自動三面切書機設計

自動三面切書機設計,自動三面切書機設計,自動,三面切書機,設計 長 沙 學 院 畢業(yè)設計（論文）中期報告 系(部) 機電工程系 班級 學生姓名 指導教師 課題名稱：自動三面切書機 課題主要任務： 分析工藝過程確定機型及執(zhí)行機構的組成. 切書機總體方案設計. 切書機傳動系統(tǒng)設計. 繪制工程結構圖.(切書機總裝備圖。壓紙，切紙機構部件圖, 進出紙機構部件圖,主要軸.凸輪等零件圖) 在分析,計算,選擇和設計的基礎上,寫設計說明書. 運用計算機輔助設計,計算與繪圖. 1、簡述開題以來所做的具體工作和取得的進展或成果 收集和查閱相關資料，根據設計要求對工藝過程進行分析，確定了切書機的總體方案，大致框架成形，并完成了傳動部件的設計計算。 2、下一步的主要研究任務，具體設想與安排 下一步開始圖紙的繪制和說明書的撰寫，并完成剩余的部件的設計計算。 3、存在的具體問題 壓緊機構的結構設計，在幾種方案對比下，難以取舍 4、指導教師對該生前期研究工作的評價 指導教師簽名： 日 期： 20 屆畢業(yè)設計（論文）課題任務書 系(部)：機電工程系 專業(yè)：機械設計制造及其自動化 指導教師 職稱 講師 學生姓名 課題名稱 自動三面切書機設計 內 容 及 任 務 一:目的: 隨著我國經濟的不斷進步，書本印品量逐年增加，廣大用戶迫切需要一種經濟型的三面切書機，它具有價格低廉，性能可靠，實惠耐用等優(yōu)點。 二：設計參數及條件 （1）產品： 裁切范圍 92×126～260×380mm(64開-8開) （2）機械生產效率： 裁切速度 12～28次/分， （3）對自動機的要求：機械結構簡單，工作可靠，穩(wěn)定，操作方便，造價低 （整機功率 2.6kw 主電機功率 2.2kw 外形尺寸（長×寬×高） 2160×2110×1630mm 機器重量 3200Kg ） 擬 達 到 的 要 求 或 技 術 指 標 (1)畢業(yè)實習或調查研究,到同類工廠了解情況,收集國內外有關資料,查閱文獻. 并翻譯相關資料一篇 (2) 分析工藝過程確定機型及執(zhí)行機構的組成. (3) 切書機總體方案設計. (4) 切書機傳動系統(tǒng)設計. (5) 繪制工程結構圖.(切書機總裝備圖。壓紙，切紙機構部件圖, 進出紙機構部件圖,主要軸.凸輪等零件圖) (6) 在分析,計算,選擇和設計的基礎上,寫設計說明書. (7) 運用計算機輔助設計,計算與繪圖. 進 度 安 排 起止日期 工作內容 2008.3 畢業(yè)實習或調查研究,到同類工廠了解情況,收集國內外有關資料,查閱文獻、翻譯文獻 2008.3-2008.4 分析工藝過程, 總體方案設計, 傳動系統(tǒng)設計. 2008.4-2008.5 繪制工程結構圖 2008.5-2008.6 編寫設計說明書，翻譯稿 2008.6 檢查圖紙和論文的格式、規(guī)范等是否符合統(tǒng)一要求，準備答辯 主 要 參 考 資 料 1．成大先主編.機械設計手冊（第三版）.北京：化學工業(yè)出版社，1994 2．金屬切削手冊 北京：機械工業(yè)出版社 3．自動機械設計 中國輕工業(yè)出版社 4．機械制造工藝 5．機械原理 6．機械零件 教研室 意見 簽名： 年 月 日 系(部)主管領導意見 簽名： 年 月 日 注：本任務書一式三份，由指導教師填寫，經教研室審批后一份下達給學生，一份由指導教師保留，一份交系部存檔。 目 錄 第一部分 過程管理資料 一、畢業(yè)設計（論文）課題任務書 ( 3 ) 二、本科畢業(yè)設計（論文）開題報告 ( 6 ) 三、本科畢業(yè)設計（論文）中期報告 (13) 四、畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱表 (14) 五、畢業(yè)設計（論文）評閱教師評閱表 (15) 六、畢業(yè)設計（論文）答辯評審表 (17) 第二部分 設計說明書 七、設計說明書 ( 1 ) 9  2008屆 本科生畢業(yè)設計（論文）資料 第一部分 過程管理資料  長　沙　學　院 本科畢業(yè)設計（論文）開題報告 （ 2008 屆） 系　　　　部： 機電工程系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名： 班 級： 學號 指導教師姓名： 職稱 2008年 3月 12日 題目：三面切紙機 1. 結合課題任務情況，根據所查閱的文獻資料，撰寫1000字以上的文獻綜述。 三面切書機是一種紙張加工設備，主要用于印刷企業(yè)印刷品的整形加工，蜂窩包裝板產生以后，也要用到三面切書機切制紙蜂窩芯，近年來，制卡業(yè)發(fā)展強勁，切紙機在這個領域也有廣闊的市場。 另外，三面切書機應用于非紙類加工，如PS板。皮革，硬塑料等材料的裁切。三面切書機是一種通用設備，應用范圍及其廣泛，在印刷業(yè)中，幾乎每個印刷企業(yè)都要配置三面切書機，因此三面切書機在印刷機械產品中占重要地位，是印刷企業(yè)中是必備設備之一。 三面切書機是印后主要設備之一，大批量的書刊整形都由三面切書機來完成，大批量的包裝產品的由成型模切機、柔性版印刷生產線、瓦楞紙印刷模切開槽機完成。大量的印大切小產品，如商標、不干膠貼片、卡片及中小型印刷企業(yè)對小批量印刷產品，用三面切書機對印品加工時投入少，收效快的一種選擇，更何況企業(yè)僅指掌尺寸變換，產品的形狀變換就需要常備三面切書機。隨著科技水平的提高，三面切書機的自動化水平提高很快，液壓、程控、計算機控制的切紙機已占市場主流。 各種輔機組成的裁切生產線，能夠明顯縮短生產實踐、提高生產效率、降低勞動強度，是印刷行業(yè)的發(fā)展方向，這部分裁切生產線如果配合整個印刷生產線，將大大縮短印刷周期，節(jié)約成本，獲得可觀的經濟效益。 三面切書機主要采用機械方式加以控制。裁刀是通過凸輪傳動，機身采用整體澆鑄，通過減少機器拼裝工序使機器的抖動降到最低，從而保證精度。其機械部分的加工精度直接影響到裁切精度，使用壽命。電機控制主要起輔助控制作用，如：當書本不完全到位時，光電控制開關便會自動提示，避免出現廢品。 當今世界上，三面切書機的發(fā)展方向是集自動化、智能化為一體，適用于各種書本的尺寸，調節(jié)方便、靈活，只需經過觸摸屏，通過PLC程序控制，機器就可自動完成各部位工作狀態(tài)的調整（如擋紙毛刷高度、夾書力的大?。?。 根據中華人民共和國機械行業(yè)標準，從傳動、顯示和控制上來分， 切紙機可分為五類， 即：機械式、液壓式、全液壓式、數字顯示式和微機程控式。 1）機械式切紙機 機械式切紙機指的是刀床、推紙器和壓紙器等主要部件均采用機械傳動的切紙機，如圖1 所示。最早的機械式切紙機采用單導軌結構，結構較為簡單，調試維修也方便，但是這類切紙機沒有高精度的尺寸定位系統(tǒng)和尺寸設置裝置，精度低，不能滿足高檔印刷品裁切的要求。另外這種切紙機沖擊力大、噪音大、安全機構不可靠， 容易出工傷事故，而且沒有自動送紙機構，勞動強度大，生產效率低下。根據中華人民共和國國家經濟貿易委員會第32號令，《淘汰落后生產能 力、工藝和產品的目錄》（第三 批）QZ101、QZ201、QZ301、QZ401這些老式的機械式切紙機已被國家明令禁止生產。 2）液壓和全液壓切紙機 液壓式切紙機的壓紙器采用液壓驅動，壓力大而恒定。如上海申威達公司生產的SQZK1 660、SQZK1 860型切紙機的最大壓紙壓力分別達到了60000N、65000N，達到了國際先進技術的標準。全液壓切紙機的刀床、壓紙器均采用液壓傳動，裁切更加穩(wěn)定。 3）數字顯示和程控式切紙機 從1956 年波拉公司（現波拉公司已經并入海德堡）生產出第一臺磁帶控制的切紙機以來，數顯和程控式切紙機迅速發(fā)展和崛起， 在國外已成為主流機型， 在國內的市場份額不斷上升。數顯式切紙機推紙器的位置尺寸可以通過位置傳感器以數字方式顯示。程控式切紙機則是采用信號記憶存儲裝置或微處理機存儲指 令程序，整個裁切過程按照程序設定的步驟自動循環(huán)進行。例如圖2 所示波拉176 型程控切紙機， 可以存儲198 套切紙程序，12928個程序步驟。 2. 選題依據、主要研究內容、研究思路及方案。 三面切紙機工藝過程為：由傳送帶送來的具有一定高度的紙疊在初始位置被初壓板壓緊，推桿將壓緊的紙疊推到加工工位。由主壓板將紙疊壓緊后，初壓板放松并和推桿一起返回原位：在加工工位，首先由兩把側刀同時從兩側切去多余的紙邊，再由一把前刀切去前邊的紙邊。當完成這一切邊動作后，主壓板退回，由卸紙桿將切好的紙疊推到傳送帶上，完成一次加工循環(huán)。 重點在于確定執(zhí)行機構的運動循環(huán)及其組成區(qū)段，執(zhí)行機構運動循環(huán)的同步化設計。 裁切工作主要組成部件：切刀、切桿、切紙臺、側規(guī)、后擋紙規(guī)及壓紙器、機座。切刀是切紙機的重要部件，切刀又長又重，處于機器前方，固定在刀架上，當他向底座移動時，完成裁切工作。刀片的角度及材料要依據被切材料的特性來選用和調節(jié)，現有適合不同硬度材料的切刀可供選擇。切桿是切紙機另一個重要部件，位于切紙臺面上一個溝槽中，正對切刀下方，作用是防止切刀每次切過紙垛后與金屬切紙臺相撞，否則切刀就極易變鈍甚至斷裂。側規(guī)和后擋規(guī)的作用是在裁切之前，調正紙剁的位置，將紙剁準確定位在切刀下方，側規(guī)是固定不動的，而后擋規(guī)能移動，可根據不同的裁切長度進行調整。壓紙器是一個與切刀平行的金屬棒與切紙臺成90度，它有兩個功能：一是裁切之前將紙剁中空氣排出；另一個是在裁切過程中將紙垛牢牢地固定在原位。切紙臺是切紙機的工作臺，要求平面度，平直度精度高，剛性好，保證推紙運行平穩(wěn)，受沖擊不位移，確保裁切精度。 機裁切機構采用線性軸承定位，包括基座、前口上刀座、橫梁、兩套呈對稱安裝的邊口上刀座和邊口下刀座。前口上刀座和橫梁兩端用螺釘與兩塊對稱的Z 形連接塊連成一體組成框架結構，兩個邊口上刀座用手柄和塊固定在橫梁上。其特征是基座和邊口下刀座兩端共安裝有六根立柱，在前口上刀座兩端開有兩個孔，每個孔套裝在裝于基座上的立柱并在立柱間裝有兩個上下排列的線性軸承，在邊口上刀座的兩端也開有兩個孔，每個孔套裝在裝于邊口下刀座上的立柱并在立柱間裝有兩個上下排列的線性軸承，前口上刀座和兩個邊口上刀座可沿立柱上下往復移動。這種采用線性軸承定位的三面切書機裁切機構具有較高的定位精度，安裝和調整比較方便。 執(zhí)行機構，是利用機械能來改變材料或工件的性質，狀態(tài)，形狀或位置，實現工藝動作過程以完成機器預定的功能.其特動比點是機構的運較復雜多樣，運轉速度受到生產性質的限制，一般低于動力機，并常需按不同的工況作相應的變化 送紙機構采用滾動摩擦遞紙機構。 切紙，推紙機構都采用曲柄滑塊機構 滾動摩擦遞紙機構：由于有平臺支撐，只需幾個滾子來傳送絕緣紙，且用橡膠制作可起到壓紙便于切紙的作用。 鏈動傳遞紙機構：與平臺有所沖突，且難以壓住絕緣紙。使切刀插刀不能正常工作。 故選用滾動摩擦遞紙機構 曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構是連桿機構的一種，連桿機構的一些傳動特點： 1）連桿機構中的運動副一般均為低副（因此，連桿機構也稱低副機構）。低副兩運動副元素為面接觸，壓強較小，故可承受較大的載荷，有利于潤滑，磨損較小，此外，運動副元素的幾何形狀較簡單，便于加工制造。 2）在連桿機構中，當原動件的運動規(guī)律不變，可用改變各構件的相對長度來使從動件得到不同的運動規(guī)律。 3）在連桿機構中，連桿上各點的軌跡是各種不同形狀的曲線（稱為連桿曲線），其形狀還隨著各構件相對長度的改變而改變，從而得到形式眾多的連桿曲線，我們可以利用這些曲線來滿足不同軌跡的設計要求。 此外，連桿機構還可以很方便地用來達到增力，擴大行程和實現遠距離傳動等目的。 連桿機構也存在如下一些缺點： 1）由于連桿機構的運動必須經過中間構件進行傳遞，因而傳遞路線較長，易產生較大的誤差累積，同時，也使機械效率降低。 2）在連桿機構運動過程中，連桿及滑塊的質心都在作變速運動，所產生的慣性力難于用一般平衡方法加以消除，因而會增加機構的動載荷，所以連桿機構不宜用于高速運動。 凸輪機構 凸輪機構的最大優(yōu)點是:只要適當地設計出凸輪的輪廓曲線,就可以使推桿得到各種預期的運動規(guī)律,而且機構簡單緊湊. 凸輪機構的缺點是：凸輪廓線與推桿之間為點,線接觸,易磨損,所以凸輪機構多用在傳力不大的場合.且不適合高速運動 故選用曲柄滑塊機構 3.工作進度及具體安排。 2008.3-2008.3 畢業(yè)實習或調查研究，到同類工廠了解情況，收集國內外有關資料，查閱文獻，翻譯文獻 2008.3-2008.3 分析工藝過程，總體方案設計，傳動系統(tǒng)設計 2008.3-2008.4 繪制工程結構圖 2008.4-2008.5 編寫設計說明書，翻譯稿 2008.6 檢查圖紙和論文格式、規(guī)范等是否符合統(tǒng)一要求，準備答辯 4.指導教師意見（對課題方案的可行性、深度、廣度及工作量的意見）。 指導教師： 年 月 日 教研室意見 教研室主任： 年 月 日 說明：開題報告作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一，此報告應在指導師指導下，由學生填寫，將作為畢業(yè)設計（論文）成績考查的重要依據，經指導師審查后簽署意見生效。 說明：各項成績的百分比由各系部自己確定，但應控制在給定標準的20％左右。 長沙學院2008屆畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱表 系（部）： 機電工程系 學生姓名 學 號 班 級 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師姓名 談峰 課題名稱 自動三面切書機 評語：（包括以下方面，①學習態(tài)度、工作量完成情況、材料的完整性和規(guī)范性；②檢索和利用文獻能力、計算機應用能力；③學術水平或設計水平、綜合運用知識能力和創(chuàng)新能力；） 選題與文獻綜述（20分） 分值： 創(chuàng)新性(15分) 分值： 基礎理論和專門知識(35分) 分值： 作者寫作、表達能力(30分) 分值： 合 計 分值： 是否同意參加答辯： 是□ 　　 否□ 指導教師評定成績 分值： 指導教師簽字： 年 月 日 說明：各項成績的百分比由各系部自己確定，但應控制在給定標準的20％左右。 文獻綜述 三面切書機是一種紙張加工設備，主要用于印刷企業(yè)印刷品的整形加工，蜂窩包裝板產生以后，也要用到三面切書機切制紙蜂窩芯，另外，三面切書機應用于非紙類加工，如PS板。皮革，硬塑料等材料的裁切。 三面切書機是一種通用設備，應用范圍及其廣泛，在印刷業(yè)中，幾乎每個印刷企業(yè)都要配置三面切書機，因此三面切書機在印刷機械產品中占重要地位，是印刷企業(yè)中是必備設備之一。 三面切書機是印后主要設備之一，大批量的書刊整形都由三面切書機來完成，大批量的包裝產品的由成型模切機、柔性版印刷生產線、瓦楞紙印刷模切開槽機完成。大量的印大切小產品，如商標、不干膠貼片、卡片及中小型印刷企業(yè)對小批量印刷產品，用三面切書機對印品加工時投入少，收效快的一種選擇，更何況企業(yè)僅指掌尺寸變換，產品的形狀變換就需要常備三面切書機。隨著科技水平的提高，三面切書機的自動化水平提高很快，液壓、程控、計算機控制的切紙機已占市場主流。 各種輔機組成的裁切生產線，能夠明顯縮短生產實踐、提高生產效率、降低勞動強度，是印刷行業(yè)的發(fā)展方向，這部分裁切生產線如果配合整個印刷生產線，將大大縮短印刷周期，節(jié)約成本，獲得可觀的經濟效益。 三面切書機主要采用機械方式加以控制。機身采用整體澆鑄，通過減少機器拼裝工序使機器的抖動降到最低，從而保證精度。其機械部分的加工精度直接影響到裁切精度，使用壽命。電機控制主要起輔助控制作用，如：當書本不完全到位時，光電控制開關便會自動提示，避免出現廢品。 當今世界上，三面切書機的發(fā)展方向是集自動化、智能化為一體，適用于各種書本的尺寸，調節(jié)方便、靈活，只需經過觸摸屏，通過PLC程序控制，機器就可自動完成各部位工作狀態(tài)的調整（如擋紙毛刷高度、夾書力的大小）。 國外切書機技術水平發(fā)展較快，主要表現在自動化程度的提高，如自動取紙、闖紙、裁切、卸紙等全方位自動化整個生產線只需兩個人操作可以十分輕松而流暢地完成。大大提高了工作效率，還可降低勞動強度。另外對切書機的安全保障、裁切精度及精度保持，零部件的使用壽命及主要零部件的裝卸及維修的便捷，如切刀等零部件都有創(chuàng)新. 國內外切紙機總體水平都在提高，自動化程度也愈來愈高。但自動切紙機的編程存在一個誤區(qū).那就是企圖實現的功能太多.造成操作和軟件方面的許多問題。國外一些切紙機公司正在試圖簡化切紙機的控制軟件。自動切紙機在技術上也存在一些問題主要是紙張不是完全穩(wěn)定的材料，因為經過印刷整個過程后經過印刷壓力及吸收水分紙張后無法保持原先的尺寸造成裁切精度誤差的加大。國內廠家也應注意這方面的問題。目前我國印刷機械總體水平還落后國際先進水平15年以上，隨粉國家經濟實力的提高和科技發(fā)展迅速加快印刷界科技創(chuàng)新的成果顯著這種差距正在逐步縮小。國內切書機企業(yè)共有30多家，有實力的企業(yè)僅有幾家。為適應國內外切書機的快速發(fā)展，應聯合起來擴大實力.走切書機高，新，快發(fā)展之路。 長沙學院畢業(yè)設計（論文）答辯評審表 學生姓名 學號 班級 答辯日期 課題名稱 自動三面切書機 指導教師 地點 答 辯 小 組 成 員 姓 名 職務（職稱） 姓 名 職務（職稱） 姓 名 職務（職稱） 教授 副教授 副教授 講師 講師 答辯中提出的主要問題及回答的簡要情況記錄： 1. 這個壓緊機構裝載刀架上不會阻礙刀架運動？ 答：在裝配圖上我們可以看到，壓緊機構的導筒內有一個彈簧，壓板和導柱，類似于活塞機構，是活動的，并不會阻礙刀架的繼續(xù)運動。 2. 三把切刀同時下落是不是可行？ 答：三把等高的刀同時裁切是不行的，但是這里我設計了不同刀的高度，在工作時等同于是兩把側刀先同時下落，經過一個時間差然后前刀開始裁切，并不是同時完成。 3. 這個機器能切多厚的書？ 答：三面切書機在作為聯動線的一個部分時，裁切高度需要降低，這里我設計的切書高度是50mm。 4. 曲軸怎么同時實現推書和裁切？ 答：在裝配圖上可以看到，曲軸有3個曲拐，其中中間的曲拐控制推書，兩邊曲拐的控制刀架的運動，中間的曲拐和其他曲拐成夾角，這樣就形成了一個時間差。刀架運動到最高點時，推書塊正好在最近點，也就是書的定位位置；刀架運動到最低點時，推書快正好在最遠點，就是等待下本書的位置。 5. 出書機構在哪？ 答：這里為了簡化機械取消了出書機構，下一本書進來時，會將前一本書推出，而毛本書和成品書的尺寸差，保證了不會再次裁切到上一本書，可以自動或手動將成品書拿走。 會議主持人： 記 錄 人： 2008年 6 月 11 日 長沙學院畢業(yè)設計（論文）答辯評審表 成績評定 評定內容 分值 　　　評　　　定 小計 教師1 教師2 教師3 教師4 教師5 報告內容 思路清新：語言表達準確，概念清楚，論點正確；實驗方法科學，分析歸納合理；結論嚴謹，論文（設計）有應用價值。 40 報告過程 準備工作充分，具備必要的報告影象資料；報告在規(guī)定的時間內作完報告。 10 答 辯 回答問題有理論依據，基本概念清楚。主要問題回答簡明準確 50 合　　　計 100 答辯評分 分值（平均分）： 答辯小組長簽名： 答辯成績：a: ×35％＝ 指導教師評分 分值： 指導教師評定成績b： ×50％＝ 評閱教師評分 分值： 評閱教師評定成績c： ×15％＝ 最終評定成績 分數：　　　　　　　　　　　　　等級： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　教學系主任簽名： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　年　月　日 學校意見 　　　　　　　　　　　　　　　　 負責人（簽名）： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　年　月　日 說明：最終評定成績＝a+b+c，三個成績的百分比由各系部自己確定，但應控制在給定標準的20％左右。 　?。?008屆） 　　本科生畢業(yè)設計說明書 自動三面切書機 系　　　　部： 機電工程系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名： 班 級： 學號 指導教師姓名： 職稱 職稱 最終評定成績 2008 年 6 月 長沙學院本科生畢業(yè)設計（論文） 自動三面切書機設計 系 （部）： 機電工程系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 號： 學生姓名： 指導教師： 講師 2008 年 6 月 長沙學院畢業(yè)設計(論文) 摘 要 本文主要介紹的是三面切書機工藝過程，主要工作部件的設計計算。 用三把切刀切凈書芯、雜質等的機器稱為三面切書機。三面切書機可作為單機使用，也可以作為裝訂聯動線中的一個機組，其區(qū)別是單機裁切高度大，聯動機裁切高度小。 具體設計內容包括：蝸桿減速器，直齒輪傳動，曲軸，壓緊機構以及各種連接用零件。 蝸桿減速器結構緊湊，能夠實現交錯軸間的傳動，節(jié)約空間，并且可以利用其自鎖性作為安全裝置。 曲軸作為時序控制系統(tǒng)，集中控制各個機構間的同步化。 關鍵詞：三面，曲軸，同步化 ABSTRACT In this paper, the three sides of the machine cutting process and the main components Design and Calculation. With all three of the exotic net movements, impurities such as the cutting machine known as the three sides of the machine. Design elements include specific：Worm Reducer、Gears、Crankshaft、Pinched agencies And various parts connected with the design. Worm Reducer compact structure, to achieve staggered between the drive shaft, space-saving, and can use its self-locking of a safety device. As a crankshaft timing control system, centralized control of various inter-agency synchronization. Keywords: three sides, Crankshaft, Synchronization 長沙學院畢業(yè)設計(論文) 目 錄 第1章 緒論 1 1.1 切書機的構造特點 1 1.2 國內切書機的技術水平 1 1.3 國外切書機技術發(fā)展趨勢和水平 2 1.4 我國切書機生產的未來之路 2 第2章 總體方案設計 4 2.1 總體布局設計 4 2.2 三面切書機的工作原理 4 2.3 三面切書機的主要機構 5 2.4 執(zhí)行機構的運動循環(huán)分析 7 第3章 設計計算 9 3.1 減速器的設計計算 9 3.1.1 蝸輪蝸桿的傳動設計 9 3.1.2 蝸輪蝸桿的結構設計 12 3.2 裁切機構傳動部件的設計計算 24 3.2.1 齒輪傳動的設計計算 24 3.2.2 傳動軸的設計計算 28 3.2.3 曲軸的設計計算 35 3.3 壓緊機構的設計計算 39 結論 41 參考文獻 42 致謝 43 長沙學院畢業(yè)設計(論文) 第1章 緒論 切書機是廣泛用于印刷企業(yè)印前及印后的裁切設備用于各種紙張印刷品的加工。隨粉國家經濟的迅速發(fā)展使切書機得以在更為廣泛的使用范圍來為各行各業(yè)服務。三面切書機主要作為裝訂生產線的組成部分。 1.1切書機的構造特點 目前國內已有多種型號、多種規(guī)格、不同大小的切紙機可供各行各業(yè)用戶選擇但它們的結構基本相似都由下列幾個主要部件組成:切刀、切桿、切紙臺、側規(guī)、后擋紙規(guī)及壓紙器、機座。切刀是切紙機的重要部件切刀又長又重.處于機器的前方，固定在刀架上當它向底座移動時，完成裁切工作。刀片的角度及材料要依據被切材料的特性來選用和調節(jié)，現有適合不同硬度材料的切刀可供選擇。切桿是切書機另一個重要部件位于切紙臺面上一個溝槽中，正對切刀下方.作用是防止切刀每次切過紙垛后與金屬切紙臺相撞.否則切刀就極易變鈍甚至斷裂。側規(guī)和后擋規(guī)的作用是在裁切之前.調正紙垛的位里.將紙垛準確定位在切刀下方。側規(guī)是固定不動的而后擋規(guī)能移動，可根據不同的裁切長度進行調整。壓紙器是一個與切刀平行的金屬棒與切紙臺成90度，它有兩個功能:一是裁切之前將紙垛中的空氣排出，另一個是在裁切過程中將紙垛牢牢地固定在原位。切紙臺是切書機的工作臺，要求平面度、平直度精度高，剛性好，保證推紙運行平穩(wěn)，受沖擊不位移確保裁切精度。 1.2國內切書機的技術水平 切書機的技術性能水平首先表現在安全可靠性包括人身安全和機器運行安全等方面:其次是裁切精度高精度保持性好自動化程度高，操作方便等。國產切書機技術水平與國際先進水平有一定的差距主要表現在①控制系統(tǒng)比較落后:從控制系統(tǒng)來講.我國剛開始在機上配備PLC系統(tǒng).而國際上已經采用全線計算機控制利用計算機對各種執(zhí)行部件進行監(jiān)控和調整同時可預設參數，實行計算機控制下的自動調整大大縮短了輔助時間并保證了工作可靠。②配套性差:國產切書機很少能配上成套設備，如裁切及裝訂生產線。③安全保證系統(tǒng)不夠先進和齊全。④操作方便程度及外觀存在一定的差距。 目前國外切書機控制方式基本上都采用微機程序控制而國內的切紙機產品還主要以數顯為主同時各種規(guī)格機械式切書機缺乏可靠安全保護裝。微機控制切書機是發(fā)展的趨勢并正以比較快的速度取代其它控制方式。因此國產切紙機要獲得更廣泛應用和全面落實取代進口并進入國際市場必須自主創(chuàng)新.努力的方向如下:①研發(fā)采用更先進的控制系統(tǒng):②齊備全方位的安全保護系統(tǒng):③提高機械耐用性和可靠性.具備提供配備上成套設備的能力:④提供操作使用快捷方便的程序;⑥具有新的造型提高全方位的外觀質，;⑥提高切紙機的裁切精度。適用于各行各業(yè)的各種裁切要求及規(guī)格.特別是精度的保持性和穩(wěn)定性亟待提高。 1.3國外切書機技術發(fā)展趨勢和水平 國外切書機技術水平發(fā)展較快，主要表現在自動化程度的提高，如自動取紙、闖紙、裁切、卸紙等全方位自動化整個生產線只需兩個人操作可以十分輕松而流暢地完成。大大提高了工作效率，還可降低勞動強度。另外對切書機的安全保障、裁切精度及精度保持，零部件的使用壽命及主要零部件的裝卸及維修的便捷，如切刀等零部件都有創(chuàng)新.如:①切紙機的安全系統(tǒng)采用多回路紅外光電保護，雙手同步按鈕。刀體防跌落安全電子鎖.裁切過載保護、全封閉的防護罩，對人身和機器全方面的安全保護。②切書機可實現系統(tǒng)故障診斷、機械系統(tǒng)保養(yǎng)記錄表和維修記錄(包括刀的變動和夾緊力)。③提高工作臺的技術水平包括鑄件的材料、工作面的精度及表面鍍硬鉻達到耐用和永不生銹的目的。④通過微機處理程控切書機，控制集機、電、光、液與數字技術一體化操作。⑤全面落實提高切書機的外觀包括整機的造型、色彩等。⑥隨著服務領域內產品不斷更新國外切書機裁切幅面可達2500一3000mm。 1.4我國切書機生產的未來之路 國內外切紙機總體水平都在提高，自動化程度也愈來愈高。但自動切紙機的編程存在一個誤區(qū).那就是企圖實現的功能太多.造成操作和軟件方面的許多問題。國外一些切紙機公司正在試圖簡化切紙機的控制軟件。自動切紙機在技術上也存在一些問題主要是紙張不是完全穩(wěn)定的材料，因為經過印刷整個過程后經過印刷壓力及吸收水分紙張后無法保持原先的尺寸造成裁切精度誤差的加大。國內廠家也應注意這方面的問題。目前我國印刷機械總體水平還落后國際先進水平15年以上，隨粉國家經濟實力的提高和科技發(fā)展迅速加快印刷界科技創(chuàng)新的成果顯著這種差距正在逐步縮小。國內切書機企業(yè)共有30多家，有實力的企業(yè)僅有幾家。為適應國內外切書機的快速發(fā)展，應聯合起來擴大實力.走切書機高，新，快發(fā)展之路。 44 長沙學院畢業(yè)設計(論文) 第2章 總體方案設計 2.1 總體布局 2.1.1機型選擇 根據機械生產效率來看，屬于 中等批量生產，可選用自動機型。但從經濟性角度分析，可以去掉自動送料機構。 根據工藝路線分析，實際需要2個工位，一個進料、裁切工位，另一個是出料工位。 2.1.2執(zhí)行機構 根據工藝，確定自動機由下列執(zhí)行機構組成： 1供書機構 2裁切機構 3出書機構 2.2三面切書機的工作原理 三面切書機的工作原理如圖2-1所示。 把裁切物送到壓舌10的下面并齊整地放入夾書器的側規(guī)12和擋規(guī)9組成的定位規(guī)矩內定位。壓舌10在彈簧的作用下向下移動，自動將書疊壓緊。夾書器11沿導軌將書疊自動送至壓書板4下面的裁切位置。壓書板4在千斤桿5的帶動下下降，將書疊6壓住壓緊。夾書器的壓舌10上抬，夾書器11沿導槽8自動退回。左右側刀2和7同時下落，按規(guī)定尺寸裁切書刊的天頭和地腳，并迅速上升回復到原來停止裁切的位置。門刀3在側刀上升的同時開始下落，按規(guī)定尺寸裁切書刊的切口邊，裁切完畢后也迅速上升，同樣回復到原來停止裁切的位置。壓書板4自動上升，接觸對書疊的壓力。出書機構的推書爪（或稱機械手）將被裁切好的書刊從裁切面板平穩(wěn)地推到機器后面的輸送帶上。三面切書機由裁切刀片、送書機構、送書壓緊機構、壓書機構、裁切機構、和放書機構等組成。 圖2-1 三面切書機的工作原理 1-工作臺面 2-左側刀 3-門刀 4-壓書板 5-千斤桿 6-毛本書 7-右側刀 8-導槽 9-擋規(guī) 10-壓舌 11-夾書器 12-側規(guī) 2.3三面切書機的主要機構 2.3.1裁切刀片 三面切書機的主要零件是裁切刀片。裁切刀片，圖2-2，由刀架和刀片兩部分組成。刀片的刀刃要求由硬度高、耐磨的碳鋼或合金鋼制造。刀片裁切角α的大小，對裁切質量有直接的關系，應根據被裁切物的抗切力的大小選取。α角越小，刀刃就越鋒利，裁切機的磨損和功率消耗就越少，被裁切的產品也就越齊整，切口光潔。但α角太小，刀刃強度和耐磨性就會相應地降低，裁切速度和裁切質量反而會下降。因此，在刀片材料允許的情況下，并在考慮被裁切物的抗切力大小的前提下，α角應盡量小。常用刀片裁切角α一般在16°～25°之間。裁切較硬的紙張或紙板時，α角還可以略為增大。裁刀的運動形式如圖2-3所示。ε角一般為5°左右，θ角一般為45°左右。為簡化機構，現采用斜刃刀片。 圖2-2裁切刀片 圖2-3 裁刀的運動形式 1-刀片 2-刀架 2.3.2自動供書機構 裝訂聯動線中的三面切書機都裝有自動供書機構，其結構如圖2-4所示。 圖2-4自動供書機構 1-毛本書 2-推書板 3-推書小車 2.3.3裁切機構 裁切機構是三面切書機的主體，機器在正常運轉過程中，刀架作升降運動，裁刀下降時為裁切動作，同時送書器復位；上升或靜止的同時，完成裝書（自動或手動）、送書等動作。 裁切機構由曲軸、連桿、牽臂組成的間歇運動機構和刀架、刀片等機件組成。曲軸轉過一周，通過牽臂帶動裁切機構作一次升降運動，完成一次裁切動作。利用蝸桿減速器的自鎖特性，防止裁刀由于重力作用而下降，保證了機器運轉的安全。 2.3.3.1刀架的結構設計 設計要求中紙疊（書）有4種型號，64開—8開，見表2-1。紙疊（書）的擺放方式影響到裁切刀片的布置。 表2-1 產品尺寸 開度 毛尺寸 凈尺寸 八開 393.5×273 375×260 十六開 273×262.3 260×185 三十二開 196.75×136.5 185×130 六十四開 136.5×98.37 120×80 ( a ) ( b ) 圖2-5 毛本書的擺放方案 紙疊（書）有兩種擺放方案，如圖2-5，圖a中書脊線共線，推書機構只需要將紙疊（書）推到同一位置，然后定位，裁切即可。這種方案易于保證紙疊（書）定位的精確性，但是壓緊機構過于復雜化。 圖b為紙疊（書）中心線共線，在裁切不同尺寸紙疊（書）時，推書機構需要推進到不同位置，但是只需要在同一中心位置定位，壓緊即可。相對于前一方案，變化推書的行程要比變換壓緊機構容易，結構也更為簡單。 作為經濟型的三面切書機，本設備采用后一種紙疊（書）的擺放方案，由此定下切刀的布置方案。 2.4確定執(zhí)行機構的運動循環(huán)機器組成區(qū)段 現在對三面切書機的推桿，壓板，刀架三個部分進行分析。根據工藝要求，這三個機構的運動循環(huán)分別包括下列區(qū)段： 1推桿 推書前進的時間，返回運動時間為，在初始位置停留時間 2壓板 壓板下降運動時間，壓緊時的停留時間，返回運動時間 3刀架 刀架下降運動時間，返回運動時間 這臺自動機械采用曲軸分配軸作為集中時序控制系統(tǒng)，分配軸勻速旋轉，每轉完成一個工作循環(huán)。因此可用分配軸的轉角表示各機構的運動循環(huán)。與工作循環(huán)時間對應的分配軸總轉角應為，各執(zhí)行機構各區(qū)段對應的轉角之和都等于 整理如圖2-6 圖2-6 工作循環(huán)圖 第3章 設計計算 3.1 減速器的設計計算 3.1.1蝸輪蝸桿的傳動設計： 3.1.1.1選擇蝸桿傳動類型 根據GB/T 10085-1988的推薦，利用漸開線蝸桿（ZI） 3.1.1.2選擇材料 考慮到蝸桿傳動傳遞的功率不大，速度較低，故蝸桿用45鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45～55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSN10P1金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。 3.1.1.3按齒面接觸疲勞強度進行設計 根據閉式蝸桿傳動的設計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設計，在校核齒根彎曲疲勞強度。由《機械設計》式（11-12），傳動中心距 式中： 。 ——齒面許用接觸應力，單位MPa。 確定式中各參數。 3.1.1.3.1確定作用在蝸輪上的轉矩 按，估取效率，則 3.1.1.3.2確定載荷系數K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數；由表11-5選取使用系數；由于轉速不高，沖擊不大，可取動載系數則 3.1.1.3.3確定彈性影響系數 因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪與鋼蝸桿相配，故 3.1.1.3.4確定接觸系數 先假設蝸桿分度圓直徑和傳動中心距的比值，從圖11-18中可查得 3.1.1.3.5確定許用接觸應力 根據蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC，可從表11-7中查得蝸輪的基本許用應力 應力循環(huán)次數 壽命系數 則 3.1.1.3.6計算中心距 取中心距，因，故從表11-2中取模數，蝸桿分度圓直徑，這時，從圖11-18中可查得接觸系數。因為，所以以上計算結果可用。 3.1.1.4蝸桿與蝸輪得主要參數與幾何尺寸 3.1.1.4.1蝸桿 軸向齒距 直徑系數 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 分度圓導程角 蝸桿軸向齒厚 3.1.1.4.1蝸輪 蝸輪齒數；變位系數； 驗算傳動比 傳動比誤差應在范圍內，這時傳動比誤差為，是允許的 蝸輪分度圓直徑 蝸輪喉圓直徑 蝸輪齒根圓直徑 蝸輪咽喉母圓半徑 3.1.1.5校核齒根彎曲疲勞強度 當量齒數 根據，，從圖11-19中查得系數 螺旋角系數 許用彎曲應力 從表11-8中查得ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應力 壽命系數 故 彎曲強度是滿足。 3.1.1.6精度等級公差和表面粗糙度的確定 考慮到所設計的蝸桿傳動是動力傳動，屬于通用機械減速器，從GB/T 10089-1988圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇8級精度，側隙種類為f，標注為8fGB/T 10089-1988。然后由《機械設計手冊》查得要求的公差項目及表面粗糙度。 3.1.2蝸桿、蝸輪的基本尺寸設計 3.1.2.1蝸桿基本尺寸設計 根據電動機的功率P=2.2kw，滿載轉速為710r/min，電動機軸徑，軸伸長E=80mm 軸上鍵槽為10x8。 3.1.2.1.1初步估計蝸桿軸外伸段的直徑 d=（0.8～1.0）=30.4～38mm 3.1.2.1.2計算轉矩 由Tc、d根據《機械設計課程設計手冊》第二版表8-3可查得選用GICL2型鼓形齒式聯軸器。 確定蝸桿軸外伸端直徑為38mm。 GICL2型鼓形齒式聯軸器的結構尺寸如圖3-1 圖3-1 GICL2型鼓形齒式聯軸器 型號: GICL2 公稱轉矩 許用轉速 軸孔直徑 、、: 軸孔長度L GICL, Y型: 軸孔長度L GICL,J、Z型: D: D1: D2: D3: B: A: C1: C2: C: : 轉動慣量: 潤滑脂用量: 重量: 許用徑向位移 根據GICL2型鼓形齒式聯軸器的結構尺寸，確定蝸桿軸外伸端直徑為38mm的長度為60mm。由《機械設計課程設計手冊》第二版表10-1可查得普通平鍵GB1096—79A型鍵10×40，蝸桿軸上的鍵槽寬mm，槽深為mm，聯軸器上槽深，鍵槽長L=40mm。 初步估計d=64mm。 3.1.2.2蝸輪基本尺寸設計 查《機械設計》 表11-3及表11-4可計算得蝸輪基本尺寸。 蝸輪采用裝配式結構，用六角頭螺栓聯接（100mm）,輪芯選用灰鑄鐵 HT100 ，輪圈選用鑄錫磷青銅ZcuSn10P1 單位：mm 中心距 a=160 蝸桿頭數 蝸桿齒數 齒形角 模數 m=6.3 傳動比 i=20 齒數比 u=20 蝸輪變位系數 ； 蝸桿直徑系數 q=10 蝸桿軸向齒距 蝸桿導程 蝸桿分度圓直徑 蝸桿齒頂圓直徑 蝸桿齒根圓直徑 頂隙 蝸輪分度圓直徑 蝸輪喉圓直徑 蝸輪齒根圓直徑 蝸輪齒頂高 蝸輪齒根高 蝸輪齒高 蝸輪咽喉母圓半徑 蝸桿軸向齒厚 蝸桿法向齒厚 蝸桿節(jié)圓直徑 蝸輪節(jié)圓直徑 蝸輪寬度 頂圓直徑 蝸桿齒寬 3.1.2.3蝸輪軸的尺寸設計與校核 蝸輪軸的材料為45鋼并調質軸的直徑與長度的確定 3.1.2.3.1求輸出軸上的功率,轉速和轉矩 若取齒輪傳動效率,蝸桿傳動效率（均包括軸承效率），則 又 于是 3.1.2.3.2求作用在蝸輪上的力 因已知蝸輪分度圓直徑為 而 圓周力 徑向力 軸向力 3.1.2.3.3初步確定軸的最小直徑 先按式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調質處理。根據表15-3，取，于是得 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯軸器處軸的直徑。為了使所選的軸直徑與聯軸器的孔徑想適應，故需同時選取聯軸器型號。 聯軸器計算轉矩，查表14-1，考慮到轉矩變化小，故取，則： 按照計算轉矩應小于聯軸器的公稱轉矩的條件，查標準GB/T 5014-85，選用HL4型彈性柱銷聯軸器，如圖3-2。 圖3-2 HL4型彈性柱銷聯軸器 型號: 公稱轉矩 許用轉速 軸孔直徑、、: 軸孔長度 型 : 軸孔長度 ,,型 : 軸孔長度,,型 : : : : : 轉動慣量: 質量: Y型軸孔，其公稱轉矩為1250000。半聯軸器的孔徑，故取；半聯軸器長度，半聯軸器與軸配合的轂孔長度。 3.1.2.3.4軸的結構設計 1）擬定軸上零件的裝配方案 a) b) 圖3-3 軸上零件的裝配方案 顯而易見，圖b較圖a中多了一個用于軸向定位的長套筒，使機器的零件增多，質量增大。相比之下，可知圖a中的裝配方案較為合理。 根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 2）根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 圖3-4 蝸輪軸的基本尺寸結構圖 （1）為了滿足半聯軸器的軸向定位要求，軸段右端需制出一軸肩，故取段的直徑；右端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑。半聯軸器與軸配合的轂孔長度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯軸器上而不壓在軸的端面上，故段的長度應比略短一些，現取。 （2）初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據，由軸承產品目錄中初步選取0基本游隙組，標準精度級的單列圓錐滾子軸承30313，其尺寸為，故。 左端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位。由GB/T 297-94查得30313型軸承的定位軸肩處直徑，因此，取。 30313圓錐滾子軸承的校核 徑向力 軸向力 軸承轉速,裝軸承處的軸頸直徑，運轉時有輕微沖擊，預期計算壽命。 求比值 根據《機械設計》表13-5，圓錐滾子軸承的最大值為0.35，故此時。 初步計算當量動載荷P，根據式（13-8a） 按照表13-6， 按照表13-5，X=0.4， Y=1.7，則 根據式（13-6），求軸承應有的基本額定動載荷值 按照軸承樣本查得此軸承的基本額定靜載荷。驗算如下： 校核30313型圓錐滾子軸承的壽命，根據式（13-5） 即遠高于于預期壽命，所以絕對滿足。 （3）安裝蝸輪處的軸段Ⅳ的直徑；蝸輪的右端與右軸承之間采用套筒定位。已知蝸輪的寬度，為了使套筒端面可靠地壓緊蝸輪，此軸段應略短于輪轂寬度，故取。蝸輪的左端采取軸肩定位，軸肩高度，取，則軸環(huán)處直徑。軸環(huán)寬度，取。 （4）軸承端蓋的總寬度為12。根據軸承端蓋的裝拆及便利對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯軸器端面的距離，故取。 （5）取蝸輪距箱體內壁之距離?？紤]到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應距箱體內壁一段距離，取，已知滾動軸承寬度，則 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。 3）軸上零件的周向定位 蝸輪，半聯軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯接。按由手冊查得平鍵截面（GB/T 1096-79），鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為40(標準鍵長GB/T 1095-79)，蝸輪軸鍵槽深度聯軸器上鍵槽深度同時為了保證蝸輪與軸配合有良好的對中性，故選擇蝸輪輪轂與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。 4）確定軸上圓角和倒角尺寸 參考《機械設計》表15-2，取軸端倒角為，各個軸肩處圓角半徑分別為R1.6和R2。 軸的結果設計采用階梯狀，階梯之間有圓弧過度，減少應力集中，具體尺寸和要求見零件圖2（蝸輪中間軸）。 3.1.2.3.5裝蝸輪處軸的鍵槽設計及鍵的選擇 當軸上裝有平鍵時，鍵的長度應略小于零件軸的接觸長度，一般平鍵長度比輪轂長度短5—10mm，由參考文獻1表2.4—30圓整，可知該處選擇鍵2.5×110，高h=14mm，軸上鍵槽深度為，輪轂上鍵槽深度為，軸上鍵槽寬度為輪轂上鍵槽深度為 3.1.2.4減速器箱體的結構設計 根據〈〈機械設計課程設計手冊》表11-1可計算得，箱體的結構尺寸如表3-1： 表3-1箱體的結構尺寸 減速器箱體采用HT200鑄造，必須進行去應力處理。 設計內容 計 算 公 式 計算結果 箱座壁厚度 =0.04×160+3=9.4 a為蝸輪蝸桿中心距 取 箱蓋壁厚度 =0.85×12=10mm 取 箱座凸緣厚度 箱蓋凸緣厚度 箱座底凸緣厚度 地腳螺釘直徑 取 地腳螺釘數目 軸承旁聯接螺栓直徑 蓋與座聯接螺栓直徑 取 聯接螺栓的間距 軸承端蓋螺釘直徑 視孔蓋螺釘直徑 定位銷直徑 至外箱壁距離 查表11-2， 取 至凸緣邊緣距離 查表11-2， 取 軸承旁凸臺半徑 凸臺高度 根據低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準。 取50 外箱壁至軸承座端面距離 鑄造過渡尺寸 查表1-38， 蝸輪外圓與內箱壁距離 取 蝸輪輪轂端面與內箱壁距離 取 箱蓋、箱座肋厚 軸承端蓋外徑 ——軸承外徑 軸承旁聯接螺栓距離 3.2 裁切機構傳動部件的設計計算 3.2.1齒輪傳動 已知輸入功率，輸出齒輪轉速，傳動比，工作壽命為15年（設每年工作300天），兩班制。 3.2.1.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數 3.2.1.1.1按傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。 3.2.1.1.2切書機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB 10095-88） 3.2.1.1.3材料選擇。由表10-1選擇小齒輪材料為40（調質），硬度280HBS大齒輪材料為45鋼（調質），硬度240 HBS。 3.2.1.1.4選用小齒輪齒數，大齒輪齒數 3.2.1.2按齒面接觸強度設計 由設計計算公式（10—9a）進行試算，即 3.2.1.2.1確定公式內得各計算數值 1) 試選載荷系數 2) 計算小齒輪傳遞的轉矩 3) 由表10-7選取齒寬系數 4) 由表10－6查得材料的彈性影響系數 5) 由圖10－21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的解除疲勞強度極限； 6) 由式10－13計算應力循環(huán)次數 7) 由圖10－19查得接觸疲勞壽命系數； 8) 計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為1％，安全系數S＝1，由式（10－12）得 3.2.1.2.2計算 1) 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值 2) 計算圓周速度 3) 計算齒寬 4) 計算齒寬與齒高之比 模數： 齒高： 齒高之比： 5) 計算載荷系數 已知，7級精度，由圖10-8查得動載系數近似； 直齒輪，假設，由表10-3查得； 根據已知條件，由表10-2查得使用系數； 由表10-4查得7級精度、小齒輪相對支承對稱布置時 將數據代入后得： 由，查圖10-13得，故載荷系數 6) 按實際得載荷系數校正所算得分度圓直徑，由式（10-10a）得 7) 計算模數 3.2.1.3按齒根彎曲強度設計 彎曲強度得設計公式為： 3.2.1.3.1確定公式內得各計算值 1) 由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限;大齒輪的彎曲疲勞強度極限 2) 由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數， 3) 計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數，由式（10-12）得 4) 計算載荷系數 5) 查取齒形系數 由表10-5查得， 6) 查取應力校正系數 由表10-5查得， 計算兩齒輪的，并加以比較 大齒輪的數值大 3.2.1.3.2設計計算 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數，由于齒輪模數的大小取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數與齒數的乘積）有關，可取由彎曲強的算得的模數3.944mm并就近圓整為標準值，按接觸強度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數 大齒輪齒數 這樣設計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。 3.2.1.4幾何尺寸計算 3.2.1.4.1計算分度圓直徑 3.2.1.4.2計算中心距 3.2.1.4.3計算齒輪寬度 取， 3.2.1.5驗算 ，合適。 3.2.2傳動軸的尺寸設計與校核 傳動軸的材料為45鋼并調質軸的直徑與長度的確定 3.2.2.1求輸出軸上的功率,轉速和轉矩d 若取聯軸器傳動效率,蝸桿傳動效率（均包括軸承效率），則 又 于是 3.2.2.2求作用在齒輪上的力 因已知齒輪分度圓直徑為 而 圓周力 徑向力 軸向力 3.2.2.3初步確定軸的最小直徑 先按式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調質處理。根據表15-3，取，于是得 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯軸器處軸的直徑。為了使所選的軸直徑與聯軸器的孔徑想適應，故需同時選取聯軸器型號。 聯軸器計算轉矩，查表14-1，考慮到轉矩變化小，故取，則： 按照計算轉矩應小于聯軸器的公稱轉矩的條件，查標準GB/T 5014-85，選用HL4型彈性柱銷聯軸器，見圖3-2。其公稱轉矩為1250000。半聯軸器的孔徑，故??；半聯軸器長度，半聯軸器與軸配合的轂孔長度。 3.2.2.4軸的結構設計 3.2.2.4.1擬定軸上零件的裝配方案 對于跨距較大的軸，考慮到軸工作溫度升高時的熱伸長量，應采用一支點雙向固定，另一支點游動的支承結構。作為固定支承的軸承，應能承受雙向軸向載荷，故內外圈在軸向都要固定。作為補償軸的熱膨脹的游動軸承，若使用的是內外圈不可分離型軸承，只需固定內圈，其外圈在座孔內應可以軸向游動。如圖3-5所示。 圖3-5 軸上零件的裝配方案 3.2.2.4.2根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 圖3-6 傳動軸的基本尺寸結構圖 1）為了滿足半聯軸器的軸向定位要求，軸段左端需制出一軸肩，故取段的直徑；左端軸承用彈性擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑。半聯軸器與軸配合的轂孔長度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯軸器上而不壓在軸的端面上，故段的長度應比略短一些，現取。 2）初步選擇滾動軸承。 因軸承主要受有徑向力作用，可能伴有不大軸向力，故可選用深溝球軸承。 圓周力 徑向力 軸向力是變化的，暫取為1600N 根據工作條件選取深溝球軸承。 軸承轉速,裝軸承處的軸頸直徑可在內選取，運轉時有輕微沖擊，預期計算壽命。 （1）求比值 根據《機械設計》表13-5，深溝球軸承的最大值為0.44，故此時。 （2）初步計算當量動載荷P，根據式（13-8a） 按照表13-6， 按照表13-5，X=0.56， Y暫取一近似中間值Y=1.5，則 （3）根據式（13-6），求軸承應有的基本額定動載荷值 （4）按照軸承樣本或設計手冊選取的6013軸承，此軸承的基本額定靜載荷。驗算如下： 求相對軸向載荷對應的值和Y值 按表13-5注1，對深溝球軸承取，則相對軸向載荷為，在表中介于之間，對應的值為，Y值為 用線性插值法求Y值 故 求當量動載荷 （5）校核6013型深溝球軸承的壽命，根據式（13-5） 即高于預期壽命，所以滿足。 參照工作要求并根據，由軸承產品目錄中初步選取0基本游隙組，標準精度級的深溝球軸承6013，其尺寸為，故。 左端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位。由GB/T 297-94查得6013型軸承的定位軸肩處直徑，因此，取。 3）安裝齒輪處的軸段Ⅳ的直徑；齒輪的右端與右軸承之間采用套筒定位。已知齒輪的寬度，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度，故取。齒輪的左端采取軸肩定位，軸肩高度，取，則軸環(huán)處直徑。軸環(huán)寬度，取。 4）軸承端蓋的總寬度為12。根據軸承端蓋的裝拆及便利對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯軸器端面的距離，故取。 5）取齒輪距箱體內壁之距離?？紤]到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應距箱體內壁一段距離，取，已知滾動軸承寬度，則 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。 3.2.2.4.3軸上零件的周向定位 齒輪，半聯軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯接。按由手冊查得平鍵截面（GB/T 1096-79），鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為40(標準鍵長GB/T 1095-79)，齒輪軸鍵槽深度聯軸器上鍵槽深度同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。 3.2.2.4.4確定軸上圓角和倒角尺寸 參考《機械設計》表15-2，取軸端倒角為，各個軸肩處圓角半徑為R2。 3.2.2.5軸的校核 對于僅承受轉矩或者主要承受轉矩的傳動軸，可以直接用轉矩法，對承受彎矩、轉矩復合作用的軸，常用此法作軸徑估算。軸的強度條件為 —扭應力 T—轉矩 —軸的抗扭系數，見《中國機械設計大典》表21.1-10 —許用應力，見《中國機械設計大典》表21.1-8。 代入數據 符合要求 根據軸的結構圖作出軸的計算簡圖，見圖3-7 圖3-7 軸的載荷分析圖 根據《中國機械設計大典》式21.1-3計算結果應滿足下列強度條件： 式中：——當量彎矩產生的彎曲應力 ——當量彎矩 ——軸的抗彎截面系數 計算得 滿足要求 —根據《中國機械設計大典》表21.1-9選取 此軸合適的話，那么蝸輪軸也一定合適。 3.2.3曲軸 曲軸的材料為45鋼并調質，軸的直徑與長度的確定 3.2.3.1求曲軸上的功率,轉速和轉矩 若取聯軸器傳動效率,蝸桿減速器傳動效率（均包括軸承效率），則 又 于是 3.2.3.2求作用在齒輪上的力 因已知齒輪分度圓直徑為 而 圓周力 徑向力 軸向力 3.2.3.3初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調質處理。根據表15-3，取，于是得 軸的最小直徑顯然是安裝軸承的直徑。為了使所選的軸直徑與軸承的孔徑相適應，故需同時選取軸承型號。 圓周力 徑向力 軸向力 根據工作條件選取深溝球軸承。 軸承轉速,裝軸承處的軸頸直徑可在內選取，運轉時有輕微沖擊，預期計算壽命。 1)求比值 根據《機械設計》表13-5，深溝球軸承的最大值為0.44，故此時。 2)初步計算當量動載荷P，根據式（13-8a） 按照表13-6， 按照表13-5，X=0.56， Y暫取一近似中間值Y=1.5，則 3)求軸承應有的基本額定動載荷值 4)按照軸承樣本或設計手冊選取的6013軸承，此軸承的基本額定靜載荷。驗算如下： 求相對軸向載荷對應的值和Y值 按表13-5注1，對深溝球軸承取，則相對軸向載荷為，在表中介于之間，對應的值為，Y值為 用線性插值法求Y值 故 求當量動載荷 5)校核6013型深溝球軸承的壽命，根據式（13-5） 即高于預期壽命，所以滿足。 安裝軸承處直徑，同傳動軸，安裝齒輪處結構設計也可參照傳動軸。 曲軸采用整體鑄造. 3.2.4曲軸的疲勞強度校核 曲軸各過渡圓角處，由于應力集中大，是曲軸最容易發(fā)生疲勞破壞的部位，因此需要考慮疲勞缺口因數和尺寸因數。疲勞強度的校核公式為： 式中 ——只考慮彎矩作用時的安全因數； ——只考慮轉矩作用時的安全因數； ——彎曲和扭轉的平均應力 ——彎曲和扭轉應力幅； ——材料的彎曲和扭轉疲勞極限； ——彎曲和扭轉時曲軸的疲勞缺口因數； ——曲軸的尺寸因數； ——材料對應力循環(huán)不對稱性的敏感因數 在大多數情況下，曲軸過渡圓角處疲勞強度的計算過程中，分母中的第二項遠小于第一項，故可略去。將簡化后的兩式代入公式得 推薦 式中的和按下式計算： 式中：——曲軸旋轉一周過程中，作用在曲柄過渡圓角所在界面處的最大和最小繞軸的彎矩； ——曲軸旋轉一周過程中，作用在曲頸過渡圓角所在截面處的最大和最小繞軸的轉矩； ——曲柄抗彎截面系數 ——曲頸抗扭截面系數。 可分別從《中國機械設計大典》（3）圖21.1-26、圖21.1-27和圖21.1-28中查取。 代入計算得，即曲軸強度合適。 3.3壓緊機構的設計計算 壓緊書籍的力由圓柱壓縮彈簧提供 彈簧的最大工作載荷的確定。已知斜刃刀片的刃傾角為，設力為，則裁切時書本受到的水平力為，要保持書本靜止，工作臺面應提供較大的摩擦力。設工作臺面與書之間的摩擦系數為，摩擦力，，彈簧提供的下壓力可取為1500N，即為彈簧的最大工作負載。 彈簧變形量的確定。曲軸行程為200mm，即壓緊機構的行程為200mm，考慮到彈簧的彈性極限，選取彈簧時應將行程擴大，不妨取為250mm。 查取《機械設計手冊》表30.2-8（GB2089-80）選取圓柱螺旋壓縮彈簧的尺寸及參數。 材料直徑 8 彈簧中徑 70 節(jié)距 22.4 工作極限載荷 1510 單圈彈簧工作極限載荷下變形量 12.88 單圈彈簧剛度 117 最小導筒直徑 83 根據《機械設計手冊》30.2-10 查取導桿、導套與彈簧的間隙值（直徑差）為 根據圓柱螺旋壓縮彈簧設計計算基本公式： 式中：——工作載荷作用下的變形量 ——彈簧的工作載荷 ——彈簧中徑 ——彈簧的有效圈數 ——切變模量 ——材料直徑 求得彈簧的有效圈數，取5 壓縮彈簧穩(wěn)定性驗算 高徑比較大的壓縮彈簧，軸向載荷達到一定程度就會產生側向彎曲而失去穩(wěn)定性。為了保證使用的穩(wěn)定，一般彈簧的高徑比應按下列情況選取 兩端固定 一端固定另一端回轉 兩端回轉 此壓縮彈簧高徑比為 所以可以保證穩(wěn)定性。 強度驗算 疲勞強度安全系數的計算公式為 式中：——彈簧材料的脈動疲勞極限。 ——由工作載荷和產生的切應力，分別按下式計算 為曲度系數，由公式，其中C為旋繞比， ——許用安全系數。當彈簧的設計計算和材料試驗精確度高時，取，當精確度低時，取 對于印刷機械，零部件壽命要求約為20000小時，變載荷作用次數約為，查《機械設計手冊》表30.2-11得，。 帶入數據算得。 共振驗算 對于高速運轉中承受變載荷的I類彈簧，需進行共振驗算。此機器屬于低速機械，故可略去共振驗算。 長沙學院畢業(yè)設計(論文) 結 論 通過本次對自動三面切書機的設計，本人最后設計出了一臺效率為每分鐘20本左右的自動三面切書機，結構簡單，能滿足課題要求。 為了實現刀架的上下移動，我首先采用了凸輪機構，凸輪推動導桿帶動刀架上下移動的設計。如此設計原理上固然能滿足設計的要求，但實際上如此設計并能保證凸輪機構的強度，凸輪的磨損更使整機的造價變高。后來我發(fā)現如果將凸輪改為曲軸的話，能使整機機構得到精簡。 在壓緊機構的設計中，我原本設定壓緊機構隨切書型號的不同而更換，雖然能滿足設計要求，機構過于復雜。于是我便讓壓緊機構固化，而采用調節(jié)推書機構的方案。 最后，目前自動切書機的發(fā)展趨勢是“氣動”、“液壓”來簡化機械結構，PLC自動控制，以利于縮短設備升級換代的周期。雖然本設計能保證自動切書，但是在自動控制上還是有不足的地方。 長沙學院畢業(yè)設計(論文) 致 謝 在論文完成之際，我要特別感謝我的指導老師談峰老師的熱情關懷和悉心指導。在我撰寫論文的過程中，談老師傾注了大量的心血和汗水，無論是在論文的選題、構思和資料的收集方面，還是在論文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了談老師悉心細致的教誨和無私的幫助，特別是他廣博的學識、深厚的學術素養(yǎng)、嚴謹的治學精神和一絲不茍的工作作風使我終生受益，在此表示真誠地感謝和深深的謝意。 在設計過程中，也得到了許多同學的寶貴建議，在此一并致以誠摯的謝意。 感謝所有關心、支持、幫助過我的良師益友。 最后，向在百忙中抽出時間對本文進行評審并提出寶貴意見的各位老師表示衷心地感謝！ 學生簽名：鄧俊杰 日 期：2008.6.5 長沙學院畢業(yè)設計(論文) 參考文獻 [1] 徐灝 等．《機械設計手冊》第3卷．北京：機械工業(yè)出版社，1991. [2]?卜炎．《中國機械設計大典》第3卷．江西：科學技術出版社，2002． [3] 濮良貴，紀名剛．《機械設計》第七版．北京：高等教育出版社，2001． [4] 尚久浩，張淳，李思益．《自動機械設計》第二版．北京：中國輕工業(yè)出版社，2002． [5] 吳宗澤，羅圣國．《機械設計課程設計手冊》第二版.北京：高等教育出版社，1999． [6] 孫恒，陳作模．《機械原理》第六版．北京：高等教育出版社，2001． [7] 朱張校．《工程材料》第三版．北京：清華大學出版社，2001． [8] 劉鴻文．《材料力學》第4版．北京：高等教育出版社，2004． [9] 徐楠楠．《AutoCAD2004機械設計實訓教程》．北京：中國宇航出版社，2004． [10] 龔溎義 潘沛霖 陳秀 嚴國良．《機械設計課程設計圖冊》．北京：高等出版社，1989．