哈爾濱工業大學工學碩士學位論文大學學士學位論文-PAGEII--PAGEIII-自動捆扎機及紙帶變軌機構設計摘要隨著科學技術的發展，人們日益完善的生活中，紙幣在交易中所占比例與日劇增，紙幣的整理就顯得繁瑣：銀行、超市等每天有大量的鈔票要進行整理，主要就是對鈔票打捆，在打捆過程中，人工打捆效率低下且不美觀。為了節約時間，紙幣打捆機顯得極為重要。本文主要完成的任務有如下：自動捆扎機總體設計，其中包括捆扎機結構設計，涵蓋了捆扎機的功能分析，捆扎機的運動過程分析，捆扎機傳感器的原理及選擇，捆扎機捆扎帶的選擇和性價分析，捆扎機紙帶驅動電機和控制單元驅動電機功率和轉速的選擇。旋轉夾裝置結構設計及三維設計，并詳細敘述了旋轉夾夾片、旋轉夾夾頭、旋轉夾保持塊、旋轉夾導軌和彈簧的設計，尤其是旋轉夾得運動分析。并包括零件的強度、剛度等計算。并對產品進行了技術經濟分析，使產品更能適應市場。整個設計過程中，在保證了旋轉夾夾緊裝置的工作精度和穩定性的同時，也保證機構工作順序以及構件運動同步性，使自動捆扎機做到結構最優化，性能最大化，經濟最合理化，設計人性化，使其為各種金融行業服務。關鍵詞捆扎機；旋轉夾；夾具；驅動電機；DesignofAutomaticBundlingMachine

Total

DeviceandRotary

ClampAbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnology,peopleincreasinglyperfectlife,notesinthetransactionaccountsforproportionanddramaincrease,arrangementofnotesiscomplicatedwhen:havealotofmoneytocleanupthebanks,supermarketsandotherdaily,ismainlythebanknotebundling,inthebundlingprocess,artificialbundleoflowefficiencyandnotpretty.Inordertosavetime,papermoneyisveryimportant.Thispaperismainlytocompletethetasksareasfollows:automaticbanknotebindingmachineoveralldesign,includingbundlingmachinestructuredesign,coversthebalerfunctionanalysis,bindingmachine,themovementoftheanalysis,bindingmachinesensorprincipleandselection,bundlingmachinestrappingselectionandpriceanalysis,bundlingmachinetapedrivemotorandcontrolunitdrivestheselectionofmotorpowerandspeed.Rotationclipdevicestructuredesign,3Ddesign,andadetaileddescriptionoftherotatingclamprotaryplate,achuck,arotaryclampsfromaholdingblock,arotaryclampingrailandspringdesign,especiallyfortherotatingclampmovementanalysis.Andincludesthecalculationofthestrengthandrigidityoftheparts.Andtheproductofthetechnicalandeconomicanalysis,sothattheproductcanadapttothemarket.Throughoutthedesignprocess,inensuringtheworkingprecisionandstabilityoftherotatingclampingdeviceatthesametime,butalsotoensureinstitutionsworkingorderandcomponentmotionsynchronization,makeautomaticbanknotebundlingmachinetodothestructureoptimization,tomaximizeperformance,mosteconomicalrationalization,humanizationdesigntheforavarietyoffinancialservicesindustry.Keywordsbundlingmachine,rotaryclamp,fixture,drivemotorPAGEII---PAGEV-目錄TOC\o"1-4"\t"標題,1"\h\u24154摘要 I32375Abstract II29467第1章緒論 174401.1課題背景 156641.2研究意義 2109011.3自動捆扎機國內外研究現狀分析 22471.4論文研究的主要內容 419070第2章自動捆扎機總體設計 6123082.1自動捆扎機設計方案概述 6642.1.1自動捆扎機總體結構設計 6303682.1.2自動捆扎機功能分析 7250292.1.3自動捆扎機運動過程分析 8278352.2凸輪軸強度、剛度校核 92862.2.1凸輪軸強度計算與校核 953352.2.2凸輪軸的彎曲剛度計算與校核 11217462.2.3凸輪軸扭轉剛度校核 1163952.3本章小結 127495第3章旋轉夾部件設計 13181443.1旋轉夾設計 13285563.1.1旋轉夾保持部分設計 14272163.1.2旋轉夾夾頭部分設計 15112893.1.3旋轉夾滑塊部分設計 16243713.2旋轉夾彈簧選擇及校核 16287923.2.1旋轉夾彈簧選擇 17166713.2.2旋轉夾彈簧強度校核 17300083.3本章小結 193188第4章旋轉夾三維設計 20315144.1ProEngineer5.0軟件簡介 20259274.2三維建模 20191554.2.1旋轉夾裝置建模過程 2068214.2.2滑塊的建模過程 2191494.2.3旋轉夾齒條的繪制 22289224.2.4齒輪參數化建模 2364414.2.5螺釘標準庫提取 25216594.3裝配過程 2669654.4本章小結 2824011第5章技術經濟分析 2939165.1價值分析概述 2965745.2技術經濟分析計算 29158105.2.1可靠性指標 29266315.2.2初步設計階段的粗略估算 30177015.2.3新產品設計工作完成后的成本估算 30316695.3產品技術經濟與評價 3123605.3.1技術評價 31154335.3.2經濟評價 326975.3.3綜合評價 33310265.4本章小結 3415965結論 359033致謝 363242參考文獻 3710185附錄A 3710185附錄B 43-PAGE5-緒論課題背景隨著經濟水平的提高，人們手中的流通資金數量更多，因此紙幣的打捆整理也逐漸成為金融體系中的重要內容。紙幣的打捆機通過將紙幣進行分類捆扎的方式，節省了人力打捆的需要，既節約了人工成本，又提高了銀行等金融企業的業務處理速度，也使得用戶能夠享受更為便捷、安全、有效率的金融服務。紙幣打捆機的出現也意味著紙幣打捆更具標準化、出錯率更低、效率更高[1] 。人們拿同等價格的物品用來交易，是在很古老的時候，它標志著是貨幣古老的方式。用商品間接或直接替代等價物品進行交易。由宋朝最原始的紙幣誕生，慢慢浮現出了布幣、硬幣，在源遠流長的歷史中占據了很重要的地位[2]。讓人煩惱的問題也漸漸多了起來。紙幣即使在買賣、捎帶的的過程中很便捷，但在存儲、清理的時候很費事。此時人類的智慧是無窮的，人類想到用錢袋容納紙幣，用防水材質的錢包裝錢。伴隨著世界經濟快速的發展，紙幣的地位在一日生活中顯得更為重要，近年來金融業迅速崛起，規模較大的商家遇到很麻煩的問題就是紙幣的整理，每天紙幣交易的數量簡單的裝載工具已經滿足不了了，所以紙幣的整理問題需要快速解決。紙幣打捆機首先對紙幣按照面值分類，并把相同數額捆扎在一起，以固定數額為捆扎整體，這樣不僅能夠解決紙幣面值不同，難以計算的難題，也使得金融業務更為便利，尤其對大批量紙幣進行處理時，紙幣打捆機更能發揮其優勢。起先對紙幣的捆扎是人工用手來操作的，逐漸人類意識到了這一缺點：效能低下、材料的使用局限性大、成本較高，例如銀行、交易中心紙幣數量流動較大的金融機構對于用機械化捆扎就表現的非常緊要。人類研制出了全機械的紙幣捆扎機，伴隨著科技不斷發展由半自動操控、電機操控到電腦操控、智能一體化操控也在逐漸發展進入更高階段。科學的發展也使得假鈔越來越能夠以假亂真，也為紙幣捆扎機提出了更高的應用要求。同時，由于經濟的迅速發展，流通貨幣的需要也更為頻繁，紙幣捆扎機的應用范圍和程度都得到擴展。因此在原有捆扎機的基礎上，不僅需要提高其機械的穩定性，更要提高效率，確保安全性，同時增加除紙幣打捆以外的附加功能。經濟的不斷發展注定著紙幣的流通地位，因此作為紙幣整理過程中的重要機械，紙幣捆扎機也需要不斷地得到開發和利用。1.2研究意義現今自動捆扎機在使用過程中，僅需要將紙幣放在全自動捆扎機上，機器能夠自動對鈔票進行處理。因此，相對于紙幣的人工捆扎，無疑解放了人力，降低了人力處理成本[3]。在人力資源短缺的情況下，更應該珍視勞動力的價值，節省勞動力成本，因此紙幣捆扎機的研發也就具有一定的必要性。與此同時，相對于人工捆扎，紙幣捆扎機的效率更高、出錯率更低，避免了金額錯誤。相對于利用捆扎機進行的紙幣捆扎來說，人工捆扎仍然存在許多弊端。如：人工熟練度決定了紙幣捆扎的速度，捆扎操作者如果存在捆扎不熟練的情況，將會嚴重影響金融企業的捆扎效率，也會造成金融業務的不便。與此同時，人工捆扎也存在錯誤的風險，缺少安全性。因此在這種情況下，自動捆扎機的出現無疑解決了人工捆扎中存在的各種問題。早在19世紀80年代，全機械式的紙幣捆扎機就已經出現，但由于技術水平的落后，捆扎機缺乏自動控制能力，且捆扎機的操作較為復雜和繁瑣，便利程度不高，因此在當時的金融行業并未有太多影響。同時，由于這種全機械式捆扎機價格高昂，僅有部分國有企業，因為有國家的經濟政策支持，才能夠對這種機器盡心購買。但這種捆扎機容易對紙幣造成破壞，且機器運行時產生噪音較大，且故障時難以進行維修，因此使其難以得到普及和推廣。進入到21世紀，微電子芯片的制造技術相對成熟，因此價格開始降低，且日益完善的數控技術都使得傳統的機床有了更多改善的技術支撐。在技術發展的背景下，紙幣打捆機也得到了迅速發展，由原本的全機械化轉變為電力支持，且具有更為完備的自動化水平。從其發展來看，全自動打捆機的發展往往由時代的發展決定，以用戶的需要為標準不斷發展和進步，同時隨著科學技術的演進而不斷得到技術上的改善和功能上的豐富，因此在今后的發展過程中，全自動捆扎機的研制有著更深層的意義。1.3自動捆扎機國內外研究現狀分析環球上對于全自動捆扎機械的應用都比較廣泛，捆扎機械能夠將零散的物品進行打包處理，從而使得搬運更為便利。在紙幣捆扎方面，全自動紙幣捆扎機的應用就更為廣泛，且在發展至今，全自動紙幣捆扎機已經不僅能夠實現對于紙幣的捆扎，還能夠對票據等進行捆扎，且自動化水平更高。西歐等國家自動打捆機的利用程度高，紙幣的整理在其經濟發展過程中占據很重要的位置，且在日常的金融業務和生產及生活服務中非常廣泛的應用[4]。而在我國，幾乎所有的銀行及其他金融企業都應用了紙幣打捆機，在日常的業務處理和業務服務中得到廣泛的應用。但相對于發達國家來說，我國對于捆扎機械的應用發展較晚，且研發技術基本來自國外，缺少自我研發的捆扎機。但也由于我國是世界第一經濟大體，人口眾多，紙幣流通數量大，對于紙幣捆扎機的要求也就更為強烈。20世紀80年代，我國開始對全自動打捆機進行研究，這時我國經濟發展正處在初級階段，打捆機的研究可以說是非常有必要。與此同時，紙幣打捆機的制造工廠也開始對紙幣捆扎機進行批量制造，在我國的各個省份進行打捆機的制造。發展到現在，自動捆扎機不僅僅能夠實現對紙幣的打捆，還能夠捆扎票據和各類紙張。起初我國最為原始的紙幣捆扎技術是利用卡具分別紙幣面值，同時利用液壓系統將紙幣壓緊，再通過人工利用麻繩或紙帶的方式進行包捆。這就造成了流程的繁瑣。人工的勞動強度巨大，且對于身體手指部分存在較多損害。且在捆扎過程中，由于機械精度較小，人工在對紙幣進行捆扎的過程中，容易對紙幣造成損害，產生勒痕，嚴重時能夠將紙幣勒斷。并且利用麻繩進行捆扎的過程中，麻繩雙十字無法形成一個集體，因此在運輸過程中捆扎不夠牢固，容易出現紙幣散落的狀況。為此，中國人民銀行要求在紙幣入庫時必須使用寬塑料PP（聚丙脂）進行雙十字捆扎，從而避免紙幣散落的情況[5-6]。盡管如此，在全自動捆扎機還沒有得到廣泛應用前，機械捆扎機仍然存在著諸多缺陷。由全機械式打捆機到全自動打捆機的發展，可以說是打捆機歷史上的一次重要變革，它從真正意義上實現了打捆機解放勞動力，提高工作效率的目的。在技術層面，打捆機還是對傳統機械和光學、電氣等技術的結合，通過不同科學領域技術的共同發展，促進捆扎機的發展進步[7]。打捆機在對紙幣進行捆扎時，通過微電腦對捆扎過程中進行自動化控制，能夠實現對紙幣的一次性捆扎，流程非常迅速，且完成度高。目前我國打捆機主要有自動燙接式打捆機、系帶式打捆機等等，其均為我國自主研發的捆扎機形式，主要區別在于其捆扎方式的不同。由于自動燙接式打捆機在使用中更具有穩定性，且更成本更低，因此也正在取代傳統的紙幣打捆機，在金融領域得到更為廣泛的應用。也正因如此，全自動燙接式打捆機的研發也得到重視，各類打捆機制造廠商及科技研發人員都參與到機械的研發中來，燙接式打捆機也得到了更為完善的發展。自2000年開始研發后，燙接式打捆機至今已經發展完善，其也由原本每分鐘捆扎五次的速度上升為每分鐘捆扎二十次。與此同時，機械也更為輕巧，價格也相對低廉。從某種意義上來說，全自動紙幣捆扎機的發展不僅是我國經濟發展的重要見證，也是現代機械制造業不斷發展進步的最好體現。相對于國內捆扎機的發展，國外紙幣打捆機的研發已經由基礎功能轉變到附加功能上來，即紙幣打捆機不僅能夠實現對于紙幣的收集和整理，還能夠對紙幣進行鑒別等，從而最終是實現紙幣捆扎的全自動化。這種捆扎機的應用已經基本能夠實現零人工的目的，且能夠解決紙幣捆扎過程中的各類問題。例如紙幣的真偽辨別功能，由于紙幣的捆扎基本屬于入庫的最后一項操作步驟，因此就必須對紙幣的真偽進行確認，如果在入庫前進行真偽辨別，即在捆扎前就對紙幣進行人工整理，并進行真偽鑒定，也就增加了工序和難度。因此在捆扎過程中實現真偽辨別了紙幣的分類整理為一體，能夠極大程度上縮減紙幣捆扎的難度，實現捆扎效率的提升。因此實現捆扎自動化水平的提高，也是其發展的重要方向。國外紙幣捆扎機的發展起步較早，因此其在發展的過程中能夠在基礎功能得到實現的同時，再繼續增加其自動化水平，使其能夠實現自動化、流水線捆扎作業，降低人工成本。與此同時，國外的經濟發展水平較高，由于市場經濟自由競爭體系的存在，成本和效率對于所有的金融企業來說都至關重要，因此也就造成了其發展速率較快的情況[8]。現今，國際的塑料帶捆扎機械也正在朝著全自動化和高效率化以及多樣化發展：一、增強自動捆扎機單體自動化水平，使得其能夠在處理過程中完成自動定位和自動捆扎，以及自動轉位等功能，實現多種形式的捆扎，與此同時，還能夠做到利用微機進行及時控制，且能夠實現無人操作的全程自動化水平。二、高效率。捆扎功能的增加和改善也是發展的重點。現今國外自動捆扎機已經能夠逐漸實現每分鐘40-60道塑料帶的捆扎，且在捆扎過程中，能夠及時對捆扎的效果進行調節，實現高效率化捆扎。三、多樣化。目前外國除了進行全自動捆扎機研發外，還有意拓展多種用途的捆扎機，如臺式捆扎機等，并注意研發代替鋼帶的聚酯帶，因而與臺式捆扎機的要求相適應。隨著科技的進步已經逐漸形成較為完善的紙幣分離、清理、分類和捆扎、真偽辨別為一體的，具有高度集成化的設備。縱觀其發展過程，紙幣的捆扎機正是由于市場的需要，根據市場要求不斷進行改造。因此在其發展過程中，必然也會向著更為輕巧和便利的方向發展，對于個體戶和家庭來說，都具有很高的實用性。1.4論文研究的主要內容在對研究背景及研究現狀進行闡述后，不難看出現今全自動打捆機在經過長期的發展后，自動燙接式紙幣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。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點，還有確保設備的穩定運行和安全，在此基礎上進行紙幣打捆機的制作開發[9-10]。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，整體上觀察可以發現設備在部件結構上是較為緊湊的，其一大優點就是在一定程度上可以節省空間，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2-1所示，就是該型號設備的結構設計圖。圖2-1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2-2所示，就是自動捆扎機的操作示意圖。放入紙幣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圖2-2自動捆扎機的使用流程圖在這個環節中，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2-3所示，自動捆扎機運轉流程圖。紙帶驅動電機運動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送至兩個電機驅動器微處理器收到信號圖2-3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節，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出信息，這個時候的信號經過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2-1所示，設備的工作流程圖以圖表形式標出。表2-1運動規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1234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節，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： (2-1)憑據第三強度上的基礎理論： (2-2)如下： (2-3) (2-4)為軸的計算應力，單位為Mpa；M為軸所受的彎矩，單位為N·mm；W為軸的抗彎截面系數，單位為mm3。帶入數據計算得： (2-5)最后計算得到： (2-6)遵照扭矩強度計算條件： (2-7) (2-8) (2-9) （凸輪最大處） (2-10)其中：為扭轉應力，MPa；為軸所受的扭矩，N·mm；為軸的抗扭截面系數，；為軸的轉速，r/min；為軸傳遞的功率，kW；為許用扭轉切應力，單位為Mpa。計算得： N·mm (2-11)軸的最小直徑為： (2-12)由機械手冊查得在35-55之間，所以小于許用應力，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：在處， (2-13)偏轉角： (2-14) (2-15)其中： (2-16) (2-17)凸輪軸近似實心圓柱： (2-18)代入公式計算得： (2-19) (2-20)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： (2-21)這里：為扭矩，N·mm (2-22)為剪切彈性模量，Mpa (2-23)為軸截面極慣性矩， (2-24)代入上述公式，得： /mm (2-25)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、順利運行

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[12-13]。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3-1所示，旋轉夾的拼裝圖。圖3-1旋轉夾的拼裝圖在完成打捆工作后，要確保機械化的進行紙幣打捆內容，設備里的旋轉夾夾緊部件就要完成繼續進行的步驟：驅動電機以一定的速度提供紙帶，旋轉夾加緊部件往后進行旋轉，這個時候要確保較好的精度，在紙帶抽送的運轉中，夾緊部件再次把紙帶夾緊，以此來達到完整自動打捆的進程。這樣設備部件的工作就往復進行，以此來達到自動紙幣打捆的所有過程。旋轉夾保持部分設計把設備旋轉夾里的小部件分解，小部件分為了3個關鍵環節嗎：滑塊局部、旋轉夾局部、旋轉夾保持局部[14-15]。如下圖3-2所示，旋轉夾保持部件。圖3-2旋轉夾保持部件圖中所指部件是所有旋轉夾里的一些固定部件，由于在運轉的操作下，旋轉夾囊括6個方向的自由度，因而在固定約束方面就要由2個導軌來約束2個方向的轉動以及2個方向的軸向偏離。在2個大小不一致導軌的影響下，在一定程度上提高了設備工作的準確度，在降低了設備工作晃動方面的影響。在2根導軌的穩定中，沒有使用原來的螺栓固定，是使用了螺栓殘余預緊力來固定，通過這樣的方式，固定力就全部是取決于摩擦。其優點在于一方面減少了加工的工序流程，另外一方面也節約了制造零件所付出的時間成本。與此同時，一旦部件有了異常問題，比如斷裂，這樣就能夠做到方便替換使用。在一定程度上，這樣的設計是具有科學性的。在滑塊上有2個螺紋孔，這個的作用要和箱體進行緊固作用的，一樣是使用2個并行的螺紋孔來讓旋轉夾來確保部件在一個合適的狀態下。這里所使用的原材料是鋁材，導軌的制作是用鑄鐵的方式再加上進行電鍍，通過這樣的方式讓旋轉夾在移動的時候盡可能的減少受到滑動阻力的影響，讓部件運轉的更加流暢。套上彈簧的導軌2，在這里的作用是復位。在凸輪把力從杠桿傳導到滑塊上時，滑塊在導軌2上向后運動，在這個時候導軌2上的彈簧受到一個壓力的作用。在凸輪到小輪的點上時，滑塊就不會受力，滑塊借助彈簧的彈力回到初始的地點，這樣就完整的進行了運轉。旋轉夾夾頭部分設計就如旋轉夾保持，這個部分會稍微繁瑣一些，在具體結構上也比較精巧，如果和肢體一般進行了紙帶由松弛到收緊的這樣一個工作[16]。如下圖3-3所示，是旋轉夾的部分。在這個部分里是所有的的旋轉夾夾緊部件的主要零件，在這里能夠看圖3-3旋轉夾部分到這個部分和肢體一般，紙帶是其進行的對象，在旋轉夾把紙帶牢牢的夾緊。在這些零件里，如果兩個導軌都使用了螺栓殘余預緊力進行固定的模式，這個的優點在于和旋轉夾都確定在一定上的一致。在旋轉夾夾頭和旋轉夾具兩者中是一樣都使用了螺栓預緊，這樣一方面就讓旋轉夾在松緊的程度上可以進行調整。通過這樣的方式就可以適應多種樣式的紙帶。在這個圖示中，沒有出現導軌2上的彈簧和尾部的螺栓，在旋轉夾進行運轉時，這里的工作狀態就分為了2個部分，在旋轉夾的整體上下進行移動以及旋轉夾的回轉進行。以此來確保運轉的動力是來源于設備的凸輪軸以及導軌2中的彈簧，在待運行的情況下，旋轉夾夾頭牢牢的夾住紙帶，在這個時候在導軌2上的彈簧就是在一個壓縮的情況下，但是旋轉夾的整體在滑輪的作用下時穩定在上面，凸輪進行運轉，讓杠桿向下移動，旋轉夾部分也向下移動，在向下移動的同時，齒輪在滑塊上的齒條影響下進行回轉運轉，以此來讓旋轉夾一同來進行回轉工作。在這個時候，滑塊向后進行運動，以此就完成了所有的動作：旋轉夾的夾頭在朝后進行把紙帶松開，旋轉夾進一步的翻轉，讓旋轉夾在之后進行往下的動作，滑塊帶動旋轉夾往前運動，再一次完成夾緊紙帶的工作。在這個時候的紙帶是正向的，如果后凸輪在帶著杠桿讓旋轉夾到達之前高度的一半，這時候的紙帶就是一部分被翻轉過來，處在四十五度這樣一個角度上，這樣就較容易觀察到這次打捆是不是完成了。在打捆工作進行到把紙幣拿走時，就再一次的向上運轉到原來的位置上，在旋轉夾旋轉到九十度時，紙帶就到了反向，紙帶在驅動電機的轉動中把紙帶推出，再一次形成紙帶軌跡，為之后的工作做鋪墊。旋轉夾滑塊部分設計作為設備旋轉夾運轉最重要的一部分，期間的導軌和軸的運動都在這個位置來完成，如下圖3-4所示，滑塊部分的平面。圖3-4滑塊部分在設備的滑塊部分最重要的一個零件是軸套，由于這些是設備旋轉夾機構進行運轉的關鍵。其主要是進行旋轉夾前后以及上下4個自由度上的運轉。這里滑塊的作用是體現在和導軌一樣，讓設備的旋轉夾運轉依據軌道來進行，使用鋁制的合金并且經過了電鍍處理，達到了設備減負的同時，讓部件在性能上得到一定程度上的增加，讓各個導軌都有2個軸套，通過這樣的方式來確保部件運轉的順暢。旋轉夾彈簧選擇及校核因為設備進行的工作是在紙幣的基礎上來進行的，設備的部件是由鋁合金、鐵材料以及鋼制材料來進行的，但是就紙幣而言，在使用強度上是沒有很大的要求，在日常的生產生活中，不要對錢幣來進行加工，在實際的過程中校核的情況在很大程度上大于最大強度的要求。這樣的方式就會造成生產成本上的浪費，在一定程度上增加了生產的實際成本。因此，在錢幣的整理工作里，對這種形式的的校核會變得沒有很大的作用。在這個設計工作里，要對2根彈簧的強度來校核。旋轉夾彈簧選擇下表是設備所要完成的彈簧強度校核，在設備所使用的彈簧選擇中，列出如下表3-1。表3-1彈簧材料及性能類別代號許用扭應力[tT]許用彎曲應力[σb]/MPa材料性能鋼絲碳素彈簧鋼絲0.30.4強度高，性能好，適于做小彈簧60Si2Mn60Si2MnA471627彈性好，回火穩定，易脫碳，適于做受大載荷的彈簧65Si2MnWA

60Si2CrVA560745強度好，耐高溫，彈性好30W4Cr2VA442588高溫強度好，淬透性好。不銹鋼1Cr18Ni9Ti324432耐腐蝕，耐高溫，適于做小彈簧4Cr13442588耐腐蝕，耐高溫，適于做大彈簧Co40CrNiTiMo500666耐腐蝕，高強度，無磁，低后效，高彈性所采用的是碳素材料的彈簧鋼絲，這個原材料的特點符合旋轉夾運動的要求，特別是體現在材料的強度高和性能好方面。旋轉夾彈簧強度校核在設備的2處彈簧中，在水平方向上設備彈簧是始終在放松的狀態，在縱方向上的彈簧是始終在壓縮受力的狀態，這個工作的狀態是放松的狀態。以下所進行的是彈簧在強度和剛度方面性能的校核。參數如圖3-5。由公式得： (3-1)其中：旋轉比；彈簧直徑；彈簧圓外徑；彈簧圓內徑；彈簧圓中徑，節距，螺旋升角；自由長度；曲度系數；切向力對扭應力的修正系數。由此可得到扭應力： (3-2) (3-3) (3-4) (3-5) (3-6)鋼絲直徑為： (3-7)圖3-5彈簧的參數通過計算得出在這樣的尺寸下，彈簧的強度滿足許用條件，并且超出許用條件1.3倍。增加了構件的使用壽命。彈簧受力后軸向形變量： (3-8)其中：為彈簧圈數；為切變模量。得出彈簧圈數： (3-9)剛度： (3-10)經過計算，剛度滿足最低許用條件。本章小結本章著重對旋轉夾部件從結構功能設計進行剖析，其中包括旋轉夾夾片的設計，旋轉夾夾頭的設計，旋轉夾夾頭回轉軸的選擇，旋轉夾齒輪齒條配合機制，旋轉夾保持塊和滑塊的設計，軸套的選用，彈簧的選擇及強度校核。均符合設計標準，可流暢運行。

旋轉夾三維設計ProEngineer5.0軟件簡介操作軟件Pro/Engineer不僅集合了CAE、CAD，還有CAM，是屬于美國參數技術公司的三維軟件。第一個應用參數化技術的就是該軟件，其在參數化方面非常的出名。在如今的三維造型軟件圈子內，地位舉足輕重。之所以Pro/Engineer會受到全世界的青睞以及認可，主要由于其已成為了現在機械CAD/CAE/CAM領域新的標準。在當下的市場上，這類操作軟件在CAD/CAM/CAE軟件中占據主導地位，對于我國產品設計來說，也有非常重要的作用[17]。該軟件不僅含有基于特征建模、參數化設計的特征，此外還具有單一數據庫。這些特征使得軟件在運行和處理時，能夠發揮更好的效果，特別是在三維建模時，運用的更加便捷。三維建模從旋轉夾夾緊裝置來看，零件是部件建立三維模型的起始點，通過將不同部件的三維構架畫好后，拼接零件并獲得不同部分小裝配圖，利用小裝配圖進行定位，從而建成旋轉夾夾緊裝置的三維模型。除此之外，本文還將重點對旋轉夾裝置的建模過程以及滑塊的建模過程進行詳細的介紹，旋轉夾裝置建模過程將Pro/Engineer軟件啟動后，點擊界面中的文件，選擇新建。這時，會有一個對話框跳出，在跳出的對話框中選擇零件，并為旋轉夾零件取名，其中有缺省模板，這項要選擇取消。繪圖界面在單擊確定之后就會出來。通過單擊屏幕繪圖欄中的拉伸，并在選項中選擇放置。在選擇主繪圖面時，選擇front；輔助的參考面選擇right。在界面中繪制圓，直徑為12。通過單擊繪圖區域中的對號，草繪過程便結束。在拉伸的選項板中，輸入數字58，此為拉伸的尺寸，通過單擊選項板右側的對號，便創建好了旋轉軸的其中一部分。在界面中創立2個互相垂直且是以旋轉夾的軸線作為中心的參考面，選擇選項中的拉伸并單擊選項中的草繪。將旋轉夾夾頭的樣式描繪出來后同樣也選擇深度為12的拉伸，并將中軸線作為基準。通過往上方偏移，移動1；往下方偏移，移動0.5建立模型，并點擊界面中的對號。利用相同的方法，將豁口畫好，在設計螺紋時，直徑的大小要為5。到此，建模的前半部分就全部建好了。選擇bottom面，以該面的基準為中心軸線。打一個深度為15的孔，將螺紋直徑大小為5的孔，打在與螺紋平行的位置。當操作結束之后，處理全部的棱。在界面中，選擇直倒角這一選項，并且選擇“角度長度”，角度與長度的輸入值分別為：45、0.5。將全部棱都選上，勾選界面中的對號。此時，旋轉夾夾頭的模型就建立好了。如圖4-1所示。圖4-1旋轉夾頭滑塊的建模過程接下來，繪制旋轉夾滑塊，繪制結束后如下圖4-2所示。啟動軟件，并選擇新建零件以及毫米制。在繪制面和參考面的選項中，分別選擇front面、right面。繪制長度為30的正方形，在拉伸長度一欄中，輸入數值為12.5。隨后，以該表面作為草繪面進行選擇拉伸。繪制一個長方形，長為50、寬為30。長方形拉伸長度輸入的數值為12.5，并單擊界面中的對號。在對三角形進行繪制時，要用right面，在拉伸時，長度輸入50。至此，滑塊的整體基本做好。當在繪制橫向孔以及縱向孔時，單擊界面中的孔工具，選擇的參考平面數要為2個，選好后，將孔深以及孔徑的數值輸入至界面中，完成模型的建立。其中，縱、橫向孔的數量都為2個，采取相同的方式對齒條孔進行繪制，繪制好后，全部孔都要進行雙面的倒角，角度的尺寸為45，長度的大小為0.5。此時，滑塊的建模就結束了。圖4-2滑塊旋轉夾齒條的繪制在拉伸建立長方體之后，將草繪面作為繪制的底面，繪制一個軸，軸的直徑大小為10。在測定好齒條的具體尺寸之后，繪制一個以front面作為草繪面的梯形。利用尺寸工具對該梯形進行限制之后，就繪制好了單個齒，在選擇拉伸進行取材料之后，便完成全部的制作過程。選中已經繪制的單個齒模型，并在列陣的選項中選擇方向陣列，在列陣個數的輸入框中，輸入數值15，而列陣的間距大小同齒根深度一樣，單擊完成按鈕，完成齒條建模過程，如圖4-3。在整個旋轉夾中，最為重要的，而且繪制起來難度較大的圖形就是前文中所顯示的圖4-1、2、3。旋轉夾夾頭對于旋轉夾的零件圖而已，可謂是核心的部件。此外，零件還有更加細致的，比如，在旋轉夾上下運動起導向作用以及旋轉夾前后運動起導向作用的導軌、滑塊和導軌相互間的連接螺栓、旋轉夾的夾具與夾頭間的連接螺栓等。在本文中，不對其余零部件進行贅述，其三維建模如圖4-4。圖4-3齒條圖4-4其他零件圖齒輪參數化建模已知標準圓柱齒輪的參數為齒數z=10，壓力角α=20°，模數m=1mm。利用ProE提供的程序功能精確繪制直齒輪的實際漸開線齒廓曲線，并利用ProE的參數化造型技術完成直齒輪的三維實體造型設計。要求經過ProE的程序設計，當用戶只要輸入直齒輪新的設計參數后，系統即能夠自動快速地創建出該齒輪的三維實體模型[9]。節圓半徑： mm (4-1)基圓半徑： mm (4-2)周節： (4-3)分度圓齒厚： (4-4)齒頂圓半徑： (4-5)齒根圓半徑： (4-6)齒輪的基圓齒厚： (4-7)齒輪的基圓齒厚角度： (4-8)齒輪的基圓齒間角度： (4-9)在Pro/E程序被啟動之后，選擇相關的文件，單擊新建的命令。當有對話框彈出時，在對話框的類型選項組里選擇相關零件選項，當有子類型出現時，所選擇的選項為“實體選項”，此外，還要接將系統已經默認的選項取消。當執行好上述步驟之后，通過將“chilun”作為新建的命名。一旦單擊“確定”的按鈕，新文件選項的相關對話框就會出現在界面中，并且在新彈出的對話框的模板選項組中，將選項mmns_part_solid作為選取對象。隨后通過這一對話框里面的確定按鈕，便可以進到ProE系統的零件模塊。當工具里面的程序命令被選中，瀑布式的菜單管理器就會出現在界面中，并在其程序菜單一欄中所選的選項為“編輯設計”。這時，記事本應用程序就會被打開，并在其中將公式輸入，如果輸入程序的步驟已經結束，要單擊保存，隨后退出。開始創建輪坯。選擇插入并單擊拉伸命令，單擊繪圖區右側工具欄中的工具按鈕——草繪，草繪平面選取標準基準平面FRONT，剩余的選項則按照系統已經默認好的設置進行，進入草繪模式。繪制一個圓，半徑為任意值，單擊操控板中的雙側拉伸按鈕創建實體特征，然后拉伸深度值改為1，創建實體。以同樣的圓心建立三個圓，半徑任意，然后將記事本內的參數一一對應，以RIGHT面建立另一個參考平面，創建首個齒輪中的齒面采用方式為可變剖面掃描，選用之前已經創建好的基準曲線，在按住鍵盤中的CTRL鍵的同時，選擇剛創建成功的鏡像基準曲線，當做附加的軌跡。這時，首次選中的曲線中會出現紅色的箭頭，這個箭頭表示的是掃描的方式，使用鼠標單擊在操控版里面的相關參照選項，選取水平控制或者是垂直控制下拉列表里面的“X軌跡”，然后尋找操控版里面的草繪按鈕并單擊，就可以進到草繪的模式中，繪制一條尺寸不限的直線，通過將關系式加入其中，其實直線尺寸受到控制。此時系統自動再生所繪制的直線，單擊確定按鈕，退出草繪。隱藏基圓上的基準曲線，以鏡像的方式復制出另一個齒面。用切剪材料方式挖出齒槽部分。單擊操控板中的選項菜單，在彈出的選項面板中設置為向兩側均拉伸至與所有曲面相交。然后單擊確定。創建陣列特征，完成齒輪繪制。如4-5圖所示。圖4-5齒輪螺釘標準庫提取打開ProE，選擇裝配，先將需要的文件打開，然后在PROE窗口左側點“文件夾瀏覽器”，找到“ALLLIBRARIES庫文件總目錄”，你依次點擊即可。比如打開一個螺釘，應點庫文件總目錄選擇GBLIB目錄下的JOINTFASTEN并找到SCREWS。選擇需要的螺釘。主要過程如圖4-6。圖4-6螺釘裝配過程在三維建模的過程中，裝配也很關鍵。通過幾張裝配圖或者是單張裝配圖，就可以將零件繪制好。下文將對零件裝配過程進行闡述。第一個需要裝配的是旋轉夾的夾頭部分，通過新建一個文件，然后同時選擇相關組件，并且選用毫米制，完成圖紙的新建。在選擇時，對號模板不采用缺省模板對號。單擊屏幕中的插入功能，同時選擇相關零件，在圖吃中，同時插入以及繪制完成的旋轉夾的夾頭、夾具、中軸以及齒輪和相關的對應螺栓。隨后，選取零件之間的對位基準：旋轉夾的夾具與夾頭之間的基準采用面與面對齊的方式、旋轉夾的中軸與夾具間采用的基準為面與面之間的偏移以及軸對齊的方式。其余零件裝配的過程也大同小異。旋轉夾部分的裝配全過程大致如下圖4-7。裝配的整個過程通過這個流程圖能夠充分的表現出來，在裝配好之后，對全部零件采用爆炸的形式，換句話說，就是利用軟件達到非手動拆散的目的。圖4-8顯示的是旋轉夾在裝配好之后的整體效果圖。打啟動軟件，選用此前已經做好的裝配圖。打開裝配組件里面的視圖管理器，點擊分解，建立一個全新的分解視圖。單擊屬性，對分解位置進行編輯，然后將零件平移。在按住ctrl鍵的同時，選取一到多個零件，隨后將光標移至坐標顏色為白色的某軸中，如果可以進行拖拽，軸顯示的顏色為紅色，通過單擊圖標——旋轉，就可以對零件進行旋轉。此時，有選擇旋轉軸的提示，光標在接近邊界的時候，就能夠加亮，只要點擊就能夠將偏移線選中，而想要表達分解的關系，可通過引線達到目的。在切換至分解的視圖，單擊保存分解，就完成了爆炸的整個過程。圖4-9就是旋轉夾部分的爆炸圖。旋轉夾夾具總成旋轉夾滑塊總成旋轉夾保持塊總成旋轉夾旋轉夾夾具總成旋轉夾滑塊總成旋轉夾保持塊總成旋轉夾夾頭、旋轉夾夾具、旋轉夾中軸、旋轉夾齒輪、螺栓等旋轉夾滑塊、軸套、導軌等滑塊、齒條、軸套等旋轉夾保持塊、導軌、螺栓旋轉夾旋轉部分旋轉夾滑塊部分滑塊部分旋轉夾保持部分旋轉夾總成圖4-8旋轉夾裝配圖圖4-9旋轉夾爆炸圖本章小結在本章中，重點闡述了零件的繪制、裝配以及爆炸圖等三維建模的過程。在繪制的全過程里，軟件ProE的主要思想是從平面到三維立體，從單個零件到旋轉夾機構的拼裝，完成旋轉夾得三維設計及拼裝。

技術經濟分析價值分析概述價值分析也是一門科學，是對技術經濟效益進行深入研究的科學。其利用產品成本與附屬功能的合理化提供擁有較高價值的產品，此外，還能夠讓企業在技術經濟效益方面得到提升。產品設計是工業設計中的主要發現，產品流入至市場后，就成為了商品，而我們設計的產品在形態、價值以及功能等方面的因素影響著消費者的抉擇，因此，在設計之初就要對上述因素非常的明確。作為設計師，一定要懂的是怎樣去提高產品功能以及價值，使生產的成本降到最低[18-19]。在這一門科學中，對一個事物的有益程度進行評價的標準是價值，而價值通過一個比值來體現，具體為事物的具體效用與取得該效用需要投資的人力和物力等的比值。簡而言之，價值等于效用除以投入資源；而產品的價值等于產品的功能除以產品的生命周期費用。 (5-1)從上述的論述中不難看出，產品的價值與功能呈現出了正相關的關系，產品價值與賦予產品一定價值所需要花費的資金成本呈現正相關。從產品的功能角度上看，成本與價值成反比；從產品的成本上看，功能水平與商品的價值呈正比。在評價產品時用價值作為評價依據，可以有效的將產品和功能相互融合起來。價值的高低與產品的好壞有直接的關系，價值如果較低，就意味著有需要改進的地方。不過價值評價卻是屬于相對的概念。如果價值的標準是相同的，那么在對價值進行評價、進行比較的時候將會更為準確。 (5-2)5-2中的F必表示用戶所要求的必要功能；式中的C最低表示如果實現該必要功能需要耗費的最少費用；此時的價值最高等于1，其余情況下，都不會等于或者大于1。技術經濟分析計算可靠性指標所謂可靠性，指的是產品在規定的時間與條件中完成既定功能的一種能力。而可靠性的特征量可用數量來表示，也可稱之為可靠性指標。可靠度可以使用5-3的式子表示： (5-3)在式子中，R代表可靠度（0≤R≤1）；F代表不可靠度；λ代表故障率；t代表時間。維護度代表的是產品沒有故障產生一直工作的概率大小。一般而言，產品不可能在工作過程中無故障產生，而維護度就是用來反映產品在整個使用的過程里產生故障之后可以馬上得到修復，并且保持較好運行情況的總體能力。維護度的表達式如下： (5-4)在式子中的M代表維護度、μ代表修理率、t代表時間。有效度試制產品修復時間與無故障工作時間之和等于可靠度。表達式具體為： (5-5)在式子中，T0與tn分別代表的是產品沒有出現故障工作的時間、出現故障不能工作的時間；A代表有效度；t0與tλ分別代表平均的工作間隔時間、工作修復時間。初步設計階段的粗略估算在初步設計時，粗略計算的公式如下： (5-6)式中：C代表的是新產品估算成本，單位為元；C1代表的是相似產品的單位重量偶會尺寸規格的成本；H代表的是新產品的設計質量，kg或者尺寸規格，單位為mm。新產品設計工作完成后的成本估算當新產品被設計好之后，成本估算的計算公式如下： (5-7)式子中，C代表的是新產品的估算成本，單位為元；M1代表的是原料以及核心材料費用，單位為元，預計費用大約為300元；L代表的是生產工人的基本工資以及他們的附加工資，單位為元，預計費用大約為100元；α代表的是車間經費的分配率，單位為%，預計80%；β代表的是企業管理費的分配率，單位為%，預計70%；γ代表的是其他費用所占成本的百分比，單位為%，預計30%。通過計算得出新產品估算成本為446元，原料以及核心材料費用： (5-8)式子中，R代表的是所回收的金屬廢料價值在全部價值的所占比，單位：%，預計40%；Si代表的是第i種材料的價格，單位：元/kg，鋁材料的價格為23元；Gi代表的是i種材料的單位消耗定額，單位：kg；n代表的是材料的具體種類；Mn代表的是外購件具體價值，單位：元。如果是系列產品，其材料成本M2估算的公式如下： (5-9)式子中，H1代表的是某一新產品屬于相同系列的某規格老產品的重量大小，單位：kg；H2代表的是新產品的重量，單位為kg；M1代表的是與某一新產品同系列的某規格老產品單位重量的基本材料費用，單位：元/kg。產品技術經濟與評價在評價一個新產品的開發設計方案時，評價的內容主要是對技術、經濟以及綜合的評價。所謂的技術評價，指的是評價產品的技術性能，從而從所有設計方案中挑選在技術性方面最優的方案[20]。技術評價的步驟以及方法總共有三步。第一，對技術性能評價具體項目的確定。歸屬于技術性能評價的項目涉及很廣，只要是可以表示產品功能、工藝性、使用性、質量以及和技術特征有關的指標都可以作為評價的項目。機械產品評價的項目不僅涉及產品的基本功能、質量、可靠性、節能性、便捷性、易維修性、體積、質量以及外觀，還涉及了產品和零部件的步標準化程度及結構的工性等；第二，對各評價項目的評分標準進行確定。通過這樣的方式能夠在相互對比以及評分的時候更加便利；第三，開展技術總評價。依據相關的評分標準，對產品設計方案中的每一個評價項目開展比較以及評分。技術評價技術評價的公式如下： (5-10)式子中，X代表的是技術評價值；理想設計方案的技術評價值為1；P1、P2、…、Pn代表的是開發的新產品各個評價項目的評分值；Pi代表的是第i個評價項目的評分值；Pmax代表的是標準分值，也就是評價項目的最高分值；P代表的是P1、P2、…、Pn的算數平均值。自動捆扎機有三個設計開發方案的技術評價項目和評分結果，如表5-1。技術特征評分分數方案1方案2方案3ABCDEF322234433333443433表5-1方案比較表各方案的技術評價為： (5-11) (5-12) (5-13)評價標準為X等于1，在現實生活中，這樣的標準方案較少出現。通常，技術性評價分為三個等級，最好，分值為0.9、很好，分值大約為0.8、不合要求，分值低于0.6。一旦技術評價各個項目間的相對重要性有非常大的差異時，要采取加權評分的方式選擇較優的方案。加權評分的計算公式如下： (5-14)式子中，Xg代表的是加權技術評價值；Wi代表的是第i個評價項目的權數。經濟評價從經濟的角度評價產品的設計方案其目的在于將制造費用最少的方案選擇出來，在制造費中，包含了材料的費用、管理的費用、工資的費用等。在計算制造費時，假設將產品研制的相關費用也算在其中，就可用如下的式子從經濟方面評價方案。 (5-15)式子中，Y代表的是經濟評價值；H代表的是實際制造費用；Hs代表的是標準或者說是理想的制造費用，是允許制造費用的70%。若Y=0.7，意味著佛納甘的經濟性更優，如果＞0.7，那么經濟性就更好。綜合評價如果一個方案只通過技術或經濟方面的評價，那么無法單單從X值或者是單單從Y值作為評價依據選擇最好的決策。其原因在于，如果兩個方案在比較時，其中某個方案的X與Y值都優于另一個，那么這個X、Y值更優的就必然成為最優方案，但如果某個方案中的X值或Y值其中一個高于另一個方案，而剩余的一個值低于另一個方案，那么此時就很難判斷到底哪個方案才是最好的。因此，除了通過上述兩種評價方式之外，還要通過綜合評價來判斷方案的好壞。綜合評價的方法為，將每個方案中的X值與Y值相乘，然后對所得值進行開方，方根最大的方案就是佛納甘最好的。綜合評價的計算公式如下： (5-16)式子中的Z表達綜合評價值。此外，綜合評價還可利用經濟評價與技術評價相互間的對比關系曲線來表示，如圖5-3。圖5-3技術經濟綜合評價示意圖在這個曲線圖里，X的數據表現在橫坐標中，表示技術評價，Y的數據表現值縱坐標中，表示經濟評價。而X值與Y值的交點處就是Z，也就是對經濟和技術的綜合評價值。從圖中不難看出，當X與Y的值都為1時，Z達到了最佳值，即Zmax。所以，如果Z值與Zmax越靠近，那么就表示這個方案在經濟效益以及技術性能方面表現的更為出色。一個方案想要有較強的經濟生命力，那么不僅要求方案的技術性能高，此外，制造和使用的成本都要低。利用車削加工零件的費用包括了23元的材料費，72元的加工費，以及在工人工資的費用、設備折舊的費用以及企業管理的費用等均攤后的70元，共計106元。在驗證完樣機的功能性之后，從工藝技術經濟角度去分析利用該組零件去做批量生產的具體情況。例如，外包加工，這時其他企業就要支付8萬元的制造費用，如果按照3年一共生產1000臺的量計算均攤模具的費用，那么每一組零件在這一塊需要均攤150元。零件原材料的費用等于材料單位價格乘以重量，共81元；加工的費用等于單位材料的加工費用乘以重量，共52元。除此之外，每組件需要均攤17元的零件包裝以及運費方面產生的費用。此外，還需要對技術性進行驗證。所使用的車削件在技術上存在一些問題。在加工過程中，使用的設備不僅涉及激光切割機、攻絲機、數控折彎機，還涉及轉塔沖床以及鉆床等，零件的加工質量以及零件的質量穩定性收到設備精密度的影響。更關鍵的是，在整體設計結構方面存在局限性，或者說是零件設計的工藝性存在一定問題，是的落料加工整個過程中所出現的內應力無法完全去除，使得折彎之后的零件表面不夠光滑，平面度非常低，造成增加人工成本調平零件。不過，人工調平零件存在不夠問題的問題以及容易出現反彈的問題，在裝機之后，走鈔通道的間隙就會太大，而且不是很均勻，這時圖像信號以及磁信號的波動就會太大，采集效果不佳，只能通過對零件進行多次的調整或者是對部件進行更換。這降低了裝配的質量和裝配的效率，此外，機器的功能也會收到一定影響，導致機器的性能無法非常穩定。采用外包加工的方式有諸多好處，除了讓成本得到降低之外，鈑金件在平面度方面存在的問題也得到了解決。使得走鈔通道間距有了保障，磁頭與傳感器在采集信號之時，間距處在最佳值，實現機器設計所有功能。本章小結本章主要對自動捆扎機的零件進行技術經濟分析，并以點概全，通過大數據計算和技術手段分析，完成了打捆機零件加工方式的選擇和工廠資源最優化分配，使生產最大化，利益最大化。結論自動捆扎機是面向市場的一個完善的設備。設計初期要對產品進行市場供求分析，從而對將來的收益做到心中有數；第二步進行初期產品分析，主要是整體結構分析，實現自動捆扎功能；第三步進行主要零件結構設計及分析，在設計分析過程中主要使用AUTOCAD及ProEngineer等軟件，在圖形化的基礎上，再進行數據分析，從而使產片變得更加完善。本文主要完成了以下任務：1、自動捆扎機總體設計，其中包括打捆機結構設計，涵蓋了打捆機的功能分析，打捆機的運動過程分析，打捆機傳感器的原理及選擇，打捆機捆扎帶的選擇和性價分析，打捆機紙帶驅動電機和控制單元驅動電機功率和轉速的選擇。2、旋轉夾裝置結構設計，并詳細敘述了旋轉夾夾片、旋轉夾夾頭、旋轉夾保持塊、旋轉夾導軌和彈簧的設計，尤其是旋轉夾得運動分析。并包括零件的強度、剛度等計算。3、旋轉夾部件的三維設計，利用ProE先進行單個零件設計，并將所有零件拼裝，拼裝完成通過調整得到旋轉夾部件的爆炸圖。4、對整個產品進行技術經濟分析，這樣做的好處是使產品更好的適應現代社會需求，做到產品最佳性價比自動捆扎機符合現在市場需求，在將來的發展中，將會表現的更加全面。

致謝這篇論文的完成里面有著指導老師的辛勤汗水以及同學的幫助。首先我非常榮幸能夠涌入到卓越工程師這個大家庭里來，這是許許多多同學的夢想。在這個團隊里有最優秀的老師以及同學，在學校有資歷很深的教授知道我們，在工廠有技能扎實踏踏實實的王師傅教導我才能一路克服重重困難順利完成自動打捆機的組成以及研究其意義，有了很強悍的團隊來教我們對于一個機構或者零件的理解，考慮問題的邏輯，動手操作的能力。我再一次感謝在設計過程中給過我無私恩惠的同學，他們在我舉步維艱的時刻給了我繼續向前走的動力，更給了我更多的設計方案和理念，更加珍惜的是有一個很好的學習氛圍，這讓我們互相幫助體會到了團隊精神是什么樣的，應該精誠合作，我們才會走得越遠越高。

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