電子設(shè)計(jì)精品 ZWX2型螺旋卷芯機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)裝置及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文任務(wù)書(shū)及開(kāi)題報(bào)告題 目 ZWX2型螺旋卷芯機(jī)的機(jī)械傳動(dòng) 裝置及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 機(jī)械072班 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 填 表 說(shuō) 明1任務(wù)書(shū)中內(nèi)容由指導(dǎo)教師本人填寫(xiě)，并經(jīng)專(zhuān)業(yè)審定后，下發(fā)給學(xué)生。2開(kāi)題報(bào)告中內(nèi)容由學(xué)生根據(jù)任務(wù)書(shū)要求，經(jīng)查閱資料、調(diào)研后填寫(xiě)。3開(kāi)題報(bào)告一般在開(kāi)始畢業(yè)設(shè)計(jì)論文工作的第1-2周內(nèi)完成，由各專(zhuān)業(yè)或教研室組織安排開(kāi)題。4開(kāi)題報(bào)告應(yīng)包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：1課題的來(lái)源及選題的依據(jù)、意義，課題在理論或?qū)嶋H應(yīng)用方面的價(jià)值以及可能到達(dá)的水平。2課題在國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和水平。3課題研究的內(nèi)容及擬采用的技術(shù)路線或研究方法包括設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、加工測(cè)試

2、條件等。4研究中的主要難點(diǎn)以及解決問(wèn)題的方法。5設(shè)計(jì)論文的工作進(jìn)度方案以周為單位。6主要參考文獻(xiàn)。5填寫(xiě)不下可另加附頁(yè)。6本材料裝訂順序?yàn)椋喝蝿?wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告。畢業(yè)設(shè)計(jì)論文任務(wù)書(shū)題 目ZWX2型螺旋卷芯機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)裝置及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)題目類(lèi)型 eq oac(,) 設(shè)計(jì) 論文 其他學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)學(xué) 院機(jī)電工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)機(jī)械072班指導(dǎo)教師職 稱(chēng)副教授系 主 任主管院長(zhǎng)任務(wù)下達(dá)日期2021年4月4日任務(wù)完成日期2021年6月15日任務(wù)要求課題目標(biāo)、主要內(nèi)容、技術(shù)參數(shù)、根本要求等一、課題目標(biāo) 本課題是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)大學(xué)四年來(lái)所學(xué)知識(shí)的進(jìn)一步穩(wěn)固，是大學(xué)教育中重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和科學(xué)的工作

3、方法的重要過(guò)程，是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工程中實(shí)際問(wèn)題的方法之一。二、主要內(nèi)容 設(shè)備采用了一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)，經(jīng)過(guò)圓錐齒輪、蝸輪蝸桿兩級(jí)變速、換向，帶動(dòng)皮帶輥，使紙管在皮帶作用下旋轉(zhuǎn)，并軸向移動(dòng)?？删幊炭刂破骺刂茀f(xié)調(diào)整機(jī)動(dòng)作。三、技術(shù)參數(shù)1、卷制紙管內(nèi)徑78mm，外徑86mm。2、紙管長(zhǎng)度范圍為12004000mm。3、生產(chǎn)中紙管的移動(dòng)速度為38m/min。四、根本要求1、電動(dòng)機(jī)：卷芯裝置Z2-42/T2，4KW，1500r/min，2臺(tái) 葉片泵：YB-63，25kg/cm2，63L/min技術(shù)要求：紙管切口處須光滑，無(wú)須二次切割。注：任務(wù)書(shū)必須由指導(dǎo)教師本人填寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文開(kāi)題報(bào)告一、選題的依

4、據(jù)、意義和理論或?qū)嶋H應(yīng)用方面的價(jià)值通過(guò)對(duì)ZWX2型螺旋卷芯機(jī)進(jìn)行實(shí)地考察、分析，比較全面地穩(wěn)固了前期學(xué)過(guò)的機(jī)械專(zhuān)業(yè)所涉及到的，特別是機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理和機(jī)械制圖方面的知識(shí)，該設(shè)備是紙制品車(chē)間主要的生產(chǎn)設(shè)備，應(yīng)用廣泛，它能制造不同直徑、不同長(zhǎng)度的紙芯、紙筒和紙板，常用于造紙、塑料、紡織、食品等行業(yè)中，該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，現(xiàn)階段特別適用于生產(chǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)方面有廣泛的使用價(jià)值?？刂葡到y(tǒng)方面，原機(jī)采用傳統(tǒng)的繼電器控制，功能簡(jiǎn)單，使用壽命短。可編程控制器提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，還具有故障自動(dòng)檢測(cè)功能，報(bào)警停機(jī)，自動(dòng)計(jì)數(shù)。為生產(chǎn)提高了方便，節(jié)約了人力，使整機(jī)的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高。二、本課題在國(guó)內(nèi)外的研

5、究現(xiàn)狀螺旋卷芯機(jī)屬于輕工業(yè)機(jī)械，是造紙完成設(shè)備，集機(jī)械電子、液壓于一體，目前國(guó)內(nèi)相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)較少，如中國(guó)輕工業(yè)機(jī)械石家莊公司生產(chǎn)的ZWX1型平卷式及ZWX2型螺旋式。前者適合衛(wèi)生紙、膠帶的紙芯生產(chǎn)，尺寸小，重量輕；后者具有加工范圍廣，尺寸長(zhǎng)，重量大等特點(diǎn)，應(yīng)用于塑料薄膜的紙芯等。國(guó)外的技術(shù)由于開(kāi)展較早，人力物力財(cái)力等方面投入較多，水平較國(guó)內(nèi)先進(jìn)。ZWX2型螺旋卷芯機(jī)的設(shè)計(jì)水平是八十年代的生產(chǎn)水平，隨著日益增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)開(kāi)展和社會(huì)的進(jìn)步，該設(shè)備已不具備競(jìng)爭(zhēng)能力，為此，必須對(duì)該設(shè)備進(jìn)行改良，使之符合當(dāng)今社會(huì)開(kāi)展的需要，該設(shè)備在現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，適合當(dāng)前的需要，本課題在國(guó)內(nèi)外的研究有一定價(jià)值。三

6、、課題研究的內(nèi)容及擬采取的方法本課題主要是ZWX2型螺旋卷芯機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及要改良方面的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)是對(duì)機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，主機(jī)局部主要采用一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)輥輪的旋轉(zhuǎn)工作，由皮帶的摩擦帶動(dòng)第三個(gè)輥輪轉(zhuǎn)動(dòng)以完成卷芯工作。采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)整機(jī)動(dòng)作，其核心采用可編程控制器針對(duì)各功能模塊編制梯形圖程序。四、課題研究中的主要難點(diǎn)以及解決的方法本次設(shè)計(jì)研究主要是對(duì)機(jī)械傳動(dòng)裝置及控制系統(tǒng)的改良，研究過(guò)程中的主要難點(diǎn)是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的方案選擇與設(shè)計(jì)，以及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其解決方法主要是同組同學(xué)共同研究和向指導(dǎo)教師請(qǐng)教，以及大量的查閱有關(guān)方面的資料。五、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文工作進(jìn)度方案1周：查閱資料，編

7、寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告，擬訂設(shè)計(jì)方案。2周：方案設(shè)計(jì)，比較擬訂的各種方案，確定最終的設(shè)計(jì)方案。3周：傳動(dòng)方案確實(shí)定。4周：運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力設(shè)計(jì)計(jì)算，根據(jù)設(shè)計(jì)方案確定主要零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸，進(jìn)行強(qiáng)度校核。5周：繪制各局部結(jié)構(gòu)的裝配草圖。6周：利用計(jì)算機(jī)繪制總裝配圖、零件圖。7周：控制方案設(shè)計(jì)。8周：選擇PC機(jī)，繪制可編程序控制器工作流程圖。9周：繪制可編程序控制器控制梯形圖。10周：整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，排版及整個(gè)圖紙的最后審核。11周：設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)排版、打印、裝訂；設(shè)計(jì)圖的計(jì)算機(jī)輸出；整理畢業(yè)設(shè)計(jì)資料，準(zhǔn)備辯論。12周：畢業(yè)設(shè)計(jì)辯論。六、主要參考文獻(xiàn)或資料1.濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).上下等教育出版社,2006.2.

8、林景凡,.互換性與質(zhì)量控制根底.哈爾濱工程大學(xué)出版社,2004.3.齊占慶.機(jī)床電氣控制技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社,1997.4.孫桓,陳作模,葛文杰.機(jī)械原理.高等教育出版社,2021.5.鄧文英.機(jī)械制造工藝學(xué).哈爾濱:哈爾濱工業(yè)出版社,1995.6.大連理工大學(xué)工程畫(huà)教研室.畫(huà)法幾何.北京:高等教育出版社,2007.7.?機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?聯(lián)合編寫(xiě)組.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1982.8.Gilbert Kivenson.The Art and Science of Inventing(2nd ed).VNR Co.1982.9.SIMENS AG.SIMATIC S7-200 Pro

9、grammable Controller System Manual，2004.指導(dǎo)教師意見(jiàn)指導(dǎo)教師_簽字年 月 日專(zhuān)業(yè)審查意見(jiàn)審查人_簽字年 月 日摘 要本設(shè)計(jì)在原有設(shè)備與技術(shù)要求的根底上，通過(guò)查閱大量資料，對(duì)卷芯機(jī)的總體結(jié)構(gòu)和方案進(jìn)行了論證。由設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行初選電動(dòng)機(jī)，然后做減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核，控制系統(tǒng)參加可編程序控制器，能較好地控制協(xié)調(diào)整機(jī)動(dòng)作，并完成了總裝配圖的繪制。設(shè)備經(jīng)過(guò)改造后，改變了原有的切割裝置的控制，為其更好地工作，使本設(shè)備具有液壓輔助工作與可編程序控制器相結(jié)合的控制系統(tǒng)。為了節(jié)省人力財(cái)力，設(shè)計(jì)了自動(dòng)落料裝置，由液壓缸的升降過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。設(shè)計(jì)活動(dòng)支承軸芯后，使原來(lái)切

10、割時(shí)紙筒變形的現(xiàn)象減少了，提高了生產(chǎn)率。關(guān)鍵詞：錐齒輪；傳動(dòng)裝置；控制系統(tǒng)；可變程序控制器AbstractThe design requirements of original equipment and technology, based on access to large amounts of data through, the volume of the overall structure of the core machines and programs were demonstrated.By the design parameters of the primary motor,

11、gear box and then do the design calculation and verification, the control system to join the programmable logic controller, can better control the whole movement coordination, and complete mapping of the general assembly.Equipment has been modified to change the original cutting device control, thei

12、r work better, so that the device has a hydraulic auxiliary work combined with the programmable logic controller, the control system. In order to save human and financial resources, the design of the automatic blanking device, by a hydraulic lift cylinder to automatically control the process. After

13、the supporting shaft design activities, so that the original paper tube cutting phenomenon of reduced deformation and improve productivity.Key words: Bevel gear; Transmission; Control system; Variable program controller目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc295670905 摘要 PAGEREF _Toc295670905 h I HYPERL

14、INK l _Toc295670906 Abstract PAGEREF _Toc295670906 h II HYPERLINK l _Toc295670907 第 1 章 緒論 PAGEREF _Toc295670907 h 1 HYPERLINK l _Toc295670908 1. 1 選題的依據(jù)及意義 PAGEREF _Toc295670908 h 1 HYPERLINK l _Toc295670909 1. 2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與開(kāi)展趨勢(shì) PAGEREF _Toc295670909 h 1 HYPERLINK l _Toc295670910 1. 3 螺旋卷制產(chǎn)品簡(jiǎn)介 PAGEREF

15、 _Toc295670910 h 2 HYPERLINK l _Toc295670911 1. 4 課題研究主要內(nèi)容 PAGEREF _Toc295670911 h 3 HYPERLINK l _Toc295670912 第 2 章 方案論證及分析 PAGEREF _Toc295670912 h 4 HYPERLINK l _Toc295670913 2. 1 原設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中表達(dá)的優(yōu)點(diǎn)與缺乏 PAGEREF _Toc295670913 h 4 HYPERLINK l _Toc295670914 2. 2 卷芯機(jī)的根本組成和工作原理 PAGEREF _Toc295670914 h 4 HYPE

16、RLINK l _Toc295670915 2. 3 卷芯機(jī)在不同控制系統(tǒng)下的操作原理 PAGEREF _Toc295670915 h 5 HYPERLINK l _Toc295670916 2. 4 主要技術(shù)規(guī)格 PAGEREF _Toc295670916 h 6 HYPERLINK l _Toc295670917 第 3 章 機(jī)械傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295670917 h 7 HYPERLINK l _Toc295670918 3. 1 分析和擬定傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 PAGEREF _Toc295670918 h 7 HYPERLINK l _Toc29567091

17、9 3. 1. 1 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn) PAGEREF _Toc295670919 h 7 HYPERLINK l _Toc295670920 3. 1. 2 齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn) PAGEREF _Toc295670920 h 7 HYPERLINK l _Toc295670921 3. 1. 3 傳動(dòng)方案運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 PAGEREF _Toc295670921 h 8 HYPERLINK l _Toc295670922 3. 2 選擇電動(dòng)機(jī) PAGEREF _Toc295670922 h 8 HYPERLINK l _Toc295670923 3. 3 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比 PAGER

18、EF _Toc295670923 h 9 HYPERLINK l _Toc295670924 3. 3. 1 確定總傳動(dòng)比 PAGEREF _Toc295670924 h 9 HYPERLINK l _Toc295670925 3. 3. 2 分配各級(jí)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比 PAGEREF _Toc295670925 h 11 HYPERLINK l _Toc295670926 3. 4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) PAGEREF _Toc295670926 h 11 HYPERLINK l _Toc295670927 第 4 章 機(jī)械傳動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力計(jì)算 PAGEREF _Toc29567092

19、7 h 13 HYPERLINK l _Toc295670928 4. 1 錐齒輪傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)計(jì)算 PAGEREF _Toc295670928 h 13 HYPERLINK l _Toc295670929 4. 1. 1 選定齒輪的安裝方式，精度等級(jí)及材料 PAGEREF _Toc295670929 h 13 HYPERLINK l _Toc295670930 4. 1. 2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295670930 h 13 HYPERLINK l _Toc295670931 4. 1. 3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 PAGEREF _Toc295670931 h 1

20、5 HYPERLINK l _Toc295670932 4. 2 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 PAGEREF _Toc295670932 h 16 HYPERLINK l _Toc295670933 4. 2. 1 根本要求 PAGEREF _Toc295670933 h 16 HYPERLINK l _Toc295670934 4. 2. 2 選擇蝸桿傳動(dòng)類(lèi)型 PAGEREF _Toc295670934 h 17 HYPERLINK l _Toc295670935 4. 2. 3 選擇材料 PAGEREF _Toc295670935 h 17 HYPERLINK l _Toc295670936 4.

21、 2. 4 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295670936 h 17 HYPERLINK l _Toc295670937 4. 2. 5 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 PAGEREF _Toc295670937 h 18 HYPERLINK l _Toc295670938 4. 2. 6 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 PAGEREF _Toc295670938 h 19 HYPERLINK l _Toc295670939 4. 2. 7 精度等級(jí)公差和外表粗糙度確實(shí)定： PAGEREF _Toc295670939 h 19 HYPERLINK l _Toc295670940

22、4. 3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 PAGEREF _Toc295670940 h 19 HYPERLINK l _Toc295670941 4. 3. 1 初步確定軸的最小直徑 PAGEREF _Toc295670941 h 20 HYPERLINK l _Toc295670942 4. 3. 2 對(duì)II軸進(jìn)行強(qiáng)度校核 PAGEREF _Toc295670942 h 20 HYPERLINK l _Toc295670943 4. 4 聯(lián)軸器的選擇 PAGEREF _Toc295670943 h 23 HYPERLINK l _Toc295670944 4. 4. 1 類(lèi)型的選擇 PAGEREF _Toc

23、295670944 h 23 HYPERLINK l _Toc295670945 4. 4. 2 載荷計(jì)算 PAGEREF _Toc295670945 h 23 HYPERLINK l _Toc295670946 4. 4. 3 型號(hào)選擇 PAGEREF _Toc295670946 h 24 HYPERLINK l _Toc295670947 第 5 章 控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc295670947 h 25 HYPERLINK l _Toc295670948 5. 1 切割裝置的PLC控制 PAGEREF _Toc295670948 h 25 HYPERLINK l _Toc2956

24、70949 5. 1. 1 PLC概述 PAGEREF _Toc295670949 h 25 HYPERLINK l _Toc295670950 5. 1. 2 系統(tǒng)控制要求 PAGEREF _Toc295670950 h 25 HYPERLINK l _Toc295670951 5. 1. 3 工作流程圖 PAGEREF _Toc295670951 h 25 HYPERLINK l _Toc295670952 5. 1. 4 I/O接線圖 PAGEREF _Toc295670952 h 26 HYPERLINK l _Toc295670953 5. 1. 5 I/O地址定義表 PAGEREF

25、 _Toc295670953 h 27 HYPERLINK l _Toc295670954 5. 1. 6 控制梯形圖 PAGEREF _Toc295670954 h 27 HYPERLINK l _Toc295670955 5. 1. 7 指令語(yǔ)句表 PAGEREF _Toc295670955 h 27 HYPERLINK l _Toc295670956 5. 2 落料局部的自動(dòng)控制 PAGEREF _Toc295670956 h 27 HYPERLINK l _Toc295670957 5. 3 活動(dòng)支承軸芯的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295670957 h 29 HYPERLINK

26、l _Toc295670958 5. 3. 1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295670958 h 29 HYPERLINK l _Toc295670959 5. 3. 2 液壓缸的選擇 PAGEREF _Toc295670959 h 29 HYPERLINK l _Toc295670960 第 6 章 設(shè)備的潤(rùn)滑 PAGEREF _Toc295670960 h 31 HYPERLINK l _Toc295670961 結(jié)論 PAGEREF _Toc295670961 h 32 HYPERLINK l _Toc295670962 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc295670962 h

27、33 HYPERLINK l _Toc295670963 附錄1 PAGEREF _Toc295670963 h 35 HYPERLINK l _Toc295670964 附錄2 PAGEREF _Toc295670964 h 36 HYPERLINK l _Toc295670965 附錄3 PAGEREF _Toc295670965 h 37 HYPERLINK l _Toc295670966 致謝 PAGEREF _Toc295670966 h 38第1章 緒 論1.1 選題的依據(jù)及意義紙筒卷芯機(jī)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)具有一定的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值。隨著人民生活的提高和節(jié)奏的加快，用紙制產(chǎn)品代替金屬及塑

28、料泡沫制品，制造紙杯、紙盒、紙罐、紙筒及一次性餐具等系列產(chǎn)品，已越來(lái)越受到世界各興旺和開(kāi)展中國(guó)家的歡送和青睞。這是因?yàn)榻饘僦圃爝@類(lèi)產(chǎn)品本錢(qián)高，價(jià)格偏貴。而生產(chǎn)降解性好的紙餐具、紙制杯、罐、管、盒等一次性紙制品，提倡引進(jìn)系列紙制品產(chǎn)品生產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備。因此本設(shè)計(jì)工程的研究開(kāi)發(fā)對(duì)造福人類(lèi)、美化環(huán)境，都具有深遠(yuǎn)的歷史意義和現(xiàn)實(shí)意義。紙芯同步切斷卷管機(jī)包括有機(jī)架、送紙機(jī)構(gòu)、動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、卷紙芯裝置及切斷裝置。動(dòng)力及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括卷紙芯裝置用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和切斷裝置用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，且這種紙芯同步切斷卷管機(jī)由于卷紙芯裝置和切斷裝置共用一套動(dòng)力機(jī)構(gòu)，既能有效簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，降低制造本錢(qián)，又能保證運(yùn)行的同步調(diào)節(jié)。通過(guò)對(duì)

29、ZWX2型螺旋卷芯機(jī)進(jìn)行實(shí)地考察、分析，比較全面地穩(wěn)固了前期學(xué)過(guò)的機(jī)械專(zhuān)業(yè)所涉及到的，特別是機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理和機(jī)械制圖方面的知識(shí)，該設(shè)備是紙制品車(chē)間主要的生產(chǎn)設(shè)備，應(yīng)用廣泛，它能制造不同直徑、不同長(zhǎng)度的紙芯、紙筒和紙板，常用于造紙、塑料、紡織、食品等行業(yè)中，該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，現(xiàn)階段特別適用于生產(chǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)方面有廣泛的使用價(jià)值。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與開(kāi)展趨勢(shì)螺旋卷芯機(jī)屬于輕工業(yè)機(jī)械，是造紙完成設(shè)備，集機(jī)械電子、液壓于一體，目前國(guó)內(nèi)相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)較少，如中國(guó)輕工業(yè)機(jī)械石家莊公司生產(chǎn)的ZWX1型平卷式及ZWX2型螺旋式。前者適合衛(wèi)生紙、膠帶的紙芯生產(chǎn)，尺寸小，重量輕；后者具有加工范圍廣，

30、尺寸長(zhǎng)，重量大等特點(diǎn)，應(yīng)用于塑料薄膜的紙芯等。由哈爾濱國(guó)營(yíng)風(fēng)華機(jī)器廠包裝技術(shù)開(kāi)發(fā)公司研制的LJJ 型自動(dòng)螺旋卷機(jī)，1996 年獲得國(guó)家級(jí)新產(chǎn)品證書(shū)，曾出口亞洲,暢銷(xiāo)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。日前發(fā)往加納， 進(jìn)入非洲市場(chǎng)。2001年武進(jìn)市協(xié)明紙制品最新推出了“協(xié)明牌電腦數(shù)控JCF2220/200 螺旋斜卷紙筒機(jī)，該設(shè)備適用于將盤(pán)紙上膠后復(fù)卷成各種不同孔徑和壁厚的紙筒，紙筒長(zhǎng)度任意可調(diào)，設(shè)備精良，適用范圍廣，是塑料、醫(yī)學(xué)衛(wèi)生、化纖、紡織用紙筒生產(chǎn)的必備設(shè)備。昆山市永盛機(jī)械最新研制的YS2B 第二代全自動(dòng)紙角成型機(jī)已獲國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。國(guó)外的技術(shù)由于開(kāi)展較早，人力物力財(cái)力等方面投入較多，水平較國(guó)內(nèi)先

31、進(jìn)。ZWX2型螺旋卷芯機(jī)的設(shè)計(jì)水平是八十年代的生產(chǎn)水平，隨著日益增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)開(kāi)展和社會(huì)的進(jìn)步，該設(shè)備已不具備競(jìng)爭(zhēng)能力，為此，必須對(duì)該設(shè)備進(jìn)行改良，使之符合當(dāng)今社會(huì)開(kāi)展的需要，該設(shè)備在現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，適合當(dāng)前的需要，本課題在國(guó)內(nèi)外的研究有一定價(jià)值。大千世界，物態(tài)萬(wàn)千，任何事物的存在都不是一成不變的，我國(guó)的卷芯機(jī)行業(yè)也無(wú)不例外，要么進(jìn)步，要么落后，那么如何提高這個(gè)行業(yè)的開(kāi)展呢？這成為卷芯機(jī)廠商們普遍關(guān)注的問(wèn)題。那么進(jìn)步的核心在哪里呢？更新是關(guān)鍵！ 更新?lián)Q代的方式是采取更換局部零、部件或關(guān)鍵性部件和關(guān)鍵性技術(shù)，從而到達(dá)更換一臺(tái)機(jī)組的目的，使原包裝機(jī)械裝備或生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力、性能、效率、機(jī)型和

32、組裝方式等得到更新。這樣對(duì)大局部部件、機(jī)組零件獲得重復(fù)利用，既到達(dá)提高裝備價(jià)值，且又節(jié)省了原材料和大量勞動(dòng)力，降低了本錢(qián)。 這種開(kāi)展趨勢(shì)說(shuō)明，紙筒包裝設(shè)備、紙管機(jī)、卷筒紙分切機(jī)、切管機(jī)、紙管機(jī)設(shè)備、螺旋卷芯機(jī)愈來(lái)愈向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、綜合化、組裝化、聯(lián)機(jī)化、智能化的模式開(kāi)展。民用、軍用高技術(shù)也將愈來(lái)愈廣泛地進(jìn)入整個(gè)包裝機(jī)械裝備領(lǐng)域。劇烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，無(wú)疑將加速紙筒包裝設(shè)備在各行各業(yè)中的更新?lián)Q代和技術(shù)改造步伐。1.3 螺旋卷制產(chǎn)品簡(jiǎn)介要想對(duì)ZWX2型螺旋卷芯機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，必須對(duì)產(chǎn)品工藝進(jìn)行了解。螺旋卷制紙筒在中國(guó)大陸雖然只有很短的歷史，但它的用途廣泛，開(kāi)展十分迅速，目前在紙包裝行業(yè)里僅次于紙箱。隨

33、著社會(huì)的進(jìn)步開(kāi)展和人們生活水平的提高，人們對(duì)美的追求以及對(duì)環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，各行各業(yè)對(duì)商品包裝要求也越來(lái)越高，紙罐包裝因其獨(dú)特可變的外形和環(huán)保優(yōu)勢(shì)成為包裝行業(yè)的首選。紙筒產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于紡織、印染、五金、塑料造紙、醫(yī)藥、食品、飲料等行業(yè)的包裝。螺旋卷制紙筒的產(chǎn)品主要有化纖紙筒系列，工業(yè)紙筒系列，外包裝管、罐系列等。螺旋卷制紙筒依據(jù)其用途不同，質(zhì)量要求、工藝用材也不相同。紙筒生產(chǎn)的主體是卷管，卷出高質(zhì)量的坯管是產(chǎn)品質(zhì)量的重要保證。確保高質(zhì)量的坯管因素有很多，其中包括卷管機(jī)的性能、分紙機(jī)分出的紙帶質(zhì)量、紙張性能、粘合劑質(zhì)量、卷管皮帶的選擇、生產(chǎn)工藝以及操作方法等。如果卷管機(jī)的性能達(dá)不到要求，就無(wú)法生

34、產(chǎn)高質(zhì)量的紙筒坯管。卷管時(shí)紙帶平直伸展、上膠均勻、刮膠合理、螺旋角度準(zhǔn)確，紙帶復(fù)合時(shí)間合理、機(jī)械運(yùn)行平穩(wěn)、皮帶壓力適當(dāng)、各層紙帶寬度合理等，才能保證卷管質(zhì)量。卷管的螺旋角是紙筒成型的重要工藝，卷管的螺旋最正確角度120130。由此來(lái)確定卷管所需要的各層紙帶寬度、卷管皮帶的寬度。紙帶的根本寬度是根據(jù)紙筒內(nèi)徑與螺旋角度的補(bǔ)角來(lái)確定的，它們的關(guān)系是。面層紙帶與底層紙帶的寬度差是3-4mm(根據(jù)紙筒厚度確定)，各層紙帶的寬度排列是面寬底窄，一般的工藝排列面3-4層紙帶落差每層lmm以?xún)?nèi)，底層與底二層落差lmm左右，中間紙帶采用同寬紙帶。皮帶寬度與面紙同寬，厚度根據(jù)紙筒的厚度同比確定，長(zhǎng)度根據(jù)紙筒的厚度

35、同比確定，長(zhǎng)度根據(jù)滾筒距離、滾筒調(diào)節(jié)距離及紙筒直徑來(lái)確定。1.4 課題研究主要內(nèi)容ZWX2型螺旋卷芯機(jī)是市第二塑料制品紙制品車(chē)間的主要生產(chǎn)設(shè)備，該設(shè)備的設(shè)計(jì)水平是八十年代的水平，隨著日益增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)開(kāi)展，該設(shè)備已不具有競(jìng)爭(zhēng)能力，已不能適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)的開(kāi)展，所以必須對(duì)該設(shè)備進(jìn)行改良，以滿足當(dāng)前的需要。本設(shè)計(jì)以原有的卷芯機(jī)為依據(jù)，對(duì)其整體結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、芯軸和控制系統(tǒng)等進(jìn)行設(shè)計(jì)。控制系統(tǒng)方面，原機(jī)采用傳統(tǒng)的繼電器控制，功能簡(jiǎn)單，使用壽命短?？删幊炭刂破魈岣呦到y(tǒng)的響應(yīng)速度，還具有故障自動(dòng)檢測(cè)功能，報(bào)警停機(jī)。為生產(chǎn)提高了方便，節(jié)約了人力，使整機(jī)的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高。這次設(shè)計(jì)也是對(duì)自己的科研能力和綜合知識(shí)

36、能力進(jìn)行一次鍛煉。第2章 方案論證及分析2.1 原設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中表達(dá)的優(yōu)點(diǎn)與缺乏ZWX2型螺旋式卷芯機(jī)能制造各種不同直徑、不同長(zhǎng)度的紙芯、紙筒等產(chǎn)品。該機(jī)器設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程中表達(dá)的優(yōu)點(diǎn)是：一能夠連續(xù)工作制成產(chǎn)品，供料連續(xù)，生產(chǎn)無(wú)間歇，生產(chǎn)率比較高。二設(shè)備是以機(jī)械運(yùn)動(dòng)為主，輔以電氣液壓系統(tǒng)，控制方便采用光電計(jì)數(shù)控制?？梢詫?shí)現(xiàn)任意長(zhǎng)度的紙筒。三由于設(shè)備組成簡(jiǎn)單并產(chǎn)品是紙制品，所以，加工中的工作力與受載為輕載，故使用壽命比較長(zhǎng)，維修與使用方便。該設(shè)備的使用中所表達(dá)的缺乏：一切斷裝置采用有齒鋸切割，使產(chǎn)品的不合格率增高，而且需工作人員手工修理，并且產(chǎn)生紙屑，四處飛揚(yáng)，影響機(jī)器生產(chǎn)。二動(dòng)力源過(guò)多，卷芯裝置

37、、切割裝置、液壓系統(tǒng)，分別是2臺(tái)4kw，1臺(tái)2.2kw，1臺(tái)4kw，四臺(tái)電機(jī)，其用在卷芯裝置有2臺(tái)4kw電機(jī)，在工作中將出現(xiàn)轉(zhuǎn)數(shù)不同現(xiàn)象。三液壓系統(tǒng)中的液壓油受季節(jié)影響，油液粘度對(duì)溫度變化很敏感，溫度升高，粘度下降，油溫的變化會(huì)引起油液粘度的變化，影響液壓傳動(dòng)的工作平穩(wěn)性，在低溫和高溫的場(chǎng)合，使用液壓傳動(dòng)有一定的困難。四主控臺(tái)在機(jī)器的一側(cè)，設(shè)備的啟停，電機(jī)的無(wú)級(jí)變速均由主控臺(tái)控制。由于設(shè)備比較大，當(dāng)供料或是下料等處出現(xiàn)故障影響工作時(shí)間，關(guān)閉機(jī)器不方便，使維修時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。五膠料槽的容量有限，必須有工作人員經(jīng)常上膠，影響工作效率。針對(duì)上述各方面的缺乏，著眼于國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品的具有九十年代水平的該類(lèi)設(shè)備，

38、尤其是以黑龍江紙制品包裝公司的該類(lèi)產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)參考分析后，將ZWX2型螺旋卷芯機(jī)進(jìn)行改良，如果該設(shè)備不經(jīng)改良，必將被淘汰。2.2 卷芯機(jī)的根本組成和工作原理卷芯機(jī)主要由機(jī)架、動(dòng)力機(jī)構(gòu)、上紙機(jī)構(gòu)、卷芯機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)等局部組成。主要工作部件是輥輪、芯軸，依靠帶傳動(dòng)帶摩擦力將浸膠的紙帶按螺旋線的規(guī)律卷緊在轉(zhuǎn)動(dòng)芯軸上，通過(guò)芯軸的轉(zhuǎn)動(dòng)將卷好的紙帶傳出，從而加工出紙管。螺旋卷芯機(jī)按其輥輪機(jī)頭的數(shù)量來(lái)分類(lèi)，主要有兩機(jī)頭卷芯機(jī)、三機(jī)頭卷芯機(jī)、四機(jī)頭卷芯機(jī)等形式：兩機(jī)頭的卷芯機(jī)常用于對(duì)紙管緊密度要求不高的場(chǎng)合，在實(shí)際的使用中也是最廣泛的；三機(jī)頭和四機(jī)頭的卷芯機(jī)加工紙管的緊密度高，所得產(chǎn)品質(zhì)量好，但本錢(qián)高，加工工藝

39、復(fù)雜。卷芯機(jī)也可按所加工的紙管大小來(lái)分，主要有小型卷芯機(jī)、中型卷芯機(jī)、大型卷芯機(jī)：小型卷芯機(jī)加工的紙管用于煙花、鞭炮和特定小物件的包裝材料上，一般紙管直徑d20mm；中型卷芯機(jī)加工的紙管直徑20mmd100mm，一般運(yùn)用在有特殊要求的場(chǎng)合。本次設(shè)計(jì)的螺旋卷芯機(jī)加工的紙管內(nèi)徑為78mm，產(chǎn)品為紙制品，對(duì)紙筒筒體質(zhì)量要求較高，所以本次設(shè)計(jì)的方案是設(shè)計(jì)三機(jī)頭中型卷芯機(jī)。其根本工作原理如下圖：圖2-1 螺旋卷芯機(jī)工作原理簡(jiǎn)圖2.3 卷芯機(jī)在不同控制系統(tǒng)下的操作原理從卷芯機(jī)的工作方式上看，在繼電器控制電路中，當(dāng)電源接通時(shí)，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器都同時(shí)吸合，不該吸合的繼電器受某

40、種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱(chēng)為并行工作方式。而PLC的用戶(hù)程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個(gè)繼電器的動(dòng)作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱(chēng)為串行工作方式。從卷芯機(jī)的控制方法上看，電氣控制系統(tǒng)邏輯采用硬件接線，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)等組成控制邏輯。而PLC采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲(chǔ)器中，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。2.4 主要技術(shù)規(guī)格1卷芯機(jī)原始參數(shù)參見(jiàn)表2-1。表2-1 卷芯機(jī)的性能參數(shù)卷紙層數(shù)224層卷管速度318m/min卷?xiàng)U直徑18200mm切割方式無(wú)齒鋸切割

41、卷繞機(jī)頭三機(jī)頭，雙皮帶定長(zhǎng)方式光電管+定位擋板主機(jī)功率10kw調(diào)速控制PLC上膠方式單面或雙面上膠紙管壁厚115mm2紙芯規(guī)格如下：內(nèi)徑：壁厚：長(zhǎng)度：3料槽：總?cè)萘?00升4生產(chǎn)率：38m/min5電動(dòng)機(jī)卷芯裝置：Z2-61 10kW 1500r/min 1臺(tái)液壓系統(tǒng)：JO2-42-6 4kW 960r/min 1臺(tái)6可編程序控制器切割裝置由可編程序控制器控制，為滿足控制系統(tǒng)要求，選擇三菱公司生產(chǎn)的大A系列PLC，A1N型號(hào)CPU，其產(chǎn)品主要規(guī)格性能如下： = 1 * GB3 輸入輸出點(diǎn)數(shù)：256點(diǎn)； = 2 * GB3 輸入輸出數(shù)據(jù)設(shè)備點(diǎn)數(shù)：256點(diǎn)； = 3 * GB3 程序容量：6k；

42、= 4 * GB3 根本命令處理速度LD命令：1.0s； = 5 * GB3 內(nèi)藏RAM存儲(chǔ)器容量：16k。第3章 機(jī)械傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)3.1 分析和擬定傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖結(jié)合螺旋卷芯機(jī)功能要求，考慮結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊可靠，制造方便，本錢(qián)低廉，傳動(dòng)效率高和使用維護(hù)方便，選用二級(jí)減速器，為使傳動(dòng)方向改變，第一級(jí)采用錐齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)方式為空間立體，第二級(jí)傳動(dòng)為獲得較大傳動(dòng)比，采用蝸桿蝸輪傳動(dòng)。3.1.1 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比大，承載能力較齒輪低，常布置在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)，以獲得較小的結(jié)構(gòu)尺寸；同時(shí)，由于有較高的齒面相對(duì)滑動(dòng)速度，易于形成液體動(dòng)壓潤(rùn)滑油膜，也有利于提高承載能力及效率。其主

43、要特點(diǎn)如下：1當(dāng)使用單頭蝸桿相當(dāng)于單線螺紋時(shí)，蝸桿每旋轉(zhuǎn)一周，蝸輪只轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距，因而能實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)。在動(dòng)力傳動(dòng)中，一般傳動(dòng)比i=580；在分度機(jī)構(gòu)或手動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)中，傳動(dòng)比可達(dá)300；假設(shè)只傳遞運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比可達(dá)1000。由于傳動(dòng)比大，零件數(shù)目又少，因而結(jié)構(gòu)很緊湊。2在蝸桿傳動(dòng)中，由于蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，它和蝸輪齒是逐漸進(jìn)入嚙合及逐漸退出嚙合的，同時(shí)嚙合的齒對(duì)又較多，故沖擊載荷小，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。3當(dāng)蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當(dāng)量摩擦角時(shí)，蝸桿傳動(dòng)便具有自鎖性。4蝸桿傳動(dòng)與螺旋齒輪傳動(dòng)相似，在嚙合處有相對(duì)滑動(dòng)。當(dāng)滑動(dòng)速度很大，工作條件不夠良好時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的摩擦與磨損，從而引起過(guò)分

44、發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化。因此摩擦損失較大，效率低；當(dāng)傳動(dòng)具有自鎖性時(shí)，效率僅為0.4左右。同時(shí)由于摩擦與磨損嚴(yán)重，常需耗用有色金屬制造蝸輪或輪圈，以便與鋼制蝸桿配對(duì)組成減摩型良好的滑動(dòng)摩擦副。3.1.2齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)錐齒輪特別是大模數(shù)錐齒輪的加工比較困難，一般宜置于高速級(jí)，以減小其直徑和模數(shù)。但需注意，當(dāng)錐齒輪的速度過(guò)高時(shí)，其精度也需相應(yīng)提高，此時(shí)還應(yīng)考慮能否到達(dá)所需制造精度以及本錢(qián)問(wèn)題。齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)如下：1效率高 在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，以齒輪傳動(dòng)的效率為最高。如一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的效率可達(dá)99%。這對(duì)大功率傳動(dòng)十分重要，因?yàn)榧词剐手惶岣?%，也有很大的經(jīng)濟(jì)意義。2結(jié)構(gòu)緊湊 在同樣的使用條件下，

45、齒輪傳動(dòng)所需的空間尺寸一般較小。3工作可靠、壽命長(zhǎng) 設(shè)計(jì)制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng)，工作十分可靠，壽命可長(zhǎng)達(dá)一、二十年，這也是其他機(jī)械傳動(dòng)所不能比較的。4傳動(dòng)比穩(wěn)定 傳動(dòng)比穩(wěn)定往往是對(duì)傳動(dòng)性能的根本要求。齒輪傳動(dòng)獲得廣泛應(yīng)用，也就是由于具有這一特點(diǎn)。但是齒輪傳動(dòng)的制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴，且不宜用于傳動(dòng)距離過(guò)大的場(chǎng)合。3.1.3 傳動(dòng)方案運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖傳動(dòng)方案如圖3-1所示圖3-1 傳動(dòng)方案運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3.2 選擇電動(dòng)機(jī)在本次設(shè)計(jì)中選用了直流電動(dòng)機(jī)，是因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)是直流店和機(jī)械能直接轉(zhuǎn)化的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)具有調(diào)整性能優(yōu)良，過(guò)載能力大，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)機(jī)快速啟動(dòng)，制動(dòng)和反轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。能滿

46、足生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)各種不同的特殊運(yùn)行要求，因此在要求調(diào)速范圍寬以及有特殊運(yùn)行性能的自動(dòng)控制系統(tǒng)中占有重要地位。直流電動(dòng)機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)：1調(diào)速性能好：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方便，調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)節(jié)。2啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，易于快速啟動(dòng)和停車(chē)。3過(guò)載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊負(fù)荷。4易于控制，調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠。因此，該設(shè)備選用了直流電動(dòng)機(jī)，而不采用交流電動(dòng)機(jī)。由于原設(shè)備有四個(gè)輥輪，帶動(dòng)兩條皮帶完成卷芯工作，所用的兩臺(tái)型號(hào)為Z2-42/4kw，1500r/min的直流電動(dòng)機(jī)。現(xiàn)將該設(shè)備改良，需用三個(gè)輥輪，一條皮帶帶動(dòng)完成工作，應(yīng)選用一臺(tái)功率大于2臺(tái)相當(dāng)功率的電動(dòng)機(jī)即可完成工作。查?機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?選擇型號(hào)為Z

47、2-61的電動(dòng)機(jī)。額定功率為10kw，轉(zhuǎn)速為1500r/min，額定電壓為220V，最高允許轉(zhuǎn)速為2400r/min。根本參數(shù)如表3-1：表3-1 電動(dòng)機(jī)性能參數(shù)型號(hào)額定功率/kw額定電流/A效率/%最高轉(zhuǎn)速/(r/min)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/(Nm2)外型尺寸/mmmmmmA10型質(zhì)量/kg110220110220110220額定轉(zhuǎn)速 1500r/minZ2-6110108.253.88484.5240024005.66375244881753.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比3.3.1 確定總傳動(dòng)比與傳動(dòng)比有關(guān)的因素有1皮帶與芯軸的夾角；2皮帶輪的半徑；3紙筒的前進(jìn)速度；4電動(dòng)機(jī)的額定

48、轉(zhuǎn)速；5電動(dòng)機(jī)的最高允許轉(zhuǎn)速。傳動(dòng)裝置總的傳動(dòng)比由選定的電動(dòng)機(jī)滿載工作轉(zhuǎn)速和工作機(jī)主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速確定，即，且在多級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)裝置中總的傳動(dòng)比為各級(jí)傳動(dòng)比的連乘積。那么在原始設(shè)備中取時(shí)有取時(shí)，考慮到最高轉(zhuǎn)速，有代入數(shù)值得時(shí)，時(shí)，根據(jù)，綜合上述傳動(dòng)比，取68.3073.59之間，可初選傳動(dòng)比為72.所以生產(chǎn)率符合生產(chǎn)率的要求。綜合前面選定傳動(dòng)方案，該傳動(dòng)方案的傳動(dòng)比范圍：直齒圓錐齒輪傳動(dòng)比范圍是15，圓柱蝸桿傳動(dòng)比范圍是1560，那么總傳動(dòng)比范圍是，所以取符合要求。3.3.2 分配各級(jí)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比根據(jù)總傳動(dòng)比以及考慮到裝置尺寸的協(xié)調(diào)性，查?機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?“常用減速器的型式、特點(diǎn)及應(yīng)用表，直齒圓錐齒

49、輪減速器傳動(dòng)比范圍一般小于等于3，所以取錐齒輪的傳動(dòng)比為所以取錐齒輪的傳動(dòng)比為那么蝸桿蝸輪的傳動(dòng)比為3.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)電動(dòng)機(jī)的輸出功率為工作裝置所需功率，kW；為由電動(dòng)機(jī)至工作裝置的傳動(dòng)裝置的總效率；其中查機(jī)械傳動(dòng)效率概略值表，確定，故那么由公式計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)：1各軸的轉(zhuǎn)速： = 1 * ROMAN I軸： = 2 * ROMAN II軸： = 3 * ROMAN III軸：2各軸輸入功率： = 1 * ROMAN I軸： = 2 * ROMAN II軸： = 3 * ROMAN III軸：3各軸輸入轉(zhuǎn)矩： = 1 * ROMAN I軸： = 2 * ROMAN

50、 II軸： = 3 * ROMAN III軸：電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩第4章 機(jī)械傳動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力計(jì)算4.1 錐齒輪傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1.1 選定齒輪的安裝方式，精度等級(jí)及材料在直齒圓錐齒輪傳動(dòng)中，軸夾角，小齒輪懸臂，大齒輪跨支，初選7級(jí)精度GB 10095-88，要求壽命為20年每天工作8小時(shí)，每年工作300天。查?機(jī)械設(shè)計(jì)?以下簡(jiǎn)稱(chēng)?設(shè)計(jì)?表10-1，選取大小齒輪材料均為45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)。小齒輪齒面硬度250HBS，大齒輪齒面硬度220HBS。4.1.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)1初選小齒輪齒數(shù)取不發(fā)生根切那么2小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩3初選載荷系數(shù) 初選4取齒寬系數(shù)錐齒輪傳動(dòng)的齒寬系數(shù)，通常取 ，取常用

51、值5確定彈性影響系數(shù)：據(jù)?設(shè)計(jì)?表10-6查得，6確定區(qū)域載荷系數(shù)：對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，7確定接觸需用應(yīng)力：循環(huán)次數(shù)：查?設(shè)計(jì)?圖10-19曲線1得，接觸疲勞壽命系數(shù)：，查?設(shè)計(jì)?圖10-21d得，接觸疲勞強(qiáng)度極限：，取平安系數(shù)：，那么接觸許用應(yīng)力：8由接觸強(qiáng)度計(jì)算小齒輪的分度圓直徑：9)驗(yàn)算載荷系數(shù)：齒輪的使用系數(shù)：載荷狀況以均勻平穩(wěn)為依據(jù)查?設(shè)計(jì)?表10-2得，小齒輪平均分度圓直徑，齒輪的圓周速度，動(dòng)載系數(shù)：按?設(shè)計(jì)?查圖10-8得，齒間載荷分配系數(shù)：由?設(shè)計(jì)?表10-3，取齒向載荷分布系數(shù)：依據(jù)大齒輪兩端支承，小齒輪作懸臂布置，查表10-9，得軸承系數(shù)，由公式得，接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)1

52、0校正直徑：模數(shù)：取標(biāo)準(zhǔn)值11齒輪的相關(guān)參數(shù)分度圓直徑：錐距：齒寬：分錐角：由得，4.1.3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度1確定彎曲強(qiáng)度：與接觸強(qiáng)度載荷相同，2計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)：3查表10-5得，齒形系數(shù)：，應(yīng)力校正系數(shù)：，4確定許用應(yīng)力：由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，取平安系數(shù)由圖10-20c得，齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力確定需用彎曲應(yīng)力，即5校核彎曲強(qiáng)度：由公式得彎曲強(qiáng)度滿足彎曲強(qiáng)度，以上所選參數(shù)適宜。4.2 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算4.2.1 根本要求工作載荷穩(wěn)定，無(wú)沖擊，要求壽命為20年，一年工作300天，8小時(shí)工作日。4.2.2 選擇蝸桿傳動(dòng)類(lèi)型根據(jù)GB/T 10085-1988的

53、推薦，采用漸開(kāi)線蝸桿ZI4.2.3 選擇材料考慮到蝸桿傳動(dòng)功率不大，速度只是中等，故蝸桿用45鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為4555HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。4.2.4 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由公式得，傳動(dòng)中心距1確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩由前文計(jì)算得2確定載荷系數(shù)因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)；由?設(shè)計(jì)?表11-5選取使用系數(shù)；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù)；那么

54、3確定彈性影響系數(shù)因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故4確定接觸系數(shù)先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動(dòng)中心距的比值，從圖11-8中可查得。5確定許用接觸應(yīng)力根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45HRC，可從表11-7中查得蝸輪的根本許用應(yīng)力。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：壽命系數(shù)：那么蝸輪齒面的許用接觸應(yīng)力為6計(jì)算中心距取中心距，因傳動(dòng)比，故從?機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?中取模數(shù)，蝸桿分度圓直徑，這時(shí)，與假設(shè)相符，故數(shù)據(jù)可用。4.2.5 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸1蝸桿從?機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)?表19.3-1蝸桿的根本尺寸和參數(shù)查得，蝸桿頭數(shù)，軸向齒距，直徑系數(shù)，齒頂圓直徑，齒根圓直

55、徑，分度圓柱導(dǎo)程角，蝸桿軸向齒厚。2蝸輪蝸輪齒數(shù) ，變位系數(shù) 驗(yàn)算傳動(dòng)比 蝸輪分度圓直徑 蝸輪喉圓直徑 蝸輪齒根圓直徑 蝸輪咽喉母圓半徑 4.2.6 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度1確定各計(jì)算系數(shù)：當(dāng)量齒數(shù)根據(jù)和，由圖11-19查得齒形系數(shù)，螺旋角系數(shù)2確定許用彎曲應(yīng)力由表11-8查得由ZCuSn10P1制造的蝸輪的根本許用彎曲應(yīng)力，壽命系數(shù)，許用彎曲應(yīng)力 3校核計(jì)算滿足彎曲強(qiáng)度條件。4.2.7 精度等級(jí)公差和外表粗糙度確實(shí)定：考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng)，屬于通用機(jī)械減速器，從GB/T10089-1988圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇8級(jí)精度，側(cè)隙種類(lèi)為f，標(biāo)注為8f GB/T 10089-1988。4

56、.3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)局部主要三根軸： = 1 * ROMAN I軸：連接聯(lián)軸器與小錐齒輪； = 2 * ROMAN II軸：連接大錐齒輪與蝸桿； = 3 * ROMAN III軸：蝸輪軸。4.3.1 初步確定軸的最小直徑按公式，初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，根據(jù)表15-3，取于是得，4.3.2 對(duì) = 2 * ROMAN II軸進(jìn)行強(qiáng)度校核1根據(jù)上文計(jì)算有，取2計(jì)算作用在大錐齒輪上的力那么,3作軸的空間受力簡(jiǎn)圖，如圖4-1所示4作水平面受力圖，彎矩圖，如圖4-1所示5作垂直面受力圖，彎矩，如圖4-1所示6作合成彎矩圖，如圖4-1所示7作扭矩圖，如圖4-1所示8按彎扭合

57、成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面危險(xiǎn)截面B的強(qiáng)度。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得，因此，故平安。圖4-1 軸的受力分析及剪力彎矩圖考慮到設(shè)計(jì)中為方便在傳動(dòng)軸上安裝錐齒輪、軸承和裝配需要，傳動(dòng)軸中部需留出一段臺(tái)階。傳動(dòng)軸左端距臺(tái)階70mm，右端距臺(tái)階90mm。傳動(dòng)軸具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4-2。圖4-2 = 2 * ROMAN II軸結(jié)構(gòu)圖4.4 聯(lián)軸器的選擇常用的聯(lián)軸器只要有剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器兩種類(lèi)型。剛性聯(lián)軸器適用于兩軸能夠嚴(yán)格對(duì)中并在工作中不發(fā)生相對(duì)位移的地方；撓性聯(lián)軸器適用于兩軸有偏

58、斜可分為同軸線、平行軸線、相交軸線或在工作中有相對(duì)位移可分為軸向位移、徑向位移、角位移、綜合位移的地方。撓性聯(lián)軸器又有無(wú)彈性元件的、金屬?gòu)椥栽暮头墙饘購(gòu)椥栽?，后兩種統(tǒng)稱(chēng)為彈性聯(lián)軸器。彈性聯(lián)軸器都具有緩和沖擊的作用。用非金屬?gòu)椥栽?gòu)成的彈性聯(lián)軸器以及用金屬?gòu)椥栽?gòu)成的彈性元件間有摩擦作用的彈性聯(lián)軸器，除有緩沖作用外，還有減振作用。對(duì)于載荷平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、同軸度好、無(wú)相對(duì)位移的可選用剛性聯(lián)軸器；對(duì)于有相對(duì)位移的需選用無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器；載荷和速度不大、同軸度不易保證的，宜選用剛度彈性聯(lián)軸器；載荷、速度變化較大的最好選用具有緩沖、減振作用的變剛度彈性聯(lián)軸器；對(duì)于動(dòng)載荷較大的機(jī)器，宜

59、選用重量輕、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的聯(lián)軸器；另外，對(duì)聯(lián)軸器的選擇還應(yīng)考慮的幾個(gè)因素是：1拆裝方便；2尺寸較小；3質(zhì)量較輕；4維護(hù)簡(jiǎn)單等。4.4.1 類(lèi)型的選擇為了隔離震動(dòng)與沖擊，選用彈性套筒柱銷(xiāo)聯(lián)軸器4.4.2 載荷計(jì)算公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩由?設(shè)計(jì)?表14-1查得，故由公式計(jì)算轉(zhuǎn)矩為4.4.3 型號(hào)選擇查?機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐與創(chuàng)新?表16.6彈性聯(lián)軸器，得TL5型彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為，許用最大轉(zhuǎn)速為4600r/min，軸徑為2535之間，故合用。第5章 控制系統(tǒng)5.1 切割裝置的PLC控制切割局部采用PLC控制，提高這局部的自動(dòng)化程度，對(duì)提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品的質(zhì)量都有很大幫助。5.1.1 PLC概述可編程邏輯控制器(P

60、LC)是20世紀(jì)80年代開(kāi)展起來(lái)的新一代工業(yè)控制裝置，是自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種專(zhuān)門(mén)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。目前，PLC始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。主要原因在于它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供平安可靠和比較完善的解決方案,適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需要。PLC之所以得到迅速的開(kāi)展和越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)樗哂幸恍┝己玫奶攸c(diǎn)：PLC集三電(電控、電儀、電傳)于一體，實(shí)現(xiàn)三電一體化；PLC的輸入/輸出系統(tǒng)完善，性能可靠，能夠適應(yīng)于各種形式和性質(zhì)的開(kāi)關(guān)量和模擬量信號(hào)的輸出和輸入，在PLC內(nèi)部具備計(jì)數(shù)器、中間繼電器