切紙機壓紙器的設計,切紙機壓紙器,設計 畢業(yè)設計（論文）任務書 課題名稱： 切紙器壓紙器設計 專 業(yè)： 機電一體化 班 級： 機電0802 姓 名： 學 號： 0810201139 指導教師： 教師職稱： 2010年10月25日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 課題名稱： 切紙機壓紙器 專 業(yè)： 機 電 一 體 化 班 級： 機電0802 姓 名： 學 號： 0810201139 指導教師： 教師職稱： ? 2010年11 月 20日 1、課題研究的現(xiàn)狀和意義 現(xiàn)狀： 現(xiàn)代的生活學習及各行各業(yè)中都離不開各種大小規(guī)格不同的紙張，如學習的書本用紙、合同用紙、發(fā)票用紙、圖畫用紙、印刷業(yè)更離不開各種大小的紙張。那么按一定規(guī)格生產出的紙張，必須要裁切才能得到各種大小不同的紙張。 人工切紙，勞動強度大，效率低，切出的紙張精度難以保證，因而有必要設計機器來裁切紙張。壓紙器的工作是由電機驅動，經減速傳動系統(tǒng)蝸桿蝸輪，帶動螺母，再將動力傳給螺桿，由螺桿直接帶動壓紙器松開或緊壓紙張。 力太大，則會壓破紙張；力太小，則會使力不夠，而引起裁切達不到要求。 意義：通過本機器的設計，使自己得到很好的設計實踐的鍛煉，使自己更好的了解和掌握設計機器的全過程。 ?2、課題要解決的問題或研究的基本內容 ?基本內容： 切紙機上的壓紙傳動機構，是保證切紙機切紙精度的重要環(huán)節(jié)， 本課題是為 QZ203C型壓紙器。 設計采用蝸桿、蝸輪傳動機構來完成該壓紙傳動工作 因此，蝸輪、蝸輪傳動設計是本課題首要解決的問題。 1.根據任務要求，進行壓紙器機械系統(tǒng)總體方案設計，確定減速傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)的組成 2. 根據設計參數(shù)和設計要求，使執(zhí)行系統(tǒng)具有較好的傳力性能。 3. 選擇電動機型號，分配減速傳動系統(tǒng)中各級傳動的傳動比，并進行傳動機構的工作能力設計計算：1.電動機的選擇 2.軸的設計 3.渦輪設計 4.蝸桿設計 5.螺桿螺母設計6.聯(lián)軸器的選用 7.減速器的選用 8.軸承的選用 9.鍵的選用。 4. 對壓紙系統(tǒng)進行結構設計，繪制裝配圖及關鍵零件工作圖。 3、課題研究擬采用的手段和工作路線 手段： 1、 利用《機械設計手冊》第三卷 設計蝸桿與蝸輪極其傳動方式（在此之前應先設計液壓傳動）。 2、 參考機械設計手冊及網上查詢法，設計推紙器及其構件。 3、 蝸輪箱體、連接零件及傳動機構需要的圖紙（采用電腦設計立體圖、平面圖）。 4、 用CAD 設計裝配圖 工作路線： 1) 設計準備 了解設計任務書，明確設計要求、工作條件、設計內容的步驟；通過查閱有關設計資料了解設計對象的性能、結構及工藝性；準備好設計需要資料、繪圖工具；擬定設計計劃等。 2) 壓紙傳動機構草圖設計 繪制裝配草圖；進行結構構件設計。 3) 繪制裝配工作圖 標注尺寸、技術要求、零件序號；編寫標題欄、零件明細表等。 4) 繪制零件工作圖 繪出零件的必要視圖；標注尺寸、公差及表面粗糙度；編寫技術要求和標題欄等 5) 編寫設計說明書 4、課題研究進程計劃 2010年11月8日～2010年11月14日 開題報告 2010年11月15日～2010年11月21日 電動機的選擇 2010年11月22日～2010年11月28日 軸的設計 2010年11月29日～2010年12月5日 渦輪設計 2010年12月6日～2010年12月10日 蝸桿設計 2010年12月11日～2010年12月16日 螺桿螺母設計 2010年12月17日～2010年12月21日 減速器的選用 2010年12月22日～2010年12月23日 裝配圖的繪制 2010年12月24日～2010年12月28日 零件圖的繪制 2010年12月29日～2011年1月1日 交電子文檔 PPT 5、課題成果 論文 圖紙 產品或作品□ 應用程序□ 其它： 指導教師意見： 指導教師（簽名）： 年 月 日 教研室主任意見： 教研室主任（簽名）： 年 月 日 4 畢業(yè)設計（論文） 課題名稱： 切紙機壓紙器的設計 目 錄 1、設計任務………………………………………………………………1 2、傳動方案…………………………………………………………2 3、設計內容…………………………………………………………3 4、切紙機壓紙器傳動設計……………………………………………4 4.1電機選擇…………………………………………………………4 4.2計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)…………………………………5 5、蝸桿蝸輪設計………………………………………………6 6、螺桿螺母傳動設計………………………………………………11 7、設計小結…………………………………………………………16 參考文獻…………………………………………………………17 切紙機壓紙器的設計 摘要：壓紙器的工作原理是由電機驅動，經減速傳動系統(tǒng)蝸桿蝸輪，帶動螺母，再將動力傳給螺桿，由螺桿直接帶動壓紙器松開或緊壓紙張。 力太大，則會壓破紙張；力太小，則會使力不夠，而引起裁切達不到要求。 根據任務要求，進行壓紙器機械系統(tǒng)總體方案設計，確定減速傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)的組成； 根據設計參數(shù)和設計要求，使執(zhí)行系統(tǒng)具有較好的傳力性能；選擇電動機型號，分配減速傳動系統(tǒng)中各級傳動的傳動比，并進行傳動機構的工作能力設計計算； 對壓紙系統(tǒng)進行結構設計，用CAD繪制裝配圖及關鍵零件工作圖。參考機械設計手冊及網上查詢法，設計壓紙器及其構件。蝸輪箱體、連接零件及傳動機構需要的圖紙（采用電腦設計立體圖、平面圖）。 關鍵詞：蝸輪蝸桿； 螺母； 螺桿； 蝸桿軸 現(xiàn)代的生活學習及各行各業(yè)中都離不開各種大小規(guī)格不同的紙張，如學習的書本用紙、合同用紙、發(fā)票用紙、圖畫用紙、印刷業(yè)更離不開各種大小的紙張。那么按一定規(guī)格生產出的紙張，必須要裁切才能得到各種大小不同的紙張。 人工切紙，勞動強度大，效率低，切出的紙張精度難以保證，因而有必要設計機器來裁切紙張。壓紙器的工作是由電機驅動，經減速傳動系統(tǒng)蝸桿蝸輪，帶動螺母，再將動力傳給螺桿，由螺桿直接帶動壓紙器松開或緊壓紙張。 力太大，則會壓破紙張；力太小，則會使力不夠，而引起裁切達不到要求。 1、設計任務：切紙機壓紙器 壓紙傳動是將壓紙器牢牢的壓在紙上，然后刀切紙，從而提高 紙張的裁切精度。它可分為三部分： 1.驅動設備即電動機； 2.傳動系統(tǒng)即蝸桿蝸輪傳動和螺桿螺母傳動； 3.壓紙執(zhí)行主體即壓紙器。 蝸輪壓紙，壓紙力平衡可靠，壓紙系統(tǒng)使用壽命長，這種類型和其他類型相比很經濟。 蝸桿蝸輪的傳動的特點：（1） 結構緊湊、傳動比大。 （2） 傳動平穩(wěn)，噪音小?！　? （3） 可制成具有自鎖性的蝸桿。 因此，選擇蝸桿蝸輪傳動。但也存在著缺點：嚙合處有較大的相對滑動，因而發(fā)熱量大，效率低，傳動效率一般在70%~80%之間。還有一個缺點就是造價高。 螺桿螺母的傳動，如圖可知：它是以傳遞動力為主。 這種傳動的特點：　要求較小的轉矩產生較大的軸向力。這種傳動為間歇性工作，工作速度不高。 蝸輪箱固定在機身上起了支撐作用。 電機作勻速轉動1420r/min，要求壓紙器下壓速度達到0.104m/s，再通過螺桿螺母傳動，使較小的轉矩產生較大的軸向力。因而，受力較大的軸承應用推力軸承。壓緊力大小在1000Ｎ左右。下壓距離在125mm內。要求較小的轉矩產生較大的軸向力。這種傳動為間歇性工作，工作速度不高，且要求可自鎖。 2、傳動方案 方案一：齒輪傳動： 優(yōu)點:瞬間傳動比恒定且穩(wěn)定性高,結構穩(wěn)定可靠,噪音低,傳動功率大效率高. 缺點:應用環(huán)境要求高,潤滑條件要好,不適合灰塵較多以及距離較遠的兩軸之間的傳動,制造和安裝精度高. 方案二：鏈條傳動： 缺點:磨損變形影響使用,使用過程有一定的聲響. 優(yōu)點:對應用環(huán)境要求一般吧不是很高,可用在高溫、重載、低速、塵埃較大的環(huán)境并且適合較遠兩軸間的傳動.其實自行車并不只是能用鏈條傳動,也可以用齒輪傳動的,只不過用齒輪傳動結構會更復雜些.可能會費力些 方案三：蝸桿蝸輪的傳動： 優(yōu)點： 結構緊湊、傳動比大。傳動平穩(wěn)，噪音小。 可制成具有自鎖性的蝸桿。 缺點：嚙合處有較大的相對滑動，因而發(fā)熱量大，效率低，傳動效率一般在70%~80%之間。還有一個缺點就是造價高。 壓紙器由電機驅動，經減速傳動系統(tǒng)蝸桿蝸輪，帶動螺母，再將動力傳給螺桿，由螺桿直接帶動壓紙器松開或緊壓紙張。如圖1： 圖 1 電機驅動，經減速傳動系統(tǒng)蝸桿蝸輪： 　 圖 2 蝸輪帶動螺母，再將動力傳給螺桿： 　 圖 3 3、設計內容 1.根據任務要求，進行壓紙器機械系統(tǒng)總體方案設計，確定減速傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)的組成 2. 根據設計參數(shù)和設計要求，使執(zhí)行系統(tǒng)具有較好的傳力性能。 3. 選擇電動機型號，分配減速傳動系統(tǒng)中各級傳動的傳動比，并進行傳動機構的工作能力設計計算。 4. 對壓紙系統(tǒng)進行結構設計，繪制裝配圖及關鍵零件工作圖。 5. 編寫機械設計畢業(yè)設計報告。 4、切紙機的壓紙傳動設計 4.1電機選擇 （1） 選擇電機的類型： 按工作要求和條件，選用三相異步電動機，封閉式結構，電壓380v，y型。 （2） 選擇電機的容量： 電機所需功率按式 由式 因此 由電機至壓紙器的傳動總效率為： ：軸承傳動效率： 0.98 ：蝸桿蝸輪傳動效率： 0.78 ：螺桿螺母傳動效率： 0.37 所以 （3）確定電動機的轉速 螺桿工作轉速為： 按表推薦的傳動比合理范圍，取蝸桿蝸輪的傳動比為10~40，故電動機轉速的可選范圍為： 根據容量和經濟情況，并符合這一范圍的轉速，由有關手冊查出并比較出，電動機型號為YS7124較適合。其主要性能如下表： 型號 額定功率 Kw 滿載時 轉速 r/min 電流 （380v時） A 效率 % 功率因數(shù) YS7124 0.37 1420 1.12 84 0.77 1 2 ? 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 由于本裝置只有一個減速器，所以減速器傳動比為 4.2計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 將傳動裝置由高速至低速為相鄰的傳動比 相鄰兩軸間的傳動效率 為各傳動裝置的輸入功率（kW） 為各傳動裝置的輸入轉矩（kW） 為各軸的轉速（r/min） 則各軸轉速： I蝸桿蝸輪 r/min 螺桿螺母 各傳動裝置輸入功率： I 蝸桿蝸輪 II螺桿螺母 各傳動輸出功率分別為輸入功率乘軸承效率0.98， 則 各傳動裝置輸入轉矩： 電機輸出轉矩： 傳動裝置輸入轉矩?。? 蝸桿蝸輪輸入轉矩： 5、蝸桿蝸輪設計 （1）. 選擇材料并確定許用應力 蝸桿：由于功率不大，采用45#鋼調質處理，硬度:217~255HBS。 　　　蝸輪：因轉速較高，采用抗膠合性能好的鑄錫青銅，正火處理，ZCuSn10P1金屬模鑄造。 　查表得：蝸輪材料的基本許用接觸應力： 　查表得：蝸輪材料的基本許用彎曲應力： 計算應力循環(huán)次數(shù)Ｎ（蝸輪轉速＝1420/2=64.5r/min） 次 計算壽命系數(shù)?。? 　　 計算許用應力： 　　　　　　 　　　　　　 （２）確定蝸桿蝸輪頭數(shù)和渦輪齒數(shù) 　　　根據傳動功率不大，并要求蝸桿有自鎖等情況，取。 　　　 　　　　 （３）計算蝸輪轉矩 由于在電機的選擇中可知： ＝ （４）按齒面接觸疲勞強度計算 　　　取載荷系數(shù)Ｋ＝１.08，由式得： 由表查得，按選取 得： 查表得： 由式得： 齒根的彎曲疲勞強度校核合格。 （5）驗算傳動效率 蝸桿分度圓速度為： 由表查得： 與原估計是相接近的。 （6） 熱平衡計算 取溫室 ，因通風散熱條件不好，取散熱系數(shù) 。 油溫 由式子得： 由于在范圍內，符合要求。 （7） 中心距a及各部分尺寸 （8） 精度選擇 由選擇精度等級。精度等級選擇參考GB10085 –88。 由于<3m/s, 故選8級精度。 （9） 繪制蝸桿、蝸輪零件圖 蝸桿 蝸輪 （10） 支撐蝸桿的軸承選擇 從蝸桿圖可知，支撐右邊的軸承內徑是20mm。 根據實際請況選軸承型號：GB278-82 型號 6004Z 軸承的校核： 因其為輕微沖擊，查表得沖擊負載系數(shù) 6、螺桿螺母設計 (1)選擇材料和許用應力 螺桿材料選45鋼,熱處理T235, 。 螺母材料選HT200,　淬火處理，由表可得： ,取50 , 。 螺旋系不是高速,由表可得:[Ｐ]=4～7，取4。 (2)按時磨性計算螺紋中徑 取1.2, 根據實際情況，可設計d=38 梯形螺紋，中徑精度，螺旋副標記為：Tr3816(8) 7H/7e。 螺紋高度 則螺紋圈數(shù) 圈. (3)自鎖性驗算 由于系雙頭螺紋,導程S=16，P=8mm.故螺紋升角為: 查表得：鋼對鑄鐵的,取0.15 可得： ，故可自鎖。 (4)螺桿強度驗算 由公式得，螺紋摩擦力矩： ，故螺桿強度可靠。 (5)螺母螺紋強度驗算 螺母材料強度低于螺桿故只需算螺母羅紋強度即可。 由公式可得出： 牙根寬度： b=0.65p=0.65*8=5.2 基本牙高： 代入公式得： 所以，螺母強度可靠。 (6)螺桿穩(wěn)定性驗算 從實際工作情況測得，壓紙器的最大工作高度125mm。 由表查得： 由公式得： 由表查得： 臨界載荷： 故穩(wěn)定性條件滿足。 (7)效率計算 由公式得： (8)繪圖 螺母 螺桿 (9)支撐螺母的軸承選擇 根據實際請況選軸承型號：7511E和7211AC 軸承的校核：查表得沖擊系數(shù)為 當量動載荷： 額定動載荷： ???? 7、設計小結 在指導老師劉老師和同學的細心指導和幫助下，這次畢業(yè)設計終于完成了。在畢業(yè)設計中自己遇到了很多的困難和問題，但經過自己的努力和老師的指導，克服這些難題。從這次畢業(yè)設計中自己收獲了很多。不僅系統(tǒng)的復習了大一大二所學的專業(yè)知識，還更好的把所學的知識和實際聯(lián)系到了一起 從開始直到設計基本完成，我有許多感想。這是我們比較獨立的在自己的努力下做一個與畢業(yè)相關的設計。首先要多謝老師給我們的這個機會，還要感謝諸多工程師的幫助。我深切的感覺到，在這次設計中也暴露出我們的許多薄弱環(huán)節(jié)，很多學過的知識不能靈活應用，在這次作業(yè)后才漸漸掌握，以前學過的東西自己并不是都掌握了，很多知識都已很模糊，經過這次設計又回憶起來了。 做設計的期間用到的AutoCAD畫圖軟件也在不斷練習中進一步深入，學會了如何去應用工程手冊，我體會到老師的良苦用心。 總的說來，我感覺這次畢業(yè)設計中學到了很多東西，是很有意義的。 ? ? 參考文獻 [1]陳立德主編.機械設計基礎.北京：高等教育出版社，2004 [2]龔桂義主編.機械設計畢業(yè)設計指導書.北京：高等教育出版，1990 [3]成大先主編.機械設計手冊.第一卷，第二卷，第三卷.北京：化學工業(yè)出版社，2008 [4]李澄，吳天生，聞百橋主編.機械制圖.北京：高等教育出版社，2008 [5]陳于平，高曉康.互換性與測量技術.北京：高等教育出版社，2005年 [6] 東北工學院《機械零件設計手冊》編寫組主編.機械零件設計手冊.北京：冶金工業(yè)出版社，1991 [7]張志禮等.機械設計.北京：科學出版社，2008 [8]鞏云鵬等.機械設計課程設計.北京：冶金工業(yè)出版社，1999 [9]石永剛、吳央芳主編.凸輪機構設計與應用創(chuàng)新.北京：機械工業(yè)出版社，2007 [10]王金，張錫安.機械設計程序設計.沈陽：東北工學院出版社，1991 17