目 录
一、设计题目
1.1 设计题目·················································1
1.2 工作原理及工艺动作过程···································1
1.3 原始数据及设计要求·······································1
1.4 设计方案提示·············································1
1.5 设计任务·················································2
二、原动机的选择···········································2
三、机械系统运动方案的拟定与比较
3.1 方案一···················································2
3.2 方案二···················································3
3.3 方案的比较与选定·········································4
四、机构设计与计算
4.1 基础机构设计·············································4
4.1.1 槽轮机构·············································4
4.1.2 连杆机构·············································5
4.1.3 曲柄滑块机构·········································6
4.2 运动循环图···············································6
4.3 机构尺度综合·············································7
4.4 运动分析（包括运动线图）··································7
4.5 动力分析·················································8
4.6 基本机构设计图···········································9
4.7 机构运动简图·············································11
4.8 机构动态静力分析·········································11
4.9 飞轮设计················································12
五、参考资料················································12
六、设计心得················································12
一、设计题目 1.1设计题目 : 电机转子嵌绝缘纸机 1.2工作原理及工艺动作过程
工作原理：
为了提高电机转子空槽内嵌入绝缘纸的生产效率和工作质量，构思一
种高效电机转子嵌绝缘纸机是很有必要的。
工艺动作过程 ：
（1）送纸：将一定宽度、卷成一卷的绝缘纸送一定量到位；
（2）切纸：按需要切下一段绝缘纸；
（3）插纸：将插刀对折切下的绝缘纸，插入空槽内；
（4）推纸：将插入槽内的绝缘纸推到要求的位置；
（5）间歇转动电机转子。间歇转动转子使之进入下一工作循环。
1.3 原始数据及设计要求
（1）每分钟嵌纸80次；
（2）电机转子尺寸：直径D=35～50mm，长度L=30～50mm ；
（3）工作台面离地面距离约1100～1200mm ；
（4）机构的结构尽量简单紧凑，工作可靠，噪声较小 。
1.4 设计方案提示
根据绝缘电机嵌绝缘纸机的工艺动作,可分为间歇送入机构,切纸
机构,间歇转动机构。而且这些机构可以采用多种不同的机构形式。故
运用形态学矩阵来加以选型。
执行机构 可采用的机构型式
间歇送纸机构 不完全齿轮 棘轮机构 槽轮机构 曲柄摇杆
切纸机构 凸轮机构 曲柄摇杆
传动机构 不完全齿轮 棘轮机构 槽轮机构 曲柄摇杆
1
1.5 设计任务
（1）按工艺动作要求拟定运动循环图 ；
（2）进行送纸，切纸，插纸，推纸，转子分度五个执行机构的选型 ；
（3）机械运动方案的评定和选择 ； （4）按选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案 ；
（5）画出机械运动方案简图 ；
（6）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算 。
二、原动机的选择
机械系统通常由原动机、传动装置、工作机和控制操纵部件及其他辅助零部件组成。工作机是机械系统中的执行部分，原动机是机械系统中的驱动部分，传动装置则是把原动机和工作机有机联系起来，实现能量传递和运动形式转换不可缺少的部分。
由于YZ、YZR系列起重及冶金用三相异步电动机具有较高的机械强度及过载能力，能承受经常的机械冲击及振动，转动惯量小，过载能力大，适用于经常快速起动及逆转、电气及机械制动的场合，还适用于有过负荷、有显着振动和冲击的设备，所以我们选择YZ、YZR系列起重及冶金用三相异步电动机做为原动机。
三、机械系统运动方案的拟定与比较
3.1 方案一
电机转子嵌绝缘纸机的工作目的是将绝缘纸镶嵌入电子转子中，使电机的转子和定子之间有了绝缘纸作用而避免工作时造成损坏。设计此机械的目的在于实现转子上下料、绝缘纸进料、成型裁切、插纸入槽、转换槽位等工作均由设备自动完成。
2
3.2 方案二
在该方案中，如图所示，采用不完全齿轮实现其间歇运动，由电动机带动其不完全齿轮转动，切刀、插刀机构采用曲柄滑块机构推动刀具运动。
整体三维图
3
槽轮带动辊轴完成间歇送料,锥齿和杆件传动带动各轴转动完成切纸和压纸的过程,槽轮间歇机构带动电机转子转动，完成一个工作循环。
3.3 方案的比较与选定
采用主要机构 机构的优点 机构的缺点
方案一 槽轮机构 槽轮机构具有机构简单、制造容易、工作可靠和机械效率高等特点。与棘轮机构相比，冲击和噪声较小; 槽轮机构在工作时，槽轮的角速度不是常数，在转位开始与终止时，均存在角加速度，从而产生冲击，并且它随转速的增加及槽轮槽数的减小而加剧，故一般不宜用于高速场合,可以适用于低速机构;
方案二 槽轮机构
曲柄滑块机构 槽轮机构具有机构简单、制造容易、工作可靠和机械效率高等特点。与棘轮机构相比，冲击和噪声较小;曲柄滑块具有急回特性，可节约工作时间，提高效率。 槽轮机构一般不宜用于高速场合,曲柄滑块杆件占用空间较大；
综合两种方案的优缺点，最终选择方案二。
四、机构设计与计算
4.1 基础机构的设计
间歇机构采取槽轮机构。槽轮的转速n=[(120/60)×60o÷360o]×60=20r/min（槽数z =6）,带销的圆盘的转速n’=4×n=80r/min。
为很好的满足此机构的要求，我们选取Y160M2-8型电动机，转速n=720r/min，功率p=5.5kw,功率因数cosθ=0.74。
为使槽轮转速达到要求，须进行减速设计，所以通过两次齿轮外啮合，即：
i14=(Z2*Z3)/(Z1*Z2’)=n1/n4=720/120=6
4
∴只需满足：（Z2*Z3）/(Z1*Z2)=6
定Z1=20,m=3;则Z2=60,m=3;i12=Z2/Z1=60/20=3
∴n2=720/3=240(r/min)
定Z2’=18,m=6,则Z3=36,m=6;i23=Z3/Z2’=36/18=2
∴n3=240/2=120(r/min)
∴槽轮转速n=n3/6=120/6=20（r/min）
∵在一个循环中，槽轮进程的时间t=0.125s
∴进料长度L=R*0.125*0.5*2*Π(其中，R为导辊半径)
∴R=L/(0.125*0.5*2*Π)
∴Rmax=Lmax/(0.125*0.5*2*Π)
=0.048/(0.125*0.5*2*Π)
=122.23mm Rmin=Lmin/(0.125*0.5*2*Π)
=0.012/(0.125*0.5*2*Π)
=30.56mm
4.1.2曲柄滑块机构1、曲柄滑块机构2（莫烨诚、柯双焱设计）(如下图)
5
4.1.3曲柄滑块机构3（如下图）
曲柄滑块机构1动态仿真图 曲柄滑块机构2动态仿真图
曲柄滑块机构3动态仿真图
4.2 运动循环图
送 纸
切 纸
插 纸
推 纸 0? 90? 180?
270? 360?
6
4.3 机构尺度综合（如下图）
4.4 运动分析及动力分析（如下图）
曲柄滑块1位移曲线 曲柄滑块1速度曲线
曲柄滑块1加速度曲线 曲柄滑块2位移曲线
7
曲柄滑块3位移曲线 曲柄滑块3速度曲线
8
曲柄滑块3加速度曲线
4.6 基本机构设计图
槽轮机构
9
推纸机构
送、切、推纸机构
10
4.7 机构运动简图(同下)
4.8 机构动态静力分析
曲柄滑块机构
11
对各杆件及滑块进行受力分析有：
根据牛顿第二定律有：
① F41 + m1g + F21 = J1a1
② F12 + m2g + F32 = J2 a2
③ Fr + Fn + F23 + m3g = J3a3
根据前面的已知量可大致估算出连杆的质量为0.7kg,滑块（实为刀具）的质量为1.2kg。
其他机构可以类比此方法估算出相应参数，此处不再重复。