畢業(yè)論文（設(shè)計）課題名稱試卷分揀裝訂機設(shè)計院系專業(yè)年級班級姓名學(xué)號指導(dǎo)教師二〇二二年三月二十二日獨創(chuàng)性聲明本畢業(yè)設(shè)計（論文）是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的。文中引用他人研究成果的部分已在標(biāo)注中說明；其他同志對本設(shè)計（論文）的啟發(fā)和貢獻均已在謝辭中體現(xiàn)；其它內(nèi)容及成果為本人獨立完成。特此聲明。論文作者簽名：日期：關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解學(xué)院有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)院有權(quán)保留送交論文的印刷本、復(fù)印件和電子版本，允許論文被查閱和借閱；學(xué)院可以公布論文的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其他復(fù)制手段保存論文。保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定。論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：摘要第1章緒論1.1研究意義及目的本次畢業(yè)設(shè)計的課題來自生產(chǎn)實際，針對試卷批量裝訂問題實際需求設(shè)計一款機械設(shè)備，設(shè)計了多種解決方案，結(jié)合實際需求選擇適宜的設(shè)計方案，基于機械動作流程完成了本次設(shè)計任務(wù)。通過此次設(shè)計全流程的學(xué)習(xí)，需要能夠充分了解掌握常見機械設(shè)備的正常設(shè)計流程，需要儲備更多的機械設(shè)計知識和技術(shù)方法，需要能夠基于實際需求綜合應(yīng)用各種機械相關(guān)知識，要求能夠理論結(jié)合實踐，能夠把在校期間所學(xué)的各種專業(yè)知識應(yīng)用于生產(chǎn)實踐，進一步培養(yǎng)自身的創(chuàng)新能力，持續(xù)提高自身的設(shè)計水平。本次設(shè)計試卷分揀裝訂機供學(xué)校使用，適用紙張為常用的A3或A4型，裝訂厚度為2~5張。設(shè)計的試卷裝訂機目的是把試卷手工分揀、裝訂工作機械化，為老師節(jié)省時間，輕松教學(xué)。在本次試卷分揀機設(shè)計過程中，基于現(xiàn)有工業(yè)研發(fā)制造水平設(shè)計制造設(shè)備，確保設(shè)備能夠根據(jù)需求實現(xiàn)量化生產(chǎn)，可以有效解決某種生產(chǎn)問題，同時能夠為今后機械設(shè)計工作積累經(jīng)驗和奠定堅實的基礎(chǔ)。1.2發(fā)展現(xiàn)狀介紹最早使用裝訂機的可能是法王路易十五。他所使用的訂書釘都是手工精心打造，上面印有皇家標(biāo)志，用于將皇室文件裝訂在一起。1868年查爾斯·古爾德（CharlesGould）獲得了一種鐵絲裝訂機的英國專利。他用鐵絲做材料，將鐵絲截成一定長度，鐵絲尖頭用力穿過紙張然后折下。這是現(xiàn)代裝訂機的直接原型。1869年，美國馬薩諸塞州波士頓的托馬斯·布里格斯發(fā)明了一個能擔(dān)當(dāng)此任的機器。他創(chuàng)辦了一家制造和銷售這種機器的“波士頓鐵絲裝訂機公司”。他的機器將鐵絲軋斷并使它彎成U形，然后用它來釘穿書頁，最后再彎一下將書恰當(dāng)?shù)毓潭ê?。布里格斯最初的裝訂機是相當(dāng)復(fù)雜的，因為它有那么多道操作的步驟。1894年，他在采用了一種制造工序，該工序首先將鐵線軋斷并弄彎，做成一串“U”形訂書釘。這些釘子可以裝進一個簡單得多的機器里，該機器可以把這些釘子嵌入紙張中。這個機器就是如今裝訂機的原型。早期的“U”形釘包在紙里，或者單個地裝進裝訂機里。20世紀(jì)20年代裝訂機的使用在日益普及，而在當(dāng)時，U形釘已可以被黏合成一長條投放市場。目前，國內(nèi)裝訂機市場也在向國際市場接軌，裝訂機正向著產(chǎn)品多樣化、系列化、功能化、操作簡單化、自動化等方向發(fā)展。如，全功能微調(diào)專業(yè)裝訂機等，國內(nèi)有幾十個廠家仿照國外類似樣機開發(fā)制造出半自動化裝訂設(shè)備，但問題多，故障率較高。因此，工作和生活對裝訂聯(lián)合設(shè)備迫切需求。1.3本設(shè)計工作內(nèi)容研究分析本文設(shè)計針對試卷分揀批量裝訂問題實際需求設(shè)計一款機械設(shè)備，結(jié)合國內(nèi)外實際情況，綜合各項相關(guān)因素，最終選用步進電機和伺服電機。本次畢業(yè)設(shè)計完成以下主要工作內(nèi)容：1、結(jié)合生產(chǎn)實際中的現(xiàn)實問題，綜合考慮各種相關(guān)因素，設(shè)計確定本文設(shè)計試卷分揀裝訂機由給送紙、整理壓平送出和裝訂裝置組成，以電機為整個設(shè)備的驅(qū)動力，來完成動力、傳輸、和功能等方面，基于設(shè)備的使用要求和各項設(shè)計參數(shù)設(shè)計了設(shè)備的驅(qū)動系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)，簡要介紹了本文設(shè)計試卷分揀裝訂機的工作原理及其基本組成，并做出設(shè)備的結(jié)構(gòu)草圖。2、基于設(shè)定的總體設(shè)計方案，對裝訂機所用步進電機和伺服電機為驅(qū)動裝置進行選型設(shè)計，并對其主要參數(shù)進行校核計算，確保所用驅(qū)動裝置能夠滿足本文設(shè)計分揀裝訂的實際的工作需求。3、對本文設(shè)計給送紙、整理壓平送出和裝訂裝置的主要機構(gòu)和核心部件進行校核計算，確保它們的強度滿足實際應(yīng)用情況。4、利用繪圖軟件繪制本文設(shè)計試卷分揀裝訂機的各項圖紙。5、基于機械設(shè)備的一般設(shè)計流程編寫設(shè)備設(shè)計說明書。第2章設(shè)計方案第2章設(shè)計方案2.1總體設(shè)計原則與設(shè)計步驟設(shè)計此次設(shè)計中的試卷分揀裝訂機的時候，最先要關(guān)注的內(nèi)容便是各種機械加工工藝，選擇的總體設(shè)計方案首先要能夠滿足實際設(shè)計任務(wù)要求，然后方案要盡量合理，選用的材料在滿足性能要求的前提下要盡量便宜，需要滿足經(jīng)濟性設(shè)計原則，設(shè)備方案要考慮后期保養(yǎng)及維修情況，過程要盡量簡單，花費的成本要盡量低，總體結(jié)構(gòu)方案簡潔明了，將加工制造成本控制在合理的范圍以內(nèi)。此次機械設(shè)備設(shè)計中，需要遵循的機械設(shè)計原則有以下方面，分別是：1、試卷分揀裝訂機的總體設(shè)計方案需要考慮所需的功能板塊，首要要求是滿足設(shè)計任務(wù)書的各項功能要求，裝配得到整個設(shè)備后，設(shè)備要能夠靈活運轉(zhuǎn)，可根據(jù)要求完成既定的工作內(nèi)容。2、試卷分揀裝訂機設(shè)計盡量選擇使用新方法，采用各種新技術(shù)方案，設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案及參數(shù)設(shè)定需要合理，其制造成本費用要控制在設(shè)計任務(wù)書所要求的標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，設(shè)備質(zhì)量也需要達到預(yù)定的設(shè)計要求，設(shè)備的生產(chǎn)制造方案要盡量簡單，易于推廣大規(guī)模應(yīng)用。3、試卷分揀裝訂機各個元件的設(shè)計中，最好能夠選用標(biāo)準(zhǔn)件，如此能夠降低設(shè)計難度及縮短設(shè)計周期，利于大批量的生產(chǎn)模式，設(shè)備的組成元件也能夠有不錯的通用互換性，利于后續(xù)設(shè)備維護。4、試卷分揀裝訂機總體結(jié)構(gòu)方案要簡潔明了，要易于操作使用。2.2設(shè)計參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)本次畢業(yè)設(shè)計是基于設(shè)計任務(wù)書設(shè)計一種試卷分揀裝訂機，能為學(xué)校減少大量的專職試卷裝訂工作人員，節(jié)省勞務(wù)成本，降低試卷裝訂中人為的差錯率。基于此次設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)要求及各原始數(shù)據(jù)完成設(shè)計：1、電源：220V200W；2、總體尺寸：長寬高1.2m×0.8m×1.1m；3、紙盒數(shù)量：5個；4、最大紙型：A3；5、裝訂速度：20秒／份。2.3總體方案的設(shè)計2.3.1機械設(shè)備的設(shè)計流程在本文設(shè)計的試卷分揀裝訂機中，包括主體框架、工作臺部分，是由給送紙機構(gòu)、整理壓平送出機構(gòu)、裝訂機構(gòu)以及機架部分等基本構(gòu)成。設(shè)計試卷分揀裝訂機工作臺部分的時候需要重點考慮動力部分、傳動部分和功能部分三個主要方面的內(nèi)容。我們設(shè)計思路：首先設(shè)計的試卷分揀裝訂機工作臺要利于安裝設(shè)備的各個機構(gòu)和零部件，其次試卷分揀裝訂機工作臺的強度需要滿足實際工況，在正常運行過程中要足夠可靠。本文設(shè)計的主要技術(shù)路線如下所示：編寫設(shè)計說明書編寫設(shè)計說明書繪制裝配圖設(shè)計總體結(jié)構(gòu)計算相關(guān)數(shù)據(jù)確定整體方案查閱資料、撰寫開題報告任務(wù)書2.3.2總設(shè)計工作原理本設(shè)計試卷分揀裝訂機能動功能由動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、機架裝置以及功能部分等部分共同構(gòu)成，根據(jù)功能的不同部位，由44個步進電機、2個伺服電機作為驅(qū)動設(shè)備的動力功能，利用同步帶裝置、直線滾動導(dǎo)軌副裝置、電動推桿、傳動軸、拉簧及凸輪裝置等完成傳動，確保試卷分揀裝訂機主體部分的給紙、送紙、整理、壓平、裝訂、送出等功能得以實現(xiàn)。本文設(shè)計試卷分揀裝訂機總結(jié)構(gòu)如下圖2-1所示：3265413265411-給紙機構(gòu)2-送紙機構(gòu)3-機架4-裝訂機構(gòu)5-整理壓平輸出機構(gòu)6-出卷口圖2-1本設(shè)計試卷分揀裝訂機總結(jié)構(gòu)圖按功能結(jié)構(gòu)本設(shè)計由給送紙機構(gòu)、整理壓平送出機構(gòu)和裝訂機構(gòu)三大部分組成：（1）給送紙機構(gòu)，包括步進電機、同步帶、拉簧、搓紙輪、傳動軸、軸承、滾輪及相關(guān)組件等；（2）整理壓平送出機構(gòu)，包括伺服電機、聯(lián)軸器、同步帶、電動推桿、直線軸承及相關(guān)組件等；（3）裝訂機構(gòu)，包括伺服電機、聯(lián)軸器、同步帶、凸輪、直線滾動導(dǎo)軌副及相關(guān)組件等。2.4功能機構(gòu)的工作原理2.4.1給送紙機構(gòu)工作原理給送紙機構(gòu)由給紙和送紙兩部分構(gòu)成。如圖2-2所示：圖2-2本設(shè)計給送紙機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖1、給紙部分是由撥紙裝置和滑動紙槽組成，工作原理：撥紙給進功能的實現(xiàn)是由步進電機帶動同步帶的轉(zhuǎn)動，同步帶控制動搓紙輪撥紙向前從而完成把試卷紙撥入送紙機構(gòu)的傳送滾筒內(nèi)，然后拉簧通過連桿拉回前端功能裝置。如下圖2-2(a)(b)所示：43765214376521(a)進紙機構(gòu)結(jié)構(gòu)(b)撥紙裝置1-撥紙裝置2-滑動紙槽3-送紙滾筒4-同步帶5-PM步機電機6-拉簧連桿7-搓紙輪圖2-3本設(shè)計給紙部分結(jié)構(gòu)圖2、送紙部分是由上下兩排組滾筒裝置交錯安裝組成，工作原理：由步進電機帶動滾筒軸轉(zhuǎn)動，上排與下排相向同步轉(zhuǎn)動，完成將試卷紙向前傳送的作業(yè)。如下圖2-4所示：412341231-步進電機2-傳動軸3-滾輪4-軸承圖2-4本設(shè)計送紙部分結(jié)構(gòu)圖2.4.2整理壓平送出機構(gòu)工作原理整理壓平送出機構(gòu)由整理壓平和送出兩部分構(gòu)成，試卷通過給送機構(gòu)傳送至整理平臺后可能會疊放不整齊需要理齊并壓平，裝訂后送至出口擋板。其工作原理：（1）機構(gòu)上方正中心位電動推桿（里面采用絲桿螺母機構(gòu)）推動平裝裝置上下伸縮，配合四組直線軸承可以更平穩(wěn)下壓。如圖2-5所示：3213211-電動推桿2-直線軸承3-壓紙輪圖2-5本設(shè)計整理壓平裝置結(jié)構(gòu)圖（2）試卷裝訂好后，機構(gòu)下方伺服電機啟動將動力通過同步帶傳送至主動軸，軸將力作用在V帶上，帶動兩端從動軸向試卷右邊方向同步轉(zhuǎn)動，將試卷送至出口，在重力的作用下，試卷平穩(wěn)落入出口斜擋板，完成機構(gòu)整體作業(yè)。如圖2-6(a)(b)所示：1212(a)送出裝置3467534675(b)送出動力傳動裝置1-機架2-出口斜檔板3-伺服電機4-同步帶5-主動軸6-從動軸7-V帶圖2-6本設(shè)計送出部分結(jié)構(gòu)圖2.4.3裝訂機構(gòu)工作原理裝訂機構(gòu)由推進和裝訂兩部分構(gòu)成，如圖2-7所示。21211-推進裝置2-裝訂裝置圖2-7本設(shè)計裝訂機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖工作原理：推進部分的伺服電機將動力通過聯(lián)軸器帶動絲桿滾動，從而帶動裝訂器底座沿直線導(dǎo)軌將裝訂器向前推進至試卷裝訂線區(qū)，裝訂器上伺服電機通過同步帶將動力作用到傳動軸上，傳動軸帶動軸上凸輪機構(gòu)轉(zhuǎn)動，凸輪機構(gòu)頂起裝訂器壓柄下壓將訂書針在試卷上壓形，完成作業(yè)后裝訂器向后滑動退出作業(yè)。結(jié)構(gòu)如圖2-8(a)(b)所示：43214321(a)推進裝置6158761587(b)裝訂器裝置1-伺服電機2-聯(lián)軸器3-絲桿4-直線導(dǎo)軌5-壓形器6-壓柄7-同步帶8-凸輪機構(gòu)圖2-8本設(shè)計裝訂機構(gòu)分解結(jié)構(gòu)圖第3章給送紙機構(gòu)的設(shè)計第3章給送紙機構(gòu)的設(shè)計撥紙裝置由電機、滾紙輪，滾紙軸、同步帶、支架等機構(gòu)組成。本章重點設(shè)計電機、同步帶機構(gòu)、滾紙軸等重要部件。3.1步進電機選型本設(shè)計試卷分揀裝訂機確定總體設(shè)計方案的時候，選用電機型號的時候必須考慮功率是否適宜，首先要能夠滿足設(shè)備的工作需要，然后要盡量考慮所選電機的經(jīng)濟性情況。此次設(shè)計綜合研究對比各種所涉及的因素，然后在給送紙機構(gòu)選擇43個PM步進電機。此次設(shè)計設(shè)備的動力由35BY24H型PM步進電機提供，具體性能參數(shù)如下：35BY24H型PM步進電機屬于打印及復(fù)印設(shè)備中比較常用的一種步進電機類型。如圖3-1所示：圖3-1本設(shè)計PM步進電機結(jié)構(gòu)圖35BY24H型PM步進電機具體外形參數(shù)如下：電機的總體結(jié)構(gòu)比較牢固，性能穩(wěn)定，運行作業(yè)過程可靠安全，使用過程中的維修和保養(yǎng)作業(yè)過程都比較方便，具有很好的事業(yè)性能，PM步進電機能夠根據(jù)實際生產(chǎn)需要在滿載狀態(tài)下正常啟動。3.2同步帶的設(shè)計3.2.1同步帶的選型同步帶是搓紙輪的動力傳輸裝置。結(jié)合設(shè)備的工況情況及設(shè)計制造成本費用，綜合考慮各項相關(guān)因素，最終選用PM步進電動機裝置作為給紙的驅(qū)動源，該款電機裝置的額定電壓是12V。帶傳動機構(gòu)分主動皮帶輪，從動皮帶輪和皮帶。本文給紙的動力部分的基本工作原理是：由PM步進電動機裝置提供驅(qū)動力，電機直接帶動主動皮帶輪，利用同步帶傳動機構(gòu)帶動從動帶輪，從而將電機的動力傳遞，從動輪與搓紙輪軸是同軸，從動輪旋轉(zhuǎn)同時搓紙輪軸也作旋轉(zhuǎn)作業(yè)。如圖3-2所示：圖3-2本設(shè)計同步帶結(jié)構(gòu)圖本設(shè)計試卷分揀裝訂機在設(shè)計中使用了7組同步帶，將在本章節(jié)具體講解參數(shù)設(shè)計，之后的章節(jié)設(shè)計不再贅述。3.2.2同步帶參數(shù)設(shè)定基于本文設(shè)計情況，選用35BY24H型PM步進電機設(shè)計設(shè)備的動力源，該款電機的額定功率是,該款電機裝置對應(yīng)的調(diào)速區(qū)間大小是，該款電機裝置對應(yīng)的傳動比大小是。1、功率大小設(shè)計計算基于本文設(shè)計情況，選定，通過下式設(shè)計計算電機裝置的實際功率參數(shù)，具體如下：P2、同步帶傳動機構(gòu)選型設(shè)計基于本文設(shè)計情況，選定3M型圓弧齒結(jié)構(gòu)的同步帶作為本文傳動機構(gòu)的傳動帶。3、帶輪參數(shù)計算設(shè)定兩帶輪部件的齒數(shù)大小是28齒，基于本文設(shè)計情況，設(shè)定帶傳動機構(gòu)中小帶輪基準(zhǔn)直徑尺寸參數(shù)為：dd1=dd2=40mm，計故能夠基于帶輪的基本參數(shù)得到3M型圓弧齒4、帶傳動機構(gòu)的帶速大小設(shè)計驗算v=已知帶傳動機構(gòu)中帶的許用帶速范圍區(qū)間為5~25m/s，故設(shè)計合理，設(shè)計帶滿足本文設(shè)計的實際工況。5、同步帶傳動機構(gòu)帶基準(zhǔn)長度尺寸參數(shù)及其中心設(shè)計計算同步帶傳動機構(gòu)中帶的中心需要滿足關(guān)系0.7(d1+故本文設(shè)計帶傳動機構(gòu)帶基準(zhǔn)長度尺寸參數(shù)是由故本文設(shè)計帶傳動機構(gòu)帶中心距尺寸參數(shù)的合理變化范圍區(qū)間是；6、同步帶傳動機構(gòu)帶包角參數(shù)設(shè)計驗算基于上述驗算結(jié)構(gòu)可知，本文設(shè)計合理。7、同步帶傳動機構(gòu)、帶初拉力參數(shù)設(shè)計近似單位長度A型、帶的質(zhì)量參數(shù)是，則有，已知需要滿足8、同步帶傳動機構(gòu)帶帶軸受力情況分析通過下式計算可得帶傳動機構(gòu)帶帶軸的最小壓軸力大?。?.3滾子軸結(jié)構(gòu)設(shè)計3.3.1滾子軸基本設(shè)計原則軸元件在不同類型的機械設(shè)備中都發(fā)揮著比較重要的功能及作用，既能夠完成動力的傳輸，還可以根據(jù)要求完成扭矩的傳遞，設(shè)計機械設(shè)備的時候，必須重點設(shè)計軸元件。由于軸安裝于設(shè)備內(nèi)容，其需要安裝設(shè)備作業(yè)所需的相關(guān)部件，為了設(shè)計的設(shè)備能夠更好的發(fā)揮自身的相關(guān)功能，安裝精度需要達到設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)要。滿足相關(guān)要求的情況下，軸元件的總體結(jié)構(gòu)方案要盡量簡單，要能夠容易的被加工，這會對軸元件的費用產(chǎn)生很大的影響。如果軸的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計的不合理，既然增大軸的總體尺寸，還會對設(shè)備在實際應(yīng)用過程中的使用性能造成比較大的影響，這些都是我們在設(shè)計中不想見到的，需要規(guī)避。如下圖所示的是此處設(shè)計方案中滾子軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案圖：圖4-4輪子軸圖（1）軸元件的一項重要功能便是安裝設(shè)備所需的各個功能部件，所以軸設(shè)計方案首要需要滿足的就是安裝各個組件的需求，同時要能夠滿足實際任務(wù)書所要求的定位功能，正常情況下，需要根據(jù)軸上各個功能零件的具體尺寸確定軸尺寸。軸元件安裝的功能組件數(shù)量越多，安裝精度要求越高，軸元件的制造成本費用也會隨之越高，所以軸元件的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案要盡量簡單，才能滿足經(jīng)濟性設(shè)計原則的基本要求。（2）軸元件在振動穩(wěn)定性方面所表現(xiàn)出現(xiàn)的實際情況在一定程度上會直接影響它的工作能力，軸元件的剛度情況和強度情況同樣會對其工作能力產(chǎn)生一定的影響。軸元件的應(yīng)用過程中需要杜絕產(chǎn)生變形情況，需要有足夠穩(wěn)定的運行作業(yè)狀態(tài)，只有這樣才能夠把軸元件的工作狀態(tài)發(fā)揮到最佳狀態(tài)，故軸元件采用對稱結(jié)構(gòu)方案設(shè)計。（3）軸元件的參數(shù)設(shè)計需要參考設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)要求，同時需要根據(jù)軸上安裝零件的具體參數(shù)。如果軸元件上開設(shè)了一個或多個鍵槽，軸徑需要根據(jù)具體的設(shè)計方案適當(dāng)增大，增強軸的剛度以及強度，確保其能夠滿足設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)設(shè)計要求。（4）軸元件選擇階梯軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，如此能夠更好的安裝各個功能組件，也利于軸元件自身的加工。3.3.2設(shè)計滾子軸各個功能區(qū)間的安裝精度取級，裝配方式選用過度配合，已知，軸徑。當(dāng)，。當(dāng)，?；诒疚脑O(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況，此次設(shè)計方案中軸材選擇45鋼，在調(diào)質(zhì)處理后，軸的各項性能能夠滿足設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)要求。基于本文設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況，此次設(shè)計方案中取；如下是具體計算過程：（4-1）計算可得：計算得：基于計算所得的參數(shù)結(jié)果可定軸徑；此次設(shè)計方案中的軸元件需要開設(shè)鍵槽，故需要把該軸元件的軸徑適當(dāng)增大設(shè)計，最終確定軸徑；3.3.3校核滾子軸強度研究分析下圖3-4的傳動軸受力分析示意圖能夠得到，此次設(shè)計方案中軸元件的受力狀態(tài)為左右對稱，軸元件的質(zhì)心處于軸元件正上方，其具體位置垂直于該軸元件時，軸元件所受作用力達到最大值，即為，包括軸元件質(zhì)量及其所受的向心力。圖3-4傳動軸受力分析示意圖如下是校核計算軸元件強度的具體過程：——；——；、——；則有：如下是軸元件所受彎矩的具體計算過程：如下是電機扭矩的具體計算過程：N·m如圖3-5所示的是軸元件受力彎矩圖以及扭矩圖，分別如下：圖3-5傳動軸元件受力彎矩圖以及扭矩圖基于本文設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況，此次設(shè)計方案中傳動軸元件取α≈0.6；如下是傳動軸元件彎曲截面系數(shù)的具體計算過程：如下是傳動軸計算應(yīng)力的具體計算過程：已知：σca=則有：σca=[][]——傳動軸元件許用彎曲應(yīng)力，[]；基于本文設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況及計算的參數(shù)結(jié)果，此次設(shè)計方案中傳動軸強度足夠，滿是設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)要求。3.3滾動軸承選型設(shè)計本設(shè)計選用6001型深溝球軸承作為本文設(shè)計所用軸承?；瑒虞S承的基本構(gòu)件有軸瓦元件和軸承元件，軸承在實際工作中會和它的所有工作面進行接觸，這些位置容易磨損，容易使得軸承出現(xiàn)失效情況，故軸承主要元件需要選用耐磨性相對較好的材料加工制造，還需要在軸承工作表面涂潤滑劑，盡量降低摩擦情況，減少磨損，延長設(shè)備使用壽命，還可以獲得更加理想的工作性能。如下圖3-6所示：圖3-6本設(shè)計軸承結(jié)構(gòu)圖（1）滾動軸承裝置選用設(shè)計本文設(shè)計設(shè)備基于實際需要選用6001型深溝球軸承，已知6002型深溝球軸承的各項基本參數(shù)分別是KN，KN，，。（2）軸承裝置的壽命長度設(shè)計驗算通過下式設(shè)計計算6001型深溝球軸承所受支反力的合力大小，具體如下：N，N已知，N基于軸承B實際的受力情況進行設(shè)計驗算，具體如下：hh=年已知本文設(shè)計傳動軸在實際工作運轉(zhuǎn)過程中能夠相對較好的處于平穩(wěn)運行狀態(tài)，故選用使用壽命周期長度相對較長的軸承裝置較為適宜，基于上述參數(shù)計算情況可知，本文設(shè)計選用的6001型深溝球軸承能夠較好滿足實際使用情況，非常合理第4章整理壓平送出機構(gòu)的設(shè)計第4章整理壓平送出機構(gòu)的設(shè)計4.1伺服電機選型4.1.1伺服電機的基本工作原理電機類型形式多樣，最為特殊的一種電機類型是電磁機械式電機，伺服電機這種電機類型也十分特殊，其能夠根據(jù)實際作業(yè)需求轉(zhuǎn)化電脈沖信號，形成預(yù)定的作業(yè)運動，從而實現(xiàn)相應(yīng)的功能?；谒欧姍C的基本工作原理及其特性，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床設(shè)備和打印機設(shè)備中，伺服電機的啟停作業(yè)過程較為迅速，伺服過程較為精確，能夠適應(yīng)惡劣工況，故機械設(shè)備應(yīng)用伺服電機可以獲得較高精度，運行過程較為安全可靠，還能夠簡化設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)，能夠顯著降低設(shè)備的總質(zhì)量。如圖4-1所示：圖4-1本設(shè)計伺服電機結(jié)構(gòu)圖4.1.2伺服電機參數(shù)計算本文設(shè)計設(shè)備的動力源選用型電動機，該型伺服電動機的各項基本參數(shù)如下所示：電機裝置的容量大小Pw通過下式設(shè)計計算：式中：1、滑動副機構(gòu)對應(yīng)速度設(shè)計計算設(shè)計計算電機裝置轉(zhuǎn)速大?。?，，通過下式設(shè)計計算總傳動比大小由，通過下式計算可得電機的最大速度，具體如下：基于上述計算所得的具體參數(shù)，綜合考量各種相關(guān)設(shè)計因素，選用電機的最大速度必須大于。2、電機對應(yīng)轉(zhuǎn)矩參數(shù)設(shè)計計算表示設(shè)備的總傳動效率。分別表示電機、聯(lián)軸器、帶傳動機構(gòu)效率大小、齒輪傳動機構(gòu)效率大小、螺母效率大小。依次為，故可得設(shè)備整個系統(tǒng)的總效率是：(3-1)已知選用伺服電對應(yīng)的額定扭矩參數(shù)是，電機安全系數(shù)通過下式計算可得：，故選用的電機在正常運轉(zhuǎn)作業(yè)過程中是足夠安全的。3、電機制動力矩參數(shù)設(shè)計計算若電機突然斷電，電機的軸向負(fù)載能力必須達到，只有這樣才能確保其不損壞。大小通過下式設(shè)計計算：大小通過下式設(shè)計計算：大小通過下式設(shè)計計算：大小通過下式設(shè)計計算：已知選用伺服電對應(yīng)的額定扭矩參數(shù)是，電機安全系數(shù)通過下式計算可得：，故選用的電機在正常運轉(zhuǎn)作業(yè)過程中是足夠安全的。本文設(shè)計設(shè)備的動力源選用型電動機較為合理，型伺服電動機的各項參數(shù)內(nèi)容匯總?cè)缦卤恚罕?-1型伺服電動機參數(shù)匯總表4.2聯(lián)軸器選型設(shè)計（1）載荷基于本文設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況，此次設(shè)計方案中取。如下是具體計算過程：（2）聯(lián)軸器具體型號確定本基于本文設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況，此次設(shè)計方案中選用的彈性套柱銷聯(lián)軸器元件為TL1型，其具體參數(shù)是，孔徑，軸徑；故可得該型聯(lián)軸器從動端孔孔徑，如此便能夠準(zhǔn)確獲取軸孔長度是?；诒疚脑O(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況，此次設(shè)計方案中選用的彈性套柱銷聯(lián)軸器元件為TL1型，聯(lián)軸器型號：。4.3機架設(shè)計機架是設(shè)備各機構(gòu)的安裝平臺，其能夠根據(jù)設(shè)計要求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)安裝設(shè)備的各個功能機構(gòu)，既需要為設(shè)備各個機構(gòu)組建提供合適的安裝口位，還需要遵循人體工程學(xué)的設(shè)計里面，需要確保設(shè)備在運行過程中保持穩(wěn)定狀態(tài)，故機架是設(shè)備設(shè)計中是非常重要的一項內(nèi)容。根據(jù)此次設(shè)計試卷分揀裝訂機各個機構(gòu)實際的布置情況，在設(shè)備工作臺的下方位置安裝攪拌裝置，既能夠讓設(shè)備變得比較美觀，還能夠為伺服電機以及設(shè)備的動力機構(gòu)設(shè)計圍擋，確保設(shè)備的動力組件能夠有較好的工作環(huán)境，不會受外界影響，使得電機裝置有著更長的使用壽命周期。動力傳遞機構(gòu)設(shè)計于設(shè)備的后側(cè)位置，能夠?qū)⒃O(shè)備機架工作臺部分的面積有效利用，可以減少使用傳動機構(gòu)，該能夠縮減傳動機構(gòu)的尺寸參數(shù)，保障設(shè)備安全運行，能夠大幅降低設(shè)備在后期使用過程中的維護費用以及使用成本費用?？刂婆_安裝在設(shè)備的正上方位置，如此設(shè)計利于操作人員完成相關(guān)作業(yè)內(nèi)容。破碎旋轉(zhuǎn)機構(gòu)需要根據(jù)實際需求設(shè)計安裝在家用垃圾處理器設(shè)備的內(nèi)部位置，如此設(shè)計能夠讓它的震動情況降至最低。為了讓此次設(shè)計設(shè)備在實際生產(chǎn)作業(yè)過程中具有足夠高的穩(wěn)定性，機架的質(zhì)量需要達到一定標(biāo)準(zhǔn)，其強度需要達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，滿足使用情況的條件下，組件的質(zhì)量需要盡量輕量化，此次設(shè)計中，由不銹鋼材料沖壓得到側(cè)板。利用螺栓把各個設(shè)備組件安裝固定在設(shè)備的機架上，當(dāng)某個組件在使用過程中發(fā)生損壞，直接拆下更換或是維修即可滿足要求，比較簡單。除此之外，Q235材料也是生產(chǎn)實際中用于加工設(shè)備機架較為多用的材料。第5章裝訂機構(gòu)的設(shè)計第5章裝訂機構(gòu)的設(shè)計5.1直線滾動導(dǎo)軌副設(shè)計直線滾動導(dǎo)軌副的構(gòu)成元件有滑塊、導(dǎo)軌、滾動體和反向器等，滑塊元件和導(dǎo)軌元件間發(fā)生相對移動的時候，滾動體滾從機構(gòu)中的反向器位置，滾動體的位置是由工作負(fù)荷區(qū)移動至非工作負(fù)荷區(qū)，循環(huán)作業(yè)，把軌道元件和滑塊元件間所存在的相對運動轉(zhuǎn)化成滑動運動，然后再把滑動運動轉(zhuǎn)化成滾動體元件的滾動作業(yè)，這便是直線滾動導(dǎo)軌副的基本工作原理。5.1.1導(dǎo)軌選型設(shè)計在工作臺中，選用的直線導(dǎo)軌機構(gòu)配置了兩個導(dǎo)軌元件以及四個滑塊元件。因為移動機構(gòu)無需過大的受力，機構(gòu)在工作過程中的負(fù)載情況相對比較平穩(wěn)?；诒疚脑O(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況及計算的參數(shù)結(jié)果，此次設(shè)計方案中選用型直線導(dǎo)軌。已知送紙區(qū)為，故確定導(dǎo)軌長度為。5.1.2額定壽命L設(shè)計計算基于本文設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況及計算的參數(shù)結(jié)果，此次設(shè)計方案中選用型直線導(dǎo)軌，其滾道硬度在以上，考慮到機構(gòu)具體的使用情況，其加工制造精度取4級，確定各項參數(shù)是f=0.9，f，f=0.81，f，f，如下是具體計算過程：L=基于本文設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況及計算的參數(shù)結(jié)果，此次設(shè)計方案中選用型直線導(dǎo)軌的壽命滿足要求。5.1.3滾珠絲杠螺母副選型設(shè)計基于本文設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況及計算的參數(shù)結(jié)果，此次設(shè)計方案中移動件總體質(zhì)量為80g，則有：Ｇ＝800N；。如下是工作載荷具體的計算過程：=686N=0.686kN?；诒疚脑O(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況及計算的參數(shù)結(jié)果，此次設(shè)計方案中選用型直線導(dǎo)軌，其具體參數(shù)是：，。1、工作載荷Fm單個滑塊元件滿載即為危險情況，則有：根據(jù)設(shè)計條件：基于本文設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況及計算的參數(shù)結(jié)果，此次設(shè)計方案中型直線導(dǎo)軌?。?，，，Ｇ＝800N，，。如下是最大工作載荷具體的計算過程：2、工作載荷FQ基于本文設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況及計算的參數(shù)結(jié)果，此次設(shè)計方案中取，如下是絲杠元件實際轉(zhuǎn)速具體的計算過程：?；诒疚脑O(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況及計算的參數(shù)結(jié)果，此次設(shè)計方案中取,6；；,；計算可得：FQ=3、確定滾珠絲杠螺母副機構(gòu)具體的型號基于本文設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況及計算的參數(shù)結(jié)果，此次設(shè)計方案中選用的滾珠絲杠副機構(gòu)為型。4、傳動效率η基于本文設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況及計算的參數(shù)結(jié)果，此次設(shè)計方案中取,,d0，，，,計算可得：。5、驗算滾珠絲杠副的剛度基于本文設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況及計算的參數(shù)結(jié)果，此次設(shè)計方案中?。?，，。如下是絲杠截面尺寸具體的計算過程：S=。如下是具體的計算過程：。根據(jù)設(shè)計條件：，基于本文設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況及計算的參數(shù)結(jié)果，此次設(shè)計方案中取，Z，計算可得：，所需該機構(gòu)需要滾珠元件60個。如下是軸向預(yù)緊力具體的計算過程：；基于本文設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況及計算的參數(shù)結(jié)果，此次設(shè)計方案中計算值取，故實際機構(gòu)取。根據(jù)條件，計算可得基于本文設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況及計算的參數(shù)結(jié)果，此次設(shè)計方案中滾珠絲杠副機構(gòu)的有效行程為，元件的制造精度取5級，偏差不能超過5。6、校核滾珠絲杠副機構(gòu)的壓桿穩(wěn)定性臨界載荷，基于本文設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況及計算的參數(shù)結(jié)果，此次設(shè)計方案中取=1，；滾珠絲杠副截面慣性矩具體的計算過程：，基于本文設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況及計算的參數(shù)結(jié)果，此次設(shè)計方案中取，，則有：?；诒疚脑O(shè)計任務(wù)書的相關(guān)情況及計算的參數(shù)結(jié)果，此次設(shè)計方案中滾珠絲杠副機構(gòu)在壓桿穩(wěn)定性方面滿足條件。5.2凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)是由凸輪、從動輪組成。凸輪是一個具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，一般為主動件，作等速回轉(zhuǎn)運動或往復(fù)直線運動。凸輪機構(gòu)由凸輪的回轉(zhuǎn)運動或往復(fù)運動推動從動件作規(guī)定往復(fù)移動或擺動的機構(gòu)，本機構(gòu)中采用回轉(zhuǎn)運動。凸輪具有曲線輪廓或凹槽，本設(shè)計采用曲線輪廓設(shè)計。如圖5-1所示：21211-凸輪2-從動輪圖5-1本設(shè)計凸輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖凸輪機構(gòu)在應(yīng)用中的基本特點在于能使從動件獲得較復(fù)雜的運動規(guī)律。因為從動件的運動規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線，所以在應(yīng)用時，只要根據(jù)從動件的運動規(guī)律來設(shè)計凸輪的輪廓曲線就可以了。有盤形凸輪、圓柱凸輪和移動凸輪等，其中圓柱凸輪的凹槽曲線是空間曲線，因而屬于空間凸輪。從動輪與凸輪作點接觸或線接觸，有滾子從動件、平底從動件和尖端從動件等。尖端從動件能與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，可實現(xiàn)任意運動，但尖端容易磨損，適用于傳力較小的低速機構(gòu)中。本設(shè)計凸輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計方便，可實現(xiàn)從動件任意預(yù)期運動，由于凸輪容易磨損，主要原因之一是接觸應(yīng)力較大，可在從動輪軸端加一滾輪來減小磨損?？偨Y(jié)總結(jié)本次設(shè)計的核心內(nèi)容是研究，總結(jié)學(xué)習(xí)了最近幾年中的相關(guān)研究內(nèi)容，完成本次方案設(shè)計工作，借助三維軟件SolidWorks繪制了實體結(jié)構(gòu)模型，并繪制了核心組件的二維工程圖。本次設(shè)計主要完成以下工作內(nèi)容：1、收集匯總了本次畢業(yè)設(shè)計的相關(guān)文獻資料內(nèi)容以及各種不同類型的技術(shù)文件，基于本次設(shè)計的實際使用需求設(shè)計確定了整套設(shè)計方案。2、設(shè)計確定了核心部分的具體方案，繪制了相關(guān)原理設(shè)計圖。3、設(shè)計了各核心組件的具體結(jié)構(gòu)及其主要參數(shù)，并對它們的強度做了校核計算，確保滿足實際使用狀態(tài)。通過設(shè)計也讓我發(fā)現(xiàn)，理論知識不能和工程實踐的實際情況完全等同，二者間有一定的差距，我們不能根據(jù)自身經(jīng)驗完全不顧實際情況，這是做不好設(shè)計工作的，也得不到最佳的設(shè)計方案，二者相輔相成，需要靈活巧妙的結(jié)合。機械設(shè)計的學(xué)習(xí)讓我在機械設(shè)計方面的各種能力都得到全面的提升，應(yīng)用CAD繪圖軟件的能力顯著提升，能夠根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的相關(guān)要求獨立繪制所需的機械設(shè)計圖紙，能夠獨立確定機械設(shè)計方案，應(yīng)用機械設(shè)計方法和計算可以較好的解決各項問題，這都為我開展機械設(shè)計工作提供了參考。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計學(xué)習(xí)過程的全新鍛煉，在此過程中積累了大量的專業(yè)理論知識和工程技術(shù)能力，思考能力在一定程度上得到較大的提升，可自己根據(jù)所遇到的實際問題做出理性的思考，能夠?qū)λ嬖诘膯栴}做出系統(tǒng)性的分析，然后根據(jù)實際情況找到合適的解決方案，這是我個人能力的提高，更是我將來立足社會的根本。通過機械設(shè)計的工程實踐，我也從該過程中發(fā)現(xiàn)了自己缺點，自身的知識面還依舊非常窄，存在的提升空間還是非常大的，需要我堅持學(xué)習(xí)新知識，積累新技術(shù)和新方法，然后結(jié)合實際靈活運用，才能得到更好的提高，這是我此次設(shè)計中最大的一項感悟。致謝致謝在我不懈努力下，本次畢業(yè)設(shè)計終于圓滿結(jié)束，完成了既定的各項設(shè)計內(nèi)容。雖然設(shè)計過程一波三折，遇到諸多難題，但是在老師的幫助下都一一順利完成，非常感謝導(dǎo)師的幫助，向您表達最崇高的敬意。同時感謝畢業(yè)設(shè)計同組同學(xué)，大家一起努力學(xué)習(xí)，共同完成設(shè)計任務(wù)，設(shè)計過程中互幫互助，保質(zhì)保量的完成了各項任務(wù)，收獲滿滿?；诖舜卧O(shè)計過程的學(xué)習(xí)，機械設(shè)計方面的知識得到顯著提升，對機械設(shè)備的知識儲備又上升了一個層次，對機械設(shè)計知識的掌握更加全面，能夠更快更好的收集查閱各種文獻資料內(nèi)容，還能夠基于設(shè)計需求利用CAD