多层纸复合机组裁切部分设计.docx
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多层纸复合机组裁切部分设计
DF-300多层纸复合机组裁切部分设计
摘要
这次设计的目的是设计出一套能够生产高质量防渗漏纸垫的机械设备.这次设计包括各种传动装置的选择与设计计算,还有气缸的计算选择,电动机,减速器的选择.
首先是功率的分配.牵引所需要的功率是由主电机分配而来,切纸所需要的功率由一个调速电机经过减速装置后直接提供.传动方面包括链轮的设计,根据所需要的功率以及转速选择合适的链轮型号以及合适的中心距.在各个传动装置之间合理地分配传动比,既要求严格地完成各种功能要求,包括精度等技术要求,还要在此基础上尽量地减少设计制造的成本.使用气缸控制线压力,可以保持压力的准确,也减少了工人的劳动强度.节省了人力资源,减速器的选用使传动结构大为简化,使设计的机械更轻便.
关键词：
比较，传动，气缸，结构
DF-300MultilayerLaminatingPaperCuttingPartCuttingPartOfTheDesign
Author:
ZhangXudong
Tutor:
ZouJingchao
Abstract
Theaimofthedesignistodesignamachinethatcanproducehighqualitypapermatthatcandefendpercolation.Thedesigncontainsthecomparisonofthemovingdevice,andthedesigncalculationoftheaircylinder,andthechoiceoftheelectricmotor,deceleratingmachine.
First,theallotmentofthepower.Thepowerwhichleadthepapertomoveisbranchesfromthemainelectricmotor,atthesametime,thepowerwhatthecuttingpartneedisfromamotorwhichcanchangeitsspeed.Themovingdevicecontainsthedesignofthechain,accordingtothepowerneededandthespeedtochoosethesuitablechains.Toallotmentthesuitablenumberbetweendifferentdevice.Themachineshouldcompletevariousoffunctionsincludingtheaccuracyrequested,onthisfoundation,decreasethecostofdesignandthemanufacturingasfaraspossible.Iusetwoaircylindertocontrolthepressurebetweentwostalks,andalsoreducetheworker'slaborstrength,sosavethehumanresource,IuseaDeceleratingmachinetomakethemovingstructuregreatlysimplification,makingthedesignofthemachinemoreeasyandconvenient.
Keywords:
comparison，moving，aircylinder，structure
.
目录
1绪论1
1.1课题的提出1
2方案论证3
3调速电机的选用5
3.1辊刀切纸功率的计算5
3.2减速器的选择7
3.3调速电机的选择9
4链轮的设计10
4.1连接减速器输出轴与辊刀轴的链轮的设计10
4.2两辊子之间的链轮15
4.2.1加速辊子功率以及转速的计算15
4.2.2同步辊子的选择及功率计算16
5同步带轮的选择21
6辊筒26
6.1滚筒的设计26
6.1.1滚筒的结构26
6.1.2辊筒的机械加工工艺:
26
6.2滚筒的挠度计算28
6.3辊筒轴颈的强度校核30
6.3.1校核a-a截面30
6.3.2校合b-b截面31
7气缸32
8轴34
8.1辊刀轴34
8.1.1辊刀轴结构设计34
8.1.2辊刀轴的强度校核34
8.2轴上键的选择35
8.3滚动轴承的选择36
结论38
总结39
致谢40
参考文献41
附录42
毕业设计清单42
1绪论
1.1课题的提出
每当我们走进一个生产车间，我们总会看到机器的外表面以及地面上覆盖着厚厚的一层油污,严重污染了环境还影响工人的身体健康.这些油都是从机器零件的结合面之间渗漏出来的,机器的良性运转需要良好的润滑,接合面的密封状况决定了油的渗漏情况.随着世界经济的快速发展，机械化程度的不断提高使得我们在机械的保养、维修等方面的都需求不断提高;同时，在机械的配置等方面的要求也不断提高。
油的渗漏造成了环境的污染以及能源的巨大浪费.在当今倡导环保与节能的社会大背景下,解决工业渗漏成为一个摆在人们面前的一大课题.
我们的此次设计就是为了解决机械的渗漏问题而作的，
前人们在机械方面也做出了许多努力,但是效果总是不能令人满意.现在国外一些国家在纸浆内掺胶制成纸垫来防渗漏,并且达到理想的效果。
但是国内还没有解决这个问题,常用的是在纸的双面涂胶，用胶将纸的透气孔封死,达到防渗漏的目的.但是胶的胶合力不能太大，要不然更换时很麻烦，可能需要刮伤零件的结合面。
在这种情况下,胶的选择成了摆在我们面前的一大问题,而且还没有很好的解决。
另一种方法就是将胶渗透到纸里,将纸的毛细孔封死,达到防渗漏的目的,但是胶的分子很大,很难渗透到纸里,曾经使用高压渗透的办法,也不能达到目的.只有水能够渗进纸内.所以采用渗透的办法也是行不通的.第三种就是在多层纸中间涂胶,然后辊压成纸垫的办法,试验效果很好.但是,实验都是人工进行的，生产效率特别低，而且产品的质量的稳定性也不能得到很好的保障，那么就不能大规模的生产。
因此这种纸垫的机械化就成了一个关键问题，但是在这个问题上出现了难题，在加热温度方面控制的不好，没有能够生产出理想的纸垫.由于资金的问题，至今本套设备仍被搁置着.针对当前情况,我们小组对这套生产线进行了设计。
我在这套防渗漏纸垫制纸机组的设计中承担的是裁切部分设计.
1.2课题的研究目的及意义
本课题主要是解决机械类的渗漏问题，当今在防渗漏问题上已经有许多的产品，但是渗漏问题仍未得到很好的解决。
我们设计的生产线就是在这种情况下诞生的。
从设计目的来看，是为了解决渗漏的，减少不必要的损失。
但是，渗漏的解决不仅在于产品的组成成分，同时在相当大的情况下出在生产设备的设计上。
因此，我们在设计过程中尽量使设计完美，尽量在防渗漏问题上有所突破。
2方案论证
本次设计的课题为防渗漏纸垫机组中的裁切机构设计，裁切的主要形式有两类：
辊刀式和闸刀式。
闸刀式切纸机主要用于断续切割，伺服电机带动纸带每前进一段距离，然后停止，闸刀动作切断纸带。
所以，闸刀式切纸机主要用于把大平张纸切成小平张纸。
辊刀式切纸机可以实现连续切割，纸带可以以恒定的速度向前运动，辊刀轴每转动一圈，便带动辊刀切纸一次。
因此，在纸带速度恒定的前提下，可以通过调节辊刀转速的方法来实现裁切各种长度的纸带。
辊刀式又包括单辊刀和双辊刀两类。
本次设计采用单辊刀式切纸。
单辊刀的横切机构有装在横梁上的底刀和刀辊上的横切刀组成。
底刀与横切刀之间的刀隙应该小于切纸的厚度这样可以保证刀口的光洁平滑。
刀隙的大小可以用螺栓调节。
刀片装在刀辊上不是沿着平行于其轴线方向来装配的，而是沿着螺旋线装配的。
这样延长了剪切时间，可以减少切纸时各零件的应力，降低功耗，延长了刀片的使用寿命。
本设计中采用的是单辊刀式机构。
这套裁切系统使用单独的调速电机带动，主要用来实现辊刀的转动切割，以及加速牵引辊子的转动带动裁切成的平张的纸垫高速离开裁切刀。
要实现这两个基本功能，可以有两个方案来实现。
方案一,用一个调速电机带动辊刀的切割，而加速辊的转动由主传动分配而来。
这样可以保证加速辊的稳定转速。
方案二，辊刀的转动切纸和加速辊子的转动都是由一个调速电机带动，加速辊子的运动速度是通过一个无级变速器来控制的.
加速辊子的速度没有特别的要求限制（加速辊子的线速度要比切纸前的速度快5％左右，只是要求能够牵引纸张加速离开切纸机，由于速度较快，如果切割还有少量的余量，可以快速拉断），前边的纸速不会有多大的偏差，两者之间的传动比不是很大。
可见，第二个方案的传动链较长，功率损失很大,而且控制方面的实际也很复杂。
所以，我在本设计中采用的是第一个方案。
由一个调速电机完成裁切功能,而加速辊子的功率是主电机分配来的。
由于上述两个传动之间的空间距离较大，所以在本设计中多采用的是链传动。
链传动能保持准确的平均传动比，传动效率教高，在教远距离的传动中其传动结构显得更为紧凑。
所以，加速辊子的转动，以及主传动轴的转动，都是经过链传动而来的。
本设计中链传动能满足各个轴转动方向的要求，传动简单。
仅仅是由四根传动轴：
辊子轴，主传动轴，辊刀轴以及减速器出来的轴。
可见，采用链传动是非常合理的。
根据设计的要求,即:
年产量要达到为300万米,按照每天单班8小时,每周五天工作日计算,每年工人的假期共为一个月。
所以这套设备中纸垫的最小速度为：
考虑到有时会有问题出现因此：
取V=0.5
这个速度将是纸在这套设备中恒定的速度,在各个环节中走要采用,防止纸的堆积,或者是纸的拉断.
3调速电机的选用
电动机为各个运动部件提供所需要的功率,在本设计中我选用的方案是调速电机经过带轮,减速器,通过链轮传递给刀辊轴,带动刀辊转动,辊刀裁纸.在选择调速电机之前需要解决好的问题包括：
辊刀切纸功率的计算
减速器的选择
调速电机的选择
3.1辊刀切纸功率的计算
本次设计中裁切的纸规格为100g/cm^2定量的牛皮纸，选用一级的，其撕裂度为1320mN,设计中裁切的纸垫为三层牛皮纸涂胶后辊压而成的。
在设计计算过程中，可以认为剪切过程中纸垫的厚度为单张牛皮纸的3倍。
即如果一张牛皮纸的厚度为r,则三张叠加后的厚度为3_.简图如下所示：
图3-1
假设在切单张纸时，纸的抗剪截面应力为
（3-1）
根据纸张的物理特性，以及纸的撕裂度的定义，现在可以近似的求解出切单张纸的过程所需要做的功W:
（3-2）
在切三张纸的情况下，我们可以认为纸的各种性质均不发生改变，抗剪截面应力也不改变。
切三张纸制成的纸垫时，可以简单认为厚度变为单张纸的3倍，如上图所示:
根据三角形的相似性，在厚度变为原来3倍的情况下,易知其剪切面积将变为9A，而此时的剪切力相应变为
，根据应力求解公式：
同种材料
不发生改变,根据简单的正交关系可以得出：
=9Q（3-3）
该剪切力的作用位移时相同的，所以剪切功W正交于Q,由于
=9Q，所以可以得出切三张纸时的剪切力做的功为
刀片在刀辊上不是沿着平行于其轴线方向来装配的，而是沿着螺旋线装配的。
这样，延长了剪切时间，并由此减少了切削时各种零件的应力，降低功率消耗，延长刀片的使用寿命。
在沿着螺旋线装刀时，剪切时间等于：
（3-4）
K——刀辊常数（刀辊长度b0与螺旋线节距S的比值），一般等于0.03―0.07.
N——刀辊转数（转/分）
可以得出剪切时消耗的功率为:
（3-5）
由于这是切三张纸时所需的最小功率，为保证能够顺利而又安全的的完成裁切功能，又由于裁纸的厚度要求可调的，即可以裁切更多层的纸张。
必须让电动机可以给它提供至少的功率。
P=
经过验算这个功率可以切至少5张的纸,从而达到切纸厚度可调的要求.
则由轴传给减速器输出轴传递给刀辊轴的功率为
所以从调速电机传出的功率最少是
（3-6）
=0.99---滚动轴承的效率
=0.96---链轮的机械传动效率
=0.95~0.96----双级圆柱齿轮减速器的传动效率
=0.99---圆锥滚子轴承的机械传动效率
=0.96~0.98---同步齿形带的机械传动效率
3.2减速器的选择
电机输出的转速较高,而刀辊所需要的转速为38r/min,相对较低.若直接用齿轮和链轮间的传动比来实现变速的要求,则传动装置将会非常的复杂,也会占用很大的空间.所以在实际的设计中不会采用,而是采用一个标准减速器,可以使设备简单.而且传动精确,有助于提高所设计机械的精度.
从减速器传出的功率通过链轮传递给裁切刀,已经计算出辊刀的转速为38.1r/min为了使链轮的尺寸不至于过大,也就是链传动选择较小的传动比.链轮选的传动比为1.4,则小链轮的转速为38.1×14=54.2,所以我选择的是输出转速为54r/min的两级减速器.
根据设计结果的要求,选择ZLY型的14级,规格为112的两级减速器.它的公称输入转速为750r/min,公称输出转速为54r/min,公称输入功率为9.8K.下边是减速器的校合:
3.2.1按照减速器的机械强度功率表选取
一般情况下要计及工矿系数Ka,特殊情况下还要考虑安全裕度.因为裁切机械在切割时会有一定量的冲击,认为是中等冲击载荷,
查表2-10得
=1.5则其计算功率为
=
=1.1
1.5=1.65（KW）（3-7）
减速器输出的转速为
=53.65r/min
则输入转速为
（3-8）
根据传动比为i=14以及输入转速
=751r/min接近公称转速n=750r/min并且要求
查表2-9,选用标准减速器ZLY112,
当i=14,
=750r/min时,
=9.8KW,
当输入转速为
=751r/min时,折算公称功率
=
（KW）（3-9）
很明显
=1.65KW<
=9.81KW,所以可以选用标准减速器ZLY112-14,JB/8853---1999
3.2.2校核热功率Pt能否通过
=
（3-10）
查表2-18~表2-20得:
=1.35-----环境温度系数,见表2-18
=1----载荷率系数,见表2-19,每天工作8小时
=1.75----许用功率利用系数,见表2-20.
其中
=
=3.54KW
查表2-15,没有冷却措施,空间很小,厂房很小,环境气流速度为0.5m/s
的条件下,标准减速器ZLY112的热功率
=16KW
在厂房较大一些,环境的气流速度更大,以及有盘状管冷却或者循环油润滑的条件下,减速器的热功率会相应的变大一些.最大可以达到48KW,在没有冷却措施的条件下都可以满足使用要求,所选减速器可以在本机构中使用。
3.3调速电机的选择
根据防渗漏纸垫制纸机组的裁切机构的设计要求,裁切纸幅的长度要求可调,而整条生产线上纸幅的速度是恒定的0.5m/s,要想改变切纸的长度只能通过改变辊刀的切纸速度来实现裁切长度的调整,而辊刀的转速最终是由电动机的转速决定的.所以需要选择可以调速的电机.
根据上边计算的功率,选择YCTD系列电磁调速电机,所选电机型号为YCTD112-4B,其主要参数:
额定功率为1.5KW,
调速范围1250-100r/min,最适合使用的速度范围是600~800r/min.
额定转距7.1Nm.
此处省略 NNNNNNNNNNNN字。
如需要完整说明书和设计图纸等.请联系 扣扣：
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结论
这个设计通过邹院长精心的指导和自己近三个月的学习，我获益匪浅
这次设计包括各种传动装置的选择与设计计算，还有气缸的计算选择，电动机，减速器的选择。
要实现裁切这个过程，首先要解决功率的分配问题，而功率需有调速电机经过减速装置后提供。
其次是解决一些部件之间传动部分的设计，通过这部分，学会了链轮、联轴器型号的选择，以及各个传动装置之间传动比的选用。
让所学知识与实践相结合，使自己对机械设计制造极其自动化这门课有了更加深入的了解，让自己更加热爱自己所学的专业，并熟练掌握了AutoCAD及办公软件的使用。
总结
本次设计经过一定的准备时间，于二月份正式开始，五月上旬完成。
所用参考资料一部分是指导老师邹院长所给，一部分来源于图书馆及网络，为了准备与课题相关的资料，由于时间不足和条件限制，只能从网上和图书馆查阅了一些与课题相关的科研技术动态。
本项目研究的是机械传动及整体布局，在关注节能的今天，我们必须设计出节能的设备。
本篇论文主要是根据现代工业的需求所写的，其主要内容是链轮传动的设计。
为圆满完成这次设计任务，我综合四年所学知识，并在图书馆查阅了大量的文献资料，收集了很多与传动相关的资料，以做到尽善尽美。
本次毕业设计对我来说是一次考查,既考查在这四年大学里的学习情况,也考查了我在与所学专业相关领域运用所学知识的能力，还改进了自己在人际关系上的做法.在进行此次毕业设计之前,我对于传动设备只是一个感性的认识。
通过此次设计使我更多的了解了传动的方式及其设计时的关键。
尽管作了大量的准备工作和艰苦的努力，但由于是最初的设计者，设计工作还有缺陷，其中难免有不足之处，现在还远不能说设计完美，相反，还须在实践中不断发展，不断修改，不断完善。
我们八人工作组殷切期望老师不吝赐教，多加指正!
致谢
本次设计是在邹景超教授的精心指导下完成的。
他以其渊博的知识，严谨的治学态度和高度的责任心，给我们的学习和生活都带来了很大的影响，将使我终身难忘，并将激励我在今后的工作中奋发向上，借此在毕业设计完成之际，向邹老师表示衷心的感谢，并致以崇高的敬意。
尤其是邹老师在百忙之中，不辞辛劳，对我的许多无知的提问耐心的回答，再次感谢邹老师在本次设计中给予的无私的帮助。
无论是在理论学习阶段，还是在论文的选题、资料查询、开题、研究和撰写的每一个环节，无不得到导师的悉心指导和帮助。
我愿借此机会向导师表示衷心的感谢！
同时，也对关注关心我们的所有人表示敬意！
感谢与我一起设计的其他七位同学，在与他们相互讨论中，我对所学的知识加深了印象，对课题有了更深刻的理解，这使我在毕业设计开始时就能较快地进入课题。
在合作过程中，与他们融洽的相处为我提供了很好的设计氛围。
在此，我非常高兴能与他们合作，同时感谢他们对我的无私帮助。
回顾四年学习期间的一千余个日日夜夜，自己静心钻研，潜心学习，并取得初步学习成果而感到欣慰。
欣慰之余，我要向关心和支持我学习的所有领导、老师和朋友们表示真挚的谢意！
感谢他们对我的关心、关注和支持！
参考文献
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[14]MachineDesign.Vol.65No.1Jan.8,1993
[15]GearDesignandApplicationNicholas.P.Chronics,1967
附录
毕业设计清单
编号
名称
数量
页数
01
说明书
1
40
02
装配图
1
1张A0
03
零件图
7
4张A1
04
开题报道
1
1
05
文献综述
1
5
06
英文翻译
1
7
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