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1 概述
1.1 設(shè)計(jì)的目的和意義
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和辦公設(shè)備的發(fā)展，多功能自動(dòng)打孔機(jī)在國(guó)外先進(jìn)國(guó)際得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，逐步會(huì)進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，而且用戶對(duì)多功能自動(dòng)打孔機(jī)的性能不斷提出新的要求。打孔的厚度是1-50張紙，產(chǎn)品輕便耐用，適合政府、學(xué)校、印刷、銀行、圖文店等使用等。
本設(shè)計(jì)依據(jù)國(guó)外市場(chǎng)上已有的多功能自動(dòng)打孔機(jī)的種類(lèi)和外形尺寸，結(jié)合國(guó)內(nèi)外已經(jīng)投入使用且用戶反映好的多功能自動(dòng)打孔機(jī)結(jié)構(gòu)，查閱國(guó)內(nèi)外的多功能自動(dòng)打孔機(jī)的相關(guān)資料，分析多功能自動(dòng)打孔機(jī)的打孔機(jī)理和運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行多功能自動(dòng)打孔機(jī)的結(jié)構(gòu)方案論證分析，確定設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)多功能自動(dòng)打孔機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及鉆孔刀具。主要內(nèi)容包括：多功能自動(dòng)打孔機(jī)的計(jì)算與選擇，傳動(dòng)系統(tǒng)的減速比計(jì)算選擇，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，軸的強(qiáng)度和剛度校核，以及其他動(dòng)力輔件的計(jì)算、選擇以及校核等。
本設(shè)計(jì)要求多功能自動(dòng)打孔機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊合理、外形簡(jiǎn)潔美觀、安裝調(diào)試方便、自動(dòng)化程度高。
打孔機(jī)在現(xiàn)代社會(huì)有著較為廣泛的應(yīng)用，其用途可分為辦公用途打孔機(jī)，工業(yè)生產(chǎn)打孔機(jī)。目前辦公用途的打孔機(jī)一般是手動(dòng)方式進(jìn)行打孔的，在空白紙張側(cè)邊進(jìn)行打孔，通?？拙嗍枪潭ú蛔兊?，孔徑也是固定不變的，最后使用專(zhuān)門(mén)的裝訂夾把已經(jīng)打好孔的紙張進(jìn)行裝訂。很顯然這種傳統(tǒng)的打孔方式已經(jīng)不能在適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的腳步，在現(xiàn)代自動(dòng)化程度迅速發(fā)展的時(shí)代，打孔機(jī)也要跟上自動(dòng)化進(jìn)步的步伐。該款全自動(dòng)打孔機(jī)具備將強(qiáng)的實(shí)用性，自動(dòng)化程度性對(duì)于傳統(tǒng)的打孔機(jī)有所提高，該自動(dòng)打孔機(jī)具有圍觀小巧，使用方便，自動(dòng)化較強(qiáng)，并設(shè)計(jì)有定位標(biāo)尺，可調(diào)節(jié)打孔間距等優(yōu)化設(shè)計(jì)
1.2 市場(chǎng)現(xiàn)有的打孔機(jī)存在的問(wèn)題和改進(jìn)方案
1.2.1 存在的問(wèn)題
經(jīng)過(guò)查閱資料和實(shí)踐調(diào)研發(fā)現(xiàn)，市場(chǎng)現(xiàn)有打孔機(jī)基本屬于專(zhuān)用打孔機(jī)，不能適應(yīng)小批量，多任務(wù)的生產(chǎn)工作。缺點(diǎn)如下：
（1）孔距，孔數(shù)固定不變；
（2）所打印的紙張定位裝置不完善；
（3）打制的孔不滿足精度要求，有裂痕和毛刺；
（4）打孔是噪音較大；
1.2.2 改進(jìn)方案
針對(duì)以上普遍才在的問(wèn)題，在本設(shè)計(jì)中對(duì)現(xiàn)有的打孔機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn)。
（1）改變打孔間距和孔距，提高打孔機(jī)的適應(yīng)性；
（2）改進(jìn)定位裝置
（3）選用精度較高的刀具
（4）減小機(jī)構(gòu)之間的摩擦和沖擊，降低噪音，提高打孔機(jī)的工作壽命；
1.3 內(nèi)容及要求
1.3.1 內(nèi)容
（1）打孔機(jī)的整體設(shè)計(jì)；
（2）打孔機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
（3）傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；
（4）動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；
（5）凸輪的設(shè)計(jì)；
（6）軸承的計(jì)算選擇；；
（7）基座的設(shè)計(jì)；
1.3.2 技術(shù)要求
根據(jù)課題要求本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求如下：
（1）加工紙張的參數(shù)：紙張厚度0-10毫米；紙張的加工長(zhǎng)度300毫米；打孔數(shù)量12；可打孔直徑：6毫米；孔距：20毫米；
（2）要求打好的孔邊緣光滑，無(wú)位移，毛邊和裂紋；
（3）工作壽命長(zhǎng)，方便操作和維護(hù)；
（4）實(shí)用性強(qiáng)，性價(jià)比高；
1.4 設(shè)計(jì)思路
1.4.1 課題要求
打孔針對(duì)A4紙，打孔直徑6毫米，孔間距20毫米，最多可一次性給50張A4紙打孔。
采取設(shè)計(jì)步驟：
（1）打孔部分。設(shè)計(jì)打孔刀具和與刀具形成剪切作用的孔；
（2）動(dòng)力系統(tǒng)個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。包括點(diǎn)擊的選擇計(jì)算，凸輪的設(shè)計(jì)計(jì)算；
（3）軸承的選擇計(jì)算；
（4）機(jī)體機(jī)架的設(shè)計(jì)；
（5）各種標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)；
1.4.2 總體設(shè)計(jì)方案
經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有打孔機(jī)的比較和研究，制定了全自動(dòng)打孔機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案。
打孔機(jī)的重要工作部分是打孔裝置，根據(jù)實(shí)驗(yàn)我們采用了刀具和底板孔相互配合進(jìn)行打孔的打孔方式。工作方式是先底板固定不動(dòng)，刀具早傳動(dòng)系統(tǒng)和凸輪的作用下上下移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)打孔動(dòng)作。電機(jī)旋轉(zhuǎn)通過(guò)軸帶動(dòng)凸輪周期旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)刀具向下運(yùn)動(dòng)與底板孔配合，高效的進(jìn)行打孔。
技術(shù)參數(shù):
（1）加工的紙張為A4尺寸;
（2）加工孔的間距為20mm;
（3）孔的直徑為6mm，啟動(dòng)電機(jī)一次性完成打孔；
（4）加工精度：±0.5mm;
2 打孔裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 刀具的設(shè)計(jì)
如圖所示，代表a，b，c三種不同型號(hào)的刀具，三種刀具的上端螺紋相同，設(shè)計(jì)成螺紋的的原因是，這樣可以實(shí)現(xiàn)快速的更換刀具的需求。三種不同的刀具可以打制三種不同孔徑的孔，方便靈活，實(shí)用性強(qiáng)。刀具材料使用硬度較高的白刃剛打造，具備較好的耐磨性，使用壽命長(zhǎng)。
圖3.1.1刀具
2.2 刀柄的設(shè)計(jì)
柄是用于和刀具鏈接的，其上端安裝的有輪子，輪子和凸輪接觸，這樣可以承受較大的壓力。其下端有螺紋孔，用于安裝刀具。刀柄使用45號(hào)剛，價(jià)格低廉且強(qiáng)度滿足要求。刀柄如圖所示
圖3.1.2 刀柄
2.3 刀具與底板孔間隙
刀具與底板孔有適當(dāng)?shù)拈g隙，這樣才能將由刀具減掉的紙屑漏到下面的盒子里而不會(huì)造成堵塞的現(xiàn)象。間隙取值范圍為0.05-0.08毫米。刀具的尺寸制作成紙張孔徑的要求尺寸，而地板孔則增加間隙值。
2.4 底板的設(shè)計(jì)
為了保證刀具和地板孔的配合精度，將地板孔設(shè)計(jì)在底板上，形成一個(gè)整體。為了降低下底板的重心，保證穩(wěn)定性，特意加重下底座的重量，由于下底板承受一般的負(fù)荷，選用材料HT250。
2.5 刀具和底座相關(guān)零件的配合
刀具和下底座的配合。由于打孔時(shí)刀具是制造成紙張孔徑的要求尺寸，所以刀具和孔的配合要選用基軸制。刀具到頭的部分選用公差級(jí)別IT6級(jí)。刀具部分的直徑為6毫米，由常用和優(yōu)選用軸的偏差表，可查表的刀具部分的直徑。
2.6 上支撐板的設(shè)計(jì)
上支撐板是起支撐作用的，它是與彈簧直接接觸的，彈簧在他的支撐作用下將刀具復(fù)位，與此同時(shí)，上支撐板上的孔還起導(dǎo)向作用，上支撐板與刀桿配合保證刀具能垂直紙張打孔，為保證打孔的質(zhì)量做支撐，是承受下行打孔力的只要部件，根據(jù)上支撐板不能承受太大的負(fù)荷的情況，選用材料HT250.同事為了減輕重量，盡量減小上支撐板的厚度，在其上部設(shè)置加強(qiáng)筋。
3 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)
3.1 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)
根據(jù)打孔機(jī)運(yùn)動(dòng)速度低，工作效率小的特點(diǎn)，在傳動(dòng)方案中，電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與凸輪軸相連接并帶動(dòng)凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)。凸輪軸的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)凸輪的周期性轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪又與刀柄接觸，刀柄帶動(dòng)刀桿在上支撐板的導(dǎo)向作用下進(jìn)行準(zhǔn)確的打孔，完成整個(gè)打孔動(dòng)作。
3.2 凸輪的設(shè)計(jì)
3.2.1 概述
凸輪機(jī)構(gòu)是由具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，通過(guò)高副接觸帶動(dòng)從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一種高副機(jī)構(gòu)。雖然凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用受到一定的限制，但還是被廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械中，特別是自動(dòng)機(jī)械，裝配生產(chǎn)線中的自動(dòng)控制裝置中。凸輪機(jī)構(gòu)在應(yīng)用中的基本特點(diǎn)在于能使從動(dòng)件獲得較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因?yàn)閺膭?dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線，所以在應(yīng)用時(shí)，只要根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線就可以了。 凸輪機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)機(jī)械、儀器和操縱控制裝置。凸輪機(jī)構(gòu)之所以得到如此廣泛的應(yīng)用，主要是由于凸輪機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)要求，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。
凸輪結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：
1、只需改變凸輪廓線，就可以得到復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；
2、設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)便；
3、構(gòu)件少、結(jié)構(gòu)緊湊；
4、與其它機(jī)構(gòu)組合可以得到很復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；
5、凸輪機(jī)構(gòu)不宜傳遞很大的動(dòng)力；
6、從動(dòng)件的行程不宜過(guò)大；
7、 特殊的凸輪廓線有時(shí)加工困難；
設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，當(dāng)需要其從動(dòng)件必須準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)某種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，常采用凸輪機(jī)構(gòu)。當(dāng)凸輪運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)其上的曲線輪廓與從動(dòng)件的高副接觸，可使從動(dòng)件獲得預(yù)期的運(yùn)動(dòng)。凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架這三個(gè)基本構(gòu)件所組成的一種高副機(jī)構(gòu)。原理：由凸輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)推動(dòng)從動(dòng)件作規(guī)定往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)的機(jī)構(gòu)。凸輪具有曲線輪廓或凹槽，有盤(pán)形凸輪、圓柱凸輪和移動(dòng)凸輪等，其中圓柱凸輪的凹槽曲線是空間曲線，因而屬于空間凸輪。從動(dòng)件與凸輪作點(diǎn)接觸或線接觸，有滾子從動(dòng)件、平底從動(dòng)件和尖端從動(dòng)件等。尖端從動(dòng)件能與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，可實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)，但尖端容易磨損，適用于傳力較小的低速機(jī)構(gòu)中。為了使從動(dòng)件與凸輪始終保持接觸，可采用彈 簧或施加重力。具有凹槽的凸輪可使從動(dòng)件傳遞確定的運(yùn)動(dòng)，為確動(dòng)凸輪的一種。一般情況下凸輪是主動(dòng)的，但也有從動(dòng)或固定的凸輪。多數(shù)凸輪是單自由度的，但也有雙自由度的劈錐凸輪。凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，最適用于要求從動(dòng)件作間歇運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。它與液壓和氣動(dòng)的類(lèi)似機(jī)構(gòu)比較，運(yùn)動(dòng)可靠，因此在自動(dòng)機(jī)床內(nèi)燃機(jī)印刷機(jī)和紡織機(jī)中得到廣泛應(yīng)用。但凸輪機(jī)構(gòu)易磨損，有噪聲，高速凸輪的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，制造要求較高。
3.2.2 基圓以及方程的計(jì)算
設(shè)：凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)
根據(jù)數(shù)據(jù)確定基圓位置，基圓半徑rb= 20 mm
根據(jù)數(shù)據(jù)劃分各階段：
正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律，推程的運(yùn)動(dòng)方程：
(3.2.2.1)
(3.2.2.2)
(3.2.2.3)
等加速度回程的運(yùn)動(dòng)方程：
( 3.2.2.4)
(3.2.2.5)
( 3.2.2.6)
等減速度回程的運(yùn)動(dòng)方程：
( 3.2.2.7)
( 3.2.2.8)
( 3.2.2.9)
設(shè)δ=15 o *n(n=1,2,3…) h=25mm
經(jīng)過(guò)計(jì)算、整理得數(shù)據(jù):
表3.2.2
推程
遠(yuǎn)休止
δ（度數(shù)）
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180
15
30
S(毫米)
0
1.5
2.3
5.6
8.7
11.2
14.6
17.1
19.5
21.9
23.2
24.7
25.1
15.3
25.3
回程
近休止
δ（度數(shù)）
15
30
45
60
75
90
105
120
15
30
S（毫米）
25.3
23.1
18.6
13.1
8.2
4.6
1.2
0.2
0
0
3.2.3 繪制推桿的位移圖線
用圖解法設(shè)計(jì)此盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，并將凸輪輪廓及從動(dòng)件的位移曲線繪制出來(lái)。
圖4.2.3 刀具位移圖
3.2.4 用反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)圖輪廓線
在各等分線的段點(diǎn)上作為圓心，繪制系列滾子圓，如下所示：
圖4.2.4
根據(jù)上述的參數(shù)，繪制一系列滾子圓及凸輪的理論廓線，如圖：
圖4.2.4
再通過(guò)上面一系列的滾子圓，繪制凸輪的工作廓線，如圖：
圖4.2.4
3.2.5 壓力角是否滿足許用壓力角的要求
圖4.2.5
沿凸輪廓線在接觸點(diǎn)的法線方向與推桿之間所夾的銳角,所以αmax=4.12 o.
推程時(shí)，許用壓力角[α]的值一般為：對(duì)直動(dòng)推桿取[α]=30 o。
所以該凸輪的壓力角滿足許用壓力角的要求
公式：
(3.2.5)
圖3.2.5 凸輪
4. 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)
4.1 動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性
動(dòng)力機(jī)到工作機(jī)之間，通過(guò)一個(gè)或者幾個(gè)不同形式，規(guī)格的連軸將主，從動(dòng)件鏈接起來(lái)，形成軸系傳動(dòng)系統(tǒng)，。在機(jī)械性傳動(dòng)中，由于動(dòng)力機(jī)工作原理和機(jī)構(gòu)的不同，起機(jī)械特性特別差大，有的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，有的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有沖擊，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)造成不等的影響。動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性對(duì)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)有一定的影響，不同類(lèi)型的動(dòng)力機(jī)，由于其機(jī)械特性的不同，應(yīng)該選取相應(yīng)的動(dòng)力機(jī)系數(shù)，選擇適合于改系統(tǒng)的最佳聯(lián)軸器。動(dòng)力機(jī)的選擇是選擇聯(lián)軸器的基本因素，動(dòng)力機(jī)的功率是確定聯(lián)軸器規(guī)格大小的只要依據(jù)之一，與聯(lián)軸器轉(zhuǎn)軸成正比。
4.2 載荷類(lèi)別
由于結(jié)構(gòu)和材料的不同，用于各個(gè)機(jī)械產(chǎn)品機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的聯(lián)軸器，其載荷能力差別很大，載荷的類(lèi)別主要是針對(duì)工作機(jī)的工作載荷沖擊，震動(dòng)，正反轉(zhuǎn)，制動(dòng)，頻繁啟動(dòng)等原因而形成不同類(lèi)別的載荷。傳動(dòng)系統(tǒng)的載荷類(lèi)別是選擇聯(lián)軸器品牌的基本依據(jù)。沖擊，震動(dòng)，和轉(zhuǎn)矩變化較大的工作載荷，應(yīng)選擇具有彈性元件的撓性聯(lián)軸器，以緩沖，減震，補(bǔ)償軸線偏移，改善傳動(dòng)系統(tǒng)的工作性能，啟動(dòng)頻繁，轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，制動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩是正常平穩(wěn)工作的時(shí)工作轉(zhuǎn)矩的數(shù)倍，低速工作應(yīng)避免選用中小功率的聯(lián)軸器。
4.3 許用轉(zhuǎn)速
聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)速是根據(jù)聯(lián)軸器不同材料的允許線速度和最大外延尺寸，經(jīng)過(guò)計(jì)算而確定的。不同材料和品種，規(guī)格的聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)速的范圍不同，改變聯(lián)軸器的材料可提高聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)速范圍，材料為鋼的許用轉(zhuǎn)速大于材料為鐵的許用轉(zhuǎn)速。用于N>5000R/MIN工作狀況的聯(lián)軸器，應(yīng)考慮聯(lián)軸器的外延離心和彈性元件變形的影響因素。并應(yīng)動(dòng)作平衡，高速時(shí)不應(yīng)選用金屬型的彈性元件，應(yīng)該選用高精度的撓性聯(lián)軸器。
4.4 聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸相對(duì)位移
聯(lián)軸器由于所連接的兩根軸的制造誤差，裝配誤差，安裝差，承受載荷而產(chǎn)生變形，基座變形，軸承受損，溫度變化，部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)等多種因素產(chǎn)生的相對(duì)位移。一般情況下，連軸相對(duì)位移是難以避免的，但不同工作條件下，中大量選擇撓性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器不具備補(bǔ)償性能，應(yīng)用范圍受到限制，因此用量很少。角向（α）唯一較大的軸系傳動(dòng)宜選用萬(wàn)向聯(lián)軸器，有軸向竄動(dòng)，并需控制軸向位移的軸系傳動(dòng)，應(yīng)選用膜片聯(lián)軸器；只有對(duì)中精度很高的情況下選用剛性聯(lián)軸器，但不同工況條件下的軸系傳動(dòng)所產(chǎn)生的位移方向，即軸向（?x?）、徑向（?y?）、角向（α）以及位移量的大小有所不同。只有撓性聯(lián)軸器才具有補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移的性能，因此在實(shí)際應(yīng)用 。
4.5 轉(zhuǎn)矩
轉(zhuǎn)矩和以傳遞運(yùn)動(dòng)為主的軸系傳動(dòng)，要求聯(lián)軸器具有較高的傳動(dòng)精度，宜選用金屬?gòu)椥栽膿闲月?lián)軸器。大轉(zhuǎn)矩個(gè)傳遞動(dòng)力的軸系傳動(dòng)，對(duì)傳動(dòng)精度亦有要求，高轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)避免選用非金屬?gòu)椥栽椥月?lián)軸器和可動(dòng)元件之間有間隙的撓性；聯(lián)軸器，宜選用傳動(dòng)精度高的膜片聯(lián)軸器。
圖5.5 聯(lián)軸器
5 步進(jìn)電機(jī)的選擇
5.1 概述
步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動(dòng)的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個(gè)步距角增量。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品中關(guān)鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進(jìn)電機(jī)慣量低、定位精度高、無(wú)累積誤差、控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化產(chǎn)品中，如：數(shù)控機(jī)床、包裝機(jī)械、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等 。
選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。而在選用功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻特性能滿足機(jī)械負(fù)載并有一定的余量保證其運(yùn)行可靠。在實(shí)際工作過(guò)程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說(shuō)最大靜力矩Mjmax大的電機(jī)，負(fù)載力矩大。
選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)使步距角和機(jī)械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機(jī)床所需的脈沖當(dāng)量。在機(jī)械傳動(dòng)過(guò)程中為了使得有更小的脈沖當(dāng)量，一是可以改變絲桿的導(dǎo)程，二是可以通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)來(lái)完成。但細(xì)分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機(jī)的固有特性所決定。
步進(jìn)電機(jī)有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)便確定下來(lái)了。
（1）步距角的選擇?
電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場(chǎng)上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機(jī)）、0.9度/1.8度（二、四相電機(jī)）、1.5度/3度 （三相電機(jī)）等。
（2）靜力矩的選擇
步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動(dòng)時(shí)（一般由低速）時(shí)二種負(fù)載均要考慮，加速起動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長(zhǎng)度便能確定下來(lái)（幾何尺寸）
（3）電流的選擇?
靜力矩一樣的電機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機(jī)的電流（參考驅(qū)動(dòng)電源、及驅(qū)動(dòng)電壓）?
綜上所述選擇電機(jī)一般應(yīng)遵循以下步驟：
圖5.1
5.2 轉(zhuǎn)矩
經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)得出刀具打孔50張A4紙所需的正壓力為500N，凸輪每旋轉(zhuǎn)一次打三個(gè)孔，所以每次打孔的正壓力為1500N。
M=FN’（L+r）sin
FN:滾子對(duì)凸輪的反作用力
L:凸輪中心到滾子邊沿的距離
:壓力角
r:滾子的半徑
求得M=3N/m
5.3 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有兩部分，分別是凸輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
(1)凸輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
公式：
(5.3.1)
m:凸輪軸的質(zhì)量
r:凸輪軸的半徑
求得JZ1=482 g.cm2
(2) 凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性
在這里將凸輪看做臀圓形的薄板，公式為：
(5.3.2)
m:凸輪的質(zhì)量
a：橢圓長(zhǎng)半軸
b：橢圓短半軸
求得JZ2=493 g.cm2
(5.3.3)
5.4 步距角
根據(jù)打孔機(jī)的工作選擇步距角為1.8。
5.5 確定電機(jī)型號(hào)
通過(guò)計(jì)算確定選擇FL86BYG92型號(hào)的步進(jìn)電機(jī)。具體參數(shù)如圖：
圖6.5
6 結(jié)論
（1）設(shè)計(jì)的打孔機(jī)通過(guò)了改進(jìn)和完善，滿足了所需要的技術(shù)要求；
（2）沖孔裝置刀具的更換，適應(yīng)不同直徑圓孔的需求；
（3）設(shè)計(jì)上底板辦證沖孔裝置的穩(wěn)定；
（4）工作臺(tái)的改進(jìn)，增加了定位板，保證了對(duì)紙張沖孔是的準(zhǔn)確定位；
（5）打孔機(jī)采用型鋼制造，降低了生產(chǎn)成本，方便大批量生產(chǎn)；