畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
職教 學(xué)院 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè) 班級 學(xué)生
題目： 圓形食品罐頭自動貼標機的設(shè)計
畢業(yè)設(shè)計（論文）
課題的意義及培養(yǎng)目標：
畢業(yè)設(shè)計是在校學(xué)習(xí)課程中一個很重要的環(huán)節(jié)，通過讓學(xué)生對啤酒貼標機的設(shè)計，把學(xué)生在校所學(xué)的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識綜合地進行應(yīng)用。使學(xué)生在學(xué)完全部理論課程和專業(yè)課程以后，進一步地鞏固和擴大專業(yè)知識，鍛煉學(xué)生實際動手能力。培養(yǎng)學(xué)生從接到一項設(shè)計課題開始到設(shè)計出完整的全套圖紙及設(shè)計說明書為止整個設(shè)計步驟的具體操作（收集資料、寫開題報告、進行方案比較并確定設(shè)計方案、設(shè)計總裝圖、部裝圖及零件圖、撰寫設(shè)計說明書），為學(xué)生畢業(yè)后的實際工作能力打下良好的基礎(chǔ)。
設(shè)計（論文）所需收集的原始數(shù)據(jù)與資料：
采用無級變速機構(gòu)罐徑在60-130毫米，罐高為50-160毫米時均可使用，黏貼速度為37.5-177米/分，根據(jù)相關(guān)工藝條件，對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進行設(shè)計
課題的主要任務(wù)（需附有技術(shù)指標分析）：
該生主要負責以下幾部分工作：
1. 通過畢業(yè)實習(xí)，收集所需要的有關(guān)設(shè)計數(shù)據(jù)、資料。
2. 整理所收集的設(shè)計數(shù)據(jù)及資料，經(jīng)分析比較后確定自己的設(shè)計方案。
3. 方案確定后，進行參數(shù)設(shè)計計算。
4．設(shè)計總體裝配圖。
5. 設(shè)計后標部分的部裝圖。
6．設(shè)計零件圖?！ ?
7．整理并打印設(shè)計說明書。
設(shè)計（論文）進度安排及完成的相關(guān)任務(wù)（以教學(xué)周為單位）：
周 次
設(shè)計（論文）任務(wù)及要求
第1～3周
畢業(yè)實習(xí)，收集所需要的數(shù)據(jù)及資料
第4周
整理資料，經(jīng)分析比較后，確定設(shè)計方案
第5～7周
進行參數(shù)設(shè)計計算
第18～12周
進行部裝圖的設(shè)計
第13～15周
進行零件圖的設(shè)計
第16～17周
整理并打印設(shè)計說明書
學(xué)生簽名： 日期：
指導(dǎo)教師： 日期：
教研室主任： 日期：
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圓形食品罐頭自動貼標機的設(shè)計
1 緒 論
1.1 貼標機的簡介
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，包裝機械也在日新月異地變化著。在罐頭的瓶裝包裝貼標機方面,己由原來的單標或雙標貼標機發(fā)展到現(xiàn)在的多標貼標機，使罐頭在外觀檔次上大大提高。市場對罐頭品質(zhì)和風味的追求越來越高，罐頭行業(yè)對高檔次灌裝設(shè)備也有了迫切的需求。
貼標機械有機架，傳動裝置系統(tǒng)、標簽供給裝置系統(tǒng)、貼標對象物（瓶罐包裝件）的傳送裝置系統(tǒng)，涂膠裝置，貼標整理裝置和檢測連鎖控制裝置等組成。先僅將主要裝置分述如下。
標簽供送裝置 ，貼標原理如下：回轉(zhuǎn)式機械轉(zhuǎn)鼓貼標機，其特點是：利用兩個機械轉(zhuǎn)鼓進行取標，傳送和貼標工作。帶貼標的圓柱身瓶罐類包裝件有板鏈輸送機載運供給，經(jīng)分件供送螺桿傳送，分割成要求的等間距而到達回轉(zhuǎn)工作臺，此時裝在工作臺上方的定位壓頭受凸輪控制下降，加于帶貼標瓶罐包裝件頂部，使它們在回轉(zhuǎn)工作臺上處于確定位置而運行。粘貼標簽由取標轉(zhuǎn)鼓和標簽的協(xié)調(diào)運動實現(xiàn)。取標轉(zhuǎn)鼓連續(xù)回轉(zhuǎn)，膠涂裝置在其標版上涂布適量的粘接膠液，當他轉(zhuǎn)到固定的標簽盒前部的標簽接觸時，取標轉(zhuǎn)鼓將粘取最前方的那張標簽，作回轉(zhuǎn)傳送，當轉(zhuǎn)到由夾子的貼標轉(zhuǎn)鼓相接處時，夾子將標簽從取標轉(zhuǎn)鼓上夾走，夾子受凸輪控制而夾上標簽作回轉(zhuǎn)運動，當與回轉(zhuǎn)工作臺上再運來的待貼標瓶罐裝件表面相接觸時，夾子抬起，松開夾持，標簽被粘貼到瓶罐表面上。之后，在回轉(zhuǎn)工作臺作回轉(zhuǎn)工作時，定位器在凸輪控制下作自傳性運動。轉(zhuǎn)到某一個角度，以便接受刷子和海綿滾輪的磨礪，使標簽貼牢實整齊。完成貼標的瓶罐包裝件由星型撥輪自回轉(zhuǎn)工作臺撥送到板鏈輸送機上排出。
標簽傳送裝置，標簽傳送裝置是自動貼標機的重要組成部分，其功能是與供標裝置和涂膠裝置等配合，自動表盒采取標簽并進行傳送，且完成有關(guān)涂膠工作，最后把標簽粘貼到待貼標對象。
涂膠裝置，涂膠裝置多種多樣，常用的由圓盤式涂膠裝置、輥式涂膠裝置、滾子式涂膠裝置等。
貼標整理裝置，標簽由取標裝置粘取傳遞給貼標轉(zhuǎn)鼓作傳送，傳送中接受涂膠，最后轉(zhuǎn)移粘貼到包裝件上。然而在標簽粘付到包裝件上的初始階段內(nèi)，由于受到標簽材質(zhì)、包裝件貼標表面狀態(tài)及粘合劑初期粘接性能等因素的影響，尚不一定能達到良好的貼合狀態(tài)，為使所貼標簽發(fā)揮設(shè)計要求功能，起到美化包裝的裝潢作用，保證搬運過程中標簽不脫落，貼標操作中應(yīng)確保標簽按設(shè)計要求平整牢靠的貼合到包裝件表面。
1.2 貼標機的發(fā)展現(xiàn)狀
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，包裝機械也在日新月異地變化著。在罐頭的瓶裝包裝貼標機方面,己由原來的單標或雙標貼標機發(fā)展到現(xiàn)在的多標貼標機，使罐頭在外觀檔次上大大提高。
我們認為，如果單靠引進進口貼標機，那也是人家換代或落后的產(chǎn)品，而且完全進口貼標機對任何一個國內(nèi)罐頭企業(yè)也是不現(xiàn)實的。鑒于此，我們通過對國內(nèi)外貼標機在功能、性能、價格、質(zhì)量等多方面對比考察，我們決定對我公司所有的原廣東輕工業(yè)機械集團公司生產(chǎn)的仿西德灌裝生產(chǎn)線的貼標機進行更新改造，增加貼標機功能，滿足市場需求，同時對引進的意大利生產(chǎn)的貼標機設(shè)計不合理的地方進行技術(shù)改造。
1.2.1 意大利產(chǎn)貼標機改造
1.對購進的意大利生產(chǎn)的貼標機，由于該貼標采用了三個標簽臺來完成頭標、身標、頸標、背標、頂帽標的貼標功能，其大轉(zhuǎn)盤槽凸輪設(shè)計上是托瓶盤在進瓶與出瓶全過程中，轉(zhuǎn)角次數(shù)增加,槽凸輪易磨損且貼標效果不理想。在貼標功能不變的前提下，由南海平航機械廠改為兩個標簽臺，槽凸輪選材上采用球墨鑄鐵，凸輪曲線設(shè)計上采用了拋物線過渡設(shè)計，使其運行更平穩(wěn)，貼標效果明顯改善，槽凸輪工作面更耐磨，使用壽命延長。
2.將原貼標機的標掌軸、膠轆軸與膠刀軸用同一塊頂蓋連接在一起，使其運轉(zhuǎn)過程中更穩(wěn)定，保證了貼標效果的穩(wěn)定性。同時標掌軸裝夾位采用了便捷式，更換其它瓶子直徑和標紙方便、快捷，適用大生產(chǎn)多種品種的要求。
3.將膠刀分為上下兩段，用兩個汽缸控制，可分別調(diào)節(jié)上下標的膠水厚度，即減少了膠水用量，又提高了貼標合格率。
1.2.2 國產(chǎn)仿西德貼標機改造
廣輕工機械廠引進西德技術(shù)生產(chǎn)的 723-15-4-6 型貼標機進行改造，因其只一個標簽臺，功能上只能貼頸標和身標，功能有限，為增技改貼標機的貼標功能，南海平航機械廠作了如下改造。
1.增添一個背標標簽臺，增添了頭標裝置及標刷，大轉(zhuǎn)盤槽凸輪相應(yīng)改換。具有貼頭標、頸標、身標、背標、頂帽標的功能，使雙標貼標機功能上升為無標貼標機功能，與國際接軌。
2.主標簽臺標掌軸由 4 件增加為 8 件，數(shù)量增倍，標掌轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低，使貼標穩(wěn)定性更好。由于標掌軸、夾標轉(zhuǎn)鼓、標簽盒安裝尺寸與西德克朗斯公司 30—8—6型貼標機尺寸相一致，與之具有互換性，擴展了該零配件的使用空間 。
3.該鋁件標掌為塑膠表面標掌，該塑膠表面膠輯為全不銹鋼膠轆，延長了他們的使用壽命， 降低了膠水用量。
4.膠刀分為上下兩段，用兩個汽缸分別控制，可分別調(diào)節(jié)上下膠水厚度，提高了貼標合格率，同時可降低膠水用量。
5.電氣控制方面采用了變頻調(diào)速，PLC 程序控制，提高了設(shè)備的可靠性與穩(wěn)定性，且操作箱可顯示生產(chǎn)能力和累計產(chǎn)量，便于控制與操作。
6.采用整機不銹鋼架無色有機玻璃護罩，適用更安全。
1.2.3 廣東輕工貼標機改造
廣東輕工業(yè)機械集團有限公司在新型20000瓶/時罐頭裝生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，不斷進行技術(shù)創(chuàng)新，不斷融入九十年代國際啤酒灌裝機械裝備的先進技術(shù)，自行開發(fā)研制出具有國際水平的24000瓶/時罐頭裝生產(chǎn)線和B·TB18-8-6四標貼標機。
24000瓶/時啤罐頭裝生產(chǎn)線主要設(shè)備包括有卸箱機、洗瓶機、72頭裝瓶壓蓋機、殺菌機、四標貼標機、裝箱機、洗箱機、輸瓶系統(tǒng)、輸箱系統(tǒng)、瓶蓋輸送機、CIP系統(tǒng)及中央饋電柜等。此外，還可以配套提供卸箱垛機、碼箱垛機、塑箱提升機和塑/紙箱降落機。
鑒定委員會認為，該生產(chǎn)線采用了二次抽真空灌裝、新型進出瓶裝置、無壓力輸送系統(tǒng)等多種新技術(shù)和變頻調(diào)速及PLC裝置等高新技術(shù)，為目前國內(nèi)同規(guī)模同類型產(chǎn)品中功能齊全、性能先進、運行平穩(wěn)可靠、效率高、技術(shù)水平高的啤罐頭裝生產(chǎn)線。B·TB18-8-6貼標機采用了雙標站的新穎機構(gòu)，拓寬了貼標機的功能，滿足了用戶生產(chǎn)高檔酒同時貼三至四種標的要求，還采用了國際上貼標機的某些新技術(shù)，為目前國內(nèi)貼標機中功能最齊全、性能最先進、技術(shù)水平最高的雙標站貼標機，填補了國內(nèi)空白。通過現(xiàn)場考察表明，該生產(chǎn)線和貼標機技術(shù)先進，各臺樣機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、性能可靠、操作方便、自動化程度高，其制造質(zhì)量達到設(shè)計要求。該生產(chǎn)線和貼標機的研制是成功的，均達到九十年代國際水平。
在科技發(fā)展日新月異及市場競爭日趨激烈的今天，我們應(yīng)當決心繼續(xù)堅持改革，進一步提高企業(yè)管理水平和技術(shù)水平，不斷開拓創(chuàng)新，為我國罐頭食品機械工業(yè)的技術(shù)進步繼續(xù)努力奮斗。
綜上所述 , 通過對原有貼標機的改造，即完善了貼標機功能，又不用淘汰原有貼標機，減少了固定投資，罐頭外包裝檔次得到了提高，既經(jīng)濟又實惠。
2 典型貼標機械
2.1直線式貼標機
貼標簽機（簡稱貼標機）的功能在于對貼標對象物按要求圓滿的完成粘貼標簽的工作。由于貼標加工所用的標簽由材質(zhì)、形式和形狀等方面的差別，貼標對象物的類型，品種很多，再者貼標對象物上的貼標要求不盡相同：有的只需貼一張身標，有的要求貼雙標，有的要求貼三個標簽（身標、頸標、背標），有的只要求貼封口標簽，此外，還需要適應(yīng)不同的生產(chǎn)率的要求等?；谏鲜龈鞣矫娴脑颍瑸闈M足不同條件下的貼標要求，從而導(dǎo)致包裝加工用貼標機多種多樣，即便瓶、罐貼標用貼標機也有很多種類型，不同類型品種的貼標機，它們之間存在貼標工藝和有關(guān)裝置結(jié)構(gòu)上的差別，然而它們之間也存在這共性。據(jù)此，就可以對各種各樣的貼標機作歸納，集中為直線式和回轉(zhuǎn)式貼標機兩大類型的貼標機。
進行貼標時，貼標對象物在貼標機上，自送入到完成貼標排出運行所經(jīng)過的軌跡是一條直線或近似為直線者，稱直線式貼標機。直線式貼標機安標簽形式、取標、送標裝置及貼標對象物等進行分類，可以分成很多種類，以下分別做簡單介紹。
2.1.1 直線式真空轉(zhuǎn)鼓貼標機
按所用標簽形式和貼標對象物的不同，可分為多種型式。
（1）圓柱式瓶罐包裝件貼標用直線式真空轉(zhuǎn)鼓貼標機 包括用于葉片式標簽的和用于卷盤式標簽的兩種。
（2）非圓柱式瓶罐包裝件用直線是真空轉(zhuǎn)鼓貼標機 包括用于葉片標簽和卷盤式標簽貼標的兩種形式。
2.1.2 真空機械手直線式圓柱身瓶罐包裝件貼標機
該機特點：
1.該機應(yīng)用固定式標簽盒，標簽盒容量較大，不許頻繁添標，且加標方便。
2.該機可給圓柱身瓶罐包裝件貼整周身標及小半周身標，最大貼標生產(chǎn)能力可達360pcs/min。
2.1.3 門框式直線多功能貼標機
此種貼標機由于配置有定位壓頭和采用了回轉(zhuǎn)式供送標簽裝置，因而貼標位置準確，且比其他門式貼標機有較高 生產(chǎn)能力。
2.2 回轉(zhuǎn)式貼標機
在回轉(zhuǎn)式貼標機的貼標工作中，貼標對象物有板鏈輸送機與回轉(zhuǎn)工作臺交替載運者通過相應(yīng)的貼標工作區(qū)段，接受貼標。包裝件在貼標，行經(jīng)了一條由直線和圓弧組成的軌跡?；剞D(zhuǎn)式貼標機也可以按所用的標簽形式、機器結(jié)構(gòu)特點、取標方式及貼標對象物等進行分類，可以分成很多種，以下將予以介紹。
2.2.1 回轉(zhuǎn)式真空轉(zhuǎn)鼓貼標機
由于這種類型的貼標機采用真空轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)構(gòu)件，具有吸標、傳輸、貼標等多方面功能，能提高貼標效率和工作可靠性，且可以促成機器結(jié)構(gòu)合理簡化?；剞D(zhuǎn)式真空轉(zhuǎn)鼓貼標機按所用標簽形式和使用的貼標對象物分成多種形式。以下將予以介紹。
（1）柱身瓶罐包裝件貼標用回轉(zhuǎn)式真空轉(zhuǎn)鼓貼標機
這種型式的貼標機按所用標簽形式有分為有用于葉片標簽集合于卷盤標簽的貼標機。
（2）圓柱身瓶罐包裝件貼標用回轉(zhuǎn)式真空轉(zhuǎn)鼓貼標機
這種形式的貼標機按所用標簽形式可以分為用于葉片式標簽和用于卷盤式標簽的兩種。
2.2.2 回轉(zhuǎn)式非真空轉(zhuǎn)鼓貼標機
回轉(zhuǎn)式非真空轉(zhuǎn)鼓貼標機，與真空轉(zhuǎn)鼓貼標機的主要區(qū)別在于取標及其傳送裝置不同。這里介紹兩種葉片標簽對圓柱身瓶罐包裝機貼標的回轉(zhuǎn)式貼標機。
（1）、轉(zhuǎn)式機械轉(zhuǎn)鼓貼標機
（2）、叉式取標回轉(zhuǎn)式貼標機
這種回轉(zhuǎn)式貼標機，結(jié)構(gòu)簡單，能同時進行頸、肩、身的三處貼標，但由于涂膠、取標、傳送、貼壓工作的往復(fù)間斷性，使貼標機的工作效率比較低。
3 貼標機的主要工作裝置
3.1 標簽供送裝置
貼標機械有機架，傳動裝置系統(tǒng)、標簽供給裝置系統(tǒng)、貼標對象物（瓶罐包裝件）的傳送裝置系統(tǒng)，涂膠裝置，貼標整理裝置和檢測連鎖控制裝置等組成。先僅將主要裝置分述如下。標簽供送裝置的功能是提供貼標用標簽，裝置的結(jié)構(gòu)將隨標簽的形式的不同而不同。以下對葉片標簽的供給裝置予以講述。
葉片標簽的標簽供給裝置有標簽盒和取標裝置組成。標簽盒，按其結(jié)構(gòu)可分為框架式和倉式兩種；而按運動特點分，則分為固定式和搖擺式兩種。取標裝置，按其結(jié)構(gòu)形式可分為搖擺式、轉(zhuǎn)叉式和轉(zhuǎn)鼓式；按取標方式分粘取式和真空吸取式兩種。在此，我們根據(jù)各方面因素綜合考慮，選用框架是供標裝置，轉(zhuǎn)鼓粘取式取標裝置。
（1）框架固定式供送裝置
（2）轉(zhuǎn)鼓粘取式取標裝置
貼標原理如下：
回轉(zhuǎn)式非真空貼標機，與真空轉(zhuǎn)鼓貼標機弟弟主要區(qū)別式取標機傳送裝置不同。這里介紹我們采用的葉片標簽對圓柱身瓶罐包裝件貼標的回轉(zhuǎn)式貼標機。
回轉(zhuǎn)式機械轉(zhuǎn)鼓貼標機，其特點是：利用兩個機械轉(zhuǎn)鼓進行取標，傳送和貼標工作。帶貼標的圓柱身瓶罐類包裝件有板鏈輸送機載運供給，經(jīng)分件供送螺桿傳送，分割成要求的等間距而到達回轉(zhuǎn)工作臺，此時裝在工作臺上方的定位壓頭受凸輪控制下降，加于帶貼標瓶罐包裝件頂部，使它們在回轉(zhuǎn)工作臺上處于確定位置而運行。粘貼標簽由取標轉(zhuǎn)鼓和標簽的協(xié)調(diào)運動實現(xiàn)。取標轉(zhuǎn)鼓連續(xù)回轉(zhuǎn)，膠涂裝置在其標版上涂布適量的粘接膠液，當他轉(zhuǎn)到固定的標簽盒前部的標簽接觸時，取標轉(zhuǎn)鼓將粘取最前方的那張標簽，作回轉(zhuǎn)傳送，當轉(zhuǎn)到由夾子的貼標轉(zhuǎn)鼓相接處時，夾子將標簽從取標轉(zhuǎn)鼓上夾走，夾子受凸輪控制而夾上標簽作回轉(zhuǎn)運動，當與回轉(zhuǎn)工作臺上再運來的待貼標瓶罐裝件表面相接觸時，夾子抬起，松開夾持，標簽被粘貼到瓶罐表面上。之后，在回轉(zhuǎn)工作臺作回轉(zhuǎn)工作時，定位器在凸輪控制下作自傳性運動。轉(zhuǎn)到某一個角度，以便接受刷子和海綿滾輪的磨礪，使標簽貼牢實整齊。完成貼標的瓶罐包裝件由星型撥輪自回轉(zhuǎn)工作臺撥送到板鏈輸送機上排出。
3.2 標簽傳送裝置
標簽傳送裝置是自動貼標機的重要組成部分，其功能是與供標裝置和涂膠裝置等配合，自動表盒采取標簽并進行傳送，且完成有關(guān)涂膠工作，最后把標簽粘貼到待貼標對象。貼標機的標簽傳送裝置一般由取標裝置和傳送標簽裝置兩部分組成，標簽先由取標裝置自標簽盒中采取，再傳遞給送標裝置，最后粘貼到待貼標對象物上。為了滿足高效率的貼標要求，我們在取標和松標全部采用了回轉(zhuǎn)裝置，即取標和送標都采用回轉(zhuǎn)運動方式。這樣就降低了擺桿式標簽傳送裝置在工作中往復(fù)擺動的空行程時間，大大提高了機器的取標和松標效率，取標裝置是我們采取回轉(zhuǎn)粘貼法。傳送標簽我們采用回轉(zhuǎn)機械夾持式。其具體的組合方式很多，我們采用的是一個粘標轉(zhuǎn)鼓粘取標簽，然后再傳送給帶夾爪的貼標轉(zhuǎn)鼓進行貼標。
3.3 涂膠裝置
涂膠裝置多種多樣，常用的由圓盤式涂膠裝置、輥式涂膠裝置、滾子式涂膠裝置等，在此，我們采用了滾子式涂膠裝置。
3.4 貼標整理裝置
標簽由取標裝置粘取傳遞給貼標轉(zhuǎn)鼓作傳送，傳送中接受涂膠，最后轉(zhuǎn)移粘貼到包裝件上。然而在標簽粘付到包裝件上的初始階段內(nèi)，由于受到標簽材質(zhì)、包裝件貼標表面狀態(tài)及粘合劑初期粘接性能等因素的影響，尚不一定能達到良好的貼合狀態(tài)，為使所貼標簽發(fā)揮設(shè)計要求功能，起到美化包裝的裝潢作用，保證搬運過程中標簽不脫落，貼標操作中應(yīng)確保標簽按設(shè)計要求平整牢靠的貼合到包裝件表面。為此，在貼標轉(zhuǎn)鼓與包裝件相接觸滾轉(zhuǎn)標簽黏附轉(zhuǎn)移到包裝件上后，還需進行貼標整理工作，以便把標簽?zāi)サZ整齊，貼牢實。貼標整理將用相應(yīng)的方式以適當?shù)难b置完成，其整理方式由滾麼式、按壓式、摩貼式等。
3.5 檢測連鎖控制裝置
現(xiàn)代的真空轉(zhuǎn)鼓式貼標機為保障貼標效能和貼標工作的可靠性，以及減少損耗，專門設(shè)置了在沒有待包裝容器及時送達貼標工位時，不供標、不松標，打印裝置和涂膠裝置不工作的檢測連鎖控制裝置。由機械式電器式兩種。機械式檢測連鎖控制裝置可靠性好，但結(jié)構(gòu)及安裝、調(diào)整較復(fù)雜，工作運動因受慣性影響而反應(yīng)遲緩；電氣式檢測連鎖控制裝置則結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、反應(yīng)靈敏，因而得到廣泛應(yīng)用。
3.6 裝置的總體設(shè)計
傳動裝置的總體設(shè)計的目的是確定傳動方案、選定電動機的型號，合理分配傳動比及計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)，為計算各級傳動件準備條件。
了解傳動裝置的組成和不同傳動方案的特點，合理的擬定傳動方案。
傳動裝置在原動機與工作機之間傳遞運動和動力，并籍以改變運動的形式、速度大小和轉(zhuǎn)矩大小。傳動裝置一般包括傳動件（齒輪傳動、蝸桿傳動、帶傳動、鏈傳動等）和支撐件（軸、軸承、機體等）兩部分組成。它的重量和成本在機器中占有很大比例，其性能和質(zhì)量對機器的影響很大。因此，合理設(shè)計傳動方案也具有重要意義。合理的設(shè)計方案應(yīng)保證工作可靠，并且結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、加工方便成本低廉、傳動效效率高和使用維護便利。一種方案滿足這些要求往往式困難的，因此要保證重點要求。
主傳動鏈平面示意圖
本機的傳動主要是傳遞運動，而不是傳遞動力，故一般用齒輪和減速機等形成的傳動鏈。
由于各傳動之間不僅要傳遞運動，而且還要考慮正確的傳動方向，因此，必須逐個判斷齒輪的轉(zhuǎn)動方向，使該齒輪所帶動的執(zhí)行部件按照正確的方向旋轉(zhuǎn)。若有必要，則需在齒輪之間添加惰輪來調(diào)整整個執(zhí)行件的方向，同時，還應(yīng)注意到各個部件之間的轉(zhuǎn)動關(guān)系，故必須有精確的傳動比，保證各部件同步計算。
確定具體的傳動系統(tǒng)圖，最基本的就是要保證同步的要求，也就是說，應(yīng)是取標、夾標、供瓶等協(xié)調(diào)工作，每個執(zhí)行部件具有相同的線速度，為此，結(jié)合傳動鏈平面分布圖的運動配合及運轉(zhuǎn)方向，我們將齒輪嚙合關(guān)系設(shè)計成與執(zhí)行件的運動配合有關(guān)系相對應(yīng)。這樣以來傳動系統(tǒng)簡單、明了。
在電機的驅(qū)動下，減速機帶齒輪Z1轉(zhuǎn)動，齒輪Z1帶動工作臺的大齒輪Z4轉(zhuǎn)動，在工作臺齒輪的帶動下，與其嚙合的齒輪（Z3.Z5.Z6）轉(zhuǎn)動，（Z3.Z5）轉(zhuǎn)動的同時帶動進瓶星輪和出瓶星輪，是罐頭能夠順利的作回轉(zhuǎn)運動。在齒輪（Z1）轉(zhuǎn)動的同時，其軸上固定的萬向軸與其一起運動，帶動前標的貼標鼓，貼標鼓上的齒輪（Z10）便隨其一起運動，成為貼前標的動力來源。齒輪（Z10）與齒輪（Z11）嚙合，（Z11）與齒輪（Z12）嚙合從而使得貼前標的工作能夠順利的完成；（Z1）齒輪與齒輪(Z2)嚙合，帶動了鏈輪的傳動，通過鏈傳動，帶動錐齒輪（Z13）。錐齒輪（Z13）與錐齒輪（Z13）嚙合，從而帶動分瓶螺桿，實現(xiàn)罐頭的正常供給。（Z6）轉(zhuǎn)動的同時，與其同軸的齒輪（Z9）便成了后標貼標的動力，在齒輪（Z9）的作用下，與其嚙合的齒輪（Z8）和（Z7）轉(zhuǎn)動，使得后標貼標工作也能按照給定的速率完成。
為了保證標簽順利的傳送，在取標和松標的過程我們都采用了旋轉(zhuǎn)工作臺，即取標轉(zhuǎn)鼓和夾標轉(zhuǎn)鼓，但是，由于標簽由標簽盒供給的時候式直線型供給，因此，我們只好在取標和夾標的過程采用凸輪機構(gòu)來控制，使整個過程能夠按照預(yù)定的規(guī)律來進行標簽的傳送好粘貼。
取標的凸輪設(shè)計的整個過程是這樣的：按照機械原理的凸輪的設(shè)計的方法，采用作圖的方法，既就是反轉(zhuǎn)法，在設(shè)計之前我們必須先知道一些必要的數(shù)據(jù)，例如:凸輪的基園半徑，從動件的最大行程，經(jīng)過一番設(shè)計的考慮我們得到設(shè)計的數(shù)據(jù)。
4 貼標機的設(shè)計計算
4.1 任務(wù)分析：
本機主要使用與規(guī)則的圓柱瓶的貼標。本機的難點與重點在于取標、貼標送瓶三個動作的同步性和協(xié)調(diào)性。當然，我的主要任務(wù)式貼后標部分與傳動部分的設(shè)計。工藝流程如下：
托瓶轉(zhuǎn)臺
進瓶星輪
鏈道
分瓶螺桿
罐頭
滾標
貼前標
刷標
貼后標
出瓶星輪
鏈道
設(shè)計中遵循一下原則：
1. 保證產(chǎn)品質(zhì)量。
2. 持高的生產(chǎn)率，盡可能的縮短空程時間。
3. 擴大機器的使用范圍。設(shè)計的自動機應(yīng)盡可能的考慮到同類產(chǎn)品的規(guī)格調(diào)整范圍，滿足不同圓柱身瓶的要求，并且盡量使調(diào)整方法簡便。
4. 充分考慮并設(shè)法降低工人的勞動強度和人身安全。
5. 在設(shè)計中盡量采用系列化、標準化、通用化的工業(yè)要求，采用簡單有效的結(jié)構(gòu)和常用的材料以降低產(chǎn)品成本。
在貼標機的設(shè)計中，為使機器結(jié)構(gòu)組成中各工作執(zhí)行裝置間的工作運動能準確、協(xié)調(diào)進行，保障機器有高的工作可靠性，需要進行某些必要的計算。
通常包括貼標機總體工作運動計算，傳動系統(tǒng)設(shè)計與計算，功率計算，貼標包裝件輸送裝置設(shè)計計算，標簽傳送裝置的設(shè)計計算及貼標整理裝置的設(shè)計計算等。
4.2 回轉(zhuǎn)式貼標機的工作原理
貼標機的機構(gòu)簡圖如圖1所示。標板2沿轉(zhuǎn)臺周向分布，并隨轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動，標板軸下方裝有小齒輪8和扇形齒輪4，小齒輪與標板軸采用鍵連接，扇形齒輪空套在軸上。滾子3在轉(zhuǎn)臺上半徑變化的凸輪槽中滾動，帶動扇齒輪繞標板軸擺動，扇齒輪與相鄰某側(cè)的標板軸上的小齒輪相嚙合，而小齒輪與標板同軸，從而帶動標板擺動。
4.3 取標機構(gòu)的工作原理
貼標機是罐頭生產(chǎn)線上的一個重要設(shè)備，其主要功能是將商標紙均勻地貼在罐頭表面上。其中取標機構(gòu)最為復(fù)雜，且運動要求很高，是貼標機設(shè)計中的難點。取標機構(gòu)的工作原理如圖1所示。在取標過程中，轉(zhuǎn)盤1繞O0點作勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤下方固定安裝一盤形凸輪2，當扇形齒輪3隨轉(zhuǎn)盤1作公轉(zhuǎn)運動時，凸輪2的曲線可通過銷軸4控制扇形齒輪3繞O1點作自動運動。取標板5和齒輪6固連在一起，隨轉(zhuǎn)盤作公轉(zhuǎn)運動，其繞O2點的自轉(zhuǎn)運動是由扇形齒輪3驅(qū)動的。標板7上安裝有商標紙，在圖示位置固定不動。若取標板5的復(fù)合運動能使取標板沿標板7在長度L的范圍內(nèi)作純滾動，則可圓滿地完成取標作業(yè)。
1.轉(zhuǎn)盤 2.凸輪 3.扇形齒輪 4.銷軸 5.齒輪 6.取標板 7.標板
圖2 取標機構(gòu)工作原理
因此，貼標機取標機構(gòu)的設(shè)計工作主要為：(1)當轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)半徑R、標板長度L等參數(shù)給定后，求出取標板的半徑r和偏心e的最佳值；(2)求出滿足運動要求的凸輪曲線。
由于上述機構(gòu)運動關(guān)系十分復(fù)雜，手工設(shè)計只能靠試湊的辦法來解決，無法得出最佳設(shè)計參數(shù)，很難保證整個機構(gòu)的運行效果。因此本文采用計算機輔助設(shè)計的方法，開發(fā)出了相應(yīng)的軟件，成功地解決了上述難題。
取標過程運動誤差分析
設(shè)取標板沿標板作純滾動，則取標板回轉(zhuǎn)中心O2的運動軌跡應(yīng)為擺線，見圖2。
圖2 取標過程運動誤差分析
圖中
x＝rt－esint (4-1)
y＝r－ecost (4-2)
其中，-L／2r≤t≤L／2r。然而，取標板回轉(zhuǎn)中心O2的實際運動軌跡為圓，因此與運動要求存在誤差。由于機構(gòu)的對稱性，僅研究圖示位置(t≥0)的情況，可得
(4-3)
(4-4)
4.4 貼標機的工作運動計算
貼標機的工作運動計算，是以所定設(shè)計生產(chǎn)能力要求為基礎(chǔ)，根據(jù)設(shè)計方案中選定的貼標機結(jié)構(gòu)類型進行的有關(guān)計算。
原始數(shù)據(jù)與資料：
了解圓形食品罐頭自動貼標機的工作原理，利用圓形罐頭可以滾動的特點，設(shè)計一種貼標機，要求設(shè)計方案中采用無級變速機構(gòu)罐徑在60-130毫米，罐高為50-160毫米時均可使用，黏貼速度為37.5-177米/分，根據(jù)相關(guān)工藝條件，對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，制定多種設(shè)計方案，進行優(yōu)化，選出好的方案，重點用Pro/E軟件對機構(gòu)進行設(shè)計，對設(shè)計機構(gòu)中重要零件建模，保證能自動生成三維圖和二維圖，完成主要零件的設(shè)計及強度計算校驗，畫出設(shè)計圖樣，完成設(shè)計說明書，完成其它設(shè)計任務(wù)。
5 主要零部件的設(shè)計計算
5.1 基本尺寸設(shè)計
已知：黏貼速度為37.5-177米/分，瓶頸D=60-130mm，瓶高H=50-160mm。
由瓶的直徑，確定出托瓶板直徑d=96,其各瓶之間的距離為48mm，18個托瓶板等分圓周后其圓心角為24度，由托瓶板直徑可得到各段對應(yīng)的弦長，查零件手冊知
即每兩個托瓶板所夾的角，由瓶直徑知各段所對應(yīng)的弦長
；
；比率： (5-1)
；
。 (5-2)
實際尺寸：；；
比率： (5-3)
；；
； (5-4)
為托平臺的周長：； (5-5)
直線式自動貼標機其取送跌送，標簽傳送和貼標都采用真空轉(zhuǎn)鼓作標簽傳送裝置時，為保障取標件傳遞和傳送工作正確可靠的進行，設(shè)計時應(yīng)使標簽盒的搖擺運動與取標轉(zhuǎn)鼓的取標周期運動相適應(yīng)，且取標轉(zhuǎn)鼓吸標表面與貼標轉(zhuǎn)鼓吸持標簽表面間進行遞交接觸。在貼標轉(zhuǎn)鼓吸持標簽傳送中，標簽接受印碼裝置上滾引輪壓印字碼時，以及涂膠滾往標簽上涂抹粘結(jié)劑時，相互間不能產(chǎn)生相對滑動，以免出現(xiàn)標簽的錯動錯位或脫落現(xiàn)象。為此，其各外圓柱表面相接觸應(yīng)具有線速度大小相等，方向相同的條件。所以，在設(shè)計中，要按貼標真空轉(zhuǎn)鼓上m個吸標工位均勻的圓弧長對應(yīng)的倍比值確定其工作回轉(zhuǎn)半徑r ,在據(jù)此按等速原則確定工作轉(zhuǎn)速n
5.2 部分機構(gòu)設(shè)計
1、貼標轉(zhuǎn)鼓直徑的確定：
（六個工位）； (5-6)
；
取標轉(zhuǎn)塔直徑d2：
； (5-7)
；取 （六個工位）
進出瓶星輪直徑的確定：
(5-8)
；去 （十八個工位）
2、各輪轉(zhuǎn)速：
托瓶臺的轉(zhuǎn)速： (5-9)
貼表轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速： (5-10)
取標轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速： (5-11)
進出瓶星輪轉(zhuǎn)速： (5-12)
分瓶螺桿轉(zhuǎn)速： (5-13)
3.電機選擇：
輸入功率，由最高轉(zhuǎn)速和功率選擇電動機Y160M1型電機同步轉(zhuǎn)速：700r/min。
額定功率：4kw。減速器傳動比萬向連軸節(jié)轉(zhuǎn)速與直徑：，；
另一輪轉(zhuǎn)速：；
傳動比： 。
4.凸輪的設(shè)計
為了保證標簽的順利取送，我們對標板的粘膠、取標及松標過程用凸輪來控制，該部分工作原理如下：
取標凸輪自轉(zhuǎn)的同時，固定在取標齒輪上的扇形齒輪及圓柱齒輪隨其一起轉(zhuǎn)動，公轉(zhuǎn)的同時，扇形齒輪上固定的拔銷在槽型凸輪的作用下，按照規(guī)定的方向擺動，扇形齒輪的擺動帶動與其嚙合的圓柱齒輪一起擺動。這樣就使得固定在圓柱齒輪軸上的標版到達一定位置的時候發(fā)發(fā)生預(yù)期的擺動。此次只寫出整個凸輪設(shè)計的基本原理。
（1）將標簽的寬度分為5等分，由于標版的弧長與標簽的寬度相等，因此，將標板也分為5等分，并將標簽和標板的對應(yīng)位置分別表上字母A、B、C、D和a、b、c、d.
（2）由于標板和圓柱齒輪相對固定，固定架自轉(zhuǎn)的同時，扇形齒輪在拔銷的作用下擺動，使得圓柱齒輪帶動標板自轉(zhuǎn)的同時，保證Aa、Bb、Cc、Dd重合。
（3）每次都記下拔銷的位置軌跡，用光滑曲線連接就可生成凸輪的理論輪廓曲線，再用滾子包絡(luò)后就可生成實際輪廓曲線。
同理做出標版粘膠及松標部分的凸輪輪廓線，然后把各個工位之間用圓弧連接，即生成整個凸輪的輪廓曲線。
5.分瓶供送螺桿的設(shè)計
1）、輸入等速段：
首先確定出入等速段螺距：
；。
—輸入等速段螺旋槽外沿的軸向?qū)挾龋菪蹖挾龋?
—輸入等速螺旋槽的截面寬度（3~5mm?。?；
—兩相鄰瓶罐主題部分的外廓間距；
—瓶罐主體半徑。
外螺旋線：應(yīng)其展開圖形為一條斜直線，故相應(yīng)軸長度
；；；（螺桿的內(nèi)直徑）。
周向展開長度：； (5-14)
。 (5-15)
螺旋角： (5-16)
∵
∴。
故螺桿的速輸入速度：
(5-17)
2）、變加速段：
此段供應(yīng)加速度由零值正弦函數(shù)變化規(guī)律增加為某一最大值：
； (5-18)
即相應(yīng)的供送速度軸向位移：
； (5-19)
； (5-20)
、分別表示瓶罐移過行程和最大行程所需要時間。
下面確定、、
由邊界條件： ； ；； ；
； ； ；。
并取、式中和分別表示變加速段螺旋圈數(shù)的任意值和最大值：； （取）
；；
則： ； (5-21)
外螺旋線軸向展開長度的任意值和最大值：
； (5-22)
。 (5-23)
3）、等加速度
則相應(yīng)的供送速度及軸相位移；
； (5-24)
；
；
；；
則外螺旋軸向展開長度：；；
6.齒輪的設(shè)計
萬向聯(lián)軸器與直徑：。
每年300天，每天兩班，另一齒輪轉(zhuǎn)速n0=26.67r/min.
傳動比I=2.49
選定齒輪類型：直齒圓柱齒輪，大小齒輪的材料均為40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理及表面淬火，齒面硬度為48-55HRC.
假定小齒輪齒數(shù)z1=28, 大齒輪齒數(shù)z2=iz1=70.
（1）按齒面接觸強度計算，
(5-25)
（2）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
1).試選載荷系數(shù)kt=1.3
2).計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
(5-26)
3).齒寬系數(shù)
4).材料的彈性影響系數(shù)
5).按齒面硬度的中間值52HRC查的大小齒輪的接觸疲勞強度極限為
6).由公式計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
(5-27)
7).由圖表查的接觸疲勞壽命系數(shù)為
8).計算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為，安全系數(shù)為S=1，所以
試計算小齒輪分度圓直徑d1t代入較小的值
(5-28)9).圓周速度 (5-29)
10).計算齒寬與齒高之比b/h
模數(shù)
齒高
11).計算載荷系數(shù)：根據(jù)v=0.221m/s 6級精度，查的動載荷系數(shù)
直齒輪：假設(shè) (5-30)
由表查出：
查的使用系數(shù) :
由表查的:
由載荷系數(shù)： (5-31)
12).實際分度圓直徑： (5-32)
13).計算模數(shù)：
（3）.按齒跟彎曲強度設(shè)計：
其設(shè)計公式為： (5-33)
1）.由機械設(shè)計書查得大小齒輪的彎曲疲勞強度極限：
2）.彎曲疲勞壽命系數(shù)：
3）.彎曲疲勞許用應(yīng)力：S=1.4
4）.計算載荷系數(shù)： (5-34)
5）.查齒形系數(shù)：
6）.查應(yīng)力校正系數(shù)：
7）.大小齒輪的 (5-35)
并加以比較 ；
；
小齒輪數(shù)值大；
8）.設(shè)計計算：
(5-36)
由于m的值主要取決于彎曲強度，所以m=3
則
取
9）.幾何尺寸計算：
(5-37)
圓整
10）.驗算：
綜上所述：該機的主傳動齒輪的模數(shù) m=3
則托平臺的齒輪：
進出瓶星輪齒輪 ：
綜上所述：取標板長度L＝130mm的貼標機，該貼標機轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)半徑R＝135mm，扇形齒齒數(shù)Z1＝64，齒輪Z2＝18，中心距a＝103．5mm，銷軸偏心h＝50mm，銷軸偏角f＝9．75°，最小半徑r＝40mm，最大半徑r＝80mm，最小間距D＝38mm，最大間距D＝40mm。應(yīng)用本文所屬計算機輔助設(shè)計軟件的計算結(jié)果為：半徑r＝56．11mm，間距為D＝40mm。
5.3 Pro/E零件建模
Pro/Engineer是一款三維建模軟件，主要應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計和機械設(shè)計等方面，并且也應(yīng)用于對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。
本次設(shè)計主要使用了Pro/E的基于特征的參數(shù)化造型的功能，為取標軸，貼標軸和齒輪使用Pro/E建立三維立體模型，并以取標板為基準示范。
5.3.1取標板參數(shù)求解
在取標段中標紙帶靜止，主要由取標板的運動完成工作過程，所以我們從對取標段的分析來求得取標板的設(shè)計參數(shù)Rb,e。
由運動要求可知，標板沿標紙做純滾動，根據(jù)數(shù)學(xué)模型（2）可知取標板自傳中心的運動軌跡，應(yīng)為擺線線，如圖2，方程為：
x=Rbθ- esinθ（1） y=Rb - ecosθ（2）
圖2 取標板參數(shù)的求解
設(shè)標簽紙長度為l，標板弧長應(yīng)與標簽紙長度相等，則：- l/2Rb≤θ≤l/2Rb。但因取標板回轉(zhuǎn)中心隨中心轉(zhuǎn)盤作圓周運動，故其實際軌跡應(yīng)為圓。由于機構(gòu)的對稱性，這只分析θ＞0 的情況，可得：
△x 和△y 分別為如圖所示的x 方向和y 方向的誤差。因為機構(gòu)本身的原因無法實現(xiàn)理論軌跡，所以運動誤差無法避免，當在x 方向產(chǎn)生誤差時，取標板將在標紙表面產(chǎn)生滑
移，可能導(dǎo)致標紙搓皺；當在y 方向產(chǎn)生誤差時，取標板將擠壓標紙。所以在設(shè)計時應(yīng)建立目標函數(shù)，正確選取取標板半徑Rb和偏心距e，使得誤差最小[3]，即：
其中，a1、a2 是權(quán)因子系數(shù)，分別代表x、y 方向上的誤差系數(shù)，且a1+a2＝1，由于標板在y 向上為彈性支撐，允許標板產(chǎn)生一定范圍的法向位移，而x 方向的誤差對取標影響很大，故我們直接假定△x=0 作為約束條件，即取a1＝0，a2＝1，此時對應(yīng)的目標函數(shù)為：
因此只要滿足在△x=0 的條件下，目標函數(shù)即y 方向的誤差取得最小值，此時對應(yīng)的參數(shù)即為最優(yōu)。為得到Rb 和D 的關(guān)系，我們?nèi)ˇ龋溅萴ax=l/2Rb。以取標板偏心點和標板弧中點之間的最小間距D 為設(shè)計變量，其中D+e= Rb 則方程變?yōu)椋?
由上式可計算出在給定D 的情況下的Rb 對應(yīng)值，進而可以求出e。由于函數(shù)關(guān)系及其復(fù)雜，在計算時可以采用優(yōu)化算法，具體計算時采用如下算法：
輸入D 的最小值和最大值Dmin，Dmax，以及計算步長△D:
（1）根據(jù)D0=Dmin 和式（7）為，計算得出Rb0。
（2）代入目標函數(shù)得到FO=F（D0，Rb0）；
（3）對于D=Dmin，Dmin+△D，…，Dmax，執(zhí)行下面4 步操作；
（4）根據(jù)式（7），求出對應(yīng)的Rb；
（5）將D 和Rb
代入到目標函數(shù)計算得出F；
（6）當F
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