I摘要本次設(shè)計(jì)的題目是棉花打包機(jī)的設(shè)計(jì)，棉花打包機(jī)它具有結(jié)構(gòu)新穎、技術(shù)含量高、剛性和穩(wěn)定性好、自動化程度高、造型美觀、節(jié)能等特點(diǎn)。本機(jī)為上頂式，所以棉花無污染，采用 V 帶傳動通過齒輪傳動從而帶動滾珠絲桿轉(zhuǎn)動，滾珠絲桿的升降從而帶動壓棉板的升降，從而來進(jìn)行棉花的壓縮，打包，該機(jī)是機(jī)、電一體化產(chǎn)品的典型代表。傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)棉花打包的方法都是依靠人工的方式，工作效率低下，與此同時，打包質(zhì)量也得不到保證，而本課題所設(shè)計(jì)的棉花打包機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)棉花的自動打包，在人工打包的基礎(chǔ)上面大大地提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動成本，特別與發(fā)達(dá)國家的棉花打包設(shè)備相比，還是有一定的差距，因此本次棉花打包機(jī)的設(shè)計(jì)具有重要意義。關(guān)鍵詞：棉花打包機(jī)，傳動，效率，設(shè)計(jì)IIABSTRACTThe topic of this design is the design of cotton packing machine. It has the characteristics of novel structure, high technology content, good rigidity and stability, high degree of automation, beautiful appearance, energy saving and so on. The machine is on top, so cotton without pollution, the V belt transmission through the transmission gear to drive the ball screw rod to rotate, the lifting of the ball screw so as to drive the pressing cotton plate movements, so as to carry out cotton compressed, packaged, the machine is mechanical, electrical integration products typical and representative.Traditional cotton packing method is by means of artificial, work efficiency is low. At the same time, packing quality also can not be guaranteed, but this topic design of cotton balers, cotton can be achieved automatic packaging, in artificial package based on greatly provided high production efficiency, reduce the labor cost, especially with the developed countries of the cotton packing equipment, or have a certain gap, so the cotton packing machine design has important significance.Key words: Cotton packing machine, transmission, efficiency, designIII目 錄摘 要 IABSTRACT.II1 引 言 11.1 課 題 的 來 源 與 研 究 的 目 的 和 意 義 11.2 本 課 題 研 究 的 內(nèi) 容 22 棉 花 打 包 機(jī) 總 體 方 案 的 設(shè) 計(jì) 32.1 棉 花 打 包 機(jī) 的 工 作 原 理 92.2 機(jī) 械 傳 動 部 分 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 .112.2.1 電 機(jī) 的 選 型 計(jì) 算 .132.2.2 V 帶 傳 動 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 .142.2.3 滾 珠 絲 桿 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 .162.2.4 齒 輪 傳 動 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 .182.2.5 平 鍵 的 選 型 計(jì) 算 .183 棉 花 打 包 機(jī) 中 主 要 零 件 的 三 維 建 模 .193.1 滾 珠 絲 桿 的 三 維 建 模 .223.2 固 定 座 的 三 維 建 模 .243.3 齒 輪 的 三 維 建 模 .253.4 棉 花 打 包 機(jī) 的 三 維 建 模 .264 各 主 要 零 部 件 強(qiáng) 度 的 校 核 .274.1 機(jī) 架 強(qiáng) 度 的 校 核 與 計(jì) 算 .284.2 齒 輪 強(qiáng) 度 的 校 核 計(jì) 算 .28結(jié) 論 .29致 謝 .32參 考 文 獻(xiàn) .331 引言1.1 課 題 的 來 源 與 研 究 的 目 的 和 意 義棉花打包機(jī)自從上世紀(jì)九十年代開始就陸續(xù)地被應(yīng)用在農(nóng)業(yè)方面，但傳統(tǒng)的棉花打包機(jī)由于打包精度不高，速度緩慢，有好多工廠仍然采用人工打包的方式，這種人工打包的方式勞動效率低下，所以此次設(shè)計(jì)的棉花打包機(jī)，在傳統(tǒng)的棉花打包機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，應(yīng)用合理的結(jié)構(gòu)以及動力機(jī)構(gòu)，從而來克服以往的棉花打包機(jī)所不能克服的問題，對后續(xù)的棉花打包機(jī)的設(shè)計(jì)制造有一定的參考意義和價值。由于機(jī)械工程的知識總量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越個人掌握所有，一些專業(yè)知識是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識分割，使視野狹隘，可以多多參加技術(shù)交流，和參加科研項(xiàng)目，縮小范圍，提升新技術(shù)的進(jìn)步和整個塊的技術(shù)，提高外部條件變化的適應(yīng)能力。封閉的專業(yè)知識的太狹隘，考慮的問題太特殊，在工作中協(xié)調(diào)困難，不利于自我提高。我國生產(chǎn)的棉花打包機(jī)結(jié)構(gòu)簡陋，切割效率始終不高，雖然經(jīng)過幾十年的發(fā)展，近期產(chǎn)品的質(zhì)量較早期有所提高。但受國產(chǎn)配套件質(zhì)量及設(shè)計(jì)水平等的影響，我國目前生產(chǎn)的棉花打包機(jī)的總體水平與進(jìn)口產(chǎn)品及港口用戶的要求仍有較大差距，棉花打包機(jī)的生產(chǎn)也是如此，為滿足市場需求，開發(fā)出一種新型的棉花打包機(jī)勢在必行！本次設(shè)計(jì)的此種棉花打包機(jī)的出現(xiàn)將會大大提高棉花的打包能力和質(zhì)量，為企業(yè)的生產(chǎn)的年產(chǎn)能方面，以及經(jīng)濟(jì)效益方面能夠帶來顯著的進(jìn)步，同時也在某種程度上推進(jìn)了機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展。目前半自動棉花打包機(jī)將逐漸被全自動棉花打包機(jī)所代替。傳統(tǒng)的機(jī)械式的棉花打包機(jī)已經(jīng)不能完全滿足當(dāng)今市場的需要，迫切需要各種多功能的棉花打包機(jī)來滿足市場需求，因此上海格爾公司加大人力開發(fā)出了五個規(guī)格十種類型的棉花打包機(jī)，然而我國所需的棉花打包機(jī)全部依賴進(jìn)口，這使得國產(chǎn)機(jī)械人配備棉花打包機(jī)后，成本增加很大，而裝備自行開發(fā)生產(chǎn)棉花打包機(jī)，其成本提高不大，說明棉花打包機(jī)的市場前景令人樂觀。隨著國內(nèi)外機(jī)械工業(yè)的蓬勃發(fā)展，世界棉花打包機(jī)以采用新材料、新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),二十世紀(jì)以來，德國的 SMATE 公司將新開發(fā)的棉花打包機(jī)應(yīng)用到該公司的子公司-一個專業(yè)加工棉花的機(jī)械公司，經(jīng)過幾年的運(yùn)行，為該公司創(chuàng)造了不菲的利潤。繼德國的 SMATE 公司之后，法國的 SHATE 公司也看到了棉花打包機(jī)的利潤所在，投入了相當(dāng)大的人力和精力來開發(fā)研制棉花打包機(jī)，并且與二十世紀(jì)中期投入到了北美等市場。當(dāng)前，全世界各大機(jī)械人廠商為了提高產(chǎn)品的競爭力，都大力進(jìn)行棉花打包機(jī)的研發(fā)工作?，F(xiàn)在國外等著名棉花打包機(jī)的品牌中，都有棉花打包機(jī)的銷售，全世界棉花打包機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛。有一點(diǎn)值得注意的是，棉花打包機(jī)的市場，由最初的日本，歐洲，已經(jīng)滲透到北美市場，因此棉花打包機(jī)是當(dāng)今棒料生產(chǎn)加工企業(yè)比配的設(shè)備已經(jīng)成為主要趨勢。西方資本主義國家有巨大的棉花打包機(jī)銷售市場，其工業(yè)的發(fā)展也變得越來越快捷和發(fā)達(dá)，這都和棉花打包機(jī)的發(fā)展從而帶動機(jī)械工業(yè)的發(fā)展離不開關(guān)系。目前國外各個西方資本主義國家都在加大力度研發(fā)新型的多功能棉花打包機(jī)。我國從上世紀(jì)九十年代開始生產(chǎn)棉花打包機(jī)，于 1980 年自行設(shè)計(jì)制造出不同功能和形式的棉花打包機(jī)之后，為了適應(yīng)棉花加工廠家的需要，1999 年又制造了基于 PLC 的棉花打包機(jī)。并且經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用，該棉花打包機(jī)已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，逐漸邁出了國內(nèi)的市場，在西方資本主義國家已經(jīng)得到了普遍的應(yīng)用和發(fā)展。常見的棉花打包機(jī)如下圖 1，圖 2 所示:圖 1圖 21.2 本 課 題 研 究 的 內(nèi) 容本論文主要是對棉花打包機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，了解棉花打包機(jī)的具體結(jié)構(gòu)組成和動作過程等。本次設(shè)計(jì)的題目是棉花打包機(jī)的設(shè)計(jì)，其主要研究內(nèi)容如下：（1）到圖書館里查閱大量相關(guān)知識的資料，搜集各類棉花打包機(jī)的原理及結(jié)構(gòu)，挑選相關(guān)內(nèi)容記錄并學(xué)習(xí)。（2）分析棉花打包機(jī)的結(jié)構(gòu)與參數(shù)（3）確定設(shè)計(jì)總體方案（4）確定具體設(shè)計(jì)方案（包括傳動機(jī)構(gòu)的選擇，打包機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，電機(jī)，滾珠絲桿等的選型設(shè)計(jì)等等）（5）棉花打包機(jī)的三維圖的繪制、CAD 裝配圖、零件圖的繪制。（6）說明書的整理2 棉花打包機(jī)總體方案的設(shè)計(jì)2.1 棉 花 打 包 機(jī) 的 工 作 原 理本次設(shè)計(jì)的題目是棉花打包機(jī)的設(shè)計(jì)，經(jīng)過查找各類資料和參考文獻(xiàn)，到今天總算完成了，通過本次設(shè)計(jì)，再次提出了利用三維軟件的水平，并吸收了大量的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出以下幾點(diǎn)。關(guān)于圖紙的繪制方面，當(dāng)零件的尺寸已經(jīng)給出，不考慮圖紙尺寸不合適的，基于三維零件圖，裝配時必須考慮的大小是合適的，因?yàn)?AutoCAD 繪圖效果不好，也會引起的尺寸誤差，和甚至出現(xiàn)欠定義大小，因此，必須通過在這個時候?qū)α慵M(jìn)行測量，進(jìn)行修改，直到符合要求。該工具是方便的輸入數(shù)據(jù)映射，通過選擇部分的類型，標(biāo)準(zhǔn)件，可以生成，但有時需要在工具集使用部分可能找不到，所以在這個時候隨機(jī)應(yīng)變，其他部分而不是通過修改或滿足要求增加組件的使用。三維地圖應(yīng)該是靈活的，解決問題的方法總比問題多，當(dāng)一個方法不能正常映射，試試另一種方法，它不僅可以完成零件的生產(chǎn)，而且還可以開發(fā)映射一個更好的主意，并打破了新思想的規(guī)則。該棉花打包機(jī)主要是采用電機(jī)通過 V 帶傳動帶動滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)壓棉板的升降，從而來實(shí)現(xiàn)棉花的打包功能，由于壓棉板上面安裝有刀具，這樣當(dāng)棉花放在待打包的區(qū)域后，通過傳動機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)使壓棉板下降，從而對下面的棉花進(jìn)行壓縮，切割，然后電機(jī)反轉(zhuǎn)，從而帶動壓棉板上升，人工就可以講壓縮、切割好的棉花取出來。其具體結(jié)構(gòu)原理圖如下圖 3 所示：圖 3 結(jié)構(gòu)原理圖2.2 機(jī) 械 傳 動 部 分 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算2.2.1 電 機(jī) 的 選 型 計(jì) 算棉花打包機(jī)是通過電機(jī)通過 V 帶傳動帶動滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)壓棉板的升降，從而來實(shí)現(xiàn)棉花的打包功能，該棉花打包機(jī)采用普通三相電機(jī)通過帶動齒輪傳動從而通過滾珠絲桿螺母副實(shí)現(xiàn)壓棉板的升降來實(shí)現(xiàn)對棉花的打包的功能。具體的電機(jī)選型計(jì)算過程如下：N= ＝3(KW)?WG?G－棉花打包機(jī)的生產(chǎn)能力，230kg/h。W－打包 1kg 棉花耗用能量，其值與棉花厚度有關(guān)，d 小則 w 大，當(dāng) d＝5mm，取 w＝0.0030kw.h/kg。－傳動效率，取 0.85。?所以根據(jù) N＝3kw，n＝1440r/min 查表得 92BL4020L1-LK-B 電機(jī)的結(jié)構(gòu)。具體的電機(jī)外觀圖如下圖 4 所示： 圖 4 Y112M-6 電動機(jī)外觀圖2.2.2 V 帶 傳 動 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算1 設(shè)計(jì)功率 dP；kwKA8.2.1????－工況系數(shù)，查 B1 表 8－1－22 ，取 ＝1.2；AKP－傳遞的功率；2 選定帶型根據(jù) 和 選取普通 V 帶 A 型， －小帶輪轉(zhuǎn)速，為 1440r/mindp1n1n3 傳動比1.76 ＝ ＝ ；?0i2i1mi/8076.4r?4 小帶輪基準(zhǔn)直徑 （mm）1d＝100mm ＝480mm；1dmind6 帶速驗(yàn)算smvsmvd /3025/54.710610ax?????????7 初定軸間距 （mm）ad28)(210?8 所需帶的基準(zhǔn)長度 （mm）0L0204)()(212210 adaLdd ????＝ 2804280????＝886mm帶型為 A－9009 實(shí)際軸間距 amLd2876902800 ＝??????10 帶輪包角 1???3.578121???ad= = ??.0?6411 單根 V 帶的基本額定功率 1p根據(jù)帶型號、 和 普通 V 帶取 1.32kw1dn12 時單根 V 帶型額定功率增量1?i 1P?根據(jù)帶型號、 和 取 0.15kw1i13 V 帶的根數(shù) ZZ = 39.287.096)5.032(4)(1 ???????LadkpP－小帶輪包角修正系數(shù)查 B1 表 8－1－23,取 0.96ak－帶長修正系數(shù)查 B1 表 8－1－8，取 0.87L14 單根 V 帶的預(yù)緊力 0F20)15.2(mvZPkFda???= 254.710.4896. ?=134（N）m－V 帶每米長的質(zhì)量（kg/m）查 B1 表 8－1－24，取 0.1k/gm15 作用在軸上的力 ?F)(062sin4132sin20 NZF???? ?)(15928sin4132sin30max NZF????? ?－考慮新帶初預(yù)緊力為正常預(yù)緊力的 1.5 倍ax?16 帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸帶輪應(yīng)既有足夠的強(qiáng)度，又應(yīng)使其結(jié)構(gòu)工藝性好，質(zhì)量分布均勻，重量輕，并避免由于鑄造而產(chǎn)生過大的應(yīng)力。帶輪的材料為 HT200。查 B1 表 8－1－10 得基準(zhǔn)寬度制 V 帶輪輪槽尺寸，根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑查表確定輪輻如下圖 5 所示：圖 5 帶輪2.2.3 滾 珠 絲 桿 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算1、確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程由表 1 查得V =8m/minmaxn =1000r/min代入得，P ≈ 1.516mmh由于計(jì)算出的 P 值應(yīng)取較大值圓整，因此hP =1.5mmh2、確定當(dāng)量轉(zhuǎn)速與當(dāng)量載荷（1） 各種切削方式下，絲杠轉(zhuǎn)速由表 1 查得V =0.6 V =0.8 V =1 V =8 234代入得n =100 n =133 n =167 n =133312 4（2）各種切削方式下，絲杠軸向載荷由表 1 查得已知 W =3000N W =5000N12代入得（3）當(dāng)量轉(zhuǎn)速由表 1 查得代入得n ≈267r/minm（3）當(dāng)量載荷代入得F =1380Nm3、預(yù)期額定動載荷（1） 按預(yù)期工作時間估算按表 9 查得：輕微沖擊取 fw=1.3按表 7 查得：1～3 取 按表 8 查得：可靠性 97%取 fc=0.44已知：Lh=20000 小時代入得C =27899Nm（2）擬采用預(yù)緊滾珠絲杠副，按最大負(fù)載 Fmax 計(jì)算：按表 10 查得：中預(yù)載取 Fe=4.5代入得取以上兩種結(jié)果的最大值C =27899Nm4、確定允許的最小螺紋底徑（1） 估算絲杠允許的最大軸向變形量① ≤（1/3～1/4）重復(fù)定位精度② ≤（1/4～1/5）定位精度: 最大軸向變形量 μm已知：重復(fù)定位精度 10μm, 定位精度 25μm① =3② =6取兩種結(jié)果的小值 =3μm(2）估算最小螺紋底徑絲杠要求預(yù)拉伸，取兩端固定的支承形式(1.1～1.2)行程+（10～14）已知：行程為 1000mm, W =3000N ,μ =0.210代入得F =600N0D =20.04mmm25、確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號（1）選內(nèi)循環(huán)浮動式法蘭，直筒雙螺母型墊片預(yù)形式（2） 由計(jì)算出的 在樣本中取相應(yīng)規(guī)格的滾珠絲杠副FFZD4008-5P =8mmhC =30700﹥C =27899aam6、確定滾珠絲杠副預(yù)緊力其中7、行程補(bǔ)償值與與拉伸力（1）行程補(bǔ)償值式中：=（2～4）(2) 預(yù)拉伸力代入得8、滾珠絲杠副工作圖設(shè)計(jì)(1) 絲杠螺紋長度 Ls：Ls=Lu+2Le 由表二查得余程 Le=40繪制工作圖（2）兩固定支承距離 L1按樣本查出螺母安裝聯(lián)接尺寸絲杠全長 L（3）行程起點(diǎn)離固定支承距離 L0由工作圖得Ls=890L1=1000L=1000L0=30得 KC=920 N/ m9、剛度驗(yàn)算及精度選擇（1） == N/ m= N/ mF0 =已知 W1=5000 N ， =0.2；F0=1000 N；F0 ： 靜摩擦力 N；：靜摩擦系數(shù)；W1 ：正壓力 N；（2）驗(yàn)算傳動系統(tǒng)剛度KminKmin ：傳動系統(tǒng)剛度 N已知反向差值或重復(fù)定位精度為 10；Kmin=222＞ 160；（3）傳動系統(tǒng)剛度變化引起的定位誤差；=1.7 m；（4）確定精度 V300p ：任意 300mm 內(nèi)的行程變動量對半閉環(huán)系統(tǒng)言，V300p≤0.8×定位精度- ；定位精度為 20 m/300；V300p＜14.3 m；絲杠精度取為 3 級；V300p=12 m＜14.3；(5) 確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號已確定的型號：WWCM ；公稱直徑：12 導(dǎo)程：3；螺紋長度：900；絲杠全長：1000；P 類 3 級精度FFZD4010-3-P3 /1410×1290；10、驗(yàn)算臨界壓縮載荷； Fc ： N；絲杠所受最大軸向載荷 Fmax 小于絲杠預(yù)拉伸力 F 不用驗(yàn)算。11、驗(yàn)算臨界轉(zhuǎn)速nc=f ×10 ；nc : 臨界轉(zhuǎn)速 n/min；f ：與支承形式有關(guān)的系數(shù)；：絲杠底徑；：臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長度 mm；由表 14 得 f=21.9；由樣本得 d2=34.3；由工作圖及表 14 得：Lc2= L1- L0；4310＞nmax=1500；12、驗(yàn)算Dn=Dpw nmax；D pw ： 滾珠絲杠副的節(jié)圓直徑 mm；nmax : 滾珠絲杠副最高轉(zhuǎn)速 n/min；Dpw≈41.4mm；2.2.4 齒 輪 傳 動 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算（1）材料選擇因傳動尺寸無嚴(yán)格限制，批量較小，故小齒輪用 45#(調(diào)質(zhì)），硬度230HB~280HB，平均取為 260HB，大齒輪用 45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度 229HB~286HB,平均取為 265HB。選齒輪精度為 7 級。（2）節(jié)錐角的計(jì)算（3.11）1cot??i（3.12）''062.1cot??ari（3.13）''''2 5476029???由文獻(xiàn)[2]表 可知，34（3.14）8.15“06'2cosin1cosin212mi ?????ahz?式中， 齒頂高系數(shù)， 。?a?ah取小齒輪齒數(shù) ，251z（3.15）8.49306.2???i取大齒輪齒數(shù) 。z（3）根據(jù)工作條件的要求，大端模數(shù)為3?m（3.16）（4）齒輪分度圓的直徑mm （3.17）75231??zdmm 042?Xm（3.18）（5）錐距mm 86.349260321 ?????????????????dR（3.19） （6）齒輪齒頂、齒根圓直徑由文獻(xiàn)[3]表 可知，910?齒頂高mm 2*??mha（3.20）齒頂圓直徑mm 8062cos12360cos2''11 ????????aahd（3.21）mm 1547ss ''22 ?aa（3.22）齒根高mm ????4.12.01*????mchaf（3.23） 齒輪基圓直徑mm （3.24）????7528.01365.01?????Rmd?mm 12（3.25）（7）齒寬由文獻(xiàn)[2]表 可知，，314?mm （3.26）086.92.0???Rb?（8）節(jié)圓周速度m/s 48.15314.631ndv?（3.27）2.2.5 平 鍵 的 選 型 計(jì) 算平鍵作為機(jī)械零件的一種，在機(jī)械設(shè)備的組裝過程中有著相當(dāng)重要的意義，特別是在對于軸和孔配合的場所，應(yīng)用尤為重要，起到傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。鍵的類型可根據(jù)使用要求、工作條件和聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表 5-3-15 選定，鍵的長度根據(jù)軸轂的長度從標(biāo)準(zhǔn)中選取，鍵的 b×h 根據(jù)徑來確定。軸和帶輪的聯(lián)結(jié)，d=50mm, 選用 B16×20，B18×30 和 B14×50 的普通 B 型平鍵，鍵長分別為 60㎜，80㎜。3 棉花打包機(jī)中主要零件的三維建模3.1 滾 珠 絲 桿 的 三 維 建 模3.2 固 定 座 的 三 維 建 模3.3 齒 輪 的 三 維 建 模3.4 棉 花 打 包 機(jī) 的 三 維 建 模4 各主要零部件強(qiáng)度的校核4.1 機(jī) 架 強(qiáng) 度 的 校 核 與 計(jì) 算機(jī)架的選擇根據(jù)棉花打包機(jī)上面的所有組成部件，打包量的多少和重量來定，碳鋼焊接類機(jī)架受力分析得出，由分析得出棉花打包機(jī)機(jī)架在平衡狀態(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。本次設(shè)計(jì)的機(jī)架圖紙如下圖 6 所示：圖 6 機(jī)架圖即機(jī)架和打包體以及軸承等等給的壓力為 G+G1（零部件重量）=5000N（500Kg）+(500X2N)=6000N;根據(jù)碳鋼類機(jī)架承載力計(jì)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) （僅用于截面 ) bhW=12?f=M/W≤材料的許用應(yīng)力（彈性抗拉強(qiáng)度/安全系數(shù)）。M=Pac/L=11960xL，本次設(shè)計(jì)初定 L 為 1800mm則 M=13456N.M，初定方通為 140x40x6。計(jì)算 W 得出bh=12? 210.4cm462M3456f=1.350a=2.aW0.cm由 于 ??NP折算后位 270Mpa 查的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q235A 的抗拉強(qiáng)度為 375~500Mpa，由于310Mpa 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 385Mpa，所以碳鋼機(jī)架滿足強(qiáng)度要求。4.2 齒 輪 強(qiáng) 度 的 校 核 計(jì) 算兩齒輪材料均選用 40Cr,表面淬火，48~55HRC。查得：MPaFH350172lim1li??預(yù)期齒輪壽命 5 年，每天工作 12 小時，工作載荷為輕微沖擊，則818260*(*12)5.60/.7210Nanti??查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖，得：98.0,2.361?NNYZ(1)驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度載荷系數(shù)，取 K=1.5查得： 接觸應(yīng)力為：MPaZZEH8.19,.0,5.2???2321.564710.6189.50.872.098EKTubd Pa???????????? MaSZHN08.96425.1370min2l2i1l1 ????(2)驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度取 K=1.5查表： 許用彎曲應(yīng)力：68.1,5.421?sasaFFY??minlFNSY??彎曲疲勞強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取 25.1minF?則：??1350.927.6FMPa???284.112 2001.5647.81563.48FaSFKTYbmZP? ????211.4681.4.855FaS MPaY?? ??由上述計(jì)算可知，均滿足要求?？?結(jié)時光荏苒，到今天，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)總算完成了，心里充滿感概和辛酸。在最近的一段時間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度本文所設(shè)計(jì)的是棉花打包機(jī)的設(shè)計(jì)，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最后，感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。在這里，我要對我的老師和同學(xué)們表示由衷的謝意。致 謝直 到 今 天 ， 論 文 總 算 完 成 了 ， 我 的 心 里 感 到 特 別 高 興 和 激 動 ， 在 這 里 ， 我打 心 里 向 我 的 導(dǎo) 師 和 同 學(xué) 們 表 示 衷 心 的 感 謝 ！ 因 為 有 了 老 師 的 諄 諄 教 導(dǎo) ， 才 讓我 學(xué) 到 了 很 多 知 識 和 做 人 的 道 理 ， 由 衷 地 感 謝 我 親 愛 的 老 師 ， 您 不 僅 在 學(xué) 術(shù) 上對 我 精 心 指 導(dǎo) ， 在 生 活 上 面 也 給 予 我 無 微 不 至 的 關(guān) 懷 支 持 和 理 解 ， 在 我 的 生 命中 給 予 的 靈 感 ， 所 以 我 才 能 順 利 地 完 成 大 學(xué) 階 段 的 學(xué) 業(yè) ， 也 學(xué) 到 了 很 多 有 用 的知 識 ， 同 時 我 的 生 活 中 的 也 有 了 一 個 明 確 的 目 標(biāo) 。 知 道 想 要 什 么 ， 不 再 是 過 去的 那 個 愛 玩 的 我 了 。 導(dǎo) 師 嚴(yán) 謹(jǐn) 的 治 學(xué) 態(tài) 度 ， 創(chuàng) 新 的 學(xué) 術(shù) 風(fēng) 格 ， 認(rèn) 真 負(fù) 責(zé) ， 無 私奉 獻(xiàn) ， 寬 容 豁 達(dá) 的 教 學(xué) 態(tài) 度 都 是 我 們 應(yīng) 該 學(xué) 習(xí) 和 提 倡 的 。 通 過 近 半 年 的 設(shè) 計(jì) 計(jì)算 ， 查 找 各 類 棉 花 打 包 機(jī) 的 相 關(guān) 資 料 ， 論 文 終 于 完 成 了 ， 我 感 到 非 常 興 奮 和 高興 。 雖 然 它 是 不 完 美 的 ， 是 不 是 最 好 的 ， 但 在 我 心 中 ， 它 是 我 最 珍 惜 的 ， 因 為我 是 怎 么 想 的 ， 這 是 我 付 出 的 汗 水 獲 得 的 成 果 ， 是 我 在 大 學(xué) 四 年 的 知 識 和 反 映 。四 年 的 學(xué) 習(xí) 和 生 活 ， 不 僅 豐 富 了 我 的 知 識 ， 而 且 鍛 煉 了 我 的 個 人 能 力 ， 更 重 要的 是 來 自 老 師 和 同 學(xué) 的 潛 移 默 化 讓 我 學(xué) 到 很 多 有 用 的 知 識 ， 在 這 里 ， 謝 謝 老 師以 及 所 有 關(guān) 心 我 和 幫 助 我 的 人 ， 謝 謝 大 家 。 在 以 后 的 工 作 中 ， 我 們 將 繼 續(xù) 努 力 ，爭 取 把 自 己 的 本 質(zhì) 工 作 做 好 。在這個時候，我的心里特別想感謝我的父母，朋友和同學(xué)們的幫助。在做設(shè)計(jì)感覺受挫，枯燥與迷茫時，是他們在悉心的為我釋放壓力，鼓勵我不要?dú)怵H，勇敢面對。每周一次和父母的通話，與朋友和同學(xué)的長談后都使我精神放松，斗志倍增，以飽滿的熱情重新投入到工作中去，感謝他們，正是他們的不懈支持和充分理解才能使我順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。有了他們的支持和鼓勵，我才有今天，謝謝大家！ I摘要本次設(shè)計(jì)的題目是棉花打包機(jī)的設(shè)計(jì)，棉花打包機(jī)它具有結(jié)構(gòu)新穎、技術(shù)含量高、剛性和穩(wěn)定性好、自動化程度高、造型美觀、節(jié)能等特點(diǎn)。本機(jī)為上頂式，所以棉花無污染，采用 V 帶傳動通過齒輪傳動從而帶動滾珠絲桿轉(zhuǎn)動，滾珠絲桿的升降從而帶動壓棉板的升降，從而來進(jìn)行棉花的壓縮，打包，該機(jī)是機(jī)、電一體化產(chǎn)品的典型代表。傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)棉花打包的方法都是依靠人工的方式，工作效率低下，與此同時，打包質(zhì)量也得不到保證，而本課題所設(shè)計(jì)的棉花打包機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)棉花的自動打包，在人工打包的基礎(chǔ)上面大大地提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動成本，特別與發(fā)達(dá)國家的棉花打包設(shè)備相比，還是有一定的差距，因此本次棉花打包機(jī)的設(shè)計(jì)具有重要意義。關(guān)鍵詞：棉花打包機(jī)，傳動，效率，設(shè)計(jì)IIABSTRACTThe topic of this design is the design of cotton packing machine. It has the characteristics of novel structure, high technology content, good rigidity and stability, high degree of automation, beautiful appearance, energy saving and so on. The machine is on top, so cotton without pollution, the V belt transmission through the transmission gear to drive the ball screw rod to rotate, the lifting of the ball screw so as to drive the pressing cotton plate movements, so as to carry out cotton compressed, packaged, the machine is mechanical, electrical integration products typical and representative.Traditional cotton packing method is by means of artificial, work efficiency is low. At the same time, packing quality also can not be guaranteed, but this topic design of cotton balers, cotton can be achieved automatic packaging, in artificial package based on greatly provided high production efficiency, reduce the labor cost, especially with the developed countries of the cotton packing equipment, or have a certain gap, so the cotton packing machine design has important significance.Key words: Cotton packing machine, transmission, efficiency, designIII目 錄摘 要 IABSTRACT.II1 引 言 11.1 課 題 的 來 源 與 研 究 的 目 的 和 意 義 11.2 本 課 題 研 究 的 內(nèi) 容 22 棉 花 打 包 機(jī) 總 體 方 案 的 設(shè) 計(jì) 32.1 棉 花 打 包 機(jī) 的 工 作 原 理 92.2 機(jī) 械 傳 動 部 分 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 .112.2.1 電 機(jī) 的 選 型 計(jì) 算 .132.2.2 V 帶 傳 動 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 .142.2.3 滾 珠 絲 桿 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 .162.2.4 齒 輪 傳 動 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 .182.2.5 平 鍵 的 選 型 計(jì) 算 .183 棉 花 打 包 機(jī) 中 主 要 零 件 的 三 維 建 模 .193.1 滾 珠 絲 桿 的 三 維 建 模 .223.2 固 定 座 的 三 維 建 模 .243.3 齒 輪 的 三 維 建 模 .253.4 棉 花 打 包 機(jī) 的 三 維 建 模 .264 各 主 要 零 部 件 強(qiáng) 度 的 校 核 .274.1 機(jī) 架 強(qiáng) 度 的 校 核 與 計(jì) 算 .284.2 齒 輪 強(qiáng) 度 的 校 核 計(jì) 算 .28結(jié) 論 .29致 謝 .32參 考 文 獻(xiàn) .331 引言1.1 課 題 的 來 源 與 研 究 的 目 的 和 意 義棉花打包機(jī)自從上世紀(jì)九十年代開始就陸續(xù)地被應(yīng)用在農(nóng)業(yè)方面，但傳統(tǒng)的棉花打包機(jī)由于打包精度不高，速度緩慢，有好多工廠仍然采用人工打包的方式，這種人工打包的方式勞動效率低下，所以此次設(shè)計(jì)的棉花打包機(jī)，在傳統(tǒng)的棉花打包機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，應(yīng)用合理的結(jié)構(gòu)以及動力機(jī)構(gòu)，從而來克服以往的棉花打包機(jī)所不能克服的問題，對后續(xù)的棉花打包機(jī)的設(shè)計(jì)制造有一定的參考意義和價值。由于機(jī)械工程的知識總量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越個人掌握所有，一些專業(yè)知識是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識分割，使視野狹隘，可以多多參加技術(shù)交流，和參加科研項(xiàng)目，縮小范圍，提升新技術(shù)的進(jìn)步和整個塊的技術(shù)，提高外部條件變化的適應(yīng)能力。封閉的專業(yè)知識的太狹隘，考慮的問題太特殊，在工作中協(xié)調(diào)困難，不利于自我提高。我國生產(chǎn)的棉花打包機(jī)結(jié)構(gòu)簡陋，切割效率始終不高，雖然經(jīng)過幾十年的發(fā)展，近期產(chǎn)品的質(zhì)量較早期有所提高。但受國產(chǎn)配套件質(zhì)量及設(shè)計(jì)水平等的影響，我國目前生產(chǎn)的棉花打包機(jī)的總體水平與進(jìn)口產(chǎn)品及港口用戶的要求仍有較大差距，棉花打包機(jī)的生產(chǎn)也是如此，為滿足市場需求，開發(fā)出一種新型的棉花打包機(jī)勢在必行！本次設(shè)計(jì)的此種棉花打包機(jī)的出現(xiàn)將會大大提高棉花的打包能力和質(zhì)量，為企業(yè)的生產(chǎn)的年產(chǎn)能方面，以及經(jīng)濟(jì)效益方面能夠帶來顯著的進(jìn)步，同時也在某種程度上推進(jìn)了機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展。目前半自動棉花打包機(jī)將逐漸被全自動棉花打包機(jī)所代替。傳統(tǒng)的機(jī)械式的棉花打包機(jī)已經(jīng)不能完全滿足當(dāng)今市場的需要，迫切需要各種多功能的棉花打包機(jī)來滿足市場需求，因此上海格爾公司加大人力開發(fā)出了五個規(guī)格十種類型的棉花打包機(jī)，然而我國所需的棉花打包機(jī)全部依賴進(jìn)口，這使得國產(chǎn)機(jī)械人配備棉花打包機(jī)后，成本增加很大，而裝備自行開發(fā)生產(chǎn)棉花打包機(jī)，其成本提高不大，說明棉花打包機(jī)的市場前景令人樂觀。隨著國內(nèi)外機(jī)械工業(yè)的蓬勃發(fā)展，世界棉花打包機(jī)以采用新材料、新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),二十世紀(jì)以來，德國的 SMATE 公司將新開發(fā)的棉花打包機(jī)應(yīng)用到該公司的子公司-一個專業(yè)加工棉花的機(jī)械公司，經(jīng)過幾年的運(yùn)行，為該公司創(chuàng)造了不菲的利潤。繼德國的 SMATE 公司之后，法國的 SHATE 公司也看到了棉花打包機(jī)的利潤所在，投入了相當(dāng)大的人力和精力來開發(fā)研制棉花打包機(jī)，并且與二十世紀(jì)中期投入到了北美等市場。當(dāng)前，全世界各大機(jī)械人廠商為了提高產(chǎn)品的競爭力，都大力進(jìn)行棉花打包機(jī)的研發(fā)工作。現(xiàn)在國外等著名棉花打包機(jī)的品牌中，都有棉花打包機(jī)的銷售，全世界棉花打包機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛。有一點(diǎn)值得注意的是，棉花打包機(jī)的市場，由最初的日本，歐洲，已經(jīng)滲透到北美市場，因此棉花打包機(jī)是當(dāng)今棒料生產(chǎn)加工企業(yè)比配的設(shè)備已經(jīng)成為主要趨勢。西方資本主義國家有巨大的棉花打包機(jī)銷售市場，其工業(yè)的發(fā)展也變得越來越快捷和發(fā)達(dá)，這都和棉花打包機(jī)的發(fā)展從而帶動機(jī)械工業(yè)的發(fā)展離不開關(guān)系。目前國外各個西方資本主義國家都在加大力度研發(fā)新型的多功能棉花打包機(jī)。我國從上世紀(jì)九十年代開始生產(chǎn)棉花打包機(jī)，于 1980 年自行設(shè)計(jì)制造出不同功能和形式的棉花打包機(jī)之后，為了適應(yīng)棉花加工廠家的需要，1999 年又制造了基于 PLC 的棉花打包機(jī)。并且經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用，該棉花打包機(jī)已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，逐漸邁出了國內(nèi)的市場，在西方資本主義國家已經(jīng)得到了普遍的應(yīng)用和發(fā)展。常見的棉花打包機(jī)如下圖 1，圖 2 所示:圖 1圖 21.2 本 課 題 研 究 的 內(nèi) 容本論文主要是對棉花打包機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，了解棉花打包機(jī)的具體結(jié)構(gòu)組成和動作過程等。本次設(shè)計(jì)的題目是棉花打包機(jī)的設(shè)計(jì)，其主要研究內(nèi)容如下：（1）到圖書館里查閱大量相關(guān)知識的資料，搜集各類棉花打包機(jī)的原理及結(jié)構(gòu)，挑選相關(guān)內(nèi)容記錄并學(xué)習(xí)。（2）分析棉花打包機(jī)的結(jié)構(gòu)與參數(shù)（3）確定設(shè)計(jì)總體方案（4）確定具體設(shè)計(jì)方案（包括傳動機(jī)構(gòu)的選擇，打包機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，電機(jī)，滾珠絲桿等的選型設(shè)計(jì)等等）（5）棉花打包機(jī)的三維圖的繪制、CAD 裝配圖、零件圖的繪制。（6）說明書的整理2 棉花打包機(jī)總體方案的設(shè)計(jì)2.1 棉 花 打 包 機(jī) 的 工 作 原 理本次設(shè)計(jì)的題目是棉花打包機(jī)的設(shè)計(jì)，經(jīng)過查找各類資料和參考文獻(xiàn)，到今天總算完成了，通過本次設(shè)計(jì)，再次提出了利用三維軟件的水平，并吸收了大量的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出以下幾點(diǎn)。關(guān)于圖紙的繪制方面，當(dāng)零件的尺寸已經(jīng)給出，不考慮圖紙尺寸不合適的，基于三維零件圖，裝配時必須考慮的大小是合適的，因?yàn)?AutoCAD 繪圖效果不好，也會引起的尺寸誤差，和甚至出現(xiàn)欠定義大小，因此，必須通過在這個時候?qū)α慵M(jìn)行測量，進(jìn)行修改，直到符合要求。該工具是方便的輸入數(shù)據(jù)映射，通過選擇部分的類型，標(biāo)準(zhǔn)件，可以生成，但有時需要在工具集使用部分可能找不到，所以在這個時候隨機(jī)應(yīng)變，其他部分而不是通過修改或滿足要求增加組件的使用。三維地圖應(yīng)該是靈活的，解決問題的方法總比問題多，當(dāng)一個方法不能正常映射，試試另一種方法，它不僅可以完成零件的生產(chǎn)，而且還可以開發(fā)映射一個更好的主意，并打破了新思想的規(guī)則。該棉花打包機(jī)主要是采用電機(jī)通過 V 帶傳動帶動滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)壓棉板的升降，從而來實(shí)現(xiàn)棉花的打包功能，由于壓棉板上面安裝有刀具，這樣當(dāng)棉花放在待打包的區(qū)域后，通過傳動機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)使壓棉板下降，從而對下面的棉花進(jìn)行壓縮，切割，然后電機(jī)反轉(zhuǎn)，從而帶動壓棉板上升，人工就可以講壓縮、切割好的棉花取出來。其具體結(jié)構(gòu)原理圖如下圖 3 所示：圖 3 結(jié)構(gòu)原理圖2.2 機(jī) 械 傳 動 部 分 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算2.2.1 電 機(jī) 的 選 型 計(jì) 算棉花打包機(jī)是通過電機(jī)通過 V 帶傳動帶動滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)壓棉板的升降，從而來實(shí)現(xiàn)棉花的打包功能，該棉花打包機(jī)采用普通三相電機(jī)通過帶動齒輪傳動從而通過滾珠絲桿螺母副實(shí)現(xiàn)壓棉板的升降來實(shí)現(xiàn)對棉花的打包的功能。具體的電機(jī)選型計(jì)算過程如下：N= ＝3(KW)?WG?G－棉花打包機(jī)的生產(chǎn)能力，230kg/h。W－打包 1kg 棉花耗用能量，其值與棉花厚度有關(guān)，d 小則 w 大，當(dāng) d＝5mm，取 w＝0.0030kw.h/kg。－傳動效率，取 0.85。?所以根據(jù) N＝3kw，n＝1440r/min 查表得 92BL4020L1-LK-B 電機(jī)的結(jié)構(gòu)。具體的電機(jī)外觀圖如下圖 4 所示： 圖 4 Y112M-6 電動機(jī)外觀圖2.2.2 V 帶 傳 動 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算1 設(shè)計(jì)功率 dP；kwKA8.2.1????－工況系數(shù)，查 B1 表 8－1－22 ，取 ＝1.2；AKP－傳遞的功率；2 選定帶型根據(jù) 和 選取普通 V 帶 A 型， －小帶輪轉(zhuǎn)速，為 1440r/mindp1n1n3 傳動比1.76 ＝ ＝ ；?0i2i1mi/8076.4r?4 小帶輪基準(zhǔn)直徑 （mm）1d＝100mm ＝480mm；1dmind6 帶速驗(yàn)算smvsmvd /3025/54.710610ax?????????7 初定軸間距 （mm）ad28)(210?8 所需帶的基準(zhǔn)長度 （mm）0L0204)()(212210 adaLdd ????＝ 2804280????＝886mm帶型為 A－9009 實(shí)際軸間距 amLd2876902800 ＝??????10 帶輪包角 1???3.578121???ad= = ??.0?6411 單根 V 帶的基本額定功率 1p根據(jù)帶型號、 和 普通 V 帶取 1.32kw1dn12 時單根 V 帶型額定功率增量1?i 1P?根據(jù)帶型號、 和 取 0.15kw1i13 V 帶的根數(shù) ZZ = 39.287.096)5.032(4)(1 ???????LadkpP－小帶輪包角修正系數(shù)查 B1 表 8－1－23,取 0.96ak－帶長修正系數(shù)查 B1 表 8－1－8，取 0.87L14 單根 V 帶的預(yù)緊力 0F20)15.2(mvZPkFda???= 254.710.4896. ?=134（N）m－V 帶每米長的質(zhì)量（kg/m）查 B1 表 8－1－24，取 0.1k/gm15 作用在軸上的力 ?F)(062sin4132sin20 NZF???? ?)(15928sin4132sin30max NZF????? ?－考慮新帶初預(yù)緊力為正常預(yù)緊力的 1.5 倍ax?16 帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸帶輪應(yīng)既有足夠的強(qiáng)度，又應(yīng)使其結(jié)構(gòu)工藝性好，質(zhì)量分布均勻，重量輕，并避免由于鑄造而產(chǎn)生過大的應(yīng)力。帶輪的材料為 HT200。查 B1 表 8－1－10 得基準(zhǔn)寬度制 V 帶輪輪槽尺寸，根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑查表確定輪輻如下圖 5 所示：圖 5 帶輪2.2.3 滾 珠 絲 桿 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算1、確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程由表 1 查得V =8m/minmaxn =1000r/min代入得，P ≈ 1.516mmh由于計(jì)算出的 P 值應(yīng)取較大值圓整，因此hP =1.5mmh2、確定當(dāng)量轉(zhuǎn)速與當(dāng)量載荷（1） 各種切削方式下，絲杠轉(zhuǎn)速由表 1 查得V =0.6 V =0.8 V =1 V =8 234代入得n =100 n =133 n =167 n =133312 4（2）各種切削方式下，絲杠軸向載荷由表 1 查得已知 W =3000N W =5000N12代入得（3）當(dāng)量轉(zhuǎn)速由表 1 查得代入得n ≈267r/minm（3）當(dāng)量載荷代入得F =1380Nm3、預(yù)期額定動載荷（1） 按預(yù)期工作時間估算按表 9 查得：輕微沖擊取 fw=1.3按表 7 查得：1～3 取 按表 8 查得：可靠性 97%取 fc=0.44已知：Lh=20000 小時代入得C =27899Nm（2）擬采用預(yù)緊滾珠絲杠副，按最大負(fù)載 Fmax 計(jì)算：按表 10 查得：中預(yù)載取 Fe=4.5代入得取以上兩種結(jié)果的最大值C =27899Nm4、確定允許的最小螺紋底徑（1） 估算絲杠允許的最大軸向變形量① ≤（1/3～1/4）重復(fù)定位精度② ≤（1/4～1/5）定位精度: 最大軸向變形量 μm已知：重復(fù)定位精度 10μm, 定位精度 25μm① =3② =6取兩種結(jié)果的小值 =3μm(2）估算最小螺紋底徑絲杠要求預(yù)拉伸，取兩端固定的支承形式(1.1～1.2)行程+（10～14）已知：行程為 1000mm, W =3000N ,μ =0.210代入得F =600N0D =20.04mmm25、確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號（1）選內(nèi)循環(huán)浮動式法蘭，直筒雙螺母型墊片預(yù)形式（2） 由計(jì)算出的 在樣本中取相應(yīng)規(guī)格的滾珠絲杠副FFZD4008-5P =8mmhC =30700﹥C =27899aam6、確定滾珠絲杠副預(yù)緊力其中7、行程補(bǔ)償值與與拉伸力（1）行程補(bǔ)償值式中：=（2～4）(2) 預(yù)拉伸力代入得8、滾珠絲杠副工作圖設(shè)計(jì)(1) 絲杠螺紋長度 Ls：Ls=Lu+2Le 由表二查得余程 Le=40繪制工作圖（2）兩固定支承距離 L1按樣本查出螺母安裝聯(lián)接尺寸絲杠全長 L（3）行程起點(diǎn)離固定支承距離 L0由工作圖得Ls=890L1=1000L=1000L0=30得 KC=920 N/ m9、剛度驗(yàn)算及精度選擇（1） == N/ m= N/ mF0 =已知 W1=5000 N ， =0.2；F0=1000 N；F0 ： 靜摩擦力 N；：靜摩擦系數(shù)；W1 ：正壓力 N；（2）驗(yàn)算傳動系統(tǒng)剛度KminKmin ：傳動系統(tǒng)剛度 N已知反向差值或重復(fù)定位精度為 10；Kmin=222＞ 160；（3）傳動系統(tǒng)剛度變化引起的定位誤差；=1.7 m；（4）確定精度 V300p ：任意 300mm 內(nèi)的行程變動量對半閉環(huán)系統(tǒng)言，V300p≤0.8×定位精度- ；定位精度為 20 m/300；V300p＜14.3 m；絲杠精度取為 3 級；V300p=12 m＜14.3；(5) 確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號已確定的型號：WWCM ；公稱直徑：12 導(dǎo)程：3；螺紋長度：900；絲杠全長：1000；P 類 3 級精度FFZD4010-3-P3 /1410×1290；10、驗(yàn)算臨界壓縮載荷； Fc ： N；絲杠所受最大軸向載荷 Fmax 小于絲杠預(yù)拉伸力 F 不用驗(yàn)算。11、驗(yàn)算臨界轉(zhuǎn)速nc=f ×10 ；nc : 臨界轉(zhuǎn)速 n/min；f ：與支承形式有關(guān)的系數(shù)；：絲杠底徑；：臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長度 mm；由表 14 得 f=21.9；由樣本得 d2=34.3；由工作圖及表 14 得：Lc2= L1- L0；4310＞nmax=1500；12、驗(yàn)算Dn=Dpw nmax；D pw ： 滾珠絲杠副的節(jié)圓直徑 mm；nmax : 滾珠絲杠副最高轉(zhuǎn)速 n/min；Dpw≈41.4mm；2.2.4 齒 輪 傳 動 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算（1）材料選擇因傳動尺寸無嚴(yán)格限制，批量較小，故小齒輪用 45#(調(diào)質(zhì)），硬度230HB~280HB，平均取為 260HB，大齒輪用 45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度 229HB~286HB,平均取為 265HB。選齒輪精度為 7 級。（2）節(jié)錐角的計(jì)算（3.11）1cot??i（3.12）''062.1cot??ari（3.13）''''2 5476029???由文獻(xiàn)[2]表 可知，34（3.14）8.15“06'2cosin1cosin212mi ?????ahz?式中， 齒頂高系數(shù)， 。?a?ah取小齒輪齒數(shù) ，251z（3.15）8.49306.2???i取大齒輪齒數(shù) 。z（3）根據(jù)工作條件的要求，大端模數(shù)為3?m（3.16）（4）齒輪分度圓的直徑mm （3.17）75231??zdmm 042?Xm（3.18）（5）錐距mm 86.349260321 ?????????????????dR（3.19） （6）齒輪齒頂、齒根圓直徑由文獻(xiàn)[3]表 可知，910?齒頂高mm 2*??mha（3.20）齒頂圓直徑mm 8062cos12360cos2''11 ????????aahd（3.21）mm 1547ss ''22 ?aa（3.22）齒根高mm ????4.12.01*????mchaf（3.23） 齒輪基圓直徑mm （3.24）????7528.01365.01?????Rmd?mm 12（3.25）（7）齒寬由文獻(xiàn)[2]表 可知，，314?mm （3.26）086.92.0???Rb?（8）節(jié)圓周速度m/s 48.15314.631ndv?（3.27）2.2.5 平 鍵 的 選 型 計(jì) 算平鍵作為機(jī)械零件的一種，在機(jī)械設(shè)備的組裝過程中有著相當(dāng)重要的意義，特別是在對于軸和孔配合的場所，應(yīng)用尤為重要，起到傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。鍵的類型可根據(jù)使用要求、工作條件和聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表 5-3-15 選定，鍵的長度根據(jù)軸轂的長度從標(biāo)準(zhǔn)中選取，鍵的 b×h 根據(jù)徑來確定。軸和帶輪的聯(lián)結(jié)，d=50mm, 選用 B16×20，B18×30 和 B14×50 的普通 B 型平鍵，鍵長分別為 60㎜，80㎜。3 棉花打包機(jī)中主要零件的三維建模3.1 滾 珠 絲 桿 的 三 維 建 模3.2 固 定 座 的 三 維 建 模3.3 齒 輪 的 三 維 建 模3.4 棉 花 打 包 機(jī) 的 三 維 建 模4 各主要零部件強(qiáng)度的校核4.1 機(jī) 架 強(qiáng) 度 的 校 核 與 計(jì) 算機(jī)架的選擇根據(jù)棉花打包機(jī)上面的所有組成部件，打包量的多少和重量來定，碳鋼焊接類機(jī)架受力分析得出，由分析得出棉花打包機(jī)機(jī)架在平衡狀態(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。本次設(shè)計(jì)的機(jī)架圖紙如下圖 6 所示：圖 6 機(jī)架圖即機(jī)架和打包體以及軸承等等給的壓力為 G+G1（零部件重量）=5000N（500Kg）+(500X2N)=6000N;根據(jù)碳鋼類機(jī)架承載力計(jì)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) （僅用于截面 ) bhW=12?f=M/W≤材料的許用應(yīng)力（彈性抗拉強(qiáng)度/安全系數(shù)）。M=Pac/L=11960xL，本次設(shè)計(jì)初定 L 為 1800mm則 M=13456N.M，初定方通為 140x40x6。計(jì)算 W 得出bh=12? 210.4cm462M3456f=1.350a=2.aW0.cm由 于 ??NP折算后位 270Mpa 查的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q235A 的抗拉強(qiáng)度為 375~500Mpa，由于310Mpa 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 385Mpa，所以碳鋼機(jī)架滿足強(qiáng)度要求。4.2 齒 輪 強(qiáng) 度 的 校 核 計(jì) 算兩齒輪材料均選用 40Cr,表面淬火，48~55HRC。查得：MPaFH350172lim1li??預(yù)期齒輪壽命 5 年，每天工作 12 小時，工作載荷為輕微沖擊，則818260*(*12)5.60/.7210Nanti??查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖，得：98.0,2.361?NNYZ(1)驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度載荷系數(shù)，取 K=1.5查得： 接觸應(yīng)力為：MPaZZEH8.19,.0,5.2???2321.564710.6189.50.872.098EKTubd Pa???????????? MaSZHN08.96425.1370min2l2i1l1 ????(2)驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度取 K=1.5查表： 許用彎曲應(yīng)力：68.1,5.421?sasaFFY??minlFNSY??彎曲疲勞強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取 25.1minF?則：??1350.927.6FMPa???284.112 2001.5647.81563.48FaSFKTYbmZP? ????211.4681.4.855FaS MPaY?? ??由上述計(jì)算可知，均滿足要求?？?結(jié)時光荏苒，到今天，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)總算完成了，心里充滿感概和辛酸。在最近的一段時間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度本文所設(shè)計(jì)的是棉花打包機(jī)的設(shè)計(jì)，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最后，感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。在這里，我要對我的老師和同學(xué)們表示由衷的謝意。致 謝直 到 今 天 ， 論 文 總 算 完 成 了 ， 我 的 心 里 感 到 特 別 高 興 和 激 動 ， 在 這 里 ， 我打 心 里 向 我 的 導(dǎo) 師 和 同 學(xué) 們 表 示 衷 心 的 感 謝 ！ 因 為 有 了 老 師 的 諄 諄 教 導(dǎo) ， 才 讓我 學(xué) 到 了 很 多 知 識 和 做 人 的 道 理 ， 由 衷 地 感 謝 我 親 愛 的 老 師 ， 您 不 僅 在 學(xué) 術(shù) 上對 我 精 心 指 導(dǎo) ， 在 生 活 上 面 也 給 予 我 無 微 不 至 的 關(guān) 懷 支 持 和 理 解 ， 在 我 的 生 命中 給 予 的 靈 感 ， 所 以 我 才 能 順 利 地 完 成 大 學(xué) 階 段 的 學(xué) 業(yè) ， 也 學(xué) 到 了 很 多 有 用 的知 識 ， 同 時 我 的 生 活 中 的 也 有 了 一 個 明 確 的 目 標(biāo) 。 知 道 想 要 什 么 ， 不 再 是 過 去的 那 個 愛 玩 的 我 了 。 導(dǎo) 師 嚴(yán) 謹(jǐn) 的 治 學(xué) 態(tài) 度 ， 創(chuàng) 新 的 學(xué) 術(shù) 風(fēng) 格 ， 認(rèn) 真 負(fù) 責(zé) ， 無 私奉 獻(xiàn) ， 寬 容 豁 達(dá) 的 教 學(xué) 態(tài) 度 都 是 我 們 應(yīng) 該 學(xué) 習(xí) 和 提 倡 的 。 通 過 近 半 年 的 設(shè) 計(jì) 計(jì)算 ， 查 找 各 類 棉 花 打 包 機(jī) 的 相 關(guān) 資 料 ， 論 文 終 于 完 成 了 ， 我 感 到 非 常 興 奮 和 高興 。 雖 然 它 是 不 完 美 的 ， 是 不 是 最 好 的 ， 但 在 我 心 中 ， 它 是 我 最 珍 惜 的 ， 因 為我 是 怎 么 想 的 ， 這 是 我 付 出 的 汗 水 獲 得 的 成 果 ， 是 我 在 大 學(xué) 四 年 的 知 識 和 反 映 。四 年 的 學(xué) 習(xí) 和 生 活 ， 不 僅 豐 富 了 我 的 知 識 ， 而 且 鍛 煉 了 我 的 個 人 能 力 ， 更 重 要的 是 來 自 老 師 和 同 學(xué) 的 潛 移 默 化 讓 我 學(xué) 到 很 多 有 用 的 知 識 ， 在 這 里 ， 謝 謝 老 師以 及 所 有 關(guān) 心 我 和 幫 助 我 的 人 ， 謝 謝 大 家 。 在 以 后 的 工 作 中 ， 我 們 將 繼 續(xù) 努 力 ，爭 取 把 自 己 的 本 質(zhì) 工 作 做 好 。在這個時候，我的心里特別想感謝我的父母，朋友和同學(xué)們的幫助。在做設(shè)計(jì)感覺受挫，枯燥與迷茫時，是他們在悉心的為我釋放壓力，鼓勵我不要?dú)怵H，勇敢面對。每周一次和父母的通話，與朋友和同學(xué)的長談后都使我精神放松，斗志倍增，以飽滿的熱情重新投入到工作中去，感謝他們，正是他們的不懈支持和充分理解才能使我順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。有了他們的支持和鼓勵，我才有今天，謝謝大家！