學生開題報告表課題名稱 自動式折蓋封箱機設計課題來源 課題類型 導 師學生姓名 學 號 專 業(yè) 1.調(diào)研資料的準備：根據(jù)任務書上各方面的要求到圖書館網(wǎng)絡上查閱資料，制定一套可行性方案，為設計做好充分準備2.設計目的：培養(yǎng)學生掌握有關機械工程設計的程序，方法與技術規(guī)范，圖紙繪制，編寫技術文件的能力。使學生獲得機械工程師的基本訓練3.總體設計要求及技術要求：本次課題設計的是自動折蓋封箱機，采用兩側(cè)摩擦帶驅(qū)動來進行封箱的方案，上封箱、經(jīng)濟、快速、平穩(wěn)。這次設計的自動折蓋封箱機，可以根據(jù)紙箱規(guī)格，通過感應裝置調(diào)節(jié)寬度及高度，可單機作業(yè)，也可與 自動化包裝流水線配套使用。工作時，把紙箱從機臺輸入端推入（箱子頂部的封口蓋須豎起），被輸送帶帶動時松開手，當紙箱碰到后折蓋控制開關時，氣缸活塞伸出，推動后折蓋板升起，當紙箱完全經(jīng)過后折蓋控制開關時，后折蓋控制開關復位，此時氣缸活塞收縮，后折蓋板落下，壓住紙箱后蓋，紙箱兩側(cè)蓋在擺桿作用下完成側(cè)蓋折蓋動作，即可完成折蓋封箱目的。折蓋順序為：前蓋、后蓋、左右側(cè)蓋。當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構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，膠帶不斷地抽出封在箱體上。當箱體的后部離開刀架時，前膠帶壓輪由于四桿機構的作用與后膠帶壓輪的運動一致，而刀架受彈簧彈力作用，復位彈起，切斷膠帶。當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。該論文詳細說明了本次封箱機設計的步驟及其依據(jù)。包括設計方案的選擇、電機的選擇、工作臺部件的設計、折蓋封箱部件、頂式部件設計和刀片的設計。4. 設計思路及預期成果:根據(jù)技術參數(shù)設計工作臺部件、導帶寬度、下刀架固定位置等，選擇合適的電動機設計側(cè)面?zhèn)鲃硬考?，并計算所需的其他部件并校核是否滿足工作要求。按工作準確性和合理性、穩(wěn)定性、高效性設計刀架部件和刀片形狀。利用所學機械原理知識，參考現(xiàn)有產(chǎn)品，設計一種能完成封箱的機構，并利用Solidworks、AutoCAD等軟件設計出機構的三維模型，然后實現(xiàn)機構的運動仿真以及參數(shù)測量及分析等。1）設計思路：分析機器結(jié)構特性，了解封箱機工作原理以及封箱機工作原理，確定設計方案。2）預期成果：① 論文字數(shù)： 論文不少于 1.5 萬字 。 ② 圖紙幅面和張數(shù)： A0 裝配圖 2 張。 ③ 參考文獻篇數(shù)： 不少于 10 篇5.任務完成的階段 內(nèi)容及時間安排:4 月 27 日 ~5 月 10 日 了解封箱機的整體結(jié)構分析機器結(jié)構特性，了解封箱機工作原理以及封箱機工作原理，確定初步設計方案。5 月 11 日 ~5 月 17 日 結(jié)構方案設計，繪制部件裝配圖。5 月 18 日 ~5 月 24 日 繪制部件裝配圖。 5 月 25 日 ~6 月 7 日 進行零件設計，選擇零件材料、決定零件尺寸，重要零件應作必要的有關強度和剛度的計算。 6 月 8 日 ~6 月 14 日 編寫設計說明書及英文說明書。6 月 15 日 ~6 月 21 日 準備答辯。6.完成設計（論文）所具備的條件因素:1．電機功率：2×120W 2．生產(chǎn)率：18箱／分鐘3．封箱尺寸：L150-480 W200-480 H200-480（mm）4．膠帶尺寸：48-80（mm） 牛皮紙膠帶、BOOP膠帶5.機器尺寸：L1810mm x W1370mm x H1550mm 6.毛重/凈重：250kg/200kg其次，熟練運用 AutoCAD 繪制各個圖形，同時對設計的結(jié)構進行分析，最終完成該設計。7.主要參考文獻資料：[1] 劉武等 膠帶自動封箱機的結(jié)構設計．文章編號: 1005-2895( 2001) 01-0018-03．.[2] 汪在文．世界包裝機械的發(fā)展趨勢[J]．中國包裝工業(yè)，2005，10．5-10[3] 屈能勝．我國食品包裝機械發(fā)展綜述[J]．輕工機械，2005 年，2：2-4[4] 付又香．我國食品包裝機械的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢分析[J]．湖南人文科技學院學報，2009，02：1-3．[5] 楊福馨．包裝機械發(fā)展趨勢及我國包裝機械特點與優(yōu)勢[J]．中國包裝工業(yè)，1994，05：8-10．[6] 吳宗澤．機械設計實用手冊[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2003.3：28-79．[7] 彭文生．機械設計[M]．北京：高等教育出版社，2002．[8] 雷伏元．自動包裝機械原理[M]．天津：天津科學技術出版社，2009，6：203-255．[9] 楊曉清．包裝機械與設備[M]．北京：國防工業(yè)出版社，2009.3：108-152．[10] 趙淮．包裝機械選用手冊[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2007.7：36-77．[11] 金國斌，張華良．包裝工藝技術與設備[M]．北京：中國輕工業(yè)出版社，2009.1：178-196．[12] 張新昌．包裝概論[M]．北京：印刷工業(yè)出版社，2007.6：1-20．[13] 黃穎為．包裝機械結(jié)構與設計[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2007.7：108-128．[14] 孫智慧，徐克非．包裝機械概論[M]．北京：印刷工業(yè)出版社，2007.6：76-101．[15] 高德．包裝機設計[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2005.6：120-167．[16] 孟憲源，姜琪編著．機構構型與應用[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2004.7：1-56．[17] 成大先．機械設計手冊[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2002 第三版．[18] 《包裝機械結(jié)構參考圖冊》編寫組編．包裝機械結(jié)構參考圖冊[M]．上?？茖W技術出版社．1981：111-183．[19] Structure Design of an Automatic Adhesive Tape Sealer．2011 Mona Popa， Nastasia Belc．Packaging[J]．Food Safety，2008.9：3-7．[20 李大磊、趙玉奇、張志林.Solidworks 高級功能與工程應用[M].北京：北京郵電大學出版社,2009,133-239.[21](美)Solidworks 公司.Solidworks 高級教程：高級裝配(葉修梓、陳超祥譯)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007,1-120[22] 顏鴻森.機械裝置的創(chuàng)造性設計(姚燕安等譯)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006指導教師簽名： 日期：課題類型：A、工程設計，B、工程技術研究，C、軟件開發(fā)，D、機械設計，E、實驗研究，F(xiàn)、理論研究，G、其它I摘 要本次課題設計的是自動折蓋封箱機，采用兩側(cè)摩擦帶驅(qū)動來進行封箱的方案，上封箱、經(jīng)濟、快速、平穩(wěn)。這次設計的自動折蓋封箱機，可以根據(jù)紙箱規(guī)格，通過感應裝置調(diào)節(jié)寬度及高度，可單機作業(yè)，也可與 自動化包裝流水線配套使用。工作時，把紙箱從機臺輸入端推入（箱子頂部的封口蓋須豎起），被輸送帶帶動時松開手，當紙箱碰到后折蓋控制開關時，氣缸活塞伸出，推動后折蓋板升起，當紙箱完全經(jīng)過后折蓋控制開關時，后折蓋控制開關復位，此時氣缸活塞收縮，后折蓋板落下，壓住紙箱后蓋，紙箱兩側(cè)蓋在擺桿作用下完成側(cè)蓋折蓋動作，即可完成折蓋封箱目的。折蓋順序為：前蓋、后蓋、左右側(cè)蓋。當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構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，膠帶不斷地抽出封在箱體上。當箱體的后部離開刀架時，前膠帶壓輪由于四桿機構的作用與后膠帶壓輪的運動一致，而刀架受彈簧彈力作用，復位彈起，切斷膠帶。當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。該論文詳細說明了本次封箱機設計的步驟及其依據(jù)。包括設計方案的選擇、電機的選擇、工作臺部件的設計、折蓋封箱部件、頂式部件設計和刀片的設計。關鍵詞：封箱機；四桿機構；工作臺部件；刀架部件；刀片設計；折蓋封箱部件；折蓋順序IIAbstractThis topic is the design of case erector, using both sides of friction tape drive to seal box scheme, sealing, economic, fast, stable. The design of the automatic folding cover sealing machine, can according to the carton size, adjust the width and height by induction device, stand-alone operations, also with the use of automated packaging lines matching. When working, the carton from machine input into (the top of the box sealing cover should be erected by the conveyer belt drives), when let go, when the carton folding cover after the encounter, control switch, push the cylinder piston out, folded plate rise, when the carton completely after folding cover the control switch, control switch after folding cover reset, the cylinder piston shrinkage, folded plate down, the box cover, box cover on both sides of the swing rod completed under the action of the side cover folding cover action, can complete the folding cover sealing purpose. Fold cover order: front cover, back cover, left and right side cover. When the operation to the rest position, the box will rest and tape pressing wheel pressure to resign, then tape pressure acting on the four bar mechanism with the tape pressing wheel wheel keep synchronous movement to abdicate, and make the tape and cardboard box in front of the paste with sealing. As the body forward, constantly taking tape sealed in the box. When the rear part of the box body left the rest, before the tape pressing wheel due to motion consistent tape pressing wheel four bar mechanism and tool, and acting, spring return bounce, cut off the adhesive tape. When the movement to the left after the tape pressing wheel, tape pressing wheel also due to adjustable spring return and reset, so that even in the case the last tape affixed to the box body, box sealing task completed section. This paper details the steps and the basis of this sealing machine design. Including the choice of design, motor selection, workbench component design, folding cover sealing parts, the top part design and blade design.Keywords: sealing machine; four bar mechanism; table part; turret components; blade design; bending cover sealing cover folding sequence compon摘 要本次課題設計的是自動折蓋封箱機，采用兩側(cè)摩擦帶驅(qū)動來進行封箱的方案，上封箱、經(jīng)濟、快速、平穩(wěn)。這次設計的自動折蓋封箱機，可以根據(jù)紙箱規(guī)格，通過感應裝置調(diào)節(jié)寬度及高度，可單機作業(yè)，也可與 自動化包裝流水線配套使用。工作時，把紙箱從機臺輸入端推入（箱子頂部的封口蓋須豎起），被輸送帶帶動時松開手，當紙箱碰到后折蓋控制開關時，氣缸活塞伸出，推動后折蓋板升起，當紙箱完全經(jīng)過后折蓋控制開關時，后折蓋控制開關復位，此時氣缸活塞收縮，后折蓋板落下，壓住紙箱后蓋，紙箱兩側(cè)蓋在擺桿作用下完成側(cè)蓋折蓋動作，即可完成折蓋封箱目的。折蓋順序為：前蓋、后蓋、左右側(cè)蓋。當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構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，膠帶不斷地抽出封在箱體上。當箱體的后部離開刀架時，前膠帶壓輪由于四桿機構的作用與后膠帶壓輪的運動一致，而刀架受彈簧彈力作用，復位彈起，切斷膠帶。當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。該論文詳細說明了本次封箱機設計的步驟及其依據(jù)。包括設計方案的選擇、電機的選擇、工作臺部件的設計、折蓋封箱部件、頂式部件設計和刀片的設計。關鍵詞：封箱機；四桿機構；工作臺部件；刀架部件；刀片設計；折蓋封箱部件；折蓋順序AbstractThis topic is the design of case erector, using both sides of friction tape drive to seal box scheme, sealing, economic, fast, stable. The design of the automatic folding cover sealing machine, can according to the carton size, adjust the width and height by induction device, stand-alone operations, also with the use of automated packaging lines matching. When working, the carton from machine input into (the top of the box sealing cover should be erected by the conveyer belt drives), when let go, when the carton folding cover after the encounter, control switch, push the cylinder piston out, folded plate rise, when the carton completely after folding cover the control switch, control switch after folding cover reset, the cylinder piston shrinkage, folded plate down, the box cover, box cover on both sides of the swing rod completed under the action of the side cover folding cover action, can complete the folding cover sealing purpose. Fold cover order: front cover, back cover, left and right side cover. When the operation to the rest position, the box will rest and tape pressing wheel pressure to resign, then tape pressure acting on the four bar mechanism with the tape pressing wheel wheel keep synchronous movement to abdicate, and make the tape and cardboard box in front of the paste with sealing. As the body forward, constantly taking tape sealed in the box. When the rear part of the box body left the rest, before the tape pressing wheel due to motion consistent tape pressing wheel four bar mechanism and tool, and acting, spring return bounce, cut off the adhesive tape. When the movement to the left after the tape pressing wheel, tape pressing wheel also due to adjustable spring return and reset, so that even in the case the last tape affixed to the box body, box sealing task completed section. This paper details the steps and the basis of this sealing machine design. Including the choice of design, motor selection, workbench component design, folding cover sealing parts, the top part design and blade design.Keywords: sealing machine; four bar mechanism; table part; turret components; blade design; bending cover sealing cover folding sequence compon目錄1．緒論 .11.1 課題背景 11.2 封箱機的作用 11.3 包裝箱封口機械的發(fā)展狀況 22．畢業(yè)設計任務書 .32.1 設計的內(nèi)容 32.2 封箱機的技術參數(shù) 32.3 設計任務 42.4 基本要求 42.5 注意事項 43． 機構選型 43.1 傳送機構設計方案 43.2 折蓋機構設計方案 63.2.1 機構原理的設計方案 .63.2.2 機構具體位置的設計方案 63.3 封箱機構設計方案 73.5 傳送機構設計方案的確定 83.6 折蓋機構設計方案的確定 83.6.1 折蓋機構具體位置的確定 .83.6.2 折蓋機構的機構原理確定 .83.7 封箱機構設計方案的確定 93.8 調(diào)節(jié)機構設計方案的確定 94．封箱機的整體設計 104.1 封箱機的基本結(jié)構 .104.2 自動折蓋封箱機的工作原理 .114.3 工作臺部件 .114.3.1 機架設計 .114.3.2 實現(xiàn)摩擦帶之間的寬度調(diào)節(jié) .144.3.3 箱高度的調(diào)節(jié) 154.4 輥輪的固定 .154.5 側(cè)面?zhèn)鲃訖C構設計 .164.5.1 側(cè)面?zhèn)鲃舆^程 .164.5.2 電動機的選擇 164.5.3 傳動方案的選擇 174.5.4 帶輪的結(jié)構形式和選擇 184.6 刀架部件設計 .184.6.1 工作原理 .184.7 刀片的設計 .194.8 折蓋機構設計 .205 ．機構建模 .215.1 非標準件建模 .215.2 標準件建模 .225.3 機構總體裝配過程 .235.4 機架系統(tǒng)的裝配 .255.5 傳動系統(tǒng)裝配 .265.6 機頭升降系統(tǒng)的裝配 .285.7 折蓋系統(tǒng)的裝配 .305.8 封箱系統(tǒng)的裝配 .316．機構仿真 336.1 機構仿真配置 .336.2 傳動機構仿真配置 .336.3 折蓋機構仿真配置 .356.4 封箱機構仿真配置 .376.5 調(diào)節(jié)機構仿真配置 .387．有限元分析 39總結(jié) .42致謝 .43參考文獻 .44附錄 A .45附錄 B .49遼寧工程技術大學畢業(yè)設計11．緒論1.1 課題背景隨著科學技術的不斷發(fā)展進步，各種食品加工品的出現(xiàn)，對包裝技術和包裝設備都提出了新的要求，包裝機械在流通領域中發(fā)揮著越來越大的作用。包裝機械競爭日趨激烈，而高度自動化、智能化、多功能、高效率、低消耗的包裝設備越來越受到行業(yè)的青睞。工藝流程自動化程度越來越高。自動化技術在包裝生產(chǎn)線中已占 50%以上，大量使用了電腦設計和機電一體化控制，提高生產(chǎn)率、設備的柔性和靈活性，增加機械手以完成復雜的包裝動作。每個機械手均由單獨的電腦控制，攝像機監(jiān)控包裝動作并將信息反饋到電腦以調(diào)整動作幅度，保證包裝的質(zhì)量。不久包裝機械即將創(chuàng)新新興行業(yè)。 [19]1.2 封箱機的作用現(xiàn)代工業(yè)（如食品、輕工、醫(yī)藥、化工、電子和國防等）生產(chǎn)中，主要包括原料處理、車間加工和產(chǎn)品包裝，其中產(chǎn)品封口包裝成為非常重要的環(huán)節(jié)。包裝箱封口機械是使產(chǎn)品實現(xiàn)機械化、自動化的根本保障，它為包裝工業(yè)提供先進的技術設備，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中起著重要的作用。1．提高生產(chǎn)率提高生產(chǎn)率是包裝封箱口機械的重要作用。如國內(nèi)某些公司生產(chǎn)的全自動包裝箱封口機的生產(chǎn)率可達50箱/min，這是手工包裝箱封口無法比擬的。2．改善勞動條件如采用包裝箱封口機械來包裝硫酸等危險品時，既提高了生產(chǎn)效率，又改變了勞動條件，避免工人與硫酸直接接觸，使操作安全。3．降低產(chǎn)品成本如采用包裝箱封口機械包裝液體、粉狀物品時，可減少液體外溢、粉塵飛自動式折蓋封箱機設計2揚等現(xiàn)象的發(fā)生并減少和防止產(chǎn)品的散失，既節(jié)約原材料，使產(chǎn)品成本降低，又能保護環(huán)境。4．提高產(chǎn)品質(zhì)量如采用包裝箱封口機械包裝藥品、食品時，避免了產(chǎn)品與人手的直接接觸，加強了對產(chǎn)品的保護和產(chǎn)品衛(wèi)生；另外，由于包裝箱封口機械的設計精度高，保障產(chǎn) 品的外觀整齊、封口嚴密，提高了產(chǎn)品的包裝質(zhì)量，增強了市場銷售的競爭能力。1.3 包裝箱封口機械的發(fā)展狀況1．我國包裝箱封口機械概況隨著我國商品經(jīng)濟的繁榮和人民生活水平的提高，食品包裝機械包裝技術的前景十分樂觀。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)加工包裝技術都提出了新的要求。一批食品生產(chǎn)企業(yè)先后投入資金進行包裝設備的技術改造和生產(chǎn)技術的創(chuàng)新，在一定程度上提升了我國食品行業(yè)的水平和市場競爭力。盡管我國食品包裝機械包裝技術的水平有了提高，但是我國的食品包裝機械包裝技術與發(fā)達國家的相比還是明顯處于弱勢。我國包裝機械行業(yè) 30%左右的企業(yè)存在低水平的重復建設。這種狀況不但浪費了有限的資金、人力等重要資源，還造成了包裝機械市場的無序混亂，阻礙了行業(yè)的健康發(fā)展，制約了我國中小食品企業(yè)包裝機械的升級換代和包裝技術的創(chuàng)新。我國的食品包裝機械多以單機為主，科技含量和自動化程度低，在新技術、新工藝、新材料方面應用的少，滿足不了我國當前食品企業(yè)發(fā)展的要求。一些食品企業(yè)為了技術改造，不得不花費大量的資金從國外引進一些技術先進的、生產(chǎn)效率高、包裝精度高的成套食品包裝生產(chǎn)線，導致很大一部分國內(nèi)的市場份額被國外品牌所占領。我國的食品包裝機械發(fā)展空間依然廣闊，食品包裝機械包裝技術的水平有待提高 [2]。 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計32．國產(chǎn)包裝機械與國際的主要差距（1）生產(chǎn)效率低、能耗高、穩(wěn)定性和可靠性差，產(chǎn)品造型落后，外觀粗糙，基礎件和配套件壽命低，國產(chǎn)的氣動件和電器元件質(zhì)量差。比如河南星火包裝機械有限公司就在參照國外先進包裝機技術的基礎上，進行改造和創(chuàng)新產(chǎn)品，星火牌系列的灌裝機上的氣動部分均采用德國FESTO和臺灣AirTac的氣動元件。（2）控制技術應用得少。比如遠距離遙控技術、步進電機技術、信息處理技術等。專家指出，世界上德國、意大利、美國和日本的包裝機械水平處于領先地位。其中，在美國成型、充填、封口三種機械設備的技術更新很快。如美國液體灌裝設備公司(EJF)生產(chǎn)的液體灌裝機，一臺設備可以實現(xiàn)重力灌裝、壓力灌裝以及正壓移動泵式灌裝。就是說，任何黏度的液體，只要通過微機控制來改變灌裝方式就可以實現(xiàn)。近幾年來，這種技術在國內(nèi)出現(xiàn)了，比如江蘇群杰包裝機械廠、廣州澳特包裝機公司等等 [2]。自動式折蓋封箱機設計42．畢業(yè)設計任務書2.1 設計的內(nèi)容根據(jù)技術參數(shù)設計工作臺部件、導帶寬度、下刀架固定位置等，選擇合適的電動機設計側(cè)面?zhèn)鲃硬考?，并計算所需的其他部件并校核是否滿足工作要求。按工作準確性和合理性、穩(wěn)定性、高效性設計刀架部件和刀片形狀。利用所學機械原理知識，參考現(xiàn)有產(chǎn)品，設計一種能完成封箱的機構，并利用Solidworks、AutoCAD等軟件設計出機構的三維模型，然后實現(xiàn)機構的運動仿真以及參數(shù)測量及分析等。2.2封箱機的技術參數(shù)1．電機功率：2×120W 2．生產(chǎn)率：18箱／分鐘3．封箱尺寸：L150-480 W200-480 H200-480（mm）4．膠帶尺寸：48-80（mm） 牛皮紙膠帶、BOOP膠帶5.機器尺寸：L1810mm x W1370mm x H1550mm 6.毛重/凈重：250kg/200kg2.3設計任務1．相關外文資料翻譯和查找搜集相關技術資料2．撰寫開題報告；3．根據(jù)給定的技術參數(shù)，確定機器的執(zhí)行機構，設計機器整體結(jié)構；4．撰寫設計說明書；5．繪制總裝圖、部裝圖和零件圖；遼寧工程技術大學畢業(yè)設計52.4 基本要求1．結(jié)構簡單，制造容易；2．操作、維護方便、安全；3．適合酒類和液體飲料生產(chǎn)包裝線上使用；2.5 注意事項1．在設計開始前，應認真研究題目，明確設計要求，閱讀參考資料，了解它們大體內(nèi)容，以便需要時查閱；2．.對設計方案及結(jié)構，設計小組應進行討論對比，以明確優(yōu)劣正誤，取長補短，改進設計；3．設計草圖完成后，應交指導教師審查后再修改加深；4．設計說明書應按規(guī)定格式編寫，連同所繪圖紙交指導教師審查認可后方可呈交；5．認真做好準備，進行設計答辯；自動式折蓋封箱機設計63． 機構選型3.1傳送機構設計方案方案一間歇式傳送：表 3-1 間歇式傳送機構選型Table 3-1 the intermittent transmission mechanism type selection機構示意圖 說明槽輪機構槽輪由主動撥盤、從動槽輪和機架組成。主動撥盤以一定角速度勻速轉(zhuǎn)動。當主動撥盤上的圓銷沒有進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；當主動撥盤上的圓銷進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。曲柄連桿機構該機構實際為雙曲柄機構，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)構來推動其上物品，實現(xiàn)間歇式的傳送。其他可以實現(xiàn)間歇式運動的其他機構還有：不完全齒輪，曲柄搖塊機構等，再次為考慮選用，故不作詳細說明。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)通過遼寧工程技術大學畢業(yè)設計7帶傳動、齒輪傳動、以及鏈傳動實現(xiàn)。3.2折蓋機構設計方案3.2.1 機構原理的設計方案折蓋機構的功能是折下紙箱蓋，分為折紙箱后蓋機構，折紙箱前蓋機構，折紙箱后蓋機構。折紙箱后蓋機構要求輸出的運動是實現(xiàn)擺桿輸出運動為一定角度的往復式擺動，并且在兩個極限位置都要停留一定時間，以保持箱蓋在被封住以前不會因為紙板彈性而回彈。所以選取折紙箱后蓋機構的輸入運動為直線運動。折紙箱前蓋機構不需要設計專門的機構，可利用紙箱的運動，依靠固定結(jié)構把它壓下去。折紙箱側(cè)蓋由兩個成角度的壓桿固定在執(zhí)行那個運動的前方，同樣利用紙箱的運動，依靠壓桿將兩個側(cè)蓋壓下去。折后箱蓋機構在折前箱蓋機構前面工作，然后由側(cè)面壓桿放平側(cè)面箱蓋，由膠帶封裝。表3-2 機構原理選型Table 3-2 institutions selection principle機構示意圖 說明連桿機構a連桿機構b右邊直動的連桿作為本機構的主動件，與凸輪從動件剛性連接，實現(xiàn)左邊擺桿的擺動。自動式折蓋封箱機設計83.2.2機構具體位置的設計方案折蓋機構是需要由氣泵提供運動輸入的，所以其在系統(tǒng)中的位置對傳動系統(tǒng)的選擇有很大影響，折蓋機構可以放置在側(cè)面?zhèn)鲃訖C構兩側(cè)，或滑動梁上方。3.3 封箱機構設計方案封箱機構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。機構主要依靠紙箱的運動，滾輪的滾動和彈簧的回復力壓緊膠帶，在紙箱通過各個機構后，機構依靠彈簧的彈力恢復初始位置。運動過程為a→b→c→d。具體方案示意圖如下圖3-1：紙 箱 膠 帶有 膠 一 側(cè) 無 膠 一 側(cè) 紙 箱膠 帶有 膠 一 側(cè) 無 膠 一 側(cè)a b紙 箱膠 帶有 膠 一 側(cè) 無 膠 一 側(cè)膠 帶 切 斷 紙 箱膠 帶有 膠 一 側(cè) 無 膠 一 側(cè)c d遼寧工程技術大學畢業(yè)設計9圖 3-1 封箱機構示意圖Figure 3-1 sealing mechanism3.4 調(diào)節(jié)機構設計方案考慮到實際中紙箱的尺寸是千變?nèi)f化的，為了使裝置在一個較大的范圍內(nèi)具有一定的通用性，加入調(diào)節(jié)機構，調(diào)節(jié)機構的作用是調(diào)節(jié)裝置各部分之間的距離，以滿足不同高度和寬度的紙箱進行封箱。3.5 傳送機構設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行有規(guī)律的加工，但若電機轉(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構已無多大意義，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，傳送機構選擇連續(xù)式傳送。運動由電機提供依次經(jīng)過帶傳動傳遞到側(cè)面?zhèn)魉蛶稀?.6折蓋機構設計方案的確定3.6.1折蓋機構具體位置的確定因為紙箱尺寸不確定，即折蓋機構的具體位置不確定，折紙箱后蓋機構采用氣泵提供動力，氣泵的放置位置需要考慮。若將折蓋機構置于兩側(cè)，則需要設計傳動系統(tǒng)把運動傳遞到兩側(cè)，這樣會多出一部分零件，使成本增加。因此選取方案把折蓋機構置于上方，這樣傳動系統(tǒng)會簡單很多。但是也有缺點，擺桿的運動不在是在水平面中的擺動，而是在豎直平面內(nèi)，這樣會使很多零件承受的力增大很多，因此在材料選用時，盡量選擇較輕的材料。若要采用在兩邊布置折蓋機構的方法，則必須在使各機構間有足夠的位置容納下紙箱的前提下使擺桿的長度可調(diào)，但是這樣會使用到四個擺桿，每一個都需要根據(jù)尺寸的改變來調(diào)節(jié)，給使用者帶來很大不便。因此選取折蓋機構置于工作臺上方。自動式折蓋封箱機設計103.6.2 折蓋機構的機構原理確定連桿機構a在機構運動過程中有死點存在，在設計計算時較麻煩，并且在使用過程中由于磨損，可能會再次出現(xiàn)死點，因此不予選用。連桿機構b在這里選用比較合適利用氣缸連接擺桿實現(xiàn)擺桿擺動。在運動狀態(tài)改變時，如擺桿開始運動和有運動到停止時，很多零件承受的力可能較大。但在這里擺桿選用輕質(zhì)的材料，因此可以考慮選用該機構。在仿真后對其優(yōu)缺點可以進行更深入的分析，以優(yōu)化設計方案。3.7封箱機構設計方案的確定上面設計的封箱機構的方案存在缺陷，不適用于任意長度的紙箱，因為它用的是紙箱的前端推動切斷膠帶的連桿，而切斷膠帶的位置是在紙箱的后端，這一段長度是固定的，因此它不具有通用性，需要進行改進，既然膠帶是在后端切斷，那么就用紙箱后端來控制膠帶的切斷，這樣就與紙箱的長度無關了。改進的方案簡圖如下圖 3-4:1234刀 片圖 3-2 改進封箱機構示意圖Figure 3-2 improve sealing mechanism schematic diagram紙箱從左向右運動，先推動轉(zhuǎn)輪1，轉(zhuǎn)輪3會跟著轉(zhuǎn)輪1一起運動，把刀片抬起；然后轉(zhuǎn)輪2被推著運動，膠帶被貼在紙箱上面，勻速繼續(xù)向前，當紙箱后端通過轉(zhuǎn)輪1時，轉(zhuǎn)輪1不會向下運動，因為轉(zhuǎn)輪3還在紙箱上方，轉(zhuǎn)輪2也不會向下運動，當紙箱后端通過轉(zhuǎn)輪3時，轉(zhuǎn)輪1和轉(zhuǎn)輪3帶動刀片向下運動，而這時轉(zhuǎn)輪2和轉(zhuǎn)輪4并沒有回到初始位置，用彈力使膠帶被切斷，當紙箱完全通過時，機構回到初始狀態(tài)。如此就可以不受紙箱長度的限制而實現(xiàn)封箱的過程。遼寧工程技術大學畢業(yè)設計113.8調(diào)節(jié)機構設計方案的確定調(diào)節(jié)機構選用氣泵提供動力，推動氣缸伸縮。當紙箱通過工作臺，由感應裝置接受紙箱的寬度和長度信號，確定為自動調(diào)節(jié)，因為氣泵控制精確，操作簡單，安全可靠，污染小。所以選用氣泵調(diào)節(jié)以適應不同紙箱的規(guī)格。自動式折蓋封箱機設計124．封箱機的整體設計4.1 封箱機的基本結(jié)構該圖為我設計的封箱機的整體結(jié)構圖，是根據(jù)相關材料繪制出來，圖 4-1：圖 4-1 封箱機的整體結(jié)構圖Figure 4-1 sealing machine overall structure1 一自動折蓋機構 2 一刀架機構 3 一側(cè)面?zhèn)鲃訖C構 4 一工作臺 5 一飛機頭機構遼寧工程技術大學畢業(yè)設計134.2 自動折蓋封箱機的工作原理如圖4-1所示，該機由工作臺、側(cè)面?zhèn)鲃訖C構、自動折蓋機構、飛機頭機構、刀架等組成。通過兩臺電動機驅(qū)動，分別帶動側(cè)面?zhèn)鲃訖C構的兩根摩擦帶運行。兩根皮帶和工作臺上的輥輪平臺以及頂式機構掛件上的定位輪組成箱體輪廓空間，在箱體進入該空間后，皮帶帶動箱體前進。前箱蓋經(jīng)壓舌架自動彎曲，后箱蓋在紙箱進入封箱機托輥時，有一檢測信號（光電信號）通知折后蓋氣缸動作，由折蓋擺桿將其折彎。紙箱繼續(xù)向前運動，左、右箱蓋經(jīng)過壓桿自動向中間折彎，箱體前端將刀架和前膠輪壓退位，使膠帶開始與箱體貼合。箱體離開刀架時，刀架受彈簧彈力作用，復位彈起而切斷膠帶。同時后膠帶壓輪受回位彈簧力作用而復位，使封箱后的膠帶末端同紙箱貼牢。箱體離開封箱機，完成一個紙箱的膠帶封箱任務。4.3 工作臺部件工作臺是膠帶封箱機的基礎，其高度可調(diào)。工作臺上的 11 條輥輪本身無動力驅(qū)動。箱體在輥輪形成的面上滑過，完成封箱進入下一個設備。4.3.1機架設計1．機架設計準則（1）工況要求任何機架的設計首選必須保證機器的特定工作要求。例如，保證機架上安裝的零部件能順利運轉(zhuǎn)、機架的外形或內(nèi)部結(jié)構不至于有阻礙運動件通過的突起、設置執(zhí)行某一工況必須的平臺、保證上下料的要求、人工操作的方便安全等。（2）剛度要求必須保證特定外形條件下，對機架的主要要求是剛度。例如機床零部件中，床身的剛度則決定了機床的生產(chǎn)率和加工產(chǎn)品的精度；在齒輪減速器中，箱殼自動式折蓋封箱機設計14的剛度決定了齒輪的嚙合性及運轉(zhuǎn)性能。（3）強度要求對于一般設備的機構，剛度達到要求，同時也滿足了強度的要求。但對于重載設備的強度必須引起足夠的重視。其準則是，在機器運轉(zhuǎn)中可能發(fā)生的最大載荷情況下，機架上任何點的受力都不大于允許應力。此外，還要滿足疲勞強度要求。對于某些機器的機架尚需滿足振動和抗震的要求。例如振動機械的機架、受沖擊的機架、考慮地震影響的高架等。（4）穩(wěn)定性的要求對于細長的或薄壁的受壓 機構及受彎-壓結(jié)構存在失穩(wěn)問題，某些地殼結(jié)構也存在失穩(wěn)問題或局部失穩(wěn)問題。失穩(wěn)對結(jié)構會產(chǎn)生很大，設計時必須校核。2．機架設計的一般要求在滿足機架設計前提下，必須根據(jù)機架的不同用途和所處環(huán)境，考慮下列各項要求，并有所偏重。（1）機架的重量輕、材料選擇合適、成本低。（2）結(jié)構合理，便于制造。（3）結(jié)構應使機構上零部件的安裝、調(diào)試、修理和更換都方便。（4）結(jié)構設計合理，工藝性好，還應使機架本身的內(nèi)應力小，由于溫度變化引起的變形應力小。（5）抗振性能好。（6）耐腐蝕，使機架結(jié)構在服務期限內(nèi)盡量少修理。遼寧工程技術大學畢業(yè)設計153．設計步驟取最大封箱尺寸 L500、W480、H480 進行設計。（1）初步確定機架的形狀和尺寸。機架高度根據(jù)人機工程學，讓人不感覺到疲憊，而且效率高，初步確定為750mm。機架寬度應滿足三個紙箱的長度，初步確定為 1500mm。機架寬度確定需要根據(jù)兩個摩擦帶之間的最大距離 1370mm。確保機構能正常的運轉(zhuǎn)。（2）根據(jù)機架的制造數(shù)量，結(jié)構形狀及尺寸大小，初定制造工藝。初定采用鋼板，采用機械加工，加工到精確的尺寸。（3）分析載荷情況，載荷包括機架上的設備重量、機身本身重量、設備運轉(zhuǎn)的運動載荷等。封箱機主要是封裝紙箱，質(zhì)量輕，無重載荷，不用分析載荷情況。（4）確定結(jié)構的形式。采用鋼板結(jié)構，用螺栓對鋼板進行聯(lián)接。（5）結(jié)構如圖 4-2：自動式折蓋封箱機設計16圖 4-2 機架結(jié)構圖Figure 4-2 frame structure（6）根據(jù)機械設計手冊里的公式，確定本機架結(jié)構所允許的撓度和應力。（7）進行計算確定尺寸。最終組裝機架的尺寸為L1810mm、W1370mm、H745mm。參照上所說設計準則和要求，根據(jù)包裝封口機的工作要求和受理情況，封口機機架應該選擇板結(jié)構金屬機架，其材料選擇鋼板。4.3.2 實現(xiàn)摩擦帶之間的寬度調(diào)節(jié)為適應各種紙箱的寬度，兩摩擦帶的寬度在 200-480mm 范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)。摩擦帶裝置之間的距離由氣缸活塞桿伸縮來確定，在機體的兩邊放有四個氣壓缸，由氣泵控制。摩擦帶固定在橫梁上，橫梁滑動改變摩擦帶的寬度。當紙箱放上工作臺，由感應裝置發(fā)出信號使氣壓缸工作，于是兩摩擦帶裝置靠攏或向兩邊分開，以適應不同的箱體寬度。如圖 4-3：遼寧工程技術大學畢業(yè)設計17圖 4-3 寬度調(diào)節(jié)結(jié)構圖Figure 4-3 width adjusting structure4.3.3箱高度的調(diào)節(jié)為適應不同生產(chǎn)線的要求，工作臺的高度可通過 4 根活塞桿螺栓連接滑臺來調(diào)整飛機頭上下移動，達到調(diào)整高度的目的。可調(diào)范圍是 200mm。4 根活塞桿由氣泵控制，均勻分布，共同升降，調(diào)節(jié)起來特別容易。采用這種設計，具有簡單、方便、干凈的優(yōu)點。紙箱的高度規(guī)格為 200-480mm，機架高為 745mm，飛機頭的上滑動梁的升降范圍是由氣壓缸的行程距離決定的，通過確定氣缸的行程，確定封箱機高度為1455mm。如圖 4-4：自動式折蓋封箱機設計18圖 4-4 高度調(diào)節(jié)結(jié)構圖Figure 4-4 height adjustment structure4.4輥輪的固定輥輪由實心內(nèi)軸和空心外軸構成，內(nèi)軸和空心軸之間裝有軸承，內(nèi)軸的兩端固定在工作臺的支架兩側(cè)。由于只起支承作用，所需要的力較小，因此選擇實心軸的直徑 d=10mm，選用深溝球軸，因為深溝球軸承的當量摩擦系數(shù)小，再高速轉(zhuǎn)動時可用來承受純軸向載荷。工作中允許內(nèi)外圈軸線偏斜量 ''816??，可采用大量生產(chǎn)、價格低、使用經(jīng)濟。4.5 側(cè)面?zhèn)鲃訖C構設計4.5.1側(cè)面?zhèn)鲃舆^程在每組摩擦帶機構上都有獨立的電機等驅(qū)動元件。接通電源，電動機通過減速器后的轉(zhuǎn)矩通過聯(lián)軸器傳給主動軸，帶動主動輪旋轉(zhuǎn)，帶動皮帶不停地運動。 皮帶表面有粗糙的齒紋，兩側(cè)的皮帶距離調(diào)至夾緊通過的箱體，在皮帶不停轉(zhuǎn)動的同時，伴隨底部輥輪的滾動，將紙箱向前勻速供送。再供送的過程中，完成封箱并將其輸送到下面的工序。如圖 4-5：遼寧工程技術大學畢業(yè)設計19圖 4-5 側(cè)面?zhèn)鲃咏Y(jié)構圖Figure 4-5 side transmission structure 4.5.2 電動機的選擇根據(jù)包裝箱封口機的工作地點和環(huán)境要求，并且根據(jù)在紙箱封口過程中所受力很小，主要是靠摩擦力來實現(xiàn)箱體的運動。根據(jù)給定要求是120W電動機，確定選取微型電機。因為對電機要求不高因此選取A02、B02、C02、D02系列分馬力異步電動機。A02、B02、C02、D02系列分馬力電動機異步電動機具有結(jié)構簡單、運行可靠、維修方便及技術經(jīng)濟等、指標先進等優(yōu)點。A02系列為三相電機，廣泛應用于各種機構傳動。B02系列為單向電阻啟動電動機，僅適用于對啟動轉(zhuǎn)矩要求不高的場合。如小型機床、鼓風機、醫(yī)療器械等。C02系列為單向電容啟動電動機，啟動轉(zhuǎn)矩較大，適用于要求滿載啟動的機械設備，如空氣壓縮泵、冰箱、特殊醫(yī)療機械等。 D02系列為電相電容啟動電動機，其功率因數(shù)較高，運轉(zhuǎn)勻穩(wěn)。適用于風扇、醫(yī)療器械等啟動轉(zhuǎn)矩不高的場合，該系列電動機不適合做空載轉(zhuǎn)動。由以上比較可得出應該選擇A02系列電動機比較合適。在包裝箱封口機械中要求電動機是臥式的，因此，選擇IBM3型電動機，此型電動機有底座、端蓋自動式折蓋封箱機設計20上無凸緣，即要求臥式安裝。查表選用電動機AO2-5622，電動機的額定功率為120W、電壓380V、頻率50HZ、轉(zhuǎn)速1440r/min. 根據(jù)電機轉(zhuǎn)速及效率要求可確定各級傳動比。4.5.3 傳動方案的選擇由第2章知包裝箱封口機的實際生產(chǎn)率為18箱，最大封箱長度為480mm。由上一節(jié)知電動機的轉(zhuǎn)速為1440r/min。則工作帶的帶速： smVd /14.0in/64.8140???根據(jù)包裝箱封口機工作的綜合情況考慮，取帶輪的直徑 d10?由 得106d??nvπ .460127.5/min3d r???14052.7.jdni?由于傳動比很大，應該選擇蝸輪蝸桿傳動 [17]。4.5.4帶輪的結(jié)構形式和選擇V 帶輪由輪緣、輪輻和輪轂組成。根據(jù)輪輻結(jié)構不同，V 帶輪可分為實心式、腹板式、孔板式、橢圓輪輻式。V 帶輪的結(jié)構形式與基準直徑有關。當帶輪基準直徑為 (d 為安裝帶輪的軸的直徑，mm) 時，可采用實心式；當2.5d?時刻采用腹板式；當 同時， 時，可采用孔30dm30dm?10Dd??板式；當 事，可此用輪輻式，在選擇電動機時，由于電機軸的直徑a?很小，又由于膠帶封口機所需的動力較小，所以選擇軸徑 d 為 10mm 足以滿足工遼寧工程技術大學畢業(yè)設計21作要求，選擇帶輪的基準直徑為 100mm，因此帶輪型式應為腹板式。根據(jù)尺寸要求，校核要求，確定皮帶輪直徑為 104mm。4.6刀架部件設計該機構是為了完成紙箱的頂面和底面的封口和膠帶切斷任務。由于是膠帶封箱機封箱質(zhì)量的關鍵部件，要求：1．要確保其工作的準確性和合理性。2．要確保其工作的穩(wěn)定性。3．要確保去工作的高效率。4.6.1 工作原理在當箱體進入工作空間后，箱體在側(cè)面的齒將皮帶的摩擦力作用下前進。當運行至刀架位置時，箱體將刀片架和膠帶壓輪 1 壓退位，而膠帶壓輪 2 在四桿機構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，膠帶不斷地抽出封在箱體上。當箱體的后部離開刀片時，膠帶壓輪 1 由于四桿機構的作用與膠帶壓輪 2 的運動一致，而刀片架受小彈簧彈力作用，復位彈起，切斷膠帶。當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。如圖 4-6：自動式折蓋封箱機設計22圖 4-6 刀架結(jié)構Figure 4-6 tool carriage structure4.7刀片的設計通過查閱《膠帶自動封箱機的結(jié)構設計》 ，為了確保刀片對膠帶的切斷的可靠性, 確保一次性切斷膠帶, 刀片設計如圖3-8所示。膠帶在切斷前被繃得很緊, 只要斷口處有一點先被切破, 斷口就會迅速擴大, 直到全部斷開。為了增強切斷瞬間的壓強的作用效果, 設計刀齒的排列有一定的斜度, 其斜度為 3°從而使瞬間的接觸面積大大減少, 盡可能地, 使刀片一次性切斷膠帶。如圖4-7：圖 4-7 膠帶刀片圖Figure 4-7 tape blade figure遼寧工程技術大學畢業(yè)設計234.8 折蓋機構設計折蓋機構由側(cè)折蓋裝置，前折蓋裝置，后折蓋裝置組成。側(cè)折蓋裝置由固定塊和兩個折側(cè)蓋壓桿組成，被固定在上橫梁的正前方，當紙箱在摩擦帶的帶動下，紙箱兩側(cè)的折蓋被壓桿壓下，勻速直線通過封箱裝置。前折蓋裝置由固定在飛機頭上的折前蓋架，依靠紙箱向前運動折下紙箱前蓋。后折蓋裝置功能是折下后紙箱蓋，要求輸出的運動是實現(xiàn)折后蓋擺桿輸出運動為一定角度的往復式擺動，并且在兩個極限位置都要停留一定時間，以保持箱蓋在被封住以前不會因為紙板彈性而回彈。該封箱機采用氣動裝置推動折后蓋擺桿升降。把紙箱從機臺輸入端推入（箱子頂部的封口蓋須豎起），被輸送帶帶動時松開手，當紙箱碰到折后蓋擺桿控制開關時，氣缸活塞伸出，推動折后蓋擺桿上升，當紙箱完全經(jīng)過折后蓋壓桿控制開關時，折后蓋壓桿控制開關復位，此時氣缸活塞收縮，折后蓋壓桿落下，壓住紙箱后蓋。如圖 4-8：圖 4-8 折蓋機構圖Figure 4 to 8 fold the cover body figure自動式折蓋封箱機設計245 .機構建模5.1非標準件建模如圖4-1a中所示的零件是通過簡單的從二維到三維的方式建立模型，首先選擇一基準面，然后使用草圖工具欄（圖5-1b）上的工具繪制草圖，完成草圖繪制后使用特征工具欄（圖5-1c）上的工具完成二維到三維的建模，有時還需要用到“特征工具 欄”上的參考幾何體命令建立基準面、基準軸等等。abc圖 5-1 非標準件建模圖Figure 5-1 non-standard modeling figure