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紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 I 摘 要 包裝機(jī)械能大幅度地提高生產(chǎn)效率，加快產(chǎn)品的不斷更新；降低勞動強(qiáng)度，改 善勞動條件；能節(jié)約材料，降低成本，保護(hù)環(huán)境；有利于被包裝產(chǎn)品的衛(wèi)生，提高 產(chǎn)品質(zhì)量。本次課題設(shè)計的是紙箱膠帶封箱機(jī)，采用傳送帶驅(qū)動來進(jìn)行封箱的方案， 上下封箱、經(jīng)濟(jì)、快速、平穩(wěn)。這種方案在技術(shù)上是相當(dāng)成熟的一種，它被廣泛應(yīng) 用于生產(chǎn)實際中。 這次設(shè)計的紙箱膠帶封箱機(jī)，可以根據(jù)紙箱規(guī)格，手動調(diào)節(jié)寬度及高度，可單 機(jī)作業(yè)，也可與 自動化包裝流水線配套使用。工作時，當(dāng)箱體進(jìn)入工作空間后，箱 體在底部傳送帶的輸送下前進(jìn)。當(dāng)箱體運行至刀架位置時，箱體將刀架和前膠帶壓 輪壓退位，而后膠帶壓輪在四桿機(jī)構(gòu)的作用下與前膠帶壓輪保持同步運動而退位， 并使前面的膠帶與紙箱貼合并封箱。隨著箱體前進(jìn)，膠帶不斷地抽出封在箱體上。 當(dāng)箱體的后部離開刀架時，前膠帶壓輪由于四桿機(jī)構(gòu)的作用與后膠帶壓輪的運動一 致，而刀架受彈簧彈力作用，復(fù)位彈起，切斷膠帶。當(dāng)箱體運動至離開后膠帶壓輪 時，后膠帶壓輪也由于受可調(diào)彈簧回位作用而復(fù)位，使連在箱體上最后的膠帶也貼 在箱體上，完成后段封箱任務(wù)。該論文詳細(xì)說明了本次封箱機(jī)設(shè)計的步驟及其依據(jù)。 包括設(shè)計方案的選擇、電機(jī)的選擇、工作臺部件的設(shè)計、頂式部件設(shè)計和刀片的設(shè) 計。 關(guān)鍵詞：封箱機(jī)；四桿機(jī)構(gòu)；工作臺部件；齒輪；滾筒 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 II Abstract Packaging machinery can greatly increase productivity, accelerate constantly updated products; reduce labor intensity and improve working conditions; energy saving materials, reduce costs, protect the environment; conducive to health is packaged products, improve product quality. This topic is designed carton tape sealing machine, using belt drive for sealing solutions, sealing up and down, economic, fast and smooth. This approach is technically quite mature one, it is widely used in actual production. The design of the carton tape sealing machine, carton size can be adjusted according to the manual width and height can be stand-alone operation, but also with supporting the use of automated packaging line. In operation, when the working space into the box, the box at the bottom of the forward conveying belt. When the tank runs to turret position, the knife box and press wheel pressure to step down before the tape, and then push the wheel under the influence of tape four-bar mechanism to keep pace with the movement of the wheel while pressing the tape before the abdication, and to the front of the tape Post merger with carton sealing. With forward box, tape withdrawn continuously sealed in the housing. When the rear of the cabinet to leave the knife, tape before pressing wheel due to the effect of the four-bar mechanism is consistent with the movement of the tape pressure roller, and knife by the elastic force of the spring, reset bouncing off the tape. When the box moves to the left pinch roller tape, the tape is also due to the pressure roller adjustable spring return action reset, so that even at the end of the tape on the box is also attached to the box, after the completion of the task segment sealing . The paper details the design of this step and sealing machine basis. Including the selection of design options, select the motor, design workbench components, component design and top-blade design. Keywords: Sealing machine; Four institutions; Workbench components; Gear; Drum 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 III 目 錄 摘 要 .I ABSTRACT .II 第一章 緒論 .1 1.1 課題背景 .1 1.2 封箱機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r .1 1.2.1 國外封箱機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r .1 1.2.2 國內(nèi)封箱機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r .2 1.3 課題研究的內(nèi)容以及采取的方法 .4 1.4 技術(shù)參數(shù)要求 .4 第二章 方案設(shè)計 .5 2.1 傳送機(jī)構(gòu)方案設(shè)計 .5 2.2.1 方案一：間歇式傳送 .5 2.1.2 方案二：連續(xù)式傳送 .6 2.2 封箱機(jī)構(gòu)方案設(shè)計 .6 2.3 設(shè)計方案的確定 .7 2.3.1 傳送機(jī)構(gòu)設(shè)計方案的確定 .8 2.3.2 封箱機(jī)構(gòu)設(shè)計方案的確定 .8 2.3.3 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計方案的確定 .8 第三章 傳送裝置設(shè)計 .9 3.1 電動機(jī)的選用 .9 3.1.1 電動機(jī)的性能和分類 .9 3.1.2 選擇電動機(jī)應(yīng)綜合考慮的問題 .9 3.1.3 本傳動機(jī)構(gòu)電動機(jī)的類型選擇 .10 3.2 傳動比的分配 .12 3.3 各軸運動及動力參數(shù)計算 .12 3.4 減速器的選用 .14 3.4.1 減速器性能和分類 .14 3.4.2 減速器類型的選擇 .14 3.5 帶傳動的設(shè)計 .15 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 IV 3.5.1 平帶傳動 .15 3.5.2 V 帶傳動 .16 3.6 主軸部分的設(shè)計 .19 3.6.1 軸材料的選擇 .19 3.6.2 各軸段直徑和長度的確定 .19 3.6.3 主軸的載荷分析 .21 3.6.4 軸的校核 .22 3.6.5 軸承的強(qiáng)度校核 .24 3.7 聯(lián)軸器的選用 .25 3.8 滾筒的設(shè)計與計算 .26 第四章 封箱機(jī)構(gòu)設(shè)計 .27 4.1 工作臺高度的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) .27 4.2 紙箱寬度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) .27 4.2.1 導(dǎo)向桿的設(shè)計 .27 4.2.2 寬度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) .27 4.3 紙箱高度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu) .28 4.4 刀架部件設(shè)計 .29 4.5 刀片的設(shè)計 .29 4.6 壓帶機(jī)構(gòu)的設(shè)計 .30 第五章 安裝、操作以及日常維護(hù) .32 5.1 封箱機(jī)安裝注意事項 .32 5.2 封箱機(jī)的日常維護(hù) .32 5.3 封箱機(jī)常見故障及其排除方法 .32 結(jié) 論 .34 參考文獻(xiàn) .35 致 謝 .36 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 1 第一章 緒論 1.1 課題背景 包裝機(jī)械能大幅度地提高生產(chǎn)效率，加快產(chǎn)品的不斷更新；降低勞動強(qiáng)度，改 善勞動條件；能節(jié)約材料，降低成本，保護(hù)環(huán)境；有利于被包裝產(chǎn)品的衛(wèi)生，提高 產(chǎn)品質(zhì)量。增強(qiáng)市場銷售的競爭力；延長產(chǎn)品的保質(zhì)期，方便產(chǎn)品的流通；可減少 包裝場地的面積，節(jié)約基建投資。因此，設(shè)計、安裝自動包裝機(jī)械，無論是從提高 產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率，還是從消除加工誤差、減輕勞動強(qiáng)度方面，都表現(xiàn)出十分明 顯的作用。 隨著社會的發(fā)展，封箱機(jī)在各種機(jī)中發(fā)揮著越來越重要的作用。包裝是產(chǎn)品進(jìn) 入流通領(lǐng)域的必要條件而實現(xiàn)包裝的主要手段是使用包裝機(jī)。同時伴隨著時代的發(fā) 展和技術(shù)的進(jìn)步，封箱機(jī)在流通領(lǐng)域中起著越來越重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)在不 斷發(fā)展和各種食品加工品的出現(xiàn)，對包裝技術(shù)和包裝設(shè)備都提出了新的要求。封箱 機(jī)更是包裝機(jī)中不可缺少的部分。它主要是采用膠帶對紙箱封口，可以根據(jù)紙箱大 小隨意調(diào)整封箱尺寸，封箱平整，可一次完成上、下封箱動作，即可單機(jī)作業(yè)，也 可與流水線配套使用，廣泛應(yīng)用于家用電器、紡織、百貨、醫(yī)藥等行業(yè)。 目前封箱機(jī)競爭日趨激烈，未來的封箱機(jī)將配合產(chǎn)業(yè)自動化趨勢，促進(jìn)包裝設(shè) 備總體水平提高，發(fā)展多功能、高效率、低消耗的包裝設(shè)備，而封箱機(jī)技術(shù)也正朝 著以下幾個趨勢發(fā)展：機(jī)電一體化、機(jī)功能多元化、結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、控制智能化、 結(jié)構(gòu)運動高精度化1。 1.2 封箱機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 隨著世界科技的發(fā)展，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)把核能技術(shù)、微電子技術(shù)、激光技術(shù)、生 物技術(shù)和系統(tǒng)工程融入了傳統(tǒng)的機(jī)制造技術(shù)中。新的合金材料、高分子材料、復(fù)合 材料、無機(jī)非金屬材料等新材料也得到了推廣應(yīng)用，封箱機(jī)的集成化、智能化、網(wǎng) 絡(luò)化、柔性化將成為未來發(fā)展的主流。 1.2.1 國外封箱機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 國外的封箱機(jī)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展大體經(jīng)歷了以下幾個幾段；簡單機(jī)化、初級自動 化、自動封箱機(jī)、計算機(jī)控制的高度自動化封口機(jī)。 20 世紀(jì) 40 年代中期，在食品、卷煙、火柴等行業(yè)最先使用了封箱機(jī)對產(chǎn)品包 裝箱進(jìn)行封口。如英國的巧克力包裝封口，美國的餅干包裝封口被稱為包裝箱封口 界的先驅(qū)。50 年代，封箱機(jī)上廣泛采用了光電管、電氣開關(guān)實現(xiàn)了封箱機(jī)的初級自 動化。60 年代，在封箱機(jī)上廣泛采用了各種新型電子元件組成控制系統(tǒng)，并采用機(jī)、 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 2 電氣、液壓、氣動等綜合技術(shù)，出現(xiàn)了自動封箱機(jī)。70 年代，由于采用電子計算機(jī) 對封箱機(jī)進(jìn)行控制，進(jìn)一步了解單片機(jī)和自動化封箱機(jī)的水平。80 年代，封箱機(jī)行 業(yè)大量的應(yīng)用了高新技術(shù)，如微電子技術(shù)、激光技術(shù)、超聲波技術(shù)以及光電纖維等， 從而使封箱機(jī)及生產(chǎn)線高度自動化，使用效果更加理想可靠，包裝封口質(zhì)量更加提 高。經(jīng)過 60 多年的發(fā)展，國外封箱機(jī)的發(fā)展已經(jīng)形成了獨立完整的體系，成為機(jī)制 造行業(yè)的一個重要分支。 美國包裝工業(yè)起步于 20 世紀(jì)初期，自二戰(zhàn)以來得到快速發(fā)展，逐步建立并形成 包括包裝材料、包裝工藝和包裝機(jī)完整而獨立的工業(yè)體系。其包裝工業(yè)總產(chǎn)值占國 民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值 3%。據(jù)美國行業(yè)調(diào)查分析，其封箱機(jī)最大使用行業(yè)是食品產(chǎn)業(yè)，其次 是飲料產(chǎn)業(yè)、家庭清潔用品與化妝品產(chǎn)業(yè)、醫(yī)藥用品及煙草業(yè)。 美國當(dāng)前前景看好 的封箱機(jī)是：水平枕式微機(jī)控制、配有伺服電機(jī)和薄膜張力好的電力控制裝置的包 裝機(jī)。今后微電子、電腦、工業(yè)機(jī)器人、智能型、圖像傳感技術(shù)和新材料等在包裝 機(jī)中將會得到越來越廣泛的應(yīng)用，使包裝機(jī)日趨向自動化、高效率化、節(jié)能化方向 發(fā)展。 德國的封箱機(jī)在計量、制造、技術(shù)性能方面均屬世界一流。該國生產(chǎn)的啤酒、 飲料灌裝成套設(shè)備生產(chǎn)速度快、自動化程度高、可靠性好。主要體現(xiàn)在：工藝流程 的自動化、生產(chǎn)效率高，滿足了交貨期短和降低工藝流程成本的要求；設(shè)備具有更 高的柔性和靈活性。主要體現(xiàn)在生產(chǎn)的靈活性、構(gòu)造的靈活性和供貨的靈活性，以 適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代的需要；利用計算機(jī)和仿真技術(shù)提供成套設(shè)備，故障率低，可以 進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷服務(wù)；對環(huán)境污染少，主要包括噪音、粉塵和廢棄物的污染。 意大利生產(chǎn)的封箱機(jī)中，40是食品封箱機(jī)，如糖果包裝機(jī)、茶葉包裝機(jī)、灌 裝機(jī)等。產(chǎn)品的特點是外觀考究、性能優(yōu)良、價格便宜。意大利包裝機(jī)行業(yè)的最大 優(yōu)勢就在于可以按照用戶的要求進(jìn)行設(shè)計和生產(chǎn)，并能保證很好地完成設(shè)計、生產(chǎn)、 試驗，實現(xiàn)監(jiān)督、檢驗、組裝、調(diào)整和用戶需求分析等。 日本是封箱機(jī)的后起之秀。它是第二次世界大戰(zhàn)后才發(fā)展起來的，但是 發(fā)展速度很快，20 世紀(jì) 60 年代至 70 年代，封箱機(jī)的產(chǎn)值平均每年增長 20%。 70 年代初期達(dá)到世界先進(jìn)水平，成為第二包裝大國，封箱機(jī)的平均年產(chǎn)量是 60 萬臺（套） ，其年增長率為 10%。發(fā)展速度快的原因是日本善于引進(jìn)、仿制、創(chuàng) 新和經(jīng)營。 德國的封箱機(jī)也很發(fā)達(dá)。它擁有幾家在世界上號稱規(guī)模最大的包裝機(jī)廠，它的 包裝機(jī)產(chǎn)品大量用于出口。 此外，英國、法國、瑞典、瑞士等國家的封箱機(jī)業(yè)各有優(yōu)勢，它們都在不斷研 制新型封箱機(jī)，都有久享盛譽(yù)的封箱機(jī)供應(yīng)國內(nèi)外市場3。 1.2.2 國內(nèi)封箱機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 3 （1）我國封箱機(jī)概況 解放前，我國封箱機(jī)基本上是空白的。絕大部分產(chǎn)品都不用包裝，只有少數(shù)產(chǎn) 品采用手工包裝，因此談不上不上包裝機(jī)化。只有上海、北京、天津、廣州等幾大 城市有英、美等國進(jìn)口的啤酒、汽水灌裝機(jī)及卷煙小包裝機(jī)等。 解放后的 30 年間，我國封箱機(jī)的發(fā)展相當(dāng)緩慢。1956 年我國生產(chǎn)了第一臺卷 煙小包裝機(jī)。20 世紀(jì) 60 年代，我國又生產(chǎn)了果酒、啤酒灌裝機(jī)，20 世紀(jì) 70 年代木 逐漸開發(fā)了真空包裝機(jī)等，但是還沒有形成包裝工業(yè)體系。 進(jìn)入 20 世紀(jì) 80 年代，由于國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，對外貿(mào)易不斷擴(kuò)大人民生活水 平顯著提高，對產(chǎn)品的包裝要求越來越高，迫切要求包裝實現(xiàn)機(jī)化、自動化，從而 大大促使了包裝機(jī)的發(fā)展，包裝機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)中占有的位置越來越重要。 20 世紀(jì) 90 年代以來，包裝機(jī)工業(yè)每年平均以 20%-30%的速度增長，發(fā)展速度 高于整個包裝工業(yè)平均增長速度的 15%-17%，比傳統(tǒng)的機(jī)工業(yè)的平均增長值高 4.7%。包裝機(jī)工業(yè)已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的非常重要的新興行業(yè)。 隨著我國商品經(jīng)濟(jì)的繁榮和人民生活水平的提高，封箱機(jī)包裝技術(shù)的前景十分 樂觀。近年來，國家加大了對食品和藥品質(zhì)量和安全的監(jiān)督力度，對食品的生產(chǎn)加 工包裝技術(shù)都提出了新的要求。一批生產(chǎn)企業(yè)先后投入資金進(jìn)行包裝設(shè)備的技術(shù)改 造和生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新，在一定程度上提升了我國封箱機(jī)的水平和市場競爭力。 盡管我國封箱機(jī)包裝技術(shù)的水平有了提高，但是我國的包裝箱機(jī)包裝技術(shù)與發(fā) 達(dá)國家的相比在競爭中還是明顯處于弱勢。無論在產(chǎn)品品種、技術(shù)水平還是產(chǎn)品質(zhì) 量方面都有一定的差距。并且我國包裝機(jī)行業(yè) 30左右的企業(yè)存在低水平的重復(fù)建 設(shè)。這種狀況不但浪費了有限的資金、人力等重要資源，還造成了包裝機(jī)市場的無 序混亂，阻礙了行業(yè)的健康發(fā)展，制約了我國中小食品企業(yè)包裝機(jī)的升級換代和包 裝技術(shù)的創(chuàng)新。 我國的包裝機(jī)多以單機(jī)為主，科技含量和自動化程度低，在新技術(shù)、新工藝、 新材料方面應(yīng)用的少，滿足不了我國當(dāng)前食品企業(yè)發(fā)展的要求。一些食品企業(yè)為了 技術(shù)改造，不得不花費大量的資金從國外引進(jìn)一些技術(shù)先進(jìn)的、生產(chǎn)效率高、包裝 精度高的成套食品包裝生產(chǎn)線，導(dǎo)致很大一部分國內(nèi)的市場份額被國外品牌所占領(lǐng)。 我國的食品包裝機(jī)發(fā)展空間依然廣闊，食品包裝機(jī)包裝技術(shù)的水平有待迫切開發(fā)的 需要。 日前，隨著包裝機(jī)技術(shù)含量日趨增加，國外已經(jīng)已將很多先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用在包裝 機(jī)上，如遠(yuǎn)距離遙控技術(shù)、步進(jìn)電機(jī)技術(shù)、自動柔性補(bǔ)償技術(shù)、激光切割技術(shù)、信 息處理技術(shù)等，國內(nèi)現(xiàn)有的一些包裝機(jī)技術(shù)含量較低，先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用較少，國內(nèi)包 裝機(jī)低水平重復(fù)建設(shè)對行業(yè)產(chǎn)品的升級換代和創(chuàng)新已經(jīng)構(gòu)成了阻礙。另外，包裝機(jī) 市場日趨壟斷化。目前中國除了瓦楞紙箱包裝機(jī)和一些小型包裝機(jī)有一定規(guī)模和優(yōu) 勢外，其他包裝機(jī)幾乎不成體系和規(guī)模，特別是市場上需求量大的一些成套包裝生 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 4 產(chǎn)線，在世界包裝市場中均被幾家大包裝機(jī)企業(yè)（集團(tuán)）所壟斷，包裝機(jī)零部件生 產(chǎn)專業(yè)化。國際包裝界十分重視提高包裝機(jī)加工和整個包裝系統(tǒng)的通用能力，所以 包裝機(jī)零部件生產(chǎn)專業(yè)化是發(fā)展的必然趨勢，很多零部件不再由包裝機(jī)廠生產(chǎn)，而 是由一些通用的標(biāo)準(zhǔn)件廠生產(chǎn)，某些特殊的零部件由高度專業(yè)化的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)， 真正有名的包裝機(jī)廠將可能是組裝廠。產(chǎn)品向多功能與單一、高速兩極化發(fā)展。包 裝機(jī)的最終作用在于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品多樣化。包裝機(jī)行業(yè)面對市場的需求和如 何趕上甚至超越發(fā)達(dá)國家的包裝機(jī)，及如何加大自主創(chuàng)新的步伐，力爭在短時間內(nèi) 開發(fā)出一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)和國際先進(jìn)水平的產(chǎn)品，是擺在我國封箱機(jī)機(jī)企業(yè)面 前的緊迫任務(wù)4。 1.3 課題研究的內(nèi)容以及采取的方法 課題研究內(nèi)容為：封箱機(jī)的原理及結(jié)構(gòu)，首先制定出設(shè)計過程中各部分的方案， 如傳動方案、結(jié)構(gòu)方案、壓帶機(jī)構(gòu)、封箱機(jī)構(gòu)的方案等，利用方案的對比的要求， 確定最佳方案，然后根據(jù)這套方案進(jìn)行具體設(shè)計，如強(qiáng)度校核、尺寸選擇、材料選 擇等。 擬采用的方法是理論推導(dǎo)和計算繪圖分析的方法。機(jī)械裝備現(xiàn)代設(shè)計方法也為 我們提出了很多的新思路，如機(jī)構(gòu)的運動分析、機(jī)構(gòu)的力學(xué)分析、利用 CAD/CAM 進(jìn)行設(shè)計等。在設(shè)計過程中我們應(yīng)該綜合運用這些方法，可以使設(shè)計更為細(xì)致。另 外，要使我們的設(shè)計盡量優(yōu)化，以達(dá)到符合要求的性價比。 1.4 技術(shù)參數(shù)要求 （1） 包裝速度：15 箱/min （2） 適合紙箱尺寸：長 180500mm，寬 150500mm，高 125500mm （3） 封箱膠帶寬度：36mm、48mm、60mm （4） 使用膠帶類型：OPP 膠帶 （5） 工作臺高度：750mm-785mm 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 5 第二章 方案設(shè)計 2.1 傳送機(jī)構(gòu)方案設(shè)計 2.2.1 方案一：間歇式傳送 （1）槽輪機(jī)構(gòu) 槽輪由主動撥盤、從動槽輪和機(jī)架組成。主動撥盤以一定加速度勻速轉(zhuǎn)動。當(dāng) 主動撥盤上的圓銷沒有進(jìn)入槽輪的槽中的時候，槽輪上的內(nèi)凹鎖止弧被撥盤外凸的 鎖止弧卡住，槽輪靜止；當(dāng)主動撥盤上的圓銷進(jìn)入槽輪的槽中的時候，撥盤鎖止弧 與槽輪鎖止弧分離，撥盤撥動槽輪轉(zhuǎn)動，直到圓銷與槽輪的槽脫離為止。如此循環(huán) 實現(xiàn)槽輪的間歇運動，如圖 1 所示： 圖 1 槽輪機(jī)構(gòu) （2）曲柄連桿機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)實際為雙曲柄機(jī)構(gòu)，中間連桿在曲柄的帶動下可以實現(xiàn)桿上任一點軌跡 為圓的運動，依靠連桿上的特殊結(jié)構(gòu)來推動其上物品，實現(xiàn)間歇式的傳送,如圖 2 所 示 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 6 圖 2 曲柄連桿機(jī)構(gòu) （3）其他機(jī)構(gòu) 可以實現(xiàn)間歇式運動的其他機(jī)構(gòu)還有：不完全齒輪，曲柄搖塊機(jī)構(gòu)等，在此未 考慮選用，故不作詳細(xì)說明。 2.1.2 方案二：連續(xù)式傳送 直接依靠變速系統(tǒng)輸出的運動帶動傳送帶實現(xiàn)連續(xù)的傳送。變速系統(tǒng)通過帶傳 動、齒輪傳動、以及平帶傳動實現(xiàn)。 2.2 封箱機(jī)構(gòu)方案設(shè)計 封箱機(jī)構(gòu)的具體功能是使封箱膠帶把紙箱封住，并且切斷膠帶，然后回到初始 狀態(tài)等待下一次工作。 機(jī)構(gòu)主要依靠紙箱的運動，滾輪的滾動和彈簧（彈簧未畫出）的回復(fù)力壓緊膠 帶，在紙箱通過各個機(jī)構(gòu)后，機(jī)構(gòu)依靠彈簧的彈力恢復(fù)初始位子。具體方案示意圖 如圖 3： 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 7 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 8 圖 3 封箱過程示意圖 2.3 設(shè)計方案的確定 以上各種機(jī)構(gòu)的設(shè)計方案中各有優(yōu)缺點，需要對其進(jìn)行比較分析，選擇最終的 方案。 2.3.1 傳送機(jī)構(gòu)設(shè)計方案的確定 間歇式傳送的一個很大的好處是可以配合其他裝置進(jìn)行有規(guī)律的加工，但若電 機(jī)轉(zhuǎn)速不變，其每次傳送距離與停留時間是固定的，考慮到現(xiàn)實中紙箱尺寸的不確 定，在這里選取間歇式傳送機(jī)構(gòu)已無多大意義，因為若紙箱尺寸改變，則不能保證 裝置可以正常工作。并且間歇式的傳送工作效率較低，不能滿足快速封箱的要求。 因此，傳送機(jī)構(gòu)選擇連續(xù)式傳送。運動由電機(jī)提供依次經(jīng)過帶傳動、齒輪傳動、傳 送帶傳遞到封箱機(jī)構(gòu)下。 2.3.2 封箱機(jī)構(gòu)設(shè)計方案的確定 上面設(shè)計的封箱機(jī)構(gòu)的方案我們可以簡單設(shè)計成 2 滾輪的，當(dāng)箱體從右往左行 進(jìn)時，推動滾輪 1，滾輪 2 會跟著滾輪 1 一起運動，并且把刀片抬起；膠帶被貼在 箱體上，接著繼續(xù)向前行進(jìn)，直至箱體通過滾輪 2 時，滾輪 2 向下運動，而滾輪 1 隨著滾輪 2 一起向下運動，由于滾輪 1 的向下運動，帶動刀片的向下運動，因此膠 帶會被切斷，當(dāng)箱體完全通過時，機(jī)構(gòu)回到初始狀態(tài)（依靠彈簧回到初始狀態(tài)，圖 中未畫出） 。 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 9 圖 4 封箱機(jī)構(gòu)的改進(jìn)圖 2.3.3 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計方案的確定 （1）高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)選用絲杠，確定為手動調(diào)節(jié)，因為單線絲杠自鎖性好，所以 選單線絲杠，螺紋大徑取 30mm，螺距取 10mm，矩形螺紋牙，螺紋牙高度 5mm。 （2）水平寬度的調(diào)節(jié)使用同軸的旋向相反的絲桿，可以實現(xiàn)兩邊對稱的調(diào)節(jié)。 第三章 傳送裝置設(shè)計 根據(jù)上述選定的傳送機(jī)構(gòu)方案，采用連續(xù)傳送，即：直接依靠變速系統(tǒng)輸出的 運動帶動傳送帶實現(xiàn)連續(xù)的傳送。變速系統(tǒng)通過帶傳動、齒輪傳動、以及平帶傳動 實現(xiàn)。結(jié)構(gòu)如下圖示： 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 10 圖 3-1 傳動裝置簡圖 1-傳送帶 2-滾筒 3-V 帶 4-減速器 5-電動機(jī) 3.1 電動機(jī)的選用 3.1.1 電動機(jī)的性能和分類 電動機(jī)可分為交流電動機(jī)和直流電動機(jī)兩大類?，F(xiàn)就這兩種類型電機(jī)論述如下： (1) 交流電動機(jī) 交流電動機(jī)簡單、耐用、可靠、易維護(hù)、價格低、特性硬，但起動和調(diào)速性能 差，輕載時功率因素低，一般在無調(diào)速要求的機(jī)械廣泛應(yīng)用。在可變級頻率電源供 電下可平滑調(diào)速。 (2) 直流電動機(jī) 直流電動機(jī)的調(diào)速性能好，范圍寬，采用電子控制，能充分適應(yīng)各種機(jī)械負(fù)載 特性的需求，但它的價格貴、維護(hù)復(fù)雜且需要直流電源，因此只有在交流電動機(jī)不 能滿足要求時才采用。其中串勵電動機(jī)的特點是起動轉(zhuǎn)矩大、過載能力大、特性軟、 適用于電力牽引機(jī)械等。復(fù)勵電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩和過載能力比并勵電動機(jī)大，但調(diào) 速范圍稍窄。 3.1.2 選擇電動機(jī)應(yīng)綜合考慮的問題 選擇電動機(jī)應(yīng)綜合考慮的問題： (1) 根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對電動機(jī)的起動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要 求，選擇電動機(jī)的類型。 (2) 根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，速度變化范圍和起動的頻率程度要求，考慮電動機(jī)的溫升 限制，過載能力和起動轉(zhuǎn)矩，選擇電動機(jī)的功率。所選電動機(jī)的功率應(yīng)留有余量， 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 11 負(fù)載率一般取 0.8 0.9。過大的備用功率會使電機(jī)的效率降低，對于感應(yīng)電動機(jī)， 其功率因素將變壞。 (3) 如溫度、濕度、灰塵、雨水、腐蝕及易燃易爆氣體和其他因素的必要保護(hù) 方式選擇電動機(jī)的結(jié)構(gòu)形式。 除此之外，選擇電動機(jī)還必須考慮運行的可靠性、設(shè)備的供貨情況、安裝檢修 的難易、以及產(chǎn)品的價格、建設(shè)費用和生產(chǎn)過程前后期電動機(jī)功率變化關(guān)系等各種 因素。 3.1.3 本傳動機(jī)構(gòu)電動機(jī)的類型選擇 由于本設(shè)計中電動機(jī)是用來給傳動機(jī)構(gòu)做動力，且載荷平穩(wěn)，常溫下連續(xù)運轉(zhuǎn)， 生產(chǎn)批量為小批量，所以按工作要求及工作條件選用三相異步電動機(jī)，代號為 Y 系 列，同時為了其具有廣泛的適用性，采用了 380V 電壓 50HZ 的頻率。 A 選擇電動機(jī)的功率(容量) 電動機(jī)功率選擇是否合適，對電動機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。功率過小不能 保證工作機(jī)的正常工作，若功率選得過大，電動機(jī)的價格高，效率和功率因數(shù)都較 低，造成浪費。 負(fù)荷穩(wěn)定(或變化很小) 、長期連續(xù)運轉(zhuǎn)的機(jī)械(例如運輸機(jī))，可按照電動機(jī)的額 定功率選擇，而不必校驗電動機(jī)的發(fā)熱和起動轉(zhuǎn)矩。選擇時應(yīng)保證 rP0 式中 電動機(jī)額定功率，kW；0P 工作機(jī)所需電動機(jī)功率，kW；r 所需電動機(jī)功率有下式計算 =rP W 式中 工作機(jī)所需有效功率，有工作機(jī)的工藝阻力及運行參數(shù)確定；W 電動機(jī)到工作機(jī)的總效率。 傳動裝置的總效率 ，有傳動裝置的組成確定。多級串聯(lián)的傳動裝置的總效率 為： W321. B 確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 選擇電動機(jī)，除了選擇合適的電動機(jī)系列及容量外，尚需確定適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速。因 為容量相同的同類電機(jī)，可以有不同的轉(zhuǎn)速。電動機(jī)轉(zhuǎn)速相對工作機(jī)轉(zhuǎn)速過高時， 勢必使傳動比增大，致使傳動裝置復(fù)雜，外廓尺寸增大，制造成本高。而選用電動 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 12 機(jī)轉(zhuǎn)速過低時，優(yōu)缺點剛好相反。因此，在確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速時，應(yīng)分析比較，權(quán)衡 利弊，安最佳方案選擇。 考慮到包裝速度 ，包裝箱長度：180mm550mm，因此輸送帶速度min/15箱v 應(yīng)滿足： smsv /138.060/5.i/箱箱 考慮到紙箱傳送、膠帶切斷等時間因此輸送帶速度應(yīng)適當(dāng)提高該處取運輸帶速 v=0.5m/s。 本設(shè)計中運輸帶運輸?shù)氖羌埾?。假設(shè)運輸箱體的質(zhì)量 M=50kg，運輸帶滾筒直 徑 D=100mm，查機(jī)械設(shè)計使用手冊 表 1-1-39 知，紙箱與皮帶之間的摩擦系數(shù) 為 0.40.5，取 =0.45。則 運輸帶的有效拉力 F=mg=(0.45509.81)N=220.73 N 滾筒所需有效功率 P = = =0.11 KWw10 Fv5.0732 傳動裝置總效率 = . . . .聯(lián) 齒 輪 4軸 承 滾 筒帶 按機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊表 4.2-9 ?。?聯(lián)軸器效率 =0.99聯(lián) 齒輪傳動效率 =0.97齒 輪 滾動軸承效率 =0.98軸 承 滾筒效率 =0.96滾 筒 帶傳動效率 =0.95帶 則傳動總效率 =0.990.970.98 0.960.95=0.814 所需電動機(jī)效率 P = = 0.14 KWr w81.0 滾筒轉(zhuǎn)速 = = =95.54 r/minwnD v6.5 查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊表 4.12-1，選擇 Y801-4 型號電動機(jī)，其額定功率 =0.55 KW，同步轉(zhuǎn)速 1500 r/min,滿載轉(zhuǎn)速 1390 r/min。0P 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 13 由機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊表 4.12-2 查得電動機(jī)中心高 H=80mm，外伸軸段 D E=19mm 40mm 3.2 傳動比的分配 傳動裝置的總傳動比可根據(jù)電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速 和工作機(jī)軸的轉(zhuǎn)速 ，由 =0nWni 算出。然后將總傳動比合理地分配給各級傳動?？倐鲃颖鹊扔诟骷墏鲃颖鹊倪B乘wn 0 積，即 21i 當(dāng)設(shè)計多級傳動比的傳動裝置時，分配傳動比是一個重要的步驟。往往與有傳 動比分配不當(dāng)，造成尺寸不緊湊、結(jié)構(gòu)不協(xié)調(diào)、成本高、維護(hù)不便等許多問題。 傳動比可按下式分配 214.3ii 即 減 式中 分別為高速級和低速級的傳動比； 為減速器的傳動比。21,i 減i 本設(shè)計中，傳動裝置的總傳動比 = = =14.55iwn 054.913 根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊表 4.2-9 取 =2.5，則減速器傳動比為帶i = = =5.82減i帶 5.2 1 3.3 各軸運動及動力參數(shù)計算 在選出電動機(jī)型號、分配傳動比之后，應(yīng)將傳動裝置中各軸的傳遞功率、轉(zhuǎn)速、 專據(jù)計算出來，為傳動零件和周的設(shè)計計算提供依據(jù)。 (1)各軸的轉(zhuǎn)速可根據(jù)電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速及傳動比進(jìn)行計算。 (2)各軸的功率和轉(zhuǎn)矩均按輸入計算，有兩種計算方法，其一是按工作機(jī)的需要 功率計算；其二是按照電動機(jī)的額定功率計算。前一種方法的優(yōu)點是，設(shè)計出的傳 動裝置結(jié)構(gòu)尺寸較為緊湊；而后一種方法，由于一般所選定的電動機(jī)額定功率 略0P 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 14 大于所需電動機(jī)功率 ，故根據(jù) 計算出個州功率和轉(zhuǎn)矩較實際需要的大一些，設(shè)rP0 計出的傳動零件的結(jié)構(gòu)尺寸較實際需要的大一些，因此傳動裝置的承載能力對生產(chǎn) 具有一定的潛力。 將傳動裝置中各軸從高速到低速依次定為軸、軸(電動機(jī)的 0 軸)，各 軸的輸入功率為 ，各軸轉(zhuǎn)速為 ，各軸的輸入轉(zhuǎn)矩21,P,21n 為 ，則本設(shè)計中傳動系統(tǒng)各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計算為：,21T 0 軸：0 軸即電動機(jī)軸 = =0.14 KWPr =1390 r/min 0n =9.55 =9.55 =0.96 Nm0T01390 4. 軸：軸即減速器高速軸 = =0.14 =0.139 KW1P0聯(lián). = =1390 r/minn = =9.55 =0.955 Nm1T1 5.93901. 軸：軸即減速器低速軸 = . . =0.139 0.97 0.98=0.13 kW2P1齒 輪軸 承 = = =238.83 r/min2n減i8.5 390 =9.55 =9.55 =5.2 Nm2T2 83.10 軸：軸即傳動滾筒軸 = . . =0.13 0.98 0.95=0.12 kW3P2軸 承帶 = = =95.54r/min3n帶i5. 83 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 15 =9.55 =9.55 =12 Nm3T3n P54.91023 整理各軸運動及動力參數(shù)如下： 軸名 功率 kw/轉(zhuǎn)矩 mNT/轉(zhuǎn)速 in)/(r 電機(jī)軸 0.14 0.96 1390 0.139 0.955 1390 0.13 5.2 238.83 0.12 12 95.54 3.4 減速器的選用 減速器是用于原動機(jī)和工作機(jī)之間的獨立的封閉的傳動裝置。由于減速器具有 結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高、傳動準(zhǔn)確可靠、使用維護(hù)方便等特點，故在各種機(jī)械設(shè)備 中應(yīng)用甚廣。 3.4.1 減速器性能和分類 減速器按其機(jī)構(gòu)分為：圓柱齒輪減速器、圓錐圓柱齒輪減速器；蝸桿減速器； 行星輪齒輪減速器；擺線針輪減速器以及諧波輪減速器等等。常見減速器的類型及 其應(yīng)用簡述如下： （1）圓柱齒輪減速器 兩級展開式圓柱齒輪減速器。它是兩級減速器中運用最廣，最簡單的一種。齒 輪相對軸承位置不對稱。當(dāng)軸產(chǎn)生彎曲變形時，載荷在齒寬上分布不均勻。因此， 軸應(yīng)具有較大的剛度，并盡量使高速齒輪遠(yuǎn)離輸入端，高速級可制成斜齒，低速級 可制成直齒。相對分流式講，用于載荷較平穩(wěn)的場合，傳動比一般為 i=860。 （2）圓錐及圓錐圓柱齒輪減速器 圓錐圓柱齒輪減速器：它主要用于輸入軸與輸出軸相交而傳動化又較大的傳 動。圓錐齒輪應(yīng)在高速級，以減少錐齒輪尺寸，齒輪可分別制成直齒和斜齒。傳動 比在直齒圓錐齒輪為 822，斜齒輪及螺旋齒輪為 840。 3.4.2 減速器類型的選擇 由前面計算知本設(shè)計所用減速器傳遞的功率 P=0.14 kW，傳動比 =8.732，輸減i 入轉(zhuǎn)速 n=1390 r/min，則選擇兩級圓柱齒輪 (ZLY)減速器。 由機(jī)械設(shè)計實用手冊表 9-1-2 查得：兩級減速器總中心距 a=192mm， =80mm， =112mm。1a2 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 16 根據(jù)表 9-1-4 選取減速器公稱傳動比系列 =5.8i 根據(jù)表 9-2-3 ZLY 型減速器低速級許用輸入功率 =1.4 kW1P 根據(jù)表 9-2-9 ZLY 型減速器外形尺寸設(shè)計減速器的尺寸。 3.5 帶傳動的設(shè)計 帶傳動的類型很多，根據(jù)機(jī)械設(shè)計實用手冊表 8-1-1 長用帶傳動的類型、 特點及應(yīng)用，選擇普通 V 帶用于連接減速器低速軸和滾筒軸之間的傳動；而置于導(dǎo) 軌上用于輸送箱體的帶則選用聚酰胺片基復(fù)合平帶。 3.5.1 平帶傳動 平帶傳動在機(jī)械傳動中應(yīng)用較普遍。它的特點是： 結(jié)構(gòu)簡單，能適應(yīng)多種傳 動形式如交叉與角度傳動、多被動輪傳動、張緊離合器等。 主動輪與被動輪之間 距離較大。適于體積較大的機(jī)具之間的傳動。 膠帶有彈性，傳動中產(chǎn)生打滑，可 以緩和沖擊載荷和短時過載，又安全作用。 不能保持準(zhǔn)確穩(wěn)定的速比。 軸和 軸承上受壓力較大。 聚酰胺片基復(fù)合平帶按承載層(聚酰胺片基)的能力(抗拉強(qiáng)度)分為輕型 L、中型 M、重型 H 和特輕型 EL、加重型 EH、超重型 EEH 等幾種，其尺寸規(guī)格見機(jī)械設(shè) 計實用手冊表 8-1-39。 本設(shè)計中采用聚酰胺片基復(fù)合平帶傳動設(shè)計可以參照機(jī)械設(shè)計實用手冊表 8-1-35 進(jìn)行，但應(yīng)考慮下列幾點： (1) 選擇帶型時，現(xiàn)根據(jù)用途、載荷的大小和變化情況按機(jī)械設(shè)計實用手冊 表 8-1-40 選擇貼面類型，然后再根據(jù)設(shè)計功率 和小帶輪轉(zhuǎn)速 由機(jī)械設(shè)計實用dP1n 手冊圖 8-1-7 選擇帶型。 (2) 小帶輪直徑 可按表 8-1-35 的計算值減小 30%50%，但必須大于表 8-1-1d 39 中規(guī)定的 ，并應(yīng)使帶速 1015m/s。min (3) 曲撓次數(shù) 應(yīng)小于 =1550 小帶輪直徑大時取高值，若 ，則umins1 umin 應(yīng)該用輕薄的帶或較大的帶輪直徑 ，以免影響帶的壽命。1d (4) 確定帶寬 （15）0PK bd 式中 設(shè)計功率， = ，kW ；ddA 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 17 傳遞功率，kW；P 保教修正稀疏，查表 8-1-37；K 傳動布置系數(shù)，查表 8-1-38； 聚酰胺片基復(fù)合平帶的基本額定功率，(kW)，查表 8-1-41。0P 根據(jù)上式算出帶寬，再結(jié)合所要輸送箱體的寬度，初步確定輸送帶的寬度，并 按機(jī)械設(shè)計實用手冊表 8-1-39 選取標(biāo)準(zhǔn)值。取 =250mm，選用兩根該帶。b 由以上推理計算可知，本設(shè)計中使用的聚酰胺片基復(fù)合平帶為： LR-M 250 3350 GB/1063-89(一面粘鉻鞣革、一面粘彈性膠片、帶寬為 250mm、帶長為 3350mm 的聚酰胺片基復(fù)合平帶)。 3.5.2 V 帶傳動 V 帶比平帶應(yīng)用更廣泛，在許多情況下代替了平膠帶傳動和鏈傳動。 V 帶傳動 的特點： (1)與鏈傳動相比，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，制造、使用、維護(hù)方便，能適應(yīng)多種復(fù) 雜的傳動形式。但其傳動不穩(wěn)定，局部損壞不易修理，需更換新品。 (2)與平帶相比，不易掉帶，帶輪安裝要求不太嚴(yán)格，允許兩輪中心面有較大的 位置度和平行度偏差，能更好地適應(yīng)多種傳動形式，簡化傳動機(jī)構(gòu)。V 帶得出拉力 較低，允許用較小的包角和中心距，傳動比可以比較大，外廓尺寸小，沒有接頭， 運行平穩(wěn)。 本設(shè)計中使用的是 A 型普通 V 帶(基準(zhǔn)寬度制)，其截面尺寸見機(jī)械設(shè)計實用 手冊表 8-1-4，選擇 A 型普通 V 帶，其截面尺寸：節(jié)寬 =11.0mm；基本尺寸：pb 頂寬 b=13mm,高度 h=10mm，楔角 =40?；鶞?zhǔn)長度系列見機(jī)械設(shè)計實用手冊 表 8-1-8。根據(jù)型號可以外購到該 V 帶。 （1）V 帶的基本參數(shù) 1）確定計算功率 cP： 已知： ； ；kw13.0min/83.2rnm 查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表 13-8 得工況系數(shù)： 2.1AK； 則： kwkPKAc 156.0. 2）選取 V 帶型號： 根據(jù) c、 mn查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)圖 13-15 選用 Z 型 V 帶, 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 18 3）確定大、小帶輪的基準(zhǔn)直徑 d （a）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑： ；md501 （b）計算大帶輪基準(zhǔn)直徑： ；mdid 5.12.2.12 ）（）（帶 圓整取 ，誤差小于 5%，是允許的。m5 4）確定 V 帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距： （a）中心距： )(2)(7.021021 dda 初選中心距 （b）基準(zhǔn)長度： maddaLd 8.61204)51()50(214.302220 對于 Z 型帶選用 mLd7 （c）實際中心距： mad 2148.6710200 5）驗算主動輪上的包角 1： 由 ad 3.57)(18012 得 1209.4.)(1 主動輪上的包角合適。 6）計算 V 帶的根數(shù) z： LArKPc )(0 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 19 （a） ， 查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表 13-3 得：min/1390rnmmd501 ；kwP. （b） ，查表得： ；.2i/帶，rm k03. （c）由 查表得，包角修正系數(shù)9.1595.K （d）由 ，與 V 帶型號 Z 型查表得：Ld70 .L 綜上數(shù)據(jù)，得 92.0.95.0)3.15.(2z 取 合適。01z 8）V 帶傳動的主要參數(shù)整理并列表： 帶型 帶輪基準(zhǔn)直 徑(mm) 傳動比 基準(zhǔn)長度 (mm) 中心距（mm） 根數(shù) Z 1250ad2.5 710 214 1 （2）帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計 1）帶輪的材料： 采用鑄鐵帶輪（常用材料 HT200） 2）帶輪的結(jié)構(gòu)形式： V 帶輪的結(jié)構(gòu)形式與 V 帶的基準(zhǔn)直徑有關(guān)。小帶輪接電動機(jī)， 較小，所mda501 以采用實心式結(jié)構(gòu)帶輪。 3.6 主軸部分的設(shè)計 3.6.1 軸材料的選擇 主軸零件要求材料具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、韌性和耐磨性。這些性質(zhì)是通過熱處 理方法實現(xiàn)的。因此要求材料具有良好的淬火硬度，同時保持材料內(nèi)在的韌性。低 碳合金鋼的韌性優(yōu)于中碳鋼，故于重載、高速。氮化鋼具有淬火變形小的特點，使 之適于精密主軸使用。 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用于軋制圓鋼和鍛件，有的則 直接用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時也可以用熱 處理或化學(xué)處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造尤為廣泛，45 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 20 號鋼等優(yōu)質(zhì)中碳鋼是最常用的材料。Q235-A 等普通碳素鋼用于不重要的軸或受載較 小的軸。 合金鋼比碳鋼具有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能。因此，在傳遞大動力， 并要求減少尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸， 常采用合金鋼。 各種熱處理（如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等）以及表面強(qiáng)化處理（如噴丸、 滾壓等） ，對提高軸的抗疲勞強(qiáng)度都有著顯著的效果。 由于此設(shè)計中軸主要傳遞運動，且受力較小，選擇 45 鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處 理。 3.6.2 各軸段直徑和長度的確定 （1）初步確定主軸的最小直徑 查閱表 ，由于彎矩較小，載荷平穩(wěn)，無軸向載荷，所以 取較大值，35 y MPa， 取較小值, mm2，則軸的最小許用直徑為：30y0A01233min00.12.954pdAm 軸上鍵槽對軸有削弱作用，所以本次設(shè)計選取最小主軸直徑 mm。16ind （2）軸上各段長度和直徑的初步確定 如圖 6-1 所示，根據(jù)總體分析取主軸總長 mm，在根據(jù)軸上各段的作用，30l 分別確定各段的尺寸如下： 軸上 1 段安裝帶輪，初定尺寸： mm；軸上 2 段安裝深溝球軸承，1621dl 初定尺寸： mm，軸上 3 段安裝滾筒，初定尺寸：202dl mm，軸上 4 段安裝深溝球軸承，初定尺寸： mm。5603l 014dl （3）軸承與軸上配件的選擇 根據(jù)主軸初步尺寸選擇配件。由于不承受軸向力，故選用深溝球軸承,選擇代號 6204（GB/T276-1994）安裝在 2 和 4 兩段軸上，其基本尺寸： mm， mm，安裝尺寸：14720BDd6.0minsy mm， mm， mm。5mina 3maxaxY 鎖緊螺旋主要用來鎖緊帶輪，實現(xiàn)軸向定位，采用圓螺母鎖緊。由表 查得：螺紋采用 的普通螺紋，其基本尺寸為螺距 P=1,中徑1214M 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 21 mm，小徑 mm。由表 查得，選擇圓螺母的螺紋規(guī)格為1.32d12d175 (GB/T810-1988) 其基本尺寸為：外徑 mm,厚度 mm，外小倒角4M25kd6m 。鏈輪用緊定螺釘來實現(xiàn)軸向定位。滾筒處選擇普通 A 型平鍵，平鍵尺寸：05 ，帶輪處選擇普通 A 型平鍵，平鍵尺寸： 。6hlb 51hlb （4）精確確定各軸段的尺寸 軸 1 段： mm16201dl 軸 2 段： mm2 軸 3 段： mm53l 軸 4 段： mm014d 3.6.3 主軸的載荷分析 根據(jù)文獻(xiàn) 進(jìn)行受力分析和彎矩及扭矩的計算3 （1）軸的受力確定 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)，做出軸的載荷分析圖，如圖 3-2 所示Fr1Fr3r2FNV1 NH2NH VFNH1 NH2NV1 FNV2MTFr3MTT3 圖 3-2 主軸的載荷分析 （2）支反力的計算 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 22 水平面： 0XF021NHrNHF 由于軸上的零件是對稱布置，且其載荷也是對稱，則 N 121293.4.93.4rNH 垂直面： 0yF0321rNVF N 312.856.4rNv （3）彎矩扭矩的計算 大鏈輪輸入的扭矩： N 01 10.89959546PTn 每個帶輪的輸出扭矩為鏈輪的一半，即 N 12348623Tm 水平作用在 C 點的彎矩：19.045169.CXrMFa 水平作用在 D 點的彎矩：23.2XrcNm 垂直作用在 E 點的彎矩：3()0.856(9)436EXrFab 由圖 6-2 可知,可以看出軸的危險截面在 E 處222431.0.EHVMNm 3.6.4 軸的校核 （1）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時，通常只校核軸上最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面 E）的強(qiáng)度。 根據(jù)軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為不對稱循環(huán)變應(yīng)力，取 ，軸的計算應(yīng)力75.0 MPa 22221 3()460.(.75486).1EcaMT 前已選軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機(jī)械設(shè)計實用手冊 ，表 查得，15 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 23 MPa。因此 ，故安全。6011ca （2）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 截面 E 左側(cè)： 抗彎截面系數(shù)： mm3428351.0.3d 抗扭截面系數(shù)： mm372 截面 E 左側(cè)的彎矩 M 為： 9546032.318.7Nm 截面 E 上的彎曲應(yīng)力： MPa 18.7.b 截面 E 上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： MPa 1465.23T 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計實用手冊 ，表 查得抗拉強(qiáng)15 度 ，彎曲疲勞強(qiáng)度 MPa，扭轉(zhuǎn)疲勞極限 MPa。650BMPa12701 截面上由于軸肩而形成的理論主應(yīng)力集中系數(shù) 及 按表 查得，因23 ， 可查得： ， 067.32dr 7.305dD14.20. 又由附圖 3-1 可查得，軸的材料的敏感系數(shù)為 ，8.q. 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 93.1)4.2(801)(1k 855q 由附圖 查得，尺寸系數(shù) ；由附圖 查得，扭轉(zhuǎn)系數(shù)1237.13 ，軸按精車加工，由附圖 查得，表面質(zhì)量系數(shù)為87.0 143. 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 ，則得，綜合系數(shù)為q 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 24 72.18.07.931kK3.5 又由附圖 得，低碳鋼的特性系數(shù)163 ，取2.0.0 ，取15 5 于是計算安全系數(shù) 的值，得caS1.290.5372.1 maKS.82.181a 5.10.9.222 SSca 故可知其安全，由于左右兩側(cè)結(jié)構(gòu)為對稱形式，且所受載荷相同，對稱分布， 故可知另一側(cè)也安全。因此軸的強(qiáng)度是足夠的。 3.6.5 軸承的強(qiáng)度校核 主軸的軸承主要受徑向力： N 22293.0415.30.16AxAyF 額定靜負(fù)荷的計算公式： rCPS00 式中 基本額定負(fù)荷計算值，單位（N） 當(dāng)量靜負(fù)荷，單位（N）0 旋轉(zhuǎn)軸承安全系數(shù)。S 由于軸承受較小的沖擊負(fù)載荷 =2.0， N,則0S03.16APF 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 25 0 02.30.16.321.98RCSPNCk 故所選軸承能滿足靜負(fù)荷要求。 軸承的基本額定動載荷 hmdnTfp 式中 C基本動載荷計算值（N） P當(dāng)量動載荷（ N） 壽命系數(shù)，由表 7-2-42選取 1.970hf 速度系數(shù)，由表 7-2-52選取 1.166nf 力矩負(fù)荷系數(shù)，由表 7-2-52選取 2.0m 定負(fù)荷系數(shù)，由表 7-2-62選取 1.8df 溫度系數(shù)，取 1.0T 故 1.9702.830.162.4.586hmd rnTfCpkNCk 故所選軸承能滿足動負(fù)荷要求。 3.7 聯(lián)軸器的選用 聯(lián)軸器按計算轉(zhuǎn)矩 進(jìn)行選擇，要求所選聯(lián)軸器允許的最大轉(zhuǎn)矩大于計算轉(zhuǎn)矩cT ，且孔徑應(yīng)與被連接的兩軸直徑一致。cT 聯(lián)軸器的類型應(yīng)根據(jù)工作要求選擇，一般多采用可移式聯(lián)軸器，它可以補(bǔ)償由 于制造、安裝生產(chǎn)的徑向位移和角位移。在啟動頻繁、變載荷、高速級正反轉(zhuǎn)的場 合，應(yīng)采用彈性聯(lián)軸器。 本設(shè)計中電動機(jī)與減速器高速軸之間使用聯(lián)軸器。 根據(jù)機(jī)械設(shè)計實用手冊聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩公式： = = 9550 Nm=1.39550 =4.9 NmcTKn PwT13905. 式中： 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 26 公稱轉(zhuǎn)矩，NmnT T理論轉(zhuǎn)矩，Nm n工作轉(zhuǎn)速，r/min 驅(qū)動功率，kW wP K工作情況系數(shù)（由機(jī)械設(shè)計實用手冊表 4-2-2 查得，K=1.3 ） 再根據(jù)軸徑的大小查機(jī)械設(shè)計實用手冊表 4-2-19 選用 TL3 聯(lián)軸器。其主要 參數(shù)如下： TL3：軸孔直徑范圍為 1622mm，公稱轉(zhuǎn)矩 =63 Nm 合適，許用轉(zhuǎn)速nnT =4700(鐵) ，n 合適。0n 3.8 滾筒的設(shè)計與計算 簡單的帶式輸送機(jī)上裝有傳動滾筒和張緊滾筒；較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)上還設(shè)有該項滾 筒，用以增加包角或改變輸送方向。 常用的滾筒結(jié)構(gòu)型式見實用機(jī)械設(shè)計手冊圖 13.3-3。為了獲得所需的傳動 牽引力，而又不致使輸送帶的張力過大，可在傳動滾筒表面包覆木材、皮革或橡膠， 以增加滾筒與輸送帶之間的摩擦力，并可采用各種輸送帶圍繞型式以增大輸送帶在 滾筒上的包角。滾筒基本參數(shù)和尺寸見實用機(jī)械設(shè)計手冊表 13.3-9。 重型帶式輸送機(jī)多采用各種類型的多滾筒傳動方式，以增加傳動功率，見實 用機(jī)械設(shè)計手冊圖 13.3-5。 根據(jù)滾筒在本設(shè)計中的作用以及它與封箱機(jī)的連接形式，設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、占用 空間少、具有足夠承載能力的滾筒，如圖 3-2 所示。 圖 3-2 滾筒 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 27 第四章 封箱機(jī)構(gòu)設(shè)計 4.1 工作臺高度的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 為適應(yīng)不同生產(chǎn)線的要求，工作臺的高度可通過 4 根支柱上所連接的 4 根中間 含有矩形孔的支柱通過螺栓連接來調(diào)整?？烧{(diào)范圍是 20cm。由于 4 根支柱上的孔是 矩形分布的，調(diào)節(jié)起來特別容易。采用這種設(shè)計，具有簡單、方便的優(yōu)點。 4.2 紙箱寬度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 4.2.1 導(dǎo)向桿的設(shè)計 本設(shè)計中，導(dǎo)向桿用于使隨輸送帶動作的紙箱由于導(dǎo)向桿的作用，使箱體自動 調(diào)節(jié)對中位置，并進(jìn)入封箱位置中，完成紙箱的自動封箱動作。結(jié)合機(jī)械設(shè)計實 用手冊選用 45#鋼作為導(dǎo)向桿的材料。 可以將寬度調(diào)節(jié)桿設(shè)計成如圖 4-1 所示的結(jié)構(gòu)。 圖 4-1 導(dǎo)向桿 4.2.2 寬度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 28 為適應(yīng)各種紙箱的寬度，兩調(diào)節(jié)桿的寬度在 150-500mm 范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)桿 之間的距離由兩根螺桿確定，兩螺桿兩頭分別為左旋和右旋螺紋，中間留有 40mm 光桿，用于把不同旋向的螺紋分開。當(dāng)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)手輪如圖 4-2 所示，兩根螺桿通過 鏈條的帶動同方向旋轉(zhuǎn)，于是兩調(diào)節(jié)桿靠攏或向兩邊分開，以適應(yīng)不同的箱體寬度。 圖 4-2 調(diào)節(jié)導(dǎo)帶寬度圖 4.3 紙箱高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)選用絲杠，確定為手動調(diào)節(jié)，因為單線絲杠自鎖性好，所以選單 線絲杠，螺紋大徑取 30mm，螺距取 10mm，矩形螺紋牙，螺紋牙高度 5mm。 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 29 圖 4-3 紙箱高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 4.4 刀架部件設(shè)計 該機(jī)構(gòu)分別由上刀架和下刀架組成，完成紙箱的頂面和底面的封口和膠帶切斷 任務(wù)。由于是膠帶封箱機(jī)封箱質(zhì)量的關(guān)鍵部件，要求： （1）要確保其工作的準(zhǔn)確性和合理性。 （2）要確保其工作的穩(wěn)定性。 （3）要確保去工作的高效率。 刀架結(jié)構(gòu)如圖 4-4 所示。在當(dāng)箱體進(jìn)入工作空間后，箱體在側(cè)面的齒將皮帶的 摩擦力作用下前進(jìn)。當(dāng)運行至刀架位置時，箱體將刀片架和膠帶壓輪 1 壓退位，而 膠帶壓輪 2 在四桿機(jī)構(gòu)的作用下與膠帶壓輪 1 保持同步運動而退位，并使前面的膠 帶與紙箱貼合并封箱。隨著箱體前進(jìn)，膠帶不斷地抽出封在箱體上。當(dāng)箱體的后部 離開刀片時，膠帶壓輪 1 由于四桿機(jī)構(gòu)的作用與膠帶壓輪 2 的運動一致，而刀片架 受小彈簧彈力作用，復(fù)位彈起，切斷膠帶。當(dāng)箱體運動離開膠帶壓輪 2 時，膠帶壓 輪 2 也由于受可調(diào)彈簧回位作用而復(fù)位，使連在箱體上最后的膠帶也貼在箱體上， 完成后段封箱任務(wù)。 紙箱膠帶封箱機(jī)設(shè)計 30 圖 4-4 刀架結(jié)構(gòu)如 4.5 刀片的設(shè)計 膠帶刀片設(shè)計如圖 4-5 所示。膠帶在切斷前繃得很緊，只要斷開處有一點先被 切破，斷口就會迅速擴(kuò)大，直到全部切斷。為了增強(qiáng)切斷瞬間的壓強(qiáng)的作用效果， 設(shè)計刀齒的排列