烫印机的机械设计【含CAD图纸、说明书】
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附件2: 毕业设计(论文)任务书课 题 名 称: 烫印机的设计 专 业 班 级: 学 生 姓 名: 起迄日期: 指导教师: 发任务书日期: 年 12 月1日任务书填写要求 1、毕业设计(论文)任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写,经教研室主任审查签字后生效。此任务书应在毕业设计(论文)开始前两周内(不含寒假)填好发给学生,要求指导教师、学生签字确认。2、任务书的内容必须用黑墨水笔工整填写或用计算机打印,不得随意涂改或潦草书写,禁止打印在其它纸上后剪贴。3、“二级学院”、“专业班级”等名称,应写中文全称,不能用数字代码。学生的“学号”应写完整。4、有关年月日等日期的填写,应按照GB/T7408-94数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求,一律用阿拉伯数字书,如“2007年11月16日”或“2007-11-16”。5、任务书要求统一用A4纸打印。一、本毕业设计(论文)课题任务的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等) 本题目完成除自动装订部分以外的机器设计。基本的内容有:1. 了解烫印机设计的设计工作原理,掌握烫印机设计的基本要求;2. 根据功能要求完成方案的设计、机器的布局;3. 运动的分析及其机构的实现;4. 驱动的设计和选择;5. 将设计结果撰写成毕业设计论文。要求学会资料收集和文献的分析、综合,提高阅读外文科技文献的能力;用三维Autocad绘图软件完成机械图纸的绘制,达到毕业设计图纸量的要求;按时完成毕业设计进度安排各项任务。所需要的原始数据及技术要求有:二、对本毕业设计(论文)课题成果的要求(包括毕业论文或毕业设计说明书、外文翻译、图表、作品、实物样品等) 所提交的成果有:设计完成的工作主要以图纸的形式体现,完成烫印机的机械结构设计,提供0号图纸不少于两张;不少于2500汉字的外文翻译资料与原件;毕业论文1份,不少于1万5千字。三、主要参考资料或完成毕业设计(论文)应具备的条件1、吴宗泽 高 志 主编.机械设计.第二版.-北京:高等教育出版社,2004.2、吴宗泽 主编.机械设计实用手册.第三版.-北京:化学工业出版社.2010.3、胡仁喜 等编著.SolidWorks2005机械设计实例解析.-北京:机械工业出版社,2005.4、曹 岩 赵汝嘉 主编. SolidWorks2005基础篇.-2版.-北京:机械工业出版社,2005.5、申屠留芳 主编.机械原理.-北京:中国电力出版社,2010.6、印后加工机械结构设计及外文等相关资料四、本毕业设计(论文)课题工作进度安排序号毕业设计(论文)各阶段内容起迄日期备注调研、相关资料的收集和整理、外文翻译2014年12月1日12月16日撰写开题报告并开题2014年12月17日12月24 日结构、方案的分析与对比14年12月25日15年1月20日烫印机的结构设计2015年1月21日3月15日零部件设计、撰写毕业设计论文2015年3月26日5月20日准备毕业论文答辩、毕业论文答辩2015年5月21日6月10日年 月 日 年 月 日年 月 日 年 月 日年 月 日 年 月 日年 月 日 年 月 日年 月 日 年 月 日所在专业审查意见:教研室主任签字:年 月 日指导教师签字:年 月 日学生签字:年 月 日4附件3 毕业设计(论文)开题报告课题名称: 烫印机的设计 专业班级: 学生姓名: 合 作 人: 指导教师: 填写日期: 年 12月 25日 开题报告填写要求1、开题报告作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下,由学生本人在毕业设计(论文)工作前两周内完成,经指导教师签署意见及所属专业教研室审查通过后实施。2、开题报告的内容必须用黑墨水笔工整填写或用计算机打印,不得随意涂改或潦草书写,禁止打印在其它纸上后剪贴。3、“二级学院”、“专业班级”等名称,应写中文全称,不能用数字代码。学生的“学号”应写完整。4、学生写文献综述的参考文献应不少于510篇(不包括辞典、手册)。5、有关年月日等日期的填写,应按照GB/T7408-94数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求,一律用阿拉伯数字书,如“2007年11月16日”或“2007-11-16”。6、开题报告要求统一用A4纸打印。一、结合本毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写2000字左右的文献综述(说明本课题研究的主要内容、目的、意义及现状等)1、课题:烫印机的设计2、设计背景:近年来,改进商品的包装装潢已成为促进商品销售的重要手段,从烟、酒、药品、食品到服装、液体饮料、化妆品等,日常生活的各个领域已无不反映出包装装潢印刷发展的迅猛势头。烫印作为包装印刷的重要整饰工艺,在商品包装上起着画龙点睛的作用,满足了人们的消费心理需求,发展前景喜人。3、烫印机的发展概况: 目前印刷包装技术在国内发展迅速,然而烫印技术在我国仍处于相对落后的状态。烫印作为特种印刷的一种,有其独特的优点,烫印是一种绿色环保型的印刷技术,比起普通的油墨印刷所造成的有毒气体对环境的污染具有明显的优点;另外烫印色泽美观、大方。因此烫印广泛的应用于文化用品、请柬、水松纸、饮食包装等印刷领域,随着国内包装行业的发展,烫印技术在国内的发展比例定将越来越大。 烫印机主要有三大类:平压平烫印机、圆压平烫印机和圆压圆连续烫印机。我们国内生产的烫印机与发达国家的烫印机相比,从质量上来讲还有相当大的差距,特别是圆压圆连续烫印机我国仍处于初始制造阶段,甚至许多厂家仍在摸索。究其原因,主要还是电气自动化控制较落后;其次我国对烫印机的研制起步较晚,对整个烫印工艺掌握不够确切,而机械加工精度虽然对机器运转的精度性能相当重要,但烫印机一般来讲是属于单件小批量生产的机械,零件无需互换,只要采用配作等手段足够可以弥补机械加工精度的不足。又由于国外机械设备过于昂贵,所以只要国内生产厂家准确理解烫印工艺,就完全有能力挑战国外烫印设备。4、烫印原理 烫印的主要材料是电化铝,也叫烫印箔。它主要由两个薄层即聚酯薄膜基片和转印层构成。烫印时,转印层凭借热量和压力的作用被压印在承印物件的全部或部分表面上,当烫印完毕后,聚酯薄膜同没有被转印的部分一起被撕掉。 烫印过程分为四个步骤: 1)、烫印箔与基材接触; 2)、凭借热量和压力,热转印层被溶合,转印到基材表面上; 3)、缷除压力,聚酯薄膜剥离; 4)、进给烫印箔,换上将要烫印的承印件。 5、烫印效果的决定因素完美的烫印效果主要取决于温度、压力和烫印时间三者互相配合的水平。此外,还要考虑基材、烫印机、烫印机夹具以及垫板是否合适,最后还是研究一下环境条件,包括室内温度,基材温度、室内空气的清洁程度(灰尘含量)、温度等。 1)、烫印箔,有卷筒和单张箔两大类,卷筒可按承印材料区分为不同型号。电化铝与承烫材料之间的烫适性、速度、温度、压力、烫印版质量装版和垫版技术,电化铝张紧调节、烫印机的机况等诸多因素的影响,而以烫印适性速度、温度、压力最为重要。各种型号的电化铝性能不同,所适合的承印材料也不同。 2)、烫印温度,烫印温度过高,会使烫印印迹失去金属光泽起泡,边缘不清楚甚至糊板,烫印温度过低,会无法烫印,烫印不牢或字迹发毛。 3)、烫印压力,烫印压力过大,会导致糊版或字迹变糊,烫印压力过小,烫印箔与承印物无法黏附,而且无法对烫印箔烫印部分进行剪切。烫印箔的安装不可过紧或过松,过紧时字迹缺笔断划,过松时则字迹不清糊版。 4)、烫印速度,烫印速度实际上反应出烫印时承印物与烫印箔的接触时间,直接影响到烫印牢度。烫印速度过快,会导致烫印不上或印迹模糊;烫印速度过慢,既会影响烫印质量,又影响生产效率。烫印过程中速度、压力、温度相互制约,其工艺参数总是按烫印速度、压力、温度的顺序确定。首先确定烫印速度,一般情况下,按其作常量处理,不轻易改变。然后再找出与相适应的烫印压力和烫印温度。这样就可以简化操作程序,也容易控制烫印质量。 5)、烫印机,根据烫印方式,烫印机可分为平压平、圆压平、圆压圆三种;根据烫印版的位置方式,烫印机可分为立式和卧式。 6)、承印物,烫印物也叫承印物,印刷品烫印的承印物包括胶版纸、铜版纸、白纸板(卡纸)、布纹纸及漆布、塑料制品等。另外,树脂版也可代替铜锌版进行烫印,只要掌握好温度与压力的配合,也可烫出好的产品。温度的控制非常关键,它直接关系到烫印的质量,温度太高树脂版也会被烧焦,烫印箔受温度的影响也会产生粘连现象,烫出的字模糊不清,温度要根据树版的质量来确定。由于树脂版有韧性,所以不必用太大的压力,烫的字迹也会很清晰。树脂版的固定最好用双面胶带,这种胶带不会影响隔热,便于掌握温度。二、本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(包括实施步骤、方法等)1、重点解决的问题1) 、烫印机的动力(电机等)选择;2) 、传动系统机构设计;3) 、烫印压力调节控制系统的设计;4) 、烫印温度调节控制系统的设计;5) 、电路、气路、油路的设计;2、 技术要求及参数1) 、烫印压力,温度,时间可调2) 、原料最大宽度:45mm3) 、原料最大长度:100mm4) 、自动送纸、收纸3、实施步骤及设计方法1)、熟悉毕设题目,搜集资料,工厂调研2)、通过对不同结构的烫印机进行比较,从可靠性及实用性出发,初步拟定方案3)、对主要传动机构进行设计计算4)、完成各部分机构和零件的结构设计,利用Auto CAD、SolidWorks2005等绘制零件图及装配图5)、编写论文,毕业设计总结3、 参考资料1、吴宗泽 高 志 主编.机械设计.第二版.-北京:高等教育出版社,2004.2、吴宗泽 主编.机械设计实用手册.第三版.-北京:化学工业出版社.2010.3、胡仁喜 等编著.SolidWorks2005机械设计实例解析.-北京:机械工业出版社,2005.4、曹 岩 赵汝嘉 主编. SolidWorks2005基础篇.-2版.-北京:机械工业出版社,2005.5、申屠留芳 主编.机械原理.-北京:中国电力出版社,2010.6、张选东 主编.印后加工工艺与设备.-北京:印刷工业出版社,2007.7、武吉梅 主编.印后设备.-北京:化学工业出版社,2006.8、翁洁 主编.印后加工机械-北京:化学工业出版社,2005.三、研究进度计划(分阶段完成的任务及阶段性成果形式)计划时间计划完成内容 2014年12月1日2015年1月1日 明确设计任务、调研并撰写开题报告 2015年1月5日2015年 1月9日 开题答辩2015年1月21日2015年2月1日 选定初步方案,确定整体尺寸2015年2月2日2015年2月15日 绘制工作原理循环图,分析烫印机的运动规律2015年2月16日2015年3月15日 完成给纸部分、收纸部分、烫印部分等核心机构的设计2015年3月15日2015年4月20日 绘制零件图、绘制装配图,出图2015年4月21日2015年5月10日 整理说明书,完成毕业论文初稿及英文翻译2015年5月11日2015年5月20日根据修改意见修改论文、图纸,定稿2015年5月21日2015年6月10日装订论文、送审、准备答辩材料、毕业答辩年 月 日年 月 日年 月 日年 月 日 年 月 日年 月 日 四、指导教师意见(从“文献综述”的质量、本课题的深度、广度、工作量以及对设计(论文)结果的预测等方面进行评价) 指导教师签字: 年 月 日五、专业审查意见教研室主任签字: 年 月 日7摘 要 烫印机是对承印物后期加工的一种特种印刷,利用高温将电化铝转移到承印物上,使其变得更精美。近年来,改进商品的包装装潢已成为促进商品销售的重要手段,从烟、酒、药品、食品到服装、液体饮料、化妆品等,日常生活的各个领域已无不反映出包装装潢印刷发展的迅猛势头。烫印作为包装印刷的重要整饰工艺,在商品包装上起着画龙点睛的作用,满足了人们的消费心理需求,发展前景喜人。 烫印是一种绿色环保型的印刷技术,比起普通的油墨印刷所造成的有毒气体对环境的污染具有明显的优点,随着国内包装行业的发展,烫印技术在国内的发展比例定将越来越大。关键词:烫印 电化铝 凸轮 压力 AbstractHot stamping machine is the processing of the late substrates a kind of special printing, using high temperature will shift the electrochemical aluminum substrates, make it become more beautiful. In recent years, to improve the packaging of goods packaging has become an important means to promote the sale of goods, from cigarettes, alcohol, drugs, food to clothing, liquid beverage, cosmetic, etc., various areas of daily life have all reflected the rapid momentum for the development of the packing decoration printing. Hot stamping as one of the important finishing process, packaging and printing plays the effect that make the finishing point in the commodity packaging, meet the demand of the peoples consumption psychology, development prospects well.Hot stamping is a kind of green environmental protection of printing technology, compared with ordinary ink printing house of poisonous gas pollution to the environment has obvious advantages, with the development of domestic packaging industry, hot stamping technology in the development of the domestic scale will be bigger and bigger.Key words: hot stamping electrochemical aluminum CAM the pressure.目 录第一章 绪论11.1课题背景11.2烫印机的发展概况11.3本课题所做的主要工作21.4本章小结2第二章 整体方案设计22.1烫印原理22.2烫印效果的决定因素32.3烫印机的设计原理42.3.1烫印机工作原理图的设计52.3.2烫印机各个机构的工作循环图52.4本章小结6第三章 传动系统63.1传动系统的简介63.2电机的计算与选用63.2.1选择电机类型73.2.2电动机的功率计算73.2.3电动机的选型83.2.4总传动比的分配83.2.5动力参数计算83.3减速器的选用93.4机械无级变速器的选用93.5圆柱直齿轮的设计计算103.6直齿圆锥轮设计计算143.7主轴的设计计算及强度校核183.7.1轴的设计计算183.7.2 轴的强度校核193.8 键的选择223.9轴承的选型与校核计算223.9.1轴承的选型223.9.2轴承的校核233.10本章小结24第四章 各个机构的设计254.1给纸机构的设计254.2传纸机构的设计264.3前规、侧规机构的设计274.4烫印机构的设计284.5棘轮机构的设计294.6递纸(收纸)机构的设计304.7本章小结30总结31参考文献32致谢33烫印机的设计第一章 绪论1.1课题背景 近年来,改进商品的包装装潢已成为促进商品销售的重要手段,从烟、酒、药品、食品到服装、液体饮料、化妆品等,日常生活的各个领域已无不反映出包装装潢印刷发展的迅猛势头。烫印作为包装印刷的重要整饰工艺,在商品包装上起着画龙点睛的作用,满足了人们的消费心理需求,发展前景喜人。1.2烫印机的发展概况 目前印刷包装技术在国内发展迅速,然而烫印技术在我国仍处于相对落后的状态。烫印作为特种印刷的一种,有其独特的优点,烫印是一种绿色环保型的印刷技术,比起普通的油墨印刷所造成的有毒气体对环境的污染具有明显的优点;另外烫印色泽美观、大方。因此烫印广泛的应用于文化用品、请柬、水松纸、饮食包装等印刷领域,随着国内包装行业的发展,烫印技术在国内的发展比例定将越来越大。 烫印机主要有三大类:平压平烫印机、圆压平烫印机和圆压圆连续烫印机。我们国内生产的烫印机与发达国家的烫印机相比,从质量上来讲还有相当大的差距,特别是连续烫印机我国仍处于初始制造阶段,甚至许多厂家仍在摸索。究其原因,主要还是电气自动化控制较落后;其次我国对烫印机的研制起步较晚,对整个烫印工艺掌握不够确切,而机械加工精度虽然对机器运转的精度性能相当重要,但烫印机一般来讲是属于单件小批量生产的机械,零件无需互换,只要采用配作等手段足够可以弥补机械加工精度的不足。又由于国外机械设备过于昂贵,所以只要国内生产厂家准确理解烫印工艺,就完全有能力挑战国外烫印设备。1.3本课题所做的主要工作 本课题主要设计一种全自动平压平烫印机,适用于名片、请帖等产品的烫印,烫印速度、温度、压力可调。主要解决的问题:1) 工作循环图的设计;2) 传动机构的设计;1.4本章小结 本章介绍了烫印机的现状及发展前景,先进的烫印技术将在未来世界占有一席之地。第二章 整体方案设计2.1烫印原理 烫印的主要材料是电化铝,也叫烫印箔。它主要由两个薄层即聚酯薄膜基片和转印层构成。烫印时,转印层凭借热量和压力的作用被压印在承印物件的全部或部分表面上,当烫印完毕后,聚酯薄膜同没有被转印的部分一起被撕掉。 烫印过程分为四个步骤: 1)、烫印箔与基材接触; 2)、凭借热量和压力,热转印层被溶合,转印到基材表面上; 3)、缷除压力,聚酯薄膜剥离; 4)、进给烫印箔,换上将要烫印的承印件。 2.2烫印效果的决定因素 完美的烫印效果主要取决于温度、压力和烫印时间三者互相配合的水平。此外,还要考虑基材、烫印机、烫印机夹具以及垫板是否合适,最后还是研究一下环境条件,包括室内温度,基材温度、室内空气的清洁程度(灰尘含量)、温度等。 1)、烫印箔,有卷筒和单张箔两大类,卷筒可按承印材料区分为不同型号。电化铝与承烫材料之间的烫适性、速度、温度、压力、烫印版质量装版和垫版技术,电化铝张紧调节、烫印机的机况等诸多因素的影响,而以烫印适性速度、温度、压力最为重要。各种型号的电化铝性能不同,所适合的承印材料也不同。 2)、烫印温度,烫印温度过高,会使烫印印迹失去金属光泽起泡,边缘不清楚甚至糊板,烫印温度过低,会无法烫印,烫印不牢或字迹发毛。 3)、烫印压力,烫印压力过大,会导致糊版或字迹变糊,烫印压力过小,烫印箔与承印物无法黏附,而且无法对烫印箔烫印部分进行剪切。烫印箔的安装不可过紧或过松,过紧时字迹缺笔断划,过松时则字迹不清糊版。 4)、烫印速度,烫印速度实际上反应出烫印时承印物与烫印箔的接触时间,直接影响到烫印牢度。烫印速度过快,会导致烫印不上或印迹模糊;烫印速度过慢,既会影响烫印质量,又影响生产效率。烫印过程中速度、压力、温度相互制约,其工艺参数总是按烫印速度、压力、温度的顺序确定。首先确定烫印速度,一般情况下,按其作常量处理,不轻易改变。然后再找出与相适应的烫印压力和烫印温度。这样就可以简化操作程序,也容易控制烫印质量。 5)、烫印机,根据烫印方式,烫印机可分为平压平、圆压平、圆压圆三种;根据烫印版的位置方式,烫印机可分为立式和卧式。 6)、承印物,烫印物也叫承印物,印刷品烫印的承印物包括胶版纸、铜版纸、白纸板(卡纸)、布纹纸及漆布、塑料制品等。 另外,树脂版也可代替铜锌版进行烫印,只要掌握好温度与压力的配合,也可烫出好的产品。温度的控制非常关键,它直接关系到烫印的质量,温度太高树脂版也会被烧焦,烫印箔受温度的影响也会产生粘连现象,烫出的字模糊不清,温度要根据树版的质量来确定。由于树脂版有韧性,所以不必用太大的压力,烫的字迹也会很清晰。树脂版的固定最好用双面胶带,这种胶带不会影响隔热,便于掌握温度。2.3烫印机的设计原理 小型名片烫印机主要由给纸机构、传纸机构、前规、侧规、烫印压印机构、递纸(收纸)机构等构成。图2-1 烫印机各机构的原理图2.3.1烫印机工作原理图的设计 烫印机各机构之间相互配合,完成给纸、传纸、定位、烫印、收纸的工作,如图2-1所示。其具体工作顺序是:首先,给纸机构从纸堆中取纸,交给传纸机构;然后由传纸机构带到承压平面,放下纸,同时侧规、前规进行定位;定位完成之后,紧接着带有加热的印版的压印平面紧压纸卡,使电化铝转移到纸卡上;最后,由递纸机构把烫印好的纸卡带离承压平面,完成收纸。2.3.2烫印机各个机构的工作循环图 图2-2 烫印机各机构的工作循环图2.4本章小结 本章阐述了烫印机的工作原理及各机构的工作配合,为后面的机构设计做好基础。第三章 传动系统3.1传动系统的简介 传动系统是机器的重要组成部分,由它驱动各执行部件按工艺要求完成各种动作。传动系统的精度将直接影响机器的加工余量,传动系统的震动、噪音是机器震动、噪音的主要来源,传动系统直接影响机器的复杂程度,关系到机器的结构和性能。3.2电机的计算与选用3.2.1选择电机类型选择Y系列(IP44)封闭式三相笼型异步电动机,该类型的电动机结构简单,维修方便,重量较轻,成本较低,工作效率高,负载特性较硬,能满足大多数工业生产机械的电器传动需要,而Y系列(IP44)型能防止灰尘、铁屑或其他杂物侵入电机内部。3.2.2电动机的功率计算 按最高烫印速度每秒2张算,烫印主轴的转速为120r/min,轴的半径取r=15mm,取切向力F为300N。 电动机所需工作功率为 烫印机所需功率为 传动装置的总功率为 减速器效率 滚子轴承效率 球轴承效率 圆柱齿轮效率 联轴器效率 无级变速器效率 所需电动机功率为3.2.3电动机的选型 初步确定齿轮传动比为0.8,减速器传动比约为15,无极变速器传动比为0.254,所以总传动比范围i=348,故电机的可选转速范围=3605760r/min,符合这一范围的同步转速有750r/min,1000r/min,1500r/min,3000r/min,综合考虑电动机的传动装置的尺寸,重量,价格以及总传动比,为使传动装置结构紧凑,选择电机的同步转速为1500r/min,额定功率为0.55kW,满载转速1390r/min,电机质量为17kg,电机型号为Y801-4。3.2.4总传动比的分配 总传动比 圆柱直齿轮传动比为,减速器传动比,无级变速器传动比。3.2.5动力参数计算 电动机轴: 传动轴: 主轴: 3.3减速器的选用 减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置,用来增大转矩和降低转速,以满足工作需要。 减速器的种类很多,按传动类型可分为齿轮减速器,蜗杆减速器和行星轮减速器,以及它们相互结合起来的减速器,根据结构的需要,本机选择蜗轮蜗杆减速器,采用蜗杆下置式,啮合处冷却和润滑都较好,蜗杆轴承润滑也方便,一般用于蜗杆圆周速度v5m/s,选择CW型圆弧圆柱蜗杆减速器,CW型圆弧圆柱蜗杆减速器具有整体机体,模块化设计的特点,用于传递两交错轴间的运动和功率的机械传动,如冶金、矿山、起重、运输、化工、建筑、建材、能源及轻工等行业的机械设备。 使用范围:减速器的输入轴转速n1500r/min;减速器工作环境温度0-40C;当工作环境温度低于0C,启动前润滑油必须加热到0C以上,或采用低凝固点的润滑油,当工作环境温度高于40C时,必须采用冷却措施,减速器输入轴可正、反两方向旋转。减速器的型号为CW-12.5-IFJB/T7935-1999重量20kg,主要生产厂家:西安重型机械研究所。3.4机械无级变速器的选用 本机器选用普通V带无极变速器,传动比i=0.254,结构为:单面可动锥盘式。其结构简单,变速范围小,它广泛应用于金属切削机床、纺织机械、造纸机械、印刷机械、化学机械、食品工业及造船工业等,起着传递动力和曾减速的作用。其特点为:1)结构简单,制造精细,性能优良,经久耐用;2)依靠V带与摩擦锥体间的摩擦传递动力,输出轴装有螺旋自动调压装置,在工作负荷变化时,仍能使V带两侧保持一定得压力,故保证了转速均匀,无相对滑动;3)V带由涤纶,橡胶制成,外加金属骨架,刚柔结合,故功率损耗小,耐磨性强;采用封闭式自给润滑,经长时间使用后才需要更换润滑油,故维修保养简单;4) 安装不受角度限制;5)传动平稳,无噪声。 另外根据所选电动机的型号,所选变速器的型号为:GMWB-1-0.75。3.5圆柱直齿轮的设计计算 由表7-4、表7-5,选择齿轮材料40Cr,调制处理,硬度HBW,MPa,MPa,大齿轮材料42SiMn调质处理,硬度HBW,MPa,MPa,按表7-3取精度8级。 取,取,。 实际转速, 实际传动比。 转速相对误差 转速相对误差为3.5%,属于合格范围。 按齿面接触疲劳强度设计 按下列公式计算: 式中 。 由表7-12,硬齿面齿轮,非对称安装,取齿宽系数。由表7-6查得使用系数. 由图7-7取动载系数。由图7-8,按齿轮在两轴承中间对称布置,取。 由表7-9按齿面未硬化,直齿轮,8级精度,取。 初步确定节点区域系数,重合度系数,由表7-10查得弹性系数。 齿面许用接触应力 。 由图7-20查取齿轮材料接触疲劳极限应力: , 由图7-22查得接触疲劳轻度计算的寿命系数(允许有一定点蚀)。 由表7-13查取安全系数。 代入求得小齿轮分度圆直径 取小齿轮分度圆直径。 齿轮传动的主要尺寸设计 齿轮宽度: 齿轮模数: 取 齿轮传动中心距: mm。 小齿轮分度圆直径: mm。 大齿轮分度圆直径: mm。 校核齿面接触疲劳强度 齿轮节圆速度: 由表7-7中的公式:。 由表7-8查得大小齿轮的单个齿距极限偏差: 代入上式得: 。 。 取,查图7-7,式中,其他K值与假设相同,得: 按表7-11求重合度系 式中重合度按简化公式计算: 代入上式得: 齿面接触应力: 。 校核齿根弯曲疲劳强度 齿根弯曲许用应力: 由图7-16两齿轮的齿形系数,。 由图7-17两齿轮的应力修正系数,。 由图7-18两齿轮重合度系数。 计算两齿轮许用弯曲应力 小齿轮应力循环次数 大齿轮应力循环次数 由图7-24两齿轮寿命系数,. 由图7-25两齿轮尺寸系数。 取实验齿轮的应力修正系数为。 由表7-13取弯曲疲劳强度计算安全系数。 由图7-23查得两齿轮的弯曲疲劳极限应力为 ,。 小齿轮许用弯曲应力: 大齿轮许用弯曲应力: 小齿轮的齿根弯曲应力: 大齿轮的齿根弯曲应力: 弯曲疲劳强度足够。3.6直齿圆锥轮设计计算 选择齿轮材料,初步确定齿数 选择两齿轮材料为45号钢,调质,硬度220240HBS,精度等级为8级。齿 数,传动比u=1 查图,按MQ级质量需求取值,查得 按弯曲疲劳强度初步确定模数,并初选主要参数 设计公式 许用弯曲应力: 按表16.2-21,取最小安全系数 外齿轮的复合齿形系数:查图16.4-26,得=4.85 载荷系数K:K=1.4故取得 几何计算 分锥角: 大端分度圆直径: 外锥距: 当量齿数: 齿宽系数取 齿宽b: 取 b=12mm 实际齿宽系数: 中点模数: 中点分度圆直径: 切向变位系数: 高变位系数: 顶隙: 大端齿顶高: 大端齿根高: 全齿高: 齿根角: 齿顶角: (采用等顶隙收缩齿) 顶锥角: 根锥角: 大端齿顶圆直径: 当量齿轮分度圆直径: 当量齿顶圆直径: 当量齿轮传动的中心距: 当量齿轮基圆齿距: 当量齿轮顶圆直径: 啮合线的长度: 端面的重合度: 齿中部的接触线长度: 齿中部接触线的投影长度: 齿根抗弯疲劳强度校核: 查表,得=1 =1.0 其中 复合齿形系数: 应力修正系数: 所以设计符合结构要求。3.7主轴的设计计算及强度校核3.7.1轴的设计计算 按许用切应力计算: 受转矩T(Nmm)的实心圆轴,其切应力为: 轴的最小直径为:式中为轴的抗扭截面系数P:轴传递的功率n:轴的转速C:与轴材料有关的系数,轴的材料为45号钢,故而取得:许用切应力,取得40Mpa轴的直径最小值计算如下:取d=18,轴段设计如图6-1-1则图3-1 主轴轴段设计 轴段1: L=12, D=18 轴段2: L=82, D=21 轴段3: L=95.2, D=22 轴段5: L=23, D=25 轴段6: L=40, D=32 轴段7: L=5, D=36 轴段8: L=14, D=32 轴段9: L=32, D=28 轴段10: L=36, D=22 轴段11: L=54, D=20 轴段12: L=14, D=183.7.2 轴的强度校核 按安全系数法进行轴的强度校核(以主轴为例进行校核)图3-2 主轴图3-3 主轴受力图图3-4 水平面受力图图3-5 水平面弯矩图图3-6 垂直面受力图图3-7 垂直面弯矩图图3-8 合成弯矩图 画出轴的空间受力图(如图3-3) 将轮齿上受力简化为集中应力作用于轴上,轴的支点反力也简化为集中应力作用于轴上。 画出水平面受力图,见图3-4,计算支点反力,画出水平面弯矩图,见图3-5。,方向向上,方向向上 画出垂直面受力图,见图3-6,计算支点处的弯矩,画出垂直面弯矩图,见图3-7., 求合成弯矩,画出合成弯矩图,见图3-8. 校核轴的强度 依照弯矩大小及轴的直径选定支点截面进行强度校核。由表10-1,当45钢,按表10-3用差值法得。支点截面当量弯曲应力: 结论:支点C截面安全。3.8 键的选择 键是连接轴与轴毂的必要连接件,轴通过键连接将扭力传递给轴毂,进而完成复杂的机械运动。本设计统一采用圆头普通平键(A型),具体型号有:键 6*8 、键 6*12、键6*14、键 6*16等。3.9轴承的选型与校核计算3.9.1轴承的选型 轴承用于轴与墙体之间的连接,减少与墙体之间的摩擦,使轴转动得更加平稳。 轴承的选择取决于轴的受力情况(轴向力或径向力)与及轴段的尺寸。本设计同时存在轴向力与径向力,故选用圆锥滚子轴承,其既能承受径向力也能承受轴向力。图3-9 圆锥滚子轴承3.9.2轴承的校核 主轴选用一对圆锥滚子轴承30205,见图7-2,轴转速120r/min,载荷有中等冲击,两轴承所承受的径向力,轴向力,轴承寿命。图3-10 圆锥滚子轴承 查得。 两轴承内部轴向力 两轴承的轴向力 假设, 根据平衡方程,结论错误。 假设 根据平衡方程, 结果:, 取 ,X=0.4,Y=1.4 ,X=0.42,Y=0 ,只计算轴承1的寿命 轴承寿命符合要求。3.10本章小结本章主要是对电动机进行选型,电动机是机器的动力来源,选择合适的电动机对整个工作系统十分重要。选择合适的减速器、变速器能为系统调节合适的运转速度与功率输出,也是不可或缺的一部分。齿轮传动是烫印机的主要传动装置,第四章 各个机构的设计4.1给纸机构的设计 给纸机构是整个烫印机的起点,机构顶端带有吸嘴,当摆杆摆到纸台上时吸嘴从纸堆里抽出一张纸,然后偶交给递纸机构,之后返回纸台抽取下一张纸。整个过程吸嘴的运动途径是不规则图形(如图4-1所示),因此我选用两个凸轮同时来控制一组五杆机构(如图4-2所示)的运动,进而实现给纸吸嘴的运动轨迹。图4-1 给纸吸嘴的运动轨迹 图4-2 给纸给纸机构的机构简图(图中粉色为取纸时刻,红色为交接时刻) 凸轮的设计:根据工作循环图做表4-1表示轴转动时,轴、摆臂、吸嘴的时刻关系。取凸轮基圆为50mm,根据摆臂凸轮的画法绘制凸轮1、凸轮2(如图4-3、4-4所示)。表4-1 凸轮摆杆时刻表 图4-3 凸轮1的绘制 图4-4 凸轮2的绘制4.2传纸机构的设计 传纸机构是接过给纸吸嘴上的纸,传递到承压平面上,定位后对承印物进行烫印。传纸机构上有传纸吸嘴,吸嘴在烫压版到达承压平面前离开承压平面,在给纸吸嘴到达前达到交接位置。根据工作循环图绘制摆杆时刻表,绘制凸轮。表4-2 凸轮摆杆时刻表图4-5 传纸机构与凸轮机构简图4.3前规、侧规机构的设计 前规和侧规是定位纸张的主要机构,它们定位的结果直接影响到烫印的效果。在传纸吸嘴松开纸张的同时,侧规对其进行横向定位,之后再由前规定位。表4-3 侧规推杆时刻表表4-4 前规推杆时刻表 图4-6 前规机构简图 图4-7侧规机构简图4.4烫印机构的设计 烫印机构是整个烫印机的核心,在承印物定位好之后,再由烫印版将电化铝印到承印物上。烫印模板装在烫印摆臂上,由加热装置对其加热。加热的模板将电化铝薄膜压在纸上,使颜料转印到承印物上。图4-8 烫印机构与槽凸轮机构简图4.5棘轮机构的设计 棘轮机构是用于电化铝的供给,在烫印过程中由于转印消耗的电化铝由棘轮所在的轴补充。 棘轮机构由棘爪、棘轮、棘轮外壳、棘轮摆杆组成(如图4-9所示)。 棘轮摆杆每一次拨动角度为,电化铝被拉动的最大长度为,所以本烫印机所能烫印的最大宽度为84mm。图4-9 棘轮机构 棘轮摆杆由一组四杆机构控制,如图4-10。图4-10 滑块摆杆机构原理图4.6递纸(收纸)机构的设计 递纸机构是烫印机的最后一个主要机构,负责将承压平台上已烫印完成的承印物取走,放到指定的收纸位置。图4-11 递纸机构简图4.7本章小结 本章是全书的重点,是烫印机所有的机构工作原理,也是烫印机设计的基础。结 论 本论文设计的是小型烫印机,主要用于名片、请帖等纸卡烫印。从2014年12月10日至2015年6月10日完成论文。主要设计机构有:给纸机构、传纸机构、前规、侧规、烫印机构、棘轮棘爪机构和收纸机构。主要成果有:工作循环图的绘制、机构简图的绘制、凸轮的绘制、零件设计、绘制零件图及装配图、说明书。 小型烫印机是一台完整的机械,涉及各个机构之间的动作配合。但由于是初次设计,经验不足,与及单人完成工作量较大,使得该设计存在一些不足,比如收纸机构的设计比较牵强,与最初的构想有些出入;还有电化铝的张力调节装置在最后由于时间和经验不足,也没有加进去,对此我也深觉遗憾。 本次毕业设计让我总结了许多大学学到的知识,包括制图、材料力学、机械原理、制造技术与及制图软件的熟练和印后机械的熟悉等等,相信这些对我以后的帮助会是深远而巨大的。参考文献1 吴宗泽,高志,主编.机械设计.第二版.-北京:高等教育出版社,2004.2 吴宗泽 主编.机械设计实用手册.第三版.-北京:化学工业出版社.2010.3 胡仁喜 等编著.SolidWorks2005机械设计实例解析.-北京:机械工业出版社,2005.4 曹岩 赵汝嘉 主编. SolidWorks2005基础篇.-2版.-北京:机械工业出版社,2005.5 申屠留芳 主编.机械原理.-北京:中国电力出版社,2010.6 张选东 主编.印后加工工艺与设备.-北京:印刷工业出版社,2007.7 武吉梅 主编.印后设备.-北京:化学工业出版社,2006.8 翁洁 主编.印后加工机械-北京:化学工业出版社,2005.9 成大先.机械设计手册单行本机械传动M.北京:化学工业出版社,2010.110 张世昌,李旦,高航.机械制造技术根基M.北京:高等教育出版社,2006.11 齐乐华.工程材料及成型工艺根基M.西安:西北工业大学出版社,2002.312 申永胜.机械原理教程(第2版).北京:清华大学出版社,2005.1213 Todoroki, H.;Abe, Y.Study on runnability of paper web in tower typeoffset pressC,200114 Guemard, Yvon.Printmaster PM 52 sheet-fedoffset pressJ,2004致 谢 从2014年12月开题报告开始,我在张晓桂老师的指导下一点点进步,独立完成了本次毕业设计。在此过程中我经常为设计中的问题所烦恼,后来张老师点拨之后豁然开朗。我们经常和张老师一起讨论,张老师不仅对我们的学习在意,也经常关心我们的生活和毕业之后的工作情况,我对此深深感动。 在此特别感谢张晓桂老师对我的关心和指导,同时也感谢学院各位老师四年来对我帮助,谢谢你们!31
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