3863 紙杯機(jī)整體成型部分及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3863 紙杯機(jī)整體成型部分及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),紙杯,整體,總體,成型,部分,部份,傳動(dòng)系統(tǒng),設(shè)計(jì)
1紙杯機(jī)整體成型部分及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要在人們追求方便、安全、環(huán)保和衛(wèi)生的現(xiàn)代社會(huì)，紙杯正成為現(xiàn)代社會(huì)一次性杯子的主流。為滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，紙杯成型機(jī)的研究、設(shè)計(jì)和改進(jìn)工作也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)。自動(dòng)紙杯成型機(jī)通過(guò)自動(dòng)送紙、沖底、封合、加熱、翻底、滾花、卷邊、卸杯等連續(xù)工序生產(chǎn)出成品紙杯。本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)紙杯整體成型及其傳動(dòng)系統(tǒng)部分，該部分主要包括紙杯的加熱、滾花和卷邊，以及成型紙杯的落料和卸杯等工序。紙杯成型機(jī)本部分的動(dòng)作主要通過(guò)典型連桿機(jī)構(gòu)，鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，間歇機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)來(lái)完成。本設(shè)計(jì)將依次進(jìn)行紙杯成型機(jī)總體方案的確定，通過(guò)對(duì)紙杯成型機(jī)生產(chǎn)工藝過(guò)程分析，來(lái)選擇機(jī)構(gòu)和總體布局，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)以及傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算，主要對(duì) V 帶、鏈條、鏈輪、凸輪、偏心輪、主軸、弧面凸輪分度間歇機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算。本設(shè)計(jì)對(duì)紙杯成型機(jī)原理作了較詳細(xì)的介紹，并確定其主要參數(shù)和結(jié)構(gòu)。該自動(dòng)紙杯成型機(jī)結(jié)構(gòu)合理，操作方便，功率較小，效率較高，性能穩(wěn)定，能滿足目前生產(chǎn)要求。關(guān)鍵詞：機(jī)械；自動(dòng)紙杯成型機(jī)；紙杯2ABSTRACTIn modern society, people pursuit of convenience, safety, environmental protection and health, so the paper cup is becoming the mainstream of one-off cup. To meet the growing market demand, the research ,design and improve of the paper cup forming machine should also advance with the times.The automatic paper cup forming machine through the automatic document feeder, red at the end of sealing, heating, over at the end of Knurling, curling, continuous processes, such as dumping cups of finished paper produced. The main design of the cup design and the transmission part of the overall shape of the cups of some of the major, including heating, rolling and crimping spending, as well as the shape of the cup and disposed of blanking processes Cup. Paper cup forming machine of this part of the action, mainly through a typical linkage, chain transmission, belt transmission, cam mechanisms, intermittent institutions agencies to complete. The design will be followed by paper cup machine for the determination of the overall program, through the production of paper machine process analysis, to select the institutions and the overall layout, and on this basis the overall design, as well as gear design and calculation of transmission components, mainly of the V belt, chain, sprocket, cam, eccentric wheel, spindle, cam Globoidal intermittent indexing agencies to conduct a detailed design calculation. The design principle of the paper cup machine, introduced in more detail and to determine its main parameters and structures.The automatic paper cup forming machine have reasonable structure and stable performance, easy to operate, less power and more efficient, can meet current production requirements. Keywords: machinery; automatic paper cup forming machine;paper cup3目 錄1 緒論 ???????????????????????????????? 11.1 課題研究的背景 ???????????????????????? 11.2 課題研究的內(nèi)容 ???????????????????????? 21.3 紙杯及紙杯成型機(jī)的發(fā)展概況 ?????????????????? 21.4 課題研究的意義 ???????????????????????? 32 總體方案的確定 ??????????????????????????? 62.1 紙杯成型機(jī)的功能與應(yīng)用范圍 ?????????????????? 62.1.1 紙杯成型機(jī)的主要工序 ???????????????????? 62.1.2 紙杯成型機(jī)的主要參數(shù) ???????????????????? 62.1.3 紙杯成型機(jī)的主要結(jié)構(gòu) ???????????????????? 62.2 工藝分析 ??????????????????????????? 72.2.1 確定機(jī)器類(lèi)型 ???????????????????????? 72.2.2 確定成型工序，工藝路線及工位數(shù) ??????????????? 82.2.3 執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng) ??????????????????????? 82.3 機(jī)構(gòu)選型 ??????????????????????????? 92.3.1 空間執(zhí)行機(jī)構(gòu) ???????????????????????? 92.3.2 紙料供送系統(tǒng) ???????????????????????? 92.3.3 紙杯整體成型系統(tǒng) ?????????????????????? 92.3.4 氣動(dòng)機(jī)構(gòu) ?????????????????????????? 92.3.5 卸杯機(jī)構(gòu) ?????????????????????????? 92.3.6 底座機(jī)架 ????????????????????????? 102.3.7 傳動(dòng)系統(tǒng) ????????????????????????? 102.3.8 間歇機(jī)構(gòu) ????????????????????????? 102.4 總體布局 ??????????????????????????? 102.4.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的布局 ?????????????????????? 102.4.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的布局 ?????????????????????? 112.4.3 選擇支承形式和繪制總體布局圖 ??????????????? 122.5 編制工作循環(huán)圖 ???????????????????????? 132.5.1 分析工藝操作順序 ????????????????????? 1342.5.2 繪制工作循環(huán)圖 ?????????????????????? 142.6 確定電動(dòng)機(jī)功率 ???????????????????????? 153 傳動(dòng)方案的總體設(shè)計(jì) ???????????????????????? 163.1 確定傳動(dòng)方案 ????????????????????????? 163.2 選擇電動(dòng)機(jī) ?????????????????????????? 173.3 計(jì)算總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比 ????????????????? 183.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) ????????????????? 193.4.1 各軸轉(zhuǎn)速 ????????????????????????? 193.4.2 各軸功率 ????????????????????????? 193.4.3 各軸轉(zhuǎn)矩 ????????????????????????? 204 傳動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) ???????????????????????? 214.1 V 帶及帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ????????????????????? 214.1.1 主軸電機(jī) V 帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 ?????????????????? 214.1.2 主軸電機(jī)帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ?????????????????? 224.2 鏈條及鏈輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ????????????????????? 234.2.1 減速器輸出鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算 ?????????????????? 234.2.2 減速器輸出鏈輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ????????????????? 254.2.3 間歇傳動(dòng)箱輸入鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算 ???????????????? 264.3 凸輪機(jī)構(gòu)及偏心輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ?????????????????? 264.3.1 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的確定 ?????????????????? 264.3.2 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定 ?????????????????? 274.3.3 凸輪強(qiáng)度的校核 ?????????????????????? 304.3.4 從動(dòng)件的設(shè)計(jì) ??????????????????????? 314.3.5 偏心輪的設(shè)計(jì) ??????????????????????? 314.4 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ???????????????????????? 314.4.1 確定軸上的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 ???????????????? 314.4.2 求作用在軸上的零件上的力 ????????????????? 314.4.3 初步確定軸的最小直徑 ??????????????????? 324.4.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ??????????????????????? 324.4.5 軸的強(qiáng)度校核 ??????????????????????? 334.5 弧面凸輪分度間歇機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ???????????????? 354.5.1 弧面凸輪分度間歇機(jī)構(gòu)及其工作原理 ????????????? 3554.5.2 弧面凸輪分度間歇機(jī)構(gòu)主要參數(shù)尺寸的確定 ?????????? 364.5.3 弧面凸輪分度間歇機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ?????????????? 37結(jié)論 ????????????????????????????????? 38參考文獻(xiàn) ??????????????????????????????? 39致謝 ????????????????????????????????? 401 緒論61.1 課題研究的背景紙杯是在關(guān)注環(huán)境、關(guān)注健康、關(guān)注生命的歷史潮流中的一種時(shí)代的產(chǎn)物，作為專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)綠色環(huán)保紙杯的紙杯成型機(jī)越來(lái)越受到投資創(chuàng)業(yè)人士的關(guān)注。在各種大型酒店、餐館、電信、房地產(chǎn)、航空、鐵路、醫(yī)院、政府機(jī)構(gòu)、家庭以及各大中小型商場(chǎng)超市用量巨大，很多企業(yè)更是把紙杯做成精美的廣告促銷(xiāo)禮品。據(jù)有關(guān)資料顯示：我國(guó)每年消耗的一次性塑料杯和紙杯達(dá) 500 億只以上，且隨著國(guó)民消費(fèi)水平呈幾個(gè)遞增的態(tài)勢(shì)增長(zhǎng)，紙杯成為一次性杯子的主流。由于塑料杯在生產(chǎn)過(guò)程中使用了發(fā)泡劑，會(huì)破壞大氣臭氧層，使用后回收難度大，焚燒會(huì)產(chǎn)生有害氣體，掩埋不能自然降解，會(huì)造成對(duì)土壤和地下水的污染，且回收和處理難度很大，破壞土壤結(jié)構(gòu)，已成為環(huán)境、資源惡化的元兇之一，而且在使用過(guò)程中，一旦遇到高溫就會(huì)發(fā)軟，極易產(chǎn)生有害物質(zhì)，直接危害人體健康，所以紙杯以其綠色環(huán)保逐漸取代一次性塑料杯，贏得了消費(fèi)者的青睞。圖 1 典型紙杯成型機(jī)及紙杯紙杯成型機(jī)所生產(chǎn)的紙杯完整地保留了紙制品的優(yōu)點(diǎn)，諸如防濕、保鮮、感溫、可視、殺菌、防腐等方面，紙杯均有著完美的表現(xiàn)。與之一次性塑料杯相比，紙杯采用的紙材料，加工性能、印刷性能、衛(wèi)生性能等方面表現(xiàn)得更好。此外，由于紙材料來(lái)源廣泛，容易形成大批量生產(chǎn)，且有一定的機(jī)械性能，可以用于復(fù)合加工，品種也是多種多樣。這些相對(duì)一次性塑料杯不可復(fù)制性的特性使得紙杯的成本十分7低廉、重量相對(duì)更輕、便于運(yùn)輸又便于回收利用，受到越來(lái)越多的廠家歡迎。紙杯在受到消費(fèi)者青睞的同時(shí)，更被商家視為新一輪財(cái)富商機(jī)的黃金事物，不少?gòu)S家紛紛擯棄原來(lái)的塑料杯設(shè)備，換上了專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)紙杯的紙杯成型機(jī)。紙杯成型機(jī)的專(zhuān)業(yè)性能使得其產(chǎn)杯能力相當(dāng)強(qiáng)大，但并不能滿足這個(gè)龐大的杯類(lèi)消費(fèi)市場(chǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)（如圖 1） ，2008 年我國(guó)紙杯消耗在 170 億只左右，預(yù)計(jì)今后幾年內(nèi)將以每年 14%的速度劇增。由于紙杯是人們?nèi)粘Ｉ钪斜匦璧囊淮涡韵钠?，家家必備，一年四季必用，需求源源不斷，市?chǎng)永不枯竭。由此我們不難看出，在目前，紙杯的市場(chǎng)占有率僅不到 20%，其發(fā)展?jié)摿梢?jiàn)一斑。隨著紙杯應(yīng)用的區(qū)域的迅速推廣以及使用人群的迅猛增長(zhǎng)，對(duì)各式紙杯的成型技術(shù)展開(kāi)研究成為必然趨勢(shì)和當(dāng)務(wù)之急，以研究、改進(jìn)并開(kāi)發(fā)出新的先進(jìn)的紙杯成型機(jī)來(lái)低成本，全自動(dòng)，高速地生產(chǎn)出足夠的紙杯來(lái)滿足市場(chǎng)的需要。圖 2 2000-2008 我國(guó)紙杯需求量變化圖（單位：百萬(wàn)）1.2 課題研究的內(nèi)容自動(dòng)紙杯成型機(jī)通過(guò)自動(dòng)送紙、沖底、封合、加熱、翻底、滾花、卷邊、卸杯等連續(xù)工序生產(chǎn)出成品紙杯。本課題主要研究設(shè)計(jì)紙杯整體成型部分，該部分主要包括紙杯的加熱、滾花和卷邊，以及成型紙杯的落料和卸杯等工序。紙杯成型機(jī)本部分的動(dòng)作主要通過(guò)典型連桿機(jī)構(gòu)，鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，間歇機(jī)構(gòu)等來(lái)完成。本設(shè)計(jì)將依次進(jìn)行紙杯成型機(jī)總體方案的確定，通過(guò)對(duì)紙杯成型機(jī)生產(chǎn)工藝過(guò)程分析，來(lái)選擇機(jī)構(gòu)和總體布局，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)以及傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算，本設(shè)計(jì)將主要對(duì) V 帶、帶輪、鏈條、鏈輪、凸輪、偏心輪、主軸、弧面凸輪分度間歇機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算。81.3 紙杯及紙杯成型機(jī)的發(fā)展概況從紙杯的外形和紙制來(lái)看，紙杯的發(fā)展歷史經(jīng)歷了四個(gè)階段。1．圓錐形/折褶紙杯歷史上最初的紙杯是圓錐形的，并且手工制造而成，用膠來(lái)粘合，較容易分離，必須盡快地使用。雖然后來(lái)出現(xiàn)了折疊紙杯，在側(cè)壁加了折褶，以增加側(cè)壁的強(qiáng)度和紙杯的耐用性，但要在這些折疊表面印上圖案就較為困難，質(zhì)量和生產(chǎn)率均不高。2．涂蠟紙杯第一只涂蠟兩片紙杯在 1932 年問(wèn)世，其平滑的表面可以印上各種精美圖案，提高促銷(xiāo)效果，紙杯涂蠟，一方面可以避免飲料與紙材直接接觸，而且能保護(hù)膠的粘合性，增強(qiáng)紙杯的耐用性，另一方面亦增加了側(cè)壁的厚度，使紙杯的強(qiáng)度大大提高，該紙杯美觀耐用，成本較低，生產(chǎn)效益較高，但是此款紙杯不適于承載熱飲料。3．直壁雙層杯為擴(kuò)大紙杯的應(yīng)用范圍，1940 年直壁雙層杯推出市場(chǎng)，這種紙杯不但便于攜帶而且盛裝熱飲料，紙杯上涂布乳膠后能遮蓋紙材的紙板味，并且能加強(qiáng)紙杯的防漏性，被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)售賣(mài)機(jī)來(lái)承載熱飲料。4．聚乙烯涂塑紙杯當(dāng)人們正在采用經(jīng)乳膠涂布處理的紙杯承載熱飲料的同時(shí)，有關(guān)食品公司有也開(kāi)始將聚乙烯涂布在紙板上來(lái)增加紙包裝的阻隔性和密封性，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，生產(chǎn)效率也得以提高，由于可以承載冷、熱飲料，使紙板的應(yīng)用范圍得以進(jìn)一步發(fā)展。而我國(guó)目前生產(chǎn)的紙杯成型機(jī)，幾乎都是在韓國(guó)機(jī)型的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，被稱之為韓式紙杯成型機(jī)，這種韓式機(jī)型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操縱方便、造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，在紙杯行業(yè)起步階段起到了重要的促進(jìn)作用。但是隨著市場(chǎng)的深人，紙杯使用領(lǐng)域的擴(kuò)展，用戶要求的提高,這種機(jī)型暴露出來(lái)的缺點(diǎn)，越來(lái)越制約行業(yè)的發(fā)展，市場(chǎng)急需一種高速并且能一機(jī)多品的新一代紙杯成型機(jī)。韓式紙杯成型機(jī)主要存在以下兩方面的缺陷：1．產(chǎn)量低韓式紙杯成型機(jī)雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)較低，但是這種機(jī)型的固有結(jié)構(gòu)限制了其生產(chǎn)率的提高。因?yàn)檫@種機(jī)型在其第一道工序——中封是單工位的。由于紙杯紙的淋膜層在中封過(guò)程中需要足夠的溫度和時(shí)間,才能把淋膜層中的 PE 膜熔化并有效粘合，所以在韓式機(jī)中,這一工序就象瓶頸一樣限制了其生產(chǎn)速度的提高。不管是國(guó)產(chǎn)還是韓9國(guó)原產(chǎn)的這類(lèi)成型機(jī)，其生產(chǎn)速度都比較慢,其生產(chǎn)速度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)的需求。2．杯型變化范圍小由于一次性塑料制品的退出，紙杯的使用量及使用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展,如咖啡杯、可樂(lè)杯、牛奶、熱飲杯、冷飲杯、冰淇淋杯、方便面碗等,形式多樣,而且變化很大,容量變化從 2 盎司到 35 盎司，高度變化從 20 毫米到 200 毫米。這就大對(duì)成型機(jī)提出了一機(jī)多品的要求，而韓式成型機(jī)是立式結(jié)構(gòu)，成型凸輪的行程決定了所能生產(chǎn)紙杯的最高高度，所以這種成型機(jī)只能針對(duì)某一范圍而設(shè)計(jì)。這樣一來(lái)客戶就必須購(gòu)置多種機(jī)型以滿足系列紙杯生產(chǎn)的要求。由于韓式機(jī)型存在上述兩方面的局限性，已經(jīng)越來(lái)越不適應(yīng)甚至正制約紙杯行業(yè)的發(fā)展，市場(chǎng)急待新型紙杯成型機(jī)的產(chǎn)生。1.4 課題研究的意義一次性環(huán)保紙杯即將取代塑料杯而成為人們生活必需品，其市場(chǎng)潛力巨大，需求源源不斷，市場(chǎng)永不枯竭，商機(jī)無(wú)限。而紙杯成型機(jī)是生產(chǎn)一次性紙杯的必需的機(jī)械設(shè)備,為了滿足市場(chǎng)對(duì)紙杯的需求,紙杯成型機(jī)的技術(shù)將隨紙杯的需量的大增而迅猛發(fā)展，市場(chǎng)需求量也將急劇增長(zhǎng)。針對(duì)韓氏紙杯成型機(jī)的諸多缺陷，現(xiàn)在研究紙杯成型機(jī)仍有十分重要的意義，尤其是對(duì)現(xiàn)有的紙杯成型機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造十分必要。在“消除白色污染，改善環(huán)境衛(wèi)生”的國(guó)策背景下，很多大中型機(jī)械公司正組織科研人員不遺余力地在紙杯成型機(jī)項(xiàng)目上投入巨資研發(fā)，并借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，已潛心研制出具有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的第二代紙杯成型機(jī)-智能高速紙杯成型機(jī)。該新式紙杯成型機(jī)采用了多工位中封機(jī)構(gòu)，利用臥式成型機(jī)構(gòu)，大大提高了生產(chǎn)率和提高了紙杯制作范圍。相信新一代臥式紙杯成型機(jī)將以其高速、一機(jī)多品種的優(yōu)越性能而成為紙杯制造業(yè)更新?lián)Q代、業(yè)務(wù)擴(kuò)大之首選，它的出現(xiàn)將是紙杯業(yè)的一大飛躍。針對(duì)韓式紙杯成型機(jī)的二大缺陷，我們可以進(jìn)行一些方面的改進(jìn)和研究。1．采用多工位中封機(jī)構(gòu)在紙杯制作過(guò)程中，淋膜層的熔化粘和所需的時(shí)間是必不可少的。在韓式機(jī)型中，這一時(shí)間消耗在加熱體將紙杯中縫壓緊后的停頓上。一般來(lái)說(shuō)需要 0.8 秒的停頓時(shí)間，再加上燙條上下以及紙片送入，紙壁筒鉤出的時(shí)間 0.4 秒左右，那么生產(chǎn)一個(gè)紙杯需要 1.2 秒的時(shí)間，在這 1.2 秒時(shí)間中 0.8 秒停頓時(shí)間是必不可少的，這就限制了制杯的生產(chǎn)速度，也是韓式紙杯成型機(jī)無(wú)法提高生產(chǎn)率的原因所在。新型紙杯成型機(jī)采用多工位中縫結(jié)構(gòu)，這樣一來(lái)，0.8 秒的熔化粘和時(shí)間就消耗在傳動(dòng)之中。比如采用 810工位中縫結(jié)構(gòu)，燙條從第 1 工位壓住杯筒，在 0.8 秒的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)到第 7 工位后釋放，保證了熔化粘和所需的時(shí)間。我們只要控制第 1 工位紙片送入，燙條下壓的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間據(jù)我們的試驗(yàn)只需 0.4 秒左右，也就是說(shuō) 0.4 秒生產(chǎn)出一個(gè)紙杯，產(chǎn)量是韓式結(jié)構(gòu)的 3 倍，每分鐘達(dá)到 150 個(gè)，大大提高了生產(chǎn)率。2．利用臥式成型結(jié)構(gòu)上面我們已經(jīng)提到，在韓式機(jī)型中，成型凸輪的上下行程決定了紙杯的高度。這是由于韓式機(jī)型是采用立式成型結(jié)構(gòu)，成型模具要從杯模底側(cè)上升到杯模的上側(cè)完成翻口動(dòng)作。而紙杯越高，其模具也就越長(zhǎng)。模具越長(zhǎng)成型凸輪的行程就越大。在紙杯成型機(jī)中，模具的更換是比較容易的，而成型凸輪是幾乎無(wú)法更換的，它是機(jī)器中的連接部件，還受到機(jī)架空間的限制。這就是韓式機(jī)型制作紙杯范圍窄的根本原因。新型臥式紙杯成型機(jī)采用的是側(cè)面成型技術(shù)，成型凸輪的行程是一定值，這樣一來(lái)，只需更換不同模具而無(wú)需更換成型凸輪，大大提高了紙杯的制作范圍。此課題的設(shè)計(jì)幾乎涵蓋了我們大學(xué)階段學(xué)到的全部專(zhuān)業(yè)知識(shí)，例如機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、工程制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、包裝機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)、液壓與氣壓傳動(dòng)、電氣控制技術(shù)等課程。我相信通過(guò)這個(gè)課題的設(shè)計(jì)能夠更好地使我們所學(xué)到的知識(shí)在實(shí)踐中得到檢驗(yàn)、鞏固與提高，使我們養(yǎng)成了勤于動(dòng)腦和查詢資料的習(xí)慣，并提高我們的實(shí)際動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。112 總體方案的確定2.1 紙杯成型機(jī)的參數(shù)、結(jié)構(gòu)及工作原理2.1.1 紙杯成型機(jī)的主要工序紙杯成型機(jī)是自動(dòng)將扇形的紙加工成型成紙杯的機(jī)械。紙杯主要由杯壁和杯底了部分組成，所以分別需要加工杯底和杯壁，并將其牢牢合為一體。紙杯材料主要為涂膜紙張，其杯壁用紙可事先印刷精美圖案后加工成扇形，而杯底用紙可以用卷紙。分析可知，紙杯成型機(jī)的成型方式如下：將已經(jīng)印刷好的扇形紙片（杯子的展開(kāi)形狀）自動(dòng)加工成型為紙杯筒狀；通過(guò)熱成型粘合紙杯杯壁（據(jù) PE 淋膜紙的特點(diǎn)） ；紙杯底杯底使用卷筒紙，自動(dòng)送紙、沖裁；杯底與杯壁封合：熱空氣吹氣粘合；滾花：紙杯底部粘合時(shí)，通過(guò)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，滾上一層印痕；卷邊：紙杯的口部的卷邊成型。所以紙杯成型機(jī)需要自動(dòng)送紙、沖底、封合、加熱、翻底、滾花、卷邊、卸杯等連續(xù)工序來(lái)生產(chǎn)出成品紙杯。2.1.2 紙杯成型機(jī)的主要參數(shù)紙杯成型機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下：（1）紙杯規(guī)格：9 盎司（規(guī)格尺寸：76 ×53 ×91 ）及其他的規(guī)格mm（2）紙質(zhì)材料：150—400g/平方米的一面涂膜紙張（3）出杯速度：50 只/分鐘（4）電源要求：380V 50Hz（5）總 功 率：4 KW（6）機(jī)器重量：1350 ㎏（7）外形尺寸：(長(zhǎng)×寬×高)2500 ×1200 ×1400mm2.1.3 紙杯成型機(jī)的主要結(jié)構(gòu)12紙杯成型機(jī)需要完成自動(dòng)送紙、沖底、封合、加熱、翻底、滾花、卷邊、卸杯等連續(xù)工序，所以紙杯成型機(jī)主要采用典型四連桿機(jī)構(gòu)（曲柄、搖桿機(jī)構(gòu)）、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間歇機(jī)構(gòu)以及氣動(dòng)機(jī)構(gòu)等來(lái)完成所需動(dòng)作。紙杯成型機(jī)大體由以下三部分組成：第一部分：杯壁紙傳輸、杯壁成型及成型后傳輸?shù)较乱徊糠?；第二部分：杯底紙傳送、杯底成型、杯壁與杯底結(jié)合，成型杯的自動(dòng)傳送和成型杯滾筋及卸杯；第三部分：主要包括預(yù)熱、主熱、滾花、卷邊等用來(lái)成型后加工的機(jī)構(gòu)，以及包括電動(dòng)機(jī)、減速器及傳動(dòng)系統(tǒng)等部分。本次設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)第三部分，整體效果圖如圖 3。圖 3 紙杯成型機(jī)本次設(shè)計(jì)部分效果圖2.2 工藝分析2.2.1 確定機(jī)器類(lèi)型1．工位13由于紙杯生產(chǎn)量大，成型動(dòng)作也較多，所以本設(shè)計(jì)選用多工位紙杯成型機(jī)。2．運(yùn)動(dòng)形式紙杯成型機(jī)需要將杯底送到封合的杯壁內(nèi)，該工序需要轉(zhuǎn)盤(pán)停頓，所以本設(shè)計(jì)選用間歇多工位紙杯成型機(jī)。2.2.2 確定成型工序，工藝路線及工位數(shù)1．成型工序考慮到紙杯的生產(chǎn)步驟以及材料，紙杯成型機(jī)主要成型工序包括自動(dòng)送紙、沖底、封合、加熱、翻底、滾花、卷邊、卸杯等。2．工藝路線間歇多工位紙杯成型機(jī)有杯壁紙和杯底紙的輸送，又有在轉(zhuǎn)盤(pán)上的杯底和杯壁的封和以及在轉(zhuǎn)盤(pán)上的加熱、翻底、滾花、卷邊、滾筋、卸杯，所以本設(shè)計(jì)選用圓弧與直線組合型工藝路線，如圖 4 所示。圖 4 紙杯成型機(jī)的工藝原理圖3．工位數(shù)從圖 4 的成型工序分析可知，右邊的工序盤(pán)至少需要 6 個(gè)工位，而左下方的工序盤(pán)至少需要 7 個(gè)工位，為了對(duì)稱分布，所以本設(shè)計(jì)選擇 8 個(gè)工位。2.2.3 執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)結(jié)合圖 4，各執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)要求分以下五個(gè)部分說(shuō)明。14（1）杯壁傳送及成型為了將已印刷好的扇型紙片（紙杯杯壁的展開(kāi)形狀）自動(dòng)加工成型為紙杯形狀（筒狀） ，需要一個(gè)圓臺(tái)形模具，其上要安裝一個(gè)燙條粘合裝置和一個(gè)合攏機(jī)構(gòu)。（2）杯底沖壓成型為把杯底卷筒紙沖壓成圓形，需要一個(gè)自動(dòng)送紙結(jié)構(gòu)和圓形沖裁機(jī)構(gòu)。（3）杯底杯壁封合為了使杯壁和杯底封合牢固，需要一加壓機(jī)構(gòu)。（4）紙杯整體成型紙杯的預(yù)熱、主熱翻底需要加熱設(shè)備，滾花和卷邊時(shí)要旋轉(zhuǎn)，則需要一個(gè)動(dòng)力源，即要選一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。它們運(yùn)動(dòng)是間歇的，因此需要一間歇機(jī)構(gòu)，工序盤(pán)采用有 8 個(gè)圓柱銷(xiāo)的蝸桿凸輪間歇機(jī)構(gòu)。三個(gè)工序盤(pán)需要協(xié)調(diào)工作，因此，三工序盤(pán)的軸用鏈條連起來(lái)，提供這些動(dòng)力需要另一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。（5）卸杯卸杯時(shí)需要將成品紙杯從轉(zhuǎn)盤(pán)頂出來(lái)，這需要一頂桿機(jī)構(gòu)。紙杯被頂出來(lái)后由于推力和重力作用，紙杯會(huì)疊加在一起并會(huì)自動(dòng)計(jì)數(shù)，達(dá)到一定數(shù)量后，手動(dòng)將其拿開(kāi)并包裝。2.3 機(jī)構(gòu)選型2.3.1 空間執(zhí)行機(jī)構(gòu)紙杯成型機(jī)縱、橫、豎三維方向位置的協(xié)調(diào)動(dòng)作由凸輪機(jī)構(gòu)以及四連桿機(jī)構(gòu)完成。2.3.2 紙料供送系統(tǒng)為使機(jī)器結(jié)構(gòu)緊湊和操作方便，將杯壁紙的紙架設(shè)置在機(jī)器的上方，將杯底卷筒紙的紙架設(shè)置在機(jī)器的后方。2.3.3 紙杯整體成型系統(tǒng)根據(jù)國(guó)內(nèi)外紙杯成型機(jī)的特點(diǎn)，選用立式成型結(jié)構(gòu)和單工位中縫機(jī)構(gòu)及三個(gè)工序盤(pán)的紙杯整體成型系統(tǒng)。2.3.4 氣動(dòng)機(jī)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠穩(wěn)定，在杯壁紙吸取時(shí)，杯底紙沖栽時(shí)，紙杯從杯模上脫下時(shí)都選用氣動(dòng)機(jī)構(gòu)。2.3.5 卸杯機(jī)構(gòu)15因紙杯是圓臺(tái)形，杯口向上，因此卸杯時(shí)要選用上頂機(jī)構(gòu)，并且需要增設(shè)能使紙杯向上疊起的用來(lái)定位裝置。2.3.6 底座機(jī)架因?yàn)闄C(jī)器高速運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)帶來(lái)的較大震動(dòng)，并考慮到該機(jī)生產(chǎn)批量較大，連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)，所以底座與機(jī)架都采用鑄鐵件。2.3.7 傳動(dòng)系統(tǒng)因?yàn)樵O(shè)計(jì)的紙杯的生產(chǎn)速度為 50 只/分鐘，故確定工序盤(pán)軸的轉(zhuǎn)速為 50 轉(zhuǎn)/分鐘。按工作要求，系統(tǒng)選用 Y 型異步電動(dòng)機(jī)，滿載轉(zhuǎn)速為 1400 轉(zhuǎn)/分鐘。因此電動(dòng)機(jī)至分配軸的降速比應(yīng)能在 14—28 的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。為此選用兩級(jí)降速，第一節(jié)用 V 帶無(wú)級(jí)變速，第二節(jié)用減速器降速。根據(jù)紙杯成型機(jī)的工作過(guò)程，可知要選擇兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)用于紙杯成型機(jī)傳送機(jī)構(gòu)和成型機(jī)構(gòu)的動(dòng)力，一臺(tái)用于滾花和卷邊的動(dòng)力，前者的功率要求比較大，后者功率要小于前者。與減速器相連的主軸距離較遠(yuǎn)，可采用 V 帶和鏈條，但 V 帶有打滑的現(xiàn)象，所以選擇鏈條傳動(dòng)，鏈輪傳動(dòng)是完成紙杯生產(chǎn)各轉(zhuǎn)動(dòng)部分所需要的預(yù)定轉(zhuǎn)速。其他內(nèi)部軸之間的連接也采用鏈條，轉(zhuǎn)盤(pán)軸之間、滾花和卷邊軸之間都用鏈條連接，為了避免在鏈條的松邊垂度過(guò)大時(shí)產(chǎn)生嚙合不良和鏈條的振動(dòng)現(xiàn)象及增加鏈條與鏈輪的嚙合包角，它們之間需要增加張緊輪。2.3.8 間歇機(jī)構(gòu)為使工序盤(pán)作間歇轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)，可供選擇的機(jī)構(gòu)主要有：（1）槽輪撥銷(xiāo)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)（簡(jiǎn)稱槽輪機(jī)構(gòu)） ，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊且容易制造，但從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)有柔性沖擊（即角加速度不連續(xù)） ，可用于中高速輕負(fù)載；（2）端面槽輪搖桿轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與前述機(jī)構(gòu)相同，但它的結(jié)構(gòu)要復(fù)雜一些，由于從動(dòng)件是面接觸，可用于負(fù)載比較大的場(chǎng)合；（3）蝸形凸輪轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，能任選從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，動(dòng)力特性好，可用于高速重負(fù)載?？紤]到此紙杯成型機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，因此此處選擇蝸形凸輪轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，該間歇機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的 45 分度。2.4 總體布局2.4.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的布局（1）布局執(zhí)行構(gòu)件如圖 5 所示，與工序盤(pán) 7 密切相關(guān)的執(zhí)行構(gòu)件有翻底盤(pán) 8、滾花盤(pán) 9、卷邊盤(pán) 1016等，可依據(jù)它們各自所完成的操作確定其位置。（2）布置執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)件執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)件包括如凸輪、偏心輪、連桿、間歇機(jī)構(gòu)，采用圖示的方案，其中，將偏心輪 2、鏈輪 12 和凸輪 14 布置在主軸 13 上。1234567891021341—機(jī)架 2—偏心輪 3—軸承 4—連桿 5—支架 6—紙杯模 7—工序盤(pán) 8—翻底盤(pán)9—滾花盤(pán) 10—卷邊盤(pán) 11—間歇機(jī)構(gòu) 12—鏈輪 13—主軸 14—凸輪圖 5 執(zhí)行機(jī)構(gòu)布局圖2.4.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的布局171—V 帶 2—減速器 3—鏈輪 4—鏈條 1 5—偏心輪 6—軸承 7—凸輪 8—間歇機(jī)構(gòu)9—鏈條 2 10—主軸 11—電動(dòng)機(jī) 1圖 6 傳動(dòng)系統(tǒng)圖2.4.3 選擇支承形式和繪制總體布局圖系統(tǒng)支承形式及整體布局圖如圖 7 所示。12345789102318145161718 91—機(jī)座 2—連桿 3—滑桿 4—滑塊機(jī)構(gòu) 5—工序盤(pán)軸 6—脫杯機(jī)構(gòu) 7—花鍵軸承8—帶輪 9—電動(dòng)機(jī) 2 10—支架 2 11—鏈條 3 12—花鍵軸 13—偏心輪 14—減速器15—鏈條 1 16—支架 1 16—工序盤(pán) 18—電動(dòng)機(jī) 1 19—V 帶圖 7 總體布局圖如圖 5 所示，將電動(dòng)機(jī)、V 帶和減速器安置在機(jī)器的前面底座內(nèi)部，通過(guò)鏈條帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，再由主軸分別傳動(dòng)紙杯紙供送系統(tǒng)、支架系統(tǒng)和間歇機(jī)構(gòu)。對(duì)于提供滾花和卷邊軸的動(dòng)力由電動(dòng)機(jī) 2（如圖 7） ，可在開(kāi)啟電動(dòng)機(jī) 1 之前，滾花和卷邊盤(pán)先轉(zhuǎn)動(dòng)，為滾花和卷邊作好準(zhǔn)備工作，以免影響滾花和卷邊的質(zhì)量。2.5 編制工作循環(huán)圖2.5.1 分析工藝操作順序紙杯成型機(jī)工藝原理圖如圖 4 所示，主要包括以下五個(gè)主要工藝過(guò)程：（1）杯壁供送——吸紙機(jī)構(gòu)將已印刷和裁切好的扇型紙片吸到杯筒，加熱體將紙杯中縫搭接并推出。（2）杯底沖裁——沖裁頭下降，將杯底卷筒紙沖壓成杯底形并返回原位。（3）底壁封合——下壓桿下壓將杯底壓入杯壁中并返回原位。（4）滾花——滾花盤(pán)上升，在杯底滾上一層印痕，滾花盤(pán)并返回原位。（5）卷邊——卷邊是由一個(gè)與未卷杯口的直徑和斜度大小的特制模具托住杯口，并向紙杯方向進(jìn)行適量的軸向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)再由四個(gè)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的按一定軌跡進(jìn)行張開(kāi)和閉合的爪子，對(duì)杯口進(jìn)行卷曲，完成卷邊工序。卷邊時(shí)卷邊盤(pán)上升，對(duì)杯口進(jìn)行卷曲，然后卷邊盤(pán)返回原位。192.5.2 繪制工作循環(huán)圖1．確定各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán) pT設(shè)定紙杯成型機(jī)每分鐘生產(chǎn)紙杯 50 個(gè)，則分配軸的轉(zhuǎn)速為n=50（r/min） （1）分配軸每轉(zhuǎn)的時(shí)間就是該機(jī)的工作循環(huán)，即等于各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)，所以 =60/50=1.2（s） pT（2）2．確定各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)各區(qū)段的的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角由于紙杯成型機(jī)的工作循環(huán)是從杯壁紙供送開(kāi)始的，因此以杯壁紙供送機(jī)構(gòu)的工作起點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。a．杯壁紙供送機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)各區(qū)段的的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角：根據(jù)上述的工藝過(guò)程，取杯壁紙供送機(jī)構(gòu)的工作行程時(shí)間 =0.45S，杯壁筒鉤出時(shí)間 =0.45s，停k1Td1T頓時(shí)間為 =0.8s，則相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角分別為o1T=360°×0.45÷1.7=95° ka（3）=360°×0.45÷1.7=95° d1（4）=360°×0.8÷1.7=170° o1a（5）b．杯底沖栽機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)各區(qū)段的的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角：根據(jù)上述的工藝過(guò)程，取杯底沖栽機(jī)構(gòu)的工作行程時(shí)間 =0.6S，返回行程時(shí)間 =0.5s，停歇時(shí)間為k2Td2T=0.6s，則相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角分別為o2T=360°×0.6÷1.7=127° ka（6）=360°×0.5÷1.7=106° d2（7）=360°×0.6÷1.7=127° o2a（8）c.根據(jù)上述的工藝過(guò)程，同理可取杯底和杯壁的封和機(jī)構(gòu)、滾花機(jī)構(gòu)、卷邊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)各區(qū)段的的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角與杯底沖栽機(jī)構(gòu)相同，即=360°×0.6÷1.7=127° k3a（9）20=360°×0.5÷1.7=106° d3a（10）=360°×0.6÷1.7=127°； o3（11）=360°×0.6÷1.7=127° k4a（12）=360°×0.5÷1.7=106° d4（13）=360°×0.6÷1.7=127°； o4a（14）=360°×0.6÷1.7=127° k5（15）=360°×0.5÷1.7=106° d5a（16）=360°×0.6÷1.7=127°； o5（17）d．繪制各機(jī)構(gòu)的循環(huán)圖并時(shí)間同步化后可得到各機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)圖，如圖 7 所示：圖 8 紙杯成型機(jī)工作循環(huán)圖2.6 確定電動(dòng)機(jī)功率參照國(guó)內(nèi)外紙杯成型機(jī)，確定電動(dòng)機(jī) 1 功率為 1.5 ，電動(dòng)機(jī) 2 功率為 0.55KW。KW213 傳動(dòng)方案的總體設(shè)計(jì)3.1 確定傳動(dòng)方案由第 2 部分傳動(dòng)系統(tǒng)的分析可知，此系統(tǒng)需要選用兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)用于紙杯成型機(jī)傳送機(jī)構(gòu)和成型機(jī)構(gòu)的動(dòng)力，另一臺(tái)用于滾花和卷邊的動(dòng)力，前者的功率要求比較大，后者功率可適當(dāng)小些。與電動(dòng)機(jī)相連的高速級(jí)傳動(dòng)選擇 V 帶傳動(dòng)，由于與減速器相連的主軸距離較遠(yuǎn)，可采用 V 帶或鏈條傳動(dòng)，但由于 V 帶有打滑的現(xiàn)象，所以選擇鏈條傳動(dòng)，鏈條傳動(dòng)能保證完成紙杯生產(chǎn)各轉(zhuǎn)動(dòng)部分所需要的預(yù)定轉(zhuǎn)速。其他內(nèi)部軸之間的傳動(dòng)均采用鏈條傳動(dòng)，轉(zhuǎn)盤(pán)軸之間、滾花和卷邊軸之間都用鏈條連接，他們之間需要增加張緊輪。由此，可以確定紙杯成型機(jī)的傳動(dòng)方案如圖 9 所示。1—電動(dòng)機(jī) 1 22—電動(dòng)機(jī) 2 2，23—V 帶 3—減速器 4，5，6，15，26—鏈條 7—偏心輪8，21，30—軸承 9，20，24—軸 10—凸輪 11—間歇傳動(dòng)箱 12—滑塊 13—連桿14—機(jī)架 16，17，18，25，27，29—鏈輪 19，28—張緊輪圖 9 紙杯成型機(jī)傳動(dòng)方案圖22下面結(jié)合圖 9 說(shuō)明紙杯整體成型落料的傳動(dòng)過(guò)程：電動(dòng)機(jī) 1 通過(guò) V 帶和鏈條，經(jīng)過(guò)減速器后帶動(dòng)主軸 9 轉(zhuǎn)動(dòng)，工序盤(pán) 1、2、3 的轉(zhuǎn)動(dòng)、杯底及杯壁紙的輸送、杯壁封合及輸送、杯底紙沖壓成型、預(yù)熱、主熱翻底、滾筋和卸杯都是由電動(dòng)機(jī) 1 來(lái)完成預(yù)定轉(zhuǎn)速和提供動(dòng)力。開(kāi)啟電動(dòng)機(jī) 1，通過(guò) V 帶 2 把轉(zhuǎn)速傳遞到減速器 3，經(jīng)過(guò)減速器 3 減速后把預(yù)定速度由鏈條 4 傳給主軸 9，再通過(guò)鏈條 5 把主軸 9 的轉(zhuǎn)速傳給間歇傳動(dòng)箱 11，間歇機(jī)構(gòu)由弧面凸輪來(lái)完成 45 分度，從動(dòng)盤(pán)上均勻地安裝 8 個(gè)滾子，這樣可以使工序盤(pán)1、2、3 每次轉(zhuǎn)動(dòng) 45°。由此機(jī)器可以實(shí)現(xiàn)杯壁與杯底的準(zhǔn)確封合，以及預(yù)熱、主熱翻底、滾花、卷邊、卸杯等一系列動(dòng)作的協(xié)調(diào)而準(zhǔn)確完成。通過(guò)偏心輪 7 可把主軸 9的速度傳給上面支架，經(jīng)過(guò)脫杯機(jī)構(gòu)提供脫杯所需的速度和動(dòng)力，通過(guò)凸輪 10 把主軸 9 的速度傳給下面的支架，提供滾花和卷邊盤(pán)垂直方向的速度和動(dòng)力。間歇傳動(dòng)箱把轉(zhuǎn)速通過(guò)軸 20 傳到鏈輪 17，軸 20 為工序盤(pán) 3 的轉(zhuǎn)軸，鏈輪 17 通過(guò)鏈條帶動(dòng)鏈輪16、18 作同步間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈輪 16、18 的中心軸分別是工序盤(pán) 1 和 2 的轉(zhuǎn)軸，即工序盤(pán) 1、2、3 作同步間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。紙杯的滾花和卷邊是由電動(dòng)機(jī) 2 來(lái)完成預(yù)定轉(zhuǎn)速和提供動(dòng)力。開(kāi)啟電動(dòng)機(jī) 2，通過(guò) V 帶 23 和軸 24 把轉(zhuǎn)速傳給鏈輪 29，鏈輪 29 經(jīng)過(guò)鏈條 26 把速度傳遞給鏈輪25、27，鏈輪 25、27 的中心軸分別是滾花盤(pán)和卷邊盤(pán)的轉(zhuǎn)軸，這樣電動(dòng)機(jī) 22 就為滾花和卷邊完成預(yù)定轉(zhuǎn)速和提供了動(dòng)力，整個(gè)紙杯成型的傳動(dòng)過(guò)程就能完整而有序地完成。3.2 選擇電動(dòng)機(jī)由第 2 部分分析可知，按工作要求兩電動(dòng)機(jī)都選用 Y 系列即三相異步電動(dòng)機(jī)，額定電壓 380V，電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)為防護(hù)式，防護(hù)等級(jí)都定為 IP44，電動(dòng)機(jī)的安裝型式見(jiàn)圖 4，電動(dòng)機(jī) 1 和電動(dòng)機(jī) 2 的功率分別為 1.5 和 0.55 ，轉(zhuǎn)速都為 1400 轉(zhuǎn)/分KW鐘，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知電動(dòng)機(jī) 1 為 Y90L—4 型，電動(dòng)機(jī) 2 為 Y801—4 型。兩電動(dòng)機(jī)詳細(xì)參數(shù)見(jiàn)表 1 所示。23表 1 電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)電機(jī)名稱 電動(dòng)機(jī) 1 電動(dòng)機(jī) 2型號(hào)規(guī)格 Y 90L—4 Y 801—4防護(hù)等級(jí) IP44 IP44安裝形式 B3 B3轉(zhuǎn)速 （r/min） 1400 1400額定功率 （kw） 1.5 0.55電壓 （V） 380 380堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 2.2 2.2最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 2.2 2.2噪聲 （dB(A)） 67 67質(zhì)量（kg） 26 17額定電流 （A） 3.7 1.5頻率（HZ） 50 50效率 （%） 79.0 73.0功率因數(shù) （cosφ） 0.79 0.76堵轉(zhuǎn)電流/額定電流 6.5 6.0堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 2.3 2.4最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 6.5 6.0轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·㎡） 0.0021 0.0018機(jī)座號(hào) 90L 801振動(dòng)速度（mm /s） 1.8 1.8長(zhǎng)度 （mm） 335 285寬度 （mm） 180 165高度 （mm） 190 1703.3 計(jì)算總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比主軸傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為min/2850/14/2rni??（18）式（18）中：——電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速， ；1 i/r——工序盤(pán) 3 的轉(zhuǎn)速， 。2nn為使整個(gè)紙杯成型機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，減速器外廓尺寸應(yīng)較小，故選用一級(jí)蝸桿減速器，其傳動(dòng)比也較大，從電動(dòng)機(jī)到工序盤(pán) 3 經(jīng)過(guò) 4 次變速，V 帶、減速器、2 根鏈。為了安裝的需要且蝸桿的圓周速度大于 5 ，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的要求，減速器選擇蝸sm/24桿上置，為了使鏈輪設(shè)計(jì)制造簡(jiǎn)單、安裝方便，故選擇使用同一型號(hào)的鏈輪，兩鏈條的傳動(dòng)比都定為 1，傳動(dòng)比 28 分配到 V 帶和減速器，考慮到帶輪的大小，低速級(jí)的帶輪不能太大，所以選擇傳動(dòng)比為 1.4，則減速器的傳動(dòng)比為 20，綜合考慮后根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用 WPS-100 型減速器。WPS-100 型減速器的參數(shù)見(jiàn)表 2。表 2 WPS-100 型減速器參數(shù)型號(hào) 規(guī)格 傳動(dòng)比 長(zhǎng) 寬 高 輸入軸 輸出軸 質(zhì)量直徑 長(zhǎng)度 鍵槽 直徑 長(zhǎng)度 鍵槽WPS 100 1:20322m254 33425 50m8×4 38 75m10×5 35㎏滾花軸到電動(dòng)機(jī)有一根軸，滾花和卷邊需要的速度為 200 r/min 左右，根據(jù) V帶的適應(yīng)范圍可知，其傳動(dòng)比在 2-4 之間，此處傳動(dòng)比選擇 4。3.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)從電動(dòng)機(jī) 1 到工序盤(pán)有四軸，依次命名為為軸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，其中軸Ⅰ為減速器輸入軸，軸Ⅱ?yàn)闇p速器輸出軸，軸Ⅲ為紙杯成型機(jī)主軸，軸Ⅳ為工序盤(pán)主軸。3.4.1 各軸轉(zhuǎn)速(19)min/104.//01 rinm??(20)5212(21)i///23i(22)34r式中：——電動(dòng)機(jī) 1 滿載轉(zhuǎn)速， ；mnmin/、 、 、 ——依次為軸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的轉(zhuǎn)速， ；1234n min/r、 、 、 ——依次為由電動(dòng)機(jī)軸至高速軸Ⅰ，軸Ⅰ與軸Ⅱ，軸Ⅱ與軸Ⅲ，0ii軸Ⅲ與軸Ⅳ間的傳動(dòng)比。3.4.2 各軸功率(23)KWPd4.19605.011????(24)30.22(25) d 25196.31033(26) K.4244 ???式中：25——電動(dòng)機(jī)輸出功率， ；dPKW——軸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ輸入功率， ； 4321、、、 KW、 、 、 ——依次為電動(dòng)機(jī)軸與Ⅰ軸，軸Ⅰ與軸Ⅱ，軸Ⅱ與軸Ⅲ，軸0 ?23?Ⅲ與軸Ⅳ間的傳動(dòng)效率。查[13]表 10—2 確定各部分效率為： =0.96， =0.9，01 ?12=0.96， =0.96。23343.4.3 各軸轉(zhuǎn)矩(27)mNiTd ?????75.1396.0412.011?(28)id ?0.249022(29)mNi ???6376..3120233 ?(30)id ?1.8444式中：——電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩， ；dTmN?， npmd???23.1045.950（31）， ， ， ——軸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ輸入轉(zhuǎn)矩 。1T234TmN?從電動(dòng)機(jī) 2 到滾花盤(pán)和卷邊盤(pán)之間有一軸，此處選擇傳動(dòng)比為 4，則該軸：轉(zhuǎn)速 =1400/4=350nin/r功率 =0.55×0.96=0.53PKW轉(zhuǎn)矩 =TmN???6.31405.9264 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 V 帶及帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1.1 主軸電機(jī) V 帶的設(shè)計(jì)計(jì)算1．確定計(jì)算功率 caP已知電動(dòng)機(jī)功率 為 1.5KW，由[1]表 8-7 查得工作情況系數(shù) =1.1，故AK= =1.1×1.5=1.65KW caAK（32）2．選取 V 帶帶型根據(jù) 為 1.65KW， 為 1400 ，考慮到結(jié)構(gòu)緊湊等要求，則盡量減小 VcaPmnin/r帶的條數(shù)，由[1]圖 8-11 確定 V 帶選用 B 型。3．確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速 v由[1]表 8-6 和表 8-8，取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 md801?由[1]式（8-15a） ，計(jì)算從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑mid12804.12???（33）根[1]表 8-8 將從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑圓整，取 d12?按[1]式（8-13）驗(yàn)算帶的速度(34)smndv /35/862.510648106?????則帶速合適。4．確定窄 V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心根據(jù)[1]式（8-20）初步確定中心距，取中心距 。)(2)(7.021021 dda??? ma380?根據(jù)[1]式（8-22）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度mLddd162 3804)12()(24)(0212120? ????????（35） 27由[1]表（8-2）選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 mLd120?按[1]式（8-23）計(jì)算實(shí)際中心距 aLad 36)380(20 ??????（36）5．驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 1?由[1]式（8-7）得(37) ?????????? 9087.143605.)812(05.7)(18012ad?則主動(dòng)輪上的包角合適。6．計(jì)算窄 V 帶的根數(shù) z由[1]式（8-26）可知LcaKPZ?)(0???（38）由 =1400 r/min、 =80 、 =1.4，查[1]表 8-4a 和表 8-4b 得近似值mn1dmiKWP36.1920??由包角為 174.87°,查[1]表 8-5 得 ，9.0??K查[1]表 8-2 得 ，則08.1?L605.8.190)36.1.2(5)(0 ???????LcarcaPz?（39）所以取 z=1 根。7．計(jì)算預(yù)緊力 0F由[1]式（8-27）可知(40)20)15.(qvKvzPca????查[1]表 8-3 得 q=0.17㎏/ ，故m(41)NF 51.9862.5170)9.(4862.50 ??????? ??8．計(jì)算作用在軸上的壓軸力 PF28由[1]式（8-28）可知NzFp 59.4728.17sin5.942sin210 ???????????（42）4.1.2 主軸電機(jī)帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算1．V 帶輪設(shè)計(jì)的要求V 帶輪應(yīng)滿足下列要求：質(zhì)量小；結(jié)構(gòu)工藝性好；無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，要經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡；輪槽工作表面要精加工；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度等。2．帶輪的材料兩帶輪的材料選用牌號(hào)為 HT200 的鑄鐵。3．結(jié)構(gòu)尺寸 兩 V 帶結(jié)構(gòu)采用實(shí)心式，據(jù)[1]表 8-10 可知該 V 帶帶輪各部分的尺寸如下：基準(zhǔn)寬度 ；mbd14?基準(zhǔn)線上槽深 ；ha5.3第一槽對(duì)稱面至端面的最小距離 ；mf5.1in?帶輪寬 ；B2外徑 ； mhdaa 195.321878021????（43）輪轂直徑 ； d04021（44）輪轂長(zhǎng)度 =2 =2×20=40 ； 1Lm（45）=2 =2×25=50 ； 2L0dm（46）其中 分別為電動(dòng)機(jī) 1 軸和減速器輸入軸直徑， 。0,d 25,0?dm4.2 鏈條及鏈輪的設(shè)計(jì)計(jì)算4.2.1 減速器輸出鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算由第 2 部分可知，鏈條需要增加張緊輪，為使傳動(dòng)平穩(wěn)，增強(qiáng)鏈條的強(qiáng)度，傳遞29功率比較大，故選用雙排鏈。1．選擇鏈輪齒數(shù) ,1z2假定鏈速 =0.1～3 ，選取小鏈輪齒數(shù) =25，則從動(dòng)鏈輪齒數(shù) = vsm/ 1z2z=1×25=25。i1z2．計(jì)算功率 caP由[1]表 9-6 查得工況系數(shù) =1，由[1]圖 9-13 查得鏈輪齒數(shù) 系數(shù) 。雙AK1?zK排鏈時(shí)多排鏈系數(shù) =1.75，又已知其傳遞的功率 ，由[1] 式（9-15）P KWP3.1?KPZAca 743.015.???（47）3．確定鏈條型號(hào)和節(jié)距根據(jù)鏈輪轉(zhuǎn)速 =50 及功率 ，由[1]圖 9-11 選鏈號(hào)為 10A2nmi/rKWPca743.0?雙排鏈。再由[1]表 9-1 查得鏈的節(jié)距 。mp8514．確定鏈節(jié)數(shù)和中心距初選中心距 0aP7.93~2.467.5)~3()5(0 ???取 ，由[1]式（ 9-16）則鏈節(jié)數(shù)為m72.13 7085.1)25(85.10)2(0110? ????? ??apzzpL（48）取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù) 節(jié)。12?pLmzzzap125.49 )25(8)251()25(87. 2121? ?????? ??????中心距減小量 a?=(0.002～ 0.004) =(0.002～0.004)×492.125=0.98425～1.9685 a m（49）實(shí)際中心距 030=492.125 -(0.98425～1.9685)a???0mm=490.1565～491.14075 (50)取 =49105．驗(yàn)算鏈速并確定潤(rùn)滑方式(51)sPznv /2315.016087.52316????鏈速與原假設(shè)相符。由 和鏈號(hào) 10A，查[1]圖 9-14 可知應(yīng)采用定期mv.人工潤(rùn)滑。6．計(jì)算壓軸力有效圓周力(52)NvPFe 5.6123.010???對(duì)于水平傳動(dòng)壓軸力系數(shù) =1.15，則由[1]式（9-18）FpK(53)KeFPp 8.47.5.4.2.2 減速器輸出鏈輪的設(shè)計(jì)計(jì)算1．鏈輪的主要參數(shù)因?yàn)檫x用的鏈條為 10A 雙排鏈，查[1]表 9-1 得鏈輪的基本參數(shù)：節(jié)距 =15.875 ，滾子外徑 ，排距 ，內(nèi)鏈接內(nèi)寬pmmd
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