【導讀】一次性的餐具在我們的生活中應用越來越廣泛，然而，保護環(huán)境正至上而下的實施，以往的塑料產(chǎn)品正逐步被市場所淘汰。制造并使用綠色環(huán)保的紙杯已經(jīng)大勢所趨，它每年。的使用量與日俱增。因此，全自動紙杯機市場前景好，有用武之地，故對其做詳細的研究。然后，根據(jù)各執(zhí)行機構的要求選擇合適的機構來實現(xiàn)此動作。各個機構就得到紙杯成型機的整體設計，并且設計出它的傳動系統(tǒng)圖。實現(xiàn)上述各種動作。主要有凸輪機構，槽輪機構，曲柄滑塊機構及一些間歇機構。下一步是對各零件包括軸、凸輪、鏈輪、弧面凸輪分度機構等經(jīng)行計算和校核。最后，在SolidWorks的基礎上繪畫。出各三維模型，調整尺寸和布局，檢查干涉，對其做進一步優(yōu)化。確性，平穩(wěn)性，沖擊的影響，保證紙杯的質量。紙杯的外形和紙質經(jīng)歷了四個階段的變化。

　　

【正文】 小輪包角 1? 是影響 V帶傳動工作能力的重要因素。 ? ? ? ? ?????????????? 121 add dd? 則主動輪上的包角合適。 計算窄 V 帶的根數(shù) z 由 [1]式（ 527）可知 ? ? la KKPP PZ ???? 0 由 ,1 0 0,r / m i n1 4 4 0 1 ??? immdn dm 查 查 [1]表 511 和表 512 得近似值 ?P kwP ?? 24 由 ?? ? 查表格得 ??K ? ? ? ? Pz 00 c ???????? lKK ? 所以取 2?z 根。 確定初拉力 0F 對于自動張緊的 V帶傳動，既能保證傳遞額定功率時不打滑，又能保證 V帶傳動油一定的壽命 NqvK Kzv c 220 ?????? ??????????? ???? 計算帶對軸的壓力 QF NF i i nz2F 10Q ??????? ? 鏈條及鏈輪的設計計算 由第 2 部分可知，為了使三個工序盤能夠很好的定傳動比傳動，工序盤同步運動，需要加一個張緊輪，這樣傳動更加平穩(wěn)，使用雙排鏈。 計算傳動比 選取小鏈輪的齒數(shù)為 25Z1? ，從動輪的齒數(shù)也為 25Z2? 1252521 ??? ZZi 初定中心距 pa 400? 計算鏈節(jié)數(shù) 由公式（ 543）的 25 1052 252540222221202100 ??????????? ????? p pzzapzzpaL p ? 去偶數(shù) 106 鏈節(jié)距 p 和排數(shù) 在一定條件下，鏈節(jié)距 p 越 大，能傳遞的功率也越大，但是這樣也是有缺點的，動載荷及噪聲也隨之增大，運動更加不平穩(wěn)，因此應該盡量選小節(jié)距。 PKP plz A0 ?????? 其中， P 傳遞的名義功率 AK 工況系數(shù)， 1KA? ZK 小鏈輪齒數(shù)系數(shù)， ? LK 鏈長系數(shù)， ? PK 多排鏈系數(shù)， 1KP? 查表 519 取 ??????????????? Z 查表 519 取 ??????????????? PL 根據(jù) ? 和 min/1440n1 r? 從圖 521 查出鏈號 08A，查表 514 鏈節(jié)距? 中心距 a 和鏈節(jié)數(shù) PL 鏈節(jié)數(shù)的計算公式 1052 2525402222 21202100 ??????????? ????? p pzzapzzpaL p ? 26 根據(jù)鏈節(jié)數(shù) PL 算出鏈傳動的實際中心距為 PPPZZZZLZZLpa PP 1051064028224 21222121 ???????????? ?????? ???????? ????????? ??? ? 驗算鏈速 smnpzv / 111 ?? ????? 計算工作壓力和作用在軸上的拉力 Nv PF ???? ? ? NFF Q 5 6 ????? 鏈傳動的潤滑及布置 潤滑可以減少磨損、緩沖、吸振、提高工作效率，延長使用壽命。 閉式鏈傳動，潤滑油牌號 32ANL? 兩輪中心連線水平 鏈條標記 19 43 10 6208 ???GBA 軸的設計計算 選擇軸的材料。 主動軸轉動傳遞的扭矩大 ，因而選用調質處理的 45 鋼，查表可知， MPab 640?? 。 求輸出軸的功率 3P ,轉速 3n 及扭矩 3T 。 若取每對齒輪的機械效率 ?? ，則 kwPP 223 ???? ? 27 又 m i n/952375202140/13 rinn ????? 于是 mmNmmNnPT ???????? 63363 初步估算最小軸徑 先按公式初步估算最小軸徑，查表可知，當選取的材料為 45 鋼時，取 110?C ,于是得， mmnPCd 33 33m in ???? 輸出軸的最小直徑是軸承處軸的直徑。 軸的結構設計 ①擬定軸上零件的裝配方案 由裝配圖可知，軸的最細兩端都安裝了軸承，然后向里安裝了凸輪由鍵連接，接著左側鏈輪連接減速箱，負責輸入動力和轉速。右側的鏈輪則負責將動力和速度輸出，傳遞給間歇機構。安裝的時候先安裝兩個鏈輪，接著雙側凸輪，最后是軸承和偏心輪。本結構安裝簡單，受力均勻。 ②確定軸的各段直徑和長度 軸 的各段長度和直徑如下所示： a 裝軸承和偏心輪段 mmd 50?? b 裝凸輪段 mmd 542 ? c 裝鏈輪段 mmd 583? d 中間段 mmd 644? ③軸上零件的周向定位 鏈輪，凸輪，偏心輪的周向定位是靠平鍵連接。為保證鏈輪和軸配合有良好的對中性，所以選擇 鏈輪與軸的配合代號為 6r/7H 。同樣，凸輪與軸的連接仍然用平鍵連接，配合代號為 6k/7H 。盈配合來是保證滾動軸承和軸的周向定位的可靠方式，此處選 6m/7H 。 ④考慮軸的結構工藝性 考慮軸的結構工藝性，可以通過查表得到軸肩的圓角半徑，軸端倒角取 mmc 2? ，在同一母線的鍵槽就是為了便于加工。 28 圖 32 主軸 ⑤軸的強度驗算 先作出軸的受力計算簡圖，取集中荷載作用于齒輪齒寬的中點。 ①計算齒輪上作用力的大小 低速級大齒輪的分度圓直徑為 mmzmd t 8 3950 4 0 ???? 則 NNdTF St 2 ???? NNFF ntr 69012c os 20t a n1854c ost a n ?????? ?? NNFF ta 39412tan1 8 5 4tan ????? ? ②計算軸承的支反力 a 水平面上支反力 NNLL LFR tHB 927386386 386185432 3 ??????? NNLL LFR tHD 927386386 386185432 2 ??????? b 垂直面上支反力 NNLLdFLFR arVB 277239425869023223?????? ???? 29 NNLLdFLFR arVD 277239425869023222?????? ???? ③畫彎矩圖 截面 C 處的彎矩 a 水平面上的彎矩圖 mmNmmNLRM HBHC ??????? 2 3 9 2 0 02589272 b 垂直面上的彎矩圖 mmNmmNLRM VBVC ??????? mmNmmNLRM VDVC ??????? 7 3 5 3 c 合成 彎矩 M mmNmmNMMM VCHCC ??????? 2 3 9 8 0 01 7 3 3 72 3 9 2 0 0 222 121 mmNmmNMMM VCHCC ??????? 2 5 0 2 4 67 3 5 3 02 3 9 2 0 0 222 222 ④ 畫扭矩圖 mmNT ?? 355000 ⑤畫計算彎矩圖 因為是單向回轉，所以扭矩為脈動循環(huán)， ? ?? ? 01 ??bb??? ，則截面 E 處的當量彎矩為 ? ? ? ? mmNmmNTMM Ce ???????? 2222 11 ? mmNMM Ce ??? 2 5 0 2 4 622 30 圖 33 主軸彎扭應力圖 ⑥按彎扭合成的總應力來校核軸的強度 由圖可知截面 E 的當量彎矩最大，所以校核該截面的強度 ? ?bee MP aMP aWM 11 ?????? ?? 故安全。 凸輪機構的設計和計算及偏心輪的選擇 凸輪是典型的間歇運動機構，它可以使從動件按照特定的位移，速度和加速度規(guī)律運動，是紙杯機中運用廣泛的一 種機構。 凸輪的作用就是把圓周運動轉化為豎直方向的上下往復運動，它結構簡單，運行可靠。設計凸輪就需要了解，從動件的運動規(guī)律和從動件運動與凸輪轉角之間的對應關系曲線。其次，還應知道凸輪設計中的壓力角、自鎖和偏心還是對心的結構。最后，選擇合理的參數(shù)，結合運動規(guī)律確定凸輪的外形輪廓。 31 從動件的運動規(guī)律的確定 根據(jù)第二章運動分析可知，凸輪處的運動基本都是 向上工進 —— 加工 —— 向下返回。在加工過程段有稍微的停留，所以推算出從動件的運動規(guī)律：“推程 —— 遠休止 —— 回程—— 近休止”從而實現(xiàn)上下的往復運動。本設計 的凸輪機構是低速凸輪機構，要求不能有沖擊，那么速度和加速度的起點和終點都得是連續(xù)的，故采用修正型等速運動規(guī)律，即可用消除等速運動規(guī)律的剛性沖擊，又能實現(xiàn)機械等速運動的優(yōu)點。 圖 34 修正等速運動規(guī)律 凸輪機構基本尺寸的確定 ① 凸輪壓力角 查機械設計手冊得，對于對心式盤型凸輪機構，許用壓力角 ? ? ??30? ，推程和回程的壓力角都應小于許用壓力角 ??? ② 凸 輪基圓半徑 查《機械設計傳動手冊》得，對心式的 從動件凸輪機構的基圓為： ? ? mmhhVR Mb ???? ?????? ??? 所以取 mmRb 100? 滾子的半徑 ? ? mmRmmRR b 12, rr ????? 32 凸輪材料 凸輪材料選為 HT200，表面采用滲碳淬火，硬度為 HRC6050? ，滾子的材料為 Cr40 表面經(jīng)過淬火處理，硬度為 HRC6555? 凸輪輪廓線的設計 首先確定從動件的運動規(guī)律，如下圖所示： 圖 35 從動件運動規(guī)律 ??S 曲線 圖 36 凸輪輪廓 作圖方法如下： （ 1） 選取 1:2 的比例尺，做出從動件的位移曲線，將推程和回程階段位移曲線的橫坐標各等分成 6 份分別得到點 1,2, 6 和 8,9 13. 33 （ 2） 取同樣的比例尺，以 O 為圓心，以 rR 為半徑做基圓，并根據(jù)從動件的尖點確定起始位置。 （ 3） 自 0A 開始在基圓推程段和回程段等分成 12 份，與基圓的交點分別為1310 ...AAA ， 。連接圓心和各點形成射線。 （ 4） 在射線上從基圓開始向外截取線段 , . . . . . .39。22,39。11 2211 ?? BABA 分 別得到1321 ...BBB ， （ 5） 將點 1310 ...AAA ， 連成光滑的曲線，即得到理論輪廓線。 （ 6） 以理論輪廓線為圓心，以滾子半徑為半徑作一系列的滾子圓，然后作這簇滾子圓的內包絡線 ? ，它就是凸輪的實際輪廓線。 凸輪強度的校核 對凸輪和滾子進行接觸疲勞強度校核 滾子從動件盤形凸輪的強度校核公式為： ? ?HHH FZ ??? ??? b 其中： ??F 凸輪在接觸點和從動件的法向力， N ； ??b 凸輪與從動件的接觸寬度， mm ； ??? 綜合曲率半徑。 2121 ?? ??? ?? 1? 凸輪輪廓在接觸點處的曲率半徑， mm ； 2? 從動件在接觸點處的曲率半徑， mm。 21 EE EEZ H ?? 1E , 2E 分別為凸輪和從動件接觸點處材料的彈性模量 , ?HZ 根據(jù)《機械設計手冊》，該凸輪機構的極限接觸應力為 ? ? ? ?2mm/2 4 0 02 0 0 0 NH ??? 34 帶入數(shù)據(jù)得凸輪的接觸應力為： ? ? HHH mmNFZ ??? ????? ???? 2/8012801220 30c o s 所以滿足接觸應力條件。 弧面凸輪分度間歇機構的設計計算 弧面凸輪分度間歇機構，它的凸輪軸和從動盤軸是相互交錯的。從動盤上裝有若干個轉子，弧面凸輪由突脊，凸輪旋轉時驅動從動盤分位轉動，但是當其運動到停歇段時轉盤是不動的只有轉子在轉。弧面凸輪分度 間歇機構和渦輪蝸桿很相近，弧面凸輪類似蝸桿，轉盤相當于渦輪，它也分單頭、雙頭。根據(jù)轉動要求，這里選擇八轉子轉盤。 首先，滾子 4按照傳動要求和工位數(shù)設定具體的數(shù)目，且均勻的分布在從動盤 3 上。中間軸 2 是輸出軸連接的是工序盤。弧面