机械原理设计说明书 平压模切机机构

机械原理课程设计

说明书

课题：平压模切机机构

指导老师：

院系：机电工程学院

专业：机械设计制造及其自动化

姓名：

学号：

目录2

1设计任务3

1.1设计题目3

1.2设计目的3

1.3功能要求和设计要求3

1.4工作流程3

2设计方案的选择和分析4

2.1平压模切机机构选择4

2.2方案一5

2.3方案二6

2.4方案三8

3机构设计及计算9

3.1六杆机构的设计9

3.2齿轮传动设计10

3.3不完全齿轮设计12

3.4链轮设计13

3.5夹紧装置设计13

4机械运动循环图14

5机构效果图14

6设计总结15

7参考文献16

1.设计任务

1.1设计题目

平压模切机机构设计

1.2设计目的

随着科学技术和工业生产的发展，社会各个领域都需要各种各

样质优、效高、能耗低、性能好的机械产品。其中，产品设计是决定

产品质量、性能的重要环节。为了综合运用机械原理课程的理论知识，

分析和解决与本课程有关的实际问题，使所学知识进一步巩固和加

深，进行了此次的机械原理课程设计。

1.3功能要求和设计要求

功能要求：平压模切机要能实现对各种规格的白纸，厚度在4mm

以下的瓦楞纸板，以及各种高级精细的印刷品进行压痕、切线、压凹

凸，沿着压痕课折叠成各种纸盒，纸箱或凹凸的商标。

设计要求：（1）每小时压制3000张纸板。（2）电机转速1450r/min,

下模向上运动受到的阻力Pc=2X106N,向下运动不受力，下运动行

程速度是向上运动的L3倍。下模行程长度H=50mmo下模与滑块的

质量约120kgo（3）工作台面离地面的距离约1200mmo

1.4工作流程

-1

印夹输::模\输案--

1

日切

刷软入开盒

纸h纸走;:冲:;走走余

1

j/

板一至纸纸型―

一餐一一-£-J-关.—一1L

2.设计方案的选择和分析

平压模切机可分为如下几个部分：

夹紧装置：要求此机构能在模切时将被模叨的纸夹稳；

走纸机构：要求此机构做间歇运动将纸运送到待模切的位置；

间歇运动机构：要求此机构能按照计算的时间和位移进行运动;

模切机构：要求此机构通过电机带动传动机构使下模上下运动;

电机传动机构：要求此机构能将动力传输到功能构件上。

2.1平压模切机机构选择

如下表：

方案一方案二方案三

走纸机构链轮传动皮带轮传动皮带轮传动

间歇机构不完全齿轮组不完全齿轮组凸轮机构

急回机构平面六杆机构凸轮机构平面连杆滑块机构

夹紧机构刚性弹簧夹刚性弹簧夹普道夹子

传动机构齿轮传动与V形带传动

2.2方案一:

机构运动原理：

电机通过带动皮带传动再进行齿轮传动，一侧带动不完全齿轮对

输送链轮做间歇运动另一侧带动平面六杆机构使下模做上下运动。

方案分析：

1.走纸构件选用链轮传动。双列链轮传动精度较高，有利于纸板的

精确走纸定位；机构在长时间传输、模切时摩擦大，易发热，而

链轮传动机构适合于长时间在此恶劣式境下工作。但链轮经济成

本身。

2.纸传递间歇机构采用不完全齿轮组。实现从动件的运动时间和静

止时间的比例在较大范围内调节，适用范围广。不完全齿轮组在

工作时由于面接触且是间歇运转，因此不易磨损。并且生产制造

容易。

3.采用平面六杆机构做下模的上下运动的传动机构。该机构能承受

下模生产的阻力，能很好的满足冲压模切的力学要求，且具有很

好的耐磨性能，可以长时间安全、稳定的工作。

4.夹紧装置采用的是刚性弹簧夹。该机构可以自动的将纸板夹紧并

输送。

5.传动机构采用的是皮带和齿轮混用，近距离传动是运用齿轮传递,

远距离运用皮带传递。既能节约成本又能较准确传动。

机械结构合理性分析：

该机构各构件结构简单紧凑，尺寸设计简单，机构重量适中。

2.3方案二:

机构运动原理：

电机通过主齿轮传动带动皮带轮对不完全齿轮组进行转动，使纸板输

送带运动，主齿轮同时也带动凸轮转动使下模做上下往复运动。

方案分析：

1.走纸构件选用皮带轮传动。皮带轮传动能缓和载荷冲击，其传动

运行平稳、低噪音、低振动；皮带轮传动的结构简单，调整方便,

且成本低。但皮带轮传动有打滑，不能保持准确的传动比，传动

皮带的寿命较短。

2.传动输送轮做间歇运动的机构同方案一，不完全齿轮。

3.直动推杆凸轮机构做压模传动机构，但难以承受很大的生产阻力,

不便长期在重载条件下工作，不能很好的满足冲压模切的力学要

求。凸轮机构耐磨性差，因此加入滚子减少摩擦。

4.夹紧装置同方案一。

5.连接电机的传动机构以齿轮为主，齿轮传动精确度高。

机械机构合理性分析：

该机构结构简单紧凑，由于用到凸轮机构，造成整体机构的尺寸

很重量都较大。

2.4方案三:

机构运动原理：

电机带动主动轮对皮带进行传动，带动凸轮与输送皮带进行间歇运

动。同时主动轮还带动连杆运动使下模做上下运动。

方案分析：

1.走纸机构与方案二相同，采用皮带轮设计。

2.该方案的间歇传动采用凸轮机构。该机构能实现功能要求，但凸

轮机构设计难度高，而且传动精确性略低些。

3.压模机构采用连杆机构，该机构杆件简单，且对于受下模等这样

的力较大的有增益的杆件机构较为合适。但该机构设计比较困难,

并且传动过程较长，能量易损失，传动效率低。

4.该方案的夹紧机构采用普通夹子，该装置简单易寻，而且经济。

但由于运动摩擦大，因此损耗大，要常更换。

机械机构合理性分析：

该机构结构简单紧凑，但由于连杆机构的使用，可能造成整体机

构的承受力不足。

方案设计总结：

通过以上三个方案的对比分析，对于各方面的优缺来看

决定使用方案一进行深入分析，结构简图等将在后面进行介

绍。

3.机构设计及计算

3.1六杆机构的设计

图二

该六杆机构是由曲柄摇杆机构和插杆滑块机构并联而成。对于前

者曲柄摇杆机构在设计时保证其具有急回特性的要求，后者摇杆滑块

机构在设计时保证其具有增力特性的要求。

K二煞二暮二黑由原始数据和设计要求知，平面六杆机构的

co282180-。

行程速比系数K=L3,所以。=180°x-^1=180°xL2zl=23.28°

K+11.3+1

自由度UP厂P1=3x6-2x7=1

考虑到模切机的总体结构布置以及总体尺寸的要求，以及工作台

距地面1200mm,取杆d=600mm,杆e=500nlm，结合模切行程

H=50mm,。=23・28。，则:

J24-Z2-6/2_6(X)2+(600+500-50)2-5002

COS(P

2x600x(600+500-50)

所以G=15.47°,d杆的摆动范围是：[0°,15.47°]o

杆A：500mm;杆B：600mm;杆C：275mm

3.2齿轮传动设计

(1)各级传动比

1,传动装置总传动比

.Hin1450-八

1=—=-------=29

nw50

2,分配各级传动比

i甘。》七巴初选io=l6,则齿轮减速器的传动比为

i29

1=「二777=18；;ii=3.0;iz=3.0；L=2.0

1Q1♦01

(2)传动装置运动参数

各级转速

原动件：n=1450rad/min；

V形带：n0=1450/l.61=900rad/min

齿轮1：n1=900/3=300rad/min

齿轮2：n2=300/3=100rad/min

齿轮3n3=100/2=50rad/min

(3)齿轮参数

所有齿轮压力角为20度

齿轮1：m=4,z=60;齿轮1'：m=4,z=20;

齿轮2：m=4,z=60;齿轮2'：m=4,z=20;

齿轮3：m=4,z=40;

(4)齿轮设计简图

3.3不完全齿轮设计

不完全齿轮的齿数为17,有齿的部分为203.28度，无齿的部分为

156.32度，分度圆r=60mm齿根圆r=57mm,齿顶圆r=64mm。完全齿轮齿

数为60,模数m=4,齿根圆r=117mm,分度圆r=120mm,齿顶圆

124mm。同时不完全齿轮上套上V形带，连接齿轮3,传动比为i=l

3.4链轮设计

为了保证纸板输送的协调，就必须有严格的传动比，满足此要求的机

构有很多，但是考虑综合方面的影响，采用双排滚子链方式。

对于链轮距初步设定为L=1400mm,轮直径为D=350mm；

不完全齿轮的齿数为17,

则转动一周期的距离为S=3.14*2*60*(17/30)=213.52mmo

所以链轮间歇转动一次的距离为213.52mm,夹子可以每隔

213.52mm的距离设置一个。

3.5夹紧装置设计

1.刚性弹簧夹具有刚性弹簧力的作用，不仅可以自动的将纸板夹紧,

而且可以准确平稳的实现走纸运动；

2.能准确、方便、自动的实现纸板的夹紧和松开动作。

4平压模切机构运动循环图

主轴转角00156.320360°

走纸机构停止运动

夹紧装置送料夹紧输入走纸

模切机构滑块上升（模切）滑块下降（回程）

5平压模切机构效果图

A

6设计总结

经过一周的机械原理课程设计即将结束，在这次实践的过程中系

统地复习了机械原理等理论基础知识，同时也深化了对知识点的理

解，为今后学习和工作打下良好的基础。平压模切机的设计包含的知

识点很广，是机械原理等技术基础专业课程和生产实习的综合。不仅

让我学会了怎样进行构件设计，更让我明白了怎样从全局出发，从总

体上把握设计步骤。怎样进行功能分析，怎样进行结构设计，怎样选

型，怎样进行尺寸计算，这些都给我留下了深刻的印象。在设计过程

中遇到很多问题，通过自己的深入思考、翻阅书籍和查找资料等方法,

最终还是得以解决。在这个过程中锻炼了自己发现问题、提出问题、

分析问题、进而解决问题的能力。

本次设计查阅了有关手册、教材，并在互联网上进行文献检索，

采用了计算机软件CAXA,对各个重要步骤进行了详细计算和说明，

同时绘制了总装图和部分构件图。通过这次设计，我进一步熟悉了有

关标准、规范、技术