半自动骑马订书机详细设计.doc

目录绪论11、设计题目和设计参数21.1设计题目21.2设计参数22、系统原理设计22.1减速系统原理设计22.2拟定执行构件的数目和运动形式32.3拟定运动循环图32.4拟定执行机构运动方案52.5评选执行机构运动方案62.6综合分析73、系统参数计算73.1传动比分配73.2传动装置的运动和动力参数计算74、带轮的设计85、小齿轮的设计95.1按齿面接触强度计算95.1.1确定公式内的各计算值95.1.2计算105.2按齿根弯曲强度计算115.2.1确定公式内的计算数值115.2.2设计计算115.3几何尺寸计算126、轴I的计算127、 齿轮计算137.1按齿面接触强度计算137.1.1确定公式内的各计算值137.1.2计算147.2按齿根弯曲强度计算157.2.1确定公式内的计算数值157.2.2设计计算157.3几何尺寸计算168、轴II的计算169、轴III的计算1710、轴IV的计算1811、凸轮设计1912、棘轮设计2013、参考文献21 绪论 骑马订书机一种快速高性能的订书设备，大部分印刷厂都配有该设备。传统的骑马订书机设备，在高速工作状态下，很容易发生堵纸现象。本次设计中对传统的骑马订书机的电气系统进行了改造，对订书机头增加了电磁控制装置，在容易发生堵纸增加了微动开关，增加了光电传感器检测装置，从而很好地解决了，高速工作下的堵纸现象。 20世纪50年代，二次世界大战结束世界经济逐步发展，印刷行业的业务量日益增加，老式的订书机设备已不能满足大批量的印刷的要求，高效率的骑马订书机应运而生。20世纪60年代骑马订书机逐步在各个国家得到应用，极大地提高了，印刷行的工作效率。 近年来，我国经济飞速发展，其中广告类印刷品，连续5年保持7.5%以上的高速增长，2011年的总产值突破15万亿大关。其它的文化印刷品也有很大的提高。半自动骑马订书机设计1、设计题目和设计参数 1.1设计题目半自动骑马订书机是用来将铁丝做成书钉，钉入书册，将书册锁紧订牢的机器。该机经人工搭页后，即可自动送入书帖，自动装订，自动收书，具有操作简单、维修方便、可靠性高和生产效率高等特点。工艺流程如图：送帖检测订书出书 1.2设计参数 1）主电机：0.55 kw 2）最大装订尺寸：450mm305mm 3）最小装订尺寸：127mm89mm 4）装订厚度：4mm 5）装订速度：30100本/min 6）送书滑块推程：490mm，输送架距地面距离770mm，电动机轴距地面垂直距离280mm 7）弯角机构行程20mm 8）顶书叉对称线距轴水平距离500mm顶书叉行程为100mm，顶书叉最低高度距动力圆中心的垂直距离为630m。2、系统原理设计 2.1减速系统原理设计 2.2拟定执行构件的数目和运动形式半自动骑马订书机主要由输送机构、订书机头、弯脚机构、出书机构、传动系统等组成。主要共有输送机构、弯脚机构和出书装置中的顶书叉机构的设计三部分。 1）输送机构：使送书滑块前后往复移动的执行机构,具有急回特征。 2）弯脚机构：使顶杆上下间歇往复移动的执行机构。3)顶书叉机构：使顶书叉间歇升降往复运动的执行机构。 2.3拟定运动循环图 输送机构、弯脚机构和出书装置中的顶书叉机构的运动循环图如图1：图1 说明：以轴的转角表示运动时间，具体说明如下：（图2）送书滑块（图a） ;轴从60转动到180为送书滑块推着书册向前运动时间；从180到60为空行程（即书册停止不动）时间。 弯脚机构的顶杆（图b） 轴从20转动到40为顶杆从最低点上升到最高点准备顶图3-30中两个弯脚时间；再转动10期间为顶杆在最高位置不动时间；再转动70为顶杆从最高点下降到最低点时间；当轴再转动260时，顶杆停在最低点不动。 顶书叉（图c） 轴从230转动到250为顶书叉从最低点上升到最高点准备顶书时间；再转动10期间顶书叉在最高位置不动顶书；再转动90为顶书叉从最高点下降到最低点时间；当轴再转动240时，顶书叉停在最低点不动。 2.4拟定执行机构运动方案 1)送书滑块 2)弯脚机构 3)订书叉机构 2.5评选执行机构运动方案 方案1为曲柄滑块机构，但为对心，不能达到急回的目的。 方案2为偏心曲柄滑块机构，能实现水平前后往复运动和急回的目的。 方案3虽同样能达到目的，但设计工艺涉及到凸轮结构，较为复杂。 综上分析，故选取方案2作为送书滑块的执行机构。2.6综合分析 省去减速系统的半自动骑马订书机机构运动简图（未按比例画出）3、系统参数计算 3.1传动比分配 总传动比 ，其中带轮，则减速器传动比为 3.2传动装置的运动和动力参数计算 0轴：即电动机轴 II轴： III轴：4、带轮的设计 （1）计算功率 查表机械设计P156表8-7知： 计算功率（2）选择V带类型 由，由图8-11选取V带为Z型（3）确定带轮的基准直径d并验算带速 1）由表8-4a取单个Pa=0.25kw， 2）验算带速 ，符合条件 3）计算大带轮的基准直径 ，查表8-8取 （4）确定中心距a并选择V带的基准长度Ld 1）中心距 ，取300mm 2) 相应带长 3）计算中心距（5）确定带的初拉力（6）计算带传动的压轴力 （7）V带轮结构形式 ，所以采用腹板式；轮宽（8）带轮材料 铸铝5、小齿轮的设计 5.1按齿面接触强度计算 由设计计算公式进行试算 5.1.1确定公式内的各计算值 1）试选载荷系数Kt=1.3 2）计算小齿轮传递的转矩 3）由表10-7选取齿宽系数 4）由表10-6查得材料的弹性系数 5）由图10-21d查得 小齿轮接触疲劳强度 大齿轮接触疲劳强度 6）计算接触疲劳许用应力 5.1.2计算 1）小齿轮分度圆直径 2）计算圆周速度 3)计算齿宽b 4）计算齿宽与齿高之比 模数 齿高 5）计算载荷系数 根据v=0.583m/s，查图10-8，得 ，直齿轮 由表10-2得使用系数，查表10-4 得 由 查图10-13得 故载荷系数 6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 7）计算模数m 5.2按齿根弯曲强度计算 5.2.1确定公式内的计算数值1）由图10-20c查得齿轮的弯曲疲劳强度极限 大齿轮的弯曲强度极限2） 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数，3） 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，得 4）计算载荷系数K 5）查取齿形系数 由表10-5查得 6）查取应力校正系数 由表10-5查得 7）计算大、小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大5.2.2设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数m=2.255.3几何尺寸计算 1）计算分度圆直径 2）计算中心距 3）计算齿轮宽度 取 6、轴I的计算 （1）输出轴功率转速和转矩 （2）大带轮上的力 （3）初步确定轴的最小直径 选取轴的材料45钢，调质处理。根据表15-3，取，于是得 （4）轴的结构设计V-VI段安装大带轮，所以；II-III段安装小齿轮，故；选用深沟球轴承6204轴承，故；轴肩h=3mm，故，；由于，所以II-III段键槽为，长度为28mm；由得，V-VI段键槽为，长度为14mm。（5）轴上载荷载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T （6）弯扭合成应力校核轴强度 故安全7、 齿轮计算 7.1按齿面接触强度计算 由设计计算公式进行试算 7.1.1确定公式内的各计算值 1）试选载荷系数Kt=1.3 2）计算小齿轮传递的转矩 3）由表10-7选取齿宽系数 4）由表10-6查得材料的弹性系数 5）由图10-21d查得小齿轮接触疲劳强度 6）计算接触疲劳许用应力7.1.2计算 1）小齿轮分度圆直径 2）计算圆周速度 3)计算齿宽b 4）计算齿宽与齿高之比 模数 齿高 5）计算载荷系数 根据v=222m/s，查图10-8，得 ，直齿轮 由表10-2得使用系数，查表10-4 得 由 查图10-13得 故载荷系数 6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 7）计算模数m 7.2按齿根弯曲强度计算 7.2.1确定公式内的计算数值1）由图10-20c查得齿轮的弯曲疲劳强度极限 2）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数3）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，得 4）计算载荷系数K 5）查取齿形系数 由表10-5查得 6）查取应力校正系数 由表10-5查得 7）计算大、小齿轮的并加以比较 7.2.2设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数m=47.3几何尺寸计算 1）计算分度圆直径 2）计算中心距 3）计算齿轮宽度 8、轴II的计算 （1）输出轴功率转速和转矩 （2）齿轮上的力 （3）初步确定轴的最小直径 选取轴的材料45钢，调质处理。根据表15-3，取，于是得 （4）轴的结构设计 由（3）可得，由于VI-VII段安装凸轮，故；轴肩h=3mm，轴承选用6206深沟球轴承，故，；IV-V段安装齿轮，齿轮宽80mm，故，；轴肩h=3mm，轴环宽度b=5mm，故，；I-II段安装大齿轮，齿轮宽30mm，故，；因为I-II段，故键槽为，长度为18mm；由于IV-V段，故键槽尺寸为，长度为50mm；由于，故键槽尺寸为，长度为140mm。（5）轴上载荷载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T （6）弯扭合成应力校核轴强度 故安全9、轴III的计算 （1）输出轴功率转速和转矩 （2）齿轮上的力 （3）初步确定轴的最小直径 选取轴的材料45钢，调质处理。根据表15-3，取，于是得 （4）轴的结构设计 由（3）得，I-II段安装连杆，故；选用6206深沟球轴承，故，；轴肩高h=5mm，轴环宽b=8mm，故，；IV-V段安装齿轮，齿轮宽80mm，故，；由于，故键槽尺寸为，长度为10mm；由，故键槽尺寸为，长度为50mm。10、轴IV的计算 VI-VII段安装凸轮，故取，；轴肩