棉花打包機(jī)的設(shè)計(jì)【說(shuō)明書+CAD+SOLIDWORKS】,說(shuō)明書+CAD+SOLIDWORKS,棉花,打包機(jī),設(shè)計(jì),說(shuō)明書,仿單,cad,solidworks 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目: 棉花打包機(jī)的設(shè)計(jì) 英文題目：Design of cotton packing machine 學(xué) 院：____ 機(jī)電工程學(xué)院____ 專 業(yè)：_機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 姓 名： 學(xué) 號(hào)：___________ 指導(dǎo)教師：______ _______ 2016 年 1 月 12 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 該畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。 文中除了特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或其他機(jī)構(gòu)已經(jīng)發(fā)表或撰寫 過(guò)的研究成果。其他同志對(duì)本研究的啟發(fā)和所做的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的聲 明并表示了謝意。 作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明 本人完全了解青島濱海學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：學(xué) 校有權(quán)保留送交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的復(fù)印件，允許被查閱和借閱；學(xué)校可以公布全 部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存該畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。保 密的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）在解密后遵守此規(guī)定。 作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 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(dòng)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(wú)污染，采用 V 帶傳動(dòng)通過(guò)齒輪傳動(dòng)從而帶動(dòng)滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，滾珠絲桿的升 降從而帶動(dòng)壓棉板的升降，從而來(lái)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(shí)， 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(dòng)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(dòng)成本，特別與發(fā)達(dá)國(guó)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(dòng)，效率，設(shè)計(jì) ABSTRACT The 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, design 目 錄 摘 要 ..............................................................I ABSTRACT.........................................................II 1 引 言 ............................................................1 1.1 課 題 的 來(lái) 源 與 研 究 的 目 的 和 意 義 ................................1 1.2 本 課 題 研 究 的 內(nèi) 容 ............................................2 2 棉 花 打 包 機(jī) 總 體 方 案 的 設(shè) 計(jì) ........................................3 2.1 棉 花 打 包 機(jī) 的 工 作 原 理 ........................................9 2.2 機(jī) 械 傳 動(dòng) 部 分 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 .....................................11 2.2.1 電 機(jī) 的 選 型 計(jì) 算 .........................................13 2.2.2 V 帶 傳 動(dòng) 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 .....................................14 2.2.3 滾 珠 絲 桿 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 .....................................16 2.2.4 齒 輪 傳 動(dòng) 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 .....................................18 2.2.5 平 鍵 的 選 型 計(jì) 算 .........................................18 3 棉 花 打 包 機(jī) 中 主 要 零 件 的 三 維 建 模 .................................19 3.1 滾 珠 絲 桿 的 三 維 建 模 .........................................22 3.2 固 定 座 的 三 維 建 模 ...........................................24 3.3 齒 輪 的 三 維 建 模 .............................................25 3.4 棉 花 打 包 機(jī) 的 三 維 建 模 .......................................26 4 各 主 要 零 部 件 強(qiáng) 度 的 校 核 .........................................27 4.1 機(jī) 架 強(qiáng) 度 的 校 核 與 計(jì) 算 .......................................28 4.2 齒 輪 強(qiáng) 度 的 校 核 計(jì) 算 .........................................28 結(jié) 論 .............................................................29 致 謝 .............................................................32 參 考 文 獻(xiàn) .........................................................33 0 1 引言 1.1 課 題 的 來(lái) 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(dòng)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(dòng)力機(jī)構(gòu)，從而來(lái)克服以往的棉花 打包機(jī)所不能克服的問(wèn)題，對(duì)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(jià) 值。由于機(jī)械工程的知識(shí)總量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越個(gè)人掌握所有，一些專業(yè)知識(shí)是必不可 少的。但是過(guò)度的專業(yè)知識(shí)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(gè)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(shí)的太狹隘，考慮的問(wèn)題太特殊，在工作中協(xié)調(diào)困難，不利于 自我提高。我國(guó)生產(chǎn)的棉花打包機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)陋，切割效率始終不高，雖然經(jīng)過(guò)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(guó)產(chǎn)配套件質(zhì)量及設(shè)計(jì)水平等的影 響，我國(guó)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(chǎng)需求，開發(fā)出一種新型的棉花打包 機(jī)勢(shì)在必行！ 本次設(shè)計(jì)的此種棉花打包機(jī)的出現(xiàn)將會(huì)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(lái)顯著的進(jìn)步，同時(shí)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(dòng)棉花打包機(jī)將逐漸被全自動(dòng)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(chǎng)的需要，迫切需要各種多功能的棉花打包機(jī)來(lái) 滿足市場(chǎng)需求，因此上海格爾公司加大人力開發(fā)出了五個(gè)規(guī)格十種類型的棉花打包 機(jī)，然而我國(guó)所需的棉花打包機(jī)全部依賴進(jìn)口，這使得國(guó)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(shuō)明棉花 打包機(jī)的市場(chǎng)前景令人樂(lè)觀。 隨著國(guó)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(lái)，德國(guó)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(gè)專業(yè)加工棉花的機(jī)械公司，經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)行，為該公司創(chuàng)造 1 了不菲的利潤(rùn)。繼德國(guó)的 SMATE 公司之后，法國(guó)的 SHATE 公司也看到了棉花打包機(jī) 的利潤(rùn)所在，投入了相當(dāng)大的人力和精力來(lái)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(chǎng)。當(dāng)前，全世界各大機(jī)械人廠商為了提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力， 都大力進(jìn)行棉花打包機(jī)的研發(fā)工作?，F(xiàn)在國(guó)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(lái)越廣泛。有一點(diǎn)值得注意的是，棉 花打包機(jī)的市場(chǎng)，由最初的日本，歐洲，已經(jīng)滲透到北美市場(chǎng)，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(shì)。西方資本主義國(guó)家有巨大的 棉花打包機(jī)銷售市場(chǎng)，其工業(yè)的發(fā)展也變得越來(lái)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(dòng)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展離不開關(guān)系。 目前國(guó)外各個(gè)西方資本主義國(guó)家都在加大力度研發(fā)新型的多功能棉花打包機(jī)。 我國(guó)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(guò)實(shí)際應(yīng)用，該棉花打包機(jī)已經(jīng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用， 逐漸邁出了國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)，在西方資本主義國(guó)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: 2 圖 1 圖 2 1.2 本 課 題 研 究 的 內(nèi) 容 本論文主要是對(duì)棉花打包機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，了解棉花打包機(jī)的具體 結(jié)構(gòu)組成和動(dòng)作過(guò)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?jī)?nèi)容如下： （1）到圖書館里查閱大量相關(guān)知識(shí)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)。 3 （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(dòng)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(shuō)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(guò)查找各類資料和參考文獻(xiàn)，到今天 總算完成了，通過(guò)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(shí)必須考慮的大小是合適的，因?yàn)?AutoCAD 繪圖效果不好，也會(huì)引起的尺寸誤差，和甚至出現(xiàn)欠定義大小，因此，必須通過(guò)在 這個(gè)時(shí)候?qū)α慵M(jìn)行測(cè)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(guò)選擇部分的類型，標(biāo)準(zhǔn)件，可以生成，但有時(shí)需要在工具集使用部分可能 找不到，所以在這個(gè)時(shí)候隨機(jī)應(yīng)變，其他部分而不是通過(guò)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(wèn)題的方法總比問(wèn)題多，當(dāng)一個(gè)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(gè) 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(guò) V 帶傳動(dòng)帶動(dòng)滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)壓棉 板的升降，從而來(lái)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(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)使壓棉板下降，從而對(duì)下面的棉花 進(jìn)行壓縮，切割，然后電機(jī)反轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)壓棉板上升，人工就可以講壓縮、切割 好的棉花取出來(lái)。其具體結(jié)構(gòu)原理圖如下圖 3 所示： 4 圖 3 結(jié)構(gòu)原理圖 2.2 機(jī) 械 傳 動(dòng) 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(guò)電機(jī)通過(guò) V 帶傳動(dòng)帶動(dòng)滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)壓棉板的升 降，從而來(lái)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(guò)帶動(dòng)齒輪傳 動(dòng)從而通過(guò)滾珠絲桿螺母副實(shí)現(xiàn)壓棉板的升降來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)棉花的打包的功能。具體的 電機(jī)選型計(jì)算過(guò)程如下： N= ＝3(KW)?WG? 5 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(dòng)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)。 6 具體的電機(jī)外觀圖如下圖 4 所示： 圖 4 Y112M-6 電動(dòng)機(jī)外觀圖 2.2.2 V 帶 傳 動(dòng) 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 1 設(shè)計(jì)功率 dP ，在這里，我們?nèi)?=3.0KW；kwKA8.2.1???? dP －工況系數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)工況，取 ＝1.2；AK P－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/mindp1n1n 3 傳動(dòng)比 1.76 ＝ ＝ ；?0i2i1mi/876.40r? 4 小帶輪基準(zhǔn)直徑 （mm ）1d 查表得 =263mm,而1 ＝263mm> ，故合適；1dmind =1.76x =463mm；21 6 帶速驗(yàn)算 smvndv /8.1910642310ax?????? 7 初定軸間距 （mm）a md45)(2210? 7 8 所需帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 （mm）0dL 0 204)()(212210 adaLdd ????? ＝ 88?? ＝1005mm；根據(jù)系統(tǒng)工況，選取帶型為 A－1000； 9 實(shí)際軸間距 a mLd 5.281052800 ＝?????? 10 帶輪包角 1? ??3.578121???ad = = ??.0?64 11 單根 V 帶的基本額定功率 1p 根據(jù)帶型號(hào)、 和 普通 V 帶取 1.32kw；1dn 12 時(shí)單根 V 帶型額定功率增量1?i 1P? 根據(jù)帶型號(hào)、 和 取 0.15kw1i 13 V 帶的根數(shù) Z Z = 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(zhǎng)修正系數(shù)查 B1 表 8－1－8，取 0.87L 14 單根 V 帶的預(yù)緊力 0F 20)15.2(mvZPkFda??? = 254.710.4896. ? =134（N） m－V 帶每米長(zhǎng)的質(zhì)量（kg/m）查 B1 表 8－1－24，取 0.1k/gm 8 15 作用在軸上的力 ?F )(10682sin4132sin20 NZF???? ? 59ii30max? ? －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(guò)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 9 根據(jù)相關(guān)資料，查得： V =8m/minmax n =1000r/min 代入得， P ≈1.516mm h 由于計(jì)算出的 P 值應(yīng)取較大值圓整，因此 h P =1.5mm h 2、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 10 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 =1380N；m 3、預(yù)期額定動(dòng)載荷 （1） 按預(yù)期工作時(shí)間估算 11 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(shí) 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 =27899Nm 4、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 25μm ① =3 ② =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 12 (1.1～1.2)行程+（10～14） 已知：行程為 1000mm, W =3000N ,μ =0.210 代入得 F =600N0 D =20.04mmm2 5、確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號(hào) （1）選內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)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 FFZD4008-5 P =8mm h C =30700﹥C =27899aam 6、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 13 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(zhǎng)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(zhǎng) L （3）行程起點(diǎn)離固定支承距離 L0 由工作圖得 Ls=890 L1=1000 L=1000 L0=30 得 KC=920 N/ m 9、剛度驗(yàn)算及精度選擇 14 （1） = = N/ m = N/ m F0 = 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(dòng)系統(tǒng)剛度 Kmin Kmin ：傳動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)剛度變化引起的定位誤差 ； =1.7 m； 15 （4）確定精度 V300p ：任意 300mm 內(nèi)的行程變動(dòng)量對(duì)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(jí)； V300p=12 m＜14.3； (5) 確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號(hào) 已確定的型號(hào)：WWCM ； 公稱直徑：12 導(dǎo)程：3； 螺紋長(zhǎng)度：900； 絲杠全長(zhǎng)：1000； P 類 3 級(jí)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(zhǎng)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； 16 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(dòng) 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 （1）材料選擇 因傳動(dòng)尺寸無(wú)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(jí)。 （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 （3.16）3?m （4）齒輪分度圓的直徑 17 mm （3.17）75231??mzd mm （3.18）042?X （5）錐距 mm （3.19） 86.349260321 ????????????????dR （6）齒輪齒頂、齒根圓直徑 由文獻(xiàn)[3]表 可知，90? 齒頂高 mm （3.20）12*??mha 齒頂圓直徑 mm （3.21）8062cos360cos ''11 ??????aad mm （3.22）154722''22???h 齒根高 mm （3.23） ????.14.01*??mcaf 齒輪基圓直徑 mm （3.24）?7528.0365.1 ????Rmd? mm （3.25）???1102 ? （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 （3.27）48.15314.631ndv? 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(guò)程中有著相當(dāng)重要的意義，特 18 別是在對(duì)于軸和孔配合的場(chǎng)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(zhǎng)度根據(jù)軸轂的長(zhǎng) 度從標(biāo)準(zhǔn)中選取，鍵的 b×h 根據(jù)徑來(lái)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(zhǎng)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 19 20 3.3 齒 輪 的 三 維 建 模 3.4 棉 花 打 包 機(jī) 的 三 維 建 模 21 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(lái)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(duì)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： 22 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=11960 xL，本次設(shè)計(jì)初定 L 為 1800mm 則 M=13456N.M ，初定方通為 140 x40 x6。計(jì)算 W 得出 bh=12? 210.4cm 462M3456f=1.350a=2.aW0.cm由 于 ??NP 23 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： MPaF H350172lim1li?? 預(yù)期齒輪壽命 5 年，每天工作 12 小時(shí)，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???????????? MaSZHN08.96425.1370..min2l2i1l1 ???? (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?? 24 彎曲疲勞強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取 25.1min?F? 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。 25 總 結(jié) 時(shí)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(shí)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(shí)， 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(huì)遇到不 清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)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(guò)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(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門學(xué)問(wèn)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(guò)我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過(guò)。在這里， 我要對(duì)我的老師和同學(xué)們表示由衷的謝意。 26 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(dòng) ， 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(shí) 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(duì) 我 精 心 指 導(dǎo) ， 在 生 活 上 面 也 給 予 我 無(wú) 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(shí) ， 同 時(shí) 我 的 生 活 中 的 也 有 了 一 個(gè) 明 確 的 目 標(biāo) 。 知 道 想 要 什 么 ， 不 再 是 過(guò) 去 的 那 個(gè) 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(wú) 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(guò) 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(shí) 和 反 映 。 四 年 的 學(xué) 習(xí) 和 生 活 ， 不 僅 豐 富 了 我 的 知 識(shí) ， 而 且 鍛 煉 了 我 的 個(gè) 人 能 力 ， 更 重 要 的 是 來(lái) 自 老 師 和 同 學(xué) 的 潛 移 默 化 讓 我 學(xué) 到 很 多 有 用 的 知 識(shí) ， 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(zhēng) 取 把 自 己 的 本 質(zhì) 工 作 做 好 。 在這個(gè)時(shí)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(jué)受挫，枯燥與迷茫時(shí)，是他們?cè)谙ば牡臑槲裔尫艍毫?，鼓?lì)我不要?dú)怵H，勇敢 面對(duì)。每周一次和父母的通話，與朋友和同學(xué)的長(zhǎng)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(lì)，我才有今天，謝謝大家！ 27 參考文獻(xiàn) [1]李利編著.棉花打包機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2000。 [2]黃新著，邵遠(yuǎn)編著.棉花打包機(jī)的原理及應(yīng)用.北京：高等教育出版社，1996。 [3]譚勇著. 實(shí)用技術(shù)速查手冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.12。 [4]李寶仁著. 氣動(dòng)技術(shù)—低成本綜合自動(dòng)化. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.9。 [5]宋學(xué)義著. 棉花打包機(jī)速查手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.3。 [6]陳奎生著. 氣與氣壓傳動(dòng). 武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2008.5。 [7]SMC（中國(guó)）有限公司. 棉花打包機(jī)實(shí)用技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.10 [8]徐文燦著. 棉花打包機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995。 [9]曾孔庚.棉花打包機(jī)的發(fā)展趨勢(shì). 機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用論壇。 [10]高微,楊中平,趙榮飛等.棉花打包機(jī)臂結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì). 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 2006.1。 [11]孫兵,趙斌,施永輝.棉花打包機(jī)的研制. 中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)。 [12]馬光,申桂英.工業(yè)機(jī)器人的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì). 中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 2002 年。 [13]李如松.棉花打包機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望. 中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 1994 年第 4 期。 [14]李明.單臂回轉(zhuǎn)式移動(dòng)棉花打包機(jī)設(shè)計(jì).制造技術(shù)與機(jī)床 2005 年第 7 期。 [15]李杜莉，武洪恩，劉志海.棉花打包機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析. 煤礦機(jī)械 2007 年 2 月 [16]成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994。 [11] 崔安娜. 棉花打包機(jī)控制系統(tǒng)及其 PLC 控制設(shè)計(jì)[J]. 應(yīng)用科學(xué)， 2008：114－116 [17] 樊明，魏澤鼎，韓提文. 棉花打包機(jī)的設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械，2008，35（2）： 56－57 [18] 龔青山，常治斌，任愛華，等. 立式軸承壓裝機(jī)上料機(jī)械手設(shè)計(jì)[J]. 湖北工 業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，25（4）：86－88 [19] 何存興, 張鐵華主編. 液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)[M]. 華中科技大學(xué)出版社，2005. [20]Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space.