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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 中原工學(xué)院 ? 課程設(shè)計 ???????? 課程名稱：機(jī)械設(shè)計（上）課程審計 課 程 號：DB 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級：機(jī)自131班 學(xué) 號：3 學(xué)生姓名：劉旭東 指導(dǎo)教師：程軍紅 2015年06 月26 日 題目：半自動平壓模切機(jī)的模切設(shè)計 ? ????????????????????? 設(shè)計者：劉旭東 同組成員：王超凡、李俊熙

2、 目錄 <一>：課程設(shè)計任務(wù) 一、設(shè)計題目: 半自動平壓模切機(jī)的模切機(jī)構(gòu) 二、工作原理及工藝動作過程 半自動平壓模切機(jī)是印刷、包裝行業(yè)壓制紙盒、紙箱等紙制品的專用設(shè)備.它可對各種規(guī)格的紙板、厚度在4mm以下的瓦愣紙板，以及各種高級精細(xì)的印刷品進(jìn)行壓痕、切線、壓凹凸。經(jīng)過壓痕、切線的紙扳，用手工或機(jī)械沿切線處去掉邊料后，沿著壓出的壓痕可折疊成各種紙盒、紙箱，或制成凹凸的商標(biāo)。 壓制

3、紙板的工藝過程主要分兩部分，一為將紙板走紙到位，二是對紙板沖壓模切。如圖一所示，4為工作臺面，工作臺上方的1為雙列鏈傳動，2為主動鏈輪，3為走紙模塊，其兩端分別固定在前后兩根鏈條上，橫塊上裝有若干個夾緊片。主動鏈輪由間歇機(jī)構(gòu)帶動，使雙列鏈條作同步的間歇運(yùn)動。每次停歇時，鏈上的一個走紙模塊剛好運(yùn)動到主動鏈輪下方的位置上。這時，工作臺面下方的控制機(jī)構(gòu)，其執(zhí)行構(gòu)件7作往復(fù)移動，推動橫塊上的夾緊裝置，使夾緊片張開，操作者可將紙板8喂入，待夾緊后，主動鏈輪又開始轉(zhuǎn)動，將紙板送到具有固定上模5和可動下模6的位置。鏈輪再次停歇。這時，在工作臺面下部的的主傳動系統(tǒng)中的執(zhí)行構(gòu)件（滑塊）和下模6為一體向上移動，實

4、現(xiàn)紙板的壓痕、切線（稱為模壓或壓切）、壓切完成以后，鏈條再次運(yùn)行，當(dāng)夾有紙板的模塊走到某一位置時，受另一機(jī)構(gòu)（圖上未表示）作用，使夾緊片張開，紙板落到收紙臺上，完成一個工作循環(huán)。與此同時，后一個橫塊進(jìn)人第二個工作循環(huán)。將已夾緊的紙板輸入壓切處，如此實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)工作。 本題要求按照壓制紙板的工藝過程設(shè)計下列幾個機(jī)構(gòu)：使下壓模運(yùn)動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，起減速作用的傳動機(jī)構(gòu)；控制橫塊上夾緊裝置（夾緊紙板）的控制機(jī)構(gòu)。 圖 （1）平壓模切機(jī)工藝動作示意圖 圖 （2）模切機(jī)的生產(chǎn)阻力曲線 三、原始數(shù)據(jù)和設(shè)計要求 1、每小時壓制紙板3000張。 2、傳動

5、機(jī)構(gòu)所用電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=1450r/min，滑塊推動下模向上運(yùn)動時所受生產(chǎn)阻力如圖2所示，在其工作行程的最后2mm范圍內(nèi)受到生產(chǎn)阻力為Fc=2×106N，回程時不受力. 下模和滑塊的質(zhì)量約120kg。 3、下模向上移動的行程長度H=50±0.5mm?；爻痰钠骄俣葹楣ぷ餍谐唐骄俣鹊?.3倍， 4、工作臺離地面的距離約1200mm。 5、按照壓制紙板的工藝過程要求設(shè)計下列幾機(jī)構(gòu)：使下壓模往復(fù)運(yùn)動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)；起減速作用的傳動機(jī)構(gòu)；控制橫塊上壓緊裝置（壓緊紙板）的控制機(jī)構(gòu)。所設(shè)計機(jī)構(gòu)的性能要良好，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，節(jié)省動力，壽命長，便于制造。 四、設(shè)計方案提示 根據(jù)半自動平壓模切機(jī)的工作原理，

6、把機(jī)器完成加工要求的動作分解成若干種基本運(yùn)動。進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動方案設(shè)計時，最主要的是要弄清設(shè)計要求和條件，掌握現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的基本性能，靈活地應(yīng)用現(xiàn)有機(jī)構(gòu)或有創(chuàng)造性地構(gòu)思新的機(jī)構(gòu)，以保證機(jī)器有完善的功能和盡可低的成本。完成一項運(yùn)動，一般說總有幾種機(jī)構(gòu)可以實現(xiàn)，所以，不同的機(jī)構(gòu)類型及其組合將構(gòu)成多種運(yùn)動方案。對本題進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動方案設(shè)計時可考慮一下機(jī)構(gòu)方案： 1、實現(xiàn)下模往復(fù)移動和執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般可采用具有急回或曾力特性的六桿沖壓機(jī)構(gòu)。 2、傳動機(jī)構(gòu)可采用連續(xù)勻速運(yùn)動的減速機(jī)構(gòu)，有帶傳動與兩級齒輪傳動串聯(lián)，帶傳動與行星輪系串聯(lián)等。 3、控制加緊裝置的機(jī)構(gòu)可采用具有一端停歇的往復(fù)移動運(yùn)動機(jī)構(gòu)，有圖輪機(jī)構(gòu)，有

7、圓弧槽的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等。 4、由于沖壓模切機(jī)構(gòu)只在短時間內(nèi)承受很大的生產(chǎn)阻力，為了減小周期性波動可選用較小的電動機(jī)，并安裝飛輪。 五：設(shè)計任務(wù) 1、根據(jù)設(shè)計要求與原始數(shù)據(jù)每組考慮至少2~3鐘系統(tǒng)運(yùn)動方案，并對其傳動性能進(jìn)行初步的分析比較，畫出運(yùn)動方案簡圖。經(jīng)小組討論選定一種較佳運(yùn)動方案； 2、根據(jù)工藝動作的順序和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動循環(huán)圖。 3、進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動方案的評價； 4、完成說明書一份。設(shè)計說明書應(yīng)包括設(shè)計題目、設(shè)計要求、方案設(shè)計和選型、方案評價，執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動循環(huán)圖，課程設(shè)計總結(jié)，參考文獻(xiàn)。 <二>：執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能原理 如圖(3)所示，4為工作臺面，工作臺上方的1為雙列鏈傳動，2

8、為主動鏈輪，3為走紙模塊，其兩端分別固定在前后兩根鏈條上，橫塊上裝有若干個夾緊片。主動鏈輪由間歇機(jī)構(gòu)帶動，使雙列鏈條作同步的間歇運(yùn)動。每次停歇時，鏈上的一個走紙模塊剛好運(yùn)動到主動鏈輪下方的位置上。這時，工作臺面下方的控制機(jī)構(gòu)，其執(zhí)行構(gòu)件7作往復(fù)移動，推動橫塊上的夾緊裝置，使夾緊片張開，操作者可將紙板8喂入，待夾緊后，主動鏈輪又開始轉(zhuǎn)動，將紙板送到具有固定上模5和可動下模6的位置。鏈輪再次停歇。這時，在工作臺面下部的的主傳動系統(tǒng)中的執(zhí)行構(gòu)件（滑塊）和下模6為一體向上移動，實現(xiàn)紙板的壓痕、切線（稱為模壓或壓切）、壓切完成以后，鏈條再次運(yùn)行，當(dāng)夾有紙板的模塊走到某一位置時，受另一機(jī)構(gòu)（圖上未表示）作

9、用，使夾緊片張開，紙板落到收紙臺上，完成一個工作循環(huán)。與此同時，后一個橫塊進(jìn)人第二個工作循環(huán)。將已夾緊的紙板輸入壓切處，如此實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)工作。 圖(3)平壓模切機(jī)工藝動作示意圖 <三>：執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動規(guī)律及型式設(shè)計 執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的規(guī)律分成兩個部分，一是輔助運(yùn)動，它可以用于完成紙板的夾緊，走紙，松開等動作。對實現(xiàn)該運(yùn)動的傳動機(jī)構(gòu)要求做間歇運(yùn)動；二是主運(yùn)動，完成對紙板的壓切動作，要求裝有模板的滑塊做直線往復(fù)運(yùn)動.其加工紙板的工藝動作流程如圖(4) 半自動平壓模切機(jī)加工紙板工藝流程圖 紙盒余料 松開走紙 輸出走紙 模切沖壓 輸入走紙

10、夾緊紙板 印刷紙板 1、 送料機(jī)構(gòu)的選型 圖(4)機(jī)構(gòu)加工紙板流程圖 送料： 1）、紙板的輸送：分為雙列鏈傳動機(jī)構(gòu)和帶輪傳動機(jī)構(gòu)。 對于紙板的輸送構(gòu)件，選用雙列鏈輪傳動： a、相對皮帶傳動而言，雙列鏈輪傳動精度較高，有利于紙板的精確走紙定位； b、適合于本機(jī)構(gòu)的遠(yuǎn)距離傳遞； c、本機(jī)構(gòu)在長時間傳輸、模切時摩擦大，易發(fā)熱，而雙列

11、鏈輪傳動機(jī)構(gòu)適合于長時間在此惡劣環(huán)境下工作。 另外，使用皮帶輪傳動其易打滑，易變形，傳輸精度低，傳遞效率低。 圖（5）雙列鏈傳動正視圖 ， 2）、紙板停歇：分為凸輪機(jī)構(gòu)、特殊齒輪機(jī)構(gòu)和槽輪機(jī)構(gòu) 經(jīng)過討論及分析應(yīng)選用特殊齒輪鏈輪。 a采用特殊齒輪加工和維修方便，工作可靠； b易實現(xiàn)從動件的運(yùn)動時間與靜止時間的比例在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)； c工作時面接觸為間歇運(yùn)動，不易磨損。 主動鏈輪做單向間歇運(yùn)動，選擇齒輪（4個）與不完全齒輪（1個）組合，將鏈條安放在完全齒輪上，在將完全齒輪與不完全齒輪連接，不完全齒輪轉(zhuǎn)

12、動帶動完全齒輪轉(zhuǎn)動。 圖（6）不完全齒輪 圖（7） 不完全齒輪嚙合 3)對于紙板的固定，可選用剛性彈簧夾或普通彈簧夾。 選用剛性彈簧夾 a、 剛性彈簧夾具有剛性彈簧力的作用，不僅可以自動的將紙板夾緊，而且可以準(zhǔn)確平穩(wěn)的實現(xiàn)走紙運(yùn)動； b、能準(zhǔn)確、方便、自動的實現(xiàn)紙板的夾緊和松開動作。 c、使用普通夾子較難實現(xiàn)紙板的自動夾緊和松開的工藝動作以及平穩(wěn)走紙的目的。 圖（8） 剛性彈

13、簧夾 最終選型：紙板的輸送選用雙列鏈輪傳動；紙板的停歇選用殊齒輪組；紙板的固選用剛性彈簧夾。 模切沖壓機(jī)構(gòu)的選型 1）、可選機(jī)構(gòu) 機(jī)構(gòu) 供選機(jī)構(gòu) 急回機(jī)構(gòu) 直動推桿凸輪機(jī)構(gòu) 平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 2）、選型原因： a、相對凸輪機(jī)構(gòu)而言，連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動副一般均為低副，其運(yùn)動副元素為面接觸，壓力較小，潤滑好，磨損小，則承載能力較大，有利于實現(xiàn)增力效果。 b、連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計、加工制造容易，經(jīng)濟(jì)性好，且低副一般為幾何封閉，工作的可靠性好。 c、在滿足運(yùn)動要求的條件下，連桿機(jī)構(gòu)可以靈活改變各桿件的相對長度來調(diào)節(jié)運(yùn)動規(guī)律，適用性強(qiáng)。 另外，凸輪機(jī)構(gòu)增力效果差，

14、設(shè)計加工制造困難，適用性差。 最終選型：平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 型式設(shè)計： 方案A 示意圖如圖（9） 1-凸輪、 2-頂桿、3-滑塊、4-不完全齒輪、5-完全齒輪、 6-曲柄、7-頂桿 圖（9）凸輪頂桿機(jī)構(gòu)簡圖 1)機(jī)械的運(yùn)動分析 下模向上運(yùn)動進(jìn)行模切運(yùn)動時會產(chǎn)生很大的生產(chǎn)阻力，但是直動推桿凸輪機(jī)構(gòu)不能承受很大的阻力，所以選用直動推桿凸輪機(jī)構(gòu)來完成沖壓模切并不是很合理；凸輪機(jī)構(gòu)長時間帶動走紙機(jī)構(gòu)進(jìn)行間歇運(yùn)動，將會使工作磨損變形產(chǎn)生的微小誤差積累，這會造成走紙機(jī)構(gòu)定位的準(zhǔn)確性下降，最終引起各執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的配合運(yùn)動失調(diào)。 2)機(jī)械的結(jié)構(gòu)合理性分析 該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單緊湊

15、，但是，凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)用會造成整體機(jī)構(gòu)的尺寸和重量都變大。 3） 機(jī)械的機(jī)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性分析 凸輪機(jī)構(gòu)和錐圓柱齒輪的設(shè)計、制造較難，用料較大，生產(chǎn)成本較高，況且維修方面的技術(shù)含量較高，經(jīng)濟(jì)成本較高。 總體上機(jī)械功能的實現(xiàn)較差 方案B 示意圖如圖（10） 1-凸輪、2-圓柱滾子、3-連桿、6-滑塊、7-不完全齒輪、8-完全齒輪、9-鏈輪、10-曲柄 圖（10）凸輪六桿機(jī)構(gòu)設(shè)計簡圖 1） 機(jī)械的運(yùn)動分析 通過凸輪連接與平面六桿機(jī)構(gòu)的組合，能夠合理的完成沖壓過程，但是機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)計比較困難，并且傳動過程較長，能量易損失，傳動效率低。 2)機(jī)械結(jié)構(gòu)的合理性分析

16、 該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，但是，凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)用會造成整體機(jī)構(gòu)的尺寸和重量都變大且設(shè)計比較復(fù)雜繁瑣。 3） 機(jī)械機(jī)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性分析 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計、制造較難，用料較大，生產(chǎn)成本較高，況且維修方面的技術(shù)含量較高，經(jīng)濟(jì)成本較高。 總體上機(jī)械的傳動性功能實現(xiàn)欠佳，尺寸及輪廓設(shè)計困難。 方案C 示意圖如圖（11） 1-圓柱、2-連桿、3-搖桿、4-連桿、5-滑塊、6-不完全齒輪、7-完全齒輪、8-鏈輪、9-曲柄、10-頂桿 圖（11）齒輪六桿機(jī)構(gòu)簡圖 (1)機(jī)械的運(yùn)動分析 雙列鏈傳動機(jī)構(gòu)和齒輪的組合傳動，功率損失小，機(jī)械效率高，可靠性高；平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)能夠

17、承受很大的生產(chǎn)阻力，增力效果好，可以平穩(wěn)的完成模切任務(wù)；使用剛性彈簧夾自動的實現(xiàn)紙板的夾緊與松開動作，并運(yùn)用特殊齒輪組完成走紙的間歇運(yùn)動和準(zhǔn)確的定位，以實現(xiàn)與沖壓模切的協(xié)調(diào)配合。 2)機(jī)械結(jié)構(gòu)的合理性分析 該機(jī)構(gòu)各構(gòu)件結(jié)構(gòu)簡單緊湊，尺寸設(shè)計相對于凸輪而言簡單，且沒有凸輪機(jī)構(gòu)沉重，運(yùn)行平穩(wěn)協(xié)調(diào)。 3)機(jī)械的經(jīng)濟(jì)性分析 平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計，加工制造簡單，使用壽命長，維修容易，經(jīng)濟(jì)成本低，雖然特殊齒輪組設(shè)計加工難度較大，成本偏高，但與其他等效備選機(jī)構(gòu)相比，其能更好的實現(xiàn)工作要求，以帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。 <四>：主機(jī)構(gòu)的運(yùn)動設(shè)計 半自動平壓模切機(jī)構(gòu)的主運(yùn)動如圖(12)

18、 圖（12）主機(jī)構(gòu)運(yùn)動見圖 AB=b-a,BC=e，CD=c，AD=d，CG=f，AC=a+b 有于回程的平均速度為工作行程的1.3倍可知極位夾角θ=K-1K+1×180°=23.478° 由于 H=50mm 在?ABC和?BCD中，由余弦定理得： c21-cosφ=a21+cosθ+b2（1-cosθ） 同理，在?BDF和?CDG中分別可得： cosφ1=c2+l2-f22c·l cosφ2=c2+（l+H）2-f22c·（l+H） 則 φ=φ1-φ2 在?ABC中，得 cosα=e2+（a+

19、b）2-（b-a）22e（a+b） β=90°--12φ-α 故d=（a+b）2+c2-2（b+a)·c·cosβ 另外桿a為曲柄的條件為： （1） 在a、b、c、d四桿中，a為最短桿，c為最長干； （2） a+c≤b+d 根據(jù)以上分析，可取 l=500mm c=400mm f=300mm 帶入以上公式可得 a2×1.917+b2×0.083=480 考慮a為曲柄的條件，可得各桿長 a=15mm b=36mm c=400mm d=388mm f=300mm l=500mm <五>：執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計 .如圖（

20、13） 1- 鏈輪與齒輪的組合、2-齒輪、3-齒輪與圓柱的組合、4-鏈輪與齒輪的組合、9、10-鏈輪與圓柱的嚙合 圖（12）執(zhí)行系統(tǒng)簡圖 執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合圖如圖（8），由于電機(jī)的原動力輸入通過齒輪傳動將動力傳給A，在圖中A即為原動件。在圖中由于A1與10通過鏈條傳動將動力傳給10,10為不完全齒輪，11為完全齒輪，通過完全齒輪與不完全齒輪通過一定傳動比的相互嚙合運(yùn)動從而達(dá)到紙板的停歇運(yùn)動。 原動件1通過2、3的傳動即通過3個齒輪的嚙合將動力傳動給3，在六桿機(jī)構(gòu)中，即3為原動件。由于不同齒輪的傳動，從而使沖壓模塊8完成往復(fù)的沖模運(yùn)動。3與4兩齒輪嚙

21、合，然后通過4與9的鏈條傳動將動力傳給9，然后由F完成橫壓彈簧夾的夾紙工作，在整個運(yùn)動循環(huán)過程中，機(jī)械運(yùn)行平穩(wěn)，配合協(xié)調(diào)，可以達(dá)到工作的要求。 <六>：方案評價總結(jié) 對上述的幾個方案，從機(jī)械的運(yùn)動、經(jīng)濟(jì)性、及其合理性分析，我認(rèn)為方案C為最合理的方案。 1． 凸輪機(jī)構(gòu)的外形及尺寸設(shè)計困難且不易加工，在磨損之后，準(zhǔn)確性將會變差。 2． 方案B雖然也為齒輪與劉連桿機(jī)構(gòu)的傳動設(shè)計但是它與方案C的六桿機(jī)構(gòu)相對比，其受力狀況欠佳，易損壞，且承受的載荷不宜過大 綜上：方案C為最終的設(shè)計和使用方案。  <七>：課程設(shè)計總結(jié)（體會） <八>：參考文獻(xiàn) 1、 申永勝、機(jī)械原理教程、清華大學(xué)出版社

22、 2、 申永勝、機(jī)械原理輔導(dǎo)與習(xí)題、清華大學(xué)出版社 3、 程軍紅、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)、陜西科技出版社 4、 唐亞楠、機(jī)械原理、中國礦業(yè)大學(xué)出版社 5、 張霄鵬、機(jī)械設(shè)計、中國礦業(yè)大學(xué)出版社 <九>附錄 執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計補(bǔ)充說明 1、由于平面六桿機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K=1.3，即極位夾角 θ=180°K-1K+1=23.5°并知該運(yùn)動周期分為兩部分，以156.5°為分界線。 2、當(dāng)主軸轉(zhuǎn)角為0°---156.5°，下模從行程最低點(diǎn)開始，在平面六桿機(jī)構(gòu)的帶動下向上移動至預(yù)定模切位置，進(jìn)行沖壓模切；當(dāng)主軸轉(zhuǎn)角為156.5°--360°，下模完成模切動作，快速急回運(yùn)動至行程最低點(diǎn)即下一周期起點(diǎn)。 3、走紙機(jī)構(gòu)的分析 當(dāng)主軸轉(zhuǎn)角為0°-156.5°，特殊齒輪組（用于完成間歇運(yùn)動）沒有嚙合運(yùn)動，鏈輪鏈條處于靜止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)主軸轉(zhuǎn)角為156.5°-360°，特殊齒輪組輪齒參與嚙合，帶動鏈輪鏈條運(yùn)動，進(jìn)行走紙運(yùn)動。 4、夾緊裝置的分析 當(dāng)主軸轉(zhuǎn)角為0°---156.5°，帶動夾子的曲柄圓柱走過推程，進(jìn)入遠(yuǎn)休止使剛性彈簧夾完成夾紙動作；當(dāng)主軸轉(zhuǎn)角為156.5°--360°，圓柱曲柄處于近休止?fàn)顟B(tài)使剛性彈簧夾處于夾緊狀態(tài)。 運(yùn)動循環(huán)圖如圖（13） 圖（13）半自動平壓模切機(jī)的運(yùn)動循環(huán)圖 專心---專注---專業(yè)