寵物墊生產(chǎn)線的部件機械設(shè)計,寵物墊生產(chǎn)線的部件機械設(shè)計,寵物,生產(chǎn)線,部件,機械設(shè)計 1 緒論 時光如水，歲月如歌，短短四年的大學(xué)生活轉(zhuǎn)眼就站走到了末尾。在這四年中，我不僅在課堂上學(xué)到了大量的基礎(chǔ)理論知識，而且初步掌握了一定的專業(yè)知識和專業(yè)技能，盡管每學(xué)期都有一次理論聯(lián)系實際的學(xué)習(xí)機會，我們曾到校辦工廠動手操作加工零件，參觀學(xué)習(xí)，但這對于我們從整體提高設(shè)計能力，理論聯(lián)系實際的能力還是不夠的。我選的設(shè)計課題是寵物墊生產(chǎn)線的部件機械設(shè)計，是根據(jù)外面工廠實際要求進(jìn)行設(shè)計的，這就要求我們要從各個方面綜合考慮生產(chǎn)線的可行性。這次設(shè)計不僅鍛煉我們要養(yǎng)成綜合分析、全面考慮的習(xí)慣，而且要我們明白了工程問題都要經(jīng)過實踐的嚴(yán)格考驗，不允許有半點粗心大意，要求我們不論是在學(xué)習(xí)中還是以后的工作中，始終要堅持科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹⒁唤z不茍的工作作風(fēng)，認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，講求實效的工程觀點。 我選的設(shè)計課題是“寵物墊生產(chǎn)線的部件機械設(shè)計”。隨著我國人民生活水平的提高和生活質(zhì)量的改善，城市中喂養(yǎng)寵物的家庭的數(shù)量迅速膨脹，本來就不富余的居住空間，由于寵物這一特殊成員的加入，使室內(nèi)的環(huán)境衛(wèi)生的保持成為一大難題。寵物墊就是針對這一情況應(yīng)運而生的。它的出現(xiàn)使用使喂養(yǎng)寵物家庭的室內(nèi)環(huán)境得到很大的改善，并且它的價格也非常便宜，一般市民都能接受，因此很快得到大量的使用。 從世界范圍來看，一個國家的造紙工業(yè)發(fā)展水平始終高于國家的經(jīng)濟增長水平，它標(biāo)志著一個國家的文化教育事業(yè)的發(fā)展水平和文明程度。同樣，生活用紙20年前還是單一衛(wèi)生用紙，發(fā)展到現(xiàn)在的日常生活用紙、生理衛(wèi)生制品和一次性用品，已有6大類近50多個品種。目前，發(fā)達(dá)國家的人均年消費量普遍超過10kg，而中國的人均年消費量僅1.84kg，為發(fā)達(dá)國家人均年消費量的十分之一。從產(chǎn)品品種來看，中國的生活用紙消費中的95%為單一的衛(wèi)生紙、餐巾紙、衛(wèi)生巾，僅涉及到生活用品的十分之一。在數(shù)量、品種、產(chǎn)品檔次、消費層次上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家和地區(qū)。 目前，我國的一次性紙衛(wèi)生制品雖然已經(jīng)起步并得到長足發(fā)展，需求量在迅速增長，而我國現(xiàn)有的一次性紙衛(wèi)生產(chǎn)品在品種、質(zhì)量上還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足全國人民的需求。近年來，國內(nèi)外投資商相繼引進(jìn)了高速寵物墊生產(chǎn)線及衛(wèi)生巾、餐巾紙、面巾紙、嬰兒尿布等加工設(shè)備，但由于引進(jìn)這些設(shè)備非常的昂貴，所以，我國大部分中小企業(yè)難以接受。另外，由于一次性制品應(yīng)具有價格低廉這一內(nèi)在要求，所以，對此投資不應(yīng)太高，以免增加它的生產(chǎn)成本。在這種國內(nèi)環(huán)境和我國現(xiàn)有的技術(shù)水平下，我們急切需要設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單、效率高、有自主產(chǎn)權(quán)的簡易式寵物墊生產(chǎn)線。 在此情況下，我們在老師的要求指導(dǎo)下，借鑒了各種相關(guān)生產(chǎn)線的運作流程和工作方式，盡力試設(shè)計了一種寵物墊生產(chǎn)線，我負(fù)責(zé)里面的部件機械設(shè)計。但由于人力、物力和時間等原因，其中還存在著許多不足，原則上已經(jīng)達(dá)到此生產(chǎn)線的基本操作要求。希望老師多提寶貴意見，多加指導(dǎo)以利于以后有時間可以加以改正。 本生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)簡單、操作簡易、體積適中、價格便宜，很適合當(dāng)前我國中小企業(yè)的生產(chǎn)要求。另外，其生產(chǎn)精度和效率都很高，所以該生產(chǎn)線的產(chǎn)品在質(zhì)量和類型上都能滿足市場的需求。 在設(shè)計過程中，我得到了高金蓮老師的悉心指導(dǎo)，高老師豐富的教學(xué)和實踐經(jīng)驗，在各個方面都給予了莫大的幫助，提高我設(shè)計和理論聯(lián)系實際的綜合能力。同時，高老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和誨人不倦的精神都讓我收益匪淺。在此，我對高老師和其他在設(shè)計過程中給我我?guī)椭耐瑢W(xué)表示衷心的感謝。 2寵物墊生產(chǎn)線介紹 2.1概述 通過深入的觀看老師所給的生產(chǎn)線錄象和對生產(chǎn)線的調(diào)研，對多種生產(chǎn)線的反復(fù)比較，最后我們設(shè)計了這條寵物墊生產(chǎn)線。此寵物墊生產(chǎn)線包括來年感部分：寵物墊的生產(chǎn)和寵物墊的折疊。這兩部分聯(lián)機同步，由同一臺電機傳動動力，主電機采用無級調(diào)速。該生產(chǎn)線的設(shè)計思想是簡易式和多功能式。由所生產(chǎn)的紙產(chǎn)品的特點和各種傳動系統(tǒng)特點的比較，最后確定此生產(chǎn)線主要傳動系統(tǒng)包括：鏈傳動、皮帶傳動、齒輪傳動、蝸輪傳動和螺紋傳動等。寵物墊從生產(chǎn)棉芯、壓實、切斷、熱封、打折等各部分采用內(nèi)聯(lián)系運動，通過同步帶和鏈條有機的銜接在一起。同時個部分通過差速器調(diào)整相位，使各部分動作協(xié)調(diào)一致。 2.2設(shè)備特點 ①噪音小，粉塵少，耗電量低； ②結(jié)構(gòu)簡單，國產(chǎn)率高，所以成本低廉； ③操作簡易，可靠性強，精度和效率高； ④具有施加高分子吸水劑的功能，使產(chǎn)品輕型化； ⑤具有完整的生產(chǎn)和折疊功能。 2.3產(chǎn)品規(guī)格 棉芯寬：405 棉芯長：S260 L560 總寬：450 總長：S300 L600 2.4產(chǎn)品生產(chǎn)流程 生產(chǎn)棉芯→壓實→切斷棉芯→熱封→成品切斷→打折 2.5各種傳動系統(tǒng)的比較 2.5.1傳動裝置的作用和分類 各種傳動裝置是將原動機的運動和動力轉(zhuǎn)化為符合工作機需要的中間裝置。傳動裝置一般功能有： 減速或增速； 改變運動形式： 分配運動和動力： 實現(xiàn)停歇，結(jié)合、分離、制動或反轉(zhuǎn)。 除上述功能外，某些機器由于結(jié)構(gòu)、部位布置或其他需要等原因，也有采用傳動裝置以實現(xiàn)聯(lián)結(jié)或其他作用。 傳動裝置按其工作原理可分為機械傳動、流體（液體、氣體）傳動、電力傳動三類。寵物墊生產(chǎn)線主要機械傳動。機械傳動按傳動力原理可分為摩擦傳動、嚙合傳動和推壓傳動（如凸輪機構(gòu)傳動）三類；按傳動裝置的結(jié)構(gòu)可分為直接接觸傳動和有中間撓性（或剛性件）的傳動；按傳動比能否改變可分為固定傳動比、可調(diào)傳動比和變傳動比，變傳動比是指在工作過程中傳動比按一定規(guī)律周期性變化，如非圓齒輪傳動、不完全齒輪傳動等。機械傳動常用的類型如下表所示。 摩擦傳動 直接接觸 摩擦輪傳動 摩擦式無級變速器 有中間撓性件 帶傳動 帶式無級變速器 繩傳動 嚙合傳動 直接接觸 普通齒輪傳動 行星齒輪傳動 蝸桿傳動 螺旋傳動 有中間撓性件 鏈傳動 鏈?zhǔn)綗o級變速器 同步帶傳動 推壓傳動 直接接觸 凸輪傳動 棘輪傳動 槽輪傳動 有中間撓性件 連桿機構(gòu) 表2-1 2．5．2選擇傳動方式的一般原則 選擇機械傳動形式時，常需要根據(jù)一些指標(biāo)，其中比較重要的是：傳動效率，輸入、輸出軸的布置，外輪廓尺寸，重量，工作壽命，可靠性，價格，以及結(jié)構(gòu)工藝性等。一般情況對小功率的傳動，在滿足工作性能的前提下，選用結(jié)構(gòu)簡單，初始奮勇低的傳動，如帶傳動、鏈傳動、普通精度的齒輪傳動等。對大功率傳動，尤其是需要長期連續(xù)運動的傳動，應(yīng)優(yōu)先選用效率高的傳動，如高精度齒輪傳動等，以節(jié)約能源，降低運轉(zhuǎn)和維護(hù)費用。 要求傳動齒輪緊湊時，應(yīng)優(yōu)先選用齒輪傳動、蝸桿傳動、行星齒輪傳動等。要注意通常說蝸桿傳動結(jié)構(gòu)緊湊、輪廓尺寸小，這只是對傳動比較大時才是正確的，當(dāng)傳動比不是很大的時候（如i≤10），此優(yōu)點并不顯著。 當(dāng)傳動的噪聲受到嚴(yán)格限制時應(yīng)優(yōu)先選用帶傳動、蝸桿傳動、摩擦傳動或螺旋傳動。當(dāng)需要采用其他傳動時，也需要從制造和裝配精度、結(jié)構(gòu)上等方面采取措施，力求降低噪聲。 當(dāng)運動有同步要求和精度的傳動比要求時，只采用齒輪傳動、蝸桿傳動、同步帶傳動、鏈傳動等，而不能采用有可能打滑的帶傳動、摩擦傳動等。此外，還需要考慮布置上的要求，如兩軸的間距大小，兩軸上平行傳動還是垂直傳動或交叉?zhèn)鲃?，要根?jù)這些要求選出恰當(dāng)?shù)膫鲃有问健? 傳動形式的選擇往往需要進(jìn)行反復(fù)分析比較，不要時應(yīng)擬訂出兩個或兩個以上方案，最終確定最佳方案。 2．5．3各種傳動的比較 1.帶傳動 一般說來，帶傳動是一種摩擦傳動，由具有彈性和柔性的帶饒在帶輪上所產(chǎn)生的摩擦力來傳動運動和動力。帶傳動主要用在中、小功率傳遞中，傳動平穩(wěn)，噪音小。與其他傳動相比，帶傳動是一種比較經(jīng)濟的傳動形式。 帶傳動一般有以的特點： 1) 帶有良好的饒性，能吸收震動，緩和沖擊，傳動平穩(wěn)噪音小。 2) 當(dāng)帶傳動過載時，帶在帶輪上打滑，防止其他機件損壞，起到保護(hù)作用。 3) 結(jié)構(gòu)簡單，制造，安裝和維護(hù)方便。 4) 帶與帶輪之間存在一定的彈性滑動，故不能保證恒定的傳動比，傳動精度和傳動效率較低。 5) 由于帶工作時需要張緊，帶對帶輪軸有很大的壓軸力。 6) 帶傳動裝置外廓尺寸大，結(jié)構(gòu)不夠緊湊。 7) 帶的壽命較短，需經(jīng)常更換。 由于帶傳動存在上述特點，一般情況下，帶傳動傳動的功率P≤100KW，帶速v=5-25m/s，平均傳動比i≤5，傳動效率為94%-97%。同步齒形帶的帶速為40-50m/s，傳動比i≤10，傳遞功率可達(dá)200KW,效率高達(dá)98%-99%。 由于傳動帶的材料不是完全彈性體，因而帶在工作一段時間后會因塑性變形而松弛，使帶傳動的張緊力降低。為保證帶傳動的正常工作，需要張緊裝置。 圖 2．鏈傳動 鏈傳動由鏈條和主、從動鏈輪所組成，依靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來傳遞運動和動力。屬于帶有中間撓性件的嚙合傳動。具有以下特點： 　　　 　　與帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，能保持準(zhǔn)確的平均傳動比，傳動效率高； 需要的張緊力小，徑向壓軸力小； 能在高溫及低速、有油污等惡劣環(huán)境下工作； 與齒輪傳動相比，鏈傳動制造精度和安裝精度要求較低，成本低廉，可遠(yuǎn)距離傳動，結(jié)構(gòu)簡單。 鏈傳動的主要缺點是不能保持恒定的瞬時傳動比；磨損后易發(fā)生跳齒；工作時有噪聲。不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動中應(yīng)用。　 鏈傳動的張緊 鏈傳動的張緊對提高工作可靠性，延長使用壽命有明顯的效果。但應(yīng)注意過分的張緊會使鉸鏈比壓增加，降低鏈傳動能力。 因此，在下列情況下需要張緊： 1) 鏈長磨損后伸長，為保證合理下垂度及松邊載荷 平穩(wěn)。 2) 兩輪中心距不可調(diào)或調(diào)整困難時； 3) 鏈輪中心距過工（A>50P）時； 4) 垂直布置時； 5) 脈動載荷、振動、沖擊； 6、速比大、小鏈輪包角小于120°。 鏈條張緊程度用下垂量h控制：hmin對垂直布置量為(0.01-0.015)A,對水平布置為0.02A；hmax對一般傳動為3hmin，對精密傳動為2hmin。 鏈傳動的張緊 鏈傳動張緊的目的，主要是為了避免在鏈條的垂度過大時產(chǎn)生哨合不良和鏈條的振動現(xiàn)象；同時也為了增加鏈條與鏈輪的嚙合包角。當(dāng)兩輪軸心連線傾斜角大于60°時，通常設(shè)有張緊裝置。 張緊的方法很多。當(dāng)鏈傳動的中心距可調(diào)整時，可通過調(diào)節(jié)中心距來控制張緊程度；當(dāng)中心距不能調(diào)整時，可設(shè)置張緊輪（下圖），或在鏈條磨損變長后從中取掉一、二個鏈節(jié)，以恢復(fù)原來的長度。張緊輪一般是緊壓在松邊靠近小鏈輪處。張緊輪可以是鏈輪，也可以是無齒的滾輪。張緊輪的直徑應(yīng)與小鏈輪的直徑相近。張緊輪有自動張緊（圖a、b）及定期調(diào)整（圖c、d）兩種，前者多用彈簧、吊重等自動張緊裝置，后者可用螺旋、偏心等調(diào)整裝置，另外還可用壓板和托板張緊（圖e）。 圖 鏈傳動的潤滑 鏈傳動的潤滑是決定鏈傳動工作能力和壽命的重要因素。良好的潤滑可使用使鉸鏈形成油膜，減少磨損和沖擊，防止鉸鏈膠合。鏈傳動的潤滑方法可按如下選擇。 1、當(dāng)傳速V<3-4米/秒時，可人工定期潤滑，每隔15-25小時加油一次，加于鏈條松邊，對于野外作業(yè)開式傳動機構(gòu)采用油脂潤滑。 2、當(dāng)傳速V介于4-6米/秒時，可定期浸油潤滑，進(jìn)行煮油或采用滴潤滑，每分鐘滴油5-20滴。 3、當(dāng)傳速V介于6-8米/秒時，可采用油池潤滑，鏈長浸油深度6-12毫米。 4、當(dāng)傳速V>8米/秒時，可采用濺油潤滑，采用甩油盤濺油，甩油盤浸油深度12-15毫米，線速大于3米/秒。也可采用壓力噴油潤滑，噴口對準(zhǔn)鏈條松邊嚙進(jìn)處，噴油量1-3毫升/分 鏈傳動有套筒鏈，套筒滾子鏈和齒行鏈等傳動。該生產(chǎn)線用套筒滾子鏈傳動。 3．齒輪傳動 齒輪傳動能傳遞兩個平行軸或相交軸或交錯軸間的回轉(zhuǎn)運動和轉(zhuǎn)矩，是一種應(yīng)用最廣泛的傳動，其主要優(yōu)點是： 1)效率高 在常用的機械傳動中，以齒輪傳動效率為最高，閉式傳動效率為96%~99%，這對大功率傳動有很大的經(jīng)濟意義。 2）結(jié)構(gòu)緊湊 比帶、鏈傳動所需的空間尺寸小。 3)工作可靠、壽命長 設(shè)計制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動，工作十分可靠，壽命可長達(dá)一二十年，這也是其它機械傳動所不能比擬的。這對車輛及在礦井內(nèi)工作的機器尤為重要。 4)傳動比穩(wěn)定 傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性能的基本要求。齒輪傳動獲得廣泛應(yīng)用，正是由于其具有這一特點。 其缺點： 齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不宜用于傳動距離過大的場合。 在高速運行的情況下，震動和噪音大。 齒輪的分類： ⑴按齒向分：直齒輪傳動、斜齒輪傳動、人字齒輪傳動 ⑵按工作條件分：閉式齒輪傳動、開式齒輪傳動 最常用的材料是鋼，其次是鑄鐵。該生產(chǎn)線選用的是45#鋼 軸交角∑=90°的標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動的強度計算。 設(shè)計參數(shù) 直齒錐齒輪傳動是以大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值的。在強度計算時，則以齒寬中點處的當(dāng)量齒輪作為計算的依據(jù)。對軸交角∑=90°的直齒錐齒輪傳動，其齒數(shù)比u、錐距R(圖<直齒錐齒輪傳動的幾何參數(shù)>)、分度圓直d1,d2、平均分度圓直徑dm1,dm2、當(dāng)量齒輪的分度圓直徑dv1,dv2之間的關(guān)系分別為： 令φR=b/R，稱為錐齒輪傳動的齒寬系數(shù)，通常取φR=0.25-0.35,最常用的值為φR=1/3。于是 由下圖可找出當(dāng)量直齒圓柱齒輪得分度圓半徑rv與平均分度圓直徑dm的關(guān)系式為： 圖 現(xiàn)以mm表示當(dāng)量直齒圓柱齒輪的模數(shù)，亦即錐齒輪平均分度圓上輪齒的模數(shù)（簡稱平均模數(shù)），則當(dāng)量齒數(shù)zv為 顯然，為使錐齒輪不至發(fā)生根切，應(yīng)使當(dāng)量齒數(shù)不小于直齒圓柱齒輪的根切齒數(shù)。另外，由式(d) 極易得出平均模數(shù)mm和大端模數(shù)m的關(guān)系為 3寵物墊生產(chǎn)線部件機構(gòu)設(shè)計 3.1壓實機構(gòu) 3.1.1概述 寵物墊棉芯生產(chǎn)出來后，首先經(jīng)過壓實機構(gòu)壓實。 3.1.2工作原理及裝配圖 圖3-1 圖3-2 工作原理：棉芯經(jīng)過一大兩小組成的一組光軸壓實，用這樣的光軸組合是為了接觸面大，接觸時間長，讓棉芯經(jīng)過充分的壓實。上刀軸外端接傳動帶，下邊兩光軸靠與上光軸的摩擦傳動。 3.2熱封機構(gòu) 3.2.1概述 寵物墊經(jīng)過壓實后要熱封周邊為成品切斷做準(zhǔn)備。熱合塊表面為斜紋狀，在紙品經(jīng)過時，將流延膜壓出斜紋，既完成邊封。將其側(cè)邊熱封起來主要是為了防止吸水劑的外漏，以及防止液體外漏等功能。在此過程中從外邊緣向內(nèi)熱封。 3.2.2工作原理及裝配圖 該部分功能的實現(xiàn)是由上下輥對滾完成的。上下輥都裝有熱封塊，熱封塊中鑲有電熱管和熱電偶，上下軸端均有電滑環(huán)和電刷接觸，電滑環(huán)上接有接線柱，可由導(dǎo)線通過軸中心孔接到輥上的電熱管和熱電偶上，這樣就形成了閉合回路，電熱管通電使熱合塊發(fā)熱，熱電偶將溫度信號反饋到控制系統(tǒng)，由溫度控制器進(jìn)行控制。 圖3-3 3.3折疊機構(gòu) 3.3.1概述 折疊機構(gòu)是指對寵物墊進(jìn)行兩次折疊：第一次由外向里疊，第二次由里向外疊。兩次折疊的機構(gòu)相似，只是折疊的方向不同。 3.3.2工作原理及示意圖 圖*為第一次折疊機構(gòu)（由外向里疊），圖*為第二次折疊機構(gòu)（由里向外疊） 第一次折疊寵物墊總寬的1/3。折疊后寬為S=450*2/3=300mm，第二次折疊總寬的1/3。最后折疊完的寵物墊寬度為S=450/3=150mm。 圖3-5 圖3-6 3.4切斷機構(gòu) 3.4.1概述 寵物墊棉芯經(jīng)過壓實，需要進(jìn)行滾切，實現(xiàn)棉芯的年成型。切斷后經(jīng)差速器調(diào)速拉開距離，為上面料做準(zhǔn)備，并且當(dāng)寵物墊經(jīng)過熱封，用傳動帶經(jīng)過折疊板后的成品切斷做準(zhǔn)備。 3.4.2工作原理及結(jié)構(gòu)圖 該裝置由上、下兩滾切刀軸構(gòu)成，上刀軸帶有滾切刀，靠板后鏈條帶動其軸端鏈輪旋轉(zhuǎn)，下刀軸為光輥，靠與上刀軸摩擦轉(zhuǎn)動。 初定切刀轉(zhuǎn)速為1r/片，即每轉(zhuǎn)一圈切出一個成品，則其直徑 D=L/π L——成品長度，取L=560mm； 則 D=L/π=560/π=178.25mm， 取D=178mm。 圖3-6 圖3-6為切斷的左視圖，圖3-6為切斷的主視圖，圖3-6為切斷的剖視圖。 圖3-7 圖3-8 結(jié)合部件裝配圖——滾切裝置中的具體結(jié)構(gòu)及前視圖，可以看出：定位機構(gòu)將紙品輸送到切斷部分。 由于此結(jié)構(gòu)要求的刀具比較寬，所以刀具選用一個寬直刀，刀的定位裝置放在刀輥軸的一個切臺上，有一個墊刀板，刀具和壓刀板組成。三部分靠一組螺栓連接到上刀輥上，刀具的連接孔是長孔，為了調(diào)節(jié)刀具的切斷直徑，刀具下方有對應(yīng)的一組螺栓來調(diào)節(jié)刀具的伸出長度。 3.5打折機構(gòu) 3.5.1概述 寵物墊經(jīng)過成品切斷后，還要進(jìn)行一次打折，以利于包裝。 3.5.2工作原理及裝配圖 圖3-9 圖3-10 由外接傳動帶動上部有個偏心輪，打折片靠偏心輪帶動在支撐軸上來回運動，從而實現(xiàn)打折過程。 3.6機頭粉碎機構(gòu) 3.6.1概述 寵物墊棉芯的原料為廢紙，靠機頭粉碎機把紙張粉碎，然后作為原料使用。 3.6.2裝配圖 圖3-11 如圖所示：紙帶傳送到粉碎裝置，針布輥把紙粉碎。 4主要部件介紹 4.1概述 整個寵物墊生產(chǎn)線在機械傳動過程中都是通過差速器來調(diào)相位的。為了能使寵物墊按已設(shè)計好的速度平穩(wěn)的從一個機構(gòu)進(jìn)入下一個機構(gòu)，皮帶在帶動寵物墊向前移動時，在皮帶的下面裝有真空箱和吸附板。 4.2差速器的工作原理及相關(guān)計算 4.2.1概述 相位可調(diào)差速器主要由一個NGW行星輪系和一對蝸輪蝸桿傳動構(gòu)成。常規(guī)傳動比1：3，并且該差速器可用來調(diào)整傳動系統(tǒng)的各部分相位，使寵物墊生產(chǎn)線的各部分協(xié)調(diào)一致。其中，NGW行星輪系減速的特點是：輸入軸和輸出軸在同一軸線上，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕；傳動過程中多為多齒嚙合，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，噪音低。 4.2.2工作原理及示意圖 圖4-1 如圖結(jié)構(gòu)示意圖所示，小中心輪（太陽輪）通過花鍵和左鍵軸相連接，大中心輪（內(nèi)齒輪）和蝸輪用螺釘固聯(lián)，行星輪通過輪軸聯(lián)接在行星架上，行星架的作用相當(dāng)于行星輪系的系桿，它與軸相聯(lián)。 當(dāng)寵物墊生產(chǎn)線的各部分工作相位一致時，蝸桿沒有輸入。此時由于蝸桿傳動反行程自鎖的特點，蝸輪不轉(zhuǎn)動，相當(dāng)于固定。因此，這時和蝸輪固聯(lián)的大中心輪成為固定的中心輪，輪系構(gòu)成行星輪系。原動力由左鍵軸輸入太陽輪，四個行星輪為從動輪繞太陽輪同時做自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)運動，支撐行星輪的系桿（左右輪架）通過花鍵軸將力輸出。 當(dāng)生產(chǎn)線的各部分工作相位不一致時，啟動微電機（微電機和蝸桿相聯(lián)），蝸桿此時有輸入，為正行程傳動。行星輪系的大中心輪隨蝸桿一起轉(zhuǎn)動，此時的輪系變成差動輪系，輪系的自由度W=2。原動件有兩個，即太陽輪和大中心輪，這兩個原動件帶動一個從動件（行星輪及行星架），屬于復(fù)合運動。其轉(zhuǎn)動方程為： 則： 左鍵軸和大中心輪有輸入，使的輸出有變化，帶動前視的傳動位置有變化，實現(xiàn)相位可調(diào)差速器的調(diào)相作用。 圖4-2行星輪系傳傳動關(guān)系示意圖 注：當(dāng)變?yōu)椴顒虞喯禃r，中心輪C變?yōu)椴还潭? 4.2.3傳動部分的受力分析 1.中心輪與行星輪受力分析如下圖所示，四個行星輪均勻分布，設(shè)n1順時針轉(zhuǎn)，則各輪在嚙合點處的受力如圖所示 圖4-3 由圖可見，各嚙合點處的受力關(guān)系為： =,=,=,= =,=,=,= =,=,=,= =,=,=,= =, =,=, = =,=,=,= 又由行星系分布的對稱性可知： 由此可見，只要求出一個輪上的嚙合點的受力，則其余各輪各嚙合點的受力均可求出。 又由圖和以上受力關(guān)系可得出： 1) 中心輪所受徑向力可相互抵消； 2) 中心輪所受切向力可形成力偶； 3) 行星架H所受徑向力可相互抵消； 4) 行星架H所受切向力可形成力偶。 4.2.4行星輪系的計算 圖 已知： =3 1.配齒計算 查《機械設(shè)計手冊》表22.2-1選擇行星數(shù)目，取nw=4，初取齒數(shù)=48， =24， =96。 驗算傳動比條件 正常傳動時，中心輪b固定 =/=1-=1-（-/）=1-（-96/48）=1+2=3 滿足傳動比條件。 驗算同心條件 m/2（+）=m/2（48+24）=36m=45mm m/2（-）=m/2（96-24）=36m=45mm ∴m/2（+）=m/2（-） 驗算裝配條件 由《機械設(shè)計手冊》式24.2-4得： 裝配條件（+）/nw=c（整數(shù)） （48+96）/4=36為整數(shù)，滿足裝配條件 驗算臨界條件 滿足2a∑180/nw＞dw即可 2*45∑180/4=63.64＞32.5 滿足 =48，=24，=96 2.承載能力的計算： NGW型行星齒輪傳動，其承載能力主要取決于外嚙合，估算外嚙合的齒輪強度。 ⑴選材料確定初步參數(shù) 已知大小齒輪材料20CrMnTi，滲碳淬火，齒面硬度HRC58~62，齒芯硬度HRC32~45。 小齒輪齒數(shù)（行星輪） =24 大齒輪齒數(shù)（太陽輪） =48 小齒輪直徑 =m*=1.25*24=30mm 其中模數(shù) m=1.25 =b/=20/30=0.67 齒輪圓周速度 v=（π**）（60*1000）=1.41m/s 選擇齒輪傳動的精度等級為7級。 確定載荷系數(shù)， 取=1.25，動載荷系數(shù)=1.1，=1，=1.2 則載荷系數(shù)==1.25*1.1*1.2*1=1.65 ⑵齒面接觸疲勞強度計算 ①確定許用應(yīng)力 a.總工作時間 =5*300*16=24000h b.應(yīng)力循環(huán)次數(shù) =60（） =60（900-150）24000=1.1×10 9 =60（）wn =60（450-150）×4×24000 =1.7×10 9 c.壽命系數(shù) ， 查圖取 =1 d.接觸疲勞極限 查圖取接觸疲勞極限 σHlim=1300μpa e.安全系數(shù)， 查取安全系數(shù) =1 f.許用應(yīng)力, ==1300/1=1300Mpa ②彈性系數(shù) ③節(jié)點系數(shù) 2.5 ④重合度系數(shù) 重合度 ε=1.88-3.2(1/+1/)=1.68 查表得 =0.88 彎曲計算重合度 =0.25+0.75/ε=0.7 ⑤允許傳遞功率 每個行程輪L的傳遞的轉(zhuǎn)矩為T,則 ⑶齒面彎曲疲勞強度驗算 ①求許用彎曲應(yīng)力 查圖.取壽命系數(shù),取極限應(yīng)力,取尺寸系數(shù) 查表,取安全系數(shù)=2 許用彎曲應(yīng)力 ②齒型系數(shù) , ③應(yīng)力修正系數(shù) , 查圖 =1.58,=1.7 ④齒面彎曲疲勞強度允許傳遞的功率 為太陽輪一處嚙合傳遞的轉(zhuǎn)矩,因為>2,所以,太陽輪e傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為==24.06N.mm 太陽輪允許傳遞的功率 P= 結(jié)論:=48,=24,=96,m=3mm,b=20mm時,允許傳遞的功率可以達(dá)到11KW 3.幾何計算以及結(jié)構(gòu)設(shè)計 基本尺寸 模數(shù) m=1.25 齒數(shù) =48，=24，=96 齒形角 α=20度 幾何尺寸計算 分度圓直徑： =m*=1.24*48=60mm =m*=1.25*24=30mm =m* =1.25*96=120mm 齒頂高： =*m=1.25mm 齒根高： =（*+c*）m=1.56mm 齒全高： h=+=2.81mm 齒頂圓直徑： =（+2*）m=6.25mm =（+2*）m=32.5mm =（Z-2*）m=11.75mm 齒根圓直徑： =（Z-2*-2c*）m=56.88mm =-2=26.88mm =+2=123.12mm 基圓直徑： =cosα=56.38mm =cosα=28.19mm =cosα=112.76mm 周節(jié)： P=πm=3.92πmm 齒厚： s=πm/2=1.96mm 齒間寬： e=s=1.96mm 頂隙： c=C*m=0.25*1.25=0.31mm 中心距： a=（+ ）/2=（48+24）/2=45mm 4.3蝸輪蝸桿傳動的計算 1．主要傳動尺寸的計算 根據(jù)《簡明機械設(shè)計手冊》表12-4蝸輪蝸桿的參數(shù)匹配關(guān)系 當(dāng)=1，=64，M=2.5時 則=45mm，i=64，a=103mm，=+0.2 = =2.5*64=160mm Q=/m=4.5/2.5=1.8 蝸桿直徑系數(shù) α=αx=200 齒行角 2．求載荷系數(shù) K==1×1.1×1=1.1 3．蝸桿傳動的接觸疲勞強度計算方法 去彈性系數(shù)=162 且 令＜ 即可求得 4．蝸輪輪齒彎曲疲勞強度驗算 圖 ∵ ∴取 渦輪齒形齒數(shù) 螺旋角系數(shù) ∴ 令σ＜可求得，從而計算得 5．蝸輪蝸桿的幾何尺寸計算 ⑴基本尺寸 中心距 a=103 蝸桿系數(shù) =1 蝸輪系數(shù) =64 傳動比 i=/=64 蝸桿直徑系數(shù) q=18 蝸輪變位系數(shù) x=a/m-0.5(q+)=0.2 齒形角 α==200 ⑵幾何尺寸計算： 蝸桿軸向齒距： ×2.5=7.85mm 蝸桿導(dǎo)程： ×1×2.5=7.85mm 蝸桿分度圓直徑： 蝸桿齒根圓直徑： *m=50mm 蝸桿節(jié)圓直徑： =-2m(*+c*)=39mm 蝸桿分度圓導(dǎo)程角： 蝸桿節(jié)圓柱導(dǎo)程角： 蝸輪分度圓直徑： 蝸輪喉圓直徑： (*+x)=166mm 蝸輪齒根圓直徑： (*+x+c*)=155mm 蝸輪外徑： 蝸輪咽喉母圓直徑： 蝸輪齒寬角： ()= 4.4軸承的選擇 4.4.1概述 滾動軸承依靠其主要元件間的滾動接觸來支承轉(zhuǎn)動或擺動零件，其相對運動表面間的摩擦是滾動摩擦。 圖 1.滾動軸承的主要功能： 　　在保證軸承有足夠壽命條件下，用以支承旋轉(zhuǎn)（或擺動）零件，傳遞負(fù)荷，減少運動副之間的摩擦，使之旋轉(zhuǎn)（或擺動）靈活。 2.對軸承的基本要求： 　　能夠滿足工作條件所要求的負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、工作精度、動態(tài)性能（噪聲、振動）、環(huán)境溫度和使用壽命。 3.滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)： 　　由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架（俗稱四大件）組成。 　　內(nèi)圈與軸、外圈與軸承座孔裝配在一起。當(dāng)內(nèi)圈或外圈為旋轉(zhuǎn)套圈時采用的是緊配合，不是旋轉(zhuǎn)套圈時采用的是過渡配合。 　　滾動體（鋼球、滾子或滾針）是滾動軸承的核心零件，當(dāng)內(nèi)外圈相對轉(zhuǎn)動時，滾動體在內(nèi)外圈的滾道之間滾動。滾動體的形狀、大小和數(shù)量直接影響軸承的負(fù)荷能力和使用性能。 圖 　　保持架能夠使?jié)L動體均勻分布、引導(dǎo)滾動體旋轉(zhuǎn)及改善軸承內(nèi)部潤滑性能。 4.滾動軸承的材料 套圈和滾動體材料必須具有的特性：接觸疲勞強度高；硬度高；純潔度高；耐磨性好；組織穩(wěn)定性好；機械加工性能好。 與滑動軸承相比，滾動軸承的主要優(yōu)點為： 摩擦力矩和發(fā)熱較小。在通常的速度范圍內(nèi)，摩擦例句很少隨速度而改變。啟動轉(zhuǎn)矩比滑動軸承要低得多（后者比前者小80%~90%）； 維護(hù)比較方便，潤滑劑消耗較小； 軸承單位寬度的承載能力較大； 大大的減少了有色金屬的消耗。 滾動軸承的缺點是： 徑向外輪廓尺寸比滑動軸承大；接觸應(yīng)力高，承受沖擊載荷能力較差，高速重負(fù)荷下壽命較低；小批量生產(chǎn)特殊的滾動軸承時成本較高；減振能力比滑動軸承低。 4．4．2 選擇的依據(jù) 各類軸承的特點是選擇軸承的基礎(chǔ)，而軸承在工作中所受載荷的大小、方向和性質(zhì)是選擇軸承的主要依據(jù)。 根據(jù)載荷的大小選擇軸承 1）．載荷沖擊大的選用滾子軸承 2）．較輕或中等載荷時，選用球軸承 2．根據(jù)載荷方向 1）．純軸向載荷，較小載荷時，選用推力球軸承8000 較大載荷時，選推力滾子軸承2000 2）．純徑向載荷，較大載荷時選向心滾子軸承2000 一般載荷時，選向心球軸承0000 3）．同時受徑向和軸向載荷，選用接觸球軸承6000，以徑向為主時，選用圓錐滾子軸承7000，且一般成對使用。 軸向載荷和大時，選組合軸承。 4．4．3深溝球軸承 在結(jié)構(gòu)上深溝球軸承的每個套圈均具有橫面積大約為球赤道圓周長的三分之一的連續(xù)溝型滾道。深溝球軸承主要用于承受徑向載荷，也可承受一定的軸向載荷。當(dāng)軸承的徑向間隙增大時，具有角接觸球軸承的性質(zhì)，可承受2個方向交變的軸向載荷。與尺寸相同的其他類型軸承相比，該類軸承摩擦系數(shù)小，極限轉(zhuǎn)速高，精度高，是用戶選型時首選的類型。深溝球軸承結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，是生產(chǎn)批量最大，應(yīng)用最廣泛的一類軸承。 4．5軸的設(shè)計 在機械零件設(shè)計中，軸的設(shè)計有一定的代表性，通過他可以學(xué)習(xí)到典型的設(shè)計方法，掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度計算的關(guān)系，將兩者密切的結(jié)合起來。 在設(shè)計軸之前應(yīng)先完成軸上零件的主要參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計，并進(jìn)行受力分析。 由于軸上零件的輪廓尺寸和軸承尺寸需軸徑來定，而計算軸徑所需的受力點和支點位置又與軸上零件和軸承尺寸位置有關(guān)。因此，軸的設(shè)計過程常常是先估算軸徑，再進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計，然后進(jìn)行軸的強度計算。在此基礎(chǔ)上，再對軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改，并細(xì)化各部分尺寸。所以軸的強度計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計要交替進(jìn)行，邊畫圖邊計算，逐步完善。 軸是組成機器的重要零件之一。用于支承做回轉(zhuǎn)運動或擺動的零件來實現(xiàn)其回轉(zhuǎn)或擺動，使其有確定的工作位置。 按照所受載荷性質(zhì)分類：軸可分為心軸、轉(zhuǎn)軸和傳動軸。 心軸：通常是指只承受彎矩而不承受轉(zhuǎn)矩的軸。 轉(zhuǎn)軸：既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩的軸。 傳動軸：只承受轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩的軸。 軸的材料：首先應(yīng)該有足夠的強度，對應(yīng)力集中敏感性低；還應(yīng)滿足剛度、耐磨性、耐腐蝕性和良好的加工性能。 4.6電動機 三相交流異步電動機的選用，主要從選用的電動機的功率、工作電壓、種類、型式及其保護(hù)電器的考慮。 功率的選擇 選用電動機的功率大小是根據(jù)生產(chǎn)機械的需要所確定的。 ⑴連續(xù)運行電動機功率的選擇 對于連續(xù)運行的電動機，先算出生產(chǎn)機械的功率，所選用的電動機的額定功率等于或大于生產(chǎn)機械的功率即可。 例如，帶動車床切削的電動機功率：P=P1/η1=Fv/1000*60*η1（KW） 式中P1為車床的切削功率：F為切削力，V為切削速度，η1為傳動機構(gòu)的效率。 ⑵短時運行電動機功率的選擇 短時運行電動機的功率可以允許適當(dāng)過載，設(shè)過載系數(shù)為λ。則電動機的額定功率可以是生產(chǎn)機械所要求的功率的1/λ。 如上例是短時切削加工車床，起電動機的功率為： P= =Fv/1000*60*η1*λ（KW） 種類和型式的選擇 ⑴種類的選擇 選擇電動機的種類是從交流或直流、機械特性、調(diào)速與啟動特性、維護(hù)及價格等方面考慮。 因為生產(chǎn)常用的是三相交流點，如果沒有特殊要求，多采用交流電動機。由于三相鼠籠異步電動機結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，工作可靠，價格低廉，維護(hù)方便；其缺點就是調(diào)速困難，功率因素較低，啟動性能較差。因此，在要求機械特性較硬而無特殊要求的一般生產(chǎn)機械拖動，都采用三相鼠籠異步電動機。 繞線式電動機的基本性能和鼠籠異式相同。其特點是啟動性能較好，并可在不大的范圍內(nèi)平滑的調(diào)速。但它的價格較鼠籠異步電動機 為貴，維護(hù)也較不方便。因此只有在某些必須采用繞線式電動機的場合，如起重機、鍛壓機等，大多數(shù)采用鼠籠異步電動機。 ⑵在不同的工作環(huán)境，應(yīng)采用不同結(jié)構(gòu)形式的電動機，已保證安全可靠地運行。電動機常用的結(jié)構(gòu)形式有：開啟式、防護(hù)式、封閉式和防爆式。 電壓和轉(zhuǎn)速的選擇 電動機電壓等級的選擇，要根據(jù)電動機的類型，功率以及使用地點的電壓來決定。電動機的額定轉(zhuǎn)速根據(jù)生產(chǎn)機械的要求而決定，一般采用盡量高轉(zhuǎn)速的電動機。 此生產(chǎn)線的主傳動電機采用的YCT225-4B型滑差調(diào)速電機，它的拖動功率是15KW，額定轉(zhuǎn)矩是94N.M,調(diào)速范圍為1250r/min-125r/min，轉(zhuǎn)速變化率≤2.5%。 主要特點如下： ⑴無失控區(qū)，能平滑調(diào)速；調(diào)速范圍光，調(diào)速比可達(dá)10：1。 ⑵具有速度負(fù)反饋的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 ⑶啟動性能好，啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動平滑。 ⑷結(jié)構(gòu)簡單，使用維護(hù)方便，價格低。 ⑸控制功率小，便于自控。 使用條件： 環(huán)境溫度：不超過+40°C 海拔高度：不超過1000m 額定電壓波動范圍：±5% 結(jié)論 我的畢業(yè)設(shè)計“寵物墊生產(chǎn)線的部件機械設(shè)計”已近尾聲，在這短暫的兩個多月中，我對寵物墊生產(chǎn)線的起初的懵懂認(rèn)識，到自己動手設(shè)計出寵物墊生產(chǎn)線的部件，在這個過程中，我從軸承，螺釘，螺栓等標(biāo)準(zhǔn)件的選擇到各種非標(biāo)準(zhǔn)件的如支架，軸的設(shè)計，還有刀具及夾具的選擇和各種專用件的形狀，尺寸和空間布局等。從簡化機構(gòu)、降低成本到考慮到整個生產(chǎn)線的可行性，真正體會到了實踐和理論相結(jié)合不僅能鞏固所學(xué)的理論知識，而且把理論充分應(yīng)用到生產(chǎn)，以轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)力的巨大力量。 盡管在設(shè)計過程中，我盡最大的努力在多個方面考慮生產(chǎn)線各個機構(gòu)的可行性，但由于水平和知識有限，希望以后從事此項設(shè)計研究的同學(xué)繼續(xù)完善此項工作。 這次設(shè)計總的來說還是成功的，所設(shè)計的生產(chǎn)線也適合我國當(dāng)前在紙衛(wèi)生制品方面的生產(chǎn)要求，適合我國的實際情況，推動了我國生活用紙工業(yè)的發(fā)展，同時，我們也應(yīng)該看到我國在生活紙制品生產(chǎn)設(shè)備上和國外的差距，尤其在機、電、氣一體化設(shè)備方面，我們的技術(shù)還很落后。所以，我們現(xiàn)在要努力學(xué)習(xí)專業(yè)知識，以便將來能為我國的制造工業(yè)貢獻(xiàn)一份力量。從而，徹底改變我國依賴進(jìn)口設(shè)備的現(xiàn)狀，使我們祖國更強大，人民更富裕，讓中國人民可以真正的揚眉吐氣！ 致謝 隨著本次畢業(yè)論文的定稿，四年的大學(xué)本科生活也即將畫上句號?；厥姿哪昵埃跞肭笫菆@之情景仍歷歷在目，到如今只恍如隔日，不免感慨光陰易逝、韶華難追。然而這四年帶給我的美好記憶以及在四年里給予我無數(shù)幫助和關(guān)懷的師長和同學(xué)是我永遠(yuǎn)不會遺忘的。在此，我向你們致以最為真摯的謝意！ 本課題在選題及研究過程中得到了高金蓮副教授的悉心指導(dǎo)，高老師多次詢問論文的研究過程，并為我指點迷津，幫助開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。高老師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到最后論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給我無言的幫助，謹(jǐn)向付出巨大心血和辛勤勞動的導(dǎo)師--高金蓮致已崇高的敬意和衷心的感謝。  參考文獻(xiàn) 1. 龐振基，黃其圣主編.精密機械設(shè)計. 北京：機械工業(yè)出版社 / 2000. 2. 譚國明.主編.特種紙. 化學(xué)工業(yè)出版社 / 2005-03. 3. 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