【文章內容簡介】 打捆機已經成為目前研究的主要目標。因其具有較高的工作效率，且運行成本較低，維修較為便利等優(yōu)勢，使其應用更為廣泛。因此論文主要對以下幾點進行論述： 自動打捆機總體。機械的設計過程中的主要 部分及對設備及儀器進行整體設計，根據其最終實現的功能及作用，對設備的零件等進行精細設計，隨后才對設備進行初步生產和性能測試等任務。而本次設計則主要根大學學士學位論文 5 據其生產的總體框架，分為整體設計及部分設計，以研制過程的主要內容為目標。 旋轉夾內部裝置設計。本文的主要任務及對改核心零件進行設計，其主要作用及操作紙帶，包括對紙帶進行引導和掐斷紙帶。由于在操作過程中旋轉夾裝置的運動軌跡和方式都有著非常嚴格的設定，因此在設計過程中，尤其要注意準確度的達成。主要對轉動電機和結構以及剛度、強度計算。對于電機轉速以及相關計算將會是設計 的緊要部分，其計算結果將直接影響設備的穩(wěn)定性能。而其他對于機械機構的剛度和強度的計算則處于次要地位，但仍需要對零件進行校核。 大學學士學位論文 6 第 2章 自動捆扎機總體設計 自動捆扎機設計方案概述 所有 設備設計制造中，其設計生產的物品所有的目的就是要方便社會的日常生產生活，就紙幣的捆扎機而言，其設計出發(fā)點是相同的。因而紙幣捆扎機的整體設計從一開始就是以設備的經濟性和實用性為基礎的，以這兩個為核心的出發(fā)點，還有確保設備的穩(wěn)定運行和安全，在此基礎上進行紙幣打捆機的制作開發(fā) [910]。 經過以上部分的說明，可以初步的了解目前紙幣打捆機的基本工作情況，一般是有打結式和燙接式。就現階段情況而言，所使用的打結式打捆機現在出現的情況比較多，采用的機械結構部分比較繁瑣，從而導致了在維修上的困難，帶來成本方面的增多，工作的效率也不高等等。因此，在這次所研究的機械就確定為燙接式紙幣打捆機。 前期基本確定了紙幣打捆的捆扎辦法之后，就要針對使用目的來對機械的結構上來進行研究和設計，這里進行這部分工作的構件有：旋轉式的夾緊部件、紙帶驅動動力、紙帶加緊帶輪、主要箱體部分、紙帶夾緊部件、控制的基礎 單元和控制基礎單元的驅動動力，還有涉及到的各個電路組成等。 自動捆扎機 總體結構設計 進行機械部件的設計工作是在設備的整體設計上，按照已經確認后的辦法，設計并給出結構方案圖紙，通過這樣的方式來體現設備方便社會公眾的特點。把設計的方案體現成某個部分的機構或者裝置，在這個工作中還需要選取部件的材料、設計基礎形狀、確定尺寸、進行熱處理模式的選擇，在這個過程中嗎、還需要充分考慮部件的加工方式、精度、材料強度等。因此在機械的結構設計方面盡管是設計圖紙，在部件的設計上不是純粹的圖紙制作，這僅僅是機械制造中設計的語言。 就自動捆扎機的主要設計方面而言，其考慮的是設備的經濟性以及設備的方便性，結合生產成本和實際的設計問題來設計。 在這個裝配圖紙里，能夠一目了然的看到設備的各個部分的部件，整體上觀察可以發(fā)現設備在部件結構上是較為緊湊的，其一大優(yōu)點就是在一定程度上可以節(jié)省空間，給設備的使用方帶來更大的經濟效益。但是其也存在一個缺點就是，在設備的加工精度方面不是很高，因此，就設備的整體來說，在這個的設計中都可以達到初始的設計設想。如圖 21 所示，就是該型號設備的結構設計圖。 大學學士學位論文 7 圖 21 自動打捆機的整體結構設計圖 自動捆扎機功能 分析 就單純的自動燙接式的打捆機來說，設備要進行的工作就是要把紙幣捆扎好，但是這就要很多的操作來一起進行，在這次的設備設計中，就進行了光電感應方面的研究，要在機械部件設計、電子、光學幾個方面來一桶進行，因此在設備中的各個組成部分之間都聯系緊密，如果要達到所有部分間的緊密聯系還需要單片機，也就是微電腦技術方面。通過這樣的方式，實現設備的自動化和智能化，讓推廣的設備可以得到更多消費者的認可，以此取得更多的經濟效益。 就現階段的設想，參考發(fā)達國家的生產技術，按照社會大眾的實際生產需求，把這個產品設備的構想定位在： 確保穩(wěn)定性的基礎上，進一步的讓設備里的部件更加緊湊一些。采用合理、科學的結構來進行捆扎的工作。如圖 22 所示，就是自動捆扎機的操作示意圖。 圖 22 自動捆扎機的使用流程圖 放入紙幣 傳感器接受信號 紙帶控制電機反應 加熱頭及旋轉夾控制電機反應 單次捆扎完成 大學學士學位論文 8 在這個環(huán)節(jié)中，其關鍵的工作就是要實現設備里所有部件的緊密配合。確保構件在確定好的時間和位置上來工作完成紙幣的打捆，盡可能少的避免錯誤，確保打捆工作的進行。 自動捆扎機運動過程分析 設備中的處理元件發(fā)出信號到直流電機上，要讓紙帶驅動電機和控制部分在按照正常的工作來運行，研究設備的運轉流程，畫出設備的正常運轉流程圖， 如圖 23 所示，自動捆扎機運轉流程圖。 圖 23 自動捆扎機機械部分工作流程 如上圖所示，自動捆扎機的要設備內的所有部件緊密的聯系，在設備的主要部件微處理器上接收到處理信息之后，緊接著在紙帶驅動機上進行。 在驅動電機接受的信號后，紙帶的驅動機第一步的工作是把紙帶抽緊，在設備內的加熱頭把紙帶進行粘合，與此同時把紙帶切段之后，把紙帶輸送到指定位置，以備之后進行紙幣的打捆工作。 在紙帶的驅動電機工作里分為 3 個部分，在微處理器感應到輸入信息時，處理器馬上發(fā)出信號到紙帶驅動電機部件，也就是電機進行運轉，這。紙帶 在收緊之后，配有分度均勻的碼盤和感應部件，紙帶進行動作，把該信息發(fā)送到微處理器，之后反饋的信息通過分析，在紙帶的輸出長度到合適的長度時，就馬上停止了信號的傳遞，在這個時候會有對應信號的波動，這種誤差的出現在正常的正常運轉中是在允許范圍內的。 紙帶驅動機的第二個環(huán)節(jié)，在紙帶到達合適的長度范圍時，設備的微處理器即刻就會中止信號的輸出，在這個時間里，紙帶的驅動機不再接收到電機控制部件的信號，在摩擦力的作用下會中止運動。 這個時候要獨自看紙帶驅動電機的工作過程，忽略控制單元的電機工作。在控制單元電機工作結束之后，微 處理器就馬上回接收到控制部件，也就是凸輪軸尾部的碼盤與光電感應器一起發(fā)出的信息，在微處理器接收到這個信息之后，朝紙帶驅動機控制部件發(fā)出信息，這個時候的信號經過紙帶驅動電機運動 控制單元驅動電機運動 微處理器 將信號發(fā)送至兩個電機驅動器 微處理器收到信號 大學學士學位論文 9 控制部件進行信號放大之后到達紙帶驅動電機，這個時候把設備內的紙帶朝放松向進行，為之后的紙幣打捆做鋪墊。 研究紙帶驅動電機之后，現階段研究十分重要的一步是控制單元電個機，這個運轉分為 4 個部分，還有 7 個小部分。以下進一步針對紙幣的打捆過程進行運行研究。 這里的 4 個部分是：設備旋轉夾進行旋轉；設備紙帶夾運轉夾緊；加熱頭進行粘合切斷；其中的每個構件回到初始位置 。如圖表 21 所示，設備的工作流程圖以圖表形式標出。 表 21 運動規(guī)律流程表 部 件 流程表 紙 幣 放鈔 捆扎完成拿走鈔票 完成 抽 帶 抽帶 紙帶夾 夾緊 放松并后移 前移歸 位 旋轉夾 松開紙帶后移 向下運動 旋轉歸 位 加熱頭 向上粘貼紙帶并剪斷 歸位 送 帶 送帶 順 序 1 2 3 4 完成 目前基本 流程都使用圖表的方式展現，通過這樣的方式可以讓大眾簡單、清晰的了解設備的運轉過程。就控制部件驅動電機而言，這系列的運轉都是閉環(huán)的，在部件的尾部有雙排的感應裝置，這里的所需要 的是進行監(jiān)視和過程控制。作用體現在已下 2 個部分中，第 1 個部分是紙帶經過加熱頭的加熱粘貼后，這個時候驅動單元的電機會中止運行，這個是第 1 個光電感應部件的用處，在東西收好之后，設備中的所有構件回到初始位置，為之后的工作鋪墊，這個過程是由第 2 個光電感應器決定，通過這樣的方式達到了比較粗糙的閉環(huán)控制，當驅動部件的運行速度到達一定時，在阻力的作用下，設備的 工作就會維持在一個準確度較好的情況。 凸輪軸強度、剛度校核 微處理器在設備的控制部件上是重要環(huán)節(jié)，其決定著驅動電機的運轉，機器的運動在通過減速箱的作用后在平穩(wěn)性方面 有了顯著的提高。在設備里，驅動運轉由凸輪軸所進行，其承載著所出現的應力，因此就在這里進行校核 [11]。 凸輪軸強度計算與校核 通過材料力學的資料得到： 大學學士學位論文 10 60 20*40*512OB*FMo B ???? (21) 憑據第三強度上的基礎理論： 22ca 4??? ?? (22) 如下： WM?? (23) W2TWTT ??? (24) ca? 為軸的計算應力，單位為 Mpa； M 為軸所受的彎矩 ， 單位為 Nmm； W為軸的抗彎截面系數，單位為 mm3。 帶入數據計算得： 3 ?? dW ? (25) 最后計算得到： )( 22 ???? TMca ?? (26) 遵照扭矩強度計算條件： ? ?TTT d nPWT ?? ???9 5 5 0 (27) LFT ?? (28) NF 512? (29) mmL 45? （凸輪最大處） (210) 其中： T? 為扭轉應力， MPa； T 為軸所 受的扭矩， Nmm； TW 為軸的抗扭截面系數， 3mm ； n 為軸的轉速， r/min； P 為軸傳遞的功率， kW； ??T? 為許用扭轉切應力，單位為 Mpa。 計算得 ： 23040T? N mm (211) 軸的最小直徑為： mmd 19? 大學學士學位論文 11 19*.20 23040WT 3TT ???? (212) 由機械手冊查得 T? 在 3555 之間，所以 T? 小于許用應力，故此設計滿足要求 。 凸輪軸的彎曲剛度計算與校核 最大撓度的計算公式為：在322 blx ?? 處， ? ?E IlblFb 392322m a x ???? (213) 偏轉角 ： ? ?EIL blFabA 6 ???? (214) ? ?EIL alFabB 6 ??? (215) 其中： 512FN? (216) 173E GPa? (217) 凸輪軸近似實心圓柱： 24* 44 ??? dI ? (218) 代入公式計算得： ? ? 322 2m a x Fb l b mmEI l??? ? ? ? (219) ? ? 0 .0 0 0 7 56EB F a b l a r a dIL? ??? (220) 由機械 手冊得 ， 此軸的彎曲剛度校核合格 。 凸輪軸扭轉剛度校核 在材料力學中，實心圓柱的扭轉角計算公式為： 180pTGI? ??? (221) 這里： T 為扭矩， 23040T? N mm (222) 大學學士學位論文 12 G 為剪切彈性模量， 10G ??Mpa (223) pI 為軸截面極慣性矩， 32 57232 24* 44 ??? dI P ? (224) 代入上述公式，得： ???/mm (225) 依據機械手冊可以看到，就傳動軸方面來說在精度上的要求比較高，這里的扭矩角要比許用扭轉角來得小，所以就確保了扭矩在剛度方面的要求。 本章小結 本章 是對自動捆扎機在總體結構上進行的設計和研究，針對打捆機工作的特點來進行論述，其中對打捆機的詳細功能做了充足介紹；并將打捆機的主要運動，打捆的方式，捆扎帶的選擇等做了充分的解釋和說明，打捆機的傳感器選擇也進行了簡單 介紹，并且對整個打捆機的主要傳動裝置，凸輪軸做了強度和剛度校核，從而保證整個機構平穩(wěn)、順利運行 大學學士學位論文 13 第 3章 旋轉夾部件設計 旋轉夾是由幾個零件通過軸套、螺栓連接組成的，其中主要有旋轉夾保持塊、滑塊和旋轉夾夾頭三部分構成 。 旋轉夾設計 對紙 帶進行夾緊、旋轉紙帶以此來完成紙幣的打捆機械化的工作，這些就是旋轉夾夾緊部件的主要內容 [1213]。 作為設備的主體設備部件，旋轉夾夾緊部件的一般作用是對紙帶來操作，這里的工作原理是：在初始階段，旋轉夾夾緊部件會把紙帶給夾緊，讓紙帶在設備里的導軌上確定在適中圓弧，通過這樣的方式 能夠確保錢按原定的方式進入到紙帶打捆的位置。在 紙幣進入設備的檢測位置時，紙帶上的卡盤在驅動電機的帶動下進行運轉，在這個時候，進行翻轉和向下運轉。這里的分運動流程是第一步向后和紙帶進行分開，然后進行旋轉，通過這樣的過程是為再次的打捆做鋪墊。在設備加熱頭和紙帶切斷部件一起運轉把紙帶切斷，還可以在加熱位置把紙帶進行粘合，一系列的過程就是紙幣打捆的一個完整過程。如下圖 3