【JX15-24】颗粒包装机蜗杆减速装置（CAD+论文）
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JX15-24
【JX15-24】颗粒包装机蜗杆减速装置CAD+论文
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目 录目 录1第一章 包装机械概述1第二章.包装机总体方案设计22.1无极调速装置22.2设计主传动路线22.3设计总体布局3第三章.蜗杆减速器的设计5第四章.蜗杆减速器的结构、功能原理分析94.1箱体结构94.2轴系零件94.3减速器附件10第五章.蜗杆减速器加工工艺115.1零件的作用115.2零件的工艺分析115.3工艺路线的安排12第六章.蜗杆蜗轮传动受载分析14第七章.蜗杆减速机常见问题及分析167.1易发问题及其原因探索167.2解决方案16结 论18参考文献191第一章 包装机械概述包装工业是国民经济支柱产业之一，随着经济的发展，其在国民经济中所占比重和作用越来越大。世界各国经济发展历程证明了这一点。包装机械是使产品包装实现机械化、自动化的根本保证，因此包装机械在现代工业生产中起着相当重要的作用。首先降低劳动强度，改善劳动条件。如手工包装糖果，一个工人8小时要重复动作80000多次；再如人工袋装化肥，粉尘飞扬污染环境等等。如果广泛地采用包装机械代替手工包装，不但能将包装工人从繁重的体力劳动中解放出来，而且还大大地改善了工人的劳动条件。其次保护环境，节约原材料，降低产品成本。手工包装液体产品时，易造成产品外溅；包装粉状产品时，往往造成粉尘飞扬，既污染了环境，又浪费了原材料。采用机械包装能防止产品的散失，既保护了环境，又节约了原材料。改革开放以来，随着市场经济的发展。商品流通的增加，物质的不断丰富，生活水平的提高，人们在追求商品内在质量提高的同时，对商品包装的要求也在不断提高，包装工业随之迅速发展，在我国国民生产总值中已占到2以上，与经济发达国家的差距正逐步缩小。我国包装工业虽然发展很快，成就很大，但与发达国家相比，无论在产品品种、技术水平和产品质量方面都有很大差距。发达国家已将微机控制、激光技术、人工智能、光导纤维、图像传感、工业机器人等高新技术成熟的应用于包装机械，而这些高新技术在我国包装机械行业才刚刚开始采用；我国的包装机械产品品种缺口约30一40，包装机械产品的性能、外观质量有一定差距。因此我们必须采取强有力的措施进一步加快包装机械行业的发展速度，为早日赶上世界先进水平而奋斗！第二章.包装机总体方案设计2.1无极调速装置本机采用机械式无级调速装置，根据实际需要包装速度可以在50-70袋/min范围内任意调节，下图2-1为所示的无级调速装置示意图。通过旋钮的顺，逆转动带动可动锥盘上下移动，即可实现速度的增减，达到无级调速的目的。机械无级调速机构的类型很多，但多数是利用摩擦传动机构实现的，由于其结构简单，传动平稳，噪声小，使用维修方便，效率高，所以在各类机械中得到了广泛的应用。但由于摩擦副元件的弹性滑动，存在速度损失，所以不能用于要求调速精度高的场合。该设计采用宽V带式机械无级调速装置，其传动比范围为24。1-螺母 2-V形带 3-键 4-弹性定位套 5-分离锥盘 6-可动分离锥盘7-调节螺母 8-调节螺杆 9-手轮 10-锁紧螺母图2-1无极调速装置结构图2.2设计主传动路线需要完整图纸及论文，请联系QQ545675353，另接定做毕业设计目 录目 录1第一章 包装机械概述1第二章.包装机总体方案设计22.1无极调速装置22.2设计主传动路线22.3设计总体布局3第三章.蜗杆减速器的设计5第四章.蜗杆减速器的结构、功能原理分析94.1箱体结构94.2轴系零件94.3减速器附件10第五章.蜗杆减速器加工工艺115.1零件的作用115.2零件的工艺分析115.3工艺路线的安排12第六章.蜗杆蜗轮传动受载分析14第七章.蜗杆减速机常见问题及分析167.1易发问题及其原因探索167.2解决方案16结 论18参考文献1919第一章 包装机械概述包装工业是国民经济支柱产业之一，随着经济的发展，其在国民经济中所占比重和作用越来越大。世界各国经济发展历程证明了这一点。包装机械是使产品包装实现机械化、自动化的根本保证，因此包装机械在现代工业生产中起着相当重要的作用。首先降低劳动强度，改善劳动条件。如手工包装糖果，一个工人8小时要重复动作80000多次；再如人工袋装化肥，粉尘飞扬污染环境等等。如果广泛地采用包装机械代替手工包装，不但能将包装工人从繁重的体力劳动中解放出来，而且还大大地改善了工人的劳动条件。其次保护环境，节约原材料，降低产品成本。手工包装液体产品时，易造成产品外溅；包装粉状产品时，往往造成粉尘飞扬，既污染了环境，又浪费了原材料。采用机械包装能防止产品的散失，既保护了环境，又节约了原材料。改革开放以来，随着市场经济的发展。商品流通的增加，物质的不断丰富，生活水平的提高，人们在追求商品内在质量提高的同时，对商品包装的要求也在不断提高，包装工业随之迅速发展，在我国国民生产总值中已占到2以上，与经济发达国家的差距正逐步缩小。我国包装工业虽然发展很快，成就很大，但与发达国家相比，无论在产品品种、技术水平和产品质量方面都有很大差距。发达国家已将微机控制、激光技术、人工智能、光导纤维、图像传感、工业机器人等高新技术成熟的应用于包装机械，而这些高新技术在我国包装机械行业才刚刚开始采用；我国的包装机械产品品种缺口约30一40，包装机械产品的性能、外观质量有一定差距。因此我们必须采取强有力的措施进一步加快包装机械行业的发展速度，为早日赶上世界先进水平而奋斗！第二章.包装机总体方案设计2.1无极调速装置本机采用机械式无级调速装置，根据实际需要包装速度可以在50-70袋/min范围内任意调节，下图2-1为所示的无级调速装置示意图。通过旋钮的顺，逆转动带动可动锥盘上下移动，即可实现速度的增减，达到无级调速的目的。机械无级调速机构的类型很多，但多数是利用摩擦传动机构实现的，由于其结构简单，传动平稳，噪声小，使用维修方便，效率高，所以在各类机械中得到了广泛的应用。但由于摩擦副元件的弹性滑动，存在速度损失，所以不能用于要求调速精度高的场合。该设计采用宽V带式机械无级调速装置，其传动比范围为24。1-螺母 2-V形带 3-键 4-弹性定位套 5-分离锥盘 6-可动分离锥盘7-调节螺母 8-调节螺杆 9-手轮 10-锁紧螺母图2-1无极调速装置结构图2.2设计主传动路线因为所选的电动机的满载转速为1400r/min，而主轴的转速为5070r/min，调速范围较大，所以选择传动比比较大的蜗杆传动实现调速。电动机输出轴与无级调速装置相联，选用宽V带无级调速装置，其传动比为24。蜗杆传动的单级传动比为580，选取传动比为10进行计算。则此时无级调速装置的传动比为22.8，在所选取的无级调速装置的传动比范围之内，所以满足要求。设主轴为1轴，开袋吸嘴凸轮周为2轴，充填器轴为3轴。因为2轴转速为主轴转速的1/2，转动方向平行，则通过一对传动比为1：2的直齿圆柱齿轮来实现；3轴转速为主轴转速的1/4，即为2轴的1/2，转动方向互相垂直，则通过一对传动比为1：2的直齿锥齿轮来实现。超越离合器和牵拉辊通过同步带传动。安排传动路线如图2-2示：2-2 主传动示意图1-电机 2-无极调速系统 3-蜗轮蜗杆减速器4-切刀 5-横封 6-纵封 7-开袋吸嘴 8-充填器 图中数据为：i1=22.8 ， i2=10 ，i3=2 ，i4=2 因为n=1400 r/min 可算出：n1=500700 r/min n2=5070 r/min n3=2535 r/min n4=12.517.5 r/min2.3设计总体布局 根据上述设计和计算，画出如下2-3图：1-电动机 2-无极调速装置 3-蜗轮蜗杆减速器 4-主轴 5-单项超越离合器 6-二轴 7-三轴 8-直齿圆柱齿轮 9-三角板成型器第三章.蜗杆减速器的设计按主轴转速50r/min设计，电动机驱动，电动机的型号为Y90S4，额定功率为1.1KW，满载转速为1400r/min。经调速装置传到蜗杆轴后转速为500r/min蜗轮轴的转速为50r/min，载荷平稳，单向连续运转，预期使用寿命为19200h。1 选择蜗杆，蜗轮材料，确定许用应力。选择材料：选择蜗杆的材料为40Cr，表面淬火，硬度为4550HRC；由于转速不快，先选蜗轮齿圈的材料为ZCuAl10Fe3，金属模铸造。确定许用应力：应力循环次数查表（参考机械设计教材，以下计算过程中所查的图，表未注明的与此相同）得：；2 选择， 根据传动比，取440，取40，则实际传动比10；3 按齿面接触疲劳强度设计查得：；由于较低，估计，取；因载荷平稳，通过跑合可以改善偏载程度，取；载荷系数；当时，取=189000查得，将以上数值代入接触疲劳强度设计公式，求得按疲劳强度要求，查表选出，中心距，4 验算初设参数蜗轮圆周速度原估计选值相符。滑动速度，选用铝青铜为蜗轮材料适合。蜗杆传动效率，根据，查表得，传动效率0.9，不相符。则验算=170000=不影响前面的结果5 验算齿根弯曲疲劳强度蜗轮当量齿数，查得时的齿形系数，弯曲强度满足。6 热平衡计算计算箱体散热面积A，取环境温度，润滑油工作温度，散热系数（通风条件好）。所需散热面积7 蜗杆，蜗轮几何尺寸计算蜗杆齿顶圆直径：蜗杆齿根圆直径： 蜗杆齿宽蜗轮喉圆直径：蜗轮齿根圆直径：蜗轮咽喉母圆直径蜗轮齿宽（取）选蜗轮轮齿端面为锥面结构蜗轮轮缘高度：取为切去顶圆齿尖，蜗轮顶圆直径：为了不损伤齿宽，取 第四章.蜗杆减速器的结构、功能原理分析蜗轮蜗杆减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机（马达）的回转数减速到所要的转数，并得到较大转矩的机构。在目前用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用范围相当广泛。几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等.其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速机的应用，且在工业应用上，减速机具有减速及增加转矩功能。因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备。 减速机的作用主要有：1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速机额定扭矩。2）减速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。4.1箱体结构减速器的箱体用来支承和固定轴系零件，应保证传动件轴线相互位置的正确性，因而轴孔必须精确加工。箱体必须具有足够的强度和刚度，以免引起沿齿轮齿宽上载荷分布不匀。为了增加箱体的刚度，通常在箱体上制出筋板。为了便于轴系零件的安装和拆卸，箱体通常制成削分式。剖分面一般取在轴线所在的水平面内（即水平剖分），以便于加工。箱盖和箱座之间用螺栓联接成一整体，为了使轴承座旁的联接螺栓尽量靠近轴承座孔，并增加轴承支座的刚性，应在轴承座旁制出凸台。设计螺栓孔位置时，应注意留出扳手空间。4.2轴系零件图中高速级的小齿轮直径和轴的直径相差不大，将小齿轮与轴制成一体。大齿轮与轴分开制造，用普通平键作周向固定。轴上零件用轴肩，轴套，封油环与轴承端盖作轴向固定。两轴均采用角接触轴承作支承，承受径向载荷和轴向载荷的联合作用。轴承端盖与箱体座孔外端面之间垫有调整垫片组，以调整轴承游隙，保证轴承正常工作。该减速器中的齿轮传动采用油池浸油润滑，大轮齿的轮齿浸入油池中，靠它把润滑油带到啮合处进行润滑。滚动轴承采用润滑脂润滑，为了防止箱体内的润滑油进入轴承，应在轴承和齿轮之间设置封油环。轴伸出的轴承端盖孔内装有密封元件，图中采用的内包骨架旋转轴唇型密封圈，对防止箱内润滑油泄漏以及外界灰尘、异物浸入箱体，具有良好的密封效果。4.3减速器附件（1）观察孔盖板：为了检查传动零件的啮合情况，并向箱体内加注润滑油，在箱盖的适当位置设置一观察孔，观察孔多为长方形，观察孔盖板平时用螺钉固定在箱盖上，盖板下垫有有纸质密封垫片；以防漏油。（2）通气器：通气器用来沟通箱体内、外的气流，箱体内的气压不会因减速器运转时的油温升高而增大，从而提高了箱体分箱面、轴伸端缝隙处的密封性能，通气器多装在箱盖顶部或观察孔盖上，以便箱内的膨胀气体自由溢出。（3）油面指示器为了检查箱体内的油面高度，及时补充润滑油，应在油箱便于观察和油面稳定的部位，装设油面指示器。油面指示器分油标和油尺两类，图中采用的是油尺。（4）放油螺塞：换油时，为了排放污油和清洗剂，应在箱体底部、油池最低位置开设放油孔，平时放油孔用油螺塞旋紧，放油螺塞和箱体结合面之间应加防漏垫圈。（5）起吊装置：为了便于搬运，需在箱体上设置起吊装置。图中箱盖上铸有两个吊耳，用于起吊箱盖。箱座上铸有两个吊钩，用于吊运整台减速器。第五章.蜗杆减速器加工工艺以蜗杆减速器箱盖为例，对其进行加工工艺的分析。5.1零件的作用 箱盖是机器的基础零件，其作用是将机器和部件中的轴、套、齿轮等有关零件联成一个整体，并使之保持正确的相对位置，彼此协调工作，以传递动力、改变速度、完成机器或部件的预定功能。要求箱体零件要有足够的刚度和强度，良好的密封性和散热性。因此，箱体零件的加工质量直接影响机器的性能、精度和寿命。5.2零件的工艺分析由零件图得知，其材料为HT150。该材料具有较高的强度耐磨性、耐热性及减震性，适用于承受较大的应力、要求耐磨性的零件。蜗轮蜗杆减速器箱盖，其零件如图5-1所示，主视图采用工作位置，且采用半剖视图，主要表达蜗轮轴孔的结构形状以及各形体的相互位置；俯视图主要表达了箱壁的结构形状；左视图主要表达了蜗轮轴孔与蜗杆轴孔的相互位置。几个视图配合起来，完整地表达了箱盖的复杂结构。图5-1 箱盖零件图1、零件形状： 此箱盖的外形较简单，有许多加工要求高的孔和平面。而主要加工面面是底面、顶面及水平孔端面以及轴孔，轴孔之间有相当高的位置和形状的要求。现分析结构特点如下：（1）外形基本上是多个圆柱面组成的封闭式多面体；（2）结构形状比较简单，内部为空腔形；（3）箱体的加工面，为底面、顶面及水平孔端面，此外还有精度要求较高的轴承支承孔和精度要求较低的紧固用孔。 2、技术要求如下： （1）尺寸精度：轴承支承孔和底面、顶面、水平孔端面的尺寸精度和表面粗糙度要求。 （2）为满足箱盖加工中的定位需要及箱盖与机器总装要求，箱盖的装配基准面与加工中的定位基准面应有一定的平面度和表面粗糙度要求；各支承孔与装配基准面之间应有一定距离尺寸精度的要求。5.3工艺路线的安排 箱盖要求加工的表面不多。在这些加工表面中，平面加工精度比孔的加工精度容易保证，于是，箱盖轴孔（主要孔）的加工精度、孔系加工精度就成为工艺关键问题。因此，在工艺路线的安排中应注意三个问题：1、工件的时效处理箱盖结构不太复杂壁厚不均匀，铸造内应力较大。由于内应力会引起变形，因此铸造后应安排人工时效处理以消除内应力减少变形。一般精度要求的箱盖，可利用粗、精加工工序之间的自然停放和运输时间，得到自然时效的效果。但自然时效需要的时间较长，否则会影响箱体精度的稳定性。对于特别精密的箱盖，在粗加工和精加工工序间还应安排一次人工时效，迅速充分地消除内应力，提高精度的稳定性。 2、排加工工艺的顺序时应先面后孔由于平面面积较大定位稳定可靠，有利与简化夹具结构检少安装变形。从加工难度来看，平面比孔加工容易。先加工平面，把铸件表面的凹凸不平和夹砂等缺陷切除，在加工分布在平面上的孔时，对便于孔的加工和保证孔的加工精度都是有利的。因此，一般均应先加工平面。3、粗、精加工阶段要分开 箱盖均为铸件，加工余量较大，而在粗加工中切除的金属较多，因而夹紧力、切削力都较大，切削热也较多。加之粗加工后，工件内应力重新分布也会引起工件变形，因此，对加工精度影响较大。为此，把粗精加工分开进行，有利于把已加工后由于各种原因引起的工件变形充分暴露出来，然后在精加工中将其消除。第六章.蜗杆蜗轮传动受载分析蜗杆传动结构紧凑、传动比大、传动平稳、啮合冲击小、噪声小，并且当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，又具有自锁性。这些特点使蜗杆传动在工程中应用广泛。汽车座椅靠背自动调节驱动器采用蜗杆蜗轮与圆柱斜齿轮传动二级减速，满足了力矩、转速、振动和噪声的要求。1. 蜗杆受力分析蜗杆分度圆啮合处受力分析如图6-1所示。由图6-1可以得到以下关系式：其中：为蜗杆啮合处所受法向力；、分别为法向力在x、y、z方向上的分力；为法向压力角；为蜗杆导程角；为蜗杆蜗轮啮合面之间的摩擦系数。图6-1 蜗杆分度圆啮合处受力分析 令，；其中：、为系数。 将上式合并得：将已知参数=10，=21.8代入式(3)得到：=0.242 7，=0.180 9。蜗杆与电机转子轴为一体，其受力情况如图6-2所示。图6-2中，、分别为电机转子在前、后轴承处所受x、y方向上的约束力；C/2为电机末端挡片约束转子轴向窜动的力；为电机前轴承处摩擦系数；为电机后轴承处摩擦系数；为电机后挡片处摩擦系数；为蜗杆蜗轮啮合处分度圆至电机前轴距离；为电机前后轴距离；为电机堵转扭矩；为蜗杆分度圆半径；为电机转子前轴承处摩擦圆半径；为电机转子后轴承处摩擦圆半径；为电机转子末端挡片处摩擦圆半径。图6-2 蜗杆受力分析2. 蜗杆力平衡方程根据图6-2，列出如下力与力矩的平衡方程组：第七章.蜗杆减速机常见问题及分析蜗轮蜗杆减速机是一种结构合理、安装方便，应用广泛的的减速机，而且结构紧凑、传动比大，在一定条件下具有自锁功能的传动机械。它是在蜗轮蜗杆减速器输入端加装一个斜齿轮减速器，由此构成了一个多级减速器，从而可以获得非常低的输出速度，比普通的单级蜗轮减速机具有更高的效率，而且噪声小、振动小、能耗低。7.1易发问题及其原因探索 1蜗轮磨损。蜗轮一般采用锡青铜，用45钢淬硬至HRC4555的材料配对，还有一种常见情况是用40Cr淬硬HRC5055后经蜗杆磨床磨削至粗糙度Ra0.8m。减速机正常运行时磨损很慢，某些减速机可以使用10年以上。如果磨损速度较快，就要考虑选型是否正确，是否超负荷运行，以及蜗轮蜗杆的材质、装配质量或使用环境等原因。 2减速机发热和漏油。为了提高效率，蜗轮减速机一般均采用有色金属做蜗轮，蜗杆则采用较硬的钢材。由于是滑动摩擦传动，运行中会产生较多的热量，使减速机各零件和密封之间热膨胀产生差异，从而在各配合面形成间隙，润滑油液由于温度的升高变稀，易造成泄漏。造成这种情况的原因主要有四点，一是材质的搭配不合理；二是啮合摩擦面表面的质量差；三是润滑油添加量的选择不正确；四是装配质量和使用环境差。 3蜗杆轴承损坏。即使减速箱密封良好，还是经常发现减速机内的齿轮油被乳化，轴承生锈、损坏、腐蚀。为什么会发生这样的故障呢？这是因为齿轮油温度升高又冷却后产生的凝结水与水混合，导致了减速机在运行一段时间后有磨损。当然，也与轴承质量及装配工艺密切相关。 4传动小斜齿轮磨损。一般发生在立式安装的减速机上，主要与润滑油的添加量和油品种有关。立式安装时，很容易造成润滑油量不足，减速机停止运转时，电机和减速机间传动齿轮油流失，齿轮得不到应有的润滑保护。减速机启动时，齿轮由于得不到有效润滑导致机械磨损甚至损坏。7.2解决方案 1减速机安装尽量不采用立式安装。如果必须采用立式安装，则在位置允许的情况下，润滑油的添加量不要比水平安装多太多，否则会容易造成减速机发热和漏油。 2润滑油和添加剂的选用。蜗齿减速机一般选用220#齿轮油，对启动频繁、重负荷、使用环境较差的减速机。 3保证装配质量。可购买或自制一些专用工具，拆卸和安装减速机部件时，尽量避免用锤子等其他工具敲击；更换齿轮、蜗轮蜗杆时，尽量选用原厂配件和成对更换；可适当选用一些润滑油添加剂，使减速机在停止运转时齿轮油依然附着在齿轮表面，形成保护膜，防止低速、重负荷、高转矩和启动时金属间的直接接触。添加剂中含有密封圈调节剂和抗漏剂，使密封圈保持柔软和弹性，有效减少润滑油漏。装配输出轴时，要注意公差配合；要使用防粘剂或红丹油保护空心轴，防止磨损生锈或配合面积垢，维修时难拆卸。 4建立润滑维护制度。可根据润滑工作“五定”原则对减速机进行维护，做到每一台减速机都有责任人定期检查，发现温升明显，超过40或油温超过80，油的质量下降或油中发现较多的铜粉以及产生不正常的噪声等现象时，要立即停止使用，及时检修，排除故障，更换润滑油。加油时，要注意油量，保证减速机得到正确的润滑。结 论作为我大学期间最后也是最重要的一次综合性设计，我的毕业设计题目：颗粒药品包装机设计
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