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北京印刷學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
課 題 名 稱： 模切機(jī)總體和傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)
專 業(yè) 班 級(jí)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化10－1班
學(xué) 生 姓 名： 蘇世雄 學(xué) 生 學(xué) 號(hào)： 100110111
起迄日期： 2013年11月9日— 2014年5月23日
指導(dǎo)教師： 孫玉秋 孫建新 職稱： 副教授
日期： 2014年 5 月20 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）中文摘要
本文主要介紹模切機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r，模切機(jī)總體及傳動(dòng)部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，模切機(jī)總體及傳動(dòng)部分總體方案分析及確定，模切機(jī)總體及傳動(dòng)部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容所包含的機(jī)械圖紙的繪制，總體及傳動(dòng)部分的計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)論與建議。
整機(jī)結(jié)構(gòu)主要由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力將需要的動(dòng)力傳遞到帶輪上，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和生產(chǎn)自動(dòng)化水平。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的笨重工件的搬運(yùn)和長(zhǎng)期、頻繁、單調(diào)的操作，采用總體及傳動(dòng)部分是有效的；此外，它能在高溫、低溫、深水、宇宙、放射性和其它有毒、污染環(huán)境條件下進(jìn)行操作，更顯示其優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前途。
本論文研究?jī)?nèi)容：
(1) 模切機(jī)總體及傳動(dòng)部分總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
(2) 模切機(jī)總體及傳動(dòng)部分工作性能分析。
(3)電動(dòng)機(jī)的選擇。
(4) 模切機(jī)總體及傳動(dòng)部分的傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行部件。
(5)對(duì)設(shè)計(jì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算分析和校核。
(6)繪制整機(jī)裝配圖及重要部件裝配圖和設(shè)計(jì)零件的零件圖。?
?
關(guān)鍵詞：模切機(jī)，總體及傳動(dòng)部分，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）外文摘要
This paper mainly introduces the development status of the die-cutting, die-cutting machine and transmission part of the overall structural design principle, overall scheme and the overall analysis of the die-cutting machine transmission part and determine, drawing mechanical drawing die cutting machine and transmission part of the overall structural design contains, to calculate the overall and the transmission part, conclusion and suggestion of structure design.
The whole structure was produced mainly by the motor power will need to transfer the power to the belt wheel, improve labor productivity and automation level of production. Industrial production in the often cumbersome workpiece handling and frequent, the long, monotonous operation, the general and the transmission part is effective; in addition, it can operate in high temperature, low temperature, water, the universe, radioactive and other toxic, environmental pollution condition, more show its superiority, has a promising broad.
The research of this thesis:
(1) part of the overall structure design of die cutting machine and the overall transmission.
(2) performance analysis of die cutting machine and transmission part of the overall.
(3) the choice of motor.
(4) transmission system, execution parts die-cutting machine and transmission part of the overall.
(5) the design of components for the design calculation and check.
(6) to draw the assembly drawing and parts assembly diagram and parts diagram design.
Keywords: die cutting machine, overall and transmission parts, structure design,
目 錄
1 緒 論 1
1.1 模切機(jī)定義 1
1.2 模切機(jī)工作原理及構(gòu)成 1
1.3 模切機(jī)種類 2
2 模切機(jī)總體及傳動(dòng)部分裝置總體方案設(shè)計(jì) 3
2.1模切機(jī)的設(shè)計(jì)要求 3
2.2模切機(jī)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 3
3 模切機(jī)系統(tǒng)總體及傳動(dòng)部分的機(jī)械計(jì)算 1
3.1 確定電機(jī)所需功率 1
3.2 帶輪的計(jì)算 3
3.2.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 3
3.2.2選擇帶型 4
3.2.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 4
3.2.4確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度并驗(yàn)算小輪包角 5
3.2.5確定帶的根數(shù)z 6
3.2.6確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 6
3.2.7確定帶的張緊裝置 6
3.3 總體部分到輸紙機(jī)構(gòu)之間同步帶傳動(dòng)計(jì)算 8
3.3.1 同步帶計(jì)算選型 8
3.3.2 同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分） 12
3.3.3 同步帶的設(shè)計(jì) 14
3.3.4 同步帶輪的設(shè)計(jì) 14
3.4 軸的設(shè)計(jì) 15
3.5 軸的校核 15
3.6 鍵的校核 16
3.7 軸承的校核 16
4 墻板的設(shè)計(jì)及計(jì)算 18
4.1對(duì)墻板結(jié)構(gòu)的基本要求 18
4.2 墻板的結(jié)構(gòu) 19
4.3 橫梁設(shè)計(jì) 20
4.4 墻板的基本尺寸的確定 22
4.5 架子材料的選擇確定 22
4.6墻板的強(qiáng)度與剛度的計(jì)算 23
總 結(jié) 28
致 謝 29
參考文獻(xiàn) 30
1 緒 論
1.1 模切機(jī)定義
模切機(jī)（Die Cutting Machine ）又叫啤機(jī)、數(shù)控沖壓機(jī)，主要用于相應(yīng)的一些非金屬材料、不干膠、EVA、雙面膠、電子、手機(jī)膠墊等的模切（全斷、半斷）、壓痕和燙金作業(yè)、貼合、自動(dòng)排 廢，模切機(jī)利用鋼刀、五金模具、鋼線（或鋼板雕刻成的模版），通過(guò)壓印版施加一定的壓力，將印品或紙板軋切成一定形狀。是印后包裝加工成型的重要設(shè)備。
1.2 模切機(jī)工作原理及構(gòu)成
平壓模切機(jī)是壓力機(jī)的一種形式，通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)把電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和能量傳給工作機(jī)構(gòu)，從而使胚料獲得確定的外形和壓痕，制成所需的產(chǎn)品。圖2—1為半自動(dòng)平壓模切機(jī)的工作示意圖。
圖2—1
其工作原理如下：由電動(dòng)機(jī)通過(guò)V帶將運(yùn)動(dòng)傳給蝸桿，然后通過(guò)蝸輪蝸桿傳動(dòng)帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，既而帶動(dòng)平面六桿機(jī)構(gòu)中的滑塊機(jī)構(gòu)做周期性上下運(yùn)動(dòng)；與此同時(shí)，送料機(jī)構(gòu)與下沖頭按一定的相位關(guān)系作周期性運(yùn)動(dòng)，保證胚料準(zhǔn)確傳送到模切位置并在模壓后輸送到出料口。半自動(dòng)平壓模切機(jī)在整個(gè)工作周期內(nèi)，沖壓模切機(jī)構(gòu)僅在瞬間內(nèi)承受很大生產(chǎn)阻力，為了減小周期性速度波動(dòng)可選用較小容量的電機(jī)，同時(shí)安裝飛輪以平衡能量。
依據(jù)上述的工作原理，半自動(dòng)平壓模切機(jī)一般有以下幾部分組成:
（1）原動(dòng)機(jī)
（2）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
（3）工作機(jī)構(gòu)
（4）其它輔助及附屬裝置
1.3 模切機(jī)種類
1、平壓平模切機(jī)
平壓平模切機(jī)是目前應(yīng)用最廣泛的最普遍的類型，也是國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)廠家最多的機(jī)型。國(guó)內(nèi)的有上海亞華、唐山玉印、信川機(jī) 械、北人集團(tuán)公司、河南新機(jī)集團(tuán)、北京勝利偉業(yè)印刷機(jī)械有限公司等生產(chǎn)廠家；國(guó)外有瑞士BOBST、德國(guó)IMG、日本ASAHI、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)紙盒機(jī)械公司、 西班牙IBERICA、韓國(guó)YoungShin機(jī)械有限公司、日本IIJIMA以及等生產(chǎn)廠家。平壓平模切機(jī)可以用于各種類型的模切，既能人工續(xù)紙半自動(dòng) 模切，也能全自動(dòng)高速聯(lián)動(dòng)模切；既能模切瓦楞紙板、卡紙、不干膠，又能模切橡膠、海綿、金屬板材等。
立式平壓平模切機(jī)，俗稱老虎嘴，一說(shuō)其工作時(shí)類似嘴的咬合動(dòng)作，一說(shuō)其工作起來(lái)不安全容易傷人，因而得名。不管怎 樣，形象地說(shuō)明了立式平壓平模切機(jī)的工作特點(diǎn)。立式平壓平模切機(jī)在結(jié)構(gòu)上主要分為機(jī)身和壓架兩大部分，模切版臺(tái)裝在機(jī)身上。按照其動(dòng)作方式有兩種類型：?jiǎn)?擺式和雙擺式。所謂單擺式是指模切時(shí)，壓架擺動(dòng)，機(jī)身不動(dòng)（即版臺(tái)不動(dòng)），版臺(tái)與壓架下部先接觸，上部后接觸，模切結(jié)束時(shí)上部先離開(kāi)，下部后離開(kāi)，這樣受 力時(shí)間不同，且受力不均，因此使用越來(lái)越少，慢慢淘汰了。雙擺式是指模切時(shí)，機(jī)身和壓架都有動(dòng)作，接觸之前壓架平版和版臺(tái)是平行的，之間的接觸形式是平行 移動(dòng)，因此壓力大而均勻。生產(chǎn)的立式平壓平模切機(jī)大部分屬于此種類型。立式平壓平模切機(jī)根據(jù)自動(dòng)化程度又可以分為半自動(dòng)和全自動(dòng)兩種類型。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的 立式平壓平模切機(jī)（老虎嘴）主要是半自動(dòng)的，模切是機(jī)器完成的，總體及傳動(dòng)部分和收紙是靠人工完成。由于生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率與操作者的熟練程度有關(guān)，且容易出安全事 故，所以美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)明令禁止使用這種設(shè)備了。
2、圓壓圓模切機(jī)
ASAHI 全自動(dòng)平壓模切機(jī) CartonMaster
一個(gè)滾筒相當(dāng)于壓印滾筒，模切時(shí)施加壓力；另外一個(gè)是滾筒刀模。滾筒刀模有木質(zhì)和金屬兩大類，前者主要模切很厚的瓦 楞紙板，后者有采用化學(xué)腐蝕或電子雕刻方法加工的金屬滾筒刀模，主要用于不干膠標(biāo)簽及商標(biāo)的模切，還有一種金屬滾筒刀模主要用于中高檔長(zhǎng)線產(chǎn)品，采用壓切 式或剪切式形式。
3、圓壓平模切機(jī)
圓壓平模切機(jī)在市場(chǎng)上的應(yīng)用很少，國(guó)內(nèi)沒(méi)有專業(yè)生產(chǎn)廠家，這里不贅述。
2 模切機(jī)總體及傳動(dòng)部分裝置總體方案設(shè)計(jì)
2.1模切機(jī)的設(shè)計(jì)要求
最大輸紙尺寸（mm）：720*520 最大模切尺寸（mm）：710*510
最小輸紙尺寸（mm）:340*290 最高模切速度（s/h）：6000
最大工作壓力（t）：150 可加工紙厚度（mm）：瓦楞紙≤5；紙板0.1-1.5
2.2模切機(jī)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)
為了便于分析與研究，將所研究的半自動(dòng)平壓模切及整個(gè)工作過(guò)程分為如下幾個(gè)階段：向送料機(jī)構(gòu)放料→壓制紙板→送出成品。其工藝動(dòng)作順序?yàn)椋簥A緊紙板→輸入走紙→模壓→輸出走紙→松開(kāi)紙板。
總體設(shè)計(jì)思想：
1、 用一個(gè)電機(jī)提供動(dòng)能以實(shí)現(xiàn)送料和模壓動(dòng)作的同步協(xié)調(diào)。
2、 模壓采用上壓式。
3、 采用機(jī)械機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)送料動(dòng)作。
三個(gè)階段的執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須協(xié)調(diào)，即要滿足如下要求：
1． 機(jī)器各機(jī)構(gòu)的動(dòng)作過(guò)程和先后次序要符合機(jī)器的生產(chǎn)工藝路線方案所提出的要求。
2． 機(jī)器各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)的時(shí)間同步化，即各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的循環(huán)時(shí)間間隔相同或按生產(chǎn)工藝過(guò)程要求成一定的倍數(shù)，使各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作不但保證在時(shí)間上有順序關(guān)系，而且能夠?qū)崿F(xiàn)周而復(fù)始的循環(huán)協(xié)調(diào)動(dòng)作。
3． 機(jī)器各執(zhí)行機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過(guò)程中不僅要在時(shí)間上保證一定的順序關(guān)系，而且在一定運(yùn)動(dòng)循環(huán)時(shí)間間隔內(nèi)，運(yùn)動(dòng)軌跡互不干擾。模切機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu)不僅要在時(shí)間上保持一致，更重要的是在相對(duì)工作位置上保持一致。這即所謂機(jī)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)空間同步化。
首先分析主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的可行方案。主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是通過(guò)電機(jī)來(lái)帶動(dòng)沖壓頭的上下滑動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)切制紙板的。實(shí)現(xiàn)這一要求的可選方案有：移動(dòng)推桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，移動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，擺動(dòng)推桿盤形凸輪與擺桿滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，平面六桿（帶滑塊）機(jī)構(gòu)等。
其次分析送料過(guò)程的可能實(shí)現(xiàn)方案。由于所加工的配料為紙板，所以只需實(shí)現(xiàn)平移運(yùn)動(dòng)即可。運(yùn)動(dòng)形式為連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)變換成帶停歇的往復(fù)直線移動(dòng)?？蛇x機(jī)構(gòu)有：圓柱凸輪間歇機(jī)構(gòu)，蝸桿凸輪間歇機(jī)構(gòu)，曲柄搖桿棘輪機(jī)構(gòu)，不完全齒輪機(jī)構(gòu)，槽輪機(jī)構(gòu)等。
最后是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是把運(yùn)動(dòng)和力通過(guò)傳動(dòng)裝置傳到工作部分去，實(shí)現(xiàn)這一要求的方案有：帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)，蝸桿傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)，擺線針輪傳動(dòng)，行星傳動(dòng)等。
方案的提出
方案一：原動(dòng)機(jī)采用電動(dòng)機(jī)，通過(guò)帶傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)，帶動(dòng)平面六桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)模切動(dòng)作，如圖2-2。
工作原理分析：該方案利用平面六桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)模切動(dòng)作，原動(dòng)機(jī)采用電動(dòng)機(jī)，通過(guò)V帶及蝸輪蝸桿傳動(dòng)到六桿機(jī)構(gòu)，同時(shí)得到工作所需的循環(huán)周期。該機(jī)構(gòu)采用V帶傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)緩沖吸震等特點(diǎn)，蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊沖擊較小，平面六桿機(jī)構(gòu)能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)模切動(dòng)作，都適合用于沖壓機(jī)械。
圖2-1
圖中：1電動(dòng)機(jī)、2V帶輪、3蝸桿軸、4蝸輪、5曲軸、6連桿、7擺桿、8滑塊
方案二：原動(dòng)機(jī)采用電動(dòng)機(jī)，通過(guò)齒輪減速器傳動(dòng)，帶動(dòng)平面六桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)模切動(dòng)作，如圖2-3。
工作原理分析：該方案利用平面六桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)模切動(dòng)作，原動(dòng)機(jī)采用電動(dòng)機(jī)，通過(guò)齒輪減速器傳動(dòng)到六桿機(jī)構(gòu)，同時(shí)得到工作所需的循環(huán)周期。相對(duì)于蝸桿傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)沖擊較大。
方案三：原動(dòng)機(jī)采用電動(dòng)機(jī)，通過(guò)帶傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)模切動(dòng)作，如圖2-4。
工作原理分析：該方案利用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)模切動(dòng)作，原動(dòng)機(jī)采用電動(dòng)機(jī)，通過(guò)V帶及蝸輪蝸桿傳動(dòng)到曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，同時(shí)得到工作所需的循環(huán)周期。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)也能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)模切動(dòng)作，但和六桿機(jī)構(gòu)相比較而言，其承受的載荷較大且沒(méi)有急回功能。
圖2-2 方案一簡(jiǎn)圖
圖中：1電動(dòng)機(jī)、2齒輪、3曲軸、4連桿、5擺桿、6滑塊。
圖2-3 方案二簡(jiǎn)圖
圖中：1電動(dòng)機(jī)、2V帶輪、3蝸桿軸、4蝸輪、5曲軸、6滑塊。
圖2-4 方案三簡(jiǎn)圖
在機(jī)械動(dòng)力分析方面：平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有良好的力學(xué)性能，在飛輪的調(diào)節(jié)下，能大大的降低因短時(shí)間承受很大生產(chǎn)阻力而帶來(lái)的沖擊震動(dòng)；整個(gè)機(jī)構(gòu)（特別是六桿機(jī)構(gòu)和特殊齒輪組）具有很好的耐磨性能，可以長(zhǎng)時(shí)間安全、穩(wěn)定的工作。相對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)而言，連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)副一般均為低副，其運(yùn)動(dòng)副元素為面接觸，壓力較小，潤(rùn)滑好，磨損小，則承載能力較大，有利于實(shí)現(xiàn)增力效果。
30
3 模切機(jī)系統(tǒng)總體及傳動(dòng)部分的機(jī)械計(jì)算
3.1 確定電機(jī)所需功率
根據(jù)課題要求，最小輸紙尺寸（mm）:340*290 最高模切速度（s/h）：6000
最大工作壓力（t）：150 可加工紙厚度（mm）：瓦楞紙≤5；紙板0.1-1.5
根據(jù)最大工作壓力（t）：150 ，最高模切速度（s/h）：6000
預(yù)估參考這個(gè)http://www.zhongtaiste.com/moqieji.htm功率取7.5KW
查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：
選擇，其銘牌如下表3-1：
表3-1 Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
額定功率 KW
滿載轉(zhuǎn)速 r/min
堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩
最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩
質(zhì)量 Kg
Y132M-4
7.5
同步轉(zhuǎn)速1500 r/min,4級(jí)
1440
2.2
2.2
81
（a）
（b）
圖3.1 電動(dòng)機(jī)的安裝及外形尺寸示意圖
表3.2 電動(dòng)機(jī)的安裝技術(shù)參數(shù)
中心高/mm
外型尺寸/mm
L×（AC/2+AD）×HD
底腳安裝
尺寸A×B
地腳螺栓 孔直徑K
軸伸尺
寸D×E
裝鍵部位
尺寸F×GD
132
515× 345× 315
216 ×178
12
38× 80
10 ×43
3.2 帶輪的計(jì)算
3.2.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)
輸出功率P=7.5kW,轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,n2=500r/min
表4 工作情況系數(shù)
工作機(jī)
原動(dòng)機(jī)
ⅰ類
ⅱ類
一天工作時(shí)間/h
10~16
10~16
載荷
平穩(wěn)
液體攪拌機(jī)；離心式水泵；通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（）；離心式壓縮機(jī)；輕型運(yùn)輸機(jī)
1.0
1.1
1.2
1.1
1.2
1.3
載荷
變動(dòng)小
帶式運(yùn)輸機(jī)（運(yùn)送砂石、谷物），通風(fēng)機(jī)（）；發(fā)電機(jī)；旋轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機(jī)床；剪床；壓力機(jī)；印刷機(jī)；振動(dòng)篩
1.1
1.2
1.3
1.2
1.3
1.4
載荷
變動(dòng)較大
螺旋式運(yùn)輸機(jī)；斗式上料機(jī)；往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)；鍛錘；磨粉機(jī)；鋸木機(jī)和木工機(jī)械；紡織機(jī)械
1.2
1.3
1.4
1.4
1.5
1.6
載荷
變動(dòng)很大
破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）；球磨機(jī)；棒磨機(jī)；起重機(jī)；挖掘機(jī)；橡膠輥壓機(jī)
1.3
1.4
1.5
1.5
1.6
1.8
根據(jù)V帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制（16小時(shí)），查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P296表4，
取KA＝1.1。即
3.2.2選擇帶型
普通V帶的帶型根據(jù)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1按《機(jī)械設(shè)計(jì)》P297圖13－11選取。
根據(jù)算出的Pd＝8.25kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n1＝1440r/min ，查圖得：dd=80～100可知應(yīng)選取A型V帶。
3.2.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P298表13－7查得，小帶輪基準(zhǔn)直徑為80～100mm
則取dd1=90mm> ddmin.=75 mm（dd1根據(jù)P295表13-4查得）
表3 V帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑
槽型
Y
Z
A
B
C
D
E
20
50
75
125
200
355
500
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P295表13-4查“V帶輪的基準(zhǔn)直徑”，得=250mm
① 誤差驗(yàn)算傳動(dòng)比： （為彈性滑動(dòng)率）
誤差 符合要求
② 帶速
滿足5m/s
300mm，所以宜選用E型輪輻式帶輪。
總之，小帶輪選H型孔板式結(jié)構(gòu)，大帶輪選擇E型輪輻式結(jié)構(gòu)。
帶輪的材料：選用灰鑄鐵，HT200。
3.2.7確定帶的張緊裝置
選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。
3.8計(jì)算壓軸力
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P303表13－12查得，A型帶的初拉力F0＝133.46N，上面已得到=153.36o，z=8，則
對(duì)帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面加工精度要高，以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時(shí)要進(jìn)行動(dòng)平衡，對(duì)于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應(yīng)力要小, 帶輪由輪緣、腹板（輪輻）和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱為輪緣，輪緣是帶輪的工作部分，用以安裝傳動(dòng)帶，制有梯形輪槽。由于普通V帶兩側(cè)面間的夾角是40°，為了適應(yīng)V帶在帶輪上彎曲時(shí)截面變形而使楔角減小，故規(guī)定普通V帶輪槽角 為32°、34°、36°、38°（按帶的型號(hào)及帶輪直徑確定），輪槽尺寸見(jiàn)表7-3。裝在軸上的筒形部分稱為輪轂，是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱為輪幅（腹板），用來(lái)聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。
表 普通V帶輪的輪槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92）
項(xiàng)目
符號(hào)
槽型
Y
Z
A
B
C
D
E
基準(zhǔn)寬度
b p
5.3
8.5
11.0
14.0
19.0
27.0
32.0
基準(zhǔn)線上槽深
h amin
1.6
2.0
2.75
3.5
4.8
8.1
9.6
基準(zhǔn)線下槽深
h fmin
4.7
7.0
8.7
10.8
14.3
19.9
23.4
槽間距
e
8 ± 0.3
12 ± 0.3
15 ± 0.3
19 ± 0.4
25.5 ± 0.5
37 ± 0.6
44.5 ± 0.7
第一槽對(duì)稱面至端面的距離
f min
6
7
9
11.5
16
23
28
最小輪緣厚
5
5.5
6
7.5
10
12
15
帶輪寬
B
B =( z -1) e + 2 f ? z —輪槽數(shù)
外徑
d a
輪 槽 角
32°
對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)直徑 d d
≤ 60
-
-
-
-
-
-
34°
-
≤ 80
≤ 118
≤ 190
≤ 315
-
-
36°
60
-
-
-
-
≤ 475
≤ 600
38°
-
＞ 80
＞ 118
＞ 190
＞ 315
＞ 475
＞ 600
極限偏差
± 1
± 0.5
V帶輪按腹板（輪輻）結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式：
（1） 實(shí)心帶輪：用于尺寸較小的帶輪(dd≤(2.5～3)d時(shí))，如圖7 -6a。
（2） 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd≤ 300mm 時(shí))，如圖7-6b。
（3） 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪((dd－d)＞ 100 mm 時(shí))，如圖7 -6c 。
（4） 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(dd＞ 500mm 時(shí))，如圖7-6d。
（a） （b） （c） （d）
圖7-6 帶輪結(jié)構(gòu)類型
根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，可以得出結(jié)論：小帶輪選擇實(shí)心帶輪，如圖（a）,大帶輪選擇腹板帶輪如圖（b）
3.3 總體部分到輸紙機(jī)構(gòu)之間同步帶傳動(dòng)計(jì)算
3.3.1 同步帶計(jì)算選型
設(shè)計(jì)功率是根據(jù)需要傳遞的名義功率、載荷性質(zhì)、原動(dòng)機(jī)類型和每天連續(xù)工作的時(shí)間長(zhǎng)短等因素共同確定的，表達(dá)式如下：
式中 ——需要傳遞的名義功率
——工作情況系數(shù)，按表2工作情況系數(shù)選取=1.7；
表2.工作情況系數(shù)
確定帶的型號(hào)和節(jié)距
可根據(jù)同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率Pd'和小帶輪轉(zhuǎn)速n1，由同步帶選型圖中來(lái)確定所需采用的帶的型號(hào)和節(jié)距。
查表3-2-2
表3-2-2
選同步帶的型號(hào)為H：，節(jié)距為：Pb=8.00mm
3) 選擇小帶輪齒數(shù)z1，z2
可根據(jù)同步帶的最小許用齒數(shù)確定。查表3-3-3得。
查得小帶輪最小齒數(shù)14。
實(shí)際齒數(shù)應(yīng)該大于這個(gè)數(shù)據(jù)
初步取值z(mì)1=34故大帶輪齒數(shù)為：z2=i×z1=1×z1=34。
故z1=34，z2=34。
4） 確定帶輪的節(jié)圓直徑d1，d2
小帶輪節(jié)圓直徑d1=Pbz1/π=8.00×34/3.14≈86.53mm
大帶輪節(jié)圓直徑d2=Pbz2/π=8.00×34/3.14≈86.53mm
5） 驗(yàn)證帶速v
由公式v=πd1n1/60000計(jì)算得，
s﹤vmax=40m/s,其中vmax=40m/s由表3-2-4查得。
10、同步帶帶長(zhǎng)及其齒數(shù)確定
=()
=
=719.7mm
11、帶輪嚙合齒數(shù)計(jì)算
有在本次設(shè)計(jì)中傳動(dòng)比為1，所以嚙合齒數(shù)為帶輪齒數(shù)的一半，即=17。
12、基本額定功率的計(jì)算
查基準(zhǔn)同步帶的許用工作壓力和單位長(zhǎng)度的質(zhì)量表4-3可以知道=2100.85N，m=0.448kg/m。
所以同步帶的基準(zhǔn)額定功率為
==0.21KW
表4-3 基準(zhǔn)寬度同步帶的許用工作壓力和單位長(zhǎng)度的質(zhì)量
13、計(jì)算作用在軸上力
=
=71.6N
3.3.2 同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分）
1、同步帶的節(jié)線長(zhǎng)度
同步帶工作時(shí)，其承載繩中心線長(zhǎng)度應(yīng)保持不變，因此稱此中心線為同步帶的節(jié)線，并以節(jié)線周長(zhǎng)作為帶的公稱長(zhǎng)皮，稱為節(jié)線長(zhǎng)度。在同步帶傳動(dòng)中，帶節(jié)線長(zhǎng)度是一個(gè)重要
參數(shù)。當(dāng)傳動(dòng)的中心距已定時(shí)，帶的節(jié)線長(zhǎng)度過(guò)大過(guò)小，都會(huì)影響帶齒與輪齒的正常嚙合，因此在同步帶標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)梯形齒同步帶的各種哨線長(zhǎng)度已規(guī)定公差值，要求所生產(chǎn)的同步帶節(jié)線長(zhǎng)度應(yīng)在規(guī)定的極限偏差范圍之內(nèi)（見(jiàn)表4-4）。
表4-4 帶節(jié)線長(zhǎng)度表
2、帶的節(jié)距Pb
如圖4-2所示，同步帶相鄰兩齒對(duì)應(yīng)點(diǎn)沿節(jié)線量度所得約長(zhǎng)度稱為同步帶的節(jié)距。帶節(jié)距大小決定著同步帶和帶輪齒各部分尺寸的大小，節(jié)距越大，帶的各部分尺寸越大，承載能力也隨之越高。因此帶節(jié)距是同步帶最主要參數(shù)．在節(jié)距制同步帶系列中以不同節(jié)距來(lái)區(qū)分同步帶的型號(hào)。在制造時(shí)，帶節(jié)距通過(guò)鑄造模具來(lái)加以控制。梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸見(jiàn)表4-5。
3、帶的齒根寬度
一個(gè)帶齒兩側(cè)齒廓線與齒根底部廓線交點(diǎn)之間的距離稱為帶的齒根寬度，以s表示。帶的齒根寬度大，則使帶齒抗剪切、抗彎曲能力增強(qiáng)，相應(yīng)就能傳動(dòng)較大的裁荷。
圖4-2 帶的標(biāo)準(zhǔn)尺寸
表4-5 梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸
4、帶的齒根圓角
帶齒齒根回角半徑rr的大小與帶齒工作時(shí)齒根應(yīng)力集中程度有關(guān)t齒根圓角半徑大，可減少齒的應(yīng)力集中，帶的承載能力得到提高。但是齒根回角半徑也不宜過(guò)大，過(guò)大則使帶
齒與輪齒嚙合時(shí)的有效接觸面積城小，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選適當(dāng)?shù)臄?shù)值。
5、帶齒齒頂圓角半徑八
帶齒齒項(xiàng)圓角半徑八的大小將影響到帶齒與輪齒嚙合時(shí)會(huì)否產(chǎn)生于沙。由于在同步帶傳動(dòng)中，帶齒與帶輪齒的嚙合是用于非共扼齒廓的一種嵌合。因此在帶齒進(jìn)入或退出嚙合時(shí)，
帶齒齒頂和輪齒的頂部拐角必然會(huì)超于重疊，而產(chǎn)生干涉，從而引起帶齒的磨損。因此為使帶齒能順利地進(jìn)入和退出嚙合，減少帶齒頂部的磨損，宜采用較大的齒頂圓角半徑。但與齒根圓角半徑一樣，齒頂圓角半徑也不宜過(guò)大，否則亦會(huì)減少帶齒與輪齒問(wèn)的有效接觸面積。
6、齒形角
梯形帶齒齒形角日的大小對(duì)帶齒與輪齒的嚙合也有較大影響。如齒形角霹過(guò)小，帶齒縱向截面形狀近似矩形，則在傳動(dòng)時(shí)帶齒將不能順利地嵌入帶輪齒槽內(nèi)，易產(chǎn)生干涉。但齒形角度過(guò)大，又會(huì)使帶齒易從輪齒槽中滑出，產(chǎn)生帶齒在輪齒頂部跳躍現(xiàn)象。
3.3.3 同步帶的設(shè)計(jì)
在這里，我們選用梯形帶。帶的尺寸如表4-6。帶的圖形如圖4-3。
表4-6 同步帶尺寸
型號(hào)
節(jié)距
齒形角
齒根厚
齒高
齒根圓角半徑
齒頂圓半徑
H
8
40。
6.12
4.3
1.02
1.02
圖4-3 同步帶
3.3.4 同步帶輪的設(shè)計(jì)
同步帶輪的設(shè)計(jì)的基本要求
1、保證帶齒能順利地嚙入與嚙出
由于輪齒與帶齒的嚙合同非共規(guī)齒廓嚙合傳動(dòng)，因此在少帶齒頂部與輪齒頂部拐角處的干涉，并便于帶齒滑入或滑出輪齒槽。
2、輪齒的齒廊曲線應(yīng)能減少嚙合變形，能獲得大的接觸面積，提高帶齒的承載能力即在選探輪齒齒廓曲線時(shí)，應(yīng)使帶齒嚙入或嚙出時(shí)變形小，磨擦損耗小，并保證與帶齒均勻接觸，有較大的接觸面積，使帶齒能承受更大的載荷。
3、有良好的加了工藝性
加工工藝性好的帶輪齒形可以減少刀具數(shù)量與切齒了作員，從而可提高生產(chǎn)率，降低制造成本。
4、具有合理的齒形角
齒形角是決定帶輪齒形的重要的力學(xué)和幾何參數(shù)，大的齒形角有利于帶齒的順利嚙入和嚙出，但易使帶齒產(chǎn)生爬齒和跳齒現(xiàn)象；而齒形角過(guò)小，則會(huì)造成帶齒與輪齒的嚙合干涉，因此輪齒必須選用合理的齒形角。
3.4 軸的設(shè)計(jì)
可選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。
1、軸的外形結(jié)構(gòu)
2、根據(jù)軸向定位的要求，確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。
（1）、根據(jù)內(nèi)徑可得d67=30 mm，根據(jù)的寬度可得出L67=20 mm，右側(cè)采用軸肩定為，取d78=38 mm，L78=11 mm。
（2）、初選深溝球軸承D6204，其尺寸為dxDxB=20x47x14,故d45=d910=20 mm，根據(jù)裝配關(guān)系取L45=L910=15 mm 。
（3）、5處為一定位軸肩，故取d56=d89=25 mm，根據(jù)裝配關(guān)系，計(jì)算得L56=L89=383 mm 。
（4）、3處為一定位軸肩，故取d23=d910=16 mm，根據(jù)裝配關(guān)系，計(jì)算得L23=L910=33 mm。
（5）、1處為軸的最小直徑d=10 mm，攻螺紋，與螺母配合，選擇螺母為 GB/T 6172.1。通過(guò)查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》的螺母厚度m=5 mm，由于采用雙螺母預(yù)緊，故取L12=L1213=19 mm。
（6）、4處為一定位軸肩，所以取d34=d1011=18 mm，根據(jù)裝配關(guān)系計(jì)算得出，L34=L1011=40 mm。
至此已經(jīng)確定了軸的各段長(zhǎng)度和直徑。
3.5 軸的校核
需要驗(yàn)算傳動(dòng)軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗(yàn)算傾角時(shí)，若支撐類型相同則只需驗(yàn)算支反力最大支撐處傾角；當(dāng)此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時(shí)，則齒輪處傾角不必驗(yàn)算。驗(yàn)算撓度時(shí)，要求驗(yàn)算受力最大的齒輪處，但通?？沈?yàn)算傳動(dòng)軸中點(diǎn)處撓度（誤差<%3）.
當(dāng)軸的各段直徑相差不大，計(jì)算精度要求不高時(shí)，可看做等直徑，采用平均直徑進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算花鍵軸傳動(dòng)軸一般只驗(yàn)算彎曲剛度，花鍵軸還應(yīng)進(jìn)行鍵側(cè)擠壓驗(yàn)算。彎曲剛度驗(yàn)算；的剛度時(shí)可采用平均直徑或當(dāng)量直徑。一般將軸化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁，其撓度和傾角計(jì)算公式見(jiàn)【5】表7-15.分別求出各載荷作用下所產(chǎn)生的撓度和傾角，然后疊加，注意方向符號(hào)，在同一平面上進(jìn)行代數(shù)疊加，不在同一平面上進(jìn)行向量疊加。
：通過(guò)受力分析，
最大撓度：
查【1】表3-12許用撓度；
。
3.6 鍵的校核
鍵和軸的材料都是鋼，由【4】表6-2查的許用擠壓應(yīng)力,取其中間值，。鍵的工作長(zhǎng)度，鍵與輪榖鍵槽的接觸高度。由【4】式（6-1）可得
可見(jiàn)連接的擠壓強(qiáng)度足夠了，鍵的標(biāo)記為：
3.7 軸承的校核
⑴、軸軸承的校核
Ⅰ軸選用的是深溝球軸承6206，其基本額定負(fù)荷為19.5KN, 由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值，所以齒輪越小越靠近軸承，對(duì)軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該對(duì)Ⅰ軸未端的滾子軸承進(jìn)行校核。
②軸傳遞的轉(zhuǎn)矩
∴
受力
根據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為:
在水平面：
在水平面：
∴
④因軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，【4】表13-6查得載荷系數(shù)，取，則有：
⑤軸承的壽命計(jì)算:所以按軸承的受力大小計(jì)算壽命
故該軸承6206能滿足要求。⑵、其他軸的軸承校核同上，均符合要求。
4 墻板的設(shè)計(jì)及計(jì)算
4.1對(duì)墻板結(jié)構(gòu)的基本要求
墻板是整個(gè)機(jī)床的基礎(chǔ)支持件，一般用來(lái)放置重要部件。為了滿足機(jī)床高速度、高精度、高生產(chǎn)率、高可靠性和高自動(dòng)化程度的要求，與普通機(jī)床相比，機(jī)床應(yīng)有高的靜、動(dòng)剛度，更好的抗振性。
一、對(duì)機(jī)床的墻板主要在以下3 個(gè)方面提出了更高的要求：
1．很高的精度和精度保持性
在墻板上有很多安裝零部件的加工面和運(yùn)動(dòng)部件的導(dǎo)軌面，這些面本身的精度和相互位置精度要求都很高，而且要長(zhǎng)時(shí)間保持。另外，機(jī)床在切削加工時(shí)，所有的靜、動(dòng)載荷最后往往都傳到墻板上，所以，墻板受力很復(fù)雜。為此，為保證零部件之間的相互位置或相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度，除了滿足幾何尺寸位置等精度要求外，還需要滿足靜、動(dòng)剛度和抗振性、熱穩(wěn)定性、工藝性等方面的技術(shù)要求。
2．應(yīng)具有足夠的靜、動(dòng)剛度
靜剛度包括：墻板的自身結(jié)構(gòu)剛度、局部剛度和接觸剛度，都應(yīng)該采取相應(yīng)的措施，最后達(dá)到有較高的剛度-質(zhì)量比。動(dòng)剛度直接反映機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能，為了保證機(jī)床在交變載荷作用下具有較高的抵抗變形的能力和抵抗受迫振動(dòng)及自激振動(dòng)的能力，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)脑黾幼枘帷⑻岣吖逃蓄l率等措施避免共振及因薄壁振動(dòng)而產(chǎn)生噪音。
3．較好的熱穩(wěn)定性
對(duì)機(jī)床來(lái)說(shuō)，熱穩(wěn)定性已經(jīng)成了一個(gè)突出問(wèn)題，必須在設(shè)計(jì)上要做到使整機(jī)的熱變形小，或使熱變形對(duì)加工精度的影響小。熱變形將直接影響墻板的原有的精度，從而是產(chǎn)品精度下降，如立軸矩臺(tái)平面磨床，立柱前臂的溫度高于后臂，是立柱后傾，其結(jié)果磨出的零件工作表面與安裝基面不平行；有導(dǎo)軌的墻板，由于導(dǎo)軌面與底面存在溫差，在垂直平面內(nèi)導(dǎo)軌將產(chǎn)生中凸或中凹熱變形。因此，墻板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使熱變形盡量小。
二、墻板墻板設(shè)計(jì)的一般要求 ：
1） 在滿足強(qiáng)度和剛度的前提下，墻板的重量應(yīng)要求輕、成本低；
2） 抗振性好。把受迫振動(dòng)振幅限制在允許范圍內(nèi)；
3） 躁聲?。?
4） 溫度場(chǎng)分布合理，熱變形對(duì)精度的影響??；
5） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性良好，便于鑄造、焊接和機(jī)械加工；
6） 結(jié)構(gòu)力求便于安裝與調(diào)整，方便修理和更換零部件；
7） 有導(dǎo)軌的墻板要求導(dǎo)軌面受力合理、耐磨性良好；
8） 造型好。使之既適用經(jīng)濟(jì)，有美觀大方。
4.2 墻板的結(jié)構(gòu)
1．墻板結(jié)構(gòu)
根據(jù)機(jī)床的類型不同，墻板的結(jié)構(gòu)形式有各種各樣的形式。例如車床墻板的結(jié)構(gòu)形式有平墻板、斜墻板、平墻板斜導(dǎo)軌和直立墻板等四種類型。
另外，斜墻板結(jié)構(gòu)還能設(shè)計(jì)成封閉式斷面，這樣大大提高了墻板的剛度。鉆高精度立式萬(wàn)能磨床、加工中心等這一類機(jī)床的墻板結(jié)構(gòu)與車床有所不同。例如加工中心的墻板有固定立柱式和移動(dòng)立柱式兩種。前者一般使用于中小型立式和臥式加工中心，而后者又分為整體T形墻板和前后墻板分開(kāi)組裝的T形墻板。所謂T形墻板是指墻板是由橫置的前墻板和與它垂直的后墻板組成。整體式墻板，剛性和精度保持性都比較好，但是卻給鑄造和加工帶來(lái)很大不便，尤其是大中型機(jī)床的整體墻板，制造時(shí)需要大型設(shè)備。而分離式T形墻板，鑄造工藝性和加工工藝性都大大改善。前后墻板聯(lián)接處要刮研，聯(lián)接時(shí)用定位鍵和專用定位銷定位，然后再沿截面四周， 用大螺栓固緊。這樣聯(lián)接成的墻板，再剛度和精度保持性方面，基本能滿足使用要求。這種分離式T形墻板適用于大中型臥式加工中心。 由于墻板導(dǎo)軌的跨距比較窄，致使工作臺(tái)在橫溜板上移動(dòng)到達(dá)行程的兩端時(shí)容易出現(xiàn)翹曲，將會(huì)影響加工精度，為了避免工作臺(tái)翹曲，有的立式加工中心增設(shè)了輔助導(dǎo)軌。
2．墻板的截面形狀
機(jī)床的墻板通常為箱體結(jié)構(gòu)，合理設(shè)計(jì)墻板的截面形狀及尺寸，采用合理布置的肋板結(jié)構(gòu)可以在較小質(zhì)量下獲得較高的靜剛度和適當(dāng)?shù)墓逃蓄l率。墻板肋板一般根據(jù)墻板結(jié)構(gòu)和載荷分布情況，驚醒設(shè)計(jì)，滿足墻板剛度和抗振性要求，V形肋板有利于加強(qiáng)導(dǎo)軌支承部分的剛度；斜方肋和對(duì)角肋結(jié)構(gòu)可明顯增強(qiáng)墻板的扭轉(zhuǎn)剛度，并且便于設(shè)計(jì)成全封閉的箱形結(jié)構(gòu)。
此外，還有縱向肋板和橫向肋板，分別對(duì)抗彎剛度和抗扭剛度有明顯效果；米字形肋板和井字形肋板的抗彎剛度也較高，尤其是米字形肋板更高。
3．墻板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
墻板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免薄壁結(jié)構(gòu)并簡(jiǎn)化表面形狀。根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體情況及要求，墻板的結(jié)構(gòu)設(shè)如下：
4.墻板的設(shè)計(jì)步驟
⑴根據(jù)墻板上的零件、部件情況和設(shè)計(jì)要求初步確定墻板及墻板的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，以保證墻板內(nèi)外的零件能正常運(yùn)動(dòng)
⑵根據(jù)產(chǎn)品批量和結(jié)構(gòu)形式初步確定制造方法，合理選擇材料，單件小批量的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備墻板可以采用焊接和鍛喊結(jié)合的墻板
⑶分析承載情況，根據(jù)承載情況合理的選擇截面形式，確定主要設(shè)計(jì)參數(shù)
⑷畫(huà)出結(jié)構(gòu)草圖，進(jìn)行必要的強(qiáng)度和剛度計(jì)算和尺寸修改
⑸對(duì)重要設(shè)備的墻板，還應(yīng)該進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和模擬實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改。
4.3 橫梁設(shè)計(jì)
梁設(shè)計(jì)的要求與軸心受壓相仿，鋼梁設(shè)計(jì)應(yīng)考慮強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定各個(gè)方面滿足要求。
(1)梁的強(qiáng)度計(jì)算主要包括抗彎、抗剪和折算應(yīng)力等強(qiáng)度應(yīng)足夠。
(2)剛度主要是控制最大撓度不超過(guò)按受力和使用要求規(guī)定的容許值。
(3)整體穩(wěn)定指梁不會(huì)在剛度較差的側(cè)向發(fā)生彎扭失穩(wěn)，主要通過(guò)對(duì)梁的受壓翼緣設(shè)足夠的側(cè)向支承，或適當(dāng)加大梁截面以降低彎曲壓應(yīng)力至臨界應(yīng)力以下。
(4)局部穩(wěn)定指梁的翼緣和腹板等板件不會(huì)發(fā)生局部凸曲失穩(wěn)，在梁中主要通過(guò)限制受壓翼緣和腹板的寬厚比不超過(guò)規(guī)定，對(duì)組合梁的腹板則常設(shè)置加勁肋以提高其局部穩(wěn)定性。
梁的截面選擇
一、型鋼梁截面的選擇
型鋼梁截面應(yīng)滿足梁的強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定四個(gè)要求，其中強(qiáng)度包括抗彎、抗剪、局部壓應(yīng)力和折算應(yīng)力。由于型鋼截面的翼緣和腹板等板件常有足夠的厚度，一般不必驗(yàn)算局部穩(wěn)定，無(wú)很大孔洞削弱時(shí)一般也不必驗(yàn)算剪應(yīng)力。局部壓應(yīng)力和折算應(yīng)力只在有較大集中荷載或支座反力時(shí)計(jì)算。
型鋼梁設(shè)計(jì)通常是先按抗彎強(qiáng)度(當(dāng)梁的整體穩(wěn)定有保證或Mmax處截面有較多孔洞削弱時(shí))或整體穩(wěn)定(當(dāng)需計(jì)算整體穩(wěn)定時(shí))選擇型鋼截面，然后驗(yàn)算其它項(xiàng)目是否足夠，不夠時(shí)再作調(diào)整。為了節(jié)省鋼材，應(yīng)盡量采用牢固連接于受壓翼緣的密鋪面板或足夠的側(cè)向支承以達(dá)到不需計(jì)算整體穩(wěn)定的要求。
按抗彎強(qiáng)度或整體穩(wěn)定(φb值可先估計(jì)假定)選擇單向(強(qiáng)軸)彎曲梁的型鋼截面時(shí)，所需要的截面抵抗矩為：
2、腹板尺寸
梁高確定后腹板高也就確定了，腹板高為梁高減兩個(gè)翼緣的厚度，在取腹板高時(shí)要考慮鋼板的規(guī)格尺寸，一般使腹板高度為50mm的模數(shù)。從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，腹板薄一些比較省鋼，但腹板厚度的確定要考慮腹板的抗剪強(qiáng)度，腹板的局部穩(wěn)定和構(gòu)造要求。從抗剪強(qiáng)度角度來(lái)看，應(yīng)滿足下式：
3、翼緣尺寸
由式5.2.1求得需要的凈截面模量，則整個(gè)截面需要的慣性矩為：
4.4 墻板的基本尺寸的確定
墻板是支撐及其自動(dòng)變速器所有附件的可移動(dòng)機(jī)構(gòu)。要保證拆裝自動(dòng)變速器方便、安全；重量要輕，便于移動(dòng)；架子要有足夠的空間安裝。而且自動(dòng)變速器每個(gè)總成之間要考慮它們之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。考慮到這些方面的因素后要確定的一些自動(dòng)變速器尺寸根據(jù)這些數(shù)據(jù)，大概確定架子的長(zhǎng)高。這樣架子的地面的結(jié)構(gòu)就確定了。支撐自動(dòng)變速器的部件是支撐板，支撐板固定在支承軸上，支承軸安裝在墻板上。
為了使墻板能夠方便移動(dòng)，須在架子上裝輪子，因此在架子的4個(gè)側(cè)面通過(guò)螺栓各連接兩個(gè)輪子，使得架子和輪子連接牢固。靠近轉(zhuǎn)盤這端安裝有鎖止裝置，使得架子在任何位置都能停止固定。
4.5 架子材料的選擇確定
架子的結(jié)構(gòu)確定后，就需要準(zhǔn)備材料，買材料時(shí)要考慮鋼材的性能，同時(shí)也要考慮成本，再者還要考慮到其美觀，通過(guò)到市場(chǎng)調(diào)查分析后，臺(tái)架選用60㎜×60㎜的方鋼和50×50的角鋼組合制作。其規(guī)格如表一所示。
受力比較小的底架就用50㎜的角鋼制作，其他的受力大的轉(zhuǎn)架就用60㎜的方鋼制作。在轉(zhuǎn)架與支撐板的固定處需要用軸連接。
表一 鋼材的尺寸
規(guī)格
60㎜×60㎜
50㎜×50㎜
橫截面圖
長(zhǎng)度
500㎜
567㎜
材料
Q235
Q235
4.6墻板的強(qiáng)度與剛度的計(jì)算
由于橫梁是三個(gè)方向上尺寸相差不太多的箱體零件，用材料力學(xué)的強(qiáng)度分析方法不能全面地反應(yīng)它的應(yīng)力狀況。目前，在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，還只能將橫梁簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁進(jìn)行粗略核算，而將許用應(yīng)力取得很低。按簡(jiǎn)支梁計(jì)算出的橫梁中間截面的應(yīng)力值和該處實(shí)測(cè)應(yīng)力值還比較接近，因此作為粗略核算，這種方法還是可行的。但無(wú)法精確計(jì)算應(yīng)力集中區(qū)的應(yīng)力，那里的最大應(yīng)力要大很多。
橫梁的強(qiáng)度及剛度計(jì)算：
（1）集中載荷 如對(duì)鍛造液壓機(jī)砧座的窄邊，可看作集中載荷，受力簡(jiǎn)圖如下：
圖中簡(jiǎn)支梁的跨度為立柱窄邊或?qū)掃呏行木嘤烧枳姆胖梦恢枚ā?
最大彎矩：
Mmax = PL /4
最大撓度：
?max = PL3/48EJ－KPL/4GF
各符號(hào)代表意義同前。
（2）均布載荷 一般是對(duì)砧座寬邊或模鍛，鐓粗等情況，受力簡(jiǎn)圖如下：
最大彎矩為：
Mmax =PL/4－qL12/8
式中： q —— 均布力，q =P/L1（N/cm）；
L1 —— 均布力分布寬度（cm）。
若設(shè)L1 =2/3L，則最大撓度為：
?max =11/648×PL3/EJ +KPL/6GF
最大彎矩為：
Mmax =Pɑ/2
最大剪力為：
Qmax =P/2
1受力分析
橫梁I-I截面受力圖及剪力彎矩圖。
均布載荷
圖3-3 橫梁受力圖
在I-I截面上彎矩為：
（3-13）
截面(Ⅱ-Ⅱ)剪力：
（3-17）
2截面Ⅱ-Ⅱ強(qiáng)度計(jì)算
截面寬度
截面高度
截面積
（3-18）
面積重心至x軸距離
截面對(duì)x軸的靜面矩
（3-19）
靜面矩S與面積重心至x軸距離乘積
（3-20）
各截面積的慣性矩
（3-21）
重心至x軸的慣性矩
截面對(duì)x軸的慣性矩
（3-22）
截面對(duì)x軸的慣性矩
（3-23）
受壓截面和受拉截面彎曲應(yīng)力相等為
（3-24）
由此可得，在截面Ⅱ-Ⅱ上彎曲應(yīng)力小于許用應(yīng)力，安全。
3截面Ⅱ-Ⅱ剪切強(qiáng)度計(jì)算
由分析得，最大應(yīng)力在中心橫斷面及截面Ⅱ-Ⅱ上。
（3-25）
式中：
Q—截面Ⅱ-Ⅱ剪切力
B—簡(jiǎn)化截面寬度
H—簡(jiǎn)化截面高度
代入得：
（3-26）
由此可得，在截面Ⅱ-Ⅱ上剪切強(qiáng)度小于許用剪切強(qiáng)度，安全。
總 結(jié)
本文設(shè)計(jì)了一種總體及傳動(dòng)部分，詳細(xì)地設(shè)計(jì)了移動(dòng)總體及傳動(dòng)部分的各個(gè)部分，在全面分析各個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)研究過(guò)程中所遇到的一些問(wèn)題也進(jìn)行了深入的研究。
總體及傳動(dòng)部分是一種具有很大的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景的總體及傳動(dòng)部分，在不方便操作的地方都扮演著很重要的角色，本次設(shè)計(jì)對(duì)總體及傳動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括機(jī)身、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)和手爪，主要工作如下：
l 通過(guò)功能和設(shè)計(jì)任務(wù)的分析，初步制定了總體及傳動(dòng)部分的總體方案。
l 接下來(lái)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
l 重要零部件的受力分析與校核。
l 電機(jī)選型與計(jì)算。
l 主要零件工程圖繪制。
通過(guò)本次設(shè)計(jì)，把大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)都綜合的利用起來(lái)，這再次加深了我對(duì)所學(xué)知識(shí)的印象，提高了我對(duì)知識(shí)的利用能力。但是，由于本人的水平和能力有限，本次設(shè)計(jì)一定存在一些不合理之處，希望老師給予批評(píng)和指正。
致 謝
本論文是在導(dǎo)師XX的悉心指導(dǎo)下完成的，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，老師給了我很大的幫助，不僅讓我在規(guī)定時(shí)間能完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，還使我學(xué)到了很多有用的經(jīng)驗(yàn)。在這里我衷心的感謝高老師。我還要感謝這四年能教授我知識(shí)的老師們，還有曾經(jīng)幫過(guò)我的同學(xué)們。
經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲。由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的匱乏，本次設(shè)計(jì)難免有考慮不周的地方。如果沒(méi)有老師的悉心指導(dǎo)以及本組人員的支持，恐怕設(shè)計(jì)不會(huì)這么順利完成。自開(kāi)題一來(lái)老師一直認(rèn)真指導(dǎo)設(shè)計(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié)，從資料的查閱到具體方案的修改，老師都提出了寶貴的建議，讓我受益匪淺。除此之外，老師科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和淵博的專業(yè)知識(shí)更是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣。再次對(duì)老師及本組的同學(xué)表示衷心的感謝！
最后還要感謝曾指導(dǎo)過(guò)和給我?guī)椭睦蠋煟∈悄銈冊(cè)?jīng)辛勤的付出才有了我今天知識(shí)的積累。
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