食品包裝機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)含CAD圖,食品,食物,裝機(jī),轉(zhuǎn)臺(tái),設(shè)計(jì),cad 摘 要 本文所研究的是一種用于食品包裝機(jī)械。隨著社會(huì)的進(jìn)步，人民的生活水平得提高，人民的工作環(huán)境的改善，輸送裝置的使用越來(lái)越廣泛，同時(shí)其自動(dòng)化程度越來(lái)越高。輸送機(jī)是在一定的路線上進(jìn)行物料傳輸?shù)臋C(jī)械，是提高生產(chǎn)力，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度不可或缺的機(jī)械設(shè)備，輸送機(jī)被廣泛用在采礦，食品，冶金等行業(yè)。 包裝機(jī)工作轉(zhuǎn)臺(tái)，按照一定的順序提供原料，讓執(zhí)行機(jī)構(gòu)有效的工作，實(shí)現(xiàn)這一間歇?jiǎng)幼鳎b完一個(gè)，開始傳遞下一個(gè)，這樣能包裝包裝有序的進(jìn)行。 本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中充分考慮到了零件的可替換性，在選擇電機(jī)，以及傳動(dòng)方案，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)裝置，齒輪設(shè)計(jì)，都采用了最常用的一些型號(hào)，并且進(jìn)行了：優(yōu)化整機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、確定輸送帶尺寸參數(shù)，計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)鏈輪軸、進(jìn)行了強(qiáng)度分析、進(jìn)行強(qiáng)度，對(duì)滾筒軸承和鏈輪進(jìn)行了使用壽命校核，使之滿足要求。根據(jù)尺寸參數(shù)用CAD二維工程圖。 本文是對(duì)此次設(shè)計(jì)的一個(gè)記錄，在本系統(tǒng)中，每小時(shí)可以對(duì)700左右個(gè)包裝箱進(jìn)行包裝，從而提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。 關(guān)鍵詞：工作轉(zhuǎn)臺(tái)；生產(chǎn)線；間歇運(yùn)動(dòng)；包裝箱 Abstract Research in this paper is used in food packaging machinery，Along with social progress、The standards of people's living and the Improvement of people's work environment, The use of conveyor is more and more extensive, at the same time its degree of automation is increasing. Conveyor which is mechanical which transmits n material in a certain line is the intensity of essential machinery and equitment，to increase productivity and reduce the labor. conveyors are widely used in mining, food, metallurgical and other industries. The design of the vertical and horizontal conveyor of packing machine d is a roller conveyors, which not only conveyor to the packing box full of food bags from the packaging machine to the end of a device。 but also can push the packing box out of the production line 。The vertical and horizontal conveyor of packing machine can be horizontal and vertical transmission：in the vertical， the transportation device is powered；in the horizontal，the power devices are situated， when the bad packing box which is not full of food is detected，the power device will work together to launch the bad packing box out of the production line。In order to reach this effect, its power plant must be corresponding fast。 so in the horizontal transmission road power plant it is necessary to add the electromagnetic clutch。In general, the electromagnetic clutch does not work, when there are unqualified box, the central controller give issue commands, then the electromagnetic clutch work. In the front-end the conveyor are equipped with infrared sensors to detect the compliance box. The system design fully take into account that the part can be replaced, In the choice of gear, design-driven devices, timing belt pulleys, it have adopted some of the most common type, and I optimization the parameters of machine structural ，determine the size parameters of the conveyor belt and calculate transmission， While I make the strength analysis of the Side roller and roller and check the life of roller bearings and sprockets ,in order to meet requirements., I model the part and make its two-dimensional drawings with SolidWorks2007. This article is a record of the design .every hour ，this machine can detecte 700 or so boxes，thereby increasing productivity, lowering production costs. Key words: transportation equipment production line infrared sensor 目錄 摘 要 - 1 - Abstract - 2 - 第1章 緒論 - 3 - 1.1問題的提出 - 3 - 1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 - 3 - 1.3本文所研究的主要內(nèi)容和目標(biāo) - 4 - 第二章 轉(zhuǎn)位工作臺(tái)槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) - 5 - 2．1整體傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) - 5 - 2.1 槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性分析 - 5 - 2.2 動(dòng)靜比的計(jì)算 - 7 - 2.3 槽輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)計(jì)算 - 9 - 第三章 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) - 15 - 3.1輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)電機(jī)選定及傳動(dòng)比分配 - 15 - 3.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) - 16 - 第四章 軸類零件設(shè)計(jì) - 21 - 4.1驅(qū)動(dòng)主軸軸設(shè)計(jì) - 21 - 4.2驅(qū)動(dòng)軸的強(qiáng)度計(jì)算 - 23 - 4.3驅(qū)動(dòng)軸的剛度計(jì)算 - 29 - 4.4軸承和鍵的校核 - 31 - 結(jié) 論 - 33 - 致 謝 - 34 - 參考文獻(xiàn) - 35 - - 36 - 第1章 緒論 1.1問題的提出 隨著我國(guó)綜合國(guó)力的提高，人民生活素質(zhì)的提高，在我國(guó)，一個(gè)行業(yè)——包裝機(jī)械也迅速成長(zhǎng)。早在上個(gè)世紀(jì)，包裝機(jī)就已經(jīng)在我國(guó)出現(xiàn)，尤其是進(jìn)入改革開放后，由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，對(duì)外貿(mào)易不斷擴(kuò)大，人民生活水平明顯提高，對(duì)產(chǎn)品的包裝要求越來(lái)越高，更促使了包裝機(jī)械工業(yè)的成長(zhǎng)。進(jìn)入了21世紀(jì)，為了早日實(shí)現(xiàn)小康社會(huì)，包裝機(jī)進(jìn)入了全面革新?lián)Q代。其更新?lián)Q代的主要是：各種現(xiàn)代化高精傳感器，PLC等先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)在包裝機(jī)中的應(yīng)用，進(jìn)一步提高包裝機(jī)械裝備和生產(chǎn)線的可靠性、安全性、無(wú)人作業(yè)性等自動(dòng)化水平。智能化將進(jìn)入整個(gè)包裝機(jī)械裝備和生產(chǎn)線領(lǐng)域。正是在這種背景下，我的開始了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)：在包裝機(jī)械生產(chǎn)線中，當(dāng)裝滿食品的包裝箱從裝機(jī)出來(lái)后，設(shè)計(jì)一個(gè)傳送裝置，在傳送過程中能對(duì)包裝箱實(shí)行自動(dòng)檢測(cè)并能將不合格的推出生產(chǎn)線。 1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前，能解決上述問題的方法有很多種，比如：用自動(dòng)分揀技術(shù)，能自動(dòng)將不合格的產(chǎn)品篩選出來(lái)；在傳送路線中，添加一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的托盤，當(dāng)傳感系統(tǒng)檢查到有不合格的產(chǎn)品，控制單元發(fā)出一個(gè)信號(hào)讓托盤旋轉(zhuǎn)，從而改變產(chǎn)品的傳動(dòng)路線；由于滾柱傳送裝置能實(shí)現(xiàn)分流，滾柱傳送裝置與其他裝置的組合也能實(shí)現(xiàn)這一要求等等。鑒于實(shí)際本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況：傳送物件為大箱體，傳送的精度要求不高，才用了滾柱傳輸機(jī)與鏈板傳輸機(jī)的組合。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種食品、水產(chǎn)加工品的出現(xiàn)，對(duì)食品包裝技術(shù)和設(shè)備都提出了新的要求。目前，食品包裝機(jī)械競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，未來(lái)的食品包裝機(jī)械將配合產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化，促進(jìn)包裝設(shè)備總體水平提高，發(fā)展多功能、高效率、低消耗的食品包裝設(shè)備。品傳送：在水平或輕微斜向上的輸送，對(duì)輕的物品可用人力推移，當(dāng)重的物品可用機(jī)械或氣力推桿推移；在微向下的方向上輸送，可借助于自身的重力在該方向上的分力來(lái)實(shí)現(xiàn)滑移。有驅(qū)動(dòng)的傳輸機(jī)，滾筒一般是由原動(dòng)機(jī)通過中間合適的傳動(dòng)系來(lái)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)然也可以原動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。物品靠滾筒給它的摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)。 從滾柱輸送機(jī)的滾柱的形狀和布置形式可以有多種。滾柱一般采用圓柱形式結(jié)構(gòu)。在適宜的被運(yùn)輸物品的支撐表面許可的條件下，有時(shí)也有采用圓盤形和雙圓錐形結(jié)構(gòu)。圓盤形滾柱的優(yōu)點(diǎn)是自重小，便于構(gòu)成岔道，曲線區(qū)段。按照輸送方向及生產(chǎn)工藝要求，輸送機(jī)可以布置成各種線路，如直線的，轉(zhuǎn)彎的，水平的，傾斜的和具有各種過渡裝置的交叉線路等。 發(fā)達(dá)國(guó)家包裝機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)：?a.工藝流程自動(dòng)化程度越來(lái)越高，自動(dòng)化技術(shù)在包裝生產(chǎn)線中已占50%以上，大量使用了電腦設(shè)計(jì)和機(jī)電一體化控制，增加機(jī)械手以完成復(fù)雜的包裝動(dòng)作。每個(gè)機(jī)械手均由單獨(dú)的電腦控制，攝像機(jī)監(jiān)控包裝動(dòng)作并將信息反饋到電腦以調(diào)整動(dòng)作幅度，保證包裝的高質(zhì)量。同時(shí)對(duì)包裝材質(zhì)及厚度有自動(dòng)識(shí)別功能，再由電腦計(jì)算后控制機(jī)械動(dòng)作，完全是“自適應(yīng)”系統(tǒng)，保證系統(tǒng)在最優(yōu)狀態(tài)下工作；b.適應(yīng)產(chǎn)品變化，設(shè)計(jì)具有好的柔性和靈活性;為了適應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)需要，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來(lái)越短。包裝機(jī)械的使用壽命遠(yuǎn)大于產(chǎn)品的壽命周期，所以某些包裝機(jī)械要適應(yīng)產(chǎn)品的變化，只能以柔性和靈活性來(lái)適應(yīng)，包括量的靈活、構(gòu)造的靈活和供貨的靈活。構(gòu)造可以采用單元模塊化，供貨靈活是指一機(jī)可實(shí)現(xiàn)多種包裝組合，實(shí)現(xiàn)多個(gè)進(jìn)料口及不同形式包;c. ?成套供應(yīng)能力強(qiáng)，僅一個(gè)供貨商就可以完成從工程設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試到最后交用戶驗(yàn)收的工序。 我國(guó)自動(dòng)包裝機(jī)地發(fā)展新趨勢(shì)：??(1)?生產(chǎn)效率化?? (1)?生產(chǎn)效率化?? 機(jī)電一體化是提高包裝機(jī)械自動(dòng)化程度及運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性的重要保證。未來(lái)包裝機(jī)械產(chǎn)業(yè)將配合產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化趨勢(shì)，技術(shù)發(fā)展將朝著四個(gè)方向發(fā)展:a.是機(jī)械功能多元化。工商業(yè)產(chǎn)品已趨向精致化及多元化，在大環(huán)境變化形勢(shì)，多元化、彈性化且具有多種切換功能的包裝機(jī)種方能適應(yīng)市場(chǎng)需求。二是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、模組化。充分利用原有機(jī)型模組化設(shè)計(jì)，可在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換新機(jī)型。三是控制智能化。四是結(jié)構(gòu)高精度化；b.?資源的高利用化???資源的高利用化有三重含義：提高資源的綜合利用率；提高有效成分的提取率；減少其營(yíng)養(yǎng)成分的損失；c.?產(chǎn)品節(jié)能化節(jié)能的新技術(shù)、新產(chǎn)品已成為當(dāng)今國(guó)內(nèi)外包裝工業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)，在包裝機(jī)械中，廣泛采用節(jié)能技術(shù)對(duì)降低生產(chǎn)和提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用；d.高技術(shù)實(shí)用化在包裝機(jī)械中采用微機(jī)技術(shù)、真空技術(shù)、無(wú)菌包裝、膜分離技術(shù)、超高壓等新技術(shù)，可提高產(chǎn)品品質(zhì)；e.大力加強(qiáng)科研、開發(fā)能力?? 1.3本文所研究的主要內(nèi)容和目標(biāo) 本文包裝機(jī)轉(zhuǎn)位工作臺(tái)實(shí)際工作情況為：當(dāng)包裝好的食品通過過平帶傳到托盤，托盤旋轉(zhuǎn)一個(gè)工作位，將食品袋傳動(dòng)下一個(gè)工作位置，其初始速度為0.5m/s，每小時(shí)傳遞700個(gè)，食品袋單重為0.3KG。 。 第二章 轉(zhuǎn)位工作臺(tái)槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)位工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)為間歇性，能實(shí)現(xiàn)間隙運(yùn)動(dòng)方式有很多：1.通過程序控制，設(shè)置一定的檢測(cè)原件，以及控制原件，等就能實(shí)現(xiàn)其間隙運(yùn)動(dòng)，這種是通過軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，通常其成本比較高，因?yàn)樯婕暗杰浖_發(fā)；2.通過機(jī)械傳動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)，一些間隙機(jī)構(gòu)，比如槽輪機(jī)構(gòu)，棘輪機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，曲軸滑塊機(jī)構(gòu)都能實(shí)現(xiàn)間隙運(yùn)動(dòng)。通過考慮到成本，以及包裝機(jī)轉(zhuǎn)位工作臺(tái)要求精度不是特別高，本文采用6工位槽輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一間隙運(yùn)動(dòng)。 2．1整體傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 2.1 槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性分析 從結(jié)構(gòu)原理上分析，槽輪機(jī)構(gòu)實(shí)際上是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的一種變型。在槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程的任一瞬時(shí)，如圖2-1所示，槽輪的轉(zhuǎn)角和曲柄的轉(zhuǎn)角之間的幾何關(guān)系為 圖2-1 槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性計(jì)算圖 其中令，把它代入上式，得 （2-1） 將上式對(duì)時(shí)間逐次求導(dǎo)，即得槽輪運(yùn)動(dòng)的角速度和角加速度為。 （2-2） (2-3) 式中為曲柄轉(zhuǎn)角 若滿足槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)無(wú)沖擊的要求，則撥銷在進(jìn)入退出槽輪的速度和加速度為最小值。于是，由式（2-2），得 式中為撥銷進(jìn)入槽輪時(shí)的角速度，為相應(yīng)于時(shí)的曲柄轉(zhuǎn)角。即 （2-4） 所以當(dāng)曲柄撥銷在垂直角進(jìn)入時(shí)可以避免第一沖擊，此時(shí)槽輪的角加速度由式（2-3）可得， 式中為撥銷進(jìn)入槽輪時(shí)的角加速度， 將代入上式可得 可見，曲柄銷進(jìn)入槽輪時(shí)存在角速度產(chǎn)生的第二沖擊。 由圖2-1知，槽輪機(jī)構(gòu)角速度變化曲線是對(duì)稱于位置的，在時(shí)達(dá)最大值。這對(duì)其他槽數(shù)的槽輪機(jī)構(gòu)也都成立。只要用帶入式（2-2），即可求得槽輪的最大角速度為 （2-5） 槽輪角速度最大值并不發(fā)生在位置。對(duì)它求一次倒數(shù)并令它等于零得 （2-6） 角速度分析，=0.5 = 0° 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° 1 0.915 0.71 0.477 0.275 0.118 0 -0.087 -0.015 -0.2 角加速度分析 = 0 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° 0 -0.929 -1.335 -1.272 -1.029 -0.8 -0.577 -0.428 -0.319 -0.246 2.2 動(dòng)靜比的計(jì)算 由于轉(zhuǎn)臺(tái)為6工位，因此槽輪有6個(gè)均勻分布的徑向槽，槽輪每一次轉(zhuǎn)動(dòng)過程的轉(zhuǎn)角為主動(dòng)件相應(yīng)的轉(zhuǎn)角為。由此得槽輪的轉(zhuǎn)角 （2-7） 曲柄的轉(zhuǎn)角（即轉(zhuǎn)臂或撥銷盤的轉(zhuǎn)角） （2-8） 槽數(shù)為6，代入公式，得 將值代入下式 設(shè)槽輪在一個(gè)循環(huán)周期中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為靜止時(shí)間為，曲柄銷轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為T。 （2-9） 將式代入以上兩式，得 2.3 槽輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)計(jì)算 驅(qū)動(dòng)直線步進(jìn)機(jī)械設(shè)備扭矩的計(jì)算 在傳送帶上，這種機(jī)械設(shè)備一般都在低速情況下工作，計(jì)算扭矩時(shí)，通?？珊雎詰T性力矩而僅考慮摩擦阻力矩。由功率相等原理有： (3-1) 式中 F----機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)阻力，如傳送帶與支撐導(dǎo)軌間的摩擦力（N） dh----機(jī)械設(shè)備的微小位移量（m） M2---槽輪軸上的平均扭動(dòng)轉(zhuǎn)矩（NM） d---槽輪的微小轉(zhuǎn)角（rad） (3-2) 式中 H——機(jī)械設(shè)備的最大步進(jìn)位移量（m） ——槽輪的槽間角（rad） 將 f=0.2，N=6 , m=20kg代入上式 F= Nmgf=659.80.2=235.2N 為槽輪軸上平均驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩， 主動(dòng)撥銷盤支承軸上的扭矩Mc為： (3-3) 式中 Mc——撥銷盤支撐軸上的扭矩 ω—— 槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 ω0——撥銷盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 ?——槽輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率 將式（3-2）結(jié)果代入上式并按最大扭矩計(jì)算得 3.2 驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算 主動(dòng)轉(zhuǎn)臂軸上所需的驅(qū)動(dòng)最大功率為 （3-4） 轉(zhuǎn)臂軸上需要的平均功率為 （3-6） 查自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)表7-2知：Z=6時(shí)， 如果由電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)單個(gè)槽輪機(jī)構(gòu)，則電機(jī)的額定功率乘以過載系數(shù)一定要大于槽輪機(jī)構(gòu)的最大功率。上式求出的P2需乘以過載系數(shù)后后選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定功率，此時(shí)選電機(jī)的過載系數(shù)為1.8，則 選取小功率電動(dòng)機(jī)，選擇YC系列功率為0.25kW 轉(zhuǎn)速1400r/min此時(shí)通過用無(wú)級(jí)降速器降到6r/min。 4 槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 軸受彎矩不大，所以按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度為 (3-7) 式中 —扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，； T—軸所受的扭矩，Nm； —軸的抗扭截面系數(shù)，； n—軸的轉(zhuǎn)速，r/min； P—軸的傳遞的功率，kW； d—計(jì)算截面處軸的直徑，mm； —許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位, 由上式可得軸的直徑 (3-8) 按最大功率校核，軸選用45號(hào)鋼，則 將P1max=0.041kw,n=6r\min代入上式計(jì)算得出 主動(dòng)曲柄的直徑： 當(dāng)軸截面上開有鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的消弱。對(duì)于直徑mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑應(yīng)增大10%。故槽輪軸的直徑： 圓整后去24mm。 主動(dòng)曲柄的直徑： 圖4-1 槽輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 槽輪主要結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 槽輪機(jī)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)尺寸取決于機(jī)構(gòu)所能傳遞的扭矩，即應(yīng)具備的強(qiáng)度條件。這和機(jī)構(gòu)的使用情況，材料、熱處理、加工裝配技術(shù)，結(jié)構(gòu)形式等許多影響因素有關(guān)。設(shè)計(jì)時(shí)，通常根據(jù)工藝要求、布局條件選定適當(dāng)?shù)闹行木嗪筒蹟?shù)。 (a)、中心距 暫時(shí)選取中心距=120mm (b)、主動(dòng)曲柄半徑r (c)、主動(dòng)圓銷半徑ra (d)、槽輪名義半徑R 槽輪的名義外圓半徑是指當(dāng)圓銷開始進(jìn)入槽輪（即當(dāng)圓銷中心A處在位置,如圖3-1）所示時(shí)槽輪軸心到滾子中心A之間的距離為.如果槽輪為外圓半徑則當(dāng)圓銷進(jìn)入槽輪時(shí)，將與輪槽兩側(cè)頂端有一間隙，使沖擊加劇，這時(shí)槽輪實(shí)際外圓半徑應(yīng)是槽輪軸心到輪槽邊延長(zhǎng)線與圓銷切點(diǎn)D之間的距離，即 (e)、槽深h (f)、槽頂厚 取b=10mm (g)、槽輪輪轂半徑 (h)、曲柄軸半徑 ， (i)、鎖止狐半徑 (j)、鎖止狐張角 對(duì)定位精度要求較高時(shí)，剛可主動(dòng)轉(zhuǎn)臂上鎖止弧所對(duì)中心角，應(yīng)與槽輪在靜止時(shí)的轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)角相等，故 槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)型式 槽輪機(jī)構(gòu)主動(dòng)件的結(jié)構(gòu)型式，可做成撥銷盤或曲柄，也可做成其他形式，如帶有撥銷的齒輪或蝸桿等。撥銷可做成懸臂式單支承或雙支承。單支承的剛度一般能滿足要求，且適應(yīng)性強(qiáng)，故本次設(shè)計(jì)采用單支承。撥銷采用套在螺栓上的滾子（套筒）型式。 槽輪尺寸較大時(shí)可做成鑲嵌式結(jié)構(gòu)，在尺寸不大時(shí)可做成整體式結(jié)構(gòu)，本次設(shè)計(jì)采用整體式結(jié)構(gòu)，以降低制造成本。 第三章 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 通過查閱資料，本文轉(zhuǎn)位工作臺(tái)的傳動(dòng)方案如圖3.1，其傳動(dòng)路線為：電機(jī)，減速齒輪，錐齒輪，曲柄驅(qū)動(dòng)軸，槽輪。 圖3.1 轉(zhuǎn)位工作臺(tái)傳動(dòng)路線 3.1輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)電機(jī)選定及傳動(dòng)比分配 前面我們已經(jīng)求出了槽輪曲柄的驅(qū)動(dòng)功率，通過總效率可以計(jì)算出轉(zhuǎn)位工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)功率，由驅(qū)動(dòng)功率可以選定電機(jī)，得到電機(jī)轉(zhuǎn)速，可求出總傳動(dòng)比，進(jìn)一步求出傳動(dòng)比分配 （1）輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī) 電機(jī)功率可按式 （2-14）： （2-14） 式中 ______功率安全系數(shù)， ______驅(qū)動(dòng)裝置效率， 取， 根據(jù)實(shí)際條件可以確定定電機(jī)型號(hào)，同時(shí)結(jié)合經(jīng)濟(jì)性以及所需工況，選定型號(hào)為5RK60GN-CW2J的電機(jī),其額定功率為60W,額定轉(zhuǎn)速為 （2）傳動(dòng)比分配 傳動(dòng)比分配：傳動(dòng)路線為電機(jī)_____電機(jī)自帶減速器_____一級(jí)減速齒輪____二級(jí)減速齒輪______槽輪驅(qū)動(dòng)曲柄_____槽輪。因此其傳動(dòng)比式為： （2-15） 式中 __________電機(jī)自帶減速器的傳動(dòng)比； __________一級(jí)齒輪傳動(dòng)比； __________二級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比。 根據(jù)相關(guān)的資料可以，選取，則，取，。 3.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 齒輪材料，熱處理及精度 考慮此減速器的功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線斜齒輪。 （1）齒輪材料及熱處理 ? ① 材料：小齒輪選用４０Ｃｒ（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，齒面硬度為小齒輪 280HBS 取小齒齒數(shù)=32； 大齒輪選用45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為大齒輪 240HBS，二者材料硬度差為40HBS，Z=i×Z=4×32=128，故取Z=128. ② 齒輪精度, 按GB/T10095－1998，選擇8級(jí)，齒根噴丸強(qiáng)化。 ２．按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-9a）進(jìn)行試算，即 　 確定公式各計(jì)算數(shù)值 試選載荷系數(shù) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 由表10-7選取齒寬系數(shù) 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) 由圖10-30選取區(qū)域系數(shù) 由圖10-21 d按齒面硬度查得 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 由圖10-26查得，， 由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 　　 由圖10-19查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)，　　 計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 取失效概率為１％，安全系數(shù)為S=1，由式（10-12）得 　　　　 　　 許用接觸應(yīng)力 計(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑，代入的值 計(jì)算圓周速度v 計(jì)算齒寬ｂ 　　　 計(jì)算齒寬與齒高之比ｂ／ｈ 模數(shù)=，取2mm。 　　齒高h(yuǎn)=2.25=2.25×2=4.5mm =59/4.50=13.1 計(jì)算載荷系數(shù)K 使用系數(shù)=1 根據(jù),8級(jí)精度, 查課本圖10-8得 動(dòng)載系數(shù)K=1.22, 由表10-4用插值法查得，小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí)，K的值: K=1.334 查圖10-13得: K=1.29 查表10-3得: K=K=1.4 故載荷系數(shù): K＝K K K K =1×1.22×1.4×1.334=2.28, 3．按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式(10-17)　 確定計(jì)算參數(shù) （１）計(jì)算載荷系數(shù) K＝K K K K =1×1.22×1.4×1.29=2.20, （2）查取齒形系數(shù) 由表10-5查得　 ?。?）查取應(yīng)力校正系數(shù) 　　　由表10-5查得　 　（4）由圖10-20c查得，小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 　　　　大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 （5）由圖10-18查得彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) 　　　　　　 （6）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 　　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝1.4，由式１０－１２得 　　　 　　　 (7)計(jì)算大,小齒輪的并加以比較。 　　　 大齒輪的數(shù)據(jù)大 設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，已可滿足彎曲強(qiáng)度，為安全起見這里取=2.0mm。 4．幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算中心距 a===160 中心距圓為160 2)計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 d==64.0 d==264 計(jì)算齒輪寬度 取 ； 第四章 軸類零件設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)位工作臺(tái)中軸類零件主要包括，驅(qū)動(dòng)主軸，槽輪軸。作為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件都要安裝在軸上來(lái)實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)。根據(jù)承載情況可以分為轉(zhuǎn)軸、心軸和轉(zhuǎn)動(dòng)軸，轉(zhuǎn)抽同時(shí)承受轉(zhuǎn)矩和彎矩，鏈輪軸，縱向驅(qū)動(dòng)軸都為轉(zhuǎn)軸。軸的材料選取45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，為保證其力學(xué)性能，進(jìn)行調(diào)制或正火處理。 當(dāng)結(jié)構(gòu)或者機(jī)械承受載荷或傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)，每一構(gòu)件都必須正常工作的要求：在載荷作用下構(gòu)件不至于斷裂破壞，即應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度；在載荷作用下構(gòu)件產(chǎn)生的變形不超過工程上允許的范圍，即應(yīng)具有足夠的剛度；承受載荷時(shí)，構(gòu)件在其原有的形態(tài)下的平衡應(yīng)保持為穩(wěn)定的平衡，即要滿足穩(wěn)定性的要求。設(shè)計(jì)構(gòu)件時(shí)不但滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求，還必須盡可能的合理選用材料和降低材料的消耗量，以節(jié)約資金或減輕構(gòu)件的自身重量。[7] 軸的強(qiáng)度計(jì)算主要有三中方法：許用切應(yīng)力計(jì)算、許用彎曲應(yīng)力計(jì)算、安全系數(shù)校核計(jì)算。軸的剛度要求軸的變形：撓度、轉(zhuǎn)角和扭角不超過許用值。軸的穩(wěn)定性要求軸的反復(fù)變形——軸的振動(dòng)不發(fā)生共振，不超過顯著變形的轉(zhuǎn)速——臨界轉(zhuǎn)速。工作轉(zhuǎn)速低于第一階臨界轉(zhuǎn)速的軸，稱為剛性軸。對(duì)于剛性軸，通常。[3]軸上零件的裝配方案如圖4-2所示。 4.1驅(qū)動(dòng)主軸軸設(shè)計(jì) 鏈輪軸主要的主要零件有：圓柱齒輪，軸承，鍵，圓錐齒輪。驅(qū)動(dòng)軸將轉(zhuǎn)矩從一級(jí)圓柱齒輪傳遞到圓錐齒輪，它即受轉(zhuǎn)矩，同時(shí)承受彎矩。 （1）求軸的轉(zhuǎn)速n、功率P、扭矩T （詳見第二章第二節(jié)） （3）按許用切應(yīng)力初估直徑 軸選用45號(hào)鋼，查[3] P314：取C=112 由于軸上有鍵槽的存在，因此軸的直徑去大一點(diǎn)，取 （4）確定軸的結(jié)構(gòu) 圖4.1 鏈輪軸裝配圖 ① 軸段一： 此段軸上安裝裝有齒輪，由于帶輪寬度為30mm，結(jié)合結(jié)構(gòu)，?。? ② 軸段二： 為使鏈輪順利對(duì)位，Ⅰ與Ⅱ段應(yīng)有階梯過度（非定位軸肩），同時(shí)結(jié)合軸承， 選軸承：面對(duì)面角接觸球軸承 7010AC，材料：鋼，類別：標(biāo)準(zhǔn)件。其軸承型號(hào)為6204。d=50mm，D=110mm，B=29.5mm， 選取軸承潤(rùn)滑方法： 曲軸軸圓周速度： 軸承采用脂潤(rùn)滑。 軸承內(nèi)圈長(zhǎng)度27mm，故 ③ 軸段三： 此處起按照固定軸承作用，根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，取 軸段四： 此處安裝軸角接觸球軸承，故 軸段五： 此段安裝圓錐小齒輪，故 （5）選鍵 圓柱齒輪處鍵：選C型普通平鍵，鏈輪處平鍵尺寸。 圓錐齒輪處鍵：選普通平鍵，鏈輪處平鍵尺寸。 （6）選配合 滾動(dòng)軸承處：H7/m6（過盈配合）；圓柱齒輪處：H7/k6（基軸制）；圓錐齒輪：H7/js6（基軸制）。 4.2驅(qū)動(dòng)軸的強(qiáng)度計(jì)算 （1）按許用彎曲應(yīng)力計(jì)算軸的強(qiáng)度 許用切應(yīng)力計(jì)算只是需要知道轉(zhuǎn)矩的大小，方法簡(jiǎn)便，但是計(jì)算精度低。故要進(jìn)行許用彎曲應(yīng)力校核。軸的受力分析見圖 圖4.2 鏈輪軸受力分析 ① 畫軸受力圖，支點(diǎn)間距離： ② 求水平支承反力，水平彎矩，水平彎矩圖： 由得; 則： 水平彎矩： ③ 求齒輪傳動(dòng)平面的支承反力，彎矩，彎矩圖： 由得; 則： 同步帶傳動(dòng)平面彎矩： ④ 求合成彎矩，彎矩圖： 其彎矩圖，如圖所示，從圖中可看出：在鏈輪處出現(xiàn)最大合成彎矩，在同步帶傳動(dòng)平面中該點(diǎn)的彎矩： 由于同步帶傳動(dòng)平面與水平面不垂直，其夾角為，因此合成彎矩： ⑤ 畫圖： 由[3] P315 知：， ⑥ 畫當(dāng)量彎矩圖： ⑦ 軸的強(qiáng)度校核： D截面軸徑最小；B截面受彎矩最大。故校核B、D截面。 D截面：只受扭矩 由[3]附錄表7 B截面：只受扭矩 由[3]附錄表7 所以強(qiáng)度驗(yàn)算通過。 （2）安全系數(shù)校核計(jì)算 判斷危險(xiǎn)剖面：初步判斷B、C剖面有較大的應(yīng)力集中和應(yīng)力。軸材料選擇為45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，由[3]查得：，。由[3] P41表3-2可得疲勞極限： 由[3] P48式（3-9）可得： C截面：有配合H7/k6。 彎曲應(yīng)力幅與平均彎曲應(yīng)力： 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅與平均切應(yīng)力： 查[3] P330：配合引起的應(yīng)力集中綜合系數(shù)為： ， 設(shè)為壽命系數(shù)： 則由[3] P315式（16-5）：（[S]由[1]P316查取） 扭轉(zhuǎn)安全系數(shù)： 彎曲安全系數(shù)： 復(fù)合安全系數(shù)： 故軸設(shè)計(jì)合格 B截面：M較大，有鍵槽，有配合H7/g6。 B處的彎矩： 由前面得出B處的彎矩為： 轉(zhuǎn)矩為： 查[3] P330：鍵槽引起的有效應(yīng)力集中系數(shù)為： 查[3] P331： 鍵槽引起的應(yīng)力集中綜合系數(shù)為： 查[3] P330：配合引起的應(yīng)力集中綜合系數(shù)為： ， 取較大值為： , 設(shè)為壽命系數(shù)： 則由[3] P315式（16-5）：（[S]由[3]P316查取） 彎曲安全系數(shù)： 扭轉(zhuǎn)安全系數(shù)： 復(fù)合安全系數(shù)： 根據(jù)校核，A、C剖面足夠安全。 4.3驅(qū)動(dòng)軸的剛度計(jì)算 ① 扭角的計(jì)算： 由[3]： （4.1） 式中 故滿足要求。 ② 彎曲變形的計(jì)算：由文獻(xiàn)[7]： 采用當(dāng)量軸徑法對(duì)軸進(jìn)行彎曲變形校核；由于在A,C點(diǎn)軸上安裝有軸承座，不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此將軸分為兩段分別對(duì)其進(jìn)行彎曲校核： 軸AC段，軸AC實(shí)際上式簡(jiǎn)支梁： （4.2） （4.3） 式中： 所以軸AC滿足剛度要求。 軸CE彎曲校核：軸CE相當(dāng)于懸臂梁結(jié)構(gòu)， 最大繞度 最大轉(zhuǎn)角 故軸CE滿足要求，設(shè)計(jì)正確。 4.4軸承和鍵的校核 （1）軸承的校核 軸承選取深溝球軸承7210，軸承主要承受徑向載荷，。 由前面分析可知，C處軸承的受力比A處的力要大，因此以C處軸承校核，且受兩個(gè)力：,,其合力為： 沖擊載數(shù) 當(dāng)量動(dòng)載荷： 。 額定動(dòng)載荷： 基本額定動(dòng)載荷。 故滿足要求。 （2）鍵的校核 選用A型普通平鍵，鏈輪處平鍵尺bxhxl=12x7x20。由[3]假設(shè)壓力在鍵的接觸長(zhǎng)度內(nèi)均勻分布，則根據(jù)擠壓強(qiáng)度和耐磨性的條件計(jì)算，求得鍵動(dòng)聯(lián)結(jié)所能傳遞的轉(zhuǎn)矩 （4.5） 式中 ——鍵的高度； ——鍵的接觸長(zhǎng)度； ——軸的直徑； ——許用壓強(qiáng)，45鋼，輕微沖擊載荷取40MPa； 明顯，所以鍵滿足要 鍵設(shè)計(jì)正確。 結(jié) 論 發(fā)展自動(dòng)化的包裝機(jī)器是現(xiàn)在食品行業(yè)的需要。本文對(duì)轉(zhuǎn)位工作臺(tái)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括總體方案設(shè)計(jì)，參數(shù)選擇計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，關(guān)鍵部位零件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性進(jìn)行了校核，利用SolidWorks三維建模。得到了較為合理的轉(zhuǎn)位工作臺(tái)。 本文在這一設(shè)計(jì)過程中得出了如下結(jié)論： 1．綜合設(shè)計(jì)法是以提高產(chǎn)品綜合性能或廣義質(zhì)量為目標(biāo)，時(shí)產(chǎn)品的綜合性能或廣義質(zhì)量在較大的范圍內(nèi)得到滿足。通過功能優(yōu)化設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)、智能優(yōu)化設(shè)計(jì)、可視化設(shè)計(jì)和綠色設(shè)計(jì)等來(lái)全面提高產(chǎn)品的綜合性能。 2．驅(qū)動(dòng)裝置的選擇要恰當(dāng)，電機(jī)、等方式的不同及優(yōu)缺點(diǎn)。功率、轉(zhuǎn)速的確定與工作裝置的效率密切相關(guān)。根據(jù)機(jī)架的結(jié)構(gòu)靈活選用減速機(jī)，比如本文空心法蘭減速機(jī)的選用。輸送帶的強(qiáng)度及壽命計(jì)算是滿足要求的重要一點(diǎn)。 3．傳動(dòng)系的選擇設(shè)計(jì)對(duì)工作裝置的效率質(zhì)量也起著至關(guān)重要的作用，充分應(yīng)用各種傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，避開缺點(diǎn)。 4．本設(shè)計(jì)采用SolidWorks建模，參數(shù)化的三維建模是未來(lái)發(fā)展的主流。同時(shí)在新產(chǎn)品開發(fā)中模塊化思想非常重要。 致 謝 本文是在黃松和老師的悉心指導(dǎo)下完成的。首先感謝黃老師細(xì)心的教導(dǎo)，每當(dāng)我們有問題時(shí)，黃老師總是孜孜不倦的給我們教導(dǎo)，在黃老師的幫助下，我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。 感謝母校——交大，四年里，我學(xué)會(huì)了很多東西。 感謝我的父母，正是有了他們的大力支持，我才能順利地完成這篇論文。 感謝所有幫助過我的人，衷心祝福他們身體健康、萬(wàn)事如意。 參考文獻(xiàn) [1] 丁岳陽(yáng)，劉光第，張靜祥編. 輥?zhàn)虞斔蜋C(jī). 北京：中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)，2008 [2] 陳秀寧，施高義編. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì). 第二版. 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