切纸机压纸机构的结构设计毕业论文

1、 编号： 毕业设计（论文）说明书题目： 切纸机压纸机构的结构设计 学院： 机电工程学院 专业： 机械电子工程 学生姓名： 学号： 指导教师单位： 机械电子系 姓名： 彭晓楠 职称： 副教授 题目类型：¨ 理论研究 ¨实验研究 þ工程设计 ¨工程技术研究 ¨软件开发2013年 05月20日摘 要本次毕业设计的课题是压纸机构的设计。在选定毕设课题后，我进行了方案的拟定。初步拟定了两个方案，其一是用丝杠传递压力进行设计的压纸机构，其二是采用连杆传递压力而设计的压纸机构。但是本次设计要求压纸的最大压力为35kn，所以采用丝杠传递动力会使得整个机构显得很

2、大，成本也会提高。最终确定了使用连杆传递压力，而采用液压系统提供动力和压纸的速度，这样整个机构就不会太大，成本大大降低，而且能够高效的工作。本次课题设计的压纸机构的工作原理是：通过电动机带动液压泵运动，液压泵在液压系统中产生动力通过液压系统使液压缸的液压缸进行伸缩运动，液压系统提供的运动和力通过连杆传递到压纸部件，从而实现压纸机构压纸和压纸后的退回工作。而压纸机构的构成为：压纸架，连接压纸架与连杆的连接件，底板小底板，用于固定的各轴，滑块以及把滑块和连杆连接的轴及轴承，连杆能在滑块中运动。本文中对于各结构件进行了结构设计、尺寸设计和材料的选择，完成尺寸和机构设计后，对承受压力较为敏感的零件进行

3、了校核，最终证明整个机构符合强度和刚度要求，最后编制了重要零件的加工工艺。最后是液压系统的设计，根据要求对液压系统进行设计。选定各种液压元件后绘制了液压系统图。然后就是对各种元件的校核，结果证明符合要求。这样就完成了整个设计。关键词:压纸机构；液压系统；压纸部件；连杆；连接件abstractthe graduation project is the subject of the platen mechanism design. albert located at the selected topic, i did a program development. initially develop

4、ed two programs, one of which is designed with a delivery pressure screw platen mechanism, and the second is the use of rod designed transmit pressure platen agency. however, this design requires platen maximum pressure of 35kn, so the use of screw transmission of power will make the entire organiza

5、tion becomes large, the cost will increase. ultimately determine the use of link transmit pressure, while the use of hydraulic systems provide power and speed of the platen so that the entire organization will not be too large, greatly reduce the cost, but also to efficient work. the topic of the pl

6、aten mechanism designed working principle is: the hydraulic pump driven by a motor movement, the pump in the hydraulic system, hydraulic system to generate power by the hydraulic cylinder for telescopic movement of the hydraulic cylinder, the hydraulic system of motion and force by connecting transm

7、itted to the platen unit lever, enabling organizations platen platen and the platen returned after work. the mechanism is constituted by the platen: a platen holder, the platen frame and the connecting rod connecting member, the small base plate, for fixing each axis, the slider and the slider and t

8、he axis of the connecting rod and bearing, even rod in the slider movement. herein for structural parts of the structural design, size design and material selection, dimensions and mechanical design, after the completion of pressure sensitive parts of the check, that the mechanism in accordance with

9、 the final strength and stiffness requirements, the final preparation of important parts of the process. finally, the design of the hydraulic system, the hydraulic system according to the design requirements. after various hydraulic components selected hydraulic system diagram drawn. then check that

10、 the various components, the results demonstrate compliance with requirements. this completes the entire design.keywords: platen mechanism hydraulic system platen assembly keywords: platen mechanism；hydraulic system；platen assembly；connecting rod； connections 目 录引言11 切纸机压纸机构的方案确定21.1 设计方案的确定21.1.1弹簧

11、形变传递压力21.1.2液压气压式传动21.1.3凸轮式31.1.4确定方案32 压纸机构设计32.1 设计的原始参数32.2 设计时考虑的问题32.3 液压压纸机构的两种方案42.3.1采用丝杠和弹簧带动压纸机构压纸42.3.2采用连杆传动设计压纸机构52.4 压纸部件的设计52.5 连接件强度校核142.6 传动部件的设计192.7 底板的设计262.8 支撑板的设计262.9 小底板的设计273 液压系统的设计303.1 液压系统的方案设计303.2 液压系统的参数计算344 结论41谢 辞43参考文献44桂林电子科技大学毕业设计（论文）说明书 第 45 页 共 44 页引言切纸机发展的

12、现状随着印刷业的蓬勃发展以及新型高速印刷机的广泛采用， 对平板纸的切边质量、规格精度和堆垛质量的要求也越来越高。由此，促使横切纸机在结构上不断改进，制造上精益求精，使横切纸机的品种规格多样化以便满足各种要求。横切纸机按工作原理可划分为两种型式：闸刀式和圆筒切刀式。把纸卷的纸幅切成平板的闸刀式切纸机，当纸幅间歇地送人闸刀切断时纸幅是不动的。由于切纸、送纸机构采用往复运动的形式，致使零件的应力增大，寿命缩短。同时，纸卷被间歇性加速与制动，从而纸幅断头增加，又因生产能力较低，每分钟切 1530 次，所以该种切纸机现多用于小批量裁剪以及特殊裁剪要求是所用。圆筒切刀式横切纸机(又称甩刀机) 这种设备以成

13、为目前切平板纸的主要设备之一。 甩刀机可以连续的送纸和切纸，结构较为简单、紧凑、工作条件良好，亦能同时裁切成两种长度规格，生产能力可观而被各家纸厂、纸制品厂等普遍采用。一台标准的切纸机甩刀机通常由引纸部分、托纸喂纸部分、切纸边装置、甩刀 辊装置、甩刀辊速度装置、输送皮带组合、接纸台、自控及电气等组 成。有的为了放纸设置一组放纸卷的搁纸架。引纸部分由一弹簧压紧或气动压紧胶辊和纲质引纸辊组合，两辊共同牵拉纸幅经托纸喂纸部分将纸送人甩刀部甩切。由气缸控制的胶辊一般配有 2 个气压调节阀。操作者根据纸幅的厚度设定不同的压紧力。如果多卷纸运行，胶辊辊体表面车有左右螺旋2糟，起到舒展纸幅，防止起皱、松驰的

14、作用。托纸喂纸部切纸机分用于支承纸幅进入甩刀座，安置在裁切点位置前的托板，对甩切的方正度具有极其重要的影响。如果托板对准性不佳，或者纸幅未能正面进人裁切点，那么成品纸的四角将很难保证方正。切纸机托板的设计还能起到护送纸幅的作用。有些机器在托板接近裁切点处设有压缩空气吹纸装置，以此形成局部真空将纸幅吸附在托板上运行，从而消除纸幅的抖动。如果引纸辊组合与甩刀座间距较大时，还可添装一支导辊，保证纸幅在运行过程中不发生松驰，顺利进入切纸机甩刀部。横切纸机按转刀分为以下几种：固定转刀式 ，滑动转刀式，固定间歇转刀式 ，双转刀式 ，间歇双转刀式。本次设计的课题为切纸机压纸机构的结构设计，该课题来源于结合生

15、产实际。本次课题的研究的主要内容是：a) 分析切纸机压纸机构的运动要求，完成压纸机构整体结构规划和设计；b) 进行方案论证，进行结构设计与仿真；c) 提出系统结构设计方案，并优化；d) 满足力学要求，充分的设计计算、理论强度和结构受力分析；e) 设计计算出符合压纸机构的液压系统。本课题所设计出的压纸机构可以解决如下问题：a) 与现在市面上的切纸机相比，提高压制机构压纸的效率，使切纸机在更短的时间完成更多的生产任务，从而降低生产成本；b) 拥有足够准确的控制特点；具备一定的成长空间。1 切纸机压纸机构的方案确定1.1 设计方案的确定切纸压纸机构可选用多种方式，如：a) 选用伺服机驱动丝杆，在丝杆

16、和受力物体间，添加一弹簧，利用伺服机特性，用电机驱动丝杆前进，改变弹簧形变量，从而输送压力。b) 利用齿轮齿条的传动特性，提供压力。c) 采用气压，液压传动，调节气压达到不同输送目的。d) 利用凸轮机构，通过凸轮转动，利用凸轮特性提供不同的压力形变提供压力。根据目前广泛使用的切纸机压制机构的种类，以及应用的范围，初步拟定三种设计方案。1.2.2.1.1.1.1弹簧形变传递压力弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力。当题目中出现弹簧时，首先要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变相对应，在题目中一般应从弹簧的形变分析入手，先确定弹簧原长位置、现长位置、平衡位置等，找出形变量x与物体空间位置变

17、化的几何关系，分析形变所对应的弹力大小、方向，结合物体受其他力的情况来分析物体运动状态。相对于其他机构，弹簧容易实现互换性，方便在使用过程中对损坏部分进行检修以及及时调换。其他特点是结构简单，能量传递效率高，配合步进电机，传递能量大小精确。1.1.2液压气压式传动液压传动是利用液体的压力能来实现能量传递的一种传动方式，其工作介质主要是石油基液压油和难燃液压油。其特点分别为：a) 与电动机相比，在同等体积下，液压打包机液压装置能产生更大的动力，也就是说，在同等功率下，液压装置的体积小、质量轻、结构紧凑，即它具有大的功率密度或力密度，力密度在这里指工作压力。b) 液压打包机的液压装置容易做到对速度

18、的无级调节，而且调速范围大，并且对速度的调节还可以在工作过程中进行。c) 液压装置工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。d) 液压打包机液压装置易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。e) 液压装置易于实现自动化，可以很方便地对液压打包机液体的流动方向、压力和流量进行调节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和操作。f) 液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。g) 由于液压打包机液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格的传动比。h) 液压传动有较多的能量损失（泄漏损失、摩擦损失等），因此，传动效率相对低。i)

19、液压传动对液压打包机油温的变化比较敏感，不宜在较高或较低的温度下工作。j) 液压传动在出现故障时不易诊断。2.1.1.1.1.3凸轮式凸轮是具有曲线轮廓或凹槽的构件。凸轮机构的最大优点是只要适当的设计出图轮的轮廓曲线，就可以得到各种预期的运动规律，而且响应快速，机构简单紧凑。缺点是凸轮廓线与物体或推杆之间以点接触，线接触，容易磨损，凸轮制造较困难。而在压纸机构中选用凸轮的话，则对轴的刚度强度要求增大。1.1.4 确定方案根据开题报告技术要求，同时考虑到制造成本，加工难易，以及便于用户检查维修等因素，最后结合切纸机的特点以及现有切纸机压纸机构的特点，现在选用步进电机配合液压系统使用来设计本次切纸

20、机的压制机构。这个方案能使切纸机实现更高的生产效率，降低生产成本。 2 压纸机构设计为了使压纸机构能够满足压紧纸张并且在切纸过程中使纸张不致松动影响切纸精度，把压纸机构的压纸部分设计的面积，应使压纸部分能与纸张有足够的接触面积。2.1 设计的原始参数本次设计的压纸机构的主要参数如下：（1）压纸机构的最大压纸门幅920mm；（2）压纸机构的压纸高度为150mm；（3）压纸机构的最大压纸压力为35kn；（4）驱动方式：液压驱动。2.2 设计时考虑的问题（1）具有足够的压力在设计过程中，应考虑到压纸机构的最大压力为35kn。因压力较大，设计的机构就应满足强度和刚度要求。（2）压纸部件有一定的面积压纸

21、机构压纸时，要保证压纸机构能够把纸压稳，不能出现松动，否则就会影响切纸的精度，达不到要求。2.3 液压压纸机构的两种方案2.3.1 采用丝杠和弹簧带动压纸机构压纸基于对纸张施与35kn的压力的要求，结合整体设计的框架，现对弹簧进行理论计算，确定弹簧的基本参数。弹簧在机械产品中是一种很小的零件，过去曾由于没有给予足够重视，特别是缺少有关材料的热处理知识，在十九世纪五十年代以前，弹簧的质量很不稳定，而且经常损坏，造成了极为严重的恶果，以后随之科学技术的进步，使人们逐渐认识到了弹簧对机械的精度，工作能力和寿命都有着极其重要的作用。按照弹簧的形状分类，如图2-1所示。图2-1弹簧的分类可选用压缩螺旋弹

22、簧，该种弹簧式各种弹簧中用得最为广泛的一种。这种类型弹簧的尺寸因用途不同而各种不同的规格：有材料直径小于0.1mm的轻载荷用弹簧；也有材料直径超过100mm的超大型重载荷用弹簧。压缩螺旋弹簧的特点是：a) 易于制造；b) 结构紧凑；c) 吸收能量的效率高；d) 无摩擦。对于第一点、由于这种弹簧的形状简单和加工方便，因而易于理解。对于第二、三点，这种弹簧每单位体积的弹性能量为 （剪切应力，g切变弹性模量），将它与杆纯拉伸时的弹性能量相比较，其换算比率为0.43，这在各种弹簧中是最高的。但实际上，由于还要考虑末圈的体积，因而这一数值还要少小一些。即使如此，这种弹簧在小空间中仍有很好的效率，能发挥出

23、良好的弹簧性能。第四点意味着其载荷特性不出现滞后现象，有良好的弹性再现性。原始条件：a)最大工作负荷35kn；b)最大工作负荷下的形变量，f2=30mm；c)在空气中工作。由于载荷过大，弹簧的直径也将变得很大，而且丝杆不能承受过大的力，所以用丝杠和弹簧来设计压纸机构不合理。2.3.2 采用连杆传动设计压纸机构压纸机构是本次设计的基石，只有具备高效、稳定、及达到35kn的最大工作负载的压纸机构才能够快速而有效地完成压纸的任务。一般来说，压纸机构的设计应遵循以下几方面原则：1） 必须完成设计方案规定的动作指标。2） 必须具有较高的可靠性及必要的强度、刚度。3） 维护和维修简便。4） 结构材料的强度

24、和刚度要满足要求，并考虑要节约成本。5） 在保证功能的前提下提高机构的精妙性。现在采用连杆传动来设计本次压纸机构2.4 压纸部件的设计所有的压纸机构都有一类共同的组成部件，即用压纸板和连接压纸板的元件所组成。这个压纸部件是实现最终压纸功能的。压纸部件的工作原理是：当液压系统输出压力时，通过传动部件传递压力和运动到压纸部件，最终实现压纸功能。通过以上分析我们知道压纸部件由压纸板和连接件组成。为了维修装拆的方便，在压纸架的两边各设置一个接头，用于与连接部件相配合。然后用连杆连接接头，它们可以通过轴连接，为了固定，可在轴两端加上挡圈。虽然本次设计是要求最大压纸压纸高度为150mm，但是为了能够适应更

25、多的要求，设计一个调节杆，而连杆车制螺纹，通过旋入连杆深度的不同，可以实现最大压纸高度的不同。最后通过另一个连杆实现与传递压力和运动的连杆的连接。压纸部件的结构如图2-2所示。图2-2压纸部件a.压纸架的设计为了能够让压力均匀地施加到纸上，使得压纸更加平稳，可以使用阵列结构对压纸架进行设计，使力既能均匀又能集中于一系列的点，从而使纸压得平稳。然后在压纸架上增加两个接头，其结构如图2-3所示，压纸架尺寸如图2-4所示，接头尺寸如图2-5所示。图2-3压纸架图2-4压纸架尺寸图2-5接头尺寸对压纸架材料的选择：压纸架要能够承受最大的载荷，同时要具有较高的寿命，要求其耐磨，承受压力。结合这些特点选择

26、灰铸铁。灰铸铁的介绍灰铸铁的组织和性能 组织：可看成是碳钢的基体加片状石墨。按基体组织的不同灰铸铁分为三类：铁素体基体灰铸铁；铁素体一珠光体基体灰铸铁；珠光体基体灰铸铁。 力学性能：灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重，在石墨尖角处易造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，但抗压强度与钢相当，也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。同时，基体组织对灰铸铁的力学性能也有一定的影响，铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大，强度和硬度最低，故应用较少；珠光体基体灰铸铁的石墨片细小，有较高的强度和硬度，主要用来制造较重要铸件；铁素体一珠光体基体灰铸铁的石墨片

27、较珠光体灰铸铁稍粗大，性能不如珠光体灰铸铁。故工业上较多使用的是珠光体基体的灰铸铁。 其他性能：良好的铸造性能、良好的减振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性 灰铸铁的热处理：(1)消除内应力退火；(2)改善切削加工性退火；(3)表面淬火。用途：灰铸铁主要用于制造承受压力和振动的零部件，如机身车床、各种箱体、壳体、泵体、缸体等。灰铸铁的牌号、力学性能如下表所示表2-1灰铸铁牌号、力学性能-查找相关材料，我们可以知道：钢按用途可以分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。结构钢包括工程用钢和机器用钢。工程用钢用于建筑、桥梁、船舶、车辆等，而机器用钢包括渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢和

28、耐磨钢。工具钢包括模具钢、刃具钢和量具钢。特殊性能钢包括不锈钢、耐热钢等。而结构按用途可分为工程用钢和机器用钢两大类。工程用钢主要用于各种工程结构，包括碳素结构钢和低合金高强度结构钢，这类钢冶炼方便、成本低、用量大，一般不进行热处理；而机器用钢大多数采用优质碳素结构钢和合金结构钢，它们一般都需要经过热处理以后才可使用。碳素结构钢原称普通碳素结构钢，1988年国家标准修订后，增加了c、d质量等级的优质钢。碳素结构钢含碳量低（0.06%-0.38%），s、p含量较高。这类钢通常在热轧冷空状态下使用，其塑性高，可焊性好，使用状态下的组织为铁素体加珠光体。碳素结构钢常以热轧板、带、棒及型钢使用，用量约

29、占钢材总量的70%，适合于焊接、铆接、栓接等。碳素结构钢的牌号及用途见表2-2所示。表2-2碳素结构钢牌号及用途牌号等级用途q195载荷小的零件、冲压件及焊接件。q215a,b垫圈、渗碳零件及焊接件。q235a,b;c,d金属结构件，心部强度低的渗碳零件、螺栓、螺母、轴及焊接件，c,d级用于重要的焊接件q255a,b轴，吊钩等低强度的零件，焊接件尚可。q275从表中我们可以看到q235主要用于结构件、钢板、螺纹、钢筋、型钢、螺栓、螺母、铆钉、拉杆、齿轮、轴、连杆。根据表2-2可知灰铸铁主要用于制造承受压力和振动的零部件，并结合本次设计的压纸机构特点，我们初选ht200作为压纸架的材料。当压纸机

30、构在最大压纸压力下时，对压纸架进行校核：图2-6压纸架受力分析图将压纸架看做以简支梁，进行分析如图2-6所示。建立剪力、弯矩方程:由平衡方程与，得a与b端的支反力分别为如图2-7,2-8所示。图2-7 a点支反力 图2-8 b点支反力 (2-1)截面c处作用有载荷f，故应按梁段ac与cb，分段建立剪力，弯矩方程。对于ac段，选a点为原点，并用坐标表示横截面的位置，由b图可知，该两端的剪力与弯矩方程分别为 (2-2) (2-3)对于cb段，为计算简单，选b点为原点，并用坐标表示横截面的位置，则有图c可知，该梁段的剪力与弯矩方程分别为 (2-4) (2-5)画剪力、弯矩图:根据以上公式及其所得出的

31、结果，绘制如图(2-9,2-10)。 图2-9剪力图 图2-10弯矩图可以看出，横截面c的弯矩最大，其值为 (2-6)加工工艺:铸铁平台（又称铸铁平板）及床身类铸件产品作为一种大型铸件必须要经过热处理才能提高本身的使用性能，改善铸铁平板的内在质量。金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量。为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广

32、的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。退火:热处理的退火种类：常见的退火工艺有：再结晶退火，去应力退火，球化退火，完全退火等。退火的目的：主要是降低金属材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或压力加工，减少残余应力，提高组织和成分的均匀化，或为后道热处理作好组织准备等。完全退火和等温退火:完全退火又称重结晶退

33、火，一般简称为退火，这种退火主要用于亚共析成分的各种碳钢和合金钢的铸，锻件及热轧型材，有时也用于焊接结构。一般常作为一些不重工件的最终热处理，或作为某些工件的预先热处理。球化退火球化退火主要用于过共析的碳钢及合金工具钢（如制造刃具，量具，模具所用的钢种）。其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并为以后淬火作好准备。去应力退火:去应力退火又称低温退火（或高温回火），这种退火主要用来消除铸件，锻件，焊接件，热轧件，冷拉件等的残余应力。如果这些应力不予消除，将会引起钢件在一定时间以后，或在随后的切削加工过程中产生变形或裂纹。淬火我们淬火最常用的冷却介质是盐水，水和油。盐水淬火的工件，容易得到高的硬

34、度和光洁的表面，不容易产生淬不硬的软点，但却易使工件变形严重，甚至发生开裂。而用油作淬火介质只适用于过冷奥氏体的稳定性比较大的一些合金钢或小尺寸的碳钢工件的淬火。回火回火的目的有以下几个方面：（1）降低脆性，消除或减少内应力，钢件淬火后存在很大内应力和脆性，如不及时回火往往会使钢件发生变形甚至开裂。（2） 获得工件所要求的机械性能，工件经淬火后硬度高而脆性大，为了满足各种工件的不同性能的要求，可以通过适当回火的配合来调整硬度，减小脆性，得到所需要的韧性，塑性。（3） 稳定工件尺寸（4）对于退火难以软化的某些合金钢，在淬火（或正火）后常采用高温回火，使钢中碳化物适当聚集，将硬度降低，以利切削加工

35、。b.连接件的设计在压纸板上钻一个孔，用一个接头（接头车制了螺纹）旋入到这个孔中，这个接头钻一个孔，用于连接一根连杆。接头与连杆（连杆车制了螺纹）通过一根轴进行连接，用弹性挡圈对连杆和轴进行固定。连杆接入调节杆中，可以调节压纸的最大高度。调节杆的另一端也与一根连杆连接，连杆上同样钻孔，通过轴与传动连杆连接，用弹性挡圈对传动连杆和轴进行固定。虽然本设计是要求最大压纸高度为150mm，但为了实验更多的生产要求，设计了调节杆。当我们确定了最大压纸高度后，把连杆旋入调节杆相应的长度，然后通过螺母进行固定。连接件如图2-11所示。图2-11连接件初步设定各连接件的尺寸：与接头连接的连杆如图2-12所示，

36、与传动连杆连接的连杆如图2-13所示，调节杆如图2-14所示。图2-12与接头连接的连杆图2-13与传动连杆连接的连杆图2-14调节杆根据表2-2，选定q235作为连接件的材料。2.5 连接件强度校核对连接件的强度和刚度进行校核：这压纸机构在最大负载压力35kn的力下工作时，最容易遭受破坏的零件为与压纸架和接头连接的轴，因为是对称结构，只需对一边的轴进行校核:1） 强度校核轴的尺寸如图2-15所示。图2-15 轴的尺寸图a 弯曲强度校核把销轴当作简支梁进行分析：最大弯矩值 (2-7)销轴弯曲强度计算 (2-8) (2-9)公式中：m把销轴作为简支梁分析所求得的最大弯矩值w销轴截面的抗弯模量销轴

37、的许用弯曲应力，这里采用45号钢b.销轴剪切强度验算把销轴当做简支梁进行分析最大剪切应力值（取在中和轴位置，此位置剪切应力最大） (2-10)计算满足。公式中：q把销轴作为简支梁分析所求得的最大剪力值d销轴直径销轴的许用剪切应力，这里采用45号钢c.平均剪应力复核将销轴按双剪进行平均剪应力计算 (2-11)2)接头强度验算a.接头孔壁承压应力验算接头（02-8-011接头）： (2-12) 计算满足。连杆（02-8-012 连杆）： 公式中：n构件中的轴力，即构件通过承压传给销轴的力；构件的承压面积，其中d为销轴直径，为孔壁的承压总厚度耳板孔壁的许用承压应力，采用q235钢取值为注意：此处取承

38、压面面积时，近似取用销轴直径为承压面长度，一般是可以满足结构安全的需求的，但是实际上圆柱体体侧承压，经试验表明多为沿圆周45度到135度范围内承压面接触，也就是圆柱销轴的圆周的1/4范围进行接触，所以此处的承压面长度（上文公式取为d）取为销轴周长的1/4更为准确，即：。b.接头杆抗剪验算02-8-011接头： (2-13)计算满足。02-8-012 连杆： (2-14)销轴主要受力特征：a)轴直径相对于耳板厚度越粗壮，销轴刚度越大，销轴以剪切变形为主；销轴直径相对于耳板厚度比较细，销轴刚度较小，销轴逐渐转变为以弯曲变形为主。b)上下耳板之间的间距（图中为5mm）越大，则销轴承受的弯矩越大，承压

39、面受力分布越不均匀；间距越小甚至达到紧密贴合的程度，销轴承受的弯矩达到最小，受力状态较为理想（上文中取弯矩受力点为板中心位置，和实际受力略有区别，计算时要根据实际情况加以区分），承压面分布均匀。c)销轴孔径与销轴直径比值越大，则显然造成销轴承压接触面变小，计算与假定误差较大，并且应力集中现象严重；一般要求孔径与直径比尽量接近1:1，一般情况为孔径大于直径约25mm，这样承压区域分布均匀且接触面积与计算接近。d)销轴直径与耳板厚度的比值需协调，尽量不要出现极端的薄耳板大销轴或者厚耳板小销轴的情况，计算假定应尽量与实际节点形式相符合，只有此种情况下的计算结果才是可以采用的。销轴的工艺性设计加工工艺

40、性设计:图a、b、c所示的三种不同的销轴轴端结构，焊接时的焊口分别为：（a）销轴和连盘配合处都加工有倒角；（b）在连接盘上加工倒角；（c）在销轴上加工倒角。实践表明：后两种轴端结构的焊接完全可以满足盘与轴的连接强度要求，而且，实际加工中连接盘用数控机床下料，倒角加工还要在切削机床上加工。因此，在销轴上加工倒角，可以在车端面或车外圆时一次成型，工艺性好，结构合理。如如轴径较大，可采用图d所示的轴端台阶结构。销轴轴端结构如图2-16所示。图2-16销轴轴端结构由以上结论可知销轴满足材料的剪切力要求，销轴的结构形式设计合理。图2-17组装工艺图组装工艺性:销轴安装端设计不同形式的倒角结构，可得到好的

41、组装工艺性：图a的倒角形式，加工简单，倒角尺寸b可取较小值，但倒角角度大（45°），安装较大型工程机械结构件时，很难找正，安装困难，使用较少。图b的倒角形式，加工简单，但倒角尺寸b需取较大值，才能保证安装直径，且安装后，销轴伸出孔外太大，不仅费料，且不美观。图c的销轴轴端倒角形式，一般去r=3mm5mm，加工简单，安装容易，外形光滑美观。在工程机械销轴结构上越来越多的被采用。销轴与销套的间隙，销轴直径与销套间隙的关系如图2-18所示。图2-18销轴的直径和配合间隙的关系工程机械销轴与销套间的相对运动速度很慢，但相互作用力很大。因此配合间隙的选择，对保证销轴与销套有成分的润滑非常重要。

42、通过对日本小松公司、美国caterpillar公司和国内工程机械生产厂家生产的销轴结构分析，得出销轴与销套间的间隙与轴径的关系如上图。2.6 传动部件的设计传动部件是用于传递液压系统（其实液压系统也是一个传动系统）的动力到压纸部件上，实现压纸动作的部件。在传动过程中要求传动平稳，传递的压力能够满足35kn最大压力的要求。同时对于运动的传递要实现快速，准确的功能，从而节约工作时间，达到高效的目的。压纸机压纸时上下运动，运动方向只能是在纵向的运动。因此在设计的时候要对传动部件的运动方向进行限制。基于上述考虑，可以采用连杆作为传动部件。为了限制连杆的运动方向，需要对连杆进行一定的固定。可以把连杆的中

43、段固定于一个支撑杆（支撑杆的来源于设计在后续的文章会介绍），而连杆的一个端点要固定于压纸部件上才能建立起连杆与压纸机构的联系，连杆的另一端固定于一个滑块上，滑块需要进行切槽，通过轴和轴承连接实现连杆与滑块的相对运动。这样在滑块做上下的运动时，压纸机构就能实现压纸和后退的功能。传动部件的结构如图2-19所示。图2-19传动部件a.连杆的设计连杆的作用是为了实现传递力的功能,本设计中通过滑块的运动带动连杆上下运动,传递液压系统所提供的压力,实现压纸板压纸的功能。连杆机构具有以下传递特点：(1)连杆机构中运动副运动副均为低副。其运动副元素为面接触，压力较小，承载能力较大，润滑好，磨损小，加工制造容易

44、，且连杆机构中的低副一般是几何封闭，对保证工作的可靠性有利。(2)连杆机构中，在原动件的运动规律不变的条件下，可改变各构件的相对长度来使从动件得到不同的运动规律。(3)在连杆机构中，连杆上各点的轨迹是各种不同形状的曲线，其形状伴随着各构件相对长度的改变而改变，故连杆曲线的形式多样，可用来满足一些特定的工作需要。(4)利用连杆机构可以很方便地达到改变运动的传递方向、扩大行程、实现增力和远距离传动等目的。基于压制机构的运动特点，应该对连杆做一定的限制，已达到压制机构上下运动以达到压纸和后退的功能。把连杆的一端固定于滑块上，这样就能跟随滑块一起运动。把连杆的中端固定于支撑板上，连杆的另一端固定在链接

45、压纸板的接头上。以这样的方式设计连杆能够在滑块受到压力向上运动时，与滑块连接的一端向上运动，与接头连接的一端向下运动。从而实现压纸的目的。连杆尺寸如图2-20所示。图2-20连杆尺寸选定q235为连杆的材料。b. 滑块的设计初选材料q235作为滑块的材料。设计滑块是为了让滑块运动带动连杆的上下摆动，从而实现压纸板压纸和后退的功能。对滑块进行切槽用来固定连杆的一端，对滑块进行钻孔来与油缸连接，从而传递油缸的推力。滑块尺寸如图2-21所示。图2-21滑块尺寸c.轴系的设计1）轴和轴承的介绍轴是组成机器的主要零件之一。一切做回转运动的传动零件，都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此轴主要功用

46、是支承回转零件及传递运动和动力。按照承受载荷的不同，轴可分为转轴、心轴、和传动轴三类。工作中既能承受弯矩又能承受扭矩的轴成为转轴。这类轴在各种机器中最为常见。只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴。心轴又分为转动心轴和固定心轴两种。只承受扭矩而不承受弯矩的轴称为传动轴。轴还可以按照轴线形状的不同，分为曲轴和直轴两大类。曲轴通过连杆可以将旋转运动改变为往复直线运动，或作相反的运动变换。直轴根据外形的不同，可以分为光轴和阶梯轴两种。光轴形状简单，加工容易，应力集中源少，但轴上的零件不易装配及定位；阶梯轴则正好与光轴相反。因此光轴主要用于心轴和传动轴，阶梯轴则用于转轴。根据轴承的摩擦性质的不同，可把轴承

47、分为滑动摩擦轴承和滚动摩擦轴承两大类。滚动轴承由于摩擦系数小，起动阻力小，而且它已经标准化，选用、润滑、维护都很方便，因此在一般机器中应用较广。但由于滑动轴承本身具有一些独特的优点，使得它在某些不能、不便或使用滚动轴承没有优势的场合，如在工作转速特高、特大冲击与振动、径向空间尺寸受到限制或必须剖分安装、以及需要在谁或腐蚀性介质中工作等场合，仍占有重要的地位。因此，滑动轴承在轧钢机、汽轮机、内燃机、铁路机车及车辆、金属切削机床、航空发动机附件、雷达、卫星通信地面站、天文望远镜以及各种仪表中应用颇为广泛。滚动轴承的类型很多，现将常用的各类滚动轴承的性能和特点简要介绍与表2-3中表2-3各类滚动轴承

48、的性能和特点类型代号轴承类型名称、简图尺寸系列代号轴承性能特点基本额定动载荷比极限转速比价格比允许角偏斜0双列角接触球轴承3233能同时承受径向和双向轴向载荷。1.62.1中1调心球轴承(0)222(0)333外圈内表是以轴承中点为圆心的球面，可自动调心。主要承受径向载荷。0.60.9中1.83°2调心滚子轴承13，2223，3031，3240，41与调心球轴承相似，可自动调心。主要承受径向载荷。承载能力高，允许角偏斜略小于调心球轴承。1.84低4.41°2.5°2推力调心滚子轴承929394外圈内表是球面，可自动调心。主要承受径向、单向轴向载荷载荷。1.72.2

49、中1.5°2.5°3圆锥滚子轴承02，0313，2022，2329，3031，32能同时承受较大的径向和单向轴向载荷。内、外圈可分离,便于装拆、调整间隙。一般成对使用。1.52.5中1.724双列深沟球轴承(2)2(2)3能同时承受径向和双向轴向载荷。径向和轴向刚度大于深沟球轴承。1.62.3中8165推力轴承32121314只能承受单向轴向载荷。1低1.10°5双向推力轴承222324能承受双向轴向载荷。1低1.80°6深沟球轴承17，3718，19(0)0(1)0(0)2(0)3(0)4能同时承受径向和一定的双向轴向载荷。高速时可代替推力轴承。价格便

50、宜。使用最广泛。1高18167角接触球轴承19(1)0(0)2(0)3(0)4能同时承受径向和单向轴向载荷。接触角有15°、25°很0°三种，接触角大的承受轴向载荷能力高。一般成对使用。11.4高2.12108推力圆柱滚子轴承3212只能承受较大的单向轴向载荷。轴向刚度大。1.71.9低3.80°n圆柱滚子轴承（外圈无挡边）10(0)222(0)323(0)4能承受较大的径向载荷。内、外圈间可沿轴向自由移动,不能承受轴向载荷。1.53高224uc外球面球轴承（带顶丝）23外圈外表面为球面，与轴承座的球面配合能自动调心。内圈用顶丝固定于轴上，拆装方便。1中

51、2°5°qj四点接触轴承(0)2(0)3内圈为两个环组成，内、外圈可分离。两边接触角均为35°，能同时承受径向和双向轴向载荷。旋转精度高。1.41.8高注：表中括号内的数字在基本代号中可省略。除表2-3中介绍的滚动轴承之外，标准的滚动轴承还有双列深沟球轴承、双列接触轴承以及各类组合轴承等。目前，国内外滚动轴承在品种规格方面越来越趋向专业化、轻型化、部件化和微型化。2）轴系的结构设计根据前面1）的介绍，本次设计的轴为传动轴。本设计中的轴连接滑块和连杆，根据前面滑块的设计和连杆的设计可以设计出轴的长度，轴的长度应该大于连接连杆通过滑块的长度，便于两端的固定。轴上应该安

52、装轴承，轴承应用滚针轴承。拟定轴上零件的装配方案:在本设计中只有轴和轴承进行装配，所以方案可以确定。轴上零件的定位:为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或空转的要求外，都必须进行轴向和周向定位，以保证其准确的工作位置。零件的轴向定位是以轴肩、套筒、轴端挡圈、轴承端盖和圆螺母等来保证的。轴肩分为定位轴肩和非定位轴肩两类。利用轴肩定位是最方便可靠的方法，但采用轴肩就必然会使轴的直径加大，而且轴肩处将因截面突变而引起应力集中。另外，轴肩过多也不利于加工。因此，轴肩定位多用于轴向力较大的场合。轴环的功用与轴肩相同，轴环宽度b大于等于1.4h。套筒定位结构简单，定位可靠，

53、轴上不需开槽、钻孔和切制螺纹，因而不影响轴的疲劳强度，一般用于两个零件之间的定位。轴端挡圈适用于固定轴端零件，可以承受较大的轴向力。圆螺母定位可承受大的轴向力，但轴上螺纹处有较大的应力集中，会降低轴的疲劳强度，故一般用于固定轴端的零件。轴承端盖用螺钉或榫槽与箱体连接而使滚动轴承的外圈得到轴向定位。利用弹性挡圈、紧定螺钉及锁紧挡圈等进行轴向定位，只适用于零件上轴向力不大处，紧定螺钉和锁紧挡圈常用于光轴上零件的定位。经过以上关于轴上零件的定位的介绍，结合本次设计的具体实际，采用弹性挡圈对轴上零件进行定位。由于轴是要进行周向运动的，所以不进行零件的周向定位。轴的长度和直径的确定确定轴的长度，应尽可能使结构紧凑，同时还要保证零件所需的装配或调整空间。根据这个要求，选定轴尺寸如图2-22所示 图2-22轴的尺寸确定使用型号为na4901的滚针轴承。轴系结构如图2-23所示。图2-23轴系结构2.7 底板的设计底板是用于放纸张的零件，底板的长度应该满足压纸门幅为920mm的要求，底板要有足够的强度和刚度。底板还要与一些零件进行连接，是压纸机构构成一个整体。在底板上钻有10个孔，其中大孔穿过压纸部件的连接部件，小孔固定其他的零件。初步设计在据底板中心为465mm左右两边