啤酒生產線貼標機的設計【說明書+CAD+SOLIDWORKS】,說明書+CAD+SOLIDWORKS,啤酒,生產線,貼標機,設計,說明書,仿單,cad,solidworks 摘 要 本文基于機械設計、機械原理和Solidworks三維繪圖軟件等相關知識與理論，通過搜集啤酒生產線貼標機設備的相關資料、閱讀相關的文獻與書籍以及參考市面上的啤酒生產線貼標機設備實體，首先對啤酒生產線貼標機設備的主要機構零部件模型進行設計，其次利用Solidworks三維繪圖軟件將設計好的零部件模型進行零件建模，然后將建好的所有零部件模型進行裝配設計，得到相應的裝配體模最后對裝配體模型進行運動仿真。 關鍵字：啤酒生產線貼標機設備，Solidworks，零件建模，裝配設計，運動仿真 III Abstract ABSTRACT This paper is based on the machinery design and machinersoftware to conduct the part modeling which was designed well, and then conduct assembly design which the parts was built, get the corresponding assembly model, finally conduct movement simulation to the corresponding assembly model. ing machine and reading the related literature books and referring to the sewing machine in the tailor shop, first of all, design the main parts institutional model of the sewing machine, secondly use the Solidworks 3D drawing software to conduct the part modeling which was designed well, and then conduct assembly design which the parts was builty principle and the 3d drawing software and related knowledge and theory, by collecting relevant data of sewing machine and reading the related literature books and referring to the sewing machine in the tailor shop, first of all, design the main parts institutional model of the sewing machine, secondly use the Solidworks 3D drawing software to conduct the part modeling which was designed well, and then conduct assembly design which the parts was built, get the corresponding assembly model, finally conduct movement simulation to the corresponding assembly model. ing machine and reading the related literature books and referring to the sewing machine in the tailor shop, first of all, design the main parts institutional model of the sewing machine, secondly use the Solidworks 3D drawing software to conduct the part modeling which was designed well, and then conduct assembly design which the parts was built, get the corr。 Key Words: sewing machine, Solidworks, part modeling ,assembly design, movement simulation 目 錄 第1章引言 1 1.1 課題來源及研究目的和意義 1 1.2 啤酒生產線貼標機設備的方案分析 5 1.2.1 結構分析 5 1.2.2 機械結構總體方案和布局 6 2.1分離氣缸的選用 8 2.2夾瓶裝置的設計 10 2.2.1 夾瓶電機的選用原則及計算 10 2.2.1同步帶傳動的設計………………………………… ……………11 2.3分瓶裝置的設計…………………………………………………………….12 2.3.1步進電機的工作原理…………………………………………….13 2.3.2布進電機的設計計算…………………………………… ………16 2.4貼標裝置的設計…………………………………………………………….17 2.4.1收卷電機的選擇…………………………………………………….18 2.4.2傳動軸的設計計算………………………………………………….19 2.4.3軸承的強度的校核………………………………………………….23 第3章 機架的設計 24 第4章 結構設計及三維建模 26 4.1自動儲瓶裝置的設計及建模 27 4.2分瓶裝置的設計及建模 29 4.3 夾瓶裝置的的設計及建模 30 4.4 設計中用到的標準件建模 30 第5章 主要零件的應力分析及仿真……………………………………….31 第6章 三維軟件機械設計總結………………………………………..............31 結 論 32 參 考 文 獻 33 致 謝 34 第一章 引言 1.1 課題來源及研究目的和意義 一、選題背景和意義 進入二十一世紀以來，隨著我國國民經濟的高速發(fā)展，我國啤酒生產貼標機設備保持了多年高速增長，并隨著我國加入WTO, 近年來，啤酒生產線貼標機設備的出口也形勢喜人，2008年，全球金融危機爆發(fā)，我國啤酒生產線貼標機設備發(fā)展也遇到了一些困難，如國內需求下降，出口減少等，啤酒生產線貼標機設備普遍出現(xiàn)了經營不景氣和利潤下降的局面，2009年，隨著我國經濟刺激計劃出臺和全球經濟走出低谷，我國啤酒生產線貼標機設備也逐漸從金融危機的打擊中恢復，重新進入良性發(fā)展軌道。 進入2010年，全球經濟復蘇的前景面臨波折，國內經濟結構調整的呼聲逐漸升溫，貿易保護主義的抬頭，啤酒生產線貼標機設備中技術含量低的人力密集型企業(yè)，缺乏品牌的出口導向型企業(yè)面臨發(fā)展危機，而注重培養(yǎng)品牌和技術創(chuàng)新能力較強的企業(yè)將占得先機，啤酒生產線貼標機設備企業(yè)如何面對新的經濟環(huán)境和政策環(huán)境，制定適合當前形勢和自身特點的發(fā)展策略與競爭策略，是啤酒生產線貼標機設備企業(yè)在未兩年我國經濟結構調整大潮中立于不敗之地的關鍵。 《2010-2015年中國自動供料壯漢子市場發(fā)展現(xiàn)狀分析及行業(yè)前景預測報告》也將從宏觀和微觀環(huán)境對我國啤酒生產線貼標機設備的發(fā)展現(xiàn)狀，政策環(huán)境、競爭策略，投前景，市場容量，進出口形勢等方面進行全面而權威的分析。 二、啤酒生產線貼標機設備的發(fā)展歷程 據美國凱麗隆國際控股旗下上海珍島市場分析專家分析包裝機械產業(yè)在中國的發(fā)展動態(tài)，包裝機械涉及食品、制藥、印刷、日化等多方面的機械包裝，關注最新包裝動態(tài)，把握包裝市場脈搏，把握最佳商機！ 食品機械包裝最新動態(tài)： 　　中國貼標機雖然在近3年時間里把絕大部分國外產品擠出了“國門”，但在國際市場中仍無地位可言。國產貼標機要想打入國際市場，提高國際競爭力，應該在“質”和“量”上狠下功夫。 　　一、從20世紀80年代末到1994年為第一階段。這個階段主要是引進、仿制國外已淘汰的功能不全的貼標機。當時幾個貼標機生產廠家只能生產貼二標（頸、身標）的貼標機，一種是型號為12-8-6回轉式貼標機，一種是型號為15-4-6回轉式貼標機。大約有近200臺的型號為15-4-6（生產能力24,000瓶/時）貼標機和200多臺的型號為12-8-6（生產能力12,000瓶/時）貼標機裝備在國內各啤酒廠的灌裝生產線上運行，而大部分灌裝生產線上的貼標機都是進口產品。這一時期，啤酒包裝只需貼二標，這些國產機器基本上還可以滿足要求。由于國產設備在功能、性能、外觀和貼標質量方面與進口設備相比差距太懸殊，對進口設備不可能產生任何威脅。因此、大家處于相安無事狀態(tài)。這個時期進口貼標機在中國市場上占主導地位，絕大部分啤酒廠家還是選擇進口貼標機。廣東省內的啤酒廠基本上用的都是德國克朗斯（KRONES）的產品。 　　三、從2002年至今為第三階段。這個階段是中國貼標機技術成熟階段，是中國貼標機歷史上的一個重大轉折點。這四年，國產貼標機的生產企業(yè)在互相競爭的同時，也形成了與國外貼標機生產企業(yè)競爭的態(tài)勢，在競爭中提高、在提高中發(fā)展、在發(fā)展中創(chuàng)新，在創(chuàng)新中壯大，逐步完成了一個“質”的飛躍。2002年9月，平航自主研制出PH40-8-8(生產能力50,000瓶/時)的高速回轉式貼標機，該機在北京“2002中國國際啤酒、飲料制造技術及設備展覽會”上一亮相，立即引起了業(yè)內的轟動。同年11月，金華金獅啤酒有限公司和福建燕京啤酒有限公司敢為天下先，在‘南輕’的40,000瓶/時啤酒灌裝生產線上同時選用了PH40-8-8高速回轉式貼標機，成為第一個“吃螃蟹”的人。使得這一新產品有了一個試用、提高、完善的平臺。2003年，平航PH40-8-8高速回轉式貼標機獲4項國家實用新型專利。該項目于2004年8月在浙江金華市通過科技成果鑒定(到目前為止，仍是全國唯一通過省級鑒定的國產貼標機)。該項目榮獲2005年度廣東省科技進步二等獎。被列為“2005年國家重點新產品計劃”。這是中國貼標機制造業(yè)的一件大事，是國家對中國漿糊貼標機制造業(yè)的首肯。不僅僅是平航，也是所有同行乃至啤酒界的驕傲。因為它標志著國內啤酒高速生產線長期被國外貼標機壟斷的局面已被打破，高速貼標機領域不二價的時代一去不復返了！這之后，“秦皇島中德”、“青島德隆”也相繼推出45-8-9高速貼標機。這些生產貼標機的骨干廠家一方面擁有了高、中、低速各類型號貼標機的拳頭產品，另一方面在產品質量上和技術含量上都有了不同程度的提高。過去，人們總喜歡問我：“你的產品跟進口產品比有沒有差距、有多大差距？”現(xiàn)在，人們有時候會問我：“你的產品與“克朗斯”的產品相比還有哪些差距？”是否可以這樣理解，國外貼標機產品除“克朗斯”外，其他品牌的貼標機已經不如國產的好了？從2002年至今國內貼標機的供求量就足以說明問題。據不完全統(tǒng)計，目前在中國啤酒行業(yè)貼標機的年需求量大約100多臺，“平航”占大約40%的市場份額，德國“克朗斯”約占5%左右的份額，其他國外品牌基本上銷聲匿跡，已無蛋糕可分。國產貼標機在中國市場上獨領風騷，國外產品已經陷入“無可奈何花落去”的境地。長期充斥國內市場的外國產品有的受到了致命的打擊，有的感受到了“唇齒之寒”的威脅。 　　中國貼標機雖然在短短的三年時間里把絕大部分國外產品擠出了“國門”，在國內市場上樹立了霸主地位，但是，在國際市場中仍無地位可言。究其原因，大致如下： 　　1. 缺少核心技術，或者說核心技術發(fā)掘不夠，產品質量的穩(wěn)定性提高不大，與國際一流的產品尚有差距。 　　2. 產品品種單一，缺乏系列產品，如套標機、熱熔膠貼標機、不干膠貼標機等，這些產品雖然在“2006中國國際啤酒、飲料制造技術及設備展覽會”上偶見一、二，也基本上屬于“拿來主義”產物，尤其在高速領域仍是空白。 　　綜上所述，國產不干膠貼標機若要全面占領國內啤酒、飲料的需求市場，打入國際市場，提高國際競爭力，就應該在“質”和“量”上下功夫，在產品的穩(wěn)定性、可靠性、實用性上下功夫，在發(fā)掘自己的核心技術、自主創(chuàng)新上下功夫。 中國包裝產業(yè)發(fā)展日新月異，不斷的涌現(xiàn)出大大小小的包裝機械生產廠家，其上海博睦實業(yè)有限公司在包裝產業(yè)內的發(fā)展迅速，企業(yè)發(fā)揚“敬業(yè)、守信、務實、創(chuàng)新”的精神，以“產品更優(yōu)質，價格更低廉，服務更周到，顧客更滿意”為質量方針，贏得國內外顧客的青睞，產品除國內市場銷售外，還遠銷美國、日本、俄羅斯、澳大利亞、新西蘭、印度尼西亞、馬來西亞、印度、緬甸、意大利、法國、尼日利亞、越南、伊朗、敘利亞、哈薩克斯坦、波蘭、羅馬尼亞等80多個國家和地區(qū)，深受國內外用戶的好評，上海博睦由國內市場逐漸邁向廣闊的國際市場！在國內外市場開拓方面取得重大成就！從20世紀80年代末到1994年為第一階段。這個階段主要是引進、仿制國外已淘汰的功能不全的貼標機。當時幾個貼標機生產廠家只能生產貼二標（頸、 身標）的貼標機，一種是型號為12-8-6回轉式貼標機，一種是型號為15-4-6 回轉式貼標機。大約有近200臺的型號為15-4-6（生產能力24,000瓶/時）貼標機和200多臺的型號為12-8-6（生產能力12,000瓶/時）?標機裝備在國內各啤酒廠的灌裝生產線上運行而大部分包裝生產線上的貼標機都是進口產品。這一時期，包裝只需貼二標，這些國產機器基本上還可以滿足要求。由于國產設備在功能、性能、外觀和貼標質量方面與進口設備相比差距太懸殊，對進口設備不可能產生任何威脅。因此、大家處于相安無事狀態(tài)。這個時期進口貼標機在中國市場上占主導地位，絕大部分制藥廠家還是選擇進口貼標機。 從199年至2001年為第二階段。這個階段是中國貼標機生產的提升階段。一是貼標速度的提升，從24,000瓶/時提升到33,000瓶/時，?二是貼標功能的提升，從貼二標(頸、身標)提升到貼四標，即同時可貼頭、頸、身、背標。從1995年開始，國內各生產廠家為了提高產品裝潢檔次，提出瓶上貼頭標和背標。為了適應這一發(fā)展趨勢，各貼標機生產企業(yè)一方面研究在原二標機上增設貼頭標和背標的功能，另一方面也積極研發(fā)四標貼標機。?1995年，“青島機床廠”率先推出了18-8-6(生產能力26,000瓶/時)三標貼標機，可貼頸、身、背標，無貼頭標功能。這一機型是當時國?內生產的最大型號的貼標機。我認為，這一款貼標機的問世應該是一個里程碑。是中國第二代貼標機 (四標機)研制開發(fā)的前奏曲。1997年“廣東輕工機械集團推出了18-8-6四標機，1998年，“南海平航”(以下稱平航也推出了PH18-8-6四標機。1999年平航又研制成功PH24-8-6(生?產能力33,000瓶/時)的四標機。2000年“秦皇島中德 ”ZD18-8-6標機和廣輕’24-8-6四標機相繼問世。這些機型在功能上有重大突破，結束了過去國產貼標機只能貼二標的歷史。 在貼標速度上也有很大提高速2,4000時到 33,000/時的提升，為高速貼標機的研發(fā)奠定基礎。同時在外觀和內在質量上也有了重大進，大大縮小了與進口貼標機的差距。但是，由于這些產品均屬于試生產階段，耐用度和穩(wěn)定性仍有待于提高，加上用戶長期以來對國產設備持有懷疑態(tài)度，還是普遍認為進口的貼標機比國產的要好，所以，在國內市場進口貼標機仍占主導地位。國產貼標機仍然對進口貼標機沒有構成多大威脅。從1998 年2001年的幾年間，由于克朗斯”的產品價格長期居高不下，國產四標貼標還處于襁褓之中，所以，外國其他品牌的貼標機乘機大量涌入中國市場，僅蓋奈(GERNEP)科時敏(KOSME)、薩西布SASIB)等各種型號的貼標機在國內就有近百臺之多。從02年至今為第三階段。這個階段是中國貼標機技術成熟階段，是中國 貼標機歷史上的一個重大轉折點。這四年，國產貼標機的生產企業(yè)在互相競爭的同時，也形成了與國外貼標機生產企業(yè)競爭的態(tài)勢，在競爭中提高、在提高中發(fā)展、在發(fā)展中創(chuàng)新，在創(chuàng)新中壯大，逐步完成了一個”的飛躍。2002年9?月，平航自主研制出PH40-8-8(生產能力50,000瓶/時)式貼標機，該機在北京“2002中國國際啤酒、飲料制造技術及設備展覽會”上一亮相，立即引起了業(yè)內的轟動。2003年，平航PH40-8-8高速回轉式貼標機獲項國家實用新型專利。該項目于2004年8月在浙江金華市通過科技成果鑒定(到目前為止，仍是國唯一通過省級鑒定的國產貼標機。該項目榮獲2000年度廣東省科技進步二等獎。被列為“2005年國家重點新產品計劃”。這是中國貼標機制造業(yè)的一件大事，是國家對中國貼標機制造業(yè)的首肯。因為它標志著國內貼標高速生產線長期被國外貼標機壟斷的局面已被打破，高速貼標機領域不二價的時代一去不復返了！這之后，“秦皇島中德”、青島德隆也相繼推出45-8-9高速貼標機。這些生貼標機的骨干廠家一方面擁有了高、中、低速各類型號貼標機的拳頭產品，另一方面在產品質量上和技術含量上都有了不同程度的提高。從2002年至今國內貼標機的供求量就足以說明問題。國產貼標機在中國市場上獨領風騷，國外產品已經陷入無可奈何花落去的境地。長期充斥國內市場的外國產品有的受了致命的打擊，有的感受到唇齒之寒的威脅。中國貼標機雖然在短短的三年時間里把絕大部分國外產品擠出了“國門，在國內市場上樹立了霸主地位，但是，在國際市場中仍無地位可言。究其原因，大缺少核心技術，或者說核心技術發(fā)掘不夠，產品質量的穩(wěn)定性提高不大， 與國際一流的產品尚有差距。?2.?產品品種單一，缺乏系列產品，如套標機、熱熔膠貼標機、不干膠貼標機等，這些產品雖然在“2006中國國際啤酒、飲料制造技術及設備展覽會”上見一、二，也基本上屬于“拿來主義產物，尤其在高速領域仍是空白。 1.2 啤酒生產線貼標機設備的方案分析 1.2.1 結構分析 通過市場調研，我們決定設計一種用于啤酒瓶灌裝機的后續(xù)設備-貼標機設備。該設備在前面的工序灌裝機灌裝好啤酒后，經過輸送線流入到貼標工序，通過出標板伸到一定的位置，當啤酒瓶子隨著輸送線來到出標板的時候，剛好瓶子的外圓周把出標板上面的標簽掛到了，這樣，由于標簽是粘在瓶子上面的，隨著瓶子的繼續(xù)移動，進入夾瓶機構，這個瓶子就是在里面旋轉，標簽就很順滑地帖在瓶子的四周，起到了貼標的效果，最后是出瓶到一個自動存瓶裝置。 圖 2—1 機構運動簡圖 1.2.2 機械結構總體方案和布局 根據課題，我們要設計的啤酒生產線貼標機設備，是針對灌裝后需要貼標的設備， 第2章 機械結構的設計 2.1分離氣缸的選用 氣缸的選型應根據工作要求和條件，正確選擇氣缸的類型。下面以單活塞桿雙作用缸為例介紹氣缸的選型步驟。 （1）氣缸缸徑。根據氣缸負載力的大小來確定氣缸的輸出力，由此計算出氣缸的缸徑。 （2）氣缸的行程。氣缸的行程與使用的場合和機構的行程有關，但一般不選用滿行程。 （3）氣缸的強度和穩(wěn)定性計算 （4）氣缸的安裝形式。氣缸的安裝形式根據安裝位置和使用目的等因素決定。一般情況下，采用固定式氣缸。在需要隨工作機構連續(xù)回轉時（如車床、磨床等），應選用回轉氣缸。在活塞桿除直線運動外，還需作圓弧擺動時，則選用軸銷式氣缸。有特殊要求時，應選用相應的特種氣缸。 （5）氣缸的緩沖裝置。根據活塞的速度決定是否應采用緩沖裝置。 （6）磁性開關。當氣動系統(tǒng)采用電氣控制方式時，可選用帶磁性開關的氣缸。 （7）其它要求。如氣缸工作在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需在活塞桿伸端安裝防塵罩。要求無污染時需選用無給油或無油潤滑氣缸。 2.氣缸直徑計算 氣缸直徑的設計計算需根據其負載大小、運行速度和系統(tǒng)工作壓力來決定。首先，根據氣缸安裝及驅動負載的實際工況，分析計算出氣缸軸向實際負載F，再由氣缸平均運行速度來選定氣缸的負載率q，初步選定氣缸工作壓力（一般為0.4 MPa～0.6 MPa），再由 F／q，計算出氣缸理論出力F最后計算出缸徑及桿徑，并按標準圓整得到實際所需的缸徑和桿徑。 氣缸推動分離銷來實現(xiàn)箱包紐扣零件的分離。已知工件等運動件質量m＝3 kg，工件與下料槽間的摩擦系數m ＝0.25，氣缸行程 s為 30 mm1.5 s時間工件運動到位，系統(tǒng)工作壓力p = 0.4 MPa，試選定氣缸直徑。 解：氣缸實際軸向負載 F ＝ mg ＝0.25 ′ 250 ′ 9.81＝613.13 N 氣缸平均速度 選定負載率 q ＝0.5 則氣缸理論輸出力 雙作用氣缸理論推力 氣缸直徑 按標準選定氣缸缸徑為20mm。 2.2 夾瓶電機的設計計算 2.2.1 夾瓶電機的選用原則 在這里，夾瓶電機的作用是驅動兩個傳動滾筒轉動，從而帶動皮帶轉動來使瓶子夾緊，并順著夾品電機旋轉方向的反方向行走，由于貼標機的生產效率是可調的，所以這個夾瓶電機的型號需要選擇成為調速的，因為產能不一樣，所以夾瓶電機旋轉的速度就不一樣。在這里我們選擇步進電機： 2.2.1 夾瓶電機的設計計算： 1、已知步進電機速度曲線 本次設計加速時間 負載速度（m/min） 有速度可知每秒上升50mm， 2.電機轉速 3.負載轉矩 式中： 4.負載慣量 上下垂直運動 齒輪齒條 式中 慣量 5.電機轉矩 啟動轉矩 必須轉矩 S為安全系數，這里取2.0 根據以上得出數據，我們選用步進電機型號為ACH-11120D，此步進電機廠家為深圳步科電機，電機基本參數如下： 電機額定功率為1.2KW， 額定轉矩為4.0N.m， 最大轉矩為12N.m， 額定轉速為 3000r/min 轉子慣量為 ，選用法蘭規(guī)格型號為110。 電機大致圖如下： 2.1.2減速器選擇 電機轉速3000r/min，齒條運動速度3m/min， 由公式 總傳動比 一般同步帶傳動一般為2-2.5，我們算得減速器的減速比為大致1:30-1:50之間。 本次設計選用減速器我們選用蝸輪蝸桿減速器，廠家為珠江減速器。 珠江減速器蝸輪蝸桿減速器大致外形圖如下： 由于電機的輸出功率為1.2Kw，根據珠江減速器電機功率與減速器相配的表格中如下： 步進電機我們已經選得轉速為3000r/min，根據上表查得，我們選擇蝸輪蝸桿減速器RV050型號，減速比為1:40。 根據已經選好的減速器的型號RV050，減速器外形尺寸圖如下： 我們選擇FB這種類型的減速器樣式，有減速器輸出軸的，為了能和輸出同步帶輪連接。以下為該減速器詳細尺寸，我們選用的RV050減速器外形尺寸為144x210x85mm，減速器輸出軸軸徑14mm，減速器輸入軸徑與所選電機的輸出軸徑相同，即為19mm。 2.2同步帶傳動設計 1.設定功率 2.計算小同步帶輪轉速 3.選定同步帶帶型和節(jié)距 由同步帶選型圖可以看出，由于在本次設計中功率轉速都不大，所以帶輪的型號可以任意選取，我們選擇H型帶，此帶為輕型，節(jié)距Pb=12.7mm 5.選取主動輪齒數，即小齒輪齒數Z1 查表知道小同步帶輪最小齒數為14，本次我們選取小同步帶輪齒數為15. 6.小同步帶輪節(jié)圓直徑確定 7.大同步帶輪數據確定 本次設計我們選用的同步帶的傳動比大致為2.1，由于小同步帶輪齒數為15，則 我們選用傳動比為2.1則大同步帶輪齒數為32，實際傳動比為 大同步帶輪節(jié)圓直徑=129.36mm 8.同步帶速確定 9.確定軸間間距 根據公式 10.同步帶帶長及其齒數確定 11.帶輪嚙合齒數計算 在本次傳動設計中，嚙合齒數為帶輪齒數的一半，即小同步帶齒數的一半，為7 12.基本額定功率P0計算 查基準同步帶的許用工作壓力和單位長度的質量可以知道 Ta=2100.85N，m=0.448kg/m 所以同步帶的基準額定功率為 13.計算作用在軸上力Fr 根據我們這里選用的梯形同步帶，型號為H，節(jié)距12.7mm，齒形角為40度，齒根厚為6.12mm，齒高4.3mm，齒根圓角半徑為1.02mm，齒頂圓角半徑1.02mm。 2.3分瓶裝置的設計 2.3.1步進電機的工作原理 步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點，廣泛應用于各種開環(huán)控制。 2.3.2步進電機的計算 1、已知步進電機速度曲線 本次設計加速時間 負載速度（m/min） 有速度可知每秒上升50mm， 2.電機轉速 3.負載轉矩 式中： 4.負載慣量 上下垂直運動 齒輪齒條 式中 總慣量 5.電機轉矩 啟動轉矩 必須轉矩 S為安全系數，這里取2.0 根據以上得出數據，我們選用步進電機型號為ACH-11120D，此步進電機廠家為深圳步科電機，電機基本參數如下： 電機額定功率為1.2KW， 額定轉矩為4.0N.m， 最大轉矩為12N.m， 額定轉速為 3000r/min 轉子慣量為 ，選用法蘭規(guī)格型號為110。 電機大致圖如下： 2.1.2減速器選擇 電機轉速3000r/min，齒條運動速度3m/min， 由公式 總傳動比 一般同步帶傳動一般為2-2.5，我們算得減速器的減速比為大致為1:30-1:50之間。 本次設計選用減速器我們選用蝸輪蝸桿減速器，廠家為珠江減速器。 珠江減速器蝸輪蝸桿減速器大致外形圖如下： 由于電機的輸出功率為1.2Kw，根據珠江減速器電機功率與減速器相配的表格中如下： 步進電機我們已經選得轉速為3000r/min，根據上表查得，我們選擇蝸輪蝸桿減速器RV050型號，減速比為1:40。 根據已經選好的減速器的型號RV050，減速器外形尺寸圖如下： 我們選擇FB這種類型的減速器樣式，有減速器輸出軸的，為了能和輸出同步帶輪連接。以下為該減速器詳細尺寸，我們選用的RV050減速器外形尺寸為144x210x85mm，減速器輸出軸軸徑14mm，減速器輸入軸徑與所選電機的輸出軸徑相同，即為19mm。 2.2同步帶傳動設計 1.設定功率 2.計算小同步帶輪轉速 3.選定同步帶帶型和節(jié)距 由同步帶選型圖可以看出，由于在本次設計中功率轉速都不大，所以帶輪的型號可以任意選取，我們選擇H型帶，此帶為輕型，節(jié)距Pb=12.7mm 5.選取主動輪齒數，即小齒輪齒數Z1 查表知道小同步帶輪最小齒數為14，本次我們選取小同步帶輪齒數為15. 6.小同步帶輪節(jié)圓直徑確定 7.大同步帶輪數據確定 本次設計我們選用的同步帶的傳動比大致為2.1，由于小同步帶輪齒數為15，則 我們選用傳動比為2.1則大同步帶輪齒數為32，實際傳動比為 大同步帶輪節(jié)圓直徑=129.36mm 8.同步帶速確定 9.確定軸間間距 根據公式 10.同步帶帶長及其齒數確定 11.帶輪嚙合齒數計算 在本次傳動設計中，嚙合齒數為帶輪齒數的一半，即小同步帶齒數的一半，為7 12.基本額定功率P0計算 查基準同步帶的許用工作壓力和單位長度的質量可以知道 Ta=2100.85N，m=0.448kg/m 所以同步帶的基準額定功率為 13.計算作用在軸上力Fr 根據我們這里選用的梯形同步帶，型號為H，節(jié)距12.7mm，齒形角為40度，齒根厚為6.12mm，齒高4.3mm，齒根圓角半徑為1.02mm，齒頂圓角半徑1.02mm。 2.3分瓶裝置的設計 2.3.1步進電機的工作原理 步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點，廣泛應用于各種開環(huán)控制。 2.3.2步進電機的計算 1、已知步進電機速度曲線 本次設計加速時間 負載速度（m/min） 有速度可知每秒上升50mm， 2.電機轉速 3.負載轉矩 式中： 4.負載慣量 上下垂直運動 齒輪齒條 式中 總慣量 5.電機轉矩 啟動轉矩 必須轉矩 S為安全系數，這里取2.0 根據以上得出數據，我們選用步進電機型號為ACH-11120D，此步進電機廠家深圳步科電機，電機基本參數如下： 電機額定功率為1.2KW， 額定轉矩為4.0N.m， 最大轉矩為12N.m， 額定轉速為 3000r/min 轉子慣量為 ，選用法蘭規(guī)格型號為110 2.4貼標裝置的設計 2.4.1收卷電機的選擇 根據出標速度，我們初步設定為20m/min,根據電機扭矩計算公式：T=9550*P/N可知,電機的扭矩等于功率與轉速的比值，而轉速一般范圍都在1400RPM之間，根據公式功率P=F*V，可得P=300X0.3m/min=0.09kw,所以電機我們選擇90W的可調速電機。 2.4.2軸的設計計算 1、初步計算軸的直徑 按照扭轉強度估算軸的最小直徑，寫成設計公式，軸的最小直徑mm，查表16.2，c=112, p=20.35, n=851,代入設計公式得=32.26mm?？紤]到軸上有鍵槽以及其他因素的影響，應適當增加軸徑以補償鍵槽對軸強度的削弱。取軸的直徑d為40mm，即最右端裝帶輪處的直徑為40mm。裝有密封元件和滾動軸承處的直徑，應與密封元件和軸承的內孔徑尺寸保持一致。軸上兩個支點的軸承，應盡量采用相同的型號，便于軸承座孔的加工。相臨軸段的直徑不同形成軸肩。當軸肩用于軸上零件定位和承受軸向力時，應具有一定的高度，軸肩處的直徑差一般取5—10mm，這里軸肩出的直徑差選擇5mm，然后協(xié)調各段軸的長度，考慮到要裝軸承座和機構的合理性，還有螺釘等的長度及其他各方面的因素，初步確定軸的各段長度。 2.4.3軸承的強度校核 軸承的選用在以上的說明中已經給出，選用的是帶緊定套的滾子軸承，型號為22218CK/W33+H318，其基本參數為主要是額定載荷： C=240000N， =322000N，e=0.23,Y=2.5,，假定軸承的壽命為3年，每天工作10小時，一年工作300天，所以軸承的基本額定動載荷可按一下公式進行計算：C= 其中：C—基本額定動載荷計算值，N； P—當量動載荷，按式計算，為軸承所受徑向載荷， 軸向動載荷，X為徑向動載荷系數，Y為軸向動載荷系數； —壽命因數，按表7-2-8選?。? —速度因數，按表7-2-9選取； —力矩載荷因數，力矩較小時=1.5,力矩較大時=2; —沖擊載荷因數,按表7-2-10選取; —溫度系數,按表7-2-11選取; —軸承尺寸及性能表中所列基本額定動載荷; 由表查得=1.19,=0.366,=1.5,=1.2（中等沖擊）,=;1.0； 因為軸向載荷=0，即，所以當量動載荷 即，， ,所以此軸承選的合適,能滿足要求。 第三章： 機架的設計 如圖： 方管底架選擇根據貼標機和病人和零部件重量來定，方管底架受力分析得出，由分析得出底座在平衡狀態(tài)下只受地面對其的支撐力和在其表面上物體所給的壓力。 即方管架給的壓力為G(醫(yī)療床重量)+G（零部件重量） =3000N（300Kg）+(100x10) =4000N 根據方管承載力計算公式： M=Pac/L(M：彎矩，P集中力，a集中力距支座距離，c集中力距另一支座距離，L跨度，L=a+c) （僅用于矩形截面) f=M/W≤材料的許用應力（彈性抗拉強度/安全系數）。 M=Pac/L=11960xL，本次設計初定L為950mm 則M=16744N.M ，初定方管為50x50x3的方管，計算W得出 折算后位14Mpa 查的普通碳素結構鋼Q235A的抗拉強度為375~500Mpa，由于14Mpa遠遠小于375Mpa，所以初定方管50x50x3滿足要求。 由計算得出可以使用50x50x3的方管，初定設計計算得出方管總體架尺寸為1100mmx950mm。 第4章 結構設計及三維建模 4.1自動儲瓶裝置的設計及建模 通過二維裝配圖和零件圖的繪制，我們通過SOLIDWORKS三維設計軟件將上料，啤酒生產線貼標機設備結構進行三維建模，主要結構的三維建模如下 4.2分瓶裝置的設計及建模 夾瓶裝置的建模 整個裝置的三維建模如下圖： 4.4設計中應用的標準件建模 本次設計中選取的有氣缸、軸用外卡環(huán)、深溝球軸承6206等 深溝球軸承6206 第5章 主要零件的應力分析及仿真 5.1旋轉支架的受力分析與仿真 如圖： 添加夾具 給支架一個載荷 選擇材料 進行受力分析 進行應力應變分析 六、三維軟件機械設計總結 通過此次設計，又一次提升了運用三維軟件的水平，并吸收了不少經驗，總結為一下幾點。 （1） 有零件圖紙作圖與空想設計作圖不同，零件尺寸已經給出，作圖時先不考慮尺寸是否真的合適，根據尺寸作出零件的三維圖，但到裝配時必須要考慮尺寸是否合適，由于AutoCAD圖紙效果不好，導致尺寸會有出錯，甚至有出現(xiàn)欠定義尺寸，所以，此時必須通過配合后在衡量尺寸，再進行修改，直到滿足配合要求。 （2） 工具集的確方便了作圖，通過選擇零件類型，輸入數據，就能生成出標準零件，但有時需要用到的零件在工具集上也未必能找到，所以此時要隨機應變，運用其他零件代替并通過修改或添加零件使其滿足要求。 （3） 作三維圖時要靈活變通，解決問題的方法總比問題多，當一種方法不能正常作圖時，試試另一種方法，這不但能完成零件制作，同時也可以培養(yǎng)出更好的作圖思路，和打破規(guī)矩的新想法。 （4） 規(guī)則的零件，要學會使用一些能夠節(jié)省時間的命令，如鏡向，陣列等，“能省則省”。 （5） 關于裝配，曾經帶給我很大的阻礙，花了很多時間才弄清原因所在。在一可活動子裝配體上，即使活動范圍會產生干涉，也不能對其設定活動范圍，如高級配合里的距離范圍，和角度范圍，即使在該活動范圍并不影響父裝配體，也不可設定。因為一旦設定范圍后，在父裝配體上會將子裝配體視為完全定義的模型，這樣會對子裝配體之間的配合產生矛盾，將不能完成裝配。 （6） 看懂圖是作圖的首要任務，看圖就是了解零件的工具，沒有工具則無法制出零件，所以畫圖不能急于下筆，想透了零件的結構，想透圖中的虛實線，這才是高效作圖的重中之重。 - 48 - 總 結 畢業(yè)設計是對我大學四年學習成果的總結，是對我將來的學習、工作最為有力的一次鍛煉。它促進我將所學的理論知識與實踐有機的結合，并且深深的體會到了自己所學專業(yè)的博大精深。盡管在設計中遇到許多難題與不曾接觸過的東西，但在老師的幫助和我的刻苦努力下都一一克服，并學到了許多的實踐經驗。盡管我所設計的東西可能還有許多欠缺，但是我確實在此次設計中學得了很多東西，它將對我以后的學習與工作產生很大的影響。 我這次設計的題目是：啤酒生產線貼標機設備，在整個設計過程中做了如下工作： 1、查閱有關的文獻資料，了解當今國內外啤酒生產線貼標機設備的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展前景，也看到了創(chuàng)新設計巨大發(fā)展?jié)摿Α? 2、根據啤酒生產線貼標機設備的用途，對啤酒生產線貼標機設備的傳動系統(tǒng)以及執(zhí)行機構進行了充分的論證，最終確定了方案。 3、對典型零件如直齒輪、鏈輪、軸以及進行了詳細的設計計算，并進行了校核。 4、對所用軸承進行了強度校核和以及壽命計算。 5、零件的圖紙以及裝配圖設計。 6、進行了啤酒生產線貼標機設備的三位設計及建模 通過這次畢業(yè)設計，使我具有了嚴謹、認真的工作作風，為自己今后學習更多的專業(yè)知識奠定了堅實的基礎，也為我將所學的知識應用到實際生產中提供了一次很好的鍛煉機會，必將對我的將來產生深遠的影響。 參考文獻 [1] 成大先.機械設計手冊(單行本)機械傳動[M].北京：化學工業(yè)出版社,2004 [2] 濮良貴，紀名剛.機械設計(第七版)[M].北京：高等教育出版社,2001 [3] 劉鴻義.材料力學(第三版 上、下冊)[M].北京：高等教育出版社,1991 [4] 甘永立.幾何量公差與檢測[M].上海：上?？茖W技術出版社,2005 [5] 馮辛安.機械制造裝備設計[M].北京：機械工業(yè)出版社,1999 [6] 于駿一.機械制造技術基礎[M].北京：機械工業(yè)出版社,2004 [7] 天津大學.機械零件手冊[M].北京：人民教育出版社，1981 [8] 孫桓機.機械原理[M].北京高：等教育出版社，2006 [9] 孟憲源.現(xiàn)代機構手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1994 [10] 呂仲文.機械創(chuàng)新設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004 [11] 寇尊權，王多機.械設計課程設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006 [12] 劉朝儒，彭福蔭，高政一.機械制圖（第四版）[M] .北京：高等教育出版社，2001 [13]Rajput R K. Elements of Mechanical Engineering. Katson Publ. House，1985. [14]Orlov P. Fundamentls of Machine Design. Moscow: Mir pub, 1987. [15]Mechanical Drive (Reference Issue). Machine Design. 52(14),1980. [16]Bedini.R.a.o Academic Research on the Olivetti:SIGMA-system applications. Proceeding of the TshIsIR,Tokyo,1977. [17]Honshizaki J.Bopp E. Robot Application Design Manual. New York:John wiley & Sons.INC,1990 致 謝 近一個學期的不懈努力,大學本科學習中非常重要的一個環(huán)節(jié)---畢業(yè)設計終于完成在即！這是我在畢業(yè)之前對所學的各門知識的一次深入的綜合的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的真正訓練,。因此,它在我四年的大學生活的占有很重要的地位。通過這次畢業(yè)設計我對自己的下一個階段的順利進行作了一次適應性的演練,很好的鍛煉了自己分析問題、解決問題的能力，回顧了以前的學習內容并為將來的學習和工作打下了很好的基礎。 在整個設計過程中,我得到了老師的悉心指點。在整個過程中老師體現(xiàn)的那種一絲不茍，細心細致的科學精神讓我久久不能忘記,并肅然起敬。特別是李老師的扎實功底和諄諄教導讓我受益匪淺。我個人認為我這次畢業(yè)設計的完成很大程度上源于老師教導我養(yǎng)成的專心致志，循序漸進,不斷積累，決不放過任何一個含糊問題，以高度的責任感面對所有的細節(jié)的良好的學習習慣。 由于自己的能力有限,并且經驗和知識的儲備在一定的程度上也限制了我在設計上的水平, 但是正是這些缺陷激勵著我不斷的前行。在以后的學習和生活中我會更加的努力去掌握更多的知識,讓自己的視野更加廣闊,并且這種良好的學習精神也將永遠的保留下去。 所以在設計中出現(xiàn)的許多不足之處,期望各位老師和同學多多包涵并給予指教,以激勵我更好的改進,在將來的生活和學習中不斷的完善自己。在本次畢業(yè)設計期間，我也得到其他老師的指點，以及同組成員的幫助，在此向所有關心幫助過本文寫作的老師、同學及參考文獻的作者表示衷心感謝！ 最后再一次的感謝母校和四年來辛勤培養(yǎng)我的各位老師,我將永遠記住您們的教導，我將永遠以母校為榮耀。