刘健——毕业设计(论文)开题报告

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开题报告填写要求



一、开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的内容之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；

二、开题报告内容必须用黑色签字笔工整书写或按统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；

三、开题报告内有关 “专业、班级”等名称的填写，应写中文全称；学生的“学号”要写全，不能只写最后几位数字。 四、学生毕业后开题报告随同毕业设计（论文）一同在学院归档。



毕业设计(论文)开题报告

（全日制本科生）

课题名称

高速卷烟机烟支切割传动

系统设计及分析

课题类别 设计 ■ 论文 □ 专业、班级 机自09级5班

学生 刘健 学

号

20090430511

指导教师 刘子建



机械与运载工程学院

二○一 三 年 二 月














一、本课题设计（研究）的目的：

针对16000支/分钟双轨高速卷接机设计需求，设计与四刀头刀盘、枢轴式支撑系统等动态跟随切割部件配套的传动系统，形成新型的烟支切割刀盘和支撑装置总成。要求在节约成本和方便安装的基础上，设计相关装置实现对切割刀盘和支撑装置的联动控制，并且对整个系统进行运动学仿真，对机构的合理性进行分析评价。



二、设计（研究）现状和发展趋

随着烟支制造技术的不断发展，卷接机组的生产速度已不断提高，由以前的7000

支/min,发展到了现在的20000支/min[1]，

[2]。烟支生产速度的不断提高的同时，烟支切割系统也朝着高自动化、高质量、高稳定性的方向发展[3]。

湖南大学和上海烟机中心合作，提出设计一个新型高速烟支切割装置的研究课题，通过一系列设计及理论分析，新装置可以替代现有的专利技术，并达到提高研制切割装置切割性能的目的[4]。

高速卷烟机烟支切割系统要求完成将连续烟条切割成符合工艺要求的双倍或单倍烟支的工艺任务，它主要由棒料支撑装置( 也称为喇叭嘴机构) 、刀盘机构和磨刀装置组成。例如，高速烟支切割系统中，烟支支撑装置通过其支架( 即喇叭嘴) 为高速轴向运动( 7 ～ 12 m/s) 的烟支提供2个相对静止的切割支撑点，与刀盘机构上的切刀组成切割力偶，实现烟支的高速动态跟随切割[5]，[6]，[7]。

为克服现有棒料支撑装置的易产生疲劳断裂、支撑点不稳定或适用性差的不足[10]，

[11]

，湖南大学万晶晶、刘子建等提出可调式枢轴旋转式喇叭嘴支撑装置，该装置采用了变异的平行四边形机构作为烟支支撑的执行机构，并且在机构中增加曲柄滑块机构，实现喇叭嘴旋转半径的调节以适应不同规格烟支的生产[9]。通过优化很好的克服了现有机构的不足，具有切割支撑点稳定，结构简单，便于制造、安装和调试等优点[8]。通过上述可知，可调式枢轴旋转喇叭嘴支撑机构实现了喇叭嘴旋转半径可调机构的设计。但如果要保证刀盘的正常切割，在调整喇叭嘴在支架上位置的同时应调整整个支撑机构的位置，这就要求传动系统中支撑机构的旋转控制轴是可移动的。

在了解现有烟支切割刀盘切割原理、分析现有烟支切而过刀盘优点和存在的问题后，湖南大学吴玄皓对刀盘的基本参数进行了优化计算和刀盘结构选型，创新性的提出了四刀双切烟支切割刀盘，刀盘采用双万向节机构[13]，通过参数优化计算，得到四刀双切刀盘最优参数，并通过MATLAB程序得到最终刀盘参数。同时为简化机构，设计了全新的进刀机构。此外，吴玄皓还对磨刀装置进行了参数设计，对枢轴旋转式喇叭嘴支撑的各项参数进行优化，并在此基础上设置喇叭嘴旋转半径可调装置。最后，用Pro/ENGINEER软件，对烟支切割装置进行三维建模，得到烟支切割装置三维模型。并进行仿真及动力学分析[2]。

传动系统设计的重要内容便是将动力系统的运动传递转化为执行机构所需的运动[12]

。此次传动系统的设计旨在在节约成本和安装方便的基础上，实现烟支切割刀盘和支撑装置的联动控制，进而形成烟支切割刀盘和支撑装置总成。卷烟机的传动系统由主传动系统和副传动系统组成，主传动动力源来自于电机，各单独电机驱动的分散传动部分统称为副传动。主传动使主要功能机构运动统一，协调有效工作，副传动起辅助传动的作用，依设计要求而定。现有的烟支切割装置中烟支切割、喇叭嘴传动部分为主传动，而磨刀装置由其在切割系统安装位置确定。齿轮传动是现有卷烟机上最广泛采用的传动，常采用圆柱齿轮、螺旋齿轮和圆锥齿轮传动。主电机采用变频调速控制，主传动通过多种形式的相互联接，实现各部分运动同步关系[5]，[6]。



三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）： 设计（研究）的重点与难点：

1）对现有卷烟机传动系统的特点（常用组件、各轴相互联接关系、空间位置、传动比的运算方式等），进而在设计任务书所给定的条件下，确定输出轴的安装位置进而提出传动系统可行方案；

2）针对新型的高速烟支切割系统初步拟定有两种可能的方案，描述如下： 方案一：采用一个动力输入，同时驱动刀盘和支撑机构的运动 难点：当要实现非正交空间轴传动时，各轴空间角度的确定； 支撑机构旋转控制轴移动可调结构的设计。 方案二：刀盘和支撑机构的运动各自独立控制 难点：支撑机构旋转控制轴移动可调结构的设计；

3）传动方案确定后，传动系统各部分衔接、支撑方式的确定；

4）传动方案确定后，传动系统中标准件的选型（如法兰盘），非标准件的选用（如：锥齿轮）； 拟采用的途径（研究手段）：

1）通过阅读相关文献资料，并找机会深入烟草机械企业车间和烟机技术人员进行深入交流，分析烟支切割装置的基本原理以及在烟草机械企业的应用； 2）认真研究新型烟支切割刀盘及和枢轴旋转式烟支支撑机构有机构进行对比，理解设计的合理性科学性；

3）了解现有切割装置传动系统的原理及特点，学习传动系统设计的基本方法，实现传动控制要求；

4）查找相关技术手册或非标准件选用手册，找出满足传动系统需要的标准件型号； 5）对Pro/ENGINEER软件的学习，设计相关传动系统，在节约成本和方便安装的基础上，实现传动系统对切割刀盘和支撑装置的联动控制，并进行运动学仿真分析，对机构合理性进行分析评价。

四、设计（研究）进度计划：

2012年12月20日到2013年6月6日止，共计18周，具体安排如下： 1.文献研究与综述阶段： 12.20-3.2 2.原理方案设计阶段： 3.3-4.1 3.结构设计与三维建模阶段： 4.2-4.30 4.仿真分析阶段： 5.1-5.22. 5.论文撰写阶段： 5.23-6.1 6.答辩及成绩平定： 6.2-6.6




五、参考文献：

[1] 中国烟草机械二十年. 中国烟草学报,2009

[2] 吴玄皓.高速卷烟机烟支切割装置研究与设计 [硕士学位论文].硕士毕业论文.长

沙.湖南大学.2012

[3] 邓光华.PASSIM7K型卷烟机烟条切割机构综合分析及提高烟支外观质量对策研究:

[硕士学位论文].重庆,重庆大学,2005. [4] 烟支切割科技合作项目建议.湖南大学

[5] 《YJ17-YJ27卷接机组》编写组.YJ17-YJ27卷接机组.北京.中国科学技术出社. [6] 《YJ19-YJ29卷接机组》编写组.YJ19-YJ29卷接机组.北京.中国科学技术出社. [7] PROTOS 2-2卷接机操作说明书.

[8] 万晶晶，刘子建，谢宗敏. 枢轴旋转式喇叭嘴支撑装置设计与优化 湖南大学 汽车

先进车身设计制造国家重点实验室

[9] 高绍梁.PROTOS 70型卷烟机改变烟支长度所需的调整[J].烟草科技2003,12~15. [10] 刘子建,邬勇,黄苏南.高速烟支切割支撑装置动力学仿真研究[J].湖南大学学

报,2002,62~66.

[11] 于学祥,姚剑峰,刘子建.高速烟支切割支撑装置动力学仿真研究[J].烟草科

技,2002,16～18

[12] 邱林金，邱轻盈，何斌.复杂传动系统知识建模及其组织策略研究 .浙江大学

CAD&CG国家重点实验室

[13] 濮良贵等.《机械设计》西北工业大学机械原理与机械零件教研室.



指 导 教 师 意 见



签名：

月 日

所在系（主任）审查意见





所在系（主任）负责人（签章）：



所 在 院 意 见



教学院长（签章）：

月 日 月 日

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