畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-zwx2型螺旋卷芯機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)裝置及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書及開題報(bào)告題目ZWX2型螺旋卷芯機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)裝置及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)機(jī)械學(xué)生姓名指導(dǎo)教師填表說明1任務(wù)書中內(nèi)容由指導(dǎo)教師本人填寫，并經(jīng)專業(yè)審定后，下發(fā)給學(xué)生。2開題報(bào)告中內(nèi)容由學(xué)生根據(jù)任務(wù)書要求，經(jīng)查閱資料、調(diào)研后填寫。3開題報(bào)告一般在開始畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作的第12周內(nèi)完成，由各專業(yè)或教研室組織安排開題。4開題報(bào)告應(yīng)包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容（1）課題的來源及選題的依據(jù)、意義，課題在理論或?qū)嶋H應(yīng)用方面的價(jià)值以及可能達(dá)到的水平。（2）課題在國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和水平。（3）課題研究的內(nèi)容及擬采用的技術(shù)路線或研究方法（包括設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、加工測(cè)試條件等）。（4）研究中的主要難點(diǎn)以及解決問題的方法。（5）設(shè)計(jì)（論文）的工作進(jìn)度計(jì)劃（以周為單位）。（6）主要參考文獻(xiàn)。5填寫不下可另加附頁。6本材料裝訂順序?yàn)槿蝿?wù)書、開題報(bào)告。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告一、選題的依據(jù)、意義和理論或?qū)嶋H應(yīng)用方面的價(jià)值通過對(duì)ZWX2型螺旋卷芯機(jī)進(jìn)行實(shí)地考察、分析，比較全面地鞏固了前期學(xué)過的機(jī)械專業(yè)所涉及到的，特別是機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理和機(jī)械制圖方面的知識(shí)，該設(shè)備是紙制品車間主要的生產(chǎn)設(shè)備，應(yīng)用廣泛，它能制造不同直徑、不同長(zhǎng)度的紙芯、紙筒和紙板，常用于造紙、塑料、紡織、食品等行業(yè)中，該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，現(xiàn)階段特別適用于生產(chǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)方面有廣泛的使用價(jià)值?？刂葡到y(tǒng)方面，原機(jī)采用傳統(tǒng)的繼電器控制，功能簡(jiǎn)單，使用壽命短。可編程控制器提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，還具有故障自動(dòng)檢測(cè)功能，報(bào)警停機(jī)，自動(dòng)計(jì)數(shù)。為生產(chǎn)提高了方便，節(jié)約了人力，使整機(jī)的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高。二、本課題在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀螺旋卷芯機(jī)屬于輕工業(yè)機(jī)械，是造紙完成設(shè)備，集機(jī)械電子、液壓于一體，目前國(guó)內(nèi)相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)較少，如中國(guó)輕工業(yè)機(jī)械石家莊公司生產(chǎn)的ZWX1型平卷式及ZWX2型螺旋式。前者適合衛(wèi)生紙、膠帶的紙芯生產(chǎn)，尺寸小，重量輕；后者具有加工范圍廣，尺寸長(zhǎng)，重量大等特點(diǎn)，應(yīng)用于塑料薄膜的紙芯等。國(guó)外的技術(shù)由于發(fā)展較早，人力物力財(cái)力等方面投入較多，水平較國(guó)內(nèi)先進(jìn)。ZWX2型螺旋卷芯機(jī)的設(shè)計(jì)水平是八十年代的生產(chǎn)水平，隨著日益增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，該設(shè)備已不具備競(jìng)爭(zhēng)能力，為此，必須對(duì)該設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，使之符合當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的需要，該設(shè)備在現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，適合當(dāng)前的需要，本課題在國(guó)內(nèi)外的研究有一定價(jià)值三、課題研究的內(nèi)容及擬采取的方法本課題主要是ZWX2型螺旋卷芯機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及要改進(jìn)方面的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)是對(duì)機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，主機(jī)部分主要采用一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)輥輪的旋轉(zhuǎn)工作，由皮帶的摩擦帶動(dòng)第三個(gè)輥輪轉(zhuǎn)動(dòng)以完成卷芯工作。采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)整機(jī)動(dòng)作，其核心采用可編程控制器針對(duì)各功能模塊編制梯形圖程序。四、課題研究中的主要難點(diǎn)以及解決的方法本次設(shè)計(jì)研究主要是對(duì)機(jī)械傳動(dòng)裝置及控制系統(tǒng)的改進(jìn)，研究過程中的主要難點(diǎn)是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的方案選擇與設(shè)計(jì)，以及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其解決方法主要是同組同學(xué)共同研究和向指導(dǎo)教師請(qǐng)教，以及大量的查閱有關(guān)方面的資料。五、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度計(jì)劃1周查閱資料，編寫開題報(bào)告，擬訂設(shè)計(jì)方案。2周方案設(shè)計(jì)，比較擬訂的各種方案，確定最終的設(shè)計(jì)方案。3周傳動(dòng)方案的確定。4周運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力設(shè)計(jì)計(jì)算，根據(jù)設(shè)計(jì)方案確定主要零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸，進(jìn)行強(qiáng)度校核。5周繪制各部分結(jié)構(gòu)的裝配草圖。6周利用計(jì)算機(jī)繪制總裝配圖、零件圖。7周控制方案設(shè)計(jì)。8周選擇PC機(jī)，繪制可編程序控制器工作流程圖。9周繪制可編程序控制器控制梯形圖。10周整理設(shè)計(jì)說明書，排版及整個(gè)圖紙的最后審核。11周設(shè)計(jì)說明書排版、打印、裝訂；設(shè)計(jì)圖的計(jì)算機(jī)輸出；整理畢業(yè)設(shè)計(jì)資料，準(zhǔn)備答辯。12周畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。摘要本設(shè)計(jì)在原有設(shè)備與技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，通過查閱大量資料，對(duì)卷芯機(jī)的總體結(jié)構(gòu)和方案進(jìn)行了論證。由設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行初選電動(dòng)機(jī)，然后做減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核，控制系統(tǒng)加入可編程序控制器，能較好地控制協(xié)調(diào)整機(jī)動(dòng)作，并完成了總裝配圖的繪制。設(shè)備經(jīng)過改造后，改變了原有的切割裝置的控制，為其更好地工作，使本設(shè)備具有液壓輔助工作與可編程序控制器相結(jié)合的控制系統(tǒng)。為了節(jié)省人力財(cái)力，設(shè)計(jì)了自動(dòng)落料裝置，由液壓缸的升降過程來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。設(shè)計(jì)活動(dòng)支承軸芯后，使原來切割時(shí)紙筒變形的現(xiàn)象減少了，提高了生產(chǎn)率。關(guān)鍵詞錐齒輪；傳動(dòng)裝置；控制系統(tǒng)；可變程序控制器ABSTRACTTHEDESIGNREQUIREMENTSOFORIGINALEQUIPMENTANDTECHNOLOGY,BASEDONACCESSTOLARGEAMOUNTSOFDATATHROUGH,THEVOLUMEOFTHEOVERALLSTRUCTUREOFTHECOREMACHINESANDPROGRAMSWEREDEMONSTRATEDBYTHEDESIGNPARAMETERSOFTHEPRIMARYMOTOR,GEARBOXANDTHENDOTHEDESIGNCALCULATIONANDVERIFICATION,THECONTROLSYSTEMTOJOINTHEPROGRAMMABLELOGICCONTROLLER,CANBETTERCONTROLTHEWHOLEMOVEMENTCOORDINATION,ANDCOMPLETEMAPPINGOFTHEGENERALASSEMBLYEQUIPMENTHASBEENMODIFIEDTOCHANGETHEORIGINALCUTTINGDEVICECONTROL,THEIRWORKBETTER,SOTHATTHEDEVICEHASAHYDRAULICAUXILIARYWORKCOMBINEDWITHTHEPROGRAMMABLELOGICCONTROLLER,THECONTROLSYSTEMINORDERTOSAVEHUMANANDFINANCIALRESOURCES,THEDESIGNOFTHEAUTOMATICBLANKINGDEVICE,BYAHYDRAULICLIFTCYLINDERTOAUTOMATICALLYCONTROLTHEPROCESSAFTERTHESUPPORTINGSHAFTDESIGNACTIVITIES,SOTHATTHEORIGINALPAPERTUBECUTTINGPHENOMENONOFREDUCEDDEFORMATIONANDIMPROVEPRODUCTIVITYKEYWORDSBEVELGEARTRANSMISSIONCONTROLSYSTEMVARIABLEPROGRAMCONTROLLER目錄摘要IABSTRACTV第1章緒論111選題的依據(jù)及意義112國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)113螺旋卷制產(chǎn)品簡(jiǎn)介214課題研究主要內(nèi)容3第2章方案論證及分析421原設(shè)備生產(chǎn)過程中體現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)與不足422卷芯機(jī)的基本組成和工作原理423卷芯機(jī)在不同控制系統(tǒng)下的操作原理524主要技術(shù)規(guī)格6第3章機(jī)械傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)731分析和擬定傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖7311蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)7312齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)7313傳動(dòng)方案運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖832選擇電動(dòng)機(jī)833計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比9331確定總傳動(dòng)比9332分配各級(jí)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比1134計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)11第4章機(jī)械傳動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力計(jì)算1341錐齒輪傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)計(jì)算13411選定齒輪的安裝方式，精度等級(jí)及材料13412按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)13413校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度1542蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算16421基本要求16422選擇蝸桿傳動(dòng)類型17423選擇材料17424按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)17425蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸18426校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度19427精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定1943軸的設(shè)計(jì)計(jì)算19431初步確定軸的最小直徑20432對(duì)II軸進(jìn)行強(qiáng)度校核2044聯(lián)軸器的選擇23441類型的選擇23442載荷計(jì)算23443型號(hào)選擇24第5章控制系統(tǒng)2551切割裝置的PLC控制25511PLC概述25512系統(tǒng)控制要求25513工作流程圖25514I/O接線圖26515I/O地址定義表27516控制梯形圖27517指令語句表2752落料部分的自動(dòng)控制2753活動(dòng)支承軸芯的設(shè)計(jì)29531結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)29532液壓缸的選擇29第6章設(shè)備的潤(rùn)滑31結(jié)論32參考文獻(xiàn)33附錄135附錄236附錄337致謝38第1章緒論11選題的依據(jù)及意義紙筒卷芯機(jī)的開發(fā)和設(shè)計(jì)具有一定的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值。隨著人民生活的提高和節(jié)奏的加快，用紙制產(chǎn)品代替金屬及塑料泡沫制品，制造紙杯、紙盒、紙罐、紙筒及一次性餐具等系列產(chǎn)品，已越來越受到世界各發(fā)達(dá)和發(fā)展中國(guó)家的歡迎和青睞。這是因?yàn)榻饘僦圃爝@類產(chǎn)品成本高，價(jià)格偏貴。而生產(chǎn)降解性好的紙餐具、紙制杯、罐、管、盒等一次性紙制品，提倡引進(jìn)系列紙制品產(chǎn)品生產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備。因此本設(shè)計(jì)項(xiàng)目的研究開發(fā)對(duì)造福人類、美化環(huán)境，都具有深遠(yuǎn)的歷史意義和現(xiàn)實(shí)意義。紙芯同步切斷卷管機(jī)包括有機(jī)架、送紙機(jī)構(gòu)、動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、卷紙芯裝置及切斷裝置。動(dòng)力及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括卷紙芯裝置用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和切斷裝置用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，且這種紙芯同步切斷卷管機(jī)由于卷紙芯裝置和切斷裝置共用一套動(dòng)力機(jī)構(gòu)，既能有效簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，降低制造成本，又能保證運(yùn)行的同步調(diào)節(jié)。通過對(duì)ZWX2型螺旋卷芯機(jī)進(jìn)行實(shí)地考察、分析，比較全面地鞏固了前期學(xué)過的機(jī)械專業(yè)所涉及到的，特別是機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理和機(jī)械制圖方面的知識(shí)，該設(shè)備是紙制品車間主要的生產(chǎn)設(shè)備，應(yīng)用廣泛，它能制造不同直徑、不同長(zhǎng)度的紙芯、紙筒和紙板，常用于造紙、塑料、紡織、食品等行業(yè)中，該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，現(xiàn)階段特別適用于生產(chǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)方面有廣泛的使用價(jià)值。12國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)螺旋卷芯機(jī)屬于輕工業(yè)機(jī)械，是造紙完成設(shè)備，集機(jī)械電子、液壓于一體，目前國(guó)內(nèi)相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)較少，如中國(guó)輕工業(yè)機(jī)械石家莊公司生產(chǎn)的ZWX1型平卷式及ZWX2型螺旋式。前者適合衛(wèi)生紙、膠帶的紙芯生產(chǎn)，尺寸小，重量輕；后者具有加工范圍廣，尺寸長(zhǎng)，重量大等特點(diǎn)，應(yīng)用于塑料薄膜的紙芯等。由哈爾濱國(guó)營(yíng)風(fēng)華機(jī)器廠包裝技術(shù)開發(fā)公司研制的LJJ型自動(dòng)螺旋卷機(jī)，1996年獲得國(guó)家級(jí)新產(chǎn)品證書，曾出口亞洲,暢銷國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。日前發(fā)往加納，進(jìn)入非洲市場(chǎng)。2001年武進(jìn)市協(xié)明紙制品有限公司最新推出了“協(xié)明牌”電腦數(shù)控JCF2220/200螺旋斜卷紙筒機(jī)，該設(shè)備適用于將盤紙上膠后復(fù)卷成各種不同孔徑和壁厚的紙筒，紙筒長(zhǎng)度任意可調(diào)，設(shè)備精良，適用范圍廣，是塑料、醫(yī)學(xué)衛(wèi)生、化纖、紡織用紙筒生產(chǎn)的必備設(shè)備。昆山市永盛機(jī)械有限公司最新研制的YS2B第二代全自動(dòng)紙角成型機(jī)已獲國(guó)家實(shí)用新型專利，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。國(guó)外的技術(shù)由于發(fā)展較早，人力物力財(cái)力等方面投入較多，水平較國(guó)內(nèi)先進(jìn)。ZWX2型螺旋卷芯機(jī)的設(shè)計(jì)水平是八十年代的生產(chǎn)水平，隨著日益增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，該設(shè)備已不具備競(jìng)爭(zhēng)能力，為此，必須對(duì)該設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，使之符合當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的需要，該設(shè)備在現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，適合當(dāng)前的需要，本課題在國(guó)內(nèi)外的研究有一定價(jià)值。大千世界，物態(tài)萬千，任何事物的存在都不是一成不變的，我國(guó)的卷芯機(jī)行業(yè)也無不例外，要么進(jìn)步，要么落后，那么如何提高這個(gè)行業(yè)的發(fā)展呢這成為卷芯機(jī)廠商們普遍關(guān)注的問題。那么進(jìn)步的核心在哪里呢更新是關(guān)鍵更新?lián)Q代的方式是采取更換局部零、部件或關(guān)鍵性部件和關(guān)鍵性技術(shù)，從而達(dá)到更換一臺(tái)機(jī)組的目的，使原包裝機(jī)械裝備或生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力、性能、效率、機(jī)型和組裝方式等得到更新。這樣對(duì)大部分部件、機(jī)組零件獲得重復(fù)利用，既達(dá)到提高裝備價(jià)值，且又節(jié)省了原材料和大量勞動(dòng)力，降低了成本。這種發(fā)展趨勢(shì)表明，紙筒包裝設(shè)備、紙管機(jī)、卷筒紙分切機(jī)、切管機(jī)、紙管機(jī)設(shè)備、螺旋卷芯機(jī)愈來愈向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、綜合化、組裝化、聯(lián)機(jī)化、智能化的模式發(fā)展。民用、軍用高技術(shù)也將愈來愈廣泛地進(jìn)入整個(gè)包裝機(jī)械裝備領(lǐng)域。激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，無疑將加速紙筒包裝設(shè)備在各行各業(yè)中的更新?lián)Q代和技術(shù)改造步伐。13螺旋卷制產(chǎn)品簡(jiǎn)介要想對(duì)ZWX2型螺旋卷芯機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，必須對(duì)產(chǎn)品工藝進(jìn)行了解。螺旋卷制紙筒在中國(guó)大陸雖然只有很短的歷史，但它的用途廣泛，發(fā)展十分迅速，目前在紙包裝行業(yè)里僅次于紙箱。隨著社會(huì)的進(jìn)步發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對(duì)美的追求以及對(duì)環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，各行各業(yè)對(duì)商品包裝要求也越來越高，紙罐包裝因其獨(dú)特可變的外形和環(huán)保優(yōu)勢(shì)成為包裝行業(yè)的首選。紙筒產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于紡織、印染、五金、塑料造紙、醫(yī)藥、食品、飲料等行業(yè)的包裝。螺旋卷制紙筒的產(chǎn)品主要有化纖紙筒系列，工業(yè)紙筒系列，外包裝管、罐系列等。螺旋卷制紙筒依據(jù)其用途不同，質(zhì)量要求、工藝用材也不相同。紙筒生產(chǎn)的主體是卷管，卷出高質(zhì)量的坯管是產(chǎn)品質(zhì)量的重要保證。確保高質(zhì)量的坯管因素有很多，其中包括卷管機(jī)的性能、分紙機(jī)分出的紙帶質(zhì)量、紙張性能、粘合劑質(zhì)量、卷管皮帶的選擇、生產(chǎn)工藝以及操作方法等。如果卷管機(jī)的性能達(dá)不到要求，就無法生產(chǎn)高質(zhì)量的紙筒坯管。卷管時(shí)紙帶平直伸展、上膠均勻、刮膠合理、螺旋角度準(zhǔn)確，紙帶復(fù)合時(shí)間合理、機(jī)械運(yùn)行平穩(wěn)、皮帶壓力適當(dāng)、各層紙帶寬度合理等，才能保證卷管質(zhì)量。卷管的螺旋角是紙筒成型的重要工藝，卷管的螺旋最佳角度120130。由此來確定卷管所需要的各層紙帶寬度、卷管皮帶的寬度。紙帶的基本寬度是根據(jù)紙筒內(nèi)A徑與螺旋角度的補(bǔ)角來確定的，它們的關(guān)系是。面層紙帶與底TN/SI層紙帶的寬度差是34MM根據(jù)紙筒厚度確定，各層紙帶的寬度排列是面寬底窄，一般的工藝排列面34層紙帶落差每層LMM以內(nèi)，底層與底二層落差LMM左右，中間紙帶采用同寬紙帶。皮帶寬度與面紙同寬，厚度根據(jù)紙筒的厚度同比確定，長(zhǎng)度根據(jù)紙筒的厚度同比確定，長(zhǎng)度根據(jù)滾筒距離、滾筒調(diào)節(jié)距離及紙筒直徑來確定。14課題研究主要內(nèi)容ZWX2型螺旋卷芯機(jī)是齊齊哈爾市第二塑料制品紙制品車間的主要生產(chǎn)設(shè)備，該設(shè)備的設(shè)計(jì)水平是八十年代的水平，隨著日益增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，該設(shè)備已不具有競(jìng)爭(zhēng)能力，已不能適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展，所以必須對(duì)該設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，以滿足當(dāng)前的需要。本設(shè)計(jì)以原有的卷芯機(jī)為依據(jù)，對(duì)其整體結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、芯軸和控制系統(tǒng)等進(jìn)行設(shè)計(jì)。控制系統(tǒng)方面，原機(jī)采用傳統(tǒng)的繼電器控制，功能簡(jiǎn)單，使用壽命短?？删幊炭刂破魈岣呦到y(tǒng)的響應(yīng)速度，還具有故障自動(dòng)檢測(cè)功能，報(bào)警停機(jī)。為生產(chǎn)提高了方便，節(jié)約了人力，使整機(jī)的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高。這次設(shè)計(jì)也是對(duì)自己的科研能力和綜合知識(shí)能力進(jìn)行一次鍛煉。第2章方案論證及分析21原設(shè)備生產(chǎn)過程中體現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)與不足ZWX2型螺旋式卷芯機(jī)能制造各種不同直徑、不同長(zhǎng)度的紙芯、紙筒等產(chǎn)品。該機(jī)器設(shè)備的生產(chǎn)過程中體現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是（一）能夠連續(xù)工作制成產(chǎn)品，供料連續(xù)，生產(chǎn)無間歇，生產(chǎn)率比較高。（二）設(shè)備是以機(jī)械運(yùn)動(dòng)為主，輔以電氣液壓系統(tǒng)，控制方便采用光電計(jì)數(shù)控制?？梢詫?shí)現(xiàn)任意長(zhǎng)度的紙筒。（三）由于設(shè)備組成簡(jiǎn)單并產(chǎn)品是紙制品，所以，加工中的工作力與受載為輕載，故使用壽命比較長(zhǎng)，維修與使用方便。該設(shè)備的使用中所體現(xiàn)的不足（一）切斷裝置采用有齒鋸切割，使產(chǎn)品的不合格率增高，而且需工作人員手工修理，并且產(chǎn)生紙屑，四處飛揚(yáng)，影響機(jī)器生產(chǎn)。（二）動(dòng)力源過多，卷芯裝置、切割裝置、液壓系統(tǒng)，分別是2臺(tái)4KW，1臺(tái)22KW，1臺(tái)4KW，四臺(tái)電機(jī)，其用在卷芯裝置有2臺(tái)4KW電機(jī)，在工作中將出現(xiàn)轉(zhuǎn)數(shù)不同現(xiàn)象。（三）液壓系統(tǒng)中的液壓油受季節(jié)影響，油液粘度對(duì)溫度變化很敏感，溫度升高，粘度下降，油溫的變化會(huì)引起油液粘度的變化，影響液壓傳動(dòng)的工作平穩(wěn)性，在低溫和高溫的場(chǎng)合，使用液壓傳動(dòng)有一定的困難。（四）主控臺(tái)在機(jī)器的一側(cè)，設(shè)備的啟停，電機(jī)的無級(jí)變速均由主控臺(tái)控制。由于設(shè)備比較大，當(dāng)供料或是下料等處出現(xiàn)故障影響工作時(shí)間，關(guān)閉機(jī)器不方便，使維修時(shí)間過長(zhǎng)。（五）膠料槽的容量有限，必須有工作人員經(jīng)常上膠，影響工作效率。針對(duì)上述各方面的不足，著眼于國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品的具有九十年代水平的該類設(shè)備，尤其是以黑龍江紙制品包裝公司的該類產(chǎn)品，經(jīng)過參考分析后，將ZWX2型螺旋卷芯機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，如果該設(shè)備不經(jīng)改進(jìn)，必將被淘汰。22卷芯機(jī)的基本組成和工作原理卷芯機(jī)主要由機(jī)架、動(dòng)力機(jī)構(gòu)、上紙機(jī)構(gòu)、卷芯機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)等部分組成。主要工作部件是輥輪、芯軸，依靠帶傳動(dòng)帶摩擦力將浸膠的紙帶按螺旋線的規(guī)律卷緊在轉(zhuǎn)動(dòng)芯軸上，通過芯軸的轉(zhuǎn)動(dòng)將卷好的紙帶傳出，從而加工出紙管。螺旋卷芯機(jī)按其輥輪（機(jī)頭）的數(shù)量來分類，主要有兩機(jī)頭卷芯機(jī)、三機(jī)頭卷芯機(jī)、四機(jī)頭卷芯機(jī)等形式兩機(jī)頭的卷芯機(jī)常用于對(duì)紙管緊密度要求不高的場(chǎng)合，在實(shí)際的使用中也是最廣泛的；三機(jī)頭和四機(jī)頭的卷芯機(jī)加工紙管的緊密度高，所得產(chǎn)品質(zhì)量好，但成本高，加工工藝復(fù)雜。卷芯機(jī)也可按所加工的紙管大小來分，主要有小型卷芯機(jī)、中型卷芯機(jī)、大型卷芯機(jī)小型卷芯機(jī)加工的紙管用于煙花、鞭炮和特定小物件的包裝材料上，一般紙管直徑D100MM，一般運(yùn)用在有特殊要求的場(chǎng)合。本次設(shè)計(jì)的螺旋卷芯機(jī)加工的紙管內(nèi)徑為78MM，產(chǎn)品為紙制品，對(duì)紙筒筒體質(zhì)量要求較高，所以本次設(shè)計(jì)的方案是設(shè)計(jì)三機(jī)頭中型卷芯機(jī)。其基本工作原理如圖所示圖21螺旋卷芯機(jī)工作原理簡(jiǎn)圖23卷芯機(jī)在不同控制系統(tǒng)下的操作原理從卷芯機(jī)的工作方式上看，在繼電器控制電路中，當(dāng)電源接通時(shí)，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器都同時(shí)吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱為并行工作方式。而PLC的用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個(gè)繼電器的動(dòng)作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱為串行工作方式。從卷芯機(jī)的控制方法上看，電氣控制系統(tǒng)邏輯采用硬件接線，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)等組成控制邏輯。而PLC采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲(chǔ)器中，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。24主要技術(shù)規(guī)格1）卷芯機(jī)原始參數(shù)參見表21。表21卷芯機(jī)的性能參數(shù)卷紙層數(shù)224層卷管速度318M/MIN卷?xiàng)U直徑18200MM切割方式無齒鋸切割卷繞機(jī)頭三機(jī)頭，雙皮帶定長(zhǎng)方式光電管定位擋板主機(jī)功率10KW調(diào)速控制PLC上膠方式單面或雙面上膠紙管壁厚115MM2）紙芯規(guī)格如下內(nèi)徑M103壁厚24長(zhǎng)度3）料槽總?cè)萘?00升4）生產(chǎn)率38M/MIN5）電動(dòng)機(jī)卷芯裝置Z26110KW1500R/MIN1臺(tái)液壓系統(tǒng)JO24264KW960R/MIN1臺(tái)6）可編程序控制器切割裝置由可編程序控制器控制，為滿足控制系統(tǒng)要求，選擇三菱公司生產(chǎn)的大A系列PLC，A1N型號(hào)CPU，其產(chǎn)品主要規(guī)格性能如下輸入輸出點(diǎn)數(shù)256點(diǎn)；輸入輸出數(shù)據(jù)設(shè)備點(diǎn)數(shù)256點(diǎn)；程序容量6K；基本命令處理速度（LD命令）10S；內(nèi)藏RAM存儲(chǔ)器容量16K。第3章機(jī)械傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)31分析和擬定傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖結(jié)合螺旋卷芯機(jī)功能要求，考慮結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊可靠，制造方便，成本低廉，傳動(dòng)效率高和使用維護(hù)方便，選用二級(jí)減速器，為使傳動(dòng)方向改變，第一級(jí)采用錐齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)方式為空間立體，第二級(jí)傳動(dòng)為獲得較大傳動(dòng)比，采用蝸桿蝸輪傳動(dòng)。311蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比大，承載能力較齒輪低，常布置在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)，以獲得較小的結(jié)構(gòu)尺寸；同時(shí)，由于有較高的齒面相對(duì)滑動(dòng)速度，易于形成液體動(dòng)壓潤(rùn)滑油膜，也有利于提高承載能力及效率。其主要特點(diǎn)如下1）當(dāng)使用單頭蝸桿（相當(dāng)于單線螺紋）時(shí)，蝸桿每旋轉(zhuǎn)一周，蝸輪只轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距，因而能實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)。在動(dòng)力傳動(dòng)中，一般傳動(dòng)比I580；在分度機(jī)構(gòu)或手動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)中，傳動(dòng)比可達(dá)300；若只傳遞運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比可達(dá)1000。由于傳動(dòng)比大，零件數(shù)目又少，因而結(jié)構(gòu)很緊湊。2）在蝸桿傳動(dòng)中，由于蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，它和蝸輪齒是逐漸進(jìn)入嚙合及逐漸退出嚙合的，同時(shí)嚙合的齒對(duì)又較多，故沖擊載荷小，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。3）當(dāng)蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當(dāng)量摩擦角時(shí)，蝸桿傳動(dòng)便具有自鎖性。4）蝸桿傳動(dòng)與螺旋齒輪傳動(dòng)相似，在嚙合處有相對(duì)滑動(dòng)。當(dāng)滑動(dòng)速度很大，工作條件不夠良好時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的摩擦與磨損，從而引起過分發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化。因此摩擦損失較大，效率低；當(dāng)傳動(dòng)具有自鎖性時(shí)，效率僅為04左右。同時(shí)由于摩擦與磨損嚴(yán)重，常需耗用有色金屬制造蝸輪（或輪圈），以便與鋼制蝸桿配對(duì)組成減摩型良好的滑動(dòng)摩擦副。312齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)錐齒輪（特別是大模數(shù)錐齒輪）的加工比較困難，一般宜置于高速級(jí)，以減小其直徑和模數(shù)。但需注意，當(dāng)錐齒輪的速度過高時(shí)，其精度也需相應(yīng)提高，此時(shí)還應(yīng)考慮能否達(dá)到所需制造精度以及成本問題。齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)如下1）效率高在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，以齒輪傳動(dòng)的效率為最高。如一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的效率可達(dá)99。這對(duì)大功率傳動(dòng)十分重要，因?yàn)榧词剐手惶岣?，也有很大的經(jīng)濟(jì)意義。2）結(jié)構(gòu)緊湊在同樣的使用條件下，齒輪傳動(dòng)所需的空間尺寸一般較小。3）工作可靠、壽命長(zhǎng)設(shè)計(jì)制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng)，工作十分可靠，壽命可長(zhǎng)達(dá)一、二十年，這也是其他機(jī)械傳動(dòng)所不能比擬的。4）傳動(dòng)比穩(wěn)定傳動(dòng)比穩(wěn)定往往是對(duì)傳動(dòng)性能的基本要求。齒輪傳動(dòng)獲得廣泛應(yīng)用，也就是由于具有這一特點(diǎn)。但是齒輪傳動(dòng)的制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴，且不宜用于傳動(dòng)距離過大的場(chǎng)合。313傳動(dòng)方案運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖傳動(dòng)方案如圖31所示圖31傳動(dòng)方案運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖32選擇電動(dòng)機(jī)在本次設(shè)計(jì)中選用了直流電動(dòng)機(jī)，是因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)是直流店和機(jī)械能直接轉(zhuǎn)化的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)具有調(diào)整性能優(yōu)良，過載能力大，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無機(jī)快速啟動(dòng)，制動(dòng)和反轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。能滿足生產(chǎn)過程自動(dòng)化系統(tǒng)各種不同的特殊運(yùn)行要求，因此在要求調(diào)速范圍寬以及有特殊運(yùn)行性能的自動(dòng)控制系統(tǒng)中占有重要地位。直流電動(dòng)機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)1）調(diào)速性能好轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方便，調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)節(jié)。2）啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，易于快速啟動(dòng)和停車。3）過載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊負(fù)荷。4）易于控制，調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠。因此，該設(shè)備選用了直流電動(dòng)機(jī)，而不采用交流電動(dòng)機(jī)。由于原設(shè)備有四個(gè)輥輪，帶動(dòng)兩條皮帶完成卷芯工作，所用的兩臺(tái)型號(hào)為Z242/4KW，1500R/MIN的直流電動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)將該設(shè)備改進(jìn)，需用三個(gè)輥輪，一條皮帶帶動(dòng)完成工作，故選用一臺(tái)功率大于2臺(tái)相當(dāng)功率的電動(dòng)機(jī)即可完成工作。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇型號(hào)為Z261的電動(dòng)機(jī)。額定功率為10KW，轉(zhuǎn)速為1500R/MIN，額定電壓為220V，最高允許轉(zhuǎn)速為2400R/MIN?；緟?shù)如表31表31電動(dòng)機(jī)性能參數(shù)額定電流/A效率/最高轉(zhuǎn)速/R/MIN型號(hào)額定功率/KW110220110220110220轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/NM2外型尺寸/MMMMMM（A10型）質(zhì)量/KG額定轉(zhuǎn)速1500R/MINZ26110108253884845240024005663752448817533計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比331確定總傳動(dòng)比與傳動(dòng)比有關(guān)的因素有1）皮帶與芯軸的夾角；2）皮帶輪的半徑；3）紙筒的R前進(jìn)速度；4）電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速；5）電動(dòng)機(jī)的最高允許轉(zhuǎn)速。紙V額NMAXN傳動(dòng)裝置總的傳動(dòng)比由選定的電動(dòng)機(jī)滿載工作轉(zhuǎn)速和工作機(jī)主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速總IM確定，即，且在多級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)裝置中總的傳動(dòng)比為各級(jí)傳動(dòng)比的連乘WNWMNI總總I積。COS2CSNRRV紙W紙則紙總VRNIMWCOS2在原始設(shè)備中MIN/83紙VR150額NI/24MAXR806取時(shí)有605973216830COS12541503總I取時(shí)，80612530883COS102541503總I考慮到最高轉(zhuǎn)速，有MIN/R2MAXN紙總VRIWCOS2MAXA代入數(shù)值得時(shí)，60751034總I時(shí)，8982總I根據(jù)，綜合上述傳動(dòng)比，取68307359之間，可初選傳動(dòng)比為72WMNI總所以生產(chǎn)率MIN/852172COS1501432COS23總額紙INRV符合生產(chǎn)率的要求。綜合前面選定傳動(dòng)方案，該傳動(dòng)方案的傳動(dòng)比范圍直齒圓錐齒輪傳動(dòng)比范圍是15，圓柱蝸桿傳動(dòng)比范圍是1560，則總傳動(dòng)比范圍是，所以取符合要求。3015651）（）（總I72總I332分配各級(jí)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比根據(jù)總傳動(dòng)比以及考慮到裝置尺寸的協(xié)調(diào)性，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)“常用72總I減速器的型式、特點(diǎn)及應(yīng)用”表，直齒圓錐齒輪減速器傳動(dòng)比范圍一般小于等于3，所以取錐齒輪的傳動(dòng)比為所以取錐齒輪的傳動(dòng)比為3錐I3錐I則蝸桿蝸輪的傳動(dòng)比為247錐總蝸II34計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)電動(dòng)機(jī)的輸出功率WOP為工作裝置所需功率，KW；WP為由電動(dòng)機(jī)至工作裝置的傳動(dòng)裝置的總效率；OW其中KW10P軸承聯(lián)蝸錐查機(jī)械傳動(dòng)效率概略值表，確定，970錐82蝸90聯(lián)90軸承故78則KW8701OWP由公式計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1）各軸的轉(zhuǎn)速I軸R/MIN150INII軸/I3II錐IIII軸R/IN82045I蝸INW2）各軸輸入功率I軸KW91I聯(lián)OPII軸K5107I軸承錐III軸825I蝸W3）各軸輸入轉(zhuǎn)矩I軸MN06315949IINPTII軸25IIIII軸N73582094WWNPT電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩M63150945MOONT第4章機(jī)械傳動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力計(jì)算41錐齒輪傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)計(jì)算411選定齒輪的安裝方式，精度等級(jí)及材料在直齒圓錐齒輪傳動(dòng)中，軸夾角，小齒輪懸臂，大齒輪跨支，初選7級(jí)精90度（GB1009588），要求壽命為20年（每天工作8小時(shí)，每年工作300天）。查機(jī)械設(shè)計(jì)（以下簡(jiǎn)稱設(shè)計(jì)）表101，選取大小齒輪材料均為45號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)）。小齒輪齒面硬度250HBS，大齒輪齒面硬度220HBS。412按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)1）初選小齒輪齒數(shù)?。ú话l(fā)生根切）2Z則632）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩M6302N6315094I1T3）初選載荷系數(shù)初選KT4）取齒寬系數(shù)錐齒輪傳動(dòng)的齒寬系數(shù)，通常取，取常用值3502R3/1R5）確定彈性影響系數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)表106查得，2EMPA89Z6）確定區(qū)域載荷系數(shù)對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，5H7）確定接觸需用應(yīng)力循環(huán)次數(shù)9H1103248301560JLNN912/24/U查設(shè)計(jì)圖1019曲線1得，接觸疲勞壽命系數(shù)，801HNK920HN查設(shè)計(jì)圖1021（D）得，接觸疲勞強(qiáng)度極限，MPA61LIMPA572LIM取安全系數(shù)，則接觸許用應(yīng)力HSMPA4521709868H2LIMN21LI1SK8）由接觸強(qiáng)度計(jì)算小齒輪的分度圓直徑M6745310322819533R1T2HET1）（）（）（UTZD9驗(yàn)算載荷系數(shù)齒輪的使用系數(shù)載荷狀況以均勻平穩(wěn)為依據(jù)查設(shè)計(jì)表102得，01AK小齒輪平均分度圓直徑，M96135016745R1M（）D齒輪的圓周速度，/S8493061NV動(dòng)載系數(shù)按設(shè)計(jì)查圖108得，15VK齒間載荷分配系數(shù)由設(shè)計(jì)表103，取1FH齒向載荷分布系數(shù)依據(jù)大齒輪兩端支承，小齒輪作懸臂布置，查表109，得軸承系數(shù)，251BEHK由公式得，8751251BEHFHK接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)37285101HVAK10）校正直徑M4137263TT1D模數(shù)2318ZM取標(biāo)準(zhǔn)值5M11）齒輪的相關(guān)參數(shù)分度圓直徑M31560221ZD錐距92021UR齒寬M3563RB分錐角由得，2112TANCOZU57143890438COTT21RURC413校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度1）確定彎曲強(qiáng)度與接觸強(qiáng)度載荷相同，37285101FVAK2）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)91657COS324822V11Z3）查表105得，齒形系數(shù)，71FAY12FA應(yīng)力校正系數(shù)，5S863SY4）確定許用應(yīng)力由圖1018查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，501FNK802FN取安全系數(shù)41FS由圖1020（C）得，齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，MPA40FE1PA425FE按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力確定需用彎曲應(yīng)力，即PA126741580F2EF21F1SKN5）校核彎曲強(qiáng)度由公式得彎曲強(qiáng)度2F2212R2SAF1F1F22122SAF11FMPA459135015866370710ZBMYKT）滿足彎曲強(qiáng)度，以上所選參數(shù)合適。42蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算421基本要求工作載荷穩(wěn)定，無沖擊，要求壽命為20年，一年工作300天，8小時(shí)工作日。422選擇蝸桿傳動(dòng)類型根據(jù)GB/T100851988的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）423選擇材料考慮到蝸桿傳動(dòng)功率不大，速度只是中等，故蝸桿用45鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為4555HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCUSN10P1，金屬模鑄造，為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。424按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由公式得，傳動(dòng)中心距32HE2）ZKTA1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩2由前文計(jì)算得MN103583570NM35762T2）確定載荷系數(shù)K因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)；由設(shè)計(jì)表115選取使用K系數(shù)；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù)；則1AK051V1VAK3）確定彈性影響系數(shù)EZ因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故MPA160EZ4）確定接觸系數(shù)先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動(dòng)中心距的比值，從圖118中可查得1DA351D。92Z5）確定許用接觸應(yīng)力H根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCUSN10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45HRC，可從表117中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力。MPA268H應(yīng)力循環(huán)次數(shù)7H2103082160LJNN壽命系數(shù)791068787HNK則蝸輪齒面的許用接觸應(yīng)力