切纸机压纸器的设计
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毕业设计(论文)任务书课题名称: 切纸器压纸器设计专 业: 机电一体化班 级: 机电0802 姓 名: 学 号: 0810201139指导教师: 教师职称: 2010年10月25日毕业设计(论文)开题报告课题名称: 切纸机压纸器 专 业: 机 电 一 体 化 班 级: 机电0802 姓 名: 学 号: 0810201139 指导教师: 教师职称: 2010年11 月 20日1、课题研究的现状和意义现状: 现代的生活学习及各行各业中都离不开各种大小规格不同的纸张,如学习的书本用纸、合同用纸、发票用纸、图画用纸、印刷业更离不开各种大小的纸张。那么按一定规格生产出的纸张,必须要裁切才能得到各种大小不同的纸张。人工切纸,劳动强度大,效率低,切出的纸张精度难以保证,因而有必要设计机器来裁切纸张。压纸器的工作是由电机驱动,经减速传动系统蜗杆蜗轮,带动螺母,再将动力传给螺杆,由螺杆直接带动压纸器松开或紧压纸张。 力太大,则会压破纸张;力太小,则会使力不够,而引起裁切达不到要求。意义:通过本机器的设计,使自己得到很好的设计实践的锻炼,使自己更好的了解和掌握设计机器的全过程。2、课题要解决的问题或研究的基本内容基本内容:切纸机上的压纸传动机构,是保证切纸机切纸精度的重要环节, 本课题是为 QZ203C型压纸器。 设计采用蜗杆、蜗轮传动机构来完成该压纸传动工作因此,蜗轮、蜗轮传动设计是本课题首要解决的问题。1.根据任务要求,进行压纸器机械系统总体方案设计,确定减速传动系统、执行系统的组成2. 根据设计参数和设计要求,使执行系统具有较好的传力性能。3. 选择电动机型号,分配减速传动系统中各级传动的传动比,并进行传动机构的工作能力设计计算:1.电动机的选择 2.轴的设计 3.涡轮设计 4.蜗杆设计 5.螺杆螺母设计6.联轴器的选用 7.减速器的选用 8.轴承的选用 9.键的选用。4. 对压纸系统进行结构设计,绘制装配图及关键零件工作图。3、课题研究拟采用的手段和工作路线手段:1、 利用机械设计手册第三卷 设计蜗杆与蜗轮极其传动方式(在此之前应先设计液压传动)。2、 参考机械设计手册及网上查询法,设计推纸器及其构件。3、 蜗轮箱体、连接零件及传动机构需要的图纸(采用电脑设计立体图、平面图)。4、 用CAD 设计装配图工作路线:1) 设计准备 了解设计任务书,明确设计要求、工作条件、设计内容的步骤;通过查阅有关设计资料了解设计对象的性能、结构及工艺性;准备好设计需要资料、绘图工具;拟定设计计划等。2) 压纸传动机构草图设计 绘制装配草图;进行结构构件设计。3) 绘制装配工作图 标注尺寸、技术要求、零件序号;编写标题栏、零件明细表等。4) 绘制零件工作图绘出零件的必要视图;标注尺寸、公差及表面粗糙度;编写技术要求和标题栏等5) 编写设计说明书4、课题研究进程计划2010年11月8日2010年11月14日 开题报告 2010年11月15日2010年11月21日 电动机的选择2010年11月22日2010年11月28日 轴的设计2010年11月29日2010年12月5日 涡轮设计2010年12月6日2010年12月10日 蜗杆设计2010年12月11日2010年12月16日 螺杆螺母设计2010年12月17日2010年12月21日 减速器的选用2010年12月22日2010年12月23日 装配图的绘制2010年12月24日2010年12月28日 零件图的绘制2010年12月29日2011年1月1日 交电子文档 PPT5、课题成果论文 图纸 产品或作品 应用程序 其它:指导教师意见: 指导教师(签名): 年 月 日教研室主任意见: 教研室主任(签名): 年 月 日4毕业设计(论文)课题名称: 切纸机压纸器的设计目 录1、设计任务12、传动方案23、设计内容34、切纸机压纸器传动设计44.1电机选择44.2计算传动装置的运动和动力参数55、蜗杆蜗轮设计66、螺杆螺母传动设计117、设计小结16参考文献17切纸机压纸器的设计摘要:压纸器的工作原理是由电机驱动,经减速传动系统蜗杆蜗轮,带动螺母,再将动力传给螺杆,由螺杆直接带动压纸器松开或紧压纸张。 力太大,则会压破纸张;力太小,则会使力不够,而引起裁切达不到要求。根据任务要求,进行压纸器机械系统总体方案设计,确定减速传动系统、执行系统的组成; 根据设计参数和设计要求,使执行系统具有较好的传力性能;选择电动机型号,分配减速传动系统中各级传动的传动比,并进行传动机构的工作能力设计计算; 对压纸系统进行结构设计,用CAD绘制装配图及关键零件工作图。参考机械设计手册及网上查询法,设计压纸器及其构件。蜗轮箱体、连接零件及传动机构需要的图纸(采用电脑设计立体图、平面图)。关键词:蜗轮蜗杆; 螺母; 螺杆; 蜗杆轴现代的生活学习及各行各业中都离不开各种大小规格不同的纸张,如学习的书本用纸、合同用纸、发票用纸、图画用纸、印刷业更离不开各种大小的纸张。那么按一定规格生产出的纸张,必须要裁切才能得到各种大小不同的纸张。人工切纸,劳动强度大,效率低,切出的纸张精度难以保证,因而有必要设计机器来裁切纸张。压纸器的工作是由电机驱动,经减速传动系统蜗杆蜗轮,带动螺母,再将动力传给螺杆,由螺杆直接带动压纸器松开或紧压纸张。 力太大,则会压破纸张;力太小,则会使力不够,而引起裁切达不到要求。1、设计任务:切纸机压纸器 压纸传动是将压纸器牢牢的压在纸上,然后刀切纸,从而提高纸张的裁切精度。它可分为三部分:1.驱动设备即电动机;2.传动系统即蜗杆蜗轮传动和螺杆螺母传动;3.压纸执行主体即压纸器。蜗轮压纸,压纸力平衡可靠,压纸系统使用寿命长,这种类型和其他类型相比很经济。蜗杆蜗轮的传动的特点:(1) 结构紧凑、传动比大。(2) 传动平稳,噪音小。 (3) 可制成具有自锁性的蜗杆。 因此,选择蜗杆蜗轮传动。但也存在着缺点:啮合处有较大的相对滑动,因而发热量大,效率低,传动效率一般在70%80%之间。还有一个缺点就是造价高。螺杆螺母的传动,如图可知:它是以传递动力为主。这种传动的特点:要求较小的转矩产生较大的轴向力。这种传动为间歇性工作,工作速度不高。蜗轮箱固定在机身上起了支撑作用。电机作匀速转动1420r/min,要求压纸器下压速度达到0.104m/s,再通过螺杆螺母传动,使较小的转矩产生较大的轴向力。因而,受力较大的轴承应用推力轴承。压紧力大小在1000左右。下压距离在125mm内。要求较小的转矩产生较大的轴向力。这种传动为间歇性工作,工作速度不高,且要求可自锁。2、传动方案方案一:齿轮传动:优点:瞬间传动比恒定且稳定性高,结构稳定可靠,噪音低,传动功率大效率高.缺点:应用环境要求高,润滑条件要好,不适合灰尘较多以及距离较远的两轴之间的传动,制造和安装精度高.方案二:链条传动:缺点:磨损变形影响使用,使用过程有一定的声响.优点:对应用环境要求一般吧不是很高,可用在高温、重载、低速、尘埃较大的环境并且适合较远两轴间的传动.其实自行车并不只是能用链条传动,也可以用齿轮传动的,只不过用齿轮传动结构会更复杂些.可能会费力些方案三:蜗杆蜗轮的传动:优点: 结构紧凑、传动比大。传动平稳,噪音小。 可制成具有自锁性的蜗杆。缺点:啮合处有较大的相对滑动,因而发热量大,效率低,传动效率一般在70%80%之间。还有一个缺点就是造价高。压纸器由电机驱动,经减速传动系统蜗杆蜗轮,带动螺母,再将动力传给螺杆,由螺杆直接带动压纸器松开或紧压纸张。如图1:图 1电机驱动,经减速传动系统蜗杆蜗轮:图 2蜗轮带动螺母,再将动力传给螺杆: 图 33、设计内容 1.根据任务要求,进行压纸器机械系统总体方案设计,确定减速传动系统、执行系统的组成 2. 根据设计参数和设计要求,使执行系统具有较好的传力性能。 3. 选择电动机型号,分配减速传动系统中各级传动的传动比,并进行传动机构的工作能力设计计算。4. 对压纸系统进行结构设计,绘制装配图及关键零件工作图。5. 编写机械设计毕业设计报告。4、切纸机的压纸传动设计4.1电机选择(1) 选择电机的类型: 按工作要求和条件,选用三相异步电动机,封闭式结构,电压380v,y型。(2) 选择电机的容量: 电机所需功率按式由式因此 由电机至压纸器的传动总效率为:轴承传动效率: 0.98:蜗杆蜗轮传动效率: 0.78:螺杆螺母传动效率: 0.37所以 (3)确定电动机的转速 螺杆工作转速为: 按表推荐的传动比合理范围,取蜗杆蜗轮的传动比为1040,故电动机转速的可选范围为:根据容量和经济情况,并符合这一范围的转速,由有关手册查出并比较出,电动机型号为YS7124较适合。其主要性能如下表:型号额定功率Kw满载时转速r/min电流(380v时)A 效率%功率因数YS71240.3714201.12840.7712确定传动装置的总传动比和分配传动比由于本装置只有一个减速器,所以减速器传动比为4.2计算传动装置的运动和动力参数将传动装置由高速至低速为相邻的传动比相邻两轴间的传动效率为各传动装置的输入功率(kW)为各传动装置的输入转矩(kW)为各轴的转速(r/min)则各轴转速:I蜗杆蜗轮 r/min螺杆螺母 各传动装置输入功率:I 蜗杆蜗轮 II螺杆螺母 各传动输出功率分别为输入功率乘轴承效率0.98,则 各传动装置输入转矩: 电机输出转矩: 传动装置输入转矩:蜗杆蜗轮输入转矩: 5、蜗杆蜗轮设计(1). 选择材料并确定许用应力 蜗杆:由于功率不大,采用45#钢调质处理,硬度:217255HBS。蜗轮:因转速较高,采用抗胶合性能好的铸锡青铜,正火处理,ZCuSn10P1金属模铸造。查表得:蜗轮材料的基本许用接触应力:查表得:蜗轮材料的基本许用弯曲应力:计算应力循环次数(蜗轮转速1420/2=64.5r/min)次计算寿命系数:计算许用应力:()确定蜗杆蜗轮头数和涡轮齿数根据传动功率不大,并要求蜗杆有自锁等情况,取。()计算蜗轮转矩由于在电机的选择中可知:()按齿面接触疲劳强度计算取载荷系数.08,由式得:由表查得,按选取 得: 查表得: 由式得: 齿根的弯曲疲劳强度校核合格。(5)验算传动效率 蜗杆分度圆速度为: 由表查得: 与原估计是相接近的。(6) 热平衡计算 取温室 ,因通风散热条件不好,取散热系数 。油温 由式子得: 由于在范围内,符合要求。(7) 中心距a及各部分尺寸 (8) 精度选择 由选择精度等级。精度等级选择参考GB10085 88。 由于3m/s, 故选8级精度。 (9) 绘制蜗杆、蜗轮零件图 蜗杆 蜗轮(10) 支撑蜗杆的轴承选择 从蜗杆图可知,支撑右边的轴承内径是20mm。根据实际请况选轴承型号:GB278-82 型号 6004Z 轴承的校核:因其为轻微冲击,查表得冲击负载系数 6、螺杆螺母设计(1)选择材料和许用应力螺杆材料选45钢,热处理T235, 。螺母材料选HT200,淬火处理,由表可得:,取50 , 。螺旋系不是高速,由表可得:=47,取4。(2)按时磨性计算螺纹中径取1.2, 根据实际情况,可设计d=38梯形螺纹,中径精度,螺旋副标记为:Tr3816(8) 7H/7e。螺纹高度 则螺纹圈数 圈.(3)自锁性验算由于系双头螺纹,导程S=16,P=8mm.故螺纹升角为:查表得:钢对铸铁的,取0.15可得:,故可自锁。(4)螺杆强度验算由公式得,螺纹摩擦力矩: ,故螺杆强度可靠。(5)螺母螺纹强度验算 螺母材料强度低于螺杆故只需算螺母罗纹强度即可。 由公式可得出: 牙根宽度: b=0.65p=0.65*8=5.2 基本牙高: 代入公式得: 所以,螺母强度可靠。 (6)螺杆稳定性验算 从实际工作情况测得,压纸器的最大工作高度125mm。 由表查得:由公式得: 由表查得: 临界载荷: 故稳定性条件满足。 (7)效率计算 由公式得: (8)绘图 螺母螺杆(9)支撑螺母的轴承选择 根据实际请况选轴承型号:7511E和7211AC 轴承的校核:查表得冲击系数为 当量动载荷:额定动载荷: 7、设计小结在指导老师刘老师和同学的细心指导和帮助下,这次毕业设计终于完成了。在毕业设计中自己遇到了很多的困难和问题,但经过自己的努力和老师的指导,克服这些难题。从这次毕业设计中自己收获了很多。不仅系统的复习了大一大二所学的专业知识,还更好的把所学的知识和实际联系到了一起从开始直到设计基本完成,我有许多感想。这是我们比较独立的在自己的努力下做一个与毕业相关的设计。首先要多谢老师给我们的这个机会,还要感谢诸多工程师的帮助。我深切的感觉到,在这次设计中也暴露出我们的许多薄弱环节,很多学过的知识不能灵活应用,在这次作业后才渐渐掌握,以前学过的东西自己并不是都掌握了,很多知识都已很模糊,经过这次设计又回忆起来了。做设计的期间用到的AutoCAD画图软件也在不断练习中进一步深入,学会了如何去应用工程手册,我体会到老师的良苦用心。总的说来,我感觉这次毕业设计中学到了很多东西,是很有意义的。参考文献1陈立德主编.机械设计基础.北京:高等教育出版社,2004 2龚桂义主编.机械设计毕业设计指导书.北京:高等教育出版,19903成大先主编.机械设计手册.第一卷,第二卷,第三卷.北京:化学工业出版社,2008 4李澄,吴天生,闻百桥主编.机械制图.北京:高等教育出版社,20085陈于平,高晓康.互换性与测量技术.北京:高等教育出版社,2005年6 东北工学院机械零件设计手册编写组主编.机械零件设计手册.北京:冶金工业出版社,1991 7张志礼等.机械设计.北京:科学出版社,2008 8巩云鹏等.机械设计课程设计.北京:冶金工业出版社,19999石永刚、吴央芳主编.凸轮机构设计与应用创新.北京:机械工业出版社,200710王金,张锡安.机械设计程序设计.沈阳:东北工学院出版社,1991 17
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