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一、主要任務與目標： 紙箱膠帶封箱機是包裝車間和物流公司常用的包裝機械。使用封箱機可提高封裝質量和生產效率，減輕工人的勞動強度，減少運輸過程包裝的破損和產品損失。 本設計要求達到如下技術參數： （1） 包裝速度：≥15箱/min （2） 適合紙箱尺寸：長180～500mm，寬150～500mm，高125～500mm （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 二、主要內容與基本要求： 主要內容： 1. 了解國內外包裝機的發(fā)展歷史、現狀、應用，分析包裝機的發(fā)展趨勢； 2. 對封箱機工作原理進行分析，按照本設計要求給出初步設計方案； 3. 完成電機選型、傳動系統(tǒng)的設計與計算、主軸部分的設計計算、等； 4. 整機結構設計，繪制工程圖樣； 5. 撰寫封箱機機的安裝、操作以及日常維護手冊； 6. 撰寫畢業(yè)設計說明書。 基本要求： 1. 設計方案合理，整機先進性、經濟性好，整機結構簡單，制造方便，操作、維護方便，安全可靠； 2.圖紙、說明書、開題報告、文獻翻譯等符合學習對畢業(yè)設計的質量、數量和格式的要求。 三、計劃進度： 時 間 畢業(yè)設計（論文）工作內容 2013年11月23日～2013年12月15日 調研、資料查找；學習封箱機的類型、特色、應用等基本知識 2013年12月16日～2014年1月10日 完成方案設計，完成開題報告 2014年1月11日～2013年2月15日 設計一套傳動方案及電動機選型 2014年2月16日～2014年3月10日 傳動裝置的設計與計算 2014年3月11日～2014年4月15日 主軸部分的設計與計算 2014年4月16日～2014年4月30日 整機結構設計與封箱機安裝、操作以及維護方法 2014年5月1日～2014年5月10日 整理畢業(yè)論文 2014年5月10日～2014年5月18日 完成論文，準備答辯 紙箱膠帶封箱機設計 摘 要 包裝機械能大幅度地提高生產效率 加快產品的不斷更新 降低勞動強度 改 善勞動條件 能節(jié)約材料 降低成本 保護環(huán)境 有利于被包裝產品的衛(wèi)生 提高 產品質量 本次課題設計的是紙箱膠帶封箱機 采用傳送帶驅動來進行封箱的方案 上下封箱 經濟 快速 平穩(wěn) 這種方案在技術上是相當成熟的一種 它被廣泛應 用于生產實際中 這次設計的紙箱膠帶封箱機 可以根據紙箱規(guī)格 手動調節(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 當箱體進入工作空間后 箱 體在底部傳送帶的輸送下前進 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 包括設計方案的選擇 電機的選擇 工作臺部件的設計 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 齒輪 滾筒 紙箱膠帶封箱機設計 I 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 紙箱膠帶封箱機設計 II 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第一章 緒論 1 1 1 課題背景 1 1 2 封箱機的發(fā)展狀況 1 1 2 1 國外封箱機的發(fā)展狀況 1 1 2 2 國內封箱機的發(fā)展狀況 2 1 3 課題研究的內容以及采取的方法 4 1 4 技術參數要求 4 第二章 方案設計 5 2 1 傳送機構方案設計 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 封箱機構方案設計 6 2 3 設計方案的確定 7 2 3 1 傳送機構設計方案的確定 8 2 3 2 封箱機構設計方案的確定 8 2 3 3 調節(jié)機構設計方案的確定 8 第三章 傳送裝置設計 9 3 1 電動機的選用 9 3 1 1 電動機的性能和分類 9 3 1 2 選擇電動機應綜合考慮的問題 9 3 1 3 本傳動機構電動機的類型選擇 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 帶傳動的設計 15 紙箱膠帶封箱機設計 III 3 5 1 平帶傳動 15 3 5 2 V 帶傳動 16 3 6 主軸部分的設計 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 軸承的強度校核 24 3 7 聯軸器的選用 25 3 8 滾筒的設計與計算 26 第四章 封箱機構設計 27 4 1 工作臺高度的調節(jié)機構 27 4 2 紙箱寬度調節(jié)機構 27 4 2 1 導向桿的設計 27 4 2 2 寬度調節(jié)機構 27 4 3 紙箱高度調節(jié)結構 28 4 4 刀架部件設計 29 4 5 刀片的設計 29 4 6 壓帶機構的設計 30 第五章 安裝 操作以及日常維護 32 5 1 封箱機安裝注意事項 32 5 2 封箱機的日常維護 32 5 3 封箱機常見故障及其排除方法 32 結 論 34 參考文獻 35 致 謝 36 紙箱膠帶封箱機設計 0 第一章 緒論 1 1 課題背景 包裝機械能大幅度地提高生產效率 加快產品的不斷更新 降低勞動強度 改 善勞動條件 能節(jié)約材料 降低成本 保護環(huán)境 有利于被包裝產品的衛(wèi)生 提高 產品質量 增強市場銷售的競爭力 延長產品的保質期 方便產品的流通 可減少 包裝場地的面積 節(jié)約基建投資 因此 設計 安裝自動包裝機械 無論是從提高 產品質量 生產效率 還是從消除加工誤差 減輕勞動強度方面 都表現出十分明 顯的作用 隨著社會的發(fā)展 封箱機在各種機中發(fā)揮著越來越重要的作用 包裝是產品進 入流通領域的必要條件而實現包裝的主要手段是使用包裝機 同時伴隨著時代的發(fā) 展和技術的進步 封箱機在流通領域中起著越來越重要的作用 隨著科學技術在不 斷發(fā)展和各種食品加工品的出現 對包裝技術和包裝設備都提出了新的要求 封箱 機更是包裝機中不可缺少的部分 它主要是采用膠帶對紙箱封口 可以根據紙箱大 小隨意調整封箱尺寸 封箱平整 可一次完成上 下封箱動作 即可單機作業(yè) 也 可與流水線配套使用 廣泛應用于家用電器 紡織 百貨 醫(yī)藥等行業(yè) 紙箱膠帶封箱機設計 I 摘 要 包裝機械能大幅度地提高生產效率 加快產品的不斷更新 降低勞動強度 改 善勞動條件 能節(jié)約材料 降低成本 保護環(huán)境 有利于被包裝產品的衛(wèi)生 提高 產品質量 本次課題設計的是紙箱膠帶封箱機 采用傳送帶驅動來進行封箱的方案 上下封箱 經濟 快速 平穩(wěn) 這種方案在技術上是相當成熟的一種 它被廣泛應 用于生產實際中 這次設計的紙箱膠帶封箱機 可以根據紙箱規(guī)格 手動調節(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 當箱體進入工作空間后 箱 體在底部傳送帶的輸送下前進 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 包括設計方案的選擇 電機的選擇 工作臺部件的設計 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 齒輪 滾筒 紙箱膠帶封箱機設計 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 紙箱膠帶封箱機設計 III 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第一章 緒論 1 1 1 課題背景 1 1 2 封箱機的發(fā)展狀況 1 1 2 1 國外封箱機的發(fā)展狀況 1 1 2 2 國內封箱機的發(fā)展狀況 2 1 3 課題研究的內容以及采取的方法 4 1 4 技術參數要求 4 第二章 方案設計 5 2 1 傳送機構方案設計 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 封箱機構方案設計 6 2 3 設計方案的確定 7 2 3 1 傳送機構設計方案的確定 8 2 3 2 封箱機構設計方案的確定 8 2 3 3 調節(jié)機構設計方案的確定 8 第三章 傳送裝置設計 9 3 1 電動機的選用 9 3 1 1 電動機的性能和分類 9 3 1 2 選擇電動機應綜合考慮的問題 9 3 1 3 本傳動機構電動機的類型選擇 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 帶傳動的設計 15 紙箱膠帶封箱機設計 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 軸承的強度校核 24 3 7 聯軸器的選用 25 3 8 滾筒的設計與計算 26 第四章 封箱機構設計 27 4 1 工作臺高度的調節(jié)機構 27 4 2 紙箱寬度調節(jié)機構 27 4 2 1 導向桿的設計 27 4 2 2 寬度調節(jié)機構 27 4 3 紙箱高度調節(jié)結構 28 4 4 刀架部件設計 29 4 5 刀片的設計 29 4 6 壓帶機構的設計 30 第五章 安裝 操作以及日常維護 32 5 1 封箱機安裝注意事項 32 5 2 封箱機的日常維護 32 5 3 封箱機常見故障及其排除方法 32 結 論 34 參考文獻 35 致 謝 36 紙箱膠帶封箱機設計 1 第一章 緒論 1 1 課題背景 包裝機械能大幅度地提高生產效率 加快產品的不斷更新 降低勞動強度 改 善勞動條件 能節(jié)約材料 降低成本 保護環(huán)境 有利于被包裝產品的衛(wèi)生 提高 產品質量 增強市場銷售的競爭力 延長產品的保質期 方便產品的流通 可減少 包裝場地的面積 節(jié)約基建投資 因此 設計 安裝自動包裝機械 無論是從提高 產品質量 生產效率 還是從消除加工誤差 減輕勞動強度方面 都表現出十分明 顯的作用 隨著社會的發(fā)展 封箱機在各種機中發(fā)揮著越來越重要的作用 包裝是產品進 入流通領域的必要條件而實現包裝的主要手段是使用包裝機 同時伴隨著時代的發(fā) 展和技術的進步 封箱機在流通領域中起著越來越重要的作用 隨著科學技術在不 斷發(fā)展和各種食品加工品的出現 對包裝技術和包裝設備都提出了新的要求 封箱 機更是包裝機中不可缺少的部分 它主要是采用膠帶對紙箱封口 可以根據紙箱大 小隨意調整封箱尺寸 封箱平整 可一次完成上 下封箱動作 即可單機作業(yè) 也 可與流水線配套使用 廣泛應用于家用電器 紡織 百貨 醫(yī)藥等行業(yè) 目前封箱機競爭日趨激烈 未來的封箱機將配合產業(yè)自動化趨勢 促進包裝設 備總體水平提高 發(fā)展多功能 高效率 低消耗的包裝設備 而封箱機技術也正朝 著以下幾個趨勢發(fā)展 機電一體化 機功能多元化 結構設計標準化 控制智能化 結構運動高精度化 1 1 2 封箱機的發(fā)展狀況 隨著世界科技的發(fā)展 發(fā)達國家已經把核能技術 微電子技術 激光技術 生 物技術和系統(tǒng)工程融入了傳統(tǒng)的機制造技術中 新的合金材料 高分子材料 復合 材料 無機非金屬材料等新材料也得到了推廣應用 封箱機的集成化 智能化 網 絡化 柔性化將成為未來發(fā)展的主流 1 2 1 國外封箱機的發(fā)展狀況 國外的封箱機工業(yè)技術的發(fā)展大體經歷了以下幾個幾段 簡單機化 初級自動 化 自動封箱機 計算機控制的高度自動化封口機 20 世紀 40 年代中期 在食品 卷煙 火柴等行業(yè)最先使用了封箱機對產品包 裝箱進行封口 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 50 年代 封箱機上廣泛采用了光電管 電氣開關實現了封箱機的初級自 動化 60 年代 在封箱機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 紙箱膠帶封箱機設計 2 電氣 液壓 氣動等綜合技術 出現了自動封箱機 70 年代 由于采用電子計算機 對封箱機進行控制 進一步了解單片機和自動化封箱機的水平 80 年代 封箱機行 業(yè)大量的應用了高新技術 如微電子技術 激光技術 超聲波技術以及光電纖維等 從而使封箱機及生產線高度自動化 使用效果更加理想可靠 包裝封口質量更加提 高 經過 60 多年的發(fā)展 國外封箱機的發(fā)展已經形成了獨立完整的體系 成為機制 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 包裝工藝和包裝機完整而獨立的工業(yè)體系 其包裝工業(yè)總產值占國 民經濟總產值 3 據美國行業(yè)調查分析 其封箱機最大使用行業(yè)是食品產業(yè) 其次 是飲料產業(yè) 家庭清潔用品與化妝品產業(yè) 醫(yī)藥用品及煙草業(yè) 美國當前前景看好 的封箱機是 水平枕式微機控制 配有伺服電機和薄膜張力好的電力控制裝置的包 裝機 今后微電子 電腦 工業(yè)機器人 智能型 圖像傳感技術和新材料等在包裝 機中將會得到越來越廣泛的應用 使包裝機日趨向自動化 高效率化 節(jié)能化方向 發(fā)展 德國的封箱機在計量 制造 技術性能方面均屬世界一流 該國生產的啤酒 飲料灌裝成套設備生產速度快 自動化程度高 可靠性好 主要體現在 工藝流程 的自動化 生產效率高 滿足了交貨期短和降低工藝流程成本的要求 設備具有更 高的柔性和靈活性 主要體現在生產的靈活性 構造的靈活性和供貨的靈活性 以 適應產品更新換代的需要 利用計算機和仿真技術提供成套設備 故障率低 可以 進行遠程診斷服務 對環(huán)境污染少 主要包括噪音 粉塵和廢棄物的污染 意大利生產的封箱機中 40 是食品封箱機 如糖果包裝機 茶葉包裝機 灌 裝機等 產品的特點是外觀考究 性能優(yōu)良 價格便宜 意大利包裝機行業(yè)的最大 優(yōu)勢就在于可以按照用戶的要求進行設計和生產 并能保證很好地完成設計 生產 試驗 實現監(jiān)督 檢驗 組裝 調整和用戶需求分析等 日本是封箱機的后起之秀 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 60 年代至 70 年代 封箱機的產值平均每年增長 20 70 年代初期達到世界先進水平 成為第二包裝大國 封箱機的平均年產量是 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 仿制 創(chuàng) 新和經營 德國的封箱機也很發(fā)達 它擁有幾家在世界上號稱規(guī)模最大的包裝機廠 它的 包裝機產品大量用于出口 此外 英國 法國 瑞典 瑞士等國家的封箱機業(yè)各有優(yōu)勢 它們都在不斷研 制新型封箱機 都有久享盛譽的封箱機供應國內外市場 3 1 2 2 國內封箱機的發(fā)展狀況 紙箱膠帶封箱機設計 3 1 我國封箱機概況 解放前 我國封箱機基本上是空白的 絕大部分產品都不用包裝 只有少數產 品采用手工包裝 因此談不上不上包裝機化 只有上海 北京 天津 廣州等幾大 城市有英 美等國進口的啤酒 汽水灌裝機及卷煙小包裝機等 解放后的 30 年間 我國封箱機的發(fā)展相當緩慢 1956 年我國生產了第一臺卷 煙小包裝機 20 世紀 60 年代 我國又生產了果酒 啤酒灌裝機 20 世紀 70 年代木 逐漸開發(fā)了真空包裝機等 但是還沒有形成包裝工業(yè)體系 進入 20 世紀 80 年代 由于國民經濟迅速發(fā)展 對外貿易不斷擴大人民生活水 平顯著提高 對產品的包裝要求越來越高 迫切要求包裝實現機化 自動化 從而 大大促使了包裝機的發(fā)展 包裝機在國民經濟中占有的位置越來越重要 20 世紀 90 年代以來 包裝機工業(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)的機工業(yè)的平均增長值高 4 7 包裝機工業(yè)已經成為我國國民經濟中不可缺少的非常重要的新興行業(yè) 隨著我國商品經濟的繁榮和人民生活水平的提高 封箱機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量和安全的監(jiān)督力度 對食品的生產加 工包裝技術都提出了新的要求 一批生產企業(yè)先后投入資金進行包裝設備的技術改 造和生產技術的創(chuàng)新 在一定程度上提升了我國封箱機的水平和市場競爭力 盡管我國封箱機包裝技術的水平有了提高 但是我國的包裝箱機包裝技術與發(fā) 達國家的相比在競爭中還是明顯處于弱勢 無論在產品品種 技術水平還是產品質 量方面都有一定的差距 并且我國包裝機行業(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)包裝機的升級換代和包 裝技術的創(chuàng)新 我國的包裝機多以單機為主 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 生產效率高 包裝 精度高的成套食品包裝生產線 導致很大一部分國內的市場份額被國外品牌所占領 我國的食品包裝機發(fā)展空間依然廣闊 食品包裝機包裝技術的水平有待迫切開發(fā)的 需要 日前 隨著包裝機技術含量日趨增加 國外已經已將很多先進技術應用在包裝 機上 如遠距離遙控技術 步進電機技術 自動柔性補償技術 激光切割技術 信 息處理技術等 國內現有的一些包裝機技術含量較低 先進技術應用較少 國內包 裝機低水平重復建設對行業(yè)產品的升級換代和創(chuàng)新已經構成了阻礙 另外 包裝機 市場日趨壟斷化 目前中國除了瓦楞紙箱包裝機和一些小型包裝機有一定規(guī)模和優(yōu) 勢外 其他包裝機幾乎不成體系和規(guī)模 特別是市場上需求量大的一些成套包裝生 紙箱膠帶封箱機設計 4 產線 在世界包裝市場中均被幾家大包裝機企業(yè) 集團 所壟斷 包裝機零部件生 產專業(yè)化 國際包裝界十分重視提高包裝機加工和整個包裝系統(tǒng)的通用能力 所以 包裝機零部件生產專業(yè)化是發(fā)展的必然趨勢 很多零部件不再由包裝機廠生產 而 是由一些通用的標準件廠生產 某些特殊的零部件由高度專業(yè)化的生產廠家生產 真正有名的包裝機廠將可能是組裝廠 產品向多功能與單一 高速兩極化發(fā)展 包 裝機的最終作用在于提高生產效率和產品多樣化 包裝機行業(yè)面對市場的需求和如 何趕上甚至超越發(fā)達國家的包裝機 及如何加大自主創(chuàng)新的步伐 力爭在短時間內 開發(fā)出一批具有自主知識產權和國際先進水平的產品 是擺在我國封箱機機企業(yè)面 前的緊迫任務 4 1 3 課題研究的內容以及采取的方法 課題研究內容為 封箱機的原理及結構 首先制定出設計過程中各部分的方案 如傳動方案 結構方案 壓帶機構 封箱機構的方案等 利用方案的對比的要求 確定最佳方案 然后根據這套方案進行具體設計 如強度校核 尺寸選擇 材料選 擇等 擬采用的方法是理論推導和計算繪圖分析的方法 機械裝備現代設計方法也為 我們提出了很多的新思路 如機構的運動分析 機構的力學分析 利用 CAD CAM 進行設計等 在設計過程中我們應該綜合運用這些方法 可以使設計更為細致 另 外 要使我們的設計盡量優(yōu)化 以達到符合要求的性價比 1 4 技術參數要求 1 包裝速度 15 箱 min 2 適合紙箱尺寸 長 180 500mm 寬 150 500mm 高 125 500mm 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 紙箱膠帶封箱機設計 5 第二章 方案設計 2 1 傳送機構方案設計 2 2 1 方案一 間歇式傳送 1 槽輪機構 槽輪由主動撥盤 從動槽輪和機架組成 主動撥盤以一定加速度勻速轉動 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 撥盤撥動槽輪轉動 直到圓銷與槽輪的槽脫離為止 如此循環(huán) 實現槽輪的間歇運動 如圖 1 所示 圖 1 槽輪機構 2 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桿上任一點軌跡 為圓的運動 依靠連桿上的特殊結構來推動其上物品 實現間歇式的傳送 如圖 2 所 示 紙箱膠帶封箱機設計 6 圖 2 曲柄連桿機構 3 其他機構 可以實現間歇式運動的其他機構還有 不完全齒輪 曲柄搖塊機構等 在此未 考慮選用 故不作詳細說明 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 2 2 封箱機構方案設計 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 彈簧未畫出 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子 具體方案示意圖 如圖 3 紙箱膠帶封箱機設計 7 紙箱膠帶封箱機設計 8 圖 3 封箱過程示意圖 2 3 設計方案的確定 以上各種機構的設計方案中各有優(yōu)缺點 需要對其進行比較分析 選擇最終的 方案 2 3 1 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 機轉速不變 其每次傳送距離與停留時間是固定的 考慮到現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過帶傳動 齒輪傳動 傳 送帶傳遞到封箱機構下 2 3 2 封箱機構設計方案的確定 上面設計的封箱機構的方案我們可以簡單設計成 2 滾輪的 當箱體從右往左行 進時 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 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 當箱體完全通過時 機構回到初始狀態(tài) 依靠彈簧回到初始狀態(tài) 圖 中未畫出 紙箱膠帶封箱機設計 9 圖 4 封箱機構的改進圖 2 3 3 調節(jié)機構設計方案的確定 1 高度調節(jié)機構選用絲杠 確定為手動調節(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 水平寬度的調節(jié)使用同軸的旋向相反的絲桿 可以實現兩邊對稱的調節(jié) 第三章 傳送裝置設計 根據上述選定的傳送機構方案 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 結構如下圖示 紙箱膠帶封箱機設計 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 3 1 電動機的選用 3 1 1 電動機的性能和分類 電動機可分為交流電動機和直流電動機兩大類 現就這兩種類型電機論述如下 1 交流電動機 交流電動機簡單 耐用 可靠 易維護 價格低 特性硬 但起動和調速性能 差 輕載時功率因素低 一般在無調速要求的機械廣泛應用 在可變級頻率電源供 電下可平滑調速 2 直流電動機 直流電動機的調速性能好 范圍寬 采用電子控制 能充分適應各種機械負載 特性的需求 但它的價格貴 維護復雜且需要直流電源 因此只有在交流電動機不 能滿足要求時才采用 其中串勵電動機的特點是起動轉矩大 過載能力大 特性軟 適用于電力牽引機械等 復勵電動機的起動轉矩和過載能力比并勵電動機大 但調 速范圍稍窄 3 1 2 選擇電動機應綜合考慮的問題 選擇電動機應綜合考慮的問題 1 根據機械的負載性質和生產工藝對電動機的起動 制動 反轉 調速等要 求 選擇電動機的類型 2 根據負載轉矩 速度變化范圍和起動的頻率程度要求 考慮電動機的溫升 限制 過載能力和起動轉矩 選擇電動機的功率 所選電動機的功率應留有余量 紙箱膠帶封箱機設計 11 負載率一般取 0 8 0 9 過大的備用功率會使電機的效率降低 對于感應電動機 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 方式選擇電動機的結構形式 除此之外 選擇電動機還必須考慮運行的可靠性 設備的供貨情況 安裝檢修 的難易 以及產品的價格 建設費用和生產過程前后期電動機功率變化關系等各種 因素 3 1 3 本傳動機構電動機的類型選擇 由于本設計中電動機是用來給傳動機構做動力 且載荷平穩(wěn) 常溫下連續(xù)運轉 生產批量為小批量 所以按工作要求及工作條件選用三相異步電動機 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 選擇電動機的功率 容量 電動機功率選擇是否合適 對電動機的工作和經濟性都有影響 功率過小不能 保證工作機的正常工作 若功率選得過大 電動機的價格高 效率和功率因數都較 低 造成浪費 負荷穩(wěn)定 或變化很小 長期連續(xù)運轉的機械 例如運輸機 可按照電動機的額 定功率選擇 而不必校驗電動機的發(fā)熱和起動轉矩 選擇時應保證 rP 0 式中 電動機額定功率 kW 0P 工作機所需電動機功率 kW r 所需電動機功率有下式計算 rP W 式中 工作機所需有效功率 有工作機的工藝阻力及運行參數確定 W 電動機到工作機的總效率 傳動裝置的總效率 有傳動裝置的組成確定 多級串聯的傳動裝置的總效率 為 W 321 B 確定電動機的轉速 選擇電動機 除了選擇合適的電動機系列及容量外 尚需確定適當的轉速 因 為容量相同的同類電機 可以有不同的轉速 電動機轉速相對工作機轉速過高時 勢必使傳動比增大 致使傳動裝置復雜 外廓尺寸增大 制造成本高 而選用電動 紙箱膠帶封箱機設計 12 機轉速過低時 優(yōu)缺點剛好相反 因此 在確定電動機轉速時 應分析比較 權衡 利弊 安最佳方案選擇 考慮到包裝速度 包裝箱長度 180mm 550mm 因此輸送帶速度min 15箱 v 應滿足 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適當提高該處取運輸帶速 v 0 5m s 本設計中運輸帶運輸的是紙箱 假設運輸箱體的質量 M 50kg 運輸帶滾筒直 徑 D 100mm 查 機械設計使用手冊 表 1 1 39 知 紙箱與皮帶之間的摩擦系數 為 0 4 0 5 取 0 45 則 運輸帶的有效拉力 F mg 0 45 50 9 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 齒 輪 4軸 承 滾 筒 帶 按 機械設計課程設計手冊 表 4 2 9 取 聯軸器效率 0 99聯 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 99 0 97 0 98 0 96 0 95 0 814 所需電動機效率 P 0 14 KWr w81 0 滾筒轉速 95 54 r minwnD v 6 5 查 機械設計課程設計手冊 表 4 12 1 選擇 Y801 4 型號電動機 其額定功率 0 55 KW 同步轉速 1500 r min 滿載轉速 1390 r min 0P 紙箱膠帶封箱機設計 13 由 機械設計課程設計手冊 表 4 12 2 查得電動機中心高 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電動機的滿載轉速 和工作機軸的轉速 由 0nWni 算出 然后將總傳動比合理地分配給各級傳動 總傳動比等于各級傳動比的連乘wn 0 積 即 21i 當設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 造成尺寸不緊湊 結構不協調 成本高 維護不便等許多問題 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 本設計中 傳動裝置的總傳動比 14 55iwn 054 913 根據 機械設計課程設計手冊 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計算 在選出電動機型號 分配傳動比之后 應將傳動裝置中各軸的傳遞功率 轉速 專據計算出來 為傳動零件和周的設計計算提供依據 1 各軸的轉速可根據電動機的滿載轉速及傳動比進行計算 2 各軸的功率和轉矩均按輸入計算 有兩種計算方法 其一是按工作機的需要 功率計算 其二是按照電動機的額定功率計算 前一種方法的優(yōu)點是 設計出的傳 動裝置結構尺寸較為緊湊 而后一種方法 由于一般所選定的電動機額定功率 略0P 紙箱膠帶封箱機設計 14 大于所需電動機功率 故根據 計算出個州功率和轉矩較實際需要的大一些 設rP0 計出的傳動零件的結構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 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 電動機的 0 軸 各 軸的輸入功率為 各軸轉速為 各軸的輸入轉矩21 P 21n 為 則本設計中傳動系統(tǒng)各軸功率 轉速和轉矩的計算為 21T 0 軸 0 軸即電動機軸 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 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 紙箱膠帶封箱機設計 15 9 55 9 55 12 Nm3T3n P 54 91023 整理各軸運動及動力參數如下 軸名 功率 kw 轉矩 mNT 轉速 in r 電機軸 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和工作機之間的獨立的封閉的傳動裝置 由于減速器具有 結構緊湊 傳動效率高 傳動準確可靠 使用維護方便等特點 故在各種機械設備 中應用甚廣 3 4 1 減速器性能和分類 減速器按其機構分為 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 當軸產生彎曲變形時 載荷在齒寬上分布不均勻 因此 軸應具有較大的剛度 并盡量使高速齒輪遠離輸入端 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 8 60 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 8 22 斜齒輪及螺旋齒輪為 8 40 3 4 2 減速器類型的選擇 由前面計算知本設計所用減速器傳遞的功率 P 0 14 kW 傳動比 8 732 輸減i 入轉速 n 1390 r min 則選擇兩級圓柱齒輪 ZLY 減速器 由 機械設計實用手冊 表 9 1 2 查得 兩級減速器總中心距 a 192mm 80mm 112mm 1a2 紙箱膠帶封箱機設計 16 根據表 9 1 4 選取減速器公稱傳動比系列 5 8i 根據表 9 2 3 ZLY 型減速器低速級許用輸入功率 1 4 kW1P 根據表 9 2 9 ZLY 型減速器外形尺寸設計減速器的尺寸 3 5 帶傳動的設計 帶傳動的類型很多 根據 機械設計實用手冊 表 8 1 1 長用帶傳動的類型 特點及應用 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 軌上用于輸送箱體的帶則選用聚酰胺片基復合平帶 3 5 1 平帶傳動 平帶傳動在機械傳動中應用較普遍 它的特點是 結構簡單 能適應多種傳 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 適于體積較大的機具之間的傳動 膠帶有彈性 傳動中產生打滑 可 以緩和沖擊載荷和短時過載 又安全作用 不能保持準確穩(wěn)定的速比 軸和 軸承上受壓力較大 聚酰胺片基復合平帶按承載層 聚酰胺片基 的能力 抗拉強度 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 機械設 計實用手冊 表 8 1 39 本設計中采用聚酰胺片基復合平帶傳動設計可以參照 機械設計實用手冊 表 8 1 35 進行 但應考慮下列幾點 1 選擇帶型時 現根據用途 載荷的大小和變化情況按 機械設計實用手冊 表 8 1 40 選擇貼面類型 然后再根據設計功率 和小帶輪轉速 由 機械設計實用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 并應使帶速 10 15m s min 3 曲撓次數 應小于 15 50 小帶輪直徑大時取高值 若 則umins1 umin 應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 設計功率 kW ddA 紙箱膠帶封箱機設計 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 查表 8 1 38 聚酰胺片基復合平帶的基本額定功率 kW 查表 8 1 41 0P 根據上式算出帶寬 再結合所要輸送箱體的寬度 初步確定輸送帶的寬度 并 按 機械設計實用手冊 表 8 1 39 選取標準值 取 250mm 選用兩根該帶 b 由以上推理計算可知 本設計中使用的聚酰胺片基復合平帶為 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 的聚酰胺片基復合平帶 3 5 2 V 帶傳動 V 帶比平帶應用更廣泛 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 結構簡單 成本低 制造 使用 維護方便 能適應多種復 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 能更好地適應多種傳動形式 簡化傳動機構 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) 本設計中使用的是 A 型普通 V 帶 基準寬度制 其截面尺寸見 機械設計實用 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 基準長度系列見 機械設計實用手冊 表 8 1 8 根據型號可以外購到該 V 帶 1 V 帶的基本參數 1 確定計算功率 cP 已知 kw13 0 min 83 2rnm 查 機械設計基礎 表 13 8 得工況系數 2 1 AK 則 kwkPKAc 156 0 2 選取 V 帶型號 根據 c mn查 機械設計基礎 圖 13 15 選用 Z 型 V 帶 紙箱膠帶封箱機設計 18 3 確定大 小帶輪的基準直徑 d a 初選小帶輪的基準直徑 md501 b 計算大帶輪基準直徑 mdid 5 12 2 12 帶 圓整取 誤差小于 5 是允許的 m5 4 確定 V 帶的基準長度和傳動中心距 a 中心距 2 7 021021 dda 初選中心距 b 基準長度 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 z LArKPc 0 紙箱膠帶封箱機設計 19 a 查 機械設計基礎 表 13 3 得 min 1390rnm md501 kwP b 查表得 2i 帶 rm k03 c 由 查表得 包角修正系數 9 15 95 K d 由 與 V 帶型號 Z 型查表得 Ld70 L 綜上數據 得 92 0 95 0 3 15 2 z 取 合適 01 z 8 V 帶傳動的主要參數整理并列表 帶型 帶輪基準直 徑 mm 傳動比 基準長度 mm 中心距 mm 根數 Z 1250 ad2 5 710 214 1 2 帶輪結構的設計 1 帶輪的材料 采用鑄鐵帶輪 常用材料 HT200 2 帶輪的結構形式 V 帶輪的結構形式與 V 帶的基準直徑有關 小帶輪接電動機 較小 所mda501 以采用實心式結構帶輪 3 6 主軸部分的設計 3 6 1 軸材料的選擇 主軸零件要求材料具有良好的機械強度 韌性和耐磨性 這些性質是通過熱處 理方法實現的 因此要求材料具有良好的淬火硬度 同時保持材料內在的韌性 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 對應力集中的敏感性較低 同時也可以用熱 處理或化學處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度 故采用碳鋼制造尤為廣泛 45 紙箱膠帶封箱機設計 20 號鋼等優(yōu)質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 以及表面強化處理 如噴丸 滾壓等 對提高軸的抗疲勞強度都有著顯著的效果 由于此設計中軸主要傳遞運動 且受力較小 選擇 45 鋼作為軸的材料 調質處 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 3 5 y MPa 取較小值 mm2 則軸的最小許用直徑為 30 y 0A012 33min00 12 954pdAm 軸上鍵槽對軸有削弱作用 所以本次設計選取最小主軸直徑 mm 16in d 2 軸上各段長度和直徑的初步確定 如圖 6 1 所示 根據總體分析取主軸總長 mm 在根據軸上各段的作用 30 l 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 1621 dl 初定尺寸 mm 軸上 3 段安裝滾筒 初定尺寸 202 dl mm 軸上 4 段安裝深溝球軸承 初定尺寸 mm 5603 l 014 dl 3 軸承與軸上配件的選擇 根據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 14720 BDd6 0min sy mm mm mm 5mina 3maxaxY 鎖緊螺旋主要用來鎖緊帶輪 實現軸向定位 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 1 2 14 M 紙箱膠帶封箱機設計 21 mm 小徑 mm 由表 查得 選擇圓螺母的螺紋規(guī)格為1 32 d12 d 1 75 GB T810 1988 其基本尺寸為 外徑 mm 厚度 mm 外小倒角4 M25 kd6 m 鏈輪用緊定螺釘來實現軸向定位 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 6 hlb 51 hlb 4 精確確定各軸段的尺寸 軸 1 段 mm16201 dl 軸 2 段 mm2 軸 3 段 mm53l 軸 4 段 mm014 d 3 6 3 主軸的載荷分析 根據文獻 進行受力分析和彎矩及扭矩的計算 3 1 軸的受力確定 首先根據軸的結構 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 紙箱膠帶封箱機設計 22 水平面 0 XF021 NHrNHF 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 0 yF0321 rNVF 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 12348623T m 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 按彎扭合成應力校核軸的強度 進行校核時 通常只校核軸上最大彎矩和扭矩的截面 即危險截面 E 的強度 根據軸單向旋轉 扭轉切應力為不對稱循環(huán)變應力 取 軸的計算應力75 0 MPa 22221 3 460 75486 1EcaMT 前已選軸的材料為 45 鋼 調質處理 由 機械設計實用手冊 表 查得 1 5 紙箱膠帶封箱機設計 23 MPa 因此 故安全 60 1 1 ca 2 精確校核軸的疲勞強度 截面 E 左側 抗彎截面系數 mm3428351 0 3 d 抗扭截面系數 mm372 截面 E 左側的彎矩 M 為 9546032 318 7Nm 截面 E 上的彎曲應力 MPa 18 7 b 截面 E 上的扭轉應力 MPa 1465 23T 軸的材料為 45 鋼 調質處理 由 機械設計實用手冊 表 查得抗拉強 1 5 度 彎曲疲勞強度 MPa 扭轉疲勞極限 MPa 650BMPa 1270 1 截面上由于軸肩而形成的理論主應力集中系數 及 按表 查得 因 23 可查得 067 32dr 7 305 dD14 2 0 又由附圖 3 1 可查得 軸的材料的敏感系數為 8 q 故有效應力集中系數為 93 1 4 2 801 1 k 855 q 由附圖 查得 尺寸系數 由附圖 查得 扭轉系數 1 237 1 3 軸按精車加工 由附圖 查得 表面質量系數為87 0 1 43 軸未經表面強化處理 即 則得 綜合系數為 q 紙箱膠帶封箱機設計 24 72 18 07 931 kK3 5 又由附圖 得 低碳鋼的特性系數 1 63 取2 0 0 取15 5 于是計算安全系數 的值 得caS1 290 5372 1 maKS 82 181 a 5 10 9 222 SSca 故可知其安全 由于左右兩側結構為對稱形式 且所受載荷相同 對稱分布 故可知另一側也安全 因此軸的強度是足夠的 3 6 5 軸承的強度校核 主軸的軸承主要受徑向力 N 22293 0415 30 16AxAyF 額定靜負荷的計算公式 rCPS00 式中 基本額定負荷計算值 單位 N 當量靜負荷 單位 N 0 旋轉軸承安全系數 S 由于軸承受較小的沖擊負載荷 2 0 N 則0S03 16APF 紙箱膠帶封箱機設計 25 0 02 30 16 321 98RCSPNCk 故所選軸承能滿足靜負荷要求 軸承的基本額定動載荷 hmdnTfp 式中 C 基本動載荷計算值 N P 當量動載荷 N 壽命系數 由表 7 2 4 2 選取 1 970hf 速度系數 由表 7 2 5 2 選取 1 166nf 力矩負荷系數 由表 7 2 5 2 選取 2 0m 定負荷系數 由表 7 2 6 2 選取 1 8df 溫度系數 取 1 0T 故 1 9702 830 162 4 586hmd rnTfCpkNCk 故所選軸承能滿足動負荷要求 3 7 聯軸器的選用 聯軸器按計算轉矩 進行選擇 要求所選聯軸器允許的最大轉矩大于計算轉矩cT 且孔徑應與被連接的兩軸直徑一致 cT 聯軸器的類型應根據工作要求選擇 一般多采用可移式聯軸器 它可以補償由 于制造 安裝生產的徑向位移和角位移 在啟動頻繁 變載荷 高速級正反轉的場 合 應采用彈性聯軸器 本設計中電動機與減速器高速軸之間使用聯軸器 根據 機械設計實用手冊 聯軸器的計算轉矩公式 9550 Nm 1 3 9550 4 9 NmcTKn PwT13905 式中 紙箱膠帶封箱機設計 26 公稱轉矩 NmnT T 理論轉矩 Nm n 工作轉速 r min 驅動功率 kW wP K 工作情況系數 由 機械設計實用手冊 表 4 2 2 查得 K 1 3 再根據軸徑的大小查 機械設計實用手冊 表 4 2 19 選用 TL3 聯軸器 其主要 參數如下 TL3 軸孔直徑范圍為 16 22mm 公稱轉矩 63 Nm 合適 許用轉速 n nT 4700 鐵 n 合適 0n 3 8 滾筒的設計與計算 簡單的帶式輸送機上裝有傳動滾筒和張緊滾筒 較復雜的結構上還設有該項滾 筒 用以增加包角或改變輸送方向 常用的滾筒結構型式見 實用機械設計手冊 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 滾筒基本參數和尺寸見 實用機械設計手冊 表 13 3 9 重型帶式輸送機多采用各種類型的多滾筒傳動方式 以增加傳動功率 見 實 用機械設計手冊 圖 13 3 5 根據滾筒在本設計中的作用以及它與封箱機的連接形式 設計結構簡單 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 紙箱膠帶封箱機設計 27 第四章 封箱機構設計 4 1 工作臺高度的調節(jié)機構 為適應不同生產線的要求 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整 可調范圍是 20cm 由于 4 根支柱上的孔是 矩形分布的 調節(jié)起來特別容易 采用這種設計 具有簡單 方便的優(yōu)點 4 2 紙箱寬度調節(jié)機構 4 2 1 導向桿的設計 本設計中 導向桿用于使隨輸送帶動作的紙箱由于導向桿的作用 使箱體自動 調節(jié)對中位置 并進入封箱位置中 完成紙箱的自動封箱動作 結合 機械設計實 用手冊 選用 45 鋼作為導向桿的材料 可以將寬度調節(jié)桿設計成如圖 4 1 所示的結構 圖 4 1 導向桿 4 2 2 寬度調節(jié)機構 紙箱膠帶封箱機設計 28 為適應各種紙箱的寬度 兩調節(jié)桿的寬度在 150 500mm 范圍內可調節(jié) 調節(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 當旋轉調節(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 于是兩調節(jié)桿靠攏或向兩邊分開 以適應不同的箱體寬度 圖 4 2 調節(jié)導帶寬度圖 4 3 紙箱高度調節(jié)機構 高度調節(jié)機構選用絲杠 確定為手動調節(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 紙箱膠帶封箱機設計 29 圖 4 3 紙箱高度調節(jié)機構 4 4 刀架部件設計 該機構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 由于是膠帶封箱機封箱質量的關鍵部件 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 刀架結構如圖 4 4 所示 在當箱體進入工作空間后 箱體在側面的齒將皮帶的 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 紙箱膠帶封箱機設計 30 圖 4 4 刀架結構如 4 5 刀片的設計 膠帶刀片設計如圖 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 斷口就會迅速擴大 直到全部切斷 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 盡可能的使刀片一次性切斷膠帶 20 圖 4 4 刀片的結構圖 4 6 壓帶機構的設計 壓帶機構初步選定采用四連桿機構 連桿機構的共同點是原動件的運動都要經 過一個不與機架直接相連的中間構件才能傳動從動件 即連桿機構 連桿機構具有以下一些傳動特點 紙箱膠帶封箱機設計 31 連桿機構中的運動副一般均為低副 其運動副元素為面接觸 壓力較小 承載 能力較大 潤滑好 磨損小 加工制造容易 且連桿機構中的低副一般是幾何密封 對保證工作的可靠性有利 在連桿機構中 在原動件的運動規(guī)律不變的條件下 可用改變各相對長度來使 從動件得到不同的運動規(guī)律 在連桿機構中 連桿上個點的軌跡是各種不同形狀的曲線 其形狀隨著各構件 相對長度的改變而改變 故連桿曲線的形式多樣 可用滿足一些特定工作需要 連桿機構也存在如下一些缺點 由于連桿機構的運動必須經過中間桿件進行傳遞 因而傳動路線較長 易產生 較大的誤差積累 同時也使機械效率降低 在連桿