XXI二、設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)分析由緒論可知，本課題希望設(shè)計(jì)一個(gè)個(gè)性化裁切機(jī)器以滿足小型自動(dòng)裁切機(jī)器的需求，根據(jù)市面上主流裁紙機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查，本次設(shè)計(jì)的裁紙機(jī)主要包括4個(gè)機(jī)構(gòu)，分別是裁切機(jī)構(gòu)，放卷機(jī)構(gòu)，牽引機(jī)構(gòu)，糾偏結(jié)構(gòu)，其中最主要的是牽引機(jī)構(gòu)和裁切機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，因此對(duì)小型自動(dòng)裁紙機(jī)的整機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)針對(duì)以上機(jī)器裁切系統(tǒng)進(jìn)行多個(gè)方案設(shè)計(jì)，并選擇合適的方案來(lái)完成整機(jī)設(shè)計(jì)。2.2裁切系統(tǒng)方案小型裁切機(jī)的裁切分為橫切和縱切，根據(jù)工作要求的不同，可選擇性是否采用縱切功能。雖然橫切和縱切是單獨(dú)的工作模塊，但兩者的工作相關(guān)，結(jié)合設(shè)計(jì)要點(diǎn)對(duì)印刷錯(cuò)誤糾偏的要求，橫刀和縱刀要整體可調(diào)整。橫刀是為了實(shí)現(xiàn)與介質(zhì)牽引方向垂直邊線的裁斷，在常用大型切紙機(jī)和程控裁切機(jī)中，采用的是平行刃或斜刃裁切方式，可上刀上下運(yùn)動(dòng)與下刀切斷介質(zhì)，也可上刀固定，下刀作為運(yùn)動(dòng)刀。由于裁切方式對(duì)尺寸和安裝的要求，以及運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)和沖擊，所以在小型裁切設(shè)備上，這種結(jié)構(gòu)并不適用。圓盤(pán)切主要用來(lái)剪切運(yùn)動(dòng)中的介質(zhì)的縱向邊，如圖2-11(a)，上刀片通過(guò)刀座安裝與動(dòng)力軸同步旋轉(zhuǎn)，下刀采用帶有刃口的環(huán)形套，通過(guò)上刀片與下刀刃口的貼合并同向轉(zhuǎn)動(dòng)剪切介質(zhì)，為保證貼合，上刀片常采用蝶形刀片。專利N203382291提出一種結(jié)構(gòu)的變形，如圖2-11(b)，下刀變?yōu)闂l刀，圓盤(pán)刀與條刀配合，可適用于介質(zhì)的橫向裁斷。圖2-1圓盤(pán)切刀及形式改進(jìn)圓盤(pán)裁切原理與常用的剪紙刀類(lèi)似，若將上下刀都釆用圓刀片，也可實(shí)現(xiàn)裁切動(dòng)作，此時(shí)上下刀片同向轉(zhuǎn)動(dòng)并左右往復(fù)進(jìn)行裁切，上下刀通過(guò)上下機(jī)架固定，為保證同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，上下刀軸裝有摩擦輪，左右移動(dòng)可通過(guò)皮帶或齒輪齒條帶動(dòng)。橫刀結(jié)構(gòu)形式可通過(guò)整體的結(jié)構(gòu)要求采用上述兩個(gè)方案之一，縱刀作為分條工作的實(shí)施機(jī)構(gòu)，要從裁切效果，便于調(diào)整，效率高幾個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前，縱切主要有三種結(jié)構(gòu)形式：圓盤(pán)切刀、平切和懸空切。圓盤(pán)切刀即上圖2-1(a)所描述，為了調(diào)整方便和刀具的改進(jìn)，出現(xiàn)了氣動(dòng)切刀，一般下刀主動(dòng)，上刀為從動(dòng)，上刀在氣壓作用下做下移和靠刀動(dòng)作，能精確調(diào)整上下切刀重疊深度，結(jié)構(gòu)如圖2-2(a)，形式分滾切和裁切兩種，區(qū)別在于下刀，圖2-2(b)下刀為通軸，并能主動(dòng)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)上刀滾切。圖2-2氣動(dòng)切刀兩種方式平切，即介質(zhì)通過(guò)刀槽輥及裝在刀柄上的刀片裁切，如圖2-3所示。因?yàn)樵诮橘|(zhì)繞過(guò)開(kāi)槽輥時(shí)有一定的包角，所以裁切比較穩(wěn)定，在大型分切機(jī)上應(yīng)用廣泛，但裁切尺寸不可隨意調(diào)整，與刀槽和槽岸尺寸之和成倍數(shù)關(guān)系。圖2-3平切示意圖當(dāng)裁切切點(diǎn)剛好位于刀槽輥的中垂線上，即圖2-3中（a）所示，原理同圓盤(pán)切刀相似，是理想的裁切位置，但這在實(shí)際對(duì)刀的過(guò)程中很難實(shí)現(xiàn)；刀片位于中垂線前時(shí)，介質(zhì)切口不在最高點(diǎn)，介質(zhì)切開(kāi)后繼續(xù)向最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，切刀會(huì)有附加摩擦力，導(dǎo)致熱量增加，散熱條件差，切口的質(zhì)量參差不齊；切點(diǎn)在刀槽輥的中垂線后時(shí)，介質(zhì)經(jīng)過(guò)刀槽輥的牽引，介質(zhì)離開(kāi)切刀后不會(huì)有附加的運(yùn)動(dòng)，裁切效果較好，刀片的散熱條件好，是實(shí)際生產(chǎn)中常采用的方式。懸空切是在薄膜等介質(zhì)中常采用的一種裁切形式，如圖2-14所示，原理是介質(zhì)在兩個(gè)距離較近的牽引輥上張緊，中間懸空，切刀在懸空段裁切。一般設(shè)計(jì)懸空切時(shí)，切點(diǎn)一般盡量靠近后方的牽引輥，這樣的切口穩(wěn)定，切邊的質(zhì)量相對(duì)較好，這種分切方式在小型的分切機(jī)上使用廣泛。圖2-4懸空切示意圖本次設(shè)計(jì)的小型裁切機(jī)針對(duì)辦公等小型場(chǎng)所，因此結(jié)構(gòu)要盡量緊湊，節(jié)省占用空間，考慮到懸空切需要兩個(gè)張力輥單獨(dú)張緊，因此并不適用。平切方式雖然結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但其調(diào)整不方便，當(dāng)每張圖幅不一樣時(shí)，每次調(diào)整將浪費(fèi)大量時(shí)間，由此可以看出，圓盤(pán)切刀的形式可以把每把切刀做成單獨(dú)一個(gè)機(jī)構(gòu)，每次整體調(diào)整，方便快捷，并且不增加對(duì)空間的占用。當(dāng)待裁切介質(zhì)在橫向有兩幅或多于兩幅的圖面時(shí)，中間會(huì)有空白或者其他間隔，一般寬度為6~8mm，難以放置兩組縱切刀，因此切刀形式應(yīng)進(jìn)行改進(jìn)，所以縱刀設(shè)計(jì)兩種結(jié)構(gòu)形式，一種針對(duì)切邊，一種針對(duì)圖畫(huà)間有留白的分割裁切。2.3走紙系統(tǒng)方案小型裁切機(jī)的牽引系統(tǒng)主要有驅(qū)動(dòng)電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、牽引輥組和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。小型裁切機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)可采用齒輪、鏈輪或同步帶，將電機(jī)的動(dòng)力傳遞給夾送輥。小型裁切機(jī)的牽引輥組分為牽引輥、導(dǎo)向輥，張力輥，如圖2-5所示，牽引輥一般采用夾送輥形式，是主要傳動(dòng)組件。圖2-5牽引輥組示意圖夾送輥結(jié)構(gòu)由安裝在機(jī)架上的固定和活動(dòng)部分組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-6所示。夾送輥的上活動(dòng)輥為被動(dòng)送料輥，下固定輥為送紙器，動(dòng)力安裝于送紙器一端，上下輥通過(guò)摩擦傳動(dòng)，將需要裁切介質(zhì)單方向傳輸。圖2-6夾送輥工作原理示意圖被動(dòng)送料輥和送紙器在傳動(dòng)截面內(nèi)前后布置有一定的角度a，以此保證介質(zhì)在輥上的包角，加大傳動(dòng)摩擦力，避免單純的線接觸。由小型裁切機(jī)的功能可知，介質(zhì)的傳輸須有兩個(gè)或以上的夾送輥，為放卷和牽引提供動(dòng)力，兩個(gè)夾送輥存在一定速度差，以此保證傳輸過(guò)程中的張力。將兩個(gè)夾送輥分別命名為第一夾送輥和第二夾送輥，第一夾送輥主要為放卷和前端輸送提供動(dòng)力，保證正常的供料。第二夾送輥位于介質(zhì)傳輸路線的后端，保證介質(zhì)在中間傳送的繃緊及裁切后的退料。2.4放卷系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)待裁切的印后料卷是在噴墨打印機(jī)等設(shè)備上經(jīng)印刷、烘干、復(fù)卷形成的具有一定規(guī)格、一定緊度要求的成品料卷。在包裝印刷中，這是一項(xiàng)基本且廣泛的加工工藝過(guò)程。料卷在裁切設(shè)備中更換方便，并能滿足放卷要求是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。對(duì)比繪圖儀，寫(xiě)真機(jī)等小型噴墨打印，繪圖設(shè)備，放卷系統(tǒng)的料卷有兩種安放形式，分別為后置放卷和前置放卷，如圖2-10。后置放卷結(jié)構(gòu)復(fù)卷和放卷在機(jī)器兩側(cè)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作過(guò)程穩(wěn)定；前置放卷結(jié)構(gòu)將放卷和復(fù)卷放置在一側(cè)，更換紙卷方便。小型裁切機(jī)無(wú)復(fù)卷裝置，根據(jù)裁切機(jī)的工作流程、上料穿料的操作及裁切產(chǎn)品的收集方便，可采用后置放卷結(jié)構(gòu)。圖2-10兩種不同料卷安放形式2.5張力調(diào)節(jié)方案放卷速度與夾送輥牽引速度的變動(dòng)有關(guān)，進(jìn)而影響放卷張力，因此，張力與速度配合要同時(shí)進(jìn)行。為達(dá)到這一目的，首先放卷需有阻尼，防止放卷的慣性，其次，機(jī)械必須有主軸，主軸為速度基準(zhǔn)。放卷結(jié)構(gòu)采用后置放卷，料卷采用錐形頂頭安裝于機(jī)架上。放卷張力控制，代表性執(zhí)行器為磁粉制動(dòng)器、矢量電機(jī)、AC伺服電機(jī)，本次設(shè)計(jì)對(duì)放卷的張力要求并不高，因此可采用寫(xiě)真機(jī)中常用的扭力調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行控制，降低成本，設(shè)計(jì)難度，并使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，結(jié)構(gòu)示意如圖2-11。圖2-11扭力調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作示意圖放卷慣性調(diào)節(jié)是張力實(shí)現(xiàn)的第一步，張力大小的調(diào)整主要靠張力輥完成，從而使放卷軸以一定扭矩放卷，實(shí)現(xiàn)與牽引観之間的張力變化。張力観常用兩種模式，即浮動(dòng)式和壓力式。浮動(dòng)式張力調(diào)節(jié)模式如圖2-12，兩個(gè)固定導(dǎo)向輥和中間的浮動(dòng)輥組成，浮動(dòng)輥依靠自身重力和介質(zhì)的張力上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)放卷速度，進(jìn)而改變張力。浮動(dòng)輥的位置與放卷速度成一定線性關(guān)系，位置越低，放卷的速度越慢，當(dāng)浮動(dòng)輥在最高點(diǎn)時(shí)，放卷軸與夾送輥速度相同。圖2-12浮動(dòng)式張力調(diào)節(jié)模式壓力式張力調(diào)節(jié)方式通過(guò)壓力傳感器直接控制放卷軸的放卷速度。壓力式調(diào)節(jié)方式的控制精度相對(duì)較高，可靠性好，但控制系統(tǒng)復(fù)雜，需要有PID調(diào)節(jié)器、調(diào)速系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、張力檢測(cè)器或位置檢測(cè)器等。對(duì)比兩種張力棍模式，浮動(dòng)式張力輥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需復(fù)雜控制模塊，適應(yīng)性好，壓力式張力輥調(diào)節(jié)精度和可靠性有很大優(yōu)勢(shì)。小型裁切機(jī)由于傳輸距離短，張力造成的影響小，所以只需維持一定的張力，保持介質(zhì)的舒展、防止跑偏即可。因此，綜合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的要求，采用浮動(dòng)式張力観形式在結(jié)構(gòu)、安裝、效果、成本等方面是最佳方案。三、小型自動(dòng)裁紙機(jī)的整機(jī)設(shè)計(jì)3.1整機(jī)工作尺寸選擇機(jī)器通過(guò)輸送介質(zhì)到完成不同方向尺寸裁切的2個(gè)刀組，在刀組中完成加工以獲得所需要的尺寸；刀組分為橫切刀組和縱切刀組，橫刀刀組采用圓盤(pán)切刀的裁紙刀，驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制橫切組件在安裝的導(dǎo)軌上橫向移動(dòng)，以裁切得到紙張時(shí)需要的尺寸。另一個(gè)刀組縱切刀組控制裁切紙張的另外尺寸，受步進(jìn)電機(jī)的作用，夾送輥組通過(guò)摩擦力牽引介質(zhì)并控制介質(zhì)的速度和位移，牽引力間隔牽引紙張移動(dòng)前進(jìn)，紙張?jiān)谕ㄟ^(guò)夾送輥組的牽引作用下進(jìn)行推送，紙張間隔停止移動(dòng)，縱刀在指定位置上下裁切，得到需要的紙張尺寸，裁切完成后，停止間隔結(jié)束，電機(jī)控制夾送輥繼續(xù)往前移動(dòng)。裁切機(jī)構(gòu)就完成了一個(gè)裁切過(guò)程。本課題設(shè)計(jì)裁切對(duì)象主要為辦公用紙或者廣告紙等印刷材料，所以可以通過(guò)參考市面上主流寫(xiě)真機(jī)、打印機(jī)的尺寸，為提升人們?cè)诓僮鳈C(jī)器時(shí)的工作效率、提高操作人員操作的舒適度，可將機(jī)器的尺寸進(jìn)行如下設(shè)計(jì)。由于機(jī)器可打印最大尺寸為A0，即1189x841mm，所以設(shè)計(jì)放料裝置高度在1300mm-1600mm，這樣既滿足裁切的要求，還能提升操作人員更換料卷的便捷程度，由于介質(zhì)裁切寬度最大為841mm，為機(jī)構(gòu)預(yù)留安裝尺寸，初步設(shè)定機(jī)器寬度為1000mm，并取本課題設(shè)計(jì)的裁切對(duì)象最大厚度為0.5mm。3.2技術(shù)要求1)小型自動(dòng)裁紙機(jī)由電機(jī)、減速器、輥組、軸承、絲桿傳動(dòng)裝置、裁切裝置、廢料收集裝置、切紙收集裝置、機(jī)架等幾個(gè)部分組成。2)小型自動(dòng)裁紙機(jī)要求能牽引卷筒上料卷輸送至裁切機(jī)構(gòu)進(jìn)行裁切加工。3)料卷的最大直徑尺寸為10cm，最大重量約為10kg。4)根據(jù)刀具厚度，要求裁切精度在+/-1mm。5)介質(zhì)可裁切最大尺寸為A0，即1189x841mm。6)介質(zhì)可裁切最大尺寸為A4,即297x210mm。7)設(shè)定單次裁切，介質(zhì)最大厚度為0.3mm。8)將縱切裁切方向設(shè)計(jì)為可調(diào)節(jié)尺寸。9)要求機(jī)器能夠正常運(yùn)行，整機(jī)結(jié)構(gòu)要盡量緊湊，縮小占用空間。10)介質(zhì)牽引速度為0.3m/s3.3小型自動(dòng)裁紙機(jī)的組成及各部分的作用小型自動(dòng)裁紙機(jī)是由電機(jī)、輥組、裁切裝置、滑動(dòng)導(dǎo)軌、橫切組件滑塊、機(jī)架等幾個(gè)部分組成。電機(jī)：小型自動(dòng)裁紙機(jī)的原動(dòng)件，它分別為為夾送輥組和裁紙裝置提供動(dòng)力。夾送輥組：小型自動(dòng)裁切機(jī)的牽引機(jī)構(gòu)，在小型自動(dòng)裁紙機(jī)工作時(shí)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)獲得動(dòng)力，將介質(zhì)單向牽引牽引至下一系統(tǒng)。裁切裝置：是小型自動(dòng)裁紙機(jī)的執(zhí)行元件，通過(guò)電機(jī)提供動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)，對(duì)介質(zhì)進(jìn)行裁切，最終得到不同尺寸介質(zhì)的裝置?；瑒?dòng)導(dǎo)軌：為橫切組件的移動(dòng)定位提供引導(dǎo)作用，并對(duì)橫切組件的移動(dòng)方向提供固定作用，自身可以通過(guò)螺紋螺母固定在機(jī)架上。橫切組件滑塊：安裝在導(dǎo)軌上，可以固定在導(dǎo)軌上移動(dòng)已完成裁切所需要的橫切，其上安裝有刀組，負(fù)責(zé)整個(gè)裁切裝置的定位工作。機(jī)架：是小型自動(dòng)裁紙機(jī)的主體部分，主體部分材料是金屬，為減輕重量和保護(hù)操作人員安全，外殼用塑料制成。它可以起到對(duì)上面的各個(gè)裝置的承接和裝配作用。3.4工作原理整機(jī)工作過(guò)程大致如下所示：小型裁切機(jī)工作過(guò)程如圖3-1所示，依次經(jīng)過(guò)下面幾個(gè)過(guò)程：1） 放卷系統(tǒng)。當(dāng)待裁切介質(zhì)為卷材時(shí)，包括料卷的安放及放卷，放卷慣性控制。當(dāng)待裁切介質(zhì)為片材時(shí)，由人工送料。2） 牽引系統(tǒng)。根據(jù)牽引設(shè)計(jì)，采用夾送輥摩擦傳動(dòng)，根據(jù)需要，選擇兩個(gè)夾送輥。3） 張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。張力控制和糾偏是在介質(zhì)傳輸過(guò)程中，在裁切之前實(shí)現(xiàn)的。4） 裁切系統(tǒng)。裁切模塊分為橫切和縱切，根據(jù)裁切及操作過(guò)程分析，縱刀設(shè)置在橫刀后是優(yōu)選方案?？v刀作為裁切的最后一個(gè)流程，可將縱刀組件設(shè)置在設(shè)備外部，方便調(diào)整。圖3-1小型裁切機(jī)工作流程示意圖通過(guò)裁切機(jī)模塊化方案的設(shè)計(jì)及工作流程分析，對(duì)主體功能及模塊功能拆分有了清晰認(rèn)識(shí)，將各個(gè)功能模塊合理布局結(jié)合，可得出小型裁切機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案。具體功能方案組成如表3-1所示，整體方案布局如圖3-2所示。表3-1小型裁切機(jī)總體方案組成組成單元具體功能組成部分走紙系統(tǒng)放卷、牽引放卷裝置、夾送輥、導(dǎo)向輥、臺(tái)面?zhèn)鞲锌刂葡到y(tǒng)張緊、糾偏浮動(dòng)輥、凸度輥、壓輥、刀組隨動(dòng)組件、阻尼器裁切系統(tǒng)橫向、縱向裁切橫刀組件、縱刀組件動(dòng)力系統(tǒng)牽引動(dòng)力、裁切動(dòng)力電機(jī)、同步帶圖3-2小型裁切機(jī)整機(jī)方案示意圖四、介質(zhì)牽引裝置的設(shè)計(jì)4.1牽引裝置的作用及組成空心輥可將軸承安于內(nèi)部,通過(guò)一根通軸固定,也可利用堵頭與空心鋼輥焊接，采用實(shí)心輥安裝方式。輥的結(jié)構(gòu)形式及直徑?jīng)Q定了輥的受力，裁切機(jī)幅寬較大，輥受力類(lèi)似于簡(jiǎn)支梁，為設(shè)計(jì)棍的尺寸，需進(jìn)行受力計(jì)算。已知鋼的彈性模量，密度取。輥組的計(jì)算類(lèi)似簡(jiǎn)支梁計(jì)算，其上受力均為均勻載荷作用，查材料力學(xué)1(第6版)可得最大撓度計(jì)算公式及撓度要求,由受力要求設(shè)計(jì)輥的尺寸。撓度計(jì)算公式如下:其中，B為輥長(zhǎng)度；E為材料彈性模量；I為慣性矩，q為均勻分布載荷(空心輥)(實(shí)心輥)張力輥是空心輥，配合套在直徑為40mm的軸承上，其上均勻分布載荷為自身重力，即,總長(zhǎng)為900mm最大工作面長(zhǎng)度為850mm，預(yù)留工作長(zhǎng)度為50mm，所以可知其撓度為將已知參數(shù)和公式帶入整理可得：本課題共設(shè)計(jì)有兩組牽引裝置。第一組牽引裝置設(shè)為夾送輥，主要功能是把介質(zhì)穩(wěn)定的輸送到裁紙裝置上進(jìn)行裁切，第二組為兼有裁切裝置和牽引裝置的縱刀裝置，作用是在裁切裝置完成裁切后，通過(guò)安裝在縱切刀組上的牽引裝置，最終把廢料送至收集裝置中。牽引裝置主要由電機(jī)，軸承，膠輪，聯(lián)軸器組成。電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器連接軸承，帶動(dòng)安裝在軸承上的夾送輥組轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)牽引介質(zhì)的功能。4.2輥組尺寸的設(shè)計(jì)牽引力足夠，可以不增加，以增大包角提升牽引力，此時(shí)工作示意圖如下圖4-1所示圖4-1夾送輥工作示意圖其中摩擦力與夾送輥壓緊力的關(guān)系為壓力與上輥之和即4.3同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電機(jī)轉(zhuǎn)速電機(jī)軸角速度為電機(jī)軸角加速度為計(jì)算負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL為拉動(dòng)料卷轉(zhuǎn)矩T和軸承摩擦力矩Tf，其中，。根據(jù)設(shè)計(jì)可知，三組輥皆為兩側(cè)安裝軸承，內(nèi)圈直徑分別為10mm，20mm，20mm，受力為輥的重力，分別為37N，92N，67N，，可得軸承摩擦力矩分別為2.775×104N.m，1.38×103N.m，1.005×103N.m，由前面可知，拉力為68.51N，則負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL電機(jī)軸轉(zhuǎn)矩TLM為計(jì)算電機(jī)軸加速轉(zhuǎn)矩(克服慣量)T=JB所以折算到電機(jī)軸上的負(fù)載慣量JL=0.4282kg.m2，電機(jī)軸加速轉(zhuǎn)矩TS為總轉(zhuǎn)矩送料速度為0.3m/s，送紙器直徑為0.025m，所以周長(zhǎng)C為轉(zhuǎn)速取均值為換算成動(dòng)力軸轉(zhuǎn)速為225r/min，取傳動(dòng)比i為2，得電機(jī)轉(zhuǎn)速為450r/min。其中，Tq為扭矩N.m；n為轉(zhuǎn)速節(jié)圓直徑d1帶速v為確定軸間距及帶長(zhǎng)。根據(jù)結(jié)構(gòu)及公式得a0取值范圍60.158mm~171.88mm，根據(jù)設(shè)計(jì)安裝空間，初定a0為100mm。帶長(zhǎng)根據(jù)公式代入?yún)?shù)：得到帶長(zhǎng)L0=337.04mm。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)帶輪選型中表：“圓弧齒同步帶的節(jié)線長(zhǎng)系列及極限偏差”(JB/T7512.2-1994)選取標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長(zhǎng)Lp(節(jié)線長(zhǎng)即周長(zhǎng))為339mm，其齒數(shù)為113。實(shí)際軸間距確定帶寬，根據(jù)圓弧齒同步帶帶寬公式滑塊負(fù)荷計(jì)算，受力分析。已知n約為20mm，c約為37mm，重量W為0.027Kn最大工作負(fù)荷Pc的計(jì)算等于Pmax與預(yù)壓力Pz的總和壽命計(jì)算其中，為負(fù)荷系數(shù)，取2.0，F(xiàn)為工作載荷五、主要零部件的設(shè)計(jì)5.1縱切驅(qū)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)通過(guò)第二章的設(shè)計(jì)，對(duì)縱切刀組設(shè)計(jì)成，電機(jī)通過(guò)軸承給驅(qū)動(dòng)軸提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)軸輸出為旋轉(zhuǎn)動(dòng)力給膠輪輸入動(dòng)力，最后裁切刀的成膠輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，這就是裁切刀的動(dòng)力來(lái)源。前面提高縱刀組即是裁切裝置也可以作為牽引裝置，即縱刀進(jìn)行裁切，膠輪在驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，上下膠輪配合對(duì)介質(zhì)進(jìn)行牽引運(yùn)動(dòng)，為保證膠輪與驅(qū)動(dòng)軸能夠同方向同速度轉(zhuǎn)動(dòng)，除對(duì)膠輪尺寸和刀具選型以外，還需對(duì)對(duì)軸承進(jìn)行選擇。第三章整機(jī)設(shè)計(jì)中選取夾送輥牽引速度為0.3m/s，為滿足牽引中介質(zhì)的張力，作為第二牽引裝置的膠輪速度設(shè)置需比夾送輥稍大，可取膠輪線速度為0.32m/s，選取膠輪直接為60mm，刀具直徑為62mm，橫切刀組已經(jīng)介質(zhì)裁斷，縱刀組收到的介質(zhì)阻力矩很小，可以忽略，主要的阻力矩來(lái)自驅(qū)動(dòng)刀軸和同方向上兩把裁切刀，單把刀和膠輪總重為0.56kg，軸的重量為1.4kg所以阻力矩為M=0.2N*M.采用同步帶計(jì)算，傳動(dòng)比為1：1。由此可選擇電機(jī)參數(shù)步進(jìn)電機(jī)步距角1.8°靜力矩0.3N.M5.2料卷放置的設(shè)計(jì)機(jī)架的設(shè)計(jì)要求應(yīng)滿足第一章提出的結(jié)構(gòu)緊湊，縮小尺寸要求，還應(yīng)簡(jiǎn)潔美觀，從走紙到紙張收集裝置都可以采用一體式，整體框架中具有支撐作用的結(jié)構(gòu)都采用便宜耐用的金屬材料，主體結(jié)構(gòu)滿足之后，機(jī)架可以用塑料等硬質(zhì)材料減輕重量，如卷料的安裝?？紤]到卷料總體的重量，料卷的安裝采用鈑金件結(jié)構(gòu)支撐固定。還可以對(duì)卷料安裝設(shè)計(jì)有兩種不同放料方式，分別為有前置放料和后置放料的方式，前置放卷有三組張力輥，可以滿足牽引過(guò)程中張力的要求，相較于臥式機(jī)架，這兩種方式在傳動(dòng)牽引時(shí)能夠縮小牽引介質(zhì)所占的空間，即介質(zhì)可以在y軸方向上進(jìn)行輸送。ab兩種方式都可以滿足縮小占用空間的條件，但b放置方式更有優(yōu)勢(shì)，操作人員在換料操作時(shí)更方便，符合人體工程學(xué)的設(shè)計(jì)，提升舒適度。下圖為料卷放置方式的設(shè)計(jì)a前置放卷b后置放卷圖5-1料卷放置方式總結(jié)論文的研究對(duì)象為自動(dòng)裁切設(shè)備，針對(duì)現(xiàn)有的大型裁切設(shè)備，設(shè)計(jì)了一款新型的小型小型裁切機(jī)，對(duì)糾偏結(jié)構(gòu)、裁切刀等結(jié)構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新，以提高設(shè)備的裁切效果。論文完成了總體的方案設(shè)計(jì)，具體結(jié)構(gòu)的建模，關(guān)鍵部件的計(jì)算選型、驗(yàn)證，傳動(dòng)元器件的選型，整機(jī)布局優(yōu)化及關(guān)鍵工作部件的強(qiáng)度分析。本文的主要研究成果如下：小型裁切機(jī)的主要功能是介質(zhì)的橫向和縱向精確裁切，小型裁切機(jī)主要由放卷、牽引、裁切三個(gè)功能模塊組成，根據(jù)功能要求，制定了走紙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，糾偏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，張力控制及布局的設(shè)計(jì)方案，裁切單元的設(shè)計(jì)方案。功能模塊拆分及設(shè)計(jì)方案的提出，為下一步具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了支撐。對(duì)小型裁切機(jī)各功能模塊設(shè)計(jì)方案的完成。首先從走紙開(kāi)始，包括放卷及介質(zhì)的牽引，放卷根據(jù)料卷形式及大小，采用一體式，料卷架裝于機(jī)架上，為提高剛性，減小質(zhì)量及安裝難度，采用飯金件支撐。介質(zhì)牽引采用夾送輥依靠摩擦力傳輸，為保證傳輸穩(wěn)定性，在