（ha*+c*）m=（1+0.2）2.5=3蜗杆齿根圆直径 df1=d1-2hf1=50-32=44蜗杆齿高h1=ha1+hf1=2.5+3=5.5蜗轮喉圆直径da2

43、=d2+2ha2=150+22.5=155蜗轮齿根高 hf2=m（ha*-x2+c*）=2.5（1-0+0.2）=3蜗轮齿根圆直径 df2=d2-2hf2=150-23=144蜗轮齿高h2=ha2+hf2=2.5+3=5.5蜗杆轴向齿距Px=m=3.142.5=7085蜗轮咽喉母圆半径 rg2=a-12da2=100-0.5155=22.5蜗杆轴向齿厚Sa=12m=0.57.85=3.925蜗杆法向齿厚Sn=Sacos=3.925cos5.71=3.906蜗轮齿厚b2=（0.670.75）da1=（d1+212.5）（0.670.75）=41.2536.85，所以选取38.5蜗轮和蜗杆的齿宽、

44、顶圆直径的计算对于蜗轮宽度B、顶圆直径de2和蜗杆齿宽b1的计算已经有成熟的公式，我们只需要根据对应表格进行查询便可计算出来。如表2.5-4因为先知条件Z1=2且X2=0所以：蜗轮宽度B0.75da1=0.7555=41.25，顶圆直径de2da2+2m=155+2.52=160,蜗轮齿宽b1（11+0.06Z2）m=（11+0.0660）2.5=36.5表2.5-4Z1Bda2x2b21不大于0.75da1不大于da2+2m0（11+0.06Z2）m-0.5（8+0.06Z2）m-1.0（10.5+Z1）m2小于等于da2+1.5m0.5（11+0.1Z2）m1.0（12+0.1Z2）m第三

45、章 切割组件3.1 气缸的选择在不干胶切纸机的切割系统中，其动力来源于气缸，通过气压传动将气缸输出的动力，传递到下方刀具上，对已经处在待切割位的不干胶进行切割。气缸推动刀架下行，在导柱的规定的路径上动作。切割系统是整个切纸机设备中关键的执行部件，其主要有气缸、浮动接头、两侧的筋板、两根导柱、上下两个刀梁、以及气缸安装板等部件组成。如下图3.1-0。图3.1-03.1.1 气缸不同种类的选择气缸的工作原理是：通过压缩机将空气进行压缩输入到气缸中，然后推动气缸中的活塞杆进行运动，从而将压力能转换为需要输出的机械能，与此同时还有必要的引导部件来使机械能持续正确输出到其他工作件中。气缸是气压传动中最为

46、重要的一个，也是工作要求最多的一个。根据工作环境的不同、使用条件的不同，对于气缸的结构、形状以及设计也要求不同。通常按以下几种进行分类：按气缸的结构分类：有活塞式、伸缩式、薄膜式按气缸所产生的作用力的方向分类：双作用气缸（气缸可以实现一定的的往复运动）、单作用气缸（气缸只可以进行一个方向的运动，返回时需通过外力作用才可实现）按气缸所要实现的功能分类：普通气缸（对于没有特殊工作要求的环境中，如单、双作用气缸）、缓冲气缸（为了防止或者减缓气缸中活塞运动到最大位置时对缸体的缸盖产生撞击，通常在缸中带有缓冲装置）、摆动气缸（在需要气缸内叶片轴旋转一定服角度的场合）、冲击气缸（一般用于冲压或者切断工作中

47、，是以活塞杆的高速运动为依靠，从而形成一定冲击力的高性能气缸）按气缸安装的方式分类：回转式（需要气缸可以安装在高速旋转的机器上）、固定式（安装在固定位置上不能移动）、嵌入式（将气缸镶嵌在某一机架或者夹具体内）。所以综上，在不干胶切纸机的切割系统中，我选择固定式的活塞式双作用普通气缸3.1.2 气缸尺寸的计算气缸的直径D大小计算气缸中的所指的直径通常是气缸服内径的大小，其也是设计气缸的主要数据之一，我们可以根据要选择的气缸需要克服工作负载的大小和输入的压缩空气的压力大小来进一步计算：D4Fp=410003.141.5=29.14对于通过计算公式而得到的直径大小D,通常情况下为了留有足够的余量，会

48、对直径提高20%再圆整到系列标准值（如表3.1-1）。表3.1-1气缸内径D/mm32405080（90）100（110）125活塞杆直径d/mm1214162022252832所以气缸直径D=29.141.2=34.97,取D=40，d=14活塞的行程L活塞的行程L是根据实际的操作情况来选取的，通常为0.55倍的D,在不干胶切纸机中行程L=1105D,符合。气缸的排气口、进气口的直径d0计算对于气缸中的排、进气口的大小，是决定气缸进气、出气速度的关键因素，同时也是控制气缸动作运行快慢的标准。直径大小的确定应该根据经过进排气口的空气的所允许的速度V的大小来计算，其中V=1025m/s，q指工作

49、时进入缸内的空气流量。d0=4qV不过对于基本参数化的气缸来说，可以通过气缸的内径来对其进、排气口的大小进行选择。（如下表3.1-2）表3.1-2气缸内径D/mm排、进气口直径d/mm32和40850和631080、100和12515140、160和18020所以可以取进、排气口d0=8mm3.1.3 气缸工作的特性及计算气缸中的主要工作特性包括气缸内部的输出力、气缸内外压力的变化和运动时气缸的运动速度的静动态变化等。在此我只对部分特性进行计算选择。气缸的输出力的计算在气缸的输出力计算中，对其大小产生影响的有活塞的工作面积、活塞上的压力、缸筒内部的摩擦力、活塞的位移等。对于选择的单作用缸（图3

50、.1-1），其输出的推力大小为：F=A1p1-A2p2-（f+ma）37其中， A1、A2表示为活塞两边输入侧和输出侧的面积大小 p1、p2表示缸体中输入侧和输出侧的气压大小 f表示摩擦阻力大小 m表示运动部件的质量 a表示运动部件的加速度的大小 ks表示弹簧的刚度的大小 L0表示弹簧压缩量与活塞位移的合计数 但是在一般的情况下，由于一些条件的不确定所以并不采用上式求气缸输出的推力，而是下式（其中为气缸的效率，取0.80.9）F=（A1p1-A2p2）图3.1-1气缸中压力的特性气缸的内腔被活塞分为两部分，一个是进气腔和另一个是排气腔。当对进气腔充入压缩的空气时，排气腔是处在排气状态的，此时当两个腔内形成一定的压力差并且可以克服需要工作时的负载时，活塞可以动作，开始对外部进行做工。通常在气缸无负载状态的时候，初始运动所要的压力大小为0.020.05MPa。当气缸动作的时候，进气腔内部的压力会慢慢升高最终达到气源压力的大小，与此同时排气腔中压力逐渐下降。对于进气腔与排气腔中压力大小随时间变化的曲线，称为压力特性曲线（图3.1-2）当气缸运行到最末端的时候，排气腔压力会突然地下降，最后与大气压相平；而进气