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1、-毕业设计（论文）-半自动平压模切机的结构设计-第 35 页半自动平压模切机的结构设计摘要对于现代印刷行业需要设计一种专用设备来对印刷品进行切线、压痕等。不过在进行设计时需要考虑到设备对于纸板的夹紧与停歇等问题。半自动平压模切机的工艺运动能够分为两类：第一部分属于辅助运动负责纸板输送到相应位置，第二部分则是主运动，将纸板进行切割，达到所需要的形状。针对这两种运动查阅机械设计相关资料，对于不同方案进行比较，选取其中最合适的。并且将辅助运动和主运动的主要工作机构进行了结构设计与总体参数的分析计算。设计完成后，运用AutoCAD等软件来绘制该机构的零件图、装配图以及三维建模。半自动平压模切机具有可靠
2、的性能与稳定的精度，受到各中小型纸箱厂的青睐，并且在对设备进行故障检测时，可以节省查找和排除故障的时间。但是安全系数较低，并不能确保工作人员的安全。关键词模切机；纸板；AutoCAD软件Design of Semi-automatic Die Cutting MachineAbstractIn the printing industry, in order to different specifications of the white board, below 4mm thickness corrugated cardboard material removed. It is necessa
3、ry to design a special equipment for cutting, creasing and creasing the printed matter. However, in the design, we need to take into account the equipment for the cardboard clamping and stopping and so on.The process of semi-automatic flat die cutting machine can be divided into two kinds: One is th
4、e auxiliary movement, which is responsible for putting cardboard in place, Second, the main movement, stamping the cardboard. Looking at the mechanical design of these two sports, For different scenarios, the best ones are chosen. The structure design and the general parameters of the main working m
5、echanism of the auxiliary movement and main movement were analyzed. After the design is completed, the assembly diagram and the drawing of the parts drawing are made with AutoCAD.Semi-automatic die cutting machine has the reliable performance and stable precision, get the favour of the small and med
6、ium-sized cardboard-box factory, and when to fault detection device, can save search and troubleshooting time. But the low safety factor does not guarantee the safety of the workersKeywords Die cutting machine,cardboard,AutoCADsoftware目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题研究的背景及意义11.2 国内外研究现状11.2.1 国外研究现状11.2
7、.2 国内研究现状21.3 本文研究内容3第2章 半自动平压模切机的总体方案设计42.1 模切机概述42.2 送料模切机构的设计42.3 运动循环图的设计62.4 机械运动方案的设计72.4.1 方案A的分析评定72.4.2 方案B的分析评定82.4.3 方案C的分析评定92.5 本章小结10第3章 半自动平压模切机的模切机构设计113.1 平面六杆机构的设计113.2 凸轮的设计123.3 链条和链轮的设计123.4 本章小结13第4章 半自动平压模切机的传动设计144.1 电动机的确定144.2 总体参数的确定154.3 齿轮的设计154.4 V带设计174.5 轴的设计184.6 本章小
8、结24第5章 三维模型的建立245.1 建立零件245.2 零件图的装配255.3 三维模型275.4 本章小结28结论29致谢30参考文献31附录A32附录B40第1章 绪论1.1 课题研究的背景及意义本文主要探讨的是可以实现对不同种类的的白色纸板、纸厚在4毫米以下的瓦楞纸板、以及对不同种精度较高的的印刷产品进行压制痕印、切割线、压制凹凸1。而且针对半自动平压模切机实施全体计划，半自动平压模切机传动局部，执行部分以及其全体构造进行了设计，计算了其中重要的零部件分强度和受力情况，拟定出了此计划的结构图样，并且绘制出半自动模切机的装配图以及它的重要组成零部件的二维图纸3。模切机的精确性较高，具有
9、代表性特点的是它的工作原理，正因为这样研究它才视为非常重要。平压模切机的形式有着立式机构，卧式机构两种。立式结构的模切机一般称作老虎机5。它的特点是精确性要比圆模切机形式的高，而且价格也相对便宜一些。但是缺点也是很突出的，具有较低的安全性，这么多年以来也没有能够彻底的解决工作时发生的伤残事故而如今国家已经重点确立了关于人身安全的法案，但要是还不能解决诸如这般的问题，那么此机构将会退出未来的市场。然而卧式形式的机构与它作比较，具有类似的高精度，但工作效率处于立式机构和圆压圆模之间。近几十年来，因为包装业的不断壮大，公司的形式也具有大好前景。平压模切机在未来的市场中将沾有一席之地，作为当代的大学生
10、，应当接触一些这类机构，再对其工作原理加深理解。1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状如今，国际上有着一些象征性的加工厂家如瑞士博斯特公司、德国扎格公司、日本三瓦公司、日本艾玛公司、西班牙爱比尔公司。其中业内公认的领头人是瑞士博斯特公司11。长久以来，德国博斯特公司一向供给着机型规模普及，具有新颖特色的现代器械来达到各种类型客户的生产需求，不光能够对大部份纸类来压印痕迹、压出线形，部分机器还可以进行烫出金边、烫出全息图画15。纸张的各边长度是由SP75、SP103、SP104变成SP162等各种不同种类12。日本艾玛公司以及三瓦公司所制造的应用纸适用范畴从75g/m2的一般用纸到200
11、g/m2的卡纸。国际上所生产的平压模切机大多数应用了可编程控制器制造的应用纸适用范畴从75g/m2的一般用纸到200g/m2的卡纸。国际上所生产的平压模切机大多数应用了可编程控制器，而机械传动机构大多数应用气动离合器13。国际上领先技术地平压模切机的加工速率可以达到76009500页/时，瑞士博斯特公司所生产地 S型号模切机（具有清理废料功能）可以到达14000页/时14。根据工作准确性地方面上来看，国际上领先的模切机一般大约能够保持在0.2mm。1.2.2 国内研究现状自动平压模切机是国内印刷领域生产较早的机型之一，也是国产设备与国际先进水平的印刷设备差距最小、出口创汇最多的产品之一10。随
12、着我国改革开放发展，包装印刷行业也逐渐进入繁荣时期。模切机占据上场的位置逐渐变大。处于这样的条件内，我国亚华印刷器械有限公司创立并准备制造 M780模切机，如今亚华公司已有M760、M770、 M105 A之类的不同种模切机。该公司研发出来地 MW1050 A机器有着加工精确度较好、切纸加工精确度较好、切纸速率比普通的好之类的优点，变速区间约为16007700张/时，整体机构的模切精度更是可以达到0.20毫米。此类型的设备选用了可编程控制装置、凸轮控制装置和LCD触屏显示装置等先进操纵技术。可以对整体机构进行全天检测和设备出现错误时显示的是中文，加强了可操控性，使控制起来更为方便轻松。MW10
13、5II型半自动平压模切机是该企业为商场提供了具有先进品位的产物10。在系统控制方面。唐山玉印和上海亚华广泛选用主电机变频调速。另外，这些企业广泛选用可编程逻辑控制装置和检测装置，有些型号还配有POD程序来操控显示屏。与国际上同种类型的水平作比较，国内的半自动平压模切机在功能以及可应用性方面还是有着较大差别的：主要反映为机械工作时效不高、模切准确性差、控制机构差，形状不雅观等。提高加工速度是我们国家现在主要进行处理的。上海同济大学在2001年设计了新型平压模切机，此机构具备简略的构造。从整机总体布置着眼，模切机沟的加压方式是水平加压，通过分析可知，水平加压不利于纸板输送系统的布置。当由上向下加压
14、时，即下模固定，上模运动，则一定会占据较大的空间，这会干扰链条输送系统的布置，因此从模切机构的功能需要来看，采用由下往上压的方案，就是下边模具由曲轴推动六杆进行直线往复运动。此次设计中使下压模作往复直线运动的该级机构为主工作机构，其原动件与电动机之间的运动联系为主运动链。此次设计的模切机结构简单、动力节省、效率较高、成本低。但凸轮加工比较复杂。在本次设计中凸轮采用了余弦运动规律的轮廓线，避免了刚性冲击，但仍有一定的柔性冲击，如果以后需加快凸轮的转速，或升高凸轮推杆的加速度，可考虑改用正弦运动规律，以减少碰撞损伤，延长应用时间。山东理工大学在2006年想更上一层的增强模切机的切割纸张质量，将平压
15、模切机的关键部分动支撑板的受力形状异变规则从事了探讨，并对动支撑板的布局选取凸形批改的方式实施优化，结论说明动支撑板实施批改后，模切机切割纸张的质地进行了增强。此次设计过程中发现选取凸形批改能够获得期盼的切割质地，选取别样地简化手段它的切割质地可以产生变迁，经由误差解析可获取简化的抛物线生产误差，探讨的生产方式，能宽泛运用于加工，增加加工质地。浙江职业技术学院于2013年就目前于模切机结构设计研发的策划时间长，制造成本过多之类的一些问题，提议一项目取决参数化仿真部分的策划择优方案，以模切机部分视作择优策划案例，描述怎么样对已经存在部分的难题，顺便将已经存在部分实施择优策划。因为此方式大多数筹算
16、任务交给电脑来进行，能够提升效用。1.3 本文研究内容对于半自动平压模切机进行结构上的设计。其大致可以分为三个部分来研究，包括了对总体方案进行设计、对模切机构进行设计、对传动机构进行设计。首先是在总体方案设计中提出了机械运动的方案，从而进行反复分析比较，选择出其中最适合的方案来为后面的研究做铺垫。对于模切机构的设计，从平面六杆机构、凸轮机构以及链轮链条的方面来进行设计9。最后则是对传动部分来进行分析设计，包括了电动机的确定、总体参数的确定、齿轮的设计、V带的设计以及轴的设计4。以下是完成这些任务所进行整理的思路：1. 查阅资料，明确任务和要求，了解平压模的设计要求，在此基础上进行总体方案的论证
17、与设计；2. 熟悉平压模切机的结构，工作原理，及了解模切机的发展方向；3. 完成重要组成零件的计算、结构设计等工作；4. 以平压模为研究对象，对其传动系统进行设计；5. 完成平压模切机的相关图纸绘制工作。第2章 半自动平压模切机的总体方案设计2.1 模切机概述模切机可以被称为裁切机，关键是采取部分对应地金属材料、不干胶等物品。其工作原理是利用刀具或者其它一些工具，经由压板来添加一定的力把工件压制出一定的样式。如果令工件压制出单个形式产物叫模切，而压痕则是选取钢线留下与之相对应的痕迹。主要的模切工艺产品是印刷行业的最基础工艺，采取刀具遵循产物设计所需要的样本行程来进行模切，压力的作用是把产物或者
18、是别的圈装毛坯形成期望地形式或者是切割痕迹的成型工艺。采用专用道具来对纸张进行压痕，经由压力的作用于纸板上压制出痕迹。或者是在预期位置折弯成型。半自动平压模切机大概能够分出五种局部机构。分别为送料机构、纸板停歇机构、纸板固定机构、夹紧机构、平压模切机构。需要对各部分进行分析设计，选取符合设计标准，安全可靠，易修理且经济的方案。2.2 送料模切机构的设计1. 送料机构的设计(1) 链传动机构可以更好的固定住纸板夹子；(2) 链传动机构并没有弹性滑动与整体打滑现象，因此能保持准确的平均传动比，传动效率较高，装载物品的才能较大，而且能够完成中心距传动，见图2-1。图2-1链传动正视图2. 纸板停歇机
19、构的设计对于纸板停歇机构我采用不完全齿轮机构见图(2-2)，其主要原因在于以下两点：(1) 不完全齿轮的机构结构简单、工作性可靠、维修起来比较方便；(2) 比较容易实现从动件的停止和运动的时间的比例能够在很大的范围内来进行调节。当该机构进行工作时，主动链轮机构随着不完全齿轮的运动而产生间歇运动。半自动平压模切机的齿轮上只有少部分的齿，每当主动轮转动3圈，从动轮则会跟着转动1圈。由链轮上装有链条，链轮进行运动则链条也会随着运动。该机构的主轴上装有不完全齿轮机构，而从动轴上则装有从动轮和链轮6。图2-2 不完全齿轮的啮合3. 纸板固定机构的设计选取刚性较好的弹簧夹来固定住纸板，其主要原因在于以下两
20、点：(1) 能够准确固定纸板，而且能够精确地完成将纸板送到相应位置；(2) 可以精确的完成对纸板的固定。4. 夹紧机构的设计在将纸板送到相应位置时，并且应该将其卡住。因此应该选取能够于升高到预期高度时可以进行间歇运动的构件。于是应该选用可以完成此类运动的构件，所以凸轮机构是我们的首选。对于凸轮机构来说，能够设计出来合理地凸轮轮廓曲线，那么就可以让推杆完成不同类型的所期盼的运动，而且回应的迅速、构件组成也是较为方便、可靠性高。5. 平压模切机构的设计尽管曲柄滑块机构(见图2-3)的结构便于使用，但是它却能够充分完成下模所需要做的工作。不过因为它装载物品的才能特别不好，同时下模完成工作的期间内，一
21、定要在纸板上逗留一段时间才可以保证加工成果的品质，所以不应该采取这种类型的构件。图2-3 曲柄滑块机 图2-4 六杆机构六杆机构(见图2-4)承载能力高、耐磨损、制造方便、易于获得较高的制造精度，能够完成很多功用，而且会将它们做的很好。也是如今较为流行的、能够实现当下制造环境的机械运动功用的机构。因此采用该机构，根据上述内容可以见表2-1。表2-1 各部分机构机构名称输送机构停歇机构固定机构夹紧机构模切机构选用方案链传动不完全齿轮刚性弹簧夹凸轮机构六杆机构2.3 运动循环图的设计想要使得模切加工机构能够正常工作，没有其他一些给机构带来故障问题的因素。每部分完成相应运动的机构一定要在相应的期间实
22、现所需求的运动，同时也要保障对应机构达到了所要求的地方。对于运动循环图的确定，应当判断模切加工机构和输送纸板机构之间哪个机构应当先进行。如下是各部分的运动分析：1. 主轴转角的计算对于主轴转角的计算，可以确定其中的分配轴来作为进行分析的主轴通过查阅相关资料可以得知所用机构的行程速比系数K=1.3，通过一系列计算则可以得出，所以可以确定运动周期分界点为156.5。2. 走纸机构的分析主轴角度运转于156.5360期间，不完全齿轮组会相互进行啮合，在此时链轮链条机构也进行着相对应的动作；主轴角度运转于0156.5期间不完全齿轮组并没有进行相互啮合，而链轮链条不会产生相对应的动作。3. 模切机构的分
23、析主轴角度运转于为0156.5期间，下半部分压模由起始点开始出发，曲轴带动对应机构一路运动到相对应的加工位置，从而进行模切加工；主轴角度运转于156.5360期间，下半部分压模实现相应的工作，然后迅速急回到起始点。表2-2 主轴转角与机构的运动关系主轴转角0 156.5 360走纸机构静止运动模切机构滑块上升（模切）滑块下降（急回）2.4 机械运动方案的设计对于机械运动方案的设计，可以从多个方面进行分析。比如说构造能不能够满足要求、相应的运动形式如何变化，是否可以调控、速度的大小、装载物品的能力、结构是否合理经济等。根据我们所希望的得到的构件需要的要素，能够使得该机构实现相应工作的运动大体上可
24、以分为传动、将纸板送至相应位置及模切加工工作。综上所述，能够先探讨出下面三个方案，并且对其加以比较，从中选出最优方案。如方案A是初始时由V带轮传动，从而凸轮部分负责停歇纸料，再经由连杆部分负责夹紧纸料，纸板被一般的夹子固定，经由皮带轮送到相应位置上，再由下部分压模进行压印；方案B与上一个方案不同，初始时链轮来进行传动，从而凸轮机构负责停歇纸料，再经由连杆部分负责夹紧纸料，纸板被一般的夹子固定，经由皮带轮送到相应的位置上，再由下部分压模进行压印；而最后一种方案C则是初始时由链轮传动，负责停歇纸料的部分为不完全齿轮，再经由凸轮部分负责夹紧纸料，纸料被弹簧夹固定住，由V带轮送到相对应的位置上，再由下
25、部分压模进行压印。2.4.1 方案A的分析评定图2-5 传动示意图A对方案A(见图2-5)可以从机械的运动、机械结构的合理性、机械结构的经济性三方面来进行分析评定：1. 机械的运动分析V带轮的构造不是特别复杂，同时其具有运动相对平缓，维修起来简单，价格便宜等多种优点。不过该机构也会在运动途中失去一些速率，其原因是由于作用力并不足以拉动带轮和形状改变时的弹性滑动。而弹性滑动则与其它一些缺陷有关。2. 机械结构的合理性虽然此次设计的结构不是特别复杂，却由于其中部分零部件的应用而使得全体的长度和分量都增加。3. 机械结构的经济性选择使用一般的夹子能够让加工产物所需要的费用减少，不过此种工具确是易损坏
26、，而且修理频繁，不能达到随意松紧纸料的目的，再进一步来说也不足以满足一步到位的使用条件。所以根据以上三方面的分析来说不适宜选用用此种方式。2.4.2 方案B的分析评定图2-6 传动示意图B对方案B(如图2-6)可以从机械的运动、机械结构的合理性、机械结构的经济性三方面进行分析评定：1. 机械的运动分析下半部分的压模从事工作运动时，需要自下而上的达到相应的位置，期间会受到一些外界力的干扰，而选取的凸轮机构不能够承受较大的外力作用，因此采取这种凸轮机构来实现模切工作不是特别适合。同时凸轮机构需要不停地将纸料运送到相对应的位置上，这期间由于一些缺陷而引起的误差会逐渐的累积起来，经过一段时间之后，则会
27、产生一些较大问题同时会造成设备精确度下降，而每个部分之间的联系也会产生一些间隙。1. 机械结构的合理性虽然此次设计的结构不是特别复杂，却由于其中部分零部件的应用而使得全体的长度和分量都增加。2. 机械结构的经济性对凸轮机构进行策划，思路较复杂并且需要一定的时间和精力，工作量比较多，所产生的费用也会相应的增加，对设备维护起来不是特别容易且需要配有专业人员，又增加了成本。根据上述内容，这种方案机械功能差，不宜选用。2.4.3 方案C的分析评定图2-7 传动示意图C对方案C(见图2-7)可以从机械的运动分析、机械结构的合理性、机械结构的经济性进行分析评定：1. 机械的运动分析链传动与凸轮机构相比，可
28、以承受很多载荷，传动工作进行时的纸料输送速度快，能够距离较远完成较大的轴间运动。实现将纸料运送到相应位置的停歇运动是主动轮转动从而链轮和齿轮随着转动。精度较高的V带轮与齿轮之间进行传动可以消耗很少的功率，却可以增加较高的效率以及工作可靠度。2. 机械结构的合理性该机构的结构不是特别复杂，并且各处长度都是按照要求选择的，所得到的结构的分量都处于能够承受的区间之内。3. 机械结构的经济性选用弹簧夹的原因有它可以使用较长的一段时间而且使用起来方便安全，不过价格要稍微高上一些，长远来看很经济。六杆机构的选用是因为它的加工过程容易，可以应用很久，不需要经常维护并且修起来也是较简单。根据上述内容，方案C在
29、各方面最为突出，所以采取方案C。2.5 本章小结本章主要介绍了对半自动平压模切机进行了总体结构设计。如纸板输送机构、纸板停歇机构、纸板固定机构、夹紧机构以及模切机构。同时列出了三种运动方案，选出了最合理的方案，并进行了运动循环图的设计。第3章 半自动平压模切机的模切机构设计3.1 平面六杆机构的设计根据前面的内容，可以确定模切加工部分采用平面六杆机构较为合理，以下是对六杆滑块机构进行的分析设计，见图3-1。图3-1 机构运动简图能够将各杆长度设为AB=a，BC=b，CE=c，CF=d，DE=e，FG=f。依据设计要求可以得知极位角=23.5，H=50mm在BCE与CFE中，依据余弦定理见式(3
30、-1)：c21-cos=a21+cos+b21-cos (3-1) cos1=c2+l2-f20.5cl， cos2=c2+l+H2-f20.5c1+H =1-2在ABC中，可以得出见式(3-2)：=90-0.5- (3-2)杆a能够选作曲柄的要求为：1. 在abcd四杆中，a杆的长度最短，c杆的长度最长；2. 机构中最短和最长的两杆加起来不大于其他两杆：a+cb+d。根据上述内容进行分析，可以取得c=840mm，f=840mm。把上述得到的c和f相对应的结果代到上面的条件中是验算，满足条件。因此可以得到各杆的长度为a=64mm，b=394mm，c=420mm，d=420mm，e=42mm，f
31、=42mm。3.2 凸轮的设计第一步显示保证凸轮机构地形状是对心直动滚子推杆盘形凸轮，它需要在速度相同载荷较小的状况下进行。凸轮机构每次转过50则推杆会向上提高，这个是推杆进行运动的基础条件，凸轮将会向50206进行转动，此时推杆是没有继续运动的。凸轮转到206256时,推杆向下降落50mm,凸轮转过其它角度时,推杆又停止不动。1. 对凸轮机构的进行确定首先假定凸轮的基圆半径为r0=80mm。选定推杆的运动规律，由于它的工作条件是等速轻载，应该选用amax和amin较小的运动规律，来确保推杆运动的平稳性和工作精度。查阅机械原理高教第七版，能够了解推程，回程可以选用等速运动规律7。2. 对理论轮
32、廓线进行确定对于对心直动滚子推杆凸轮机构的轮廓线可以见式(3-3)和(3-4)：x=s0+ssin+ecos (3-3)y=r0+scos-esin (3-4)其中上方程中的e=0，r0=s0，可以见式(3-5)和(3-6)x=r0+ssin (3-5)y=r0+scos (3-6)3.3 链条和链轮的设计1. 对链条进行设计已知额定的驱动功率P5=P4轴齿=3.540.980.92=3.11kW，因为主动链轮是经由不完全齿轮机构来进行运动传递，故能够估计出主动链轮的转速为25r/min，传动比i=1，需要载荷平稳，且中心线要进行水平布置，以下所查得的数据均来自于西北工业大学机械设计第八版8。
33、(1) 因为一般的链轮齿数在17-112之间8，所以可以选取小链轮的齿数为Z1=19，大链轮齿数Z2=iZ1=119=19。(2) 计算功率的确定依据机械设计可以查知kA=1.0，kZ=1.52，计算可以见式(3-7) 8：Pca=kAkZP=4.73kW (3-7)(3) 对链条的型号与节距进行选择依据Pca=4.73kW，n1=25r/min，查阅机械设计得链条节距P=38.1mm，滚子直径dl=22.23。(4) 对链节数与中心距进行计算初步选定中心距a=11341905之间，选取a=1600mm，相应的链节数见式(3-8)：Lp=2aP+Z1+Z22+Z2-Z122Pa=105.27节
34、 (3-8)可以选取链节数为Lp=105节，查阅机械设计可以得知中心距的计算系数fl=0.244，所以链传动的最大中心距为a=1613mm。(5) 对润滑方式进行确定查阅机械手册可以得知，选取滴油润滑8。(6)有效圆周力Fe=1270N，链轮进行水平布置时的压轴力系数为KFP=1.158，则压轴力见式(3-9)：Fp=FeKFP (3-9) =1460.5N2. 对链轮进行设计分度圆的直径见式(3-10)： D=Psin180z=231.4mm (3-10)齿顶圆的直径见式(3-11)：Dmax=d+1.25-Pdl (3-11) =256.79mm齿根圆df=209，内链节的内宽bl=22.
35、2，查阅机械设计可知齿宽bf=20.67mm，齿厚h=k+dk6+0.01d8。因为半自动平压模切机在工作时并不会具有剧烈震动和冲击，因此查阅机械设计可以得知，材料选用45，热处理为淬火、回火。热处理之后的硬度为4550HRC。3.4 本章小结本章内容主要对半自动平压模切机的模切机构各部分的组成进行了分析设计。包括对平面六杆机构的设计、链条和链轮的设计以及凸轮机构的设计。第4章 半自动平压模切机的传动设计4.1 电动机的确定选择原动肌为电动机，并且根据所给的数据加以计算，应该采用恰当的电动机。原数据为3000张/小时，电动机的转速n=1450r/min，Pc=2106N，下模移动的行程长度H5
36、00.5mm，滑块与下模的质量假设约为120kg。根据设计要求，计算出机构主动件的转速n=50r/min，因为主动件转速较低，所以应该选择三相异步笼型交流封闭式Y型，电动机的容量工作机所需功率为PW，其中生产阻力Pc=2106N，行程速比系数k为1.3，s为有效模切行程，t为周期，w为0.96。所需功率Pw见式(4-1)：Pw=21061.210-30.67=3.54kW (4-1)选用电动机额定功率Pm，使得Pm=1-1.3Pw，查知Pm=4kw，已知电动机的转速0=1450r/min，工作机的转速nw=50r/min。最终选定电动机见图4-1，型号为：Y112M-4。已经确定了本次设计所需
37、要的电动机的型号。同时也应该对于该电动机的安装尺寸进行设计，应当满足于该机构的工作条件，不应该过大或者过小，应该对各部分的尺寸进行一番深思熟虑，因为该电动机需要放置在箱体中，所以更应该进行合理的设计，留出适当的空间，便于电动机的修理以及调试。（a）主视图 （b）左视图图4-1 电动机4.2 总体参数的确定该部分对于一些必要的参数进行了计算，包括传动比、各级转速及各州功率。1. 对于齿轮传动比进行了计算，可以见式(4-2)：i=nmnw (4-2) =144050 =28.8i=i带i1齿i2齿，选取i带=2.5，可以见式(4-2)：i减=ii带=11.25 (4-3)选取i1齿=1.3i2齿，
38、可以见式(4-4)：i2齿=i减1.4 (4-4)=2.87则i1齿=4.01 2. 各轴级别的转速见式(4-5)：n1=nmi带=576r/min (4-5)同理，应用上述公式可以分别得到n2=143.64r/min，n3=n4=50r/min。3. 各轴转矩见式(4-6)：T1=9550P1n1=63Nm (4-6)同理，可以分别得到T2=245Nm，T3=684Nm，T4=676Nm。4. 各轴功率见式(4-7)。 (4-7)同理，可以分别得到P2=3.69kW，P3=3.58kW，P4=3.54kW。4.3 齿轮的设计可以获得输入功率为，小齿轮的转速=576r/min，齿数之间的比值为
39、4.01，电动机驱动的使用时长可以假设为15年两班制，以下所查阅的信息大多数来自于西北工业大学机械设计高教第八版。齿轮的种类采取的为圆柱齿轮，采取的为7级精度(GB 10095-88)，采取的是40Cr(调质)并且硬度是280HBS，大齿轮材料采取的是45钢(调质)并且硬度为240HBS，两种材料硬度相差的是40HBS。首先采取小齿轮的齿数=24，大齿轮的齿数=244.01=96.01圆整后为97，螺旋角通常选取为=15。可以确定计算参数如下。(1) 计算载荷系数见式(4-8)：K=KAKVKFaKF (4-8)(2) 根据纵向重合度，得出螺旋角的影响系数为。(3) 计算当量齿数见式(4-9)
40、： (4-9)(4) 齿形系数查阅机械设计可a2+b2=c2可知。查阅机械设计可以得知应力校正的系数是。(5) 齿轮的弯曲强度查阅机械设计可以得知小齿轮的弯曲疲劳强度极限为500MPa，大齿轮的弯曲强度极限强度为380MPa。(6) 弯曲疲劳选用应力见式(4-10)：查阅机械设计可以得到弯曲疲劳寿命系数。. (4-10)(7) 大小齿轮的见式(4-11)： (4-11)(8) 齿数的设计计算见式(4-12)和(4-13)：mn21.666.31040.8712421.650.015=1.39mm (4-12)z1=d1cosmn=30.84(4-16)于是可以取得=31，=125。(9) 计算
41、中心距见式(4-17)：a=z1+z2mn2cos=121.5mm(4-17)中心距取整后是122mm。(10) 对螺旋角进行修正见式(4-18)：=arccosz1+z2mn2a=16.46(4-18)因为值没有怎么变化，故参数之类的不需要进行修正。(11) 计算大小齿轮分度圆直径见式(4-19)：d1=z1mncos=48mm(4-19)d2=z2mncos=196mm(12) 计算齿轮宽度见式(4-20)：B1=dd1=47.5mm (4-20)B2=dd1=50mm同理依据上述公式可以得B3=75mm，B4=80mm。4.4 V带设计传动系统第一级通常选取普通V带轮，可以得到电动机功率
42、为P=4kw，转速n1=1440r/min，传动比i=2.5，平均一天工作大约九个小时（以下所获得的信息均查阅于西北工业大学机械设计高教第八版）。1.确定计算机的功率Pca，根据机械设计可以确定工作情况系数为KA，故Pca=KAPM=1.14=4.4kw。2.对V带进行选择，根据Pca和n1，查阅机械设计选用A型。3.确定带轮的基准直径和，并且进行相应的带速校核。(1) 机身采用小带轮的直径d，得到小带轮的基准直径为=90mm。(2) 验算带速度v见式(4-21)：V=d1n1601000=6.78m/s(4-21)(3) 计算大带轮的基准直径见式(4-22)：d2=id1=225mm(4-2
43、2)查阅机械设计可以知道=250mm。4. 确定V带中心距a0与基准长度ld(1) 据0.7d1+d2a02d1+d2，初步选择中心距a0=500mm。(2) 需要地基准长度见式(4-23)：ld=2d1-d124a0+2a0=1590.6mm(4-23)查阅机械设计可以选取带基准长度ld=1600mm。(2) 计算实际中心距见式(4-24)：a=a0+ld-ld02=205mm(4-24)中心距的变化范围约为436-533mm。5. 小带轮上的包角校核见式(4-25)：a1=180-d2-d157.3a(4.25)=1616. 计算单根V带的额定功率Pr由d1=90mm，n1=1440r/m
44、in，i=2.5的A带型，查阅机械设计可以得出P0=0.17W，ka=0.952，kc=0.99。则额定功率见式(4-26)：Pr=P0+P0ka=1.16kW(4-26)7. 计算V带的根数z见式(4-27)：z=PcaPr=3.79(4-27)圆整后可以取得4根。8. 计算单根V带的初拉力的最小值F0min根据机械设计的相关知识可以得出A型带的单位长度质量q=0.1kg/m，故见式(4-28)：F0min=5002.5-kaPcakazv+qv2=136.5N(4-28)9. 计算压力轴的最小值见式(4-29)：Fp=2zF0min=1077N(4-29)4.5 轴的设计用低速轴做示范，现可知的为PIII=3.58kw，nIII=50r/min，TIII=684Nm，齿宽B=80mm，齿数z=5，=15.2。1. 计算作用于齿轮上的力已知低速大齿轮的分度圆直径为d4=234mm，力的计算可见式(4-30)