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北京印刷學院 畢業(yè)設計（論文） 課 題 名 稱： 模切機給紙部分設計 專 業(yè) 班 級： 機械工程及自動化10－1班 學 生 姓 名： 李智超 學 生 學 號：100110116 起迄日期： 2013年11月9日— 2014年5月23日 指導教師： 孫玉秋 職稱： 副教授 日期： 2014年 05 月15 日 31 畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要 本文主要介紹模切機的發(fā)展狀況，模切機給紙部分結構設計原理，模切機給紙部分總體方案分析及確定，模切機給紙部分結構設計內容所包含的機械圖紙的繪制，給紙部分的計算，結構設計結論與建議。 整機結構主要由電動機產生動力通過聯軸器將需要的動力傳遞到帶輪上，提高勞動生產率和生產自動化水平。工業(yè)生產中經常出現的笨重工件的搬運和長期、頻繁、單調的操作，采用給紙部分是有效的；此外，它能在高溫、低溫、深水、宇宙、放射性和其它有毒、污染環(huán)境條件下進行操作，更顯示其優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前途。 本論文研究內容： (1) 模切機給紙部分總體結構設計。 (2) 模切機給紙部分工作性能分析。 (3)電動機的選擇。 (4) 模切機給紙部分的傳動系統、執(zhí)行部件。 (5)對設計零件進行設計計算分析和校核。 (6)繪制整機裝配圖及重要部件裝配圖和設計零件的零件圖。? ? 關鍵詞：模切機給紙部分，結構設計，三維建模；步進電機 畢業(yè)設計說明書（論文）外文摘要 This paper mainly introduces the development status of the die-cutting, die-cutting machine to the principle part structure design paper, die-cutting machine to the overall scheme of paper part analysis and determination of mechanical drawing, drawing die cutting machine includes feeding part structure design content, to the calculation of paper part, conclusion and suggestion of structure design. The structure is mainly produced by the motor power through the coupling will need to transfer the power to the belt wheel, improve labor productivity and automation level of production. Industrial production in the often cumbersome workpiece handling and frequent, the long, monotonous operation, the paper is effective; in addition, it can operate in high temperature, low temperature, water, the universe, radioactive and other toxic, environmental pollution condition, more show its superiority, there are broad development prospects the. The research of this thesis: (1) the paper part of the overall structure design for the die cutting machine. (2) die cutting machine for working performance analysis part of the paper. (3) the choice of motor. (4) the die-cutting machine to drive system, paper part of the executive component. (5) the design of components for the design calculation and check. (6) to draw the assembly drawing and parts assembly diagram and parts diagram design. Keywords: die cutting machine paper feeding part, structure design, 3D modeling; stepping motor 目 錄 1 緒 論 1 1.1 模切機定義 1 1.2 模切機工作原理 1 1.3 模切機種類 1 1.4 模切機發(fā)展趨勢 2 2 模切機給紙部分裝置總體方案設計 5 2.1模切機的設計要求 5 2.2模切機工藝流程圖 5 2.3 模切機給紙方案分析與比較 6 3 模切機系統給紙部分的機械計算 9 3.1 同步帶的概述 9 3.1.1 同步帶介紹 9 3.1.2 同步帶的特點 9 3.1.3 同步帶傳動的主要失效形式 10 3.1.4 同步帶傳動的設計準則 12 3.1.5 同步帶分類 12 3.2 電機的選取 13 3.3 同步帶傳動計算 14 3.3.1 同步帶計算選型 14 3.3.2 同步帶的主要參數（結構部分） 17 3.3.3 同步帶的設計 19 3.3.4 同步帶輪的設計 20 3.4 軸的設計 20 3.5 軸的校核 21 3.6 鍵的校核 22 3.7 軸承的校核 22 4 分紙頭機構和壓紙吹嘴機構的設計分析 24 4.1 輸紙機構中分離頭介紹 24 4.2 分紙頭的功用和組成 24 4.3 壓紙吹嘴機構介紹 25 總 結 28 致 謝 29 參考文獻 30 1 緒 論 1.1 模切機定義 模切機（Die Cutting Machine ）又叫啤機、數控沖壓機，主要用于相應的一些非金屬材料、不干膠、EVA、雙面膠、電子、手機膠墊等的模切（全斷、半斷）、壓痕和燙金作業(yè)、貼合、自動排 廢，模切機利用鋼刀、五金模具、鋼線（或鋼板雕刻成的模版），通過壓印版施加一定的壓力，將印品或紙板軋切成一定形狀。是印后包裝加工成型的重要設備。 1.2 模切機工作原理 模切機的工作原理是利用模切刀、鋼刀、五金模具、鋼線（或鋼板雕刻成的模版），通過壓印版施加一定的壓力，將印品或紙板軋切成一定形狀。若是將整個印品壓切成單個圖形產品稱作模切；若是利用鋼線在印品上壓出痕跡或者留下彎折的槽痕稱作壓痕；如果利用陰陽兩塊模板，通過給模具加熱到一定溫度，在印品表面燙印出具有立體效果的圖案或字體稱為燙金；如果用一種基材復在另一種基材上稱為貼合；排除除正品以外其余的部分稱為排廢；以上可以統稱為模切技術。 1.3 模切機種類 1、圓壓圓模切機 ASAHI 全自動平壓模切機 CartonMaster 一個滾筒相當于壓印滾筒，模切時施加壓力；另外一個是滾筒刀模。滾筒刀模有木質和金屬兩大類，前者主要模切很厚的瓦 楞紙板，后者有采用化學腐蝕或電子雕刻方法加工的金屬滾筒刀模，主要用于不干膠標簽及商標的模切，還有一種金屬滾筒刀模主要用于中高檔長線產品，采用壓切 式或剪切式形式。 2、圓壓平模切機 圓壓平模切機在市場上的應用很少，國內沒有專業(yè)生產廠家，這里不贅述。 3、平壓平模切機 平壓平模切機是目前應用最廣泛的最普遍的類型，也是國內外生產廠家最多的機型。國內的有上海亞華、唐山玉印、信川機 械、北人集團公司、河南新機集團、北京勝利偉業(yè)印刷機械有限公司等生產廠家；國外有瑞士BOBST、德國IMG、日本ASAHI、美國標準紙盒機械公司、 西班牙IBERICA、韓國YoungShin機械有限公司、日本IIJIMA以及等生產廠家。平壓平模切機可以用于各種類型的模切，既能人工續(xù)紙半自動 模切，也能全自動高速聯動模切；既能模切瓦楞紙板、卡紙、不干膠，又能模切橡膠、海綿、金屬板材等。 立式平壓平模切機，俗稱老虎嘴，一說其工作時類似嘴的咬合動作，一說其工作起來不安全容易傷人，因而得名。不管怎 樣，形象地說明了立式平壓平模切機的工作特點。立式平壓平模切機在結構上主要分為機身和壓架兩大部分，模切版臺裝在機身上。按照其動作方式有兩種類型：單 擺式和雙擺式。所謂單擺式是指模切時，壓架擺動，機身不動（即版臺不動），版臺與壓架下部先接觸，上部后接觸，模切結束時上部先離開，下部后離開，這樣受 力時間不同，且受力不均，因此使用越來越少，慢慢淘汰了。雙擺式是指模切時，機身和壓架都有動作，接觸之前壓架平版和版臺是平行的，之間的接觸形式是平行 移動，因此壓力大而均勻。生產的立式平壓平模切機大部分屬于此種類型。立式平壓平模切機根據自動化程度又可以分為半自動和全自動兩種類型。目前國內生產的 立式平壓平模切機（老虎嘴）主要是半自動的，模切是機器完成的，給紙和收紙是靠人工完成。由于生產質量和生產效率與操作者的熟練程度有關，且容易出安全事 故，所以美國等發(fā)達國家已經明令禁止使用這種設備了。 4適用范圍 1、膠貼制品:對各種電子：電器特殊膠墊、硅膠貼、魔術貼、導電膠、強力雙面膠、3M、索尼特殊膠貼、背光屏等電子業(yè)、IT業(yè)薄膜開關、汽車制造業(yè)中所使用膠貼產品。 2、防塵材料：化妝棉、相機棉、高密海綿、過濾棉、防塵網、無紡布。 3、防震產品：回力膠墊、橡膠、透明腳墊、PORON墊、3M、阻燃EVA、高發(fā)泡。 4、絕緣材料：防火快巴紙、鋁箔、銅箔、PVC、PET、牛皮紙、海綿護套、珍珠護套。 5、EMI屏蔽材料:銅箔,鋁箔,導電布,吸波材 6、耐熱隔熱材料：矽膠片、透明云母片、纖維布、隔熱棉（布）。 7、紙質包裝材料：瓦楞紙，包裝紙和紙板 1.4 模切機發(fā)展趨勢 我國模切機技術現狀 在眾多印后設備品種中，我國模切機產品的技術和產業(yè)化已經達到較高的水平，其主要標志表現在以下幾個方面： 一是模切機的進口額下降，出口額在不斷提高。據海關統計：2002年進口模制成型設備461臺，2529.1萬美 元；2003年進口455臺，2602.8萬美元；2004年1～3季度僅進口213臺，1715.1萬美元；預計全年進口趨勢在下降。2002年出口 765臺，1086.1萬美元；2003年出口1066臺，1389.3萬美元；2004年1～3季度出口958臺，1559.1萬美元，預計全年出口將 超過去年。 二是模切機的品種基本滿足國內印刷包裝業(yè)的生產需求。國內已經可以制造包括全自動平壓平模切機在內的商標模切機、不 干膠商標模切機、圓壓圓模切機、圓壓平模切機、平壓模切壓痕機（老虎嘴模切機）等產品，已經可以制造聯動線上的模切單元，如：柔性版印刷機、凹版印刷機、 不干膠印刷機、瓦楞紙印刷開槽機等設備的模切單元。 三是制造全自動和半自動模切機的企業(yè)已經超過20家。其中主要廠家有上海亞華、北人集團、唐山玉印、天津長榮、北京 勝利偉業(yè)、湖北京山、河南新鄉(xiāng)、上海耀科、上海鼎龍、上海旭恒、青島美光等企業(yè)。商標模切機有多家企業(yè)在生產，其中主要廠家有咸陽和豐、北京馬昌營等企 業(yè)。生產平壓模切壓痕機（老虎嘴模切機）的企業(yè)更是數不勝數。 全自動平壓平模切機水平分析 全自動平壓平模切機是印刷包裝品印后加工的重點設備，不但是一種高效、安全、高質量的模制成型設備，同時，同時．又 是平壓模切壓痕機(老虎嘴模切機)的更新換代產品，受到包裝印刷企業(yè)的青睞。這種設備的廣泛應用和廣闊的市場前景，已經吸引不少企業(yè)進入全自動平壓平模切 機的制造行列．使我國全自動平壓平模切機已經形成完整的產品品種系列，在技術上也達到較高的水平。 全自動平壓平模切機的工作原理是輸紙機通過送紙部件將紙張送入前規(guī)和側規(guī)定位，再由牙排將紙張送到模切機構進行二次 定位進行模切，模切后再由牙排送達清廢機構，清廢后再進入收紙部，從而完成模切作業(yè)。我國全自動平壓平模切機的技術水平已經有大幅度的提高，主要表現在： 先進企業(yè)設備的模切速度指標已經達N8000張/小時．模切精度已經達到±0．1～0.2mm，多數企業(yè)生產的全自動平壓平模切機普遍帶有清廢裝置，還有 的企業(yè)能夠制造全息燙金模切兩用的模切機，也有一些企業(yè)能夠制造模切瓦楞紙的全自動平壓平模切機和半自動平壓平模切機。這些設備的基礎件大都采用鋼結構墻 板，加工中心加工．精度和剛性得到充分保證。全自動平壓平模切機的技術難點如：凸輪間歇機構、鏈條導軌、叼紙牙排都有我國的自主專利技術和知識產權。設備 上廣泛應用觸摸屏技術、變頻調速技術和可編程序控制器技術，設備的穩(wěn)定性、可靠性有很大提高。模制成型設備出口逐年增加，2004年進口大幅下降的事實已 經證明國產全自動平壓平模切機的技術水平在提高用戶的認可度在增強。 為了確保這種類型模切機產品質量，全國印刷機械標準化技術委員會在上個世紀末已經制定相關的技術標準，其中有JB/T8161998平壓模切機和JB/T9151999平壓平燙金機兩個標準，用于指導企業(yè)生產和國家對質量的監(jiān)督抽查。 自動化、智能化、多功能化方向發(fā)展 中國首臺圓壓圓模切機 模切機的多個可編程控制器之間的數據通訊；LCD智能操作顯示屏，人-機對話；利用光導纖維傳感器檢測光標，精確定位；數字伺服；全息鋁箔表 面張力控制；燙印全息機械精密制造技術等都將不斷運用。除了模切之外，還要求能夠燙金和自動清廢。以坤輪機械公司的數控模切機為例，從給紙、模切/燙金， 到上、下貼合/排廢，最后收紙/切張全部自動完成，用戶不要求絕對的高速度，但是要求穩(wěn)定可靠。模切機作為印后包裝印刷品加工的主要設備，已經在我國形成 不同的檔次、針對多種印刷包裝產品門類齊全、品種豐富的設備家族，基本上滿足了國內對設備的需求。模切機的發(fā)展趨勢有以下特點： 1．圓壓圓連線模切將是大批量印刷包裝產品的最好模切方式。已經用于柔性版印刷生產線、表格印刷機、瓦楞紙印刷開槽模切機、輪轉式不干膠商標印刷機、凹版印刷模切生產線等連線印刷包裝設備。隨著印刷科技的發(fā)展，尤其是圓模切滾筒的加工工藝水平的提高，圓模切的應用范圍將更加廣泛，模切的生產效率將進一步提高。 2．隨著印刷包裝業(yè)的快速發(fā)展，企業(yè)的規(guī)模不斷擴大。全自動平壓平模切機的應用市場將不斷擴大。相比之下，半自動平壓模切壓痕機的銷售市場將進一步下降，除生產力低下、操作者勞動強度大等理由之外，安全性差，容易發(fā)生工傷事故的弊端，是其走下坡路的主要理由。但是，由于我國印刷包裝業(yè)規(guī)模水平差距很大，這種設備還會有一定的市場，仍然會發(fā)揮作用。 3．傳統的不干膠商標印刷機制造企業(yè)。生產進入艱難時期，產銷量逐年下降。究其原因，主要是高科技產品一一高效的輪轉衛(wèi)星式商標印刷機和柔性版印刷機的產銷量增加，印刷和連機圓壓圓模切生產效率遠遠高于間歇印刷、間歇平壓模切的落后生產設備。 4．我國已經進口多臺全張紙的大幅面單張紙印刷機，以高寶等為代表的利必達1620型機的最大進紙尺寸為1200mmX1620mm，印刷速度達到120D0張/小時，并附帶上光和遠紅外線烘干裝置，又開發(fā)出最大進紙尺寸為1300mmX1850mm超全張單張紙印刷機。我國也有三家印刷機械企業(yè)開始生產全張單張紙印刷機，最大進紙尺寸分別達到：1020mmX1420mm和1020mmX1440mm，最高印刷速度達到5000～7000張/小時。全張紙的推出和市場的擴大，對包裝印刷品的模切加工設備也會產生需求。適應全張規(guī)格尺寸的數控模切機我國已大量生產，其中以坤輪機械生產的模切機為例，該機的模切速度達12000張/小時，居世界先進水平。 2 模切機給紙部分裝置總體方案設計 2.1模切機的設計要求 最大輸紙尺寸（mm）：720*520 最大模切尺寸（mm）：710*510 最小輸紙尺寸（mm）:340*290 最高模切速度（s/h）：6000 最大工作壓力（t）：150 可加工紙厚度（mm）：瓦楞紙≤5；紙板0.1-1.5 2.2模切機工藝流程圖 索取客戶模切版圖紙 一般來說，模切版圖紙均由委托加工的客戶提供，如果客戶委托印刷企業(yè)制作圖紙，則必須做到客戶簽字，以確保圖紙尺寸的正確性和有效性。 模切板的制作和注意事項 制作模切版時要認真閱讀施工單及工藝要求，尤其是對模切版圖紙要看懂、領會透徹，然后用鉛筆按圖紙劃線，要特別注意折疊紙盒的鋼刀線與壓痕暗線 之間的平行與垂直角度的精確性，開槽的深度及寬度要求與模切刀及壓痕鋼線條的厚度相匹配，這是影響紙盒成型的關鍵；其次，選擇合理的壓痕鋼線，如果選用的 壓痕鋼線型號不匹配，壓痕鋼線太高， 則可能造成鋼線爆裂，反之如果壓痕鋼線太低，壓痕線不明顯，導致紙盒成型不好，造成粘合口錯位或呈喇叭口；再次要注意模切版過橋的位置及數量，大幅面模切 版可以多留過橋，小幅面模切版則可少留，模切版的四周要多留過橋，這樣便于模切版的修改、換刀和存放保管；同時要考慮過橋為的鋼刀和鋼線沖孔高度也要合 理，沖孔高度要大于或等于模切版基材的厚度，否則，造成鋼刀刀刃損壞，壓痕線爆裂。 特別要強調的是：選擇模切刀材質很重要，它的選擇時應根據模切機及紙張材料的特點以及模切標準要求來進行。優(yōu)良的模切刀材應材質均勻、硬度適當、規(guī) 格準確，刀鋒硬度高于刀身硬度，否則會造成模切過程中換刀頻繁。模切刀的厚度要在一定公差范圍內，避免因厚度不均導致鑲刀困難——漲版變形或者刀線過松， 影響模切尺寸。 另外，制作好的模切版要附上記錄卡，記錄卡上應標明產品名稱、編號、尺寸、模切版狀態(tài)或版本號，并建立模切版帳卡物登記臺賬及更改、領用、發(fā)放記錄，以便追溯和管理。 四、關鍵流程質量控制及注意事項 1、模切版的檢驗： 模切版制作之后，有制作模切版人員報檢；檢驗員收到報檢單后對照圖紙進行校驗，合格后在模切版記錄卡上簽字確認，并標明檢驗狀態(tài)“合格”以便領用。 2.3 模切機給紙方案分析與比較 方案一 曲柄連桿機構，利用曲柄滑動多桿機構往復運動 方案二 利用齒輪齒條機構驅動 方案三 利用滾珠絲杠機構 方案四 利用同步帶傳動機構 由于傳動過程比較長，前3種方案適合短距離傳送，不適合長距離的轉移運送，故采用帶傳動比較適宜本機器的設計。 3 模切機系統給紙部分的機械計算 3.1 同步帶的概述 3.1.1 同步帶介紹 同步帶是綜合了帶傳動、鏈條傳動和齒輪傳動的優(yōu)點而發(fā)展起來的新塑傳動帶。它由帶齒形的一工作面與齒形帶輪的齒槽嚙合進行傳動，其強力層是由拉伸強度高、伸長小的纖維材料或金屬材料組成，以使同步帶在傳動過程中節(jié)線長度基本保持不變，帶與帶輪之間在傳動過程中投有滑動，從而保證主、從動輪間呈無滑差的間步傳動。 同步帶傳動（見圖3-1）時，傳動比準確，對軸作用力小，結構緊湊，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用溫度-20℃―80℃，v<50m/s，P<300kw,i<10,對于要求同步的傳動也可用于低速傳動。 圖3-1 同步帶傳動 同步帶傳動是由一根內周表面設有等間距齒形的環(huán)行帶及具有相應吻合的輪所組成。它綜合了帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動各自的優(yōu)點。轉動時，通過帶齒與輪的齒槽相嚙合來傳遞動力。 同步帶傳動具有準確的傳動比，無滑差，可獲得恒定的速比，傳動平穩(wěn)，能吸振，噪音小，傳動比范圍大，一般可達1:10。允許線速度可達50M/S，傳遞功率從幾瓦到百千瓦。傳動效率高，一般可達98%，結構緊湊，適宜于多軸傳動，不需潤滑，無污染，因此可在不允許有污染和工作環(huán)境較為惡劣的場所下正常工作。 本產品廣泛用于紡織、機床、煙草、通訊電纜、輕工、化工、冶金、儀表儀器、食品、礦山、石油、汽車等各行業(yè)各種類型的機械傳動中。同步帶的使用，改變了帶傳動單純?yōu)槟Σ羵鲃拥母拍睿瑪U展了帶傳動的范圍，從而成為帶傳動中具有相對獨立性的研究對象，給帶傳動的發(fā)展開辟了新的途徑。 3.1.2 同步帶的特點 　(1)、傳動準確，工作時無滑動，具有恒定的傳動比； 　　(2)、傳動平穩(wěn)，具有緩沖、減振能力，噪聲低； 　　(3)、傳動效率高，可達0.98，節(jié)能效果明顯； 　　(4)、維護保養(yǎng)方便，不需潤滑，維護費用低； 　　(5)、速比范圍大，一般可達10，線速度可達50m/s，具有較大的功率傳遞范圍，可達幾瓦到幾百千瓦； 　　(6)、可用于長距離傳動，中心距可達10m以上。 3.1.3 同步帶傳動的主要失效形式 在同步帶傳動中常見的失效形式有如下幾種： (1)、同步帶的承載繩斷裂破壞 同步帶在運轉過程中承載繩斷裂損壞是常見的失效形式。失效原因是帶在傳遞動力過程中，在承載繩作用有過大的拉力，而使承載繩被拉斷。此外當選用的主動撈輪直徑過小，使承載繩在進入和退出帶掄中承受較大的周期性的彎曲疲勞應力作用，也會產生彎曲疲勞折斷(見圖3-2)。 圖3-2 同步帶承載繩斷裂損壞 (2)、同步帶的爬齒和跳齒 根據對帶爬齒和跳齒現象的分析，帶的爬齒和眺齒是由于幾何和力學兩種因素所引起。因此為避免產生爬齒和跳齒，可采用以下一些措施： 1、控制同步帶所傳遞的圓周力，使它小于或等于由帶型號所決定的許用圓周力。 2、控制帶與帶輪間的節(jié)距差值，使它位于允許的節(jié)距誤差范圍內。 3、適當增大帶安裝時的初拉力開。，使帶齒不易從輪齒槽中滑出。 4、提高同步帶基體材料的硬度，減少帶的彈性變形，可以減少爬齒現象的產生。 (3)、帶齒的剪切破壞 帶齒在與帶輪齒嚙合傳力過程中，在剪切和擠壓應力作用下帶齒表面產生裂紋此裂紋逐漸向齒根部擴展，并沿承線繩表面延件，直至整個帶齒與帶基體脫離，這就是帶齒的剪切脫落（見圖3-3）。造成帶齒剪切脫落的原因大致有如下幾個： 1、同步帶與帶輪問有較大的節(jié)距差，使帶齒無法完全進入輪齒槽，從而產生不完全嚙合狀態(tài)，而使帶齒在較小的接觸面積上承受過大的載荷，從而產生應力集中，導致帶齒剪切損壞。 2、帶與帶輪在圍齒區(qū)內的嚙合齒數過少，使嚙合帶齒承受過大的載荷，而產生剪切破壞。 3、同步帶的基體材料強度差。 為減少帶齒被剪切，首先應嚴格控制帶與帶輪間的節(jié)距誤差，保證帶齒與輪齒能正確嚙合；其次應使帶與帶輪在圍齒區(qū)內的嚙合齒數等于或大于6，此外在選材上應采用有較高勿切韌擠壓強度的材料作為帶的基體材料。 圖3-3 帶齒的剪切破壞 (4)、帶齒的磨損 帶齒的磨損（見圖3-4）包括帶齒工作面及帶齒齒頂因角處和齒谷底部的廓損。造成磨損的原因是過大的張緊力和忻齒和輪齒間的嚙合干涉。因此減少帶齒的磨損，應在安裝時合理的調整帶的張緊力；在帶齒齒形設計時，選用較大的帶齒齒頂圓角半徑，以減少嚙合時輪齒的擠壓和刮削；此外應提高同步帶帶齒材料的耐磨性。 圖3-4 帶齒磨損 (5)、同步帶帶背的龜裂(圖3-5) 同步帶在運轉一段時期后，有時在帶背會產生龜裂現象，而使帶失效。同步帶帶背產 生龜裂的原因如下， 1、帶基體材料的老化所引起； 2、帶長期工作在道低的溫度下，使帶背基體材料產生龜裂。 圖3-5 同步帶帶背龜裂 防止帶背龜裂的方法是改進帶基體材料的材質，提向材料的耐寒、耐熱性和抗老化性能，此外盡量避免同步帶在低溫和高溫條件下工作。 3.1.4 同步帶傳動的設計準則 據對同步帶傳動失效形式的分析，可知如同步帶與帶輪材料有較高的機械性能，制造工藝合理，帶、輪的尺寸控制嚴格，安裝調試也正確，那么許多失效形式均可避免。因此，在正常工作條件下，同步帶傳動的主要失效形式為如下三種； (1)同步帶的承載繩疲勞拉斷； (2同步帶的打滑和跳齒； (3)同步帶帶齒的磨損。 因此，同步帶傳動的設計淮則是同步帶在不打滑情況下，具有較高的抗拉強度，保證承線繩不被拉斷。此外，在灰塵、雜質較多的工作條件下應對帶齒進行耐磨性計算。 3.1.5 同步帶分類 同步帶齒有梯形齒和弧齒兩類，弧齒又有三種系列：圓弧齒(H系列又稱HTD帶)、平頂圓弧齒(S系列又稱為STPD帶)和凹頂拋物線齒（R系列)。 梯形齒同步帶 梯形齒同步帶分單面有齒和雙面有齒兩種，簡稱為單面帶和雙面帶。雙面帶又按齒的排列方式分為對稱齒型（代號DA)和交錯齒型(代號DB〕。 　　梯形齒同步帶有兩種尺寸制：節(jié)距制和模數制。我國采用節(jié)距制，并根據ISO 5296制訂了同步帶傳動相應標準GB/T 11361～11362-1989和GB/T 11616-1989。 弧齒同步帶 弧齒同步帶除了齒形為曲線形外，其結構與梯形齒同步帶基本相同，帶的節(jié)距相當，其齒高、齒根厚和齒根圓角半徑等均比梯形齒大。帶齒受載后，應力分布狀態(tài)較好，平緩了齒根的應力集中，提高了齒的承載能力。故弧齒同步帶比梯形齒同步帶傳遞功率大，且能防止嚙合過程中齒的干涉。 　　弧齒同步帶耐磨性能好，工作時噪聲小，不需潤滑，可用于有粉塵的惡劣環(huán)境。已在食品、汽車、紡織、制藥、印刷、造紙等行業(yè)得到廣泛應用。 3.2 電機的選取 （1）粗略計算驅動電機的功率 已知重量為m=100kg g=10N/kg 總重力G1=mg=1000N 查表3-1得摩擦系數為0.035 表3.1 摩擦系數表 作用在一個滾子上的載荷（包括滾子自重） N 物品與接觸的底面材料 金屬 木材 硬底板 0～110 0.04 0.045 0.05 110～450 0.035 0.035 0.05 450～900 0.025 0.03 0.045 ≥900 0.02 0.025 0.05 1）驅動功率計算 則工件受到的摩擦力為： 則移行電機所需牽引力為： 假設直徑R=125mm 假設轉速na=61rpm 速度vω=πRna=π×0.125×61=24m/min 設功率安全系數為1.2，驅動裝置的效率為0.8，則需要的驅動功率為： 2）電動機至的總效率η ηc—聯軸器效率，ηc=0.99 ηb—對滾動軸承效率，ηb=0.99 ηv—帶效率，ηv=0.94 ηcy—效率，ηcy=0。96 估算傳動系統總效率 η=ηvηbηcηcy=0.94×0.99×0.99×0.96=0.88 3） 所需電動機的功率Pd（kw） Pd=Pw/η=0.05/0.88=0.06kw （1） 基于電動機的以上特點，本文選用作為M:0.75KW YS80 P4 B14電機輸送機床的驅動裝置。 3.3 同步帶傳動計算 3.3.1 同步帶計算選型 設計功率是根據需要傳遞的名義功率、載荷性質、原動機類型和每天連續(xù)工作的時間長短等因素共同確定的，表達式如下： 式中 ——需要傳遞的名義功率 ——工作情況系數，按表2工作情況系數選取=1.7； 表2.工作情況系數 2） 確定帶的型號和節(jié)距 可根據同步帶傳動的設計功率Pd'和小帶輪轉速n1，由同步帶選型圖中來確定所需采用的帶的型號和節(jié)距。 其中Pd=0.63kw，n1=61rpm。查表3-2-2 表3-2-2 選同步帶的型號為H：，節(jié)距為：Pb=8.00mm 3) 選擇小帶輪齒數z1，z2 可根據同步帶的最小許用齒數確定。查表3-3-3得。 查得小帶輪最小齒數14。 實際齒數應該大于這個數據 初步取值z1=34故大帶輪齒數為：z2=i×z1=1×z1=34。 故z1=34，z2=34。 4） 確定帶輪的節(jié)圓直徑d1，d2 小帶輪節(jié)圓直徑d1=Pbz1/π=8.00×34/3.14≈86.53mm 大帶輪節(jié)圓直徑d2=Pbz2/π=8.00×34/3.14≈86.53mm 5） 驗證帶速v 由公式v=πd1n1/60000計算得， s﹤vmax=40m/s,其中vmax=40m/s由表3-2-4查得。 10、同步帶帶長及其齒數確定 =() = =719.7mm 11、帶輪嚙合齒數計算 有在本次設計中傳動比為1，所以嚙合齒數為帶輪齒數的一半，即=17。 12、基本額定功率的計算 查基準同步帶的許用工作壓力和單位長度的質量表4-3可以知道=2100.85N，m=0.448kg/m。 所以同步帶的基準額定功率為 ==0.21KW 表4-3 基準寬度同步帶的許用工作壓力和單位長度的質量 13、計算作用在軸上力 = =71.6N 3.3.2 同步帶的主要參數（結構部分） 1、同步帶的節(jié)線長度 同步帶工作時，其承載繩中心線長度應保持不變，因此稱此中心線為同步帶的節(jié)線，并以節(jié)線周長作為帶的公稱長皮，稱為節(jié)線長度。在同步帶傳動中，帶節(jié)線長度是一個重要 參數。當傳動的中心距已定時，帶的節(jié)線長度過大過小，都會影響帶齒與輪齒的正常嚙合，因此在同步帶標準中，對梯形齒同步帶的各種哨線長度已規(guī)定公差值，要求所生產的同步帶節(jié)線長度應在規(guī)定的極限偏差范圍之內（見表4-4）。 表4-4 帶節(jié)線長度表 2、帶的節(jié)距Pb 如圖4-2所示，同步帶相鄰兩齒對應點沿節(jié)線量度所得約長度稱為同步帶的節(jié)距。帶節(jié)距大小決定著同步帶和帶輪齒各部分尺寸的大小，節(jié)距越大，帶的各部分尺寸越大，承載能力也隨之越高。因此帶節(jié)距是同步帶最主要參數．在節(jié)距制同步帶系列中以不同節(jié)距來區(qū)分同步帶的型號。在制造時，帶節(jié)距通過鑄造模具來加以控制。梯形齒標準同步帶的齒形尺寸見表4-5。 3、帶的齒根寬度 一個帶齒兩側齒廓線與齒根底部廓線交點之間的距離稱為帶的齒根寬度，以s表示。帶的齒根寬度大，則使帶齒抗剪切、抗彎曲能力增強，相應就能傳動較大的裁荷。 圖4-2 帶的標準尺寸 表4-5 梯形齒標準同步帶的齒形尺寸 4、帶的齒根圓角 帶齒齒根回角半徑rr的大小與帶齒工作時齒根應力集中程度有關t齒根圓角半徑大，可減少齒的應力集中，帶的承載能力得到提高。但是齒根回角半徑也不宜過大，過大則使帶 齒與輪齒嚙合時的有效接觸面積城小，所以設計時應選適當的數值。 5、帶齒齒頂圓角半徑八 帶齒齒項圓角半徑八的大小將影響到帶齒與輪齒嚙合時會否產生于沙。由于在同步帶傳動中，帶齒與帶輪齒的嚙合是用于非共扼齒廓的一種嵌合。因此在帶齒進入或退出嚙合時， 帶齒齒頂和輪齒的頂部拐角必然會超于重疊，而產生干涉，從而引起帶齒的磨損。因此為使帶齒能順利地進入和退出嚙合，減少帶齒頂部的磨損，宜采用較大的齒頂圓角半徑。但與齒根圓角半徑一樣，齒頂圓角半徑也不宜過大，否則亦會減少帶齒與輪齒問的有效接觸面積。 6、齒形角 梯形帶齒齒形角日的大小對帶齒與輪齒的嚙合也有較大影響。如齒形角霹過小，帶齒縱向截面形狀近似矩形，則在傳動時帶齒將不能順利地嵌入帶輪齒槽內，易產生干涉。但齒形角度過大，又會使帶齒易從輪齒槽中滑出，產生帶齒在輪齒頂部跳躍現象。 3.3.3 同步帶的設計 在這里，我們選用梯形帶。帶的尺寸如表4-6。帶的圖形如圖4-3。 表4-6 同步帶尺寸 型號 節(jié)距 齒形角 齒根厚 齒高 齒根圓角半徑 齒頂圓半徑 H 8 40。 6.12 4.3 1.02 1.02 圖4-3 同步帶 3.3.4 同步帶輪的設計 同步帶輪的設計的基本要求 1、保證帶齒能順利地嚙入與嚙出 由于輪齒與帶齒的嚙合同非共規(guī)齒廓嚙合傳動，因此在少帶齒頂部與輪齒頂部拐角處的干涉，并便于帶齒滑入或滑出輪齒槽。 2、輪齒的齒廊曲線應能減少嚙合變形，能獲得大的接觸面積，提高帶齒的承載能力即在選探輪齒齒廓曲線時，應使帶齒嚙入或嚙出時變形小，磨擦損耗小，并保證與帶齒均勻接觸，有較大的接觸面積，使帶齒能承受更大的載荷。 3、有良好的加了工藝性 加工工藝性好的帶輪齒形可以減少刀具數量與切齒了作員，從而可提高生產率，降低制造成本。 4、具有合理的齒形角 齒形角是決定帶輪齒形的重要的力學和幾何參數，大的齒形角有利于帶齒的順利嚙入和嚙出，但易使帶齒產生爬齒和跳齒現象；而齒形角過小，則會造成帶齒與輪齒的嚙合干涉，因此輪齒必須選用合理的齒形角。 3.4 軸的設計 可選軸的材料為45鋼，調質處理。 1、軸的外形結構 2、根據軸向定位的要求，確定軸的各段直徑和長度。 （1）、根據內徑可得d67=30 mm，根據的寬度可得出L67=20 mm，右側采用軸肩定為，取d78=38 mm，L78=11 mm。 （2）、初選深溝球軸承D6204，其尺寸為dxDxB=20x47x14,故d45=d910=20 mm，根據裝配關系取L45=L910=15 mm 。 （3）、5處為一定位軸肩，故取d56=d89=25 mm，根據裝配關系，計算得L56=L89=383 mm 。 （4）、3處為一定位軸肩，故取d23=d910=16 mm，根據裝配關系，計算得L23=L910=33 mm。 （5）、1處為軸的最小直徑d=10 mm，攻螺紋，與螺母配合，選擇螺母為 GB/T 6172.1。通過查《機械設計手冊》的螺母厚度m=5 mm，由于采用雙螺母預緊，故取L12=L1213=19 mm。 （6）、4處為一定位軸肩，所以取d34=d1011=18 mm，根據裝配關系計算得出，L34=L1011=40 mm。 至此已經確定了軸的各段長度和直徑。 3.5 軸的校核 需要驗算傳動軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗算傾角時，若支撐類型相同則只需驗算支反力最大支撐處傾角；當此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時，則齒輪處傾角不必驗算。驗算撓度時，要求驗算受力最大的齒輪處，但通?？沈炈銈鲃虞S中點處撓度（誤差<%3）. 當軸的各段直徑相差不大，計算精度要求不高時，可看做等直徑，采用平均直徑進行計算，計算花鍵軸傳動軸一般只驗算彎曲剛度，花鍵軸還應進行鍵側擠壓驗算。彎曲剛度驗算；的剛度時可采用平均直徑或當量直徑。一般將軸化為集中載荷下的簡支梁，其撓度和傾角計算公式見【5】表7-15.分別求出各載荷作用下所產生的撓度和傾角，然后疊加，注意方向符號，在同一平面上進行代數疊加，不在同一平面上進行向量疊加。 ：通過受力分析， 最大撓度： 查【1】表3-12許用撓度； 。 3.6 鍵的校核 鍵和軸的材料都是鋼，由【4】表6-2查的許用擠壓應力,取其中間值，。鍵的工作長度，鍵與輪榖鍵槽的接觸高度。由【4】式（6-1）可得 可見連接的擠壓強度足夠了，鍵的標記為： 3.7 軸承的校核 ⑴、軸軸承的校核 Ⅰ軸選用的是深溝球軸承6206，其基本額定負荷為19.5KN, 由于該軸的轉速是定值，所以齒輪越小越靠近軸承，對軸承的要求越高。根據設計要求，應該對Ⅰ軸未端的滾子軸承進行校核。 ②軸傳遞的轉矩 ∴ 受力 根據受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為: 在水平面： 在水平面： ∴ ④因軸承在運轉中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，【4】表13-6查得載荷系數，取，則有： ⑤軸承的壽命計算:所以按軸承的受力大小計算壽命 故該軸承6206能滿足要求。 ⑵、其他軸的軸承校核同上，均符合要求。 4 分紙頭機構和壓紙吹嘴機構的設計分析 4.1 輸紙機構中分離頭介紹 圖1.1 分離頭示意圖 松紙吹嘴2吹松紙堆上部的十幾張紙；分紙吸嘴4從吹松的紙張中分離出最上面的一張紙；壓紙腳3壓住未被分離的紙張；遞紙吸嘴5向前輸送己分離出來的單張紙；齊平紙堆上的紙張；遞紙吸嘴5繼續(xù)向前輸送單張紙到前規(guī)處進行定位【1】。 分紙吸嘴機構功用是分離紙張；壓紙吹嘴（壓紙腳）機構的主要功用是壓紙堆、吹氣分離和探測紙堆高度；遞紙吸嘴機構主要的功用是接過分紙吸嘴分離出的紙并送到接紙輥。 4.2 分紙頭的功用和組成 分紙頭又稱給紙頭、分離頭。它的功用是準確、及時的從紙堆中逐張分離出單張紙，并向前傳遞到接紙輥處。分離單張紙時要求既不出現雙張或多張也不出現空張。分紙頭上裝有分紙吸嘴機構、遞紙吸嘴機構、壓紙吹嘴機構、配氣閥及其它附屬機構，其工作過程是【1】： （1）分紙嘴向下移動，吸住最上面的一張紙后，上抬并后翹，以防止吸起雙張，并有利于壓紙吹嘴的插入。 （2）壓紙吹嘴插入，壓住下面的紙并打開吹氣氣路吹風，使吸起的紙與下面的紙分開，同時探測紙堆高度。 （3）遞紙嘴吸住紙張向右運動，此時分紙吸嘴與遞紙吸嘴同時控制紙張，進行紙張的交接，即由分紙吸嘴交給遞紙吸嘴。 （4）分紙吸嘴切斷氣路放紙，完成紙張交接，并隨即上升，此時，壓紙吹嘴停止吹氣離開紙堆，遞紙吸嘴向左運動將紙張輸出。為保證紙張的正確交接與運輸，遞紙吸嘴應實現一定的軌跡（由凸輪控制）。 （5）隨著紙張的不斷輸出，紙堆紙堆探測機構隨時發(fā)出命令，提升紙堆高度，保證輸紙不間斷地進行。如此循環(huán)，一張張地將紙張向前遞送。 在分紙機構中，分紙吸嘴機構、遞紙吸嘴機構和壓紙吹嘴機構的運動配合尤為重要。它們相互配合的準確與否，對輸紙質量的的影響很大。構成各個分紙機件運動的原動件是分紙頭的凸輪軸，從輸紙器的分紙動作要求正確、穩(wěn)定出發(fā)，凸輪軸應保持勻速轉動。由于凸輪軸上有多個凸輪，瞬時的在和常有變化，為克服這種在和不勻的狀況，要求傳動齒輪嚙合準確。不符合這個基本要求，或者傳動幾件磨損過甚，會導致凸輪軸運轉時搖搖擺擺，必然影響輸紙效果，應該及時調節(jié)或修配準確。 4.3 壓紙吹嘴機構介紹 分紙頭中的壓紙吹嘴主要有三個作用：當紙堆最上面的一張紙被分紙吸嘴吸起的時候，它立即向下壓住紙堆，避免遞紙吸嘴將下面的紙張吸走；在它壓住紙堆后進行吹風，使分紙吸嘴分離出來的紙張與紙堆完全分離，以便輸送；探測紙堆面高度，當紙堆面降到一定程度使給紙頭將要不能正常工作時，壓紙吹嘴探測機構發(fā)出信號，使輸紙臺自動上升。 為了避免壓紙吹嘴端部與分離出來的單張紙拖捎（紙張的后緣）相互干涉，即避免紙張被壓紙吹嘴蹬破，壓紙吹嘴不是直上直下的運動，其運動軌跡多采用如圖3.1所示的曲線。 圖3.1 壓紙吹嘴的運動軌跡 從時間上來看，必須是分紙吸嘴先收起單張紙并上升到一定高度后，壓紙吹嘴方向向下運動，壓紙吹嘴壓實紙堆后才能開始吹氣。 圖3.2 壓紙吹嘴機構 圖3.2中所示，裝在凸輪分配軸O上的壓制凸輪2、擺桿8、9和連桿10組成壓紙吹嘴機構。探紙凸輪1、擺桿3和探紙塊6組成探紙塊機構。 凸輪軸O上的壓制凸輪2轉到最大面與桿子接觸時，壓紙嘴上升到最高位置；凸輪最小面與輥子接觸（棍子魚凸輪最小面之間有一定間隙）時，壓紙吹嘴下降到最低位置，壓住紙堆。凸輪軸O上的探紙凸輪1轉到最大面與棍子接觸時，擺桿3及探紙塊6擺到最高位置。反之，在最低位置。連桿10上固定一擋塊7，它隨壓紙吹嘴的擺動而擺動。 (a) (b) 1-探紙凸輪 2-壓紙凸輪 3、8、9-擺桿 4-觸頭 5-微動開關 6-探紙塊 7-擋塊 10-連桿 圖3.3 紙張的探紙機構 紙張的探紙機構如圖3.3所示。當紙堆分離出幾張紙而降低，如圖（a），壓紙吹嘴壓到紙堆上的位置也將降低，擋塊7的位置也降低。這時，探紙塊6擺到低位時不受擋塊7的阻礙而繼續(xù)左擺，觸頭4便壓動微動開關5時期發(fā)出信號，輸紙臺身高。輸紙臺升高后，壓紙吹嘴壓到紙堆上位置升高，如圖（b），擋塊7的位置也升高，這時探紙塊6就受到擋塊7的阻礙，不能繼續(xù)向左擺動，觸頭4與微動開關觸頭5不能接觸，五信號發(fā)出，輸紙臺也不會上升。 為了使壓紙吹嘴機構上的擋塊6的運動配合協調，壓紙凸輪2的大面與擺桿9的棍子接觸時，探紙凸輪也應是大面與擺桿3的棍子接觸，這樣就給壓紙吹嘴機構上的擋塊7讓出空間。而且，兩凸輪的最小面與兩擺桿的棍子也應同時接觸。這樣，探紙塊6方能進行探紙。 上述機構是在紙堆降低后壓住微動開關而發(fā)出信號，故稱電器式輸紙臺自動上升機構。目前印刷機的輸紙機多采用這種形式【1】。 總 結 本文設計了一種給紙部分，詳細地設計了移動給紙部分的各個部分，在全面分析各個系統的基礎上，對系統研究過程中所遇到的一些問題也進行了深入的研究。 給紙部分是一種具有很大的研究價值和應用前景的給紙部分，在不方便操作的地方都扮演著很重要的角色，本次設計對給紙部分的結構進行了設計，包括機身、肘關節(jié)、腕關節(jié)和手爪，主要工作如下： l 通過功能和設計任務的分析，初步制定了給紙部分的總體方案。 l 接下來進行了結構的設計。 l 重要零部件的受力分析與校核。 l 電機選型與計算。 l 主要零件工程圖繪制。 通過本次設計，把大學期間所學的知識都綜合的利用起來，這再次加深了我對所學知識的印象，提高了我對知識的利用能力。但是，由于本人的水平和能力有限，本次設計一定存在一些不合理之處，希望老師給予批評和指正。 本文所完成的工作達到了預期的目標，但是仍有進一步研究的必要，需要進一步改進的工作是本文在設計時考慮到的移動給紙部分的工作范圍仍然是有限的，在將來可以集成更多的傳感器在的車身上，以便移動平臺能夠更好的適應室外的工作環(huán)境。 在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中的探索的艱難和成功的喜悅。雖然做得還不是很完善，但是在設計過程中所學到的東西是這次設計的最大收獲和財富，使我終身受益。 \ 致 謝 本論文是在導師XX的悉心指導下完成的，在這次畢業(yè)設計中，老師給了我很大的幫助，不僅讓我在規(guī)定時間能完成了畢業(yè)設計，還使我學到了很多有用的經驗。在這里我衷心的感謝高老師。我還要感謝這四年能教授我知識的老師們，還有曾經幫過我的同學們。 經過幾個月的努力，畢業(yè)設計已經接近尾聲。由于實踐經驗的匱乏，本次設計難免有考慮不周的地方。如果沒有老師的悉心指導以及本組人員的支持，恐怕設計不會這么順利完成。自開題一來老師一直認真指導設計的每個環(huán)節(jié)，從資料的查閱到具體方案的修改，老師都提出了寶貴的建議，讓我受益匪淺。除此之外，老師科學嚴謹的治學態(tài)度和淵博的專業(yè)知識更是我永遠學習的榜樣。再次對老師及本組的同學表示衷心的感謝！ 最后還要感謝曾指導過和給我?guī)椭睦蠋?！是你們曾經辛勤的付出才有了我今天知識的積累。 參考文獻 [1] 濮良貴，紀名剛.機械設計，第七版.北京：高等教育出版社,2001.377-395 [2] 尚久浩. 《自動機械設計》[M]. 北京：中國輕工業(yè)出版社,2006． [3] 顧曉勤.工程力學ⅠⅡ[M]. 北京：機械工業(yè)出版社,2008． [4] 盧秉恒.機械制造技術基礎[M] ．北京：機械工業(yè)出版社,2008． [5] 單輝祖. 材料力學[M]．北京：高等教育出版社， 2010． [6] 張鐵,謝存禧.給紙部分學[M].廣州:華南理工大學出版社,2001. 17-18 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