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1、前言机械原理课程设计是为了培养学生的开发和创新机械产品的能力，高等学校 工科本科机械原理课程教学基本要求中对机械原理课程设计提出的要求是： “结合一上简单的机械系统，综合运用所学理论和方法，使学生能受到拟定机械 运动方案的初步训练，并能对方案中某些机构进行分析和设计”。在机械原理课 程中加强机械运动简图设计能力的培养，已越来越为广大师生所认识。机械原理课程设计要求针对某种简单机器（它的工艺动作过程比较简单）进 行机械运动简图设计，其中包括机器功能分析、工艺动作过程确定、执行机构选 择、机械运动方案评定、机构尺度综合等等。通过机械原理课程设计，可以进- 步巩固、掌握并初步运用机械原理的知识和理论
2、，更为重要的是培养开发和创新 机械的能力。创新能力的培养在机械原理课程设计中占有十分重要的位置。通过机械原理课程设计培养了学生的系统设计和机构设计能力、开发和创新 能力及应用计算机的能力。机械原理课程设计已取得了预期效果，使机械原理课 程教学有了新发展，其意义是深远的。一:课程设计任务书2二:功能和设计要求3三:总功能分解4一总功能分析4二功能元分解4三功能元求解4四：机械运动方案的选择评价及确定5五:运动循环图11六:原动机的选择12七：机械传动系统和执行机构的设计14八:体会17九：参考文献18课程设计任务书题目：半自动平压模切机工作原理及工艺动作过程半自动平压模切机是印刷、包装等行业压制
3、纸盒纸箱等纸制品的专用设备，它可用来对各种 规格的白纸板及厚度在4mm以下的瓦楞纸板以及各种高级精细的印刷品进行压痕、切线、折 叠以及压制凹凸商标等，经过压痕、切线的纸板，用手工或机械沿切线处去掉边料后，沿压 出的压痕可折叠成各种纸盒、纸箱，或制成凹凸商标，可以成批量的生产，实现规模化。它的工艺动作主要有两个：一是将纸板走纸到位，二是进行冲压模切。原始数据及设计要求1）每小时压制纸板3000张。2）上模固定，下模向上移动的行程长度H二50 士 0.5mm，回程的平均速度为工作行 程的平均速度的1.3倍。3）工作行程的最后2mm范围内受到生产阻力Pc = 2x 106 n，回程时不受力。下模和滑
4、 块的质量共约120kg。4）工作台面离地面的距离约1200mm。5）所设计的机构性能要良好，结构简单紧凑，节省动力，寿命长，便于制造。设计方案提示1）走纸机构可采用双列链传动，走纸横块其两端分别固定在前后两根 链条上，横 块上装有若干夹紧片以夹紧纸板。主动链轮由间歇运动机构带动以实现定时走纸。2）模切机构一般可采用六杆冲压机构，在红板停顿时进行冲压模切。冲压机构要求 急回并节省动力。3）由于冲压模切机构仅在短时间内承受很大生产阻力，为了减小周期性速度波动可 选用较小容量的电机，一般需安装飞轮。设计任务1）根据工艺动作要求拟定运动循环图。2）进行送料、模切机构的选型。3）机械运动方案的评定和选
5、择。4）根据给定的生产阻力及工作裕量选定合适的电动机。5）进行飞轮设计。6）按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案。7）画出机械运动方案简图。8） 对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。指导老师（签名）年 月 日二、半自动平压模切机的功能和设计要求：1. 功能半自动平压模切机是印刷、包装等行业压制纸盒纸箱等纸制品的专用设备, 它可用来对各种规格的白纸板及厚度在4mm以下的瓦楞纸板以及各种高级精细 的印刷品进行压痕、切线、折叠以及压制凹凸商标等，经过压痕、切线的纸板， 用手工或机械沿切线处去掉边料后，沿压出的压痕可折叠成各种纸盒、纸箱，或 制成凹凸商标，可以成批量的生产，实现规模化。压
6、纸工艺过程分为“走纸”和“且模”。上模固定，下模冲压。1）将纸板走纸到位。2）进行冲压模切。2. 原始数据和设计要求1）每小时压制纸板3000张。2）上模固定，下模向上移动的行程长度H二50土 0.5mm，回程的平均速度 为工作行程的平均速度的1.3倍。3）工作行程的最后2mm范围内受到生产阻力Pc二2x 106 N,回程时不受力。 下模和滑块的质量共约120kg。4）工作台面离地面的距离约1200mm。5）所设计的机构性能要良好，结构简单紧凑，节省动力，寿命长，便于制造。三总功能的分解：一、总功能的分析半自动平压模切机是印刷、包装等行业压制纸盒纸箱等纸制品的专用设备， 其主要功能是进行压痕、
7、切线、折叠以及压制凹凸等。二、功能分解根据工艺动作要求可将其总功能分解为两个分功能：1）将纸板走纸到位;纸板走纸过程中，要求传动纸板的机构间歇运动，也 就 是说，此功能完成的是纸板间歇移动运动。2）进行冲压模切；冲压模切过程中，要求执行机构上的冲压构件上下往复 移动，以达到压痕，切线，压凹凸的功能，因此，这个功能的主要作用就 是保证冲压构件，滑块的上下往复运动。三、功能元求解形态学矩阵：功能功能元解走纸带传动机构齿轮齿条 机构双列链传动 机构滚珠丝杆 传动机构冲压模切曲柄滑块 机构移动从动件 凸轮机构连杆凸轮 组合机构多杆机 构不完全 齿轮齿 条机构四机械运动方案的选择评价及确定：根据功能元求
8、解的形态学矩阵，可以求出半自动平压模切机的机械运动方案数目为：N 二 4 x 5 二 20现在我们可以根据给定的条件、各机构的相容性和尽量使机构简单等要求来选择方案：根据机构的功能，运动规律的形式，传动精度高低，机构的工作性能，应用 范围可调性，运转速度，承载能力，机构的动力性能，加速度峰值，可靠性，经 济性，（制造难易，能耗大小），结构紧凑（尺寸，重量，结构复杂性）等要求来 选择方案。由此可以选择两个结构比较简单的方案。模切冲压机构：方案一：双列链传动机构，多杆滑块机构。方案二：带传动机构，连杆凸轮组合机构。万案号A从发电机传递动力B变速，改变旋向C产生急回运动D急回运动12皮带链皮带链凸轮
9、杆曲柄摇杆机构曲柄滑块机构走纸机构：方案一、带轮机构，凸轮，夹子,方案二、链轮机构，特殊齿轮。1 2A纸板的输送B纸板的停歇C纸板的定位带轮机构链轮机构凸轮特殊齿轮夹子对这两个方案，可以用模糊综合评价选优。两种机构各项性能指标的评价如 下:标 旨 扌 匕匕 厶冃 性目 项 体 具构 机 杆 多构 机 合A功能到达畳 匕匕莖 厶冃立只剎高 如叶较任意亦高 和较B工作性”围宇度力 范剛速能 用仍转载 应可运承较广 较好高较 大广好高大 较较较较-C动力性度性性 速磨靠 加耐可大磨靠 较耐可小好靠 较较可-D经济性一易小 难处大 造Q耗東口匕匕 周厶冃便般易方一难便般 较较一E结构紧凑一尺寸 重 量
10、 结构复杂性大轻单 较较简小重杂 较较复性能指标具体项目带轮机构链轮机构A功能S1运动规律0.750.75S2传动精度0.250.5性 能S3应用范围0.750.75S4可调性0.50.5S5运传速度0.50.75S6承载能力0.751S7加速度0.50.5S8耐磨性0.250.75S9可靠性0.750.5能S10制造难易0.50.5S11调整方便性0.50.5S12能耗大小0.50.75性ES13尺寸0.750.75S14重量0.50.75S15结构复杂性0.250.5H 值49.2570.5由以上分析，显然可以得到以上结论：多杆滑块机构在承受载荷，加速度， 耐磨性，制造难易，重量和结构复杂
11、性这些具体项目的性能明显优于连杆凸轮组 合机构，而这些指标对于半自动平压模切机来说是很重要的，因此，在两者之间 选择六连杆机构。至于在运动规律和尺寸方面，连杆凸轮机构所占的优势，在半 自动平压模切机的设计要求中不是很重要考虑的，因此可以忽略六连杆机构在此 方面的不足。综上所述，选择六连杆机构作为冲压模切机构。带传动机构和链传动机构的选择。带传动结构简单，维护方便，成本低廉， 冲击力小，传动平稳，噪声小，但是传动效率低，寿命较短等缺点。链传动机构 因多对齿轮同时啮合，要求承载能力大，传动效率高，以及可实现中心矩较大的7777夹子纸板，双列链传动俯视图（走纸机构方案二）i链条链轮槽轮TTTTTTT
12、7滑块拨盘减速器电动机半自动平压模切机的机构（方案一）电动机与槽 轮拨盘垂直zd/电动机与槽 轮拨盘垂直五：运动循环图对于半自动平压模切机运动循环图主要是确定冲压模切和走纸两个执行构 件的先后顺序，以利对各执行机构的设计、装配和调试。半自动平压模切机的模切机构为主机构，以它的主动件的零位角为横坐标的 起点，纵坐标表示各执行构件的位移起迄位置。丰冲压模切六：原动机的选择1、常用原动机的运动形式运动形式实例连续转动电动机油压马达 气动马达柴油机等往复运动直动电动机气缸 液压机往复摆动摆动油缸摆动气缸2、常用原动机的驱动方式名称驱动方式优缺点单机集 中驱动由一台原动机 通过传动装置 驱动机构传动装置
13、复杂，操作麻 烦，功率大，价格较便宜多机分 别驱动由多台原动机 通过传动装置 驱动机构传动装置较为简单，操作 方便，每个动作的功率较 小，数目多，成本高3、选择原动机应考虑的因素1) 必须考虑现场能源供应情况。2) 必须考虑到原动机的机械特性各工作制度与工作机相匹配。3) 必须考虑到工作机对原动机提出的起动，过载运转平稳性，调速和控 制等方面的要求。4) 必须考虑工作环境的因素。5) 必须考虑工作可靠，操作简易，维修方便。6) 为了提高机械系统的经济效益，必须考虑经济成本，包括初始成本和 运转维护成本，此外，所选取的原动机的额定功率必须满足负载需要，但 也不宜过大，对电动机来说选电动机功率过大造成功率因素过低也是不经 济的。4、原动机的选择根据半自动平压模切机的设计要求以及综合原动机选择时应考虑的因素，可 以初步选定Y系列三相异步电动机作为半自动平压模切机的原动机。根据半自动平压模切机的设计要求可得：工作功率 Pmax 二(Pc + mg)x 2 x 10：60W + mg x(5 - 2) x 1060W=(2=1.1KW工作电流I
