【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 性好，低速機(jī)械特性較硬，電磁離合器調(diào)速若不加入速度負(fù)反饋形成閉環(huán)系統(tǒng)，低速時(shí)不能拖動(dòng)負(fù)載。 ④ 可以采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速、恒功率調(diào)速，適用性強(qiáng)。 ⑤ 可以與 PC 組成智能化系統(tǒng)，擴(kuò)展性強(qiáng)，發(fā)展前景好。 ⑥ 能耗小，可靠性高。 ⑵ 變頻調(diào)速的缺點(diǎn)： ① 對(duì)電源要求高，必須是變頻電源。 ② 調(diào)速時(shí)過(guò)載倍數(shù)小。 ③ 成本相對(duì)較高。 電磁離合器調(diào)速：主要由電樞和磁極組成，通過(guò)調(diào)節(jié)離合器磁極轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的無(wú)級(jí)調(diào)速。由電磁離合器調(diào)速的機(jī)械特性可知，它的理想空載轉(zhuǎn)速就是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 當(dāng)勵(lì)磁電流一定時(shí)，負(fù)載越大，電樞與磁極轉(zhuǎn)差也越 大，轉(zhuǎn)矩才能增大。由理論可以知道其機(jī)械特性軟。必須配置閉環(huán)系統(tǒng)才能滿足調(diào)速要求。且勵(lì)磁電流太低會(huì)造成失控。 電磁離合器調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)： 1) 設(shè)備簡(jiǎn)單，控制方便。 2) 調(diào)速平滑性好。 電磁離合器調(diào)速的缺點(diǎn)： 1) 效率低，能耗大，尤其在低速旋轉(zhuǎn)時(shí)，能耗更大。 2) 對(duì)電網(wǎng)影響大，只適合低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間短的場(chǎng)合。 印刷機(jī)由于變速運(yùn)行必不可少，采用變頻器可以提高操作性能，可以選用標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)，容易入手，利于機(jī)器小型化。根據(jù)膠印機(jī)使用情況來(lái)看，在小型膠印機(jī)上使用變頻器是可行的，且效果很好，因此本膠印機(jī)選用變頻器來(lái)調(diào)速。 電動(dòng)機(jī)功率的選擇 在設(shè)計(jì)時(shí)印刷機(jī)如何選擇主電機(jī)的功率是很重要的，選擇主電機(jī)功率小了，電機(jī)帶不動(dòng)而發(fā)熱，最后導(dǎo)致電機(jī)燒毀，如果電機(jī)功率選擇大了，電機(jī)功率不能得到充分的利用，使能源長(zhǎng)期浪費(fèi)，因此必須認(rèn)真對(duì)待，一般來(lái)講，印刷機(jī)在剛制造完成出廠時(shí)功率消耗最大，一般經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后，機(jī)器功率消耗就變小了，一般在新機(jī)器使用一年后，功率約減小只三分之一左右，因此選擇主電機(jī)功率，只要能把新機(jī)器帶動(dòng)即可。 主電機(jī)功率用理論上的計(jì)算方法是可以計(jì)算的，但比較難確定一般是利用類(lèi)比法萊確定，新設(shè)計(jì)的印刷機(jī)與同類(lèi)型的進(jìn)行比較，初步選定電機(jī)功率的大 小，一般偏大些，待樣機(jī)試制出來(lái)后通過(guò)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)，測(cè)定整機(jī)消耗的功率，再最后加以修正，確定選用的電機(jī)的大小。 參考國(guó)內(nèi)生產(chǎn)類(lèi)似結(jié)構(gòu)印刷機(jī)的廠家生產(chǎn)的成品，取主電動(dòng)機(jī)功率為 。 采用變頻調(diào)速后電動(dòng)機(jī)可選用標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)，為結(jié)構(gòu)緊湊，選用 Y160M— 6 型一般三相異步電動(dòng)機(jī)為本機(jī)的主電動(dòng)機(jī)，滿載轉(zhuǎn)速為 970r/min。 傳動(dòng)的總布局 根據(jù)印刷機(jī)的工作原理和所要其工作方式，確定本次印刷機(jī)設(shè)計(jì)的傳動(dòng)路線： 電動(dòng)機(jī)經(jīng)電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力經(jīng)聯(lián)軸器傳給帶輪 一級(jí)帶傳動(dòng)把動(dòng)力傳給輸紙滾筒軸 輸紙滾筒軸帶動(dòng)齒輪 齒輪把動(dòng)力傳給印刷滾筒上的齒輪 自動(dòng)調(diào)相印刷機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 印刷滾筒上的齒輪把動(dòng)力傳給壓印滾筒上的齒輪和上墨滾筒上的齒輪 動(dòng)力經(jīng)齒輪傳給切槽滾筒和模切輥?，F(xiàn)將傳動(dòng)系統(tǒng)展開(kāi)如圖 31。 圖 31 傳動(dòng)系統(tǒng)展開(kāi)圖 主傳動(dòng)系統(tǒng)示意簡(jiǎn)圖如圖 32 所示：其中 1 為輸紙輥位置； 2 為印版滾筒位置； 3為壓印輥位置； 4 為上墨輥位置； 5 為切槽滾筒位置； 6 為模切滾筒位置。 圖 32 傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 4 傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)零件設(shè)計(jì) 由專(zhuān)題部分設(shè)計(jì)可知，本次設(shè)計(jì)的印刷機(jī)傳動(dòng)主要是帶傳動(dòng)將動(dòng) 力由電機(jī)傳到動(dòng)力齒輪，動(dòng)力齒輪經(jīng)過(guò)圖 32 所示的裝置，經(jīng)過(guò)齒輪系的嚙合實(shí)現(xiàn)各滾桶的回轉(zhuǎn)。因此，零件的設(shè)計(jì)主要包括帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、齒輪系的齒輪的設(shè)計(jì)等。 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 總傳動(dòng)比 ： i= mwnn =400970 = （ 1） 確定計(jì)算功率 Pca 查表 87[1]得工況系數(shù) KA=，則計(jì)算功率 Pca=KAP=?=9kW （ 2） 選擇 V 帶的帶型 根據(jù) n=970r/min,pca=9kW,由圖 810[1]選 B 型 V 帶。 （ 3） 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 d 并驗(yàn)算帶速 v 1）初選小帶輪的 基準(zhǔn)直徑 d 。由表 86[1]和表 88[1]，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑 1d =150mm 2）驗(yàn)算帶速 v 按式（ 813） [1]驗(yàn)算帶的速度 smsmndv d /?? ????? ?? 因?yàn)?5m/s＜ v＜ 30m/s，故帶速合適。 3）計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 根據(jù)式（ 815a） [1]，計(jì)算大 帶輪的基準(zhǔn)直徑 2d mmmmidd dd 3 6 01 5 ???? 根據(jù)表 88[1]，圓整為 2d =355mm。 自動(dòng)調(diào)相印刷機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 （ 4）確定 V帶的中心距 a 和基準(zhǔn)長(zhǎng)度 dL 1）根據(jù)式 )(2)( 2121 dddd ddadd ???? 初定中心距 mma 4000 ? 2）由式（ 822） [1]計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 mmmmaddddaL ddddd1619]4004)150355()355150(24002[4)()(22202122100???????????????? 由表 82[1]選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 mmLd 16000 ? 3）計(jì)算實(shí)際中心距 a mmmmLLaa dd 410)2 16001619400(2 00 ??????? 中心距的變化范圍為 390~420mm （ 5）驗(yàn)算小帶輪上的包角 1? 410 )150355()(180 121 ?????????? add dd? ???? 90151 （ 6）計(jì)算帶的根數(shù) z 1）計(jì)算單根 v 帶的額定功率 rP 由 mmdd 1501 ? 和 min/970rn ? 查表 84a[1]得 kWP ? 根據(jù) min/970rn ? ， i= 和 B 型帶 查表 84b[1]得 kWP ?? 查表 85[1]得 ??K ，表 82[1]得 ?LK 于是 蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 kWKKPPP Lr )()( 00 ?????????? ? 2）計(jì)算 v 帶的根數(shù) z 9 ??? rcaPPz 取 4 根 （ 7）計(jì)算單根 v 帶的初拉力 的最小值（ 0F ） min 由表 83[1]得 B 型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量 q=，所以 2m in0 )(500)( qvzvK PKF ca ????? NN 9)(500 2 ??????? ??????? 應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力 F0（ F0） min （ 8）計(jì)算壓軸力 FP 壓軸力的最小值為 NNFzF P 216 12151s i n279422s i n)(2)( 1m i n0m i n ??????? ? 齒輪系的設(shè)計(jì)及其校核 如圖 41所示為齒輪系的傳動(dòng)路線圖，該裝置由 27個(gè)齒輪經(jīng)過(guò)相互的嚙合，其傳動(dòng)路線圖可由下圖表達(dá) 自動(dòng)調(diào)相印刷機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 圖 41 齒輪系傳動(dòng)路線圖 現(xiàn)選擇 其中主要的一個(gè)對(duì)齒輪 Z Z2系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 ⑴ 選定齒輪的類(lèi)型、精度等級(jí)、材料和齒數(shù) ① 按圖所示的傳動(dòng)的方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 ② 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為一般的工作機(jī)器，速度不高，故選用 7級(jí)精度（ GB 10095— 88）。 ③ 材料的選擇。由表 41選擇小齒輪 Z2的材料為 40Cr（調(diào)制）硬度為 280HBS，大齒輪的材料為 45鋼（調(diào)制），硬度為 240HBS，二者的材料硬度差為 40HBS。 ④ 選小齒輪 Z2的齒數(shù) Z2=28，大齒輪齒數(shù) Z1=33。 蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 表 41 常用齒輪材料及其力 學(xué)性質(zhì) 材料牌號(hào) 熱處理方法 強(qiáng)度極限σ B/Mpa 屈服極限σ S/Mpa 硬度 齒芯部 齒面 HT250 250 170241 HT300 300 187255 HT350 350 197269 QT5005 ?；? 500 147241 QT6002 600 229302 ZG310570 500 320 156217 ZG340640 650 350 169229 45 580 290 162217 ZG340640 調(diào)質(zhì) 700 380 241269 45 650 360 217255 30CrMnSi 1100 900 310360 35MnSi 780 450 217269 38SiMnMo 700 550 217270 40Cr 700 500 241286 45 調(diào)質(zhì)后表面淬火 217255 4050HBC 40Cr 241286 4855HBC 20Cr 滲炭后淬火 650 400 300 5862HBC 20CrMnTi 1100 850 12Cr2Ni4 1100 850 320 20Cr2Ni4 1200 1100 350 35CrAlA 調(diào)質(zhì)后氮化（氮化層厚度φ≥、 950 750 255321 850HV 38CrMoAlA 1000 850 夾布塑膠 100 2535 注： 40Cr鋼可用 40MnB或 40MnVB鋼代替； 20Cr、 20CrMnTi鋼可用 20Mn2B鋼或 20MnVB鋼代替 ⑵ 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 有設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即 ① 確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值 A 試選載荷系數(shù) Kt=1。 B 計(jì)算齒輪 Z2的傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩。 mmNn PT ???????? 551 151 自動(dòng)調(diào)相印刷機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 C 由表 32選取齒寬系數(shù) ??d 表 42 圓柱齒輪的齒寬系數(shù) 裝置 狀況 兩支座相對(duì)于 小齒輪做對(duì)稱(chēng)分布置 兩支座相對(duì)于 小齒輪做不對(duì)稱(chēng)分布置 小齒輪做 懸臂布置 Φ d ～ （ ～ ） ～ （ ～ ） ～ 注： ⑴、大小齒輪皆為硬齒面時(shí)， Φ d應(yīng)取表中偏下限制；若皆為軟齒面或較大的齒輪為軟齒面時(shí)，Φ d 可取表中偏上限的極值。 ⑵、括號(hào) 內(nèi)的數(shù)值用于人字形的齒輪，此時(shí) b為人字齒輪的總寬度。 ⑶、金屬切削機(jī)床的齒輪傳動(dòng)，若傳動(dòng)的功率不大時(shí)， Φ d可小到 。 ⑷、非金屬齒輪可取 Φ d=～ D 由表 43查得材料的彈性影響系數(shù) Z f=錯(cuò)誤 !未找到引用源。 表 43彈性影響系數(shù) Zf 彈性模量 E∕ MPa 齒輪材料 配對(duì)齒輪材料 灰鑄鐵 球墨鑄鐵 鑄鋼 鍛鋼 夾布塑料 104 104 104 104 104 鍛鋼 162 鑄 鋼 188 球墨鑄鐵 灰鑄鐵 注：表中所列的夾布塑料的泊松比μ為 E 由圖 42按齒面硬度查的小齒輪 Z2的接觸疲勞強(qiáng)度極限 錯(cuò)誤 !未找到引用源。=600MPa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =550MPa F 由公式計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 911 ?????????? hjLnN 992 ????N G 由圖 43取接觸疲勞壽命系數(shù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 42 調(diào)質(zhì)處理鋼的 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 H 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效的概率為 1%，安全系數(shù) S=1，由計(jì)算公式的得到 ② 計(jì)算 A 試算小齒輪 Z2的分度圓直徑 d2t， 代入 ? ?H? 中較小的計(jì)算 ? ? mmZuuKTd Hfdt2532131 ???????????????????????? ? ? 自動(dòng)調(diào)相印刷機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 1—— 允許一定點(diǎn)蝕的結(jié)構(gòu)鋼；調(diào)質(zhì)鋼；球墨鑄鐵（珠光體、貝氏體）；珠光體可緞鑄鐵；滲炭淬火的滲碳鋼 2—— 結(jié)構(gòu)鋼；調(diào)質(zhì)鋼；滲碳淬火鋼；火焰或感應(yīng)淬火的 鋼，；球墨鑄鐵；球墨鑄鐵（珠光體、貝氏體）；珠光體可鍛鑄鐵 3—— 灰鑄鐵；球墨鑄鐵（鐵素體）；滲氮的滲氮鋼；調(diào)質(zhì)鋼，滲碳鋼 4—— 氮炭供滲的調(diào)質(zhì)鋼，滲碳鋼 圖 43 接觸疲勞壽命系數(shù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （當(dāng) N＞ Nc時(shí)可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在網(wǎng)紋區(qū)內(nèi)取 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 值） B 計(jì)算圓周速度 V0 smsmndV t /?? ????? ? C 計(jì)算齒寬 b mmmmdb td ?????? D 計(jì)算齒寬與齒高之比 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 模數(shù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 mmzdm ttt ??? 齒高 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 mmh ??? ??hb 蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 44動(dòng)載系數(shù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 值 E 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) V=∕ s， 7級(jí)的精度，由圖 44查得動(dòng)載系數(shù) KV= 直齒輪 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 由表 44查得使用系數(shù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 由表 45查得 7