第一篇：訂書機改良設計

訂書機人機（改良）設計

—便攜式訂書機

前言

文具行業是中國輕工產業發展最迅速、最完善的一個行業。中國文具市場容量已突破人民幣1000億元，近年來的文具市場發展步伐均在10%以上，隨著國內經 濟的發展，集團購買力的提高，將更加加速文具行業的發展。許多大的外企文具生產商、經銷商都紛紛駐足國內市場，正是看中了中國文具廣闊的消費市爭場前景。如果把文具行業的發展分為初級階段、競階段、成熟階段的話，目前文具行業已進入了后競爭階段，也就是逐步步入品牌化時代，文具行業的競爭方式由 單一的價格競爭轉向服務、管理、購物環境等多方位的品牌化競爭。面對品種繁多的文具用品，消費者可選擇的余地也越來越多，國外競爭對手的涌入，將使得整個 市場的競爭壓力不斷加強，未來的競爭也將更加殘酷。為此要在殘酷的市場競爭又贏得一席之地，就必須提升產品的功能性和使用性來贏得消費者，為此我們針對訂書機做此改良設計。

一產品介紹 訂書機簡介 訂書機的發明

裝訂圖書的傳統方法是按照“貼碼”將書頁縫合起來。這是一個相當復雜的工序，對熟練的裝訂工人來說是簡單的，但由一部機器來做卻可能很困難。因此想提高工作速度的裝訂工人，尤其當生產那些通常要求快的小冊子和雜志時，都試圖尋找到用小段彎鐵絲來進行裝訂的辦法。

1869年，美國馬薩諸塞州波士頓的托馬斯·布里格斯發明了一個能擔當此任的機器。他創辦了一家制造和銷售這種機器的“波士頓鐵絲裝訂機公司”。他的機器將鐵絲軋斷并使它彎成U形，然后用它來釘穿書頁，最后再彎一下將書恰當地固定好。

布里格斯最初的訂書機是相當復雜的，因為它有那么多道操作步驟。因此，他在1894年采用了一種制造工序，該工序首先將鐵線軋斷并弄彎，做成一串“U”形訂書釘。這些釘子可以裝進一個簡單得多的機器里，該機器可以把這些釘子嵌入紙張中去。這個機器就是如今辦公室和家里訂書機的原型。

早期的“U”形釘包在紙里，或者單個地裝進訂書機里。訂書機的使用在20世紀20年代日益普及，而在當時，U形釘已可以被黏合成一長條投放市場。

訂書針規格

訂書釘規格有： 26/

6、24/6（369）、10#、23/6-24，封箱釘35╳16、18、19等?，F有市場上訂書機現狀分析

訂書機知名企業

騎馬訂書機 得力訂書機 益而高訂書機 黑皮文具訂書機 惠勝訂書機 品牌惠勝訂書機展示 1）手握式訂書機

品牌:惠勝，型號:HS-851，最大裝訂厚度:3（mm），規格:NO.10，裝訂方式:手動，裝訂長度:65（mm），打孔厚度:3（mm），刀片使用壽命:1000000，重量:0.1722（kg）。產品專利號:200530129583.X訂紙張數:2-18張80克紙適用針型:No.10(100PCS)入紙深度:

分析：這款訂書機和按壓訂書機的不同，原理類似平時用的夾子，體積較大。裝訂的頁數較多，2）360度轉頭塑膠訂書機

品牌:惠勝，型號:HS2005，最大裝訂厚度:3（mm），規格:24/6 26/6，裝訂方式:手動，裝訂長度:95（mm），打孔厚度:3（mm），刀片使用壽命:100000，重量:0.1778（kg）。訂紙張數:2-20張80克紙適合針型:24/626/6(100/105PCS)入紙深度:95mm產品尺寸:160&

分析：這款訂書機采用了360度轉頭，解決了人們轉紙的麻煩，設計更加人性化，更加方便使用。3）手握立式標準訂書機

品牌:惠勝，型號:H-800，最大裝訂厚度:3（mm），規格:24/6 26/6，裝訂方式:手動，裝訂長度:60（mm），打孔厚度:3（mm），刀片使用壽命:1000000，重量:0.1375（kg）。產品專利號:200430087588.6訂紙張數:2-20張80克紙適用針型:24/626/6(105/100PCS)...分析：立式的訂書機更加節省空間，適合在辦公室使用或要求節約空間的地方使用。

4）手握式標準訂書機

品牌:惠勝，型號:HS-850，最大裝訂厚度:3（mm），規格:24/6 26/6，裝訂方式:手動，裝訂長度:65（mm），打孔厚度:3（mm），刀片使用壽命:1000000，重量:0.233（kg）。產品專利號:200430129588.9訂紙張數:2-20張80克紙適用針型:24/626/6(105/100PCS)

5）標準塑膠訂書機

品牌:惠勝，型號:HS-721，最大裝訂厚度:3（mm），規格:24/6 26/6，裝訂方式:手動，裝訂長度:60（mm），打孔厚度:3（mm），刀片使用壽命:1000000，重量:0.1611（kg）。產品專利號:200430087519.8訂紙張數:2-20張80克紙適用針型:24/626/6(100/105PCS)

分析：塑料的發明使人類的生活變得更加豐富多彩，塑料的外殼不僅堅固，而且色彩亮麗。

6）迷你訂書機

使用書針型號:10，裝訂厚度:8，類型:迷你訂書機，規格:10X2.2X4.5CM，包裝方式:OPP。此款訂書機造型時尚，顏色鮮艷，手感舒適。上層有磨砂感電鍍光亮且十分實用，是辦公家居的好幫手！

分析：體積小巧，色彩鮮艷，方便攜帶，適合學生等經常使用裝訂的人群使用。

7）重型加厚訂書機

可一次性裝訂210張80g紙張！高品質產品，建議選用高品質訂書釘如伊莎瑞特，可得優等品牌書釘配套使用，效果更佳！釘紙深度：66MM釘紙厚度：210張（21.MM厚,80g/m2）書針規格：23/10-23/24

分析：此類訂書機常用于專門轉訂書籍的場所，如印刷廠、復印店等。8）電動訂書機

【包裝】1/－－/24【外箱尺寸】36.5x26x27.5cm【顏色】【書釘種類】26/6 ~ 24/6【訂紙厚度】15pages/80g【裝訂數】≤50pcs電池適用 4節5V堿性電池

分析：這款訂書機以電能為動力，更加方便了人們的裝訂，是未來訂書機發展的趨勢。

9）無訂訂書機

無針訂書機不用訂書針，就能輕松把幾張紙訂在一起

它對于裝訂一般的紙張，發票等都沒有問題，使用方便，省時省力，非常適合裝訂少量文件時使用。無針訂書機環保設計，時尚先鋒，永不傷手。尤其適合裝訂票據，簡單文件等。再也不用因為裝訂錯了而要使用工具用勁去撬。避免了對碎紙機的損壞.它適合商務會議，促銷活動，有多處絲印位置。

分析：無訂訂書機是環保設計，并且沒有了被訂到手的危險，也是未來訂書機發展的趨勢，但是使用壽命較短。

2、操作分析

這種操作方式裝訂的頁數較少，當頁數較多時，按壓比較費力

使用這種按壓方式，裝訂的頁數較多，也比較省力。

這種操作方式主要用大拇指施力，力量較小，適合裝訂頁數較少的情況，當頁數較多時，按壓比較費力

3、使用群體分析（大學生便攜設計）

1）影響消費者購買行為的主要因素有哪些？

影響消費者購買行為的主要因素有：

1．社會文化因素。文化因素包括文化、亞文化及社會階層對消費者行為所起到的影響，是各因素中對消費者的作用最為廣泛深遠的。

2．經濟因素。影響消費行為的經濟因素主要有商品價格、消費者收入和商品效用以及經濟環境因素。

3．心理因素。影響消費者購買行為的心理因素，主要包括動機、知覺、學習、信念和態度等。

4．個人因素。購買者的決策也會受到個人外在特征的影響，特別是受其年齡所處的

生命周期階段、經濟環境、生活方式、個性以及自我概念的影響。

2）消費者心理分析 青年人消費心理 ：在我國青年消費人口眾多，一般來說青年消費者的消費心理特征具有以下幾點，1）追求時尚和新穎 青年人的特點是熱情奔放，思想活躍，富于幻想，喜歡冒險，這些特點反映在消費心理上，就是追求時尚和新穎，喜歡購買一些新的產品，嘗試新的生活。在他們的帶領下，消費時尚也就逐漸形成了。

2）表現自我和體現時尚 這一時期，青年人的自我意識逐漸加強，強烈地追求獨立自主，在做任何事情時，都力圖表現出自我個性。這一心理特征映在消費行為上，就是喜歡購買一些具有特色的商品，而且這些商品最好能體現自己的個性特征，對那些一般化,不能表現自我個性的商品，他們一般都不屑一顧。

3）容易沖動，注重情感 由于人生閱歷并不豐富，青年人對事物的分析判斷能力還沒有完全成熟，他們的思想感情，興趣愛好，個性特征還不完全穩定，因此在處理事情時往往容易感情用事，甚至產生沖動行為。他們這種心理特征表現在消費行為上，那就是容易產生沖動性購買，在選擇商品時，感情因素占了主導地位，往往以能否滿足自己的情感愿望來決定對商品的好惡，只要自己喜歡的東西，一定會想方設法，迅速做出購買決策。

4男性消費心理：

1)動機形成迅速、果斷，具有較強的自信性。男性的個性特點與女性的主要區別之一就是具有較強的理智性、自信性。他們善于控制自己的情緒，處理問題是能夠冷靜的權衡各種利弊因素，能夠從大局著想。有的男性則把自己看成能力、力量的化身，具有較強的獨立性和自尊心，這些個性特點也直接影響他們在購買過程中的心理活動。因此，動機形成要不女性果斷迅速，并能立即導致購買行為，即使處在比較復雜的情況下，如當幾種購買動機發生矛盾沖突時，也能夠果斷處理，迅速作出決策，特別是許多男性不愿“斤斤計較”，購買商品也只是詢問大概情況，對某些細節不予追究，也不喜歡花太多時間去比較、挑選，即使買到稍微有些毛病的商品，只要無關大局，也不去計較。

2）購買動機具有被動性 就普遍意義講男性消費者不如女性消費者經常料理家務，照顧老人、小孩，因此，購買活動遠不如女性頻繁，購買動機也不如女性強烈，比較被動。在許多情況下，購買動機的形式往往是由于外界因素作用，如家里人的囑咐、朋友的委托、工作的需要等等，動機的主動性、靈活性比較差，我們常?？吹竭@樣的情況，許多男性顧客在購買商品時，事先記好所要購買的商品品名、樣式、規格等，如果商品符合他們的要求，則采取購買行為，否則就放棄購買動機。

3）購買動機感情色彩比較單薄 男性消費者在購買活動中心境的變化不如女性強烈，不喜歡聯想、幻想，他們往往把幻想看作是未來的現實。相應的，感情色彩比較薄淡薄，所以，當動機形成后，穩定性較好，其購買行為比較有規律，即使出現購買沖動，也往往自信決策正確，很少后悔退貨。需要指出的是，男性消費者的審美觀同女性有明顯差異，這對他們的動機形成也有很大的影響。比如，有的男同志認為，男性的特征是粗獷有力，因此他們在購買商品時，往往對具有男性特征的商品感興趣，如煙、酒、服裝等。

5女性消費心理：在現代社會，誰抓住了女性，誰就抓住了賺錢的機會。要想快速的賺錢，就應該將目光瞄準女性的口袋，店鋪在市場銷售中，應當充分重視女性消費者的重要性，挖掘女性消費市場，女性消費者一般具有以下消費心理。1）追求時髦 俗話說“愛美之心。人皆有之”，對于女性消費者來說，就更是如此。不論是青年女子，還是中老年女性，她們都愿意把自己打扮的美麗一些，充分展現自己的女性魅力。盡管不同年齡層次的女性具有不同的消費心理，但是她們在購買某種產品時，首先想到的是這種商品能否展現自己的美，能否展現自己的形象美，使自己顯得更加年輕更加有魅力。例如，她們往往喜歡造型別致新穎、包裝華麗、氣味芬芳的商品。

2）追求美觀 女性消費者還十分注重商品的外觀，將外觀和商品的質量、價格當成同樣重要的因素來對待，因此在挑選商品時，她們會非常注意商品的外觀、色彩。

3）感情強烈，喜歡從眾 女性一般具有比較強烈感情特征，這種心理特征表現在商品消費中，主要是情感支配購買動機和購買行為，同時她們經常受到同伴的影響，喜歡購買和她人一樣的東西。4）喜歡炫耀，自尊心強 對于許多消費者來說，之所以購買商品，除了滿足基本需要之外，還有可能是為了顯示自己的社會地位，向別人炫耀自己的與眾不同，在這種心理驅使下，她們會追求高檔產品，而不注重商品的實用性，只要能顯示自己的身份和地位，她們就會樂意購買。

綜合以上的信息可以知道，大學生作為年輕人，即追求時尚，有要求個性.喜歡購買一些具有特色的商品，在選擇商品時，感情因素占了主導地位，往往以能否滿足自己的情感愿望來決定對商品的好惡，只要自己喜歡的東西，一定會想方設法，迅速做出購買決策。不會顧及太多。

4、現有訂書機存在的一些不足

1）一次只能裝訂30頁左右的印刷紙，頁數再多時，就需要非常大的力氣才能使用，不但不方便使用，而且容易造成訂書機的損壞。

2）無法觀察訂書機內部訂書釘的具體情況，當訂書訂用完或者卡訂時，使用者無法知道，降低了使用效率。

3）采用騎馬釘時需要另購專用的加長型訂書機，增加了成本。4）訂訂的位置、方向只能靠使用者目測，易使訂訂歪斜，影響裝訂美觀。

5）有些訂書機體積較大不容易攜帶，而體積小的訂書機裝訂的頁數又較少，并且存在攜帶時誤傷到手的危險。

改良設計草圖

第二篇：自動騎馬訂書機系統設計

齊齊哈爾大學畢業設計（論文）

摘要

騎馬訂書機一種快速高性能的訂書設備，大部分印刷廠都配有該設備。傳統的騎馬訂書機設備，在高速工作狀態下，很容易發生堵紙現象。本次設計中對傳統的騎馬訂書機的電氣系統進行了改造，對訂書機頭增加了電磁控制裝置，在容易發生堵紙增加了微動開關，增加了光電傳感器檢測裝置，從而很好地解決了，高速工作下的堵紙現象。本設計中還對傳統騎馬訂書機的控制系統進行了PLC改造，使其控制系統更加智能化，提高了工作效率，減少了工人的工作量。關鍵詞：電磁控制；光電傳感器；微動開關；PLC

I

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Abstract Combined saddle stitching, a fast high-performance stapler device, most of the printers are equipped with the device.Stapler riding equipment, state of the high-speed operation, it is prone to the phenomenon of blocking the paper.The design of the electrical system of the traditional riding stapler transformation of electromagnetic control device, a micro switch prone to blocking the paper, an increase of the photoelectric sensor detection device on the stapler head, so good the solution to the phenomenon of blocking paper in the high-speed work.This design the control system of the traditional riding stapler PLC transformation to make it more intelligent control system to improve the work efficiency, reduce the workload of the workers.Key words: electromagnetic control； photoelectric sensor；micro switch；PLC

II

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目錄

摘要......................................................................I ABSTRACT.................................................................II 第1章 緒論..............................................................1 1.1 騎馬訂書機的產生背景及印刷行業的發展狀況..........................1 1.2 騎馬訂書機的發展趨勢..............................................2 1.3 騎馬訂書機的書釘成型過程...........................................4 第2章 自動騎馬訂書機的傳動機構的設計....................................5 2.1 電動機的選擇......................................................5 2.1.1電動機類型的選擇..............................................5 2.1.2電機容量的選擇................................................5 2.2 齒輪傳動設計......................................................6 2.2.1齒輪傳動的簡介................................................6 2.2.3按齒面接觸強度設計齒輪........................................8 2.2.4按齒根彎曲強度設計...........................................11 2.2.5齒輪幾何尺寸的計算...........................................13 2.3 軸的設計及校核...................................................13 2.3.1 齒輪作用在傳動軸上的力.......................................13 2.3.2初步估算軸的最小直徑.........................................15 2.3.4軸上的載荷...................................................17 2.3.5校核軸的強度.................................................17 2.4 帶傳動的設計.....................................................20 2.4.1概述.........................................................20 2.4.2帶傳動的設計計算.............................................21 2.5 凸輪的設計.......................................................24 2.5.1凸輪的簡介...................................................24 2.5.2確定凸輪的基本外形尺寸.......................................24 第3章 騎馬訂書機的電氣控制設計.........................................30 3.1 騎馬訂書機的特點及控制要求.......................................30 3.2 電氣線路設計.....................................................30 3.2.1 執行電路的設計..............................................30 3.2.2控制電路的設計...............................................31 I

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3.3電器元件的選擇....................................................31 3.4編制電氣元件明細表................................................35 第4章 自動騎馬訂書機的PLC控制設計.....................................36 4.1 PLC的簡介.......................................................36 4.1.1PLC的定義及基本結構..........................................36 4.1.2PLC的特點及應用范圍..........................................37 4.1.3PLC的工作原理................................................38 4.1.3PLC的選擇原則................................................38 4.2 自動騎馬訂書機的PLC選型及控制電路改造...........................39 4.2.1自動騎馬訂書機的PLC類型選擇.................................39 4.2.2PLC控制電路設計..............................................40 結論.....................................................................43 參考文獻.................................................................44 致謝.....................................................................45 II

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第1章

緒論

1.1 騎馬訂書機的產生背景及印刷行業的發展狀況

20世紀50年代，二次世界大戰結束世界經濟逐步發展，印刷行業的業務量日益增加，老式的訂書機設備已不能滿足大批量的印刷的要求，高效率的騎馬訂書機應運而生。20世紀60年代騎馬訂書機逐步在各個國家得到應用，極大地提高了，印刷行的工作效率。

近年來，我國經濟飛速發展，其中廣告類印刷品，連續5年保持7.5%以上的高速增長，2011年的總產值突破15萬億大關。其它的文化印刷品也有很大的提高。根據十二五規劃，“十二五”期間，文化產業要實現跨越式發展，并在2016年成為國民經濟支柱性產業。作為文化產業的一個重要組成部分，印刷產業尚有很大發展空間。黨的十七屆六中全會通過的《關于深化文化體制改革推動社會主義文化大發展大繁榮若干重大問題的決定》，給文化產業重要組成部分的印刷業也帶來了前所未有的發展機遇。隨著人民群眾的生活水平的提高，隨著文化大發展大繁榮，群眾在文化消費上將迎來一個高消費期。

新聞出版總署“十二五”期間實施重大項目帶動印刷產業發展的重要舉措和引導產業實現轉型升級扶持政策的相繼出臺，為印刷產業發展創造了良好的文化氛圍和市場政策環境，印刷行業形成的綠色、創意、和諧發展的印刷產業發展理念，為印刷產業發展打開了智慧的閘門，對綠色印刷業的推進，將促進印刷企業有一個飛躍性的發展，也將牽動著含有綠色印刷技術、符合環保要求的設備、器材、出版、包裝、個性化印刷品產業鏈條的膨脹性的迅猛發展。

剛剛過去的北京國際圖書節以“綠色印刷”為主題。綠色印刷也是未來印刷業發展的一個重要方向。從實施綠色印刷戰略合作協議到未來五年實施綠色印刷的階段性目標的確立，一直到關于中小學教科書實施綠色印刷的通知的頒布，我國綠色印刷工作已經進入實質性實施階段。不久前，全國評選出來的獲得環境標志產品認證的印刷企業已經達到103家，我們可以看出來全國范圍的綠色印刷工作也在有條不紊的展開著。從這一份103家印企獲綠色“身份證”的印刷企業名單中，我們可以清楚的看到北京地區獲得環境標產品認證的印刷企業已經達到15家，僅次于江蘇省，屈居第二位。同時，有10家及以上印企獲得認證的地區包括北京、上海、江蘇、廣東?？梢娫谶@些區域印刷行業的發展還是很發達的，對于綠色印刷工作的開展也是十分積極。為了促進綠色印刷工程的實施，從不久前的針對中小學教科書提出來的要求從今年秋季學期起，全國各地使用的綠色印刷中小學教科書數量要占到本地中小學教科書使用總量的30％；再經過1到2年，1

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基本實現全國中小學教科書綠色印刷全覆蓋。到現在首批綠色印刷嬰幼兒圖書首發以及獲得環境標志產品認證的企業不斷增多。

可見，為了推動我國綠色印刷行業的發展，從政府到企業，再到個人，大家都用不同的方式積極地促進著，從政策的制定，通知的頒布，到具體的實施，每個人為綠色印刷的有利實施做著貢獻。一系列的事實說明我的印刷行業正在向著綠色節能高效的可持續發展的道路上來。

1.2 騎馬訂書機的發展趨勢

騎馬訂書機機最早出現在歐洲，經過幾十年的發展．技術有了很大的提高。近幾年，隨著計算機技術網路技術，PLC技術的發展，相應的的技術不斷應用到騎馬訂書機機上使其功能越來越完善。同時，隨著客戶要求的不斷提高．騎馬裝訂聯動機又增設了許多新功能．如卡紙粘貼、自動上書帖、噴碼等。隨著自動控制技術以及自動控制技術的發展自動騎馬訂書機主要有以下的發展趨勢。

1、自動化程度越來越高

隨著社會經濟的發展，印刷行業的生產批量日益增多，印刷行業的熟練工有嚴重匱乏，自動化程度的提高顯得日益重要。自動化程度的提高主要體現在PLC技術的應用、自動調整書帖規格以及完善的總體自動檢測檢測系統3個方面。自動調整整書帖規格開本大小已經成為騎馬裝訂聯動機的總體發展趨勢，只要在屏幕中輸入書本的控制器便能自動對開本大小進行調整。精密達FENGMI半自動騎馬訂書機上淮南光華光神DQ404-02半自動騎馬訂書機上海紫光DQB450自動騎馬訂書機都具備該功能，并且上海紫光DQB450自動騎馬訂書機還具有接收網絡數據的功能，即能夠根據網絡上的相關數據對機器進行調整，從而實現印前、印刷及印后裝訂的全程數字化。

2、功能越來越完善[1] 隨著客戶要求的不斷提高，以及相應技術的發展自動騎馬裝訂機又增設了卡紙粘貼、自動上書帖、噴碼等新功能。如瑞安市繆氏印刷機械有限公司產品新設備DQ404A-02/DQ404B-02型半自動騎馬訂書機淮南光華光神機械電子有限公司光華光神的DDQ404-02GD半自動騎馬訂書機都備有自動上書貼功能以減輕工人的勞動強度，提高生產效率。此外，書本裝訂時，通過噴碼機器對書冊內外側進行噴碼，如郵政編碼、地址等。Osako公司的Prima 能夠完成這項個性化的裝訂功能，而且上海紫光公司計劃將其應用到下一代騎馬裝訂聯動機中。

3、速度越來越高，功能越來越穩定[2]

早在20世紀70年代初，上海訂書機械廠就已生產了PDQ一02型騎馬裝訂聯動機，最大生產能力為6000本/小時。到了20世紀90年代，又研制出FENGMING型騎馬裝 2

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訂聯動機（如圖1-1），最高速度達1萬本/小時，不僅改進和提高了穩定性、可靠性和操作性，而且在外觀上都有了不同程度的改善。2003年．上海紫光機械有限公司相繼研制出LQDl0和LQD8F騎馬裝訂聯動機，LQDl0的性能與LQD8E相比有了很大的提高．最高速度達到1．2萬本/小時最大開本尺寸為480mm×320mm。搭頁機叼紙輪軸采用雙叼牙結構．提高了搭頁過程的穩定性，對于正反長短邊書帖．既能用鋼皮叼牙打開，也能用真空吸嘴搭無長短邊書帖。三面切書機改進為先切前1：3，再切邊口的形式。海德堡和馬天尼公司是生產騎馬裝訂聯動機的兩家大公司，其中海森堡公司最新研制的自動騎馬訂書機速度在2萬本/小時以上。

圖1-1 “FENGMING”騎馬訂書機

4、集成化、綠色化程度越來越高

進入21世紀來社會經濟的飛速發展，化石能源的日益枯竭低耗能、高效率的的發展模式越來受到各國政府及企業的重視。綠色低耗能低污染化，綠色技術是一門綜合技術，節約能源、節約資源、提高生產率是綠色制造技術的核心要求。事實上，綠色制造技術的應用既是可持續發展的客觀要求，也是市場競爭的需要。近幾年由于電力電子和數控技術的進步，以及直線電機、力矩電機、電主軸、光柵檢測等部件的成熟，直驅技術訂書機的應用速度加快，國外多家訂書機企業的新產品已使用直線電機驅動。直驅技術的應用將極大推動訂書機的結構改變和性能提高，也大大降低了訂書機的能耗。

近幾年來印刷行業迅速發展，人工成本越來越高，選擇高效率的機器逐漸成為大型印刷行業的共識。隨著計算機技術，PLC技術的發展，訂書機越來越集成化，訂書，裁 3

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剪，印刷逐漸集為一體。集成化的訂書機，能夠同時完成多項功能，提高了機器的效率，減少了工人的工作強度，同時又節約了工人成本，增加了企業的競爭力。

1.3 騎馬訂書機的書釘成型過程

騎馬訂書機的書釘成型過程包括：送料，切斷，和做訂三個過程。送料時中刀滑板下行，短銷推動連桿單向機構逆時針旋轉，鐵絲從穿絲嘴穿入，鐵絲便夾在二滾輪中靠摩擦力傳動，經鐵絲導軌從切料軸的孔中穿出，進入成型模長槽中。切料當鐵絲到達一定位置時，邊刀滑板上行，其中部的凸塊推動切絲搖臂的斜面而使其逆時針旋轉，由此刀架下移，刀片把鐵絲切斷。中刀滑板上行到一定高度，成型模由壓簧推入，是切斷了的鐵絲邊刀上鐵絲槽的正下方，隨后，邊刀滑板下行，邊刀的上的鐵絲槽壓向成型模兩端伸出的鐵絲，彎成門字形的訂書釘。成訂過程如圖1-2所示：

1-切料刃軸；2-切料刀片；3-成形鉤；4-鐵絲；5-咬絲鉤；6-邊刀滑板；

圖1-2 騎馬訂書機的成釘過程

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第2章

自動騎馬訂書機的傳動機構的設計

2.1 電動機的選擇

2.1.1電動機類型的選擇

電磁調速異步電動機又稱滑差電機[7]，它是一種利用直流電磁滑差恒轉矩控制的交流無級變速電動機。由于它具有調速范圍廣、速度調節開滑、起動轉矩大、控制功率小、有速度負反饋、自動調節系統時機械特性硬度高等一系列優點，因此在印刷機及騎馬訂書機、無線裝訂、高頻烘干聯動機、鏈條鍋爐爐排控制中都得到廣泛應用。如801型對開立式停回轉凸版印刷機、JS2101型對開雙面膠印機，J2105型對開單色膠印機、J2108型對開單色膠印機、PZ4880－01A型對開四色膠印機等印刷機械采用這種電動機就更能符合印刷工藝要求。

因此，本次設計選擇電磁調速異步電動機（又稱滑差電機）。該電動機具有以下主要優點：

（1）交流無級調速，機械特性硬度較高；

（2）結構簡單、工作可靠、維護方便、價格低廉；

（3）調速范圍大，用在像印刷機這樣的恒轉矩負載時，一般可達10：1，有特殊要求（如輪轉機）時亦可達50：1；

（4）可調節轉矩。在現代化的聯合輪轉機中，都應用了自動化的紙張拉緊機械，它可以達到隨著卷筒紙直徑的變化，調節離合器的轉矩經保持拉力不變。

2.1.2電機容量的選擇

電機工作的有效功率

該設備，切鋼絲所用力為F=9.2KN，傳從速度為V=0.6m/s電機工作的有效功率為`

PW??Fv1000?W9200?0.6W

1000?0.84?6.57KW從電動機到工作機輸送帶間的總效率為

3????1??2??3??4

齊齊哈爾大學畢業設計（論文）

式中?

1、?

2、?

3、?4分別為聯軸器、軸承、齒輪傳動和凸輪的傳動效率[5]，有表可查?1?0.99、?2?0.98、?3?0.97、?4?0.94 則

?W?0.99?0.983?0.97?0.94?0.84

電機的轉速

二級圓柱齒輪減速器傳動比i0?8~10，V帶傳動比范圍i1?2~4作軸轉速為n0?20r/min所以電動機的轉速的可選范圍為

n?i0i1n0?320~800r/min

查表可知：可選JZT251—4型電機，120—1200r/min，7.5KW 2.2 齒輪傳動設計

2.2.1齒輪傳動的簡介

齒輪傳動是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動力和運動的機械傳動。

齒輪傳動的特點：傳動效率較高，傳動過程平穩，使用壽命長，齒輪之間的傳動比精確，工作狀況可靠，能夠傳動功率范圍大。例如齒輪的傳遞功率范圍可以從很幾瓦到幾萬千瓦；傳動速度高達300m/s；齒輪直徑范圍大，可以從手表用的幾毫米齒輪到大型水利工程用的二十多米齒輪，但是制造大型齒輪需要有專門的齒輪制造設備，大型齒輪嚙合傳動會產生很大的噪聲，而且大型齒輪的精度不易保證。

齒輪的齒面應具有較高的耐磨性能、抗塑性變形、抗點蝕、抗膠合的能力，而齒根要有較高的抗折斷的能力。因此，對輪齒材料性能的基本要求為：齒面要用硬度較高的材料、齒芯要韌性較好的材料。常用的齒輪材料是鑄鐵 鋼、和無機非金屬材料。鋼材的韌性交好，抗沖擊能力強，還可以通過物理及化學處理改善其鋼材力學性能，所以鋼材最適合用來制造齒輪。

齒輪在工作過程中 HB＜350時，稱為軟齒面H8＞350時，稱為硬齒面齒面硬度 HB＜350 時

常用材料；

45、35SiMn、40Cr、40CrNi、40MnB。特點： 具有較好的綜合性能，齒面具有較高強度和硬度，齒芯具有較好韌性。熱處理后切齒精度可達8級。制造簡單、經濟、生產率高，對精度要求不高。齒面硬度 HB＞350大于 采用中碳鋼時： 常用材料：

45、40Cr、40CrNi。特點：齒面硬度高 HRC＝48-55，接觸強度高，耐磨性好。齒芯保持調質后的韌性，耐沖擊能力好，承載能力較高。精度可達7級精度。

齊齊哈爾大學畢業設計（論文）

適用于大量生產，如：汽車、機床等中速中載變速箱齒輪。采用低碳鋼時：常用材料；20Cr、20CrMnTi、20MnB、20CrMnTo。

齒輪在工作時由于某種原因而損壞，使其失去正常工作能力的現象稱為失效。齒輪的失效形式有很多種，常見的失效形式有：

1、齒面磨損

齒輪在傳動過程中，輪齒嚙合處存在滑動摩擦。齒輪在受力情況下，齒面間的相對滑動使齒面發生磨損。磨損會破壞齒面形狀，造成傳動不平穩；另外，磨損使輪齒變薄，造成齒側間隙增大，輪齒強度降低。齒面磨損是潤滑條件差的開式齒輪傳動(外露的齒輪傳動)的主要失效形式，也是開式蝸桿傳動的主要失效形式。

2、輪齒折斷

齒輪在工作中，其輪齒的受力狀況相當于懸臂梁，齒根處受到的彎矩最大，所產生的應力集中。在嚙合過程中，齒輪根部所受的彎矩是交替變化的，因此，在該處最容易產生疲勞裂紋而使輪齒折斷，輪齒的這種失效形式稱為輪齒的疲勞折斷。齒輪的另一種折斷是長期過載或受到過大沖擊載荷時的突然折斷，稱為過載折斷。

3、輪齒塑性變形

在低速重載的工作條件下，齒輪的齒面承受很大的壓力和摩擦力，由于這些力的作用，材料較軟的齒輪的局部齒面可能產生塑性流動，使齒面出現凹槽或凸起的棱臺，從而破壞齒輪的齒廓形狀，使齒輪喪失工作能力。齒輪的這種失效形式稱為輪齒的塑性變形。

4、齒面點蝕

齒輪工作時，當嚙合表面反復受到接觸擠壓作用，且由此所產生的壓力過大或使用時間過長時，齒面會產生細微的疲勞裂紋。隨著齒輪的連續工作，裂紋會沿表層不斷擴大，使齒面出現小塊金屬剝落，形成麻點和斑坑。輪齒齒面發生的這種失效形式稱為齒面點蝕。嚴重的齒面點蝕會破壞齒輪輪齒的工作表面，造成傳動不平穩，產生噪聲，甚至使齒輪失去工作能力。齒面點蝕這種失效形式多發生在潤滑條件良好的閉式齒輪傳動中。

5、齒面膠合

在高速重載的閉式齒輪傳動中，齒面潤滑較為困難，嚙合面在重載作用下產生局部高溫使其粘結在一起，當齒輪繼續運動時，會在較軟的齒面上撕下部分金屬材料而出現撕裂溝痕，這種由于齒面粘結和撕裂而造成的失效稱為齒面膠合。齒面出現膠合現象后，將嚴重損壞齒面而導致齒輪失效。閉式蝸桿傳動中極易發生這種失效。

2.2.2選定各齒輪類型，精度等級，材料及齒數

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本設計中，已知輸入功率為7.5KW，小齒輪轉速為860r/min，齒數比為3.2。工作壽命為15年（每年工作300天），每天工作8小時。

（1）本設計中騎馬訂書機主軸齒輪精度選擇

根據本設計方案，選用直齒圓柱齒輪。騎馬訂書機為一般工作機器，速度不高，故運用7精度(GB 10095—88)。

（2）材料選擇

綜合設計思路方案，根據濮良貴《機械設計》第八版191頁選擇小齒輪材料為40C(質)，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼(調質)，硬度為240HBS。

（3）齒數選擇

選擇小齒輪齒數z1?24，大齒輪z2?24?3.2?76.8，取z2?77

2.2.3按齒面接觸強度設計齒輪[3]

由濮良貴《機械設計》第八版203頁齒面接觸強設計計算公式進行計算，即

32?ZE?KT1u?1d1t?2.32????????·u?H?d式中

d1t——所求齒輪直徑（mm）

T1——齒輪傳動的轉矩（N·mm）

ZE——彈性影響系數（MPa）

12(2?1)

?d——齒寬系數

K——載荷系數

（1）確定公式內的各個計算數值

1）試選載荷系數Kt?1.3 2）計算小齒輪傳遞的轉矩

T1?95.5?10

5P1n1(2?2)

95.5?105?7.5?N?mm 860?8.328?104N?m3）根據濮良貴《機械設計》第八版表10-7選取出齒寬系數

?d?1

4）根據濮良貴《機械設計》第八版表10-6查得材料的彈性影響系數

齊齊哈爾大學畢業設計（論文）

ZE?189.8MPa

5）根據濮良貴《機械設計》第八版表10-21查得小齒輪的接觸疲勞強度極限

12?Hlim?600MPa；大齒輪的接觸疲勞強度極限?Hlim?550MPa

6）計算應力循環次數

N1?60n1jLh

(2?3)

?60?860??8?300?2?15??3.715?1093.715?109N2? 3.2?1.161?1097）根據濮良貴《機械設計》第八版表10-19查得接觸疲勞壽命系數KHN1?0.90，KHN2?0.95

8）計算接觸疲勞許用應力通常取失效概率為1%，安全系數S=1

??H?1?KHN1??lim1S?0.9?600?540MPa

（2-4）S?0.95?550?522.5MPa ??H?2?KHN2??lim2（2）計算

1）計算小齒輪分度圓直徑

3d1t?2.323?ZE?KT1u?1????????·u ?H?d4?189.8?1.3?8.328?104.2· ??522.513.2??2 = 2.32= 61.634mm 2）小計算圓周速度v

v?

?d1tn160?10003.14?61.634?860?m/s60?1000?2.77m/s(2?5)

3）計算齒寬b 9

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b??d?d1t

(2?6)

?1?61.634mm? 61.634mm4）計算齒寬與齒高比

b h模數

mt?d1tz1?61.63424?2.568mm

（2-6）

齒高

H?2.25mt?5.778mm寬與齒高比

(2-7)

b61.634??10.67 h5.7785)計算載荷系數

根據v?2.77ms，7級精度根據濮良貴《機械設計》第八版圖10-8查得動載荷系數

KV?1.12

對于直齒輪

KH??KF??1；

根據濮良貴《機械設計》第八版表10-2查得使用系數KA?1； 查得7級精度小齒輪相對支承非對稱布置時KHB?1.423由表得KFB?1.35

載荷系數為：

b?10.67，KH??1.423查hK?KAKVKH?

(2?8)

?1?1.12?1?1.423?1.5946）按實際的載荷系數校正所算得的小分度圓直徑

齊齊哈爾大學畢業設計（論文）

d1?d1t3KKt3(2?9)

1.5941.3?65.968mm?61.634?7)計算模數m

m?d165.968??2.748mm

z1242.2.4按齒根彎曲強度設計[3]

齒根彎曲強度設計公式為 m?2KT1?YFaYsa?2??dz1???F?????(2?10)

式中

?FE1——齒輪的彎曲疲勞強度極限(1)確定公式內的各計算數值

由濮良貴《機械設計》第八版圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限：

?FE1?500MPa

大齒輪的彎曲疲勞極限：

?FN1?380MPa

查得彎曲疲勞壽命系數：

KFN1?0.85，KFN2?0.88

計算彎曲疲勞許用應力：取彎曲疲勞完全系數S?1.4，得

??F?1?KFN1?FE

1S0.85?500?MPa1.4?303.57MPa(2?11)

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??F?2?KFN2?FE2S0.88?380?MPa

1.4?238.86MPa計算載荷系數：

K?KA?KV?KFa?KFb?1?1.12?1?1.35?1.512

由濮良貴《機械設計》第八版表10-5查得齒形系數

YFa1?2.65，YFa2?2.226

查取應力校正系數

YSa1?1.58，YSa2?1.764

計算大小齒輪的YFaYSa??F?并加以比較

YFaYSa??F?1?2.65?1.58?0.01379303.57

2.226?1.764?0.01644238.86

??F?2由上式可知大齒輪的數值較大 設計計算

3YFaYSa?m?2?1.512?8.328?104?0.01644?2.05mm1?242

由計算結果可知，齒面接觸疲勞強度計算的模數m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數，齒輪模數m主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關，可取由彎曲強度算得的模數2.05并就近圓整為標準值m=2.5mm，按接觸強度算的的分度圓直徑d1=65.968mm。

算出小齒輪的齒數：

z1?d165.968??26 m2.5大齒輪的齒數：

z2?3.2?26?83.2取z2?84

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2.2.5齒輪幾何尺寸的計算

（1）計算分度圓的直徑

小齒輪分度圓直徑

d1?z1?m?26?2.5?65mm

大齒輪分度圓直徑

d2?z2?m?84?2.5?210mm

（2）確定齒輪中心距的

d1?d2265?210

?2?137.5mma?（3）計算齒輪寬度

(2?12)

b??ddd1?1?65?65mm

2.3軸的設計及校核

2.3.1 齒輪作用在傳動軸上的力

分析騎馬訂書機的傳動系統圖可知主軸箱內各軸均為轉軸。已知電機功率為7.5KW，轉速為120~1200r/min，小齒輪工作轉速為860r/min，齒數比為3.2?，F對主軸進行分析和設計：

1、軸上的輸出功率P2 p2?p?1?2?7.5?9.8?9.7

2?6.9KW2、軸上的轉矩T2

由于n?120~1200r/min，當n?120r/min時，軸的轉矩

PT2?95500002

n2 13

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6.9N?mm 120?54625N?mm ?9550000?

3、作用在齒輪上的力[3]

Ft?2T22?54625??520N d210Fr?Fttan??520?tan20?189N

Fn?Ft520??554Ncos?cos20

式中圓周力Ft，徑向力Fr及軸上的法向力Fn如圖2-1所示

M?MH2?MV2

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圖2-1 軸的載荷分析圖

2.3.2初步估算軸的最小直徑

選取材料為45鋼，調質處理，根據表15-3，取A0?100，可得

dmin?A03p2n2

6.9120?38.5mm ?100?3軸的最小直徑顯然是安裝聯軸器處的直徑，為了確定軸的最小直徑，必須先確定聯軸器的孔徑。考慮到轉矩變化很小，取KA=1.3

Tca?KAT2?1.3?54625?71012.5N?mmd=40mm故，軸的最小直徑dmin=40mm

(2?13)

按照轉矩Tca的條件，查表GB/T 5014—2003，選用LX3彈性柱銷聯軸器，孔徑為2.3.3軸的結構設計

（1）擬定軸上零件的分配方案，如圖2-2所示。

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2-2軸的結構與裝配

（2）確定各軸段直徑和長度

1）初步選擇滾動軸承。因同時受徑向載荷和很小的軸向載荷作用，故選深溝球軸承。初定dI?II?dIII?IV?65mm，因此，選深溝球軸承6413，其尺寸為d?D?B?65mm?120mm?23mm，于是有lI—II?23mm。選定，dII?III?90mm，lII?III?54mm。

2)安裝z?84齒輪的軸段III-IV的直徑dIV?V?60mm，齒輪左端用套筒定位，右端用軸肩定位，dIV?V?60mm 為了使套筒可靠地壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度，故取lIV?V?61mm。dV?VI?45mm，lV?VI?8mm。

3）查表GB/T 5014—2003取聯軸器LX3的Y型，孔長60mm，石棉墊片寬度為6mm故，lVI?VII?60mm?6mm?66mm，dVI?VII?40mm

4）軸的長度為：

l?23mm?54mm?64mm?61mm?8mm?66mm?276mm

（3）軸上零件的周向定位

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齒輪與軸，聯軸器與軸，均采用平鍵連接，由表查得，齒輪與軸的平鍵截面為b?h?14mm?9mm，鍵槽長定為54mm，聯軸器與軸的平鍵為b?h?12mm?8mm，長為40mm 2.3.4軸上的載荷

可化為簡支梁的軸跨距為L2?L3?L4?61mm?8mm?66mm?135mm，根據計算，截面C為危險截面，做出軸的扭矩圖和彎矩圖，各個數值參考如表2-2：

表2-1 軸的各個計算數值

載荷

水平面H

垂直面V 支反力F

FNH1?274N FNH2?274N

FNV1?100N FNV2?89N

彎矩

MH?20207.5N?mm

MV?7375N?mm 總彎矩M

M?22N?mm 20207.5?7375?21511扭矩T

T2?54625N?mm

2.3.5校核軸的強度

（1）軸的計算應力

軸的計算應力校核時，只需校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度，本設計中最大最大彎矩和扭矩的截面為C面，根據表中數據以及扭轉應力為脈動循環變應力，取??0.6，軸的計算應力[3]

?ca??M???T4?22W(2?14)

2?21511??0.6?5462520.1?453MPa?43MPa

前已選定軸的材料為45鋼，調質處理，查濮良貴《機械設計》第八版表15-1可知，???1??60MPa，因此1）判斷危險截面 ?ca????1?，故安全。

（2）校核軸的疲勞強度

齒輪軸段彎矩最大，截面III為危險截面，其它截面均按扭轉強度較寬設定的，故，只需軸的右側即可。

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2）截面右側各個系數的計算[3]

抗彎截面系數：

W?0.1d3?0.1?403?6400mm3抗扭截面系數：

WT?0.2d3?0.2?403?12800mm3截面左側彎矩M為：

73.75?30.5M?21511??12615N?mm73.75截面上的轉矩：

(2?15)

(2?16)

T2?54625N?mm

截面上的彎曲應力：

M12615??1.97MPa W6400?b?截面上的扭轉切應力 ：

T54625??4.27MPa WT12800軸的材料為45鋼，調質處理[6]。由濮良貴《機械設計》第八版表15-1查得

?T??B?640MPa，??1?275MPa，??1?155MPa。

截面上由于軸肩而形成理論應力集中系數??及??，由濮良貴《機械設計》第八版

D44r2.0?1.1，經插值后得???1.82，???1.20。?0.05，?附表3-2查取因?d40d40濮良貴《機械設計》第八版附圖3-2查得軸材料的敏性系數為

q??0.82，q??0.85

k??1?q?(???1)

(2?17)

?1?0.82?(1.82?1)?1.68k??1?q?(???1)(2?18)

由圖表選出

?1?0.85?(1.2?1)?1.17

???0.67，???0.82

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軸按磨削加工，查圖可得表面質量系數

??????0.92

軸的表面未經強化處理，即?q?1，按濮良貴《機械設計》第八版公式（3-12）及（3-12a）的軸的綜合系數為

碳鋼的特性系數

計算安全系數 [3]

K??k?1???1????1.680.67?10.92?1?2.60K??k???1?1????1.170.82?10.92?1 ?1.51???0.1~0.取???0.1???0.05~0.1取???0.05S????1K??a????m?2752.6?4.86?0.1?0?21.76S????1K??a????m

?1551.51?17.802?0.05?17.802?11.1619

(2?19)

(2?20)

(2?21)

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Sca??S?S?S??S?21.76?11.162222(2?21)

21.76?11.16?9.9?S?1.5故可知軸是安全的。

2.4 帶傳動的設計

2.4.1概述[4] 帶傳動是一種撓性傳動。帶傳動的基本組成零件為帶輪和傳動帶。當主動輪轉動時，利用摩擦，將動力通過傳動帶傳遞給從動輪。工作示意圖如圖2-3所示：

（a）不工作

（b）工作

2-3傳動帶工作示意圖

帶傳動具有結構簡單、傳動平穩、能緩沖吸振、能夠輕易實現遠距離，價格便宜、維護容易等特點。在近代機器設備中應用廣泛。摩擦型帶傳動能夠實現過載打滑、而且機器工作時噪聲低，但摩擦型帶傳動比不夠精確；同步帶傳動能夠保證一定的傳動比，但是對帶的載荷變動量的吸收能力差，高速速運轉時噪聲很大。根據用途不同，有一般工業用傳動帶、汽車用傳動帶、農業機械用傳動帶和家用電器用傳動帶。摩擦型傳動帶根據其截面形狀的不同又分平帶、V帶和特殊帶等。

帶傳動的功率損失有：

（1）滑動損失 摩擦型V帶傳動工作時，由于帶輪上下邊的拉力差及其帶輪不同變形差形成彈性滑動，從而導致帶與從動輪的速度損失。彈性滑動功率損失率通常在1%～2%之間。嚴重滑動，特別是過載打滑，會使帶的運動長時間處于不穩定狀態，效率急劇下降，摩擦磨損加劇，從而嚴重影響帶的壽命?；瑒訐p失隨緊邊與松邊拉力差的增大而增大，隨帶體彈性模量的增大而減小。

齊齊哈爾大學畢業設計（論文）

（2）內摩擦損失 帶在運行中的反復伸縮，會使帶體內部產生摩擦引起功率損失。內摩擦損失隨預緊力、帶厚與帶輪直徑比的增大而增大。減小帶的帶輪之間的拉力變化，可減小帶傳動的內摩擦損失。

（3）空氣阻力損失 帶輪高速運行時，運行風阻引起的功率損失。帶傳動的功率損失與速度的平方成正比。因此設計高速帶傳動時，應減小帶的表面積，盡量用厚窄的帶；帶輪的輪輻表面應平滑或用輻板以減小風阻。

（4）軸承摩擦損失 軸承受帶拉力的作用產生摩擦，也會導致帶傳動的功率損失，軸承摩擦損失是引起功率損失的重要因素之一。

綜合上述損失，帶傳動的效率約在80%～96%范圍內，設計帶傳動時，要根據帶綜合因素來選取帶輪與傳動帶的形狀。

2.4.2帶傳動的設計計算

騎馬訂書機帶式傳動系統中采用V帶傳動。已知電動機功率為P?7.5kW，轉速為n1?1200r/min，傳動比i?3.4，每天工作8小時

1、確定計算功率Pca[4] 由帶傳動工作情況系數表查得濮良貴《機械設計》第八版表8-7知KA?1.1，故

Pca?KAP?1.1?7.5kW?8.25kW

2、選擇V帶的帶型根據Pca、n1由普通V帶選型圖，選用A型。

3、確定帶輪基準直徑dd并驗算帶速v 1）選擇取小帶輪基準直徑

dd1?120mm

2）驗算帶速 由經驗知

v??dd1n160?10003.14?120?1200?

60?1000?7.54m/s

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因為5 m/s < v < 30 m/s，故帶速合適。3）計算大帶輪基準直徑

dd2?idd1?3.4?120mm ?408mm元整取dd2?400mm

4、確定V帶中心距a和基準長度Ld 1）初定中心距

0.7(dd1?dd2)?a0?2(dd1?dd2)

初定中心距a0 = 600 mm 2)計算帶所需基準長度 L?2a0??(dd2?dd1)d02(dd1?dd2)?4a0?2?600??22(120?400)?(400?120)4?600

?2050mm

查表得基準長度：

Ld =2000 mm 3）帶的實際中心距a

a?a0?Ld?Ld0

2???2000?2050??600?2??mm?575mm

4）中心距變化范圍[3] amin?a?0.015Ld?600?0.015?2000?570mmamax?a?0.03Ld?600?0.03?2000?660mm

2?22）(2?23)

（

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中心變化距范圍570~660 mm

4、計算驗證小帶輪上的包角?1[3] ?1?180??(dd2?dd1)

57.3a57.3??180??(400?120)575?152??90?(2?24)

5、計算帶的根數z 1）計算單根V帶的額定功率Pr 由dd1?120mm和n1?1200r/min,查表得P0?2.28kW

根據n1?1200r/min,i?3.4查表得

?P0?0.15kW

查表得K??0.925，KL?0.93于是

Pr?(P0??P0)K?KL

2）計算V帶的根數

(2?25)

?(2.28?0.15)?0.925?0.93kW?2.2kWz?

取4根

6、單根V帶的初始拉力最小值[3]

Pca8.25??3.75 Pr2.2F0min?500?500??232N應使初拉力F0>F0min

7、軸的最小壓力[3]

(2.5?K?)Pca?qv2K?zv（2?24）

(2.5?0.925)?8.25?0.1?7.5420.925?4?7.54 23

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Fpmin?2zF0minsin?12152? 2?2?4?161?sin?1251N2.5 凸輪的設計

2.5.1凸輪的簡介[5]

凸輪是一種機械機械回轉或滑動部件，它把運動傳遞給緊靠它邊緣運動的滾輪或在槽面上運動的針桿。凸輪在各種機械中廣泛的應用，尤其在紡織機械，印刷機械，沖壓機床等自動控制裝置中應用最為廣泛。隨著制造技術的發展，凸輪的制造越來越精確，應用范圍也逐漸擴大。凸輪傳動的特點如下： 只要合理的設計出凸輪的輪廓，就能很容易地獲得預期的運動規律。2 凸輪的響應速度快 3 凸輪機構結構簡單緊湊 凸輪輪廓線與推桿之間為點線接觸，易磨損。5 凸輪制造困難。

凸輪的種類很多，按凸輪的形狀分類可分為盤形凸輪和圓柱形凸輪；按推桿分類可分為，尖頂推桿凸輪，滾子推桿凸輪和平底推桿凸輪；按接觸的方式不同可分為，力封閉凸輪和幾何封閉凸輪。

2.5.2確定凸輪的基本外形尺寸

自動騎馬訂書機采用直動滾子推桿盤形凸輪機構，工作條件是高速輕載。對推桿的要求為：當凸輪轉過90°時，推桿上升150mm，凸輪繼續轉過90°時時，推桿停止不動；凸輪再繼續轉過60°時，推桿下降150mm，凸輪轉過其余角時，推桿又停止不動。、確定凸輪機構的基本尺寸 基圓半徑

初步確定基圓的半徑r0=300mm，推桿棍子半徑為rr=60mm。本此設計的工作條件是高速輕載，選用沖擊較小的運動規律。

2、確定凸輪機構的運動方程

初步選定，推程階段為正弦加速運動規律，回程階段選用五次多項式運動規律[5]。運動規律如圖2-4所示：

（1）正弦運動規律的方程式為：

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v?h??1?cos(2??/?0)?/?0a?2?h?2sin(2??/?0)/?02s?h?(?/?0)?sin(2??/?0)/(2?)?

（2）五次多項式的運動規律方程為：

s?C0?C1??C2?2?C3?3?C4?4?C5?5v?ds/dt?C1??2C2???3C3??2?4C4??3?5C5??4 a?dv/dt?2C2?2?6C3?2??12C4?2?2?20C5?2?3

(a)正弦運動規律圖

（b）五次多項式運動規律

圖2-4 凸輪推程與回程階段的運動規律

由圖知正弦加速運動規律和五次多項式運動規律都沒有柔性沖擊和剛性沖擊，適合高速輕載的凸輪設計。

3、計算凸輪的理論廓線

對于對心直動滾子推桿盤形凸輪機構，凸輪的理論輪廓線坐標為

x?(s0?s)sin??ecos???y?(s0?s)cos??esin??s?r0，求得：

(2?25)

本次騎馬訂書機的設計中e?0x?(r0?s)sin???

y?(r0?s)cos??對上式中的位移s進行分段計算

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（1）騎馬訂書機凸輪的推程階段

?02?90???/2

?01?90???/2

s1?h?(?1/?01)?sin(2??1/?01)/(2?)?

?h?(2?1/?)?sin(4?1)/(2?)?

?1??0,?/2?

（2）騎馬訂書機凸輪的遠休止階段

??02?90??/2

s2?1

5（3）騎馬訂書機凸輪的回程階段?03?60???/3

s3346h?553?10h?3/?03?15h?43/?03?3/?0

3?27h0?33/?3?121h5?43/?4?145h8?53/?5

（4）騎馬訂書機凸輪近休止階段

?04?12?0?2?/3

s4?0

推程和回程階段的壓力角

??arctands/d?rs

0?去計算間隔為5°計算以上各式的值，將結果寫入表格中。計算結果時：???推程階段：???1??遠休止階段：???1??2??3

回程階段：???1??2??3??近休止階段：???1??2??3??4??5

4、計算凸輪的實際工作廓線

?2??0,?/2?

?3??0,?/3?

?4??0,?/3?

（2-26）

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其中

x??x?rrcos???y??y?rrsin??(2?27)

sin??(dx/d?)/(dx/d?)2?(dy/d?)2 cos???(dy/d?)/(dx/d?)2?(dy/d?)2

（1）騎馬訂書機凸輪的實際工作推程階段 ?1??0,?/2?

dx/d??(ds/d?)sin?1?(r0?s)cos?1?2h? ???1?cos4?(1)??sin?1?(r0?s)co?s1

???

dy/d??(ds/d?)cos?1?(r0?s)sin?1?2h?

???1?cos4?(1)??co?s1?(r0?s)sin?1

???

（2）騎馬訂書機凸輪的實際工作遠休止階段

?2??0,?/2?

dx/d??(r0?s)cos(?/2??2)dy/d???(r0?s)sin(?/2??2)

（3）騎馬訂書機凸輪的實際工作回程階段

?3??0,?/3?

dx/d??(ds/d?)sin(?3??)?(r0?s)cos(?3??)

?(81h0?32/?3?486h0?33/?4?729h0?34/?5)sin?(3??)?

(r0?s)cos(?3??)

35dy/d??(810h?3/?3?4860h?34/?4?7290h?3/?5)cos(?3??)?(r0?s)sin(?3??)

4）騎馬訂書機凸輪的實際工作遠休止階段

?3??0,2?/3?

dx/d??(r0?s)cos(4?/3??4)

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dy/d???(r0?s)sin(4?/3??4)

凸輪的工作曲線與實際曲線的計算結果如表2-2

表2-2 凸輪的各個計算數值

?

0? 5? 10?

350? x

0.000 26.175 52.365

y

300.000 299.185 296.226

x?

0.000 21.602 44.468

??

240.000 238.885 237.228-52.092-26.148 0.000

295.446 298.984 300.000

-41.468-20.916 0.000

236.352 238.645 240.000 355? 360?

由表中各個數值計算結果，可作出凸輪的輪廓曲線如圖2-5所示：

圖2-5 凸輪的輪廓曲線

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凸輪機構推程階段最大的壓力角為19.856°，相應凸輪的轉角為45°；回程階段的最大壓力角為27.658°，相應的凸輪轉角為210°，凸輪的最大壓力角小于許用壓力角，故凸輪的尺寸設計合理。

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第3章

騎馬訂書機的電氣控制設計

3.1 騎馬訂書機的特點及控制要求

1、騎馬訂書機的運動由電動機M傳動

2、主軸制動靠剎車輪的摩擦制動

3、到發生堵紙現象時，微動開關啟動，電機M斷電，機器停止工作。

4、機器的運動與停止等操作都集中在電氣操作箱上。

電動機M的型號：JZT251—4 7.5kW 220V 1200r/min 3.2 電氣線路設計

3.2.1 執行電路的設計

根據騎馬訂書機的工作要求，為了調速，并降低啟動電流，電動機M選用松下變頻器BFV00072G 220V 0.75KW?？傠娐返倪^載保護選用，選用熔斷器FU[10]。執行電路圖如3-1所示：

圖3-1 自動騎馬訂書機的執行電路圖

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3.2.2控制電路的設計

光電傳感器的初狀態閉合，當檢測到書帖信號時，光電傳感器SL1的長閉觸電開啟，繼電器KM3斷開，從而使電磁鐵主回路中的電流繼電器KA1失電斷開，電磁鐵YV不工作，離合機構嚙合，訂書機機頭工作。當無書帖時，光電傳感器SL1閉合，繼電器KM3得電觸點閉合，從而使從而使電磁鐵主回路中的電流繼電器KA1得電閉合，電磁鐵電磁鐵YV工作，離合機構斷開，訂書機機頭不工作。接近開關SL2同步復位KM3，以保證裝訂機頭，停于上限位置。當發生紙張擁堵時，微動開關SS1斷開，繼電器KM1失電，變頻器的控制回路中的開關SA開啟，變頻器失電，停止工作，電動機M停止。當光電傳感器SL1檢測到書帖時，SL1-2觸電閉合，計數器得到一次信號，累加一次。當無書帖時，計數器無信號，不累加?？刂齐娐穲D如3-2所示

圖3-2 自動騎馬訂書機的控制電路圖

3.3電器元件的選擇[6]

1、電源引入開關Q

電源引入開Q關主要起外部輸入電路的作用，可根據電機M的額定電流選用。

P7500I??A?19.7A U380選用HZ-25/3型開關，額定電流25A

2、變頻器[12] 變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器主要由整流（交流 31

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變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。通過改變電源的頻率來達到改變電源電壓的目的，根據電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節能、調速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應用。為了電動機M調速，并降低啟動電流，電動機M選用松下變頻器BFV00072G 220V 0.75KW。

3、電位器

電位器是具有三個引出端、阻值可按某種變化規律調節的電阻元件。電位器通常由電阻體和可移動的電刷組成。當電刷沿電阻體移動時，在輸出端即獲得與位移量成一定關系的電阻值或電壓。電位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。后者可視作一可變電阻器。工作示意圖圖如3-3所示：

圖3-3 電位器工作原理圖

本設計中為了獲得部分穩定的電壓輸出，選用日本思博（sakae）22HP-10電位器，主要參數如下：

功率：2W

最大工作電壓：250V 預期旋轉壽命：1000000次

4、光電傳感器[16] 光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉換成電信號。光電池作為光電探測使用時，其基本原理與光敏二極管相同。光電電傳感器具有檢測距離長；對檢測物體的限制少； 響應時間短 ；分辨率高 ；可實現非接觸的檢測 ；可實現顏色判別 ；便于調整等優點。

本設計中當每個書帖裝訂好時，為使其信號轉化為計數器能識別的電信號，選用PIH-TC20NOC3D（對射型NPN常開+常閉 / 距離3CM / DC10-30V）光電傳感器。

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5、熔斷器FU1，FU2 FU1是對總電路的保護熔斷器。熔體電流為：

P7500IR??A?19.7A

U380可選用RL-15熔斷器，配用20A的熔斷器。FU2，選用RL-15熔斷器，配用2A的熔斷器。

6、繼電器KA，KA1，KA2及KA3 繼電器專用的固態繼電器可以具有短路保護，過載保護和過熱保護功能，與組合邏輯固化封裝就可以實現用戶需要的智能模塊，直接用于控制系統中。

固態KA選用固態繼電器SAP-4040D 40A，各項參數如下 負載最大電流：40A；

負載電壓：40V-480V；

控制電壓：3-32VDC；

頻率范圍：47/63HZ 工作環境溫度：-40-80℃

動作狀態指示：LED，KA1，KA2及KA3選用SSR-10DA(10A)單相固態繼電器 各項參數如下： 負載最大電流：10A；

負載電壓：40V-480V；

控制電壓：3-32VDC；

頻率范圍：47/63HZ 工作環境溫度：-30-75℃

動作狀態指示：LED，7、停止開關SB1，啟動開關SB2 停止開關SB1選用LA10綠色，啟動開關SB2選用LA10紅色

8、電磁鐵YT 電磁鐵控制電磁離合機構的嚙合與斷開，選用直流推拉式電磁鐵HCNE-1038主要參數如下：

吸力：5N

行程：10mm

控制電壓：DC24V

9、開關電源

開關電源是利用現代電力電子技術，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源，開關電源一般由脈沖寬度調制（PWM）控制IC和MOSFET構成。本次設計中所選開關電源為歐姆龍開關電源S8JC-100-24 100W DC24V。如圖3-4所示：

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圖3-4 S8JC-100-24型歐姆龍開關電源

10、計數器

本設計中選用JDM9-6數顯智能計數器（圖3-5）220V交流 110V 24V交直流電壓均可直接工作 計數范圍：6位LED數碼管0-999999

圖3-5 JDM9-6型數顯智能計數器

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3.4編制電氣元件明細表

根據3.3所選電氣元件，列出3-1所示，電氣元件表

3-1 自動騎馬訂書機電氣元件明細表

符號 M Q RP U SL 名 稱 異步電動機 組合開關 電位器 變頻器 光電傳感器

型 號 JZT251-4 HZ-25/3 22HP-10 BFV00072G PIH-TC20NOC3D

規

格

380V 1200r/min 7.5KW 3極

500V

25A

2W 250V 220V 0.75KW 距離3CM

DC10-30V KA 固態繼電器

SAP-4040D

40A 控制電壓：

3-32vDC KA1 繼電器

SSR-10DA

10A 控制電壓：

3-32vDC KA2 繼電器

SSR-10DA

10A 控制電壓：

3-32vDC KA3 SB1 SB2 YT FU1 FU2 G C 繼電器 控制按鈕 控制按鈕 電磁鐵 熔斷器 熔斷器 開關電源 計數器

SSR-10DA LA10 LA10 HCNE-1038 RL-15 RL-15 S8JC-100-24 JDM9-6

10A 控制電壓：

3-32vDC 綠色 紅色

吸力5N 行程10mm

DC24V 500V 熔體 10A 500V 熔體

2A 100W 24V

24V 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 數量 1 1 1 1 2

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第4章

自動騎馬訂書機的PLC控制設計

4.1 PLC的簡介

4.1.1PLC的定義及基本結構[18] PLC又稱可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程?？删幊踢壿嬁刂破鲗嵸|是一種專用于工業控制的計算機。

PLC硬件的基本結構包括：電源、中央處理器（CPU）、儲存器、輸入輸出借口、外部設備。

1、電源

電源是PLC的能量源，可靠穩定的電源很大程度上決定了PLC工作性能。如果沒有一個持續穩定的電源系統PLC是無法正常工作的。因此，PLC控制器的制造商對電源的設計和制造十分重視。PLC的電源有直流和交流兩種，直流多為24V的電源，交流多為220V電源，PLC電源的抗干擾能力都很強，有的交流電源PLC供電范圍在140V~250V之間。

2、中央處理器(CPU)

中央處理單元(CPU)是可編程邏輯控制器的核心部件，是PLC的控制運算中心。它負責處理PLC接受的用戶程序和數據，檢查電源、存儲器、計數器、定時器等部件的運行狀態，并能夠判斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態和數據，并存入“內存映像”，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，按指令執行邏輯或算數運算，當所有的用戶程序執行完畢之后，將輸入輸出映象區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環運行，直到停止運行。

3、存儲器

存儲器主要用來存放用戶的程序及數據。存儲器的主要種類有，ROM、EPROM、EEROM。

4、輸入輸出接口

PLC輸入輸出接口是CPU與外部設備之間交換信息的連接電路，它們通過總線與CPU相連，簡稱I/O接口。PLC的輸入輸出接口包括：數字量輸入模塊，數字量輸出模塊，模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊四大部分。PLC之所以能夠在惡劣的工業環境中正常工作，輸入輸出接口起了重要作用。

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5、外部設備

PLC的外部設備主要有：顯示器、打印機、編程器等。目前，PLC多采用個人計算機編程，PLC通過通信電纜與PC連接，從而使PLC的編程、監控達到了真正意義上的快捷、方便。

4.1.2PLC的特點及應用范圍[12] PLC是面向用戶的專用控制器，相對于應用廣泛的繼電—接觸系統以及單片機應用系統具有很多特點。

（1）PLC控制器的考干擾能力強，一般的PLC控制系統不用考慮干擾問題，繼電氣控制雖然能夠抵抗一般的電磁干擾，但在高電磁環境中，可靠性會急劇下降。單片機控制系統則要專門設計抗干擾系統，非常容易受到電磁干擾，不能夠在較高電磁環境下工作，應用范圍較小。

（2）PLC系統的維護方便，利用PLC自我診斷功能可以很快的找出故障點及時排除故障。繼電器控制系統常用的電子元件容易損壞，更換時檢查非常不方便費時費力。單片機控制系統需要定期維護且維護復雜，技術難度較高，需要專門的技術人員。（3）PLC程序開發采用梯形圖，明了簡便易學不需要專門的計算機知識。機電控制系統開發時圖樣多，線路復雜接線工作量大，出現錯誤排查困難系統的調試工作量大周期長。單片機控制系統設計復雜，系統的調節測試技術難度大，需要有專門計算機技術知識的人進行測試。

（4）PLC控制系統通用性較好，適用范圍廣非常適合在惡劣的工業環境中工作，而且系統易于擴展，接口即插即用。繼電器控制系統鋪設好后改裝麻煩，費時費力，一般為專用系統。單片機系統改造時要經過專門的軟硬件技術改造再能使用，改造時間長。（5）PLC的硬件成本相對于繼電器控制系統和單片機控制系統較高，這是制約PLC控制系統應用的一個重要因素。

隨著工業自動化的提高，如今只要涉及控制的地方，都離不開PLC這個大腦，可大概分為兩個領域：

（1）單機控制為主的自動化設備，比如：包裝機械、印刷機械、紡織機械、注塑機械、自動焊接設備、機床設備、冶金行業的輥壓、連鑄機械等。這些設備的所有動作，加工都需要靠依據工藝設定在PLC內的程序來指導執行和完成，就如人的大腦。（2）以過程控制為主的流程自動化設備，比如污水處理、自來水處理、樓宇控制、火電主控、輔控、水電主控、輔控、太陽能、水泥、石油、石化、鐵路交通等。這些行業所有設備的連續生產運行，總存在許多的監控點和大量的實時參數，而要監視、控制、和采集這些流程參數和相關的工藝設備，也必須依靠PLC這個大腦來完成，當然傳統叫法也有DCS，盡管設計之初的理念不一樣，但現技術路線已逐漸融合。

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4.1.3PLC的工作原理[19] PLC采用循環掃描的方式工作，實際工作時，用戶設定好程序后，CPU從第一條程序開始執行，執行方式是從上向下，從左向右，程序結束時，再返回第一執行直到循環結束。工作過程如圖4-1所示。

4-1 PLC的工作過程框圖

1、自診斷

PLC在掃描用戶程序之前，都首先進行自我診斷。自我診斷包括輸入輸出接口，儲存器，CPU等，發現異常情況，停機顯示出錯。若PLC自我診斷正常，用戶程序開始執行。

2、通信

在通信階段PLC編程器或計算機有通信請求，PLC會在這段時間內完成數據收發工作。

3、讀入現場信號

在這個階段PLC對各個輸入端信號進行掃描，將外部輸入存入映像寄存器。對于接通電路輸入信號，映像寄存器中狀態為“1”；對于斷開電路輸入信號，映像寄存器的狀態為“0”，也就是說某一個輸入信號相對應的電器元件在映像寄存器中為“1”時，該電器元件的狀態為“ON”，在映像寄存器中為“0”時，該電氣元件的狀態為“OFF”。

4、程序執行

這一階段CPU將用戶當前程序調出，逐條執行，程序的運算結果會存在映像寄存器中。如果在這一階段用戶改變程序內容，PLC不會立刻執行，要在下一個掃描周期執行。

5、輸出結果

當PLC將程序執行完畢后，PLC會把輸出狀態寄存器的指令狀態，轉化成執行元件所能夠識別的電信號，從而控制被控設備及電器元件。

4.1.3PLC的選擇原則[19] PLC系統設計時，明確控制方案后就是PLC的選型問題了。PLC的選擇依據主要有 如下：

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（1）輸入輸出點數的估算，PLC選擇是輸入輸出點數要留一定的余量，通常是比實際所需點數高10%到40%，也可根據實際情況自行考慮。

（2）儲存量的估算，PLC選擇時要首先根據機器所執行的功能，初步估算應用程序的大小，從而初步確定儲存器的大小。

（3）控制功能的選擇，用戶選擇PLC設備時，要熟悉所控制設備的主要功能及控制方式，來確定PLC的類型。

（4）PLC機型的選擇，以上三個步驟完成之后，PLC的各項參數基本確定，就要考慮機型問題。PLC的產品種類很多，用戶要根據自身經濟情況和所控機器的情況綜合考慮，選擇性價比合適的產品。

4.2 自動騎馬訂書機的PLC選型及控制電路改造

4.2.1自動騎馬訂書機的PLC類型選擇

根據自動騎馬訂書機的規格和各項技術要求，可選用日本三菱公司生產FX2N-32MR-001型PLC[15]（如圖4-2）。FN系列PLC是日本三菱公司制造的高性能小型PLC，性能穩定，速度快是現有PLC產品中性價比較高的產品，其中FN2系列是FN系列中速度最快的型號。FX2N-32MR-001型PLC的規格如下：

電源規格：AC 100V~240V，DC24V

輸入輸出點數：輸入16，輸出16（繼電器）外形尺寸：150×87×90（mm）

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圖4-2 FX2N-32MR-001型PLC 4.2.2PLC控制電路設計

（1）自動騎馬訂書機的輸入輸出點數如表4-1所示：

表4-1地址分布表

輸入地址 X0 X1

注釋 電機啟動按鈕SB1 光電傳感器SL1未檢測到數

到書帖信號

光電傳感器SL1檢測到數貼

信號

光電傳感器SL2檢測到數貼

信號

紙張擁堵微動開關SS1 錯帖微動開關SS2 電機停止SB2

輸出地址 Y0 Y1

注釋 電動機啟動 繼電器ＫA1得

電閉合 電磁鐵ＹT得電閉合 電動機停止 X2 Y2 X3 X4 X5 X6

Y3

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（2）自動騎馬訂書機的PLC接線圖如圖4-3所示

圖4-3自動騎馬訂書機的PLC接線圖

（3）自動騎馬訂書機的PLC程序圖如圖4-4所示: 41

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圖4-4 自動騎馬訂書機的PLC程序圖

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結論

緊張忙碌的畢業設計，終于接近尾聲。在畢業設計這段時間里，我學到了很多知識，同時也對大學所學知識做了一次系統的總結。在畢業設計初期，我遇到了很大的困難，面對題目不知如何下手。在老師指導下我查逐步理清了設計思路，通過查閱相關資料，向老師請教和同學們討論我逐步解決了畢業設計中的相關難題。最終，我順利完成了畢業設計論文。

此次設計，我對傳統騎馬訂書機的電氣部分精進行了設計改裝，傳在對訂書機頭增加了電磁控制裝置，在容易發生堵紙增加了微動開關，增加了光電傳感器檢測裝置，從而很好地解決了，傳統騎馬訂書機在高速工作下狀態了的容易堵紙的現象。本設計中還對傳統騎馬訂書機的控制系統進行了PLC改造，使其控制系統更加智能化，提高了工作效率，減少了工人的工作量。

總結此次設計，我遇到了很多棘手的難題，但在老師和同學們的幫助下通過查閱相關資料我都一一解決了。通過這次設計，增強了我的分析思考能力和團隊合作能力，為我日后的工作打下了良好的基礎。

齊齊哈爾大學畢業設計（論文）

參考文獻

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齊齊哈爾大學畢業設計（論文）

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致謝

時光如白駒過隙，轉眼間美好的四年大學時光即將結束。大學的最后一項重要工作——畢業設計，也接近尾聲?；厥姿哪甑拇髮W生活，我受益頗多。在做畢業設計的這段時間里，同學們和老師都給了我無私的幫助。在此，對幫助我的人致以誠摯的感謝。在畢業設計中我遇到了很多困難，在同學和老師的幫助下我都逐一解決。我要特意感謝李東升老師，李西兵老師，尤其是我的畢業設計導師郭建華教授，他嚴謹的治學風格，幽默的說話方式，獨特的人格魅力深深的感染了我，使我受益匪淺。我還要感謝我的同組同學，張陽、高先龍他們給我了很多幫助。我還要特別感謝18#317兄弟們，你們不僅在學習上給我了很多幫助，還在生活中給我了很大的幫助，你們都是我的好兄弟。最后謝謝所有幫助過我的人，謝謝你們。

第三篇：訂書機外殼注射模設計文獻綜述專題

吉林化工學院

文 獻 綜 述

訂書機外殼注射模設計

Injection Mold Design For The Shell Of Staple

√畢業設計 □畢業論文 性 質: □

教 學 院：

系

別： 學生學號： 學生姓名： 專業班級： 指導教師： 職

稱： 起止日期：

機電工程學院 機械電子系 11410521 胡 艾 機自1105 孔繁星 講師

2015.3.1～2015.3.28

吉 林 化 工 學 院

Jilin Institute of Chemical Technology

吉林化工學院本科畢業設計文獻綜述

注塑模設計的知識構建及應用

摘 要：注塑模設計水平低、管理技術落后已成為制約我國模具行業進一步發展的瓶頸。本文將知識管理的先進管理理念引入注塑模設計知識管理領域，提出了構建注塑模設計知識管理系統的思路。本文同時簡單介紹了基于幾種軟件的注塑模設計和應用。關鍵詞：注塑模；知識；磨具設計；應用 引言

模具是各類產品的母體，是注塑、擠塑、沖壓、鑄造等各類工藝的重要成型部件。目前采用模具制造的各類工業產品已廣泛應用于機械、電子、醫療、航天、船舶、汽車等相關產業。因此如何快速有效的設計模具，并對其成型工藝進行預判已經成為了模具設計制造的主要工作。注塑模設計是注塑模制造中的關鍵。一副結構合理的注塑模不僅能順利地生產出高質量的塑件，還可以簡化模具的加工過程和提高生產效率，從而降低生產成本并提高附加值。同時，注塑成型還是一個復雜、影響因素眾多、很難用精確理論模型進行描述的過程，屬于弱理論強經驗領域，設計經驗是注塑模具方案確定與結構設計最重要的組成部分之一[1]。

在我國成為“世界加工中心”的大趨勢下和模具行業本身多年的積累，我國的模具工業在經歷了近十幾年的大發展之后，逐步進入了戰略調整期，模具工業的發展重新面臨著機遇和挑戰。當前的模具行業中，中小型模具企業比重偏多，主要從事家電模具及中低檔模具制造，產品樣式雷同，設計制造水平低，利潤空間急劇萎縮，已形成惡性競爭的態勢；而在利潤空間很大的大型注塑模尤其是汽車等大型精密復雜注塑模市場上，國內企業無論在數量還是產品質量上，都難與國外同類企業抗衡。目前，國產汽車用注塑模具只能滿足中低檔車型的要求，高檔轎車用大型精密復雜模具（包括保險杠、儀表板等成型模具在內）則依賴于進口。通過與國外同類企業比較，國內模具設計制造水平低，管理技術落后已成為制約我國大型精密復雜注塑模具發展的瓶頸[2]。

隨著信息技術的發展和知識經濟時代的到來，應用先進的信息技術帶動和提升模具工業的設計制造水平，應用知識管理的先進管理理念提高模具企業的管理層次，就成為解決國內模具行業面臨問題的重要途徑。因此，非常有必要就大型注塑模設計制造過程開發出一整套數字化知識管理平臺，實現模具生產的信息化、高效化。這也是彌補與發達國家在這一領域的差距，趕上世界先進模具制造水平的必由之路。

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該模塊以現有大型注塑模設計理論與設計方法為基礎，將設計過程中常用的設計參數資料與計算方法通過軟件封裝，既能為設計人員提供方便快捷的資料查找工具又能充當實用的設計計算工具。

② 文檔資料管理模塊

文檔資料管理是系統的最重要的模塊之一。在大型注塑模設計過程中，會產生大量的設計文檔、圖紙等資料，對這些文檔資料必須加以管理。該模塊包括六個小模塊:塑件信息管理、模具實例管理、模具零件管理、設計標注管理、設計案例管理和項目資料管理。

④知識分布管理模塊

知識分布管理模塊主要是為了解決大型注塑模設計過程中大量存在的設計經驗(隱性知識)而采取的間接管理方法。通過知識專家的管理，可以讓設計人員快速找到解決某類問題的專家，通過與專家的交流與溝通來解決問題，這樣也為企業管理層掌握企業的知識分布提供了直接的參考資料。

⑤ 信息交流工具模塊

通信工具在注塑模設計過程中是必不可少的。通過通信工具可以將分散的設計人員集結起來，共同完成設計任務。另外，聯機會議工具還提供了在線視頻、網絡會議等功能[1]。

2.2 設計方法及技術路線

1．(1)設計方法[5]

大型注塑模設計知識管理系統的設計可以分為三個階段進行：

① 通過對合作企業知識管理現狀的調查，分析企業在注塑模設計知識管理上存在的問題，得出合作企業在注塑模設計知識管理方面的需求(前文已述)； ② 以軟件工程知識和企業知識管理理論為指導，并借鑒其它知識管理軟件與信息管理軟件開發方面的經驗，將軟件開發分為系統需求分析、系統設計、程序編寫和系統測試完善四個階段;③ 選用Borland Delphi 7.0 并結合MSSQL Server 2000數據庫工具開發系統各個功能模塊。(2)技術路線

根據系統設計方法，我們將系統開發過程分為6個階段，各階段的技術路線如圖2所示。

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通過統一的人機交互界面將各個功能子模塊進行集成[2]。注塑模設計的應用

3.1 基于CAD的注塑模設計應用

注塑模具中關鍵的零部件主要是型芯與型腔[4]。成型零件的工作尺寸是指型腔和型芯直接構成塑件的尺寸。例如型腔和型芯的徑向尺寸、深度和高度尺寸、孔間距離尺寸等。成型零件工作尺寸的精度直接影響了塑件的精度。下面以型腔尺寸的CAD實現為例說明：

型腔（或凹模）是成型塑件外型的模具零件，其工作尺寸屬于包容尺寸，在使用過程中型腔的磨損會使包容尺寸逐漸增大。所以，為了使得模具的磨損留有修模的余地以及裝配的需要，在設計模具時，包容尺寸盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。具體計算公式如下[6]：

型腔的徑向尺寸計算公式：

L=[Ls(1+Scp)-3D/4]+δ

式中：Ls—塑件外形徑向公稱尺寸；

Scp—塑料的平均收縮率Scp（Smax+Smin）=，2D —塑料尺寸公差；

δ —模具制造公差，取塑件相應尺寸公差的1/3~1/6，即δ=(1/3~1/6)D。從計算公式可以看出，型腔的徑向尺寸包含兩部分Ls(1+Scp)及-3/4D 組成，在繪制三維數模時，通常是按照制件的基本尺寸繪制，不考慮其公差尺寸；為了得到合理的由計算公式得到型芯與型腔尺寸，在繪制型芯與型腔時，必須先對制件數模進行修整。LS(1+Scp)該部分尺寸可利用軟件中的比例縮放功能。如果塑件精度要求不是很高，-3/4D 該部分尺寸可約等于-1/2D，然后利用軟件中的偏置功能，將該尺寸面向材料內側偏置-1/2D。縮放及偏置完成后，可利用軟件中的模型檢查功能，檢查制件各面與開模方向的角度，修整拔模角，完成后繪制型芯與型腔三維模型[7]。

型芯尺寸在CAD軟件中的實現方法與上述方法相同。模具中位置尺寸（如孔的中心距尺寸）在使用過程中磨損的影響可以忽略不計，只考慮模具制造公差、磨損和成型收縮率波動的影響，其計算公式如下：

C=CS(1+Scp)?2

（Smax+Smin）S=式中：CS—塑件位置尺寸；SCP—塑料的平均收縮率，cp；

2-5

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⑤ 根據模具的整體結構框架，裝配模具的零部件，產生完整的模具。⑥ 將設計結果作為經驗存入相應的事例庫中。3.3.2 基于模型推理技術

MBR技術是隨著計算機編程技術的發展而發展的。在早期，以面向過程的方法進行編程時，MBR被定義為模擬。即以計算機建立一個真實世界進程的系統模型，由于系統建模是編程必要的步驟，MBR被逐漸淡化。但是隨著面向對象的編程技術的出現，隨著面向對象的分析和設計方法(Object oriented Analysis and Design, OO A /D)的提出，MBR又被注入了新的活力[11]。

MBR技術在建模上可由整體到局部分為：

① 組織模型：負責分配和調度整個系統中各個模塊的功能； ③ 模塊模型：用于進行變換、嵌套、組合以產生復合輸入問題的解； ④ 組件模型：用于進行組件的功能特征和物理特征的構建及調試。

MBR技術在理論上采用約束系統進行推理。首先，運用組件描述語言(Component Description Language, CDL)將組件的約束特征描述出來；然后，將約束特征轉化入并行約束編程(Concurrent Constraint Programming , CCP)框架，即約束系統,進行推理。CCP框架將輸入問題的外部約束與組件及模塊間的內部約束進行匹配、組合最終得到輸出結果[12]。總結

一個先進的知識管理系統的引入，初步實現了對注塑模設計知識的管理，能夠從不同程度上提高生產管理水平和生產效率。而基于多種繪圖軟件的注塑模設計的應用能夠使注塑模設計在一個更全面的平臺上得以更全面、更廣泛的實現，能讓注塑模設計更完善[13]。

參考文獻

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第四篇：固定資產改良

(一)固定資產尚未提足折舊的情況下假設：1995年12月31日．甲公司投入使用一條生產線，原價100000元，估計凈殘值4000元，預計使用1O年。2001年12月31日。由于產品適銷對路．現有生產線的生產能力已難以滿足公司生產發展的需要。于是公司決定對現有生產線進行改擴建。以提高其生產能力；2001年12月31日至3月31日。經過3個月的改擴建．完成了對這條生產線的改擴建工程。共發生支出20000元，全部以銀行存款支付；改擴建后．預計其使用年限可延長2年。估計凈殘值不變。該固定資產采用直線法計提折舊。為簡化計算過程．整個過程不考慮其他稅費。

按會計制度規定。會計處理如下：2001年12月31日固定資產轉入改擴建時：

1996年1月1日至2001年12月31日，公司每年提取的折舊金額分別為：固定資產折舊=(100000—4000)門0=9600元．累計折舊金額為9600×6=57600元。將固定資產的凈值轉入“在建工程”。會計分錄為：

借：在建工程42400

累計折舊 57600

貸：固定資產 100000

2．2002年1月1日至3月31日。固定資產后續支出發生時的會計分錄為：借：在建工程 20000

貸：銀行存款 20000

3．2002年3月31日．生產線達到預定可使用狀態時的會計分錄為：借：固定資產 62400

貸：在建工程 62400

4．2002年4月1日起．每年應計提的固定資產折舊=(62400—4000)/6=9733元。2002年計提的固定資產折舊=9733×9/12=7300元。

計提固定資產折舊的會計分錄為：

借：制造費用 7300

貸：累計折舊 7300

按稅法的規定．處理如下：

2002年3月31日，計算的改擴建后的固定資產原價=100000+20000=120000元。1996年1月1日至2001年12月31日累計提取折舊金額57600元。2002年4月1日起．每年應計提的固定資產折舊=(1 20000—4000— 576OO)/6=9733元。2002年計提的固定資產折舊=9733×9/1 2=7300元。

結論：固定資產尚未提足折舊的情況下．企業按會計制度規定實際計入費用的折舊金額與按稅法規定計入費用的折舊金額相等．年終計算所得稅時不作調整。(說明：為了重點闡明本文的觀點．所設計的例題中．固定資產的折舊年限符合稅法規定的折舊年限．即“火車、輪船、機器、機械和其他生產設備不得短于1O年”。估計的凈殘值也符合稅法的規定．即“殘值比例在原價的5%以內。由企業自行確定”。如果折舊年限與凈殘值和稅法規定的不同，則該結論不成立。企業按會計制度規定實際計入費用的折舊金額與按稅法規定計入費用的折舊金額將不相等。年終計算所得稅時應作調整。)

第五篇：鹽堿地改良試驗報告

禾康鹽堿清除劑效果試驗報告

土壤鹽堿化是制約農作物產量增加的重要因素。長期以來，改良鹽堿地大多是以挖排水渠、泡田洗鹽等常規農業措施清除土壤鹽堿，但常常出現改良周期長、除鹽效果差、投資成本高以及引起次生鹽堿化的問題。鹽堿清除劑可以與土壤鹽份離子發生絡合化學反應，它們的化合產物容易隨水流失并被分解，從而達到加速改良鹽堿的效果。為了解和掌握鹽堿清除劑的改良效果和方法，2001年10月，我們在察布查爾縣羊場開發區的鹽堿地上安排了“禾康”牌鹽堿清除劑的使用效果示范實驗。

一、試驗材料及方法

供用藥劑為“禾康”牌鹽堿清除劑（北京飛鷹綠地科技發展公司生產），試驗地點在察布查爾縣羊場開發區王力的承包地里。試驗設四個處理：

1、對照，不用改良劑只灌水，共設三個對照；

2、每畝用“禾康”牌鹽堿清除劑1千克；

3、每畝用“禾康”牌鹽堿清除劑2千克；

4、每畝用“禾康”牌鹽堿清除劑3千克；

“禾康”牌鹽堿清除劑采用稀釋后在入水口滴入灌溉水中。

試驗采用間比法，即每個用改良劑的處理都與一個對照相間排列，共計6個小區（三個改良劑處理和三個對照），小區面積大于33平方米，各小區間打高埂，各小區平整土地，單獨灌水，灌水量約100立方米/畝左右。

試驗于10月6日開始，試驗前每個小區按對角線采集基礎土樣，當天用改良劑和灌水。10月14日，在原來樣點附近采集用改良劑后的土樣，土樣送至化驗室，分析化驗用改良劑前后土壤總鹽含量和PH值。

二、試驗結果

1、“禾康”牌鹽堿清除劑對土壤總鹽的影響

表1鹽堿清除劑對土壤總鹽的影響

處理 項目 用藥劑前% 2.85 1.69 4.96 3.67 4.80

用藥劑后% 1.88 1.31 3.39 3.47 2.83

增減量%-0.97-0.38-1.57-0.2-1.97

增減率%-34.04-22.49-31.65-5.45-41.04

比對照增減-11.55

第 一 組 第 二 組 第 三 清除劑1千克 對照1 清除劑2千克 對照2 清除劑3千克

-26.50

-30.13 組平均 對照3 清除劑 對照 3.39 4.2 2.91

3.02 2.70 2.6

-0.37-1.50-0.32

-10.91-35.58-12.95

-22.73

在試驗中，第一處處理在上水口，土壤基礎鹽份和PH值較，三個對照灌水前后土壤總鹽分別下降0.38%、0.20%和0.37%，平均為0.32%，下降率平均為12.95%。使用禾康牌鹽堿清除劑1千克/畝、2千克/畝和3千克/畝的三個處理，灌水前后土壤總鹽增減量分別為-0.97%、-1.57%和-1.97%，平均為-1.50%，灌水后比灌水前下降率平均為35.58%,比對照的下降率增加22.73%，是對照的2.75倍。由此可見，鹽堿改良劑的效果是十分明顯的。從鹽堿清除劑的用量上看，基本上可以看出隨著用量的加大，脫鹽效果也越明顯。

2、禾康牌鹽堿清除劑對土壤PH值的影響

表

2、鹽堿清除劑對土壤PH值的影響

處理 項目 用藥劑前% 8.21 7.92 8.37 8.56 8.46 8.28 8.35 8.25

用藥劑后% 8.01 8.05 8.43 8.39 8.33 8.4 8.25 8.28

增減量%-0.20 +0.13 +0.06-0.17-0.13 +0.12-0.09 0.02

增減率%-16.53 +14.13 +4.38-10.9-8.9 +9.38-7.02 4.2

比對照增減-30.6

第 一 組 第 二 組 第 三 組平均 清除劑1千克 對照1 清除劑2千克 對照2 清除劑3千克 對照3 清除劑 對照

15.28

-18.28

-11.22

注:表中PH值增減率以7中性為基數0計算.從表2中可以看出，三個對照的PH值灌水前后的增減值分別為0.13、-0.17和0.12，平均增加0.08，以PH值7中性為基數0計算，對照PH值平均增長4.2%。洗鹽前后PH值不下降反而增加的原因，主要是因為硫酸鹽和氯化物鹽的水解反應為中性，部分碳酸鹽如碳酸鈉則為堿性。土壤鹽份的各種離子溶解性和移動性均不相同，在洗鹽脫鹽過程中，硫酸根離子、氯離子及鈣鎂等離子容易被沖洗淋溶掉，土壤中碳酸鈉等鹽份相對增加，造成土壤堿性增加，PH值升高，生產中經常出現因為改良方法不當造成土壤堿性增加的現象。在試驗中，每畝用鹽堿改良劑1公斤和3公斤的處理，PH值下降分別為0.2和0.13,下降率分別為16.53%和8.9%，每畝用量為2公斤的處理，PH值增加0.06,增長率為4.38%。三個藥劑處理的PH值平均下降0.09，平均下降率為7.02%，與對照相比，下降值增加0.17，下降率增加11.22%，效果十分明顯。

3、禾康牌鹽堿改良劑的推廣價值和應用方法

從化驗分析結果看，察縣羊場開發區土壤總鹽高達1.69%以上，一般為2~4%，土壤PH值均在8.56以下,我們對試驗區外陳世全的承包地進行取樣，為了了解最高含鹽量，我們只取造成作物嚴重死亡絕收的區域，經化驗，總鹽高達5.46%，PH值8.46。一般情況下，PH值8.5以下，大多數作物能夠生長。因此，羊場土壤為鹽土，影響作物生長的主要是硫酸鹽和氯化物鹽。

綜合以上試驗結果，對照區土壤灌溉一次土壤總鹽平均僅下降0.32%，下降率為12.95%，土壤PH值卻略有增加，土壤脫鹽降堿效果很差，從生產實際來看，如果僅以灌水洗鹽排鹽，必須要增加灌水次數和用水量，在排水條件不完善的情況下，勢必造成地下水位進一步上升，土壤次生鹽堿化程度增加。使用鹽堿改良劑并結合灌水后，土壤總鹽平均下降1.34%，下降率達32.17%，比對照的下降率增加2.48倍，土壤PH 值也平均下降0.09，下降率達7.02%，比對照下降率增加11.22%。由此可見鹽堿清除劑促進灌水脫鹽除堿的效果十分明顯，具有一定的推廣應用價值。建議在鹽堿地改良過程中，首先必須建設完善配套的排灌水設施，確保排水通暢。其次結合使用鹽堿清除劑和其他農業耕作措施，加快土壤脫鹽除堿速度，縮短改良周期，提高改良效果。

三、結論

1、禾康牌鹽堿清除劑在鹽堿地改良過程中能夠促進土壤脫鹽除堿的作用，效果十分明顯。結合灌溉使用鹽堿清除劑后，一般能使土壤總鹽平均下降1.34%，下降率達到32.17%，PH值下降0.09，下降率7.02%，而對照土壤總鹽僅平均下降0.32，下降率12.95%，土壤PH值沒有下降反而增加。使用鹽堿清除劑對土壤總鹽的下降率比對照高2.48倍，并有一定的降低PH值效果，PH值下降率達7.02%。因此禾康牌鹽堿清除劑具有一定的推廣應用價值。

2、不合適灌水洗鹽排鹽往往造成土壤次生鹽堿化和土壤PH值增高，堿性增大，使用禾康改良劑可以減少灌水次數和灌水量，避免次生鹽堿化并降低土壤的PH值。

3、使用鹽堿改良劑必須要配套完善的灌排措施。

伊犁州農業開發辦公室

朱新生 田秀欣

伊犁州農業技術推廣總站土肥站

羅新湖 聶國華 林穎佳

2001年10月28日