卷筒纸上胶装置设计含8张CAD图
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卷筒纸上胶装置设计摘 要首先针对整体卷筒纸专用胶印机整体进行产品总体方案规划设计,进而初步确定整体卷筒纸专用胶印机的产品总体布局,然后对整体卷筒纸的上胶装置进行整体设计。介绍了卷筒的主要工作机和原理及一些关键技术。然后,确定了合理的卷筒产品总体设计结构,分别对卷筒的零部件结构作了总体设计,产生了装配图、零件图与设计资料说明书等各种设计资料文档。最后,对该机构的气缸和轴结构进行了详细的数据分析和系统校核,计算结果表明,该机构的结构设计完全符合要求。本研究课题主要是以新型卷筒纸印刷胶印机为基础,参考目前国际市场上常用的各种卷筒纸印刷胶印机部件进行总体设计,对气缸和轴的等常用机械结构部件进行总体设计。通过设计参考国内同类的产品设计就可以实现用在印版和印刷橡皮布的电机装卡和手动锁紧、滚筒之间的手动离合压及电动调压;滚筒的横向转动可同时实现手动和电动;通过离压和合压传动机构设计可以同时使用手动和气动两种工作形式。印版滚筒的塑料装卡印刷机构一般采用窄缝式,橡皮布的塑料装包刷卡机构采用窄缝夹板式;齿轮离合器加压、调压系统采用单偏心装卡机构。并用三维软件设计建立了卷筒纸上胶装置实体模型。 关键词:卷筒纸胶印机,上胶装置,模型AbstractAt first, the overall scheme design for web offset printing machine, which will determine the overall layout, web offset printing machine then, carries on the design to the spool assembly. This paper introduces the working principle of the reel and some key technologies. Then, the overall design structure of the new reel was reasonably determined, the structure of each part of the reel was designed, and various design materials such as assembly drawings, part drawings and reel design specifications were produced. Finally, detailed data analysis and system verification of the rotating shaft and bearing structure of the reel are carried out. The calculation results show that the design of the reel structure of the machine fully meets the requirements. This topic is web offest press based on the market at present, reference commonly used web gluing machine design, carries on the design to the common structure of cylinder and clutch pressure. Clutch by reference to similar machine implementation of the plate and blanket clamping and locking, drum pressure and pressure; the rotation of the roller can realize manual and electric; the on-off pressure mechanism can use manual and pneumatic two forms. A printing plate cylinder clamping mechanism adopts a narrow slit type, blanket clamping the splint; clutch pressure, pressure regulating single eccentric mechanism. And the establishment of the web offset gluing device of solid model in software.Keywords: web offset gluing device, model目 录中文摘要3英文摘要41、引 言11.1 概述11.2 工作原理11.3国内外研究现状21.4 卷筒纸胶印机的发展趋势32、卷筒纸上胶装置机构设计52.1 上胶装置机构的工作原理52.2 调压机构62.3 上胶装置中的限位装置72.4 结构设计及运动分析73、卷筒纸上胶装置零部件设计103.1 气缸支座的设计校核103.2 轴的设计及强度校核123.2.1 轴强度计算123.2.2 轴的疲劳强度校核133.2.3 轴的接触应力校核153.3 圆柱销的设计与校核163.4 气缸拨叉的校核173.5 气缸的设计计算183.6 气缸的校核213.7 螺栓的校核22结 语24参考文献25后 记261、引 言1.1 概述生产各种印刷品及其在完成各种印刷工作过程中所使用的印刷机械、仪器和设备的总称。一般分为印刷版包装机械、装订机械和印刷机三类。另外,用于文具,电子等各类产品进行印刷的各式移印机、丝印机等的应用也较广泛,印刷机各类产品的印刷种类繁多。印刷机滚筒(辊筒)产品是整体印刷工业机械的一个核心部件,其产品表面色彩光洁度、几何形状精度的大小高低等都会对整体印刷品的整体质量产生重要的影响,特别是在用户印制精美整体印刷品时,细小的精度误差大小会降低整体印刷品的光度与整体印刷效果,使用户对开放式印刷机的产品两边光线发虚或出现失真。由于辊在印刷生产过程中它使用的大量酸性油墨、酒精等酸性化工原料会频繁发生腐蚀位于印刷机滚筒(辊筒)的两边,就会直接使印墨辊筒、版滚筒(辊筒)两边局部变形塌陷,形成黑色斑点;对于印刷镀铬滚筒(辊筒),由于辊中带入了的大量异物,则直接产生了冲压坑。长期和超负荷的时间使用也可能会直接导致激光印刷机的设备性能发生磨损失效。 1.2 工作原理印刷机的一个基本工作流的循环过程是:给件墨板定位给件落板升版给件降到升的墨板、升回升到墨板给件刮除回墨打印行程给件升到升回墨板给件降回升到墨板给件抬起落版回墨打印行程给件解除墨板定位收件。在连续性的循环系统动作中,只要系统能正确实现循环功能,每个不同动作点所占用的循环时间周期应尽量短,以利于缩短每个工作点的循环同期,提高系统工作效率。在油墨印刷制作行程中,到的油墨板采用挤压印刷油墨和使用丝网压刷印版,造成油墨丝网压刷印版与油墨承印物间形成一条接触紧密的线,叫做丝网压印接触线。这条刮墨线在圆形刮墨印刷板刃口处,喷墨印刷机表面由无数条压印刮墨线连接构成。因为这种印刷线的行程设计是一个非常动态化的过程,所以很难实现理想的大型压印印刷线设计。图1.1 印刷工作原理经高速传动印刷机构高速传递的驱动力,让挤压刮网刷墨板在高速运动中通过挤压丝网油墨和新的丝网压刷印版,使油墨丝刷印版与旧的承印物沿线形成另外一条新的压印物沿线。油墨丝网压刷印版除旧的压印物沿线外都不与旧的承印物相任何接触,是因为油墨丝网印版有一定张力,对挤压刮网刷墨板沿线产生了压力,回弹力,油墨在挤压刮网刷墨板的挤力和压力下在F1作用下,通过刮墨网孔,从正在运动着的丝网压印物沿线排出漏印后回到新的承印物上。在丝网印刷制作过程中,电刮印刷墨板与丝网冲刷印版之间进行相对运动,丝网在回弹力矩的作用下,有效避免回位与丝网承印物相互脱离后的接触,以免把丝网印迹印刷弄脏。钢丝网在工业印刷生产中,不断性地处于温度变形和压力回弹之中。印刷机在圆形版的下方用四个圆形辊筒来支撑刮板承印物,刮板呈水平固定状,按一个扇形方向移动一个版框,刮板向下加压就可开始进行各种圆锥形印版的字体表面印刷。印刷时,圆锥形承印刷在一定的丝网刮板支撑压力下与扇形丝网冲刷印版刮板呈扇形线条状接触;当扇形丝网冲刷印版刮板绕图的扇形轴线展开并沿图的一个轴心方向作水平同步扇形旋转移动时,承印物在刮板支撑承印装置上运动作水平同步式的旋转扇形运动;承印油墨在丝网刮板的强力压挤下,漏印墨落到扇形承印物的轴心表面,完成丝网印刷。1.3国内外研究现状20世纪以来人类经济社会最伟大的一项科技成果主要是基于计算机的不断发明与推广应用,计算机及自动控制系统技术在我国机械制造业及设备设计中的广泛应用,这是几个世纪内机械制造业技术发展的最重大的一项技术创新进步。卷筒纸印刷加工设备已经形成庞大的数控印刷设备产业链,每年全球大概有1020万台的设备产量,产值近百亿美元。全球的制造业在上世纪末的十几年中经历了多次重大危机,曾一度快要成为一个夕阳工业,而且美国领导人首先明确提出了我们要全面振兴一个现代化的制造业。90年代的全球和世界中国数控机床装备制造业都经过重大变革改组。如美国、德国等几大主要制造商都经过较大规模变动,从90年代初中期开始就出现显著明显的销量回升,在全球各个制造行业形成新的信息技术产品更新升级潮流。如德国我国机床制造行业从2000年至今已成功接受3个月以后的机床订货制作合同,生产经营任务饱满。随着现代我国的快速发展,国内国外引进了许多目前世界上先进的新型卷筒纸排版印刷技术设备,使当今我国的纸印刷业发展进入了高速健康发展的新阶段,报业、商业用纸印刷以及食品包装用纸印刷发展崛起新印刷技术。以海德堡、曼罗兰、高宝、三菱、西研等公司为代表的多家公司都陆续推出了采用新一代技术的不同的新型卷筒纸胶印机,产品具有卷筒印刷生产速度高、生产管理效率高、自动化管理程度高、印刷产品质量好等几大特点。1.4 卷筒纸胶印机的发展趋势卷筒纸胶印机的主要发展趋势是彩胶印刷方面,有较好的市场发展。为了提升颜料印刷启动速率,缩短颜料辅助印刷时间可采用多色式颜料印刷,其可以同时打印多种材料颜色,效率也高。通过两个角度来说要保证使用卷筒纸箱的胶印机工作效率高。商业纸对卷筒纸以及印刷机械的市场需求不断呈现高增长性的趋势已经逐渐成为竞争现实。该种印刷机型对于市场需求不断快速增长的这有三种主要原因:首先它就是这种商业用的卷筒纸图片印刷机型具有高的印刷生产率,因为主要是双面图纸印刷,印刷加工速度甚至是单张卷筒纸四色图片印刷机的23倍,生产加工效率已超过单张卷筒纸四色图片印刷机46倍,所以才降低低档印刷品的生产成本,缩短图纸印刷品的图纸印刷生产时间,接连受到广大印刷生产企业的青睐。其次是这是由于目前商业单张卷筒纸纸板印刷机在技术上已经完全取得重大突破,铜板纸的平均印刷材料质量几乎快要达到单张卷筒纸印刷机的平均印刷用纸质量水平。商业通用卷筒纸自动印刷机的高速印刷接纸质量和高接纸速度的印刷技术得到保障,诸如零速自动接纸、高速自动接纸、二次印刷张力自动控制、烘干驱动装置、冷却系统、上光驱动装置等印刷机构已经发展成为成功的新技术。最后也就是彩色印刷产品市场的进口需求不断增长,如彩色企业杂志及胶印品的不断扩大增加,报纸彩色版及铜板纸印刷插页的不断增加,随着彩色企业商品包装广告及彩色小学课本、电话簿等各类书籍的持续增加,使中国商用卷筒纸彩色印刷机进口市场不断壮大扩展,从而初步形成近年商业商用卷筒纸彩色印刷机中国进口的贸易高峰。具体内容包括:(1)高速发展方向由于高速和时效的印刷报纸,用大于卷筒纸张的胶印机要首要保证打印速率要快。专用卷筒纸胶印机,主要由滚筒直径的两倍,每转4的报纸,每小时超过160000件的报纸印刷。近年来出现了用卷筒纸胶印机双卷筒新闻。因为每小时辊速度,同样可以印制的160000多份报纸。相对便捷的,可节省板料。过去为了印刷质量得到提高,大部分选用中小型机单或半宽度。随着科技的进步,印刷质量问题已得到充分保证。迄今为止,其和胶印机的商业和书籍已经开发出更多的单和单一的趋势。印刷速度也不断提高。鼓的这台轮转电动印刷机的运行速度超过了十万每时。为了新型印刷机的质量能得到保证,生产印刷速率快的卷筒纸胶印机已经成为了新趋势。(2)精密智能自动化的发展在微电子通信技术, 现代计算机通信技术,光纤无线通信网络技术和无线网络通信技术等领域,经常应用在大型轮转电动印刷机上。不仅有效解决了荧光张力板的控制亮度问题,油墨亮度控制等等问题,还安装了特殊的荧光亮度管理控制系统,与CIP4接口实现控制。机床运行速度逐渐提高,,工作质量也要符合要求,工作精度普遍提高,为此逐步开始配备自动整机组卷排版系统,自动或半自动整机换卷排版组卷系统,机器自动安装故障检测诊断监控显示屏和折叠机驱动系统和自动调整电机系统,甚至还有可以直接与自动印刷机的装订连接设备。一些大型新闻报纸网站已经抵消了报纸数据库完全自动实现换机带纸,纸,机器自动打印换机排版,自动打印换机带纸路,所有报纸印刷工序自动控制,加工,包装,印刷整理以及客户联系地址,自动打印输送信息自动化。调查研究发现,智能化和自动化流程控制,能使材料辅助打印流程大量缩短,纸张的胶印印刷市场更好地完全适应自身缺点,同时能保证在短时间内做到质量能保证的市场需求。(3)标准、模块化的开发卷筒纸胶印机产品结构,主要是按照不同的卷纸切割模块尺寸的技术要求,设计一个主要的切割模块。首先按照市场的需求组织生产,来保证产品质量。另一方面,使用不同的生产方式,形成不同的生产模块,来供市场和客户选择。若市场需要,可配备在机器上的色组,改装机。(4)多功能发展扩大使用的卷筒纸和使用范围的另一个显著特点。主要包括:1.单位和纸路较广,单个可同时打印多个磁带机,大大提高工作效率。2、直接光刻,改变每个带各印刷色数,减少印刷单元印刷多色印刷。 2、 卷筒纸上胶装置机构设计2.1 上胶装置机构的工作原理上胶装置运行的过程中主要采用的是离合压运行方式,分为两种,第一种是同时离合的加压;第二种是按照顺序离合的加压。按照装置内压印滚筒的缺口排列情况知:手动离合器受压,就是手动橡皮滚筒同时与压印滚筒和自动印版印刷滚筒同时进行分离和接触,滚筒的两个缺口要和滚筒的缺口排列夹角一样,避免第一张压印纸只能压上一半。结构排列与转角占比要超过滚筒的三分之一,这是为了使整个装置表面的内能转化率减小。要完成滚筒的大体印刷,滚筒的印刷直径就要相应增加。滚筒的最大直径越大,合格率就越低,此类结构目前已不再使用。顺序第二次合压,即两个橡皮滚筒先同一个印版滚筒顺序合压,后同一个压印滚筒顺序合压;第二次离压时,先同一个压印滚筒再次离压,后同一个印版滚筒再次离压。总之,合压和离压都有一定的运行顺序。像合压顺序上的合压缺口,当一个橡皮滚筒与两个印版滚筒顺序合压时,橡皮滚筒与两个印版滚筒的合压缺口相对,如下图2-1所示。 图2-1 顺序离合压示意图此合压也称第一次合压。第一次滚轮合压进行完后,橡皮滚筒滚轮继续反方向前后旋转,当一个压印滚筒的一个缺口与其中的缺口方向相对时,一个压印滚筒滚轮与橡皮滚筒合压,也称滚轮合压为第二次滚轮合压。离开与压印的过程正好相反,把加压橡皮滚筒与加加压印滚筒的滚轮离开加压过程叫做第一次滚轮离压,而是把橡皮滚筒与加压印版滚筒的滚轮离开加压过程叫做第二次滚轮离压。这样滚筒上的两个缺口与滚筒的横向排列运行角度完全无关,故为了减小滚筒的运行直径,其缺口通常设计得较小。缩短滚筒的直径会有很多益处,因此目前所有的数字印刷机械所采用的主要是离合器与滚筒顺序式液压。离合机加压时,为了使滚筒能迅速滚动和印刷,一般情况下离合机加压时都有一个提前的转角,这个提前角度大约是10。控制纸张压印滚筒和压印橡皮滚筒同纸张印版胶卷滚筒间的压力离合,合压控制机构停止动作时可使压印橡皮滚筒同纸张压印滚筒和纸张印版滚筒之间接触,完成压印油墨转移到压印纸张上的快速转移压印过程;不需要印刷时,离压控制机构停止动作,使压印橡皮滚筒与纸张压印滚筒和纸张印版胶卷滚筒之间离开,防止压印油墨快速转移连接到纸张压印滚筒背面,使压印纸张背面油墨蹭脏。离压机器出现故障的同时,离压控制机构则会立即停止运行,所以绝不能让非正常输入的弹性纸张或弹性异物进入滚筒中,以免损坏滚筒橡皮布。 2.2 调压机构调压机构的作用就是通过改变上胶印版装置中橡皮滚筒的两个中心间距,即改变橡皮滚筒与上胶印版滚筒的两个中心间距,橡皮滚筒与上胶压印滚筒的两个中心隔间距。调压传动机构的所有动作都必须是单独自动进行的,即每一套调压机构只需要负责自动调节一处的两个中心轴间距。调压传动机构有的是在机器上一套,有的是在机器上两套;有的是在机器上两边一起单独调,有的两边单独一起调。带有一套橡皮调压中心机构的压印机器,只能同时调节一套橡皮压印滚筒和一套压印滚筒之间的调节中心和差距,另一套各处的调节中心和间距都必须能够微调。从油墨机器结构设计的技术角度分析来看,带有两套橡胶调压油墨机构的使用意义差别并不大,因为塑胶橡皮滚筒与橡胶印版滚筒之间只有一个油墨进行传递,一般正常情况下一次油墨调好后,可很长一段时间不根据需要进行调整。橡皮压印滚筒和高速压印滚筒之间的高速调压传动机构连接是必须的,改变一个衬垫很麻烦,而且移动一下衬垫中心的间距则很方便。一边单调的两个调压传动机构(此时即在一边转动调节,两边的两个调压传动机构同时转动工作),只要调压机器的工作精度得到保证,调压时就一定能够始终一直保持在与滚筒机的轴线保持平行,但在两个墙板间隙则需要一个调压传动轴把两边的两个调压传动机构连在一起。两边单独互相调的两个调压控制机构,即两边的两个调压控制机构单独互相进行电压调节,互不产生影响。由于各种人为因素的不断存在,有时两边不能够协调的完全一样,对传动机器的正常运行很不便,所以这种传动结构在新的传动机器上已逐步应用开始遭到淘汰。调压控制机构和传动离合器液压传动机构一样,也是通过同时改变传动凸套或偏心套的传动位置作用来可以实现同时调节传动滚筒轴与中心的间距的。三个印版滚筒的其中压缩打印滚筒的位置轴心线变距是固定不动的,因此它们能够协调的位置只能分别是另一橡皮压印滚筒和另一印版滚筒,印版滚筒的位置轴心线和位置的没有变化只是会影响其和另一橡皮滚筒之间的位置中心距,而如果橡皮滚筒的轴心位置无变化时对两滚筒的位置中心距应该不会产生不利影响,因此在进行设计时,总是需要想各种办法让即使已经调节好的橡皮压印滚筒和另一压印滚筒的位置中心距对另一滚筒中心线变距时的影响最小或最大无任何不良影响。调压传动机构上需要安装的最大限位移动装置就直接决定了移动凸套或偏心套所需要移动的最大限位幅度。一旦误差超出这个测量范围,两个点的中心点距之间的相互影响就会明显增大。 2.3 上胶装置中的限位装置上胶装置的限位装置是保证上胶时的离合压机构在工作时始终保持有效范围内的一个重要控制装置。没有该受力装置,上胶时,由于没有机构的运动惯性,就也很有可能直接超过最大的上或下胶合力离压受力位置;没有离胶合压时,同样因由于机构的运动惯性原因存在,就也很有可能直接起过最大的上胶离压受力位置。速度过高时,限位控制装置如果有效时可能直接造成电动离合机液压驱动机构的压力反弹,从而可能造成电动离合机液压控制机构移动到位定不了位。如何有效消除制动离合器液压制动机构的产生惯性振动成了企业设计制动中心必须仔细考虑的一个重要问题,目前有的制动设备上已经采用了制动摩擦应力制动补偿装置。这样做就能够即使电动离合器液压传动机构在当达到最大的受力位置时转动速度会衰减为零,因此不产生任何外力冲击,使得各种胶水成分能均匀地地分布于塑料辊面,上胶效果好,调节简单、运行稳定,而且也没有反弹的现象存在。采用摩擦制动装置可不必安装限位装置,上胶时离合压机构和调压机构都引起中心距的变化,因此必须尽可能消除它们之间的相互影响。也就是说,无论调压量多大,离压合机构的两个工作状态不应改变。这就是要求调压时,连杆只能以和主动杆的连拉点为支点摆动,设计时必须满足这个条件。离合压机构的限位靠塞必须正确安装,即在最大离合压量时,使主动杆与靠塞的距离为0.1mm。太大限位起不到效果,太小则离合压机构容易不到位。 2.4 结构设计及运动分析上胶装置的传动控制机构一般主要采用凸轮-连杆机构,它们需要同时满足在上胶离合压的过程中上胶装置的滚筒运动平移、无外力冲击现象和上胶离合受压或不适合压整体位置的自动定位工作稳定可靠两个基本性能要求,这就非常有赖于正确合理设计上胶离合压传动机构的各个主要部件.而上胶平面传动机构的整体运动学性能分析则主要包括整体机构的运动位移、速度和运动加速度的运动分析。POL1L3L4(a) 上胶离合压机构简图 (b)上胶等效离合压机构简图图2.4 上胶离合压机构和等效离合压机构简图图2.4(a)是悬浮式离合压机构简图,凸轮套被支撑在三个滚子央,其中一个滚子受到撑力弹簧作用,另外两个滚子固定。为方便设计分析,将带动离合器和压缩器机构等效设计成一个带动曲柄四杆滑块驱动机构,一个四杆滑块机构和一个带动凸轮轴的滚子从而驱动件滑块机构。等效后的传动结构设计简图由此可知,首先我们要通过综合分析传动凸轮的轴向运动位移规律紧系来准确计算从件到动件的轴向运动,然后在对与从动件两端相连的四杆传动机构紧系进行分析,从而可以获得对混合压和非分离压运动过程中转轴P和P点运动相对于O的运动位移、速度和运动加速度紧系分析后的结果。机构图的运动现象分析的计算方法大致可以细分为解析法,还原法与机构图解演算法三大类。解析法仅仅可用于获得精确的分析结果,图解分析法较为形象,但结果不够准确,还原法可以应用于现代计算机的数学运算。设从一个橡皮滚筒与两个印版滚筒转角合压到两个橡皮滚筒与两个压印滚筒转角合压所需要经过的合压时间转角相当于压印滚筒前的转角,两个印版滚筒和橡皮滚筒转角合压时间提前的转角为。若无刷印版滚筒和合压橡皮滚筒的两个咬口边在图文到达印版压印点达到A前合压,为使压印滚筒与合压橡皮滚筒能在压印图文两个托梢间经过并在压印点达到B之后才进行合压,则: +- 代表滚筒排列角;代表滚筒空档角.为了让橡皮滚筒与压印滚筒在托梢边过点B后正常合压可取大一点,太大会导致橡皮滚筒与压印滚筒的咬口边过C点后才合压,不能完全满足要求. 所以为了保证橡皮滚筒与压印滚筒的咬口边在B点前能进行合压,则应满足下式:+故从橡皮滚筒与印版滚筒合压到其与压印滚筒合压,滚筒的转角应满足下式:+-+卷筒纸上胶顺序离合压机构简单,调节方便,这样设计滚筒表面利用系数可以提高,印刷工艺的要求也能得到满足, 因而现代卷筒纸纸胶印机均采用顺序离合压方式。3、 卷筒纸上胶装置零部件设计设计是制造产品的第一步,机械设计是一门不断改进老产品,持续设计新产品来迅速满足人类使用需求的工业技术学科。其研究领域较大,不但要研究产品的尺寸、形状和结构等方面,在制造、销售和使用等方面也是要考虑的问题。卷筒纸上胶装置的离合压机构设计非常重要,设计时要充分考虑轴的状况和操作步骤。3.1 气缸支座的设计校核选择Q235为气缸支座的材料。结构如图3.1所示,长度140mm。图3.1 气缸支座气缸支座由于只受支撑力作用,校核气缸支座的压应力即可。从图3.1可以看出,气缸支座是危险截面其在连接处的面积最小。得出其在支座上的最大应力=sns=1401.5=93.3(MPa)上端连接处最大应力N=FNmaxA=125.660.00250.0062=4.19(MPa)下端连接处的最大应力N=FNmaxA=125.660.010.01=1.26(MPa) 经计算校核可知,该气缸支座满足要求。3.2 轴的设计与强度校核选定20Cr为轴的材料,轴的零件图如下图3.2所示: 图9:轴的零件图3.2.1 轴的强度计算Fw=600Nq1=Pb=161360.9=17929N/m轴的均布载荷; 力; 宽度。q2=R+2FwL2=16136+26002.050=8457N/m 均布载荷; 支座反力; 长度q3=T1-T02b=12720.9=70.6N/m 前后均布载荷m3=T1-T0R12b=1270.38820.9=27367N/m 平面上附加的均布力矩计算截面强度ca1=T1WT1=4760130.20.513=17.9MPa-1=115MPa由计算可知:截面是安全的。按弯扭合成条件计算截面ca4=M42+T42W4=17840222+(0.6238006)20.10.7763=38.3MPaS=1.5所以截面安全。截面左侧弯曲应力b=Mw=1862600.1d3=1862600.10.543=11.7MPaa=11.7MPa,m=0扭转应力T=TWT=4760130.20.543=14.9MPa所以 a=m=7.45MPa理论应力集中系数因rd=45542=0.083,Dd=720542=1.33,经插值后可查得=1.8,=1.53,轴的材料的敏性系数为q=0.83,q=0.85,有效应力集中系数为K=1+q-1=1+0.831.8-1=1.66K=1+q-1=1+0.851.53-1=1.45尺寸系数=0.55尺寸系数=0.75表面质量系数为=0.91此处未经表面强化处理,即可得q=1,则综合系数值为K=k+1-1=1.660.55+10.91-1=3.12K=kt+1-1=1.450.75+10.91-1=2.03取=0.1,=0.05,计算系数值ScaS=-1Ka+m=1333.1211.7+0.050=3.64S=-1Ka+m=1152.037.45+0.057.45=7.64Sca=SSS2+S2=3.647.643.642+7.642=3.26S=1.5故安全。3.2.3 轴的接触应力校核最大压应力 max=0.637q2bH 式中:均布载荷;接触区宽度的一半。 bH=1.52q2R1R2ER1+R2=1.5284570000.3880.814200109(0.388+0.814)=0.005m 式中:模数;半径; 半径。所以max=0.637q2bH=0.63784570.005=1.077MPa=2.2MPamax=0.304max=0.3041.077=3.274MPa20mm时, A=(0.61.0)*d ;D20mm,A=(0.61.0)*D。取A=25mm(4)确定气缸筒的壁厚查液压手册可得气缸筒的壁厚,由薄避筒计算公式得:=P*D2式中 为缸筒壁厚(m);D为缸筒内径(m);P为缸筒承受最大工作压力(MPa);为缸筒材料的许用应力(MPa);缸筒壁厚取值方法:一般气缸约为计算结果的7倍;重型气缸则约为计算结果的20倍,然后对比标准管材尺码后选值。按照液压气动手册可知缸筒壁厚强度的计算与校核=bn,用45钢作缸体材料,=600 MPa, =600/5=120 MPa安全系数n取5; 缸筒材料的抗拉强度(Pa)P缸筒可以承受的最大工作压力MPa。工作压力p16 MPa时,P=1.25*p;压力p16 MPa时,P=1.5*p工作压力0.6MPa 16MPa ,P=1.5*p=1.50.6=0.9 MPa =P*D2=0.3mm(5) 计算气缸耗气量 Q=D24tS=P+PaPa=D4tS=1.82mm/s(6)确定气缸进排气口直径V代表空气流经排气口的速度(一般V=1015)取V=12m/s根据d0=Qv计算得:d0=14mmQ代表工作压力下输入气缸的额定空气流量(m3/s)V代表空气流经排气口的速度(7)校核活塞杆因为活塞杆的长度L=10d,所以不但要对其进行主体校核压力强度的校核,还要进行稳定性校核。综上45钢可做活塞杆主体材料。根据机械设计手册 和液压技术手册可进行活塞杆的稳定性校核计算:由公式Fp0Fknk Fp0 代表活塞杆所承受最大轴向压力(N);Fp0=1633N FK 代表 纵向弯曲极限力(N);nK 代表 稳定性安全系数,一般取1.54,此处取2K代表活塞杆横截面回转半径,实心杆K=d/4计算得 K =25/4=6.25mm细长杆LK85m 即 FK =mEJ2L2实心圆杆: J=d264 式中: L代表气缸的安装长度 ;m代表末端系数;安装方式选固定自由方式,查表得 m = 1/4E代表材料弹性模量,钢材 ;J代表活塞杆横截面惯性矩(m4);D代表活塞杆的直径(m);L和末端系数m间的关系安装方式m固定-固定4铰支-铰支1固定-铰支2固定-自由1/4计算得FK=1.2106NFknk=1.52104N;活塞杆的稳定性满足条件强度校核:根据d4Fp0=bn,n为安全系数 一般 n=5; 缸筒材料的抗拉强度(Pa)45#钢的抗拉强度,b=600MPa;=bn=120MPa所以:4Fp0=1.91mmd 故强度符合设计要求;综上可知:活塞杆的稳定性和强度均满足要求。3.6 气缸的校核如图3.6所示:强度校核主要为l2与l5两部分,图3.6受力分析图根据MA=0,有: P1l1+l2+X-RAl2-X+P2X+M3=0M3=RAl2-X-P1l1+l2+X-P2X (0X)=RA-P1-P2X-P1l1=0.24X+(1.091250-0.51650)tmm=0.24X+536.5tmmX=l2时,M3有最大值, M3max=0.24*200tmm+536.5tmm =585.5.5tmm根据MA=0,有:P1l1+X-RAX+M2=0M2=RAX-P1l1+X (0Xl2) =RA-P1X-P1l1=0.59X-200tmmX=l5时,M2取最大值,M2max=0.591250tmm-200tmm=537.5tmm 3.7 螺栓的校核 减小螺栓与工作台、支撑板间的接触面积,这样设计同样能够避免支撑板发生倾斜。可得螺栓强度校核的最大拉伸应力1(MPa)为1=F0As剪切应力:=TWT=F0tan+vd2216d13由第四强度理论,螺栓预紧状态下的应力为:ca=12+321.31=1.3302=392.6 MPa满足的强度条件:ca=1.3F04d12 =389.4730*0.8=584螺栓最大工作载荷:Fa=ML12i1L12+2i2L22+2i3L32+2i4L42Fa=319.64*0.258210.2582+220.2382+220.1662+220.0992=166.7NM代表螺栓组受到的总倾覆力矩(N.m)i代表每行螺栓数量L代表螺栓到接合面对称轴的距离(m);Z代表螺栓数量;可得螺栓最大拉力F=F0+c1c1+c2Fa175000.3*166.717547N螺栓的最大拉力2(MPa)。2=FAs剪切应力:=TWT=Ftan+vd2216d13=0.52=150.7MPa由第四强度理论,螺栓在预紧状态下的计算应力:ca=22+3t21.32强度条件:ca=1.3F4d12 =15.730Mpa,故满足设计要求。结 语这次毕业设计是对自己过去四年所学知识的一个系统全面综合的应用和实践。在这次毕业设计的学习过程中我全面地系统复习了自己在大学四年所学的知识,包括了机械设计,机械制图方面的专业基础知识以及相关的机械专业课程。经过复习和整理所学的专业课程基础知识使得我毕业设计的思路清晰更加系统。通过这次的毕业设计,我更加深入地了解机械生产实际,锻炼了将机械设计理论更系统地运用于实际的机械分析和设计以及解决实际机械设计问题的意识和能力,使自己有关机械专业各方面的知识得到提升。此外这次设计使我认识到我们在学习设计的过程中不仅要勤于动脑,还要多动手,学会自己查阅学习使用技术标准、图册手册及相关知识等。同时要多学习计算绘图与数据处理等知识。通过本次毕设,我进一步加深了对机械设计的流程的熟悉,同时使用各种绘图软件的能力也得到了提升,也有助于我树立正确的设计理论指导思想,机械设计能力也得到了提高。参考文献1 武吉梅, 武秋敏. 基于图文分布的卷筒纸胶印机着墨率的研究J. 包装工程(2):94-96+100.2 齐福斌. 胶印新技术(十七)卷筒纸胶印机多功能装置(上)J. 今日印刷, 2011(1):64-67.3 齐福斌. 胶印新技术(十八)卷筒纸胶印机张力控制系统(上)J. 今日印刷, 2011(4).4 王硕. 浅谈卷筒纸轮转胶印机上纸带的张力控制J. 电大理工, 2009(2):23-24.5 齐福斌. 卷筒纸胶印机多功能装置J. 今日印刷(06):106-108.6 李立;李棘芳;朱玉锁;杜虎;李双霞.一种全自动卷筒机P.中国专利:CN205130506U,2016-04-06.7 竺汉明;孙玲;杨君宝;许东霞;王海增.一种卷筒纸湿覆上胶装置P.中国专利:CN108001025A,2018-05-08.8 刘五珍,武吉梅. 卷筒纸胶印机着墨性能分析J. 印刷技术(16):72-73.9 马洪斌. 机电一体化技术在高精度称重系统中的应用研究D. 四川大学, 2005.10 吴宗泽. 机械设计课程设计手册M. 2012.11 李冠效, 雷长贵. 机械设计中的材料的选择和应用解析J. 硅谷, 2014(2):86-87.12 王芳. 机械设计制造及自动化J. 商, 2013(20):290.后 记本次毕业设计的内容都是在指导老师林金龙老师的指导下完成的。在此要特别感谢林老师给我的毕业设计提供了良好的毕业设计课题和条件,让我从这次毕业设计中得到了很好的自我锻炼。同时也为我解决了不少设计难题,在此特别感谢。林金龙老师渊博的学识、敏锐的洞察力、严谨的治学态度、求实创新的工作作风和认真负责的工作态度深深地影响着我。在林老师的指导下,我已经学到了许多的设计专业知识和许多相关的设计知识和方法。在此,我也要特别感谢他在百忙之中及时给予我们的帮助和指导。当然要感谢的还有分院其他老师的帮助和指导。在此我向一直以来给予我帮助和指导的老师表示衷心的感谢和真诚的致敬。最后我还要特别感谢的,也是最应该感谢的是学校,学校给予我良好的学习环境。四年的在校学习,让我不断得到锻炼与进步;也是学校给我们这次毕业设计的机会,让我们在走上自己的工作岗位前得到了锻炼。35
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