包装机转位工作台设计【优秀毕业论文 答辩通过】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 目录 摘 要 . - 2 - . - 3 - 第 1章 绪论 . - 4 - . - 4 - . - 4 - 文所研究的主要内容和目标 . - 5 - 第二章 转位工作台槽轮机构设计 . - 6 - 2 1整体传动方案的设计 . - 6 - 轮机构运动特性分析 . - 6 - 静比的计算 . - 8 - 轮机构的动力学计算 . - 10 - 第三章 传动方案设计 . - 16 - 送机电机选定及传动比分配 . - 16 - . - 17 - 第四章 轴类零件设计 . - 22 - . - 22 - . - 24 - . - 30 - . - 32 - 结 论 . - 34 - 致 谢 . - 35 - 参考文献 . - 36 - 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 摘 要 本本文所研究的是一种用于食品包装机械。随着社会的进步，人民的生活水平得提高，人民的工作环境的改善，输送装置的使用越来越广泛，同时其自动化程度越来越高。输送机是在一定的路线上进行物料传输的机械，是提高生产力，减轻工人劳动强度不可或缺的机械设备，输送机被广泛用在采矿， 食品，冶金等行业。 包装机工作转台，按照一定的顺序提供原料，让执行机构有效的工作，实现这一间歇动作，包装完一个，开始传递下一个，这样能包装包装有序的进行。 本系统在设计过程中充分考虑到了零件的可替换性，在选择电机，以及传动方案，设计驱动装置，齿轮设计，都采用了最常用的一些型号，并且进行了：优化整机的结构参数、确定输送带尺寸参数，计算传动系统，同时对链轮轴、进行了强度分析、进行强度，对滚筒轴承和链轮进行了使用寿命校核，使之满足要求。根据尺寸参数用维工程图。 本文是对此次设计的一个记录，在本系统中，每小 时可以对 700 左右个包装箱进行包装，从而提高了生产效率，降低了生产成本。 关键词：工作转台；生产线；间歇运动；包装箱 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 in is in s of s of is at of is is n in a is of to in of of d is a to of to of a of of be in is in is of is to of In to be so in it is to In In to be In of it of of of of of in to I is a of 00 or so 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 第 1 章 绪论 题的提出 随着我国综合国力的提高，人民生活素质的提高，在我国，一个行业 包装机械也迅速成长。早在上个世纪，包装机就已经在我国出现，尤其是进入改革开放后，由于 国民经济迅速发展，对外贸易不断扩大，人民生活水平明显提高，对产品的包装要求越来越高，更促使了包装机械工业的成长。进入了 21 世纪，为了早日实现小康社会，包装机进入了全面革新换代。其 更新换代的主要是：各种现代化高精 传感器 ， 先进的计算机技术在包装机中的应用， 进一步提高包装机械装备和生 产线的可靠性、安全性、无人作业性等自动化水平。智能化将进入整个包装机械装备和生产线领域。 正是在这种背景下，我的开始了我的毕业设计：在包装机械生产线中，当装满食品的包装箱从装机出来后，设计一个传送装置，在传送过程中能对包装箱实行自动检测并能将不合格的推出生产线。 内外研究现状 目前，能解决上述问题的方法有很多种，比如：用自动分拣技术，能自动将不合格的产品筛选出来；在传送路线中，添加一个可以旋转的托盘，当传感系统检查到有不合格的产品，控制单元发出一个信号让托盘旋转，从而改变产品的传动路线；由于滚柱 传送装置能实现分流，滚柱传送装置与其他装置的组合也能实现这一要求等等。鉴于实际本设计的实际情况：传送物件为大箱体，传送的精度要求不高，才用了滚柱传输机与链板传输机的组合。 随着科学技术的不断发展，各种食品、水产加工品的出现，对食品包装技术和设备都提出了新的要求。目前，食品包装机械竞争日趋激烈，未来的食品包装机械将配合产业自动化，促进包装设备总体水平提高，发展多功能、高效率、低消耗的食品包装设备。品传送：在水平或轻微斜向上的输送，对轻的物品可用人力推移，当重的物品可用机械或气力推杆推移；在微向下的方向上输送，可 借助于自身的重力在该方向上的分力来实现滑移。有驱动的传输机，滚筒一般是由原动机通过中间合适的传动系来驱动，当然也可以原动机直接驱动。物品靠滚筒给它的摩擦力来实现移动。 从滚柱输送机的滚柱的形状和布置形式可以有多种。滚柱一般采用圆柱形式结构。在适宜的被运输物品的支撑表面许可的条件下，有时也有采用圆盘形 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 和双圆锥形结构。圆盘形滚柱的优点是自重小，便于构成岔道，曲线区段。按照输送方向及生产工艺要求，输送机可以布置成各种线路，如直线的，转弯的，水平的，倾斜的和具有各种过渡装置的交叉线路等。 发达国家包装机械的发展趋势 ： 动化技术在包装生产线中已占 50%以上，大量使用了电脑设计和机电一体化控制，增加机械手以完成复杂的包装动作。每个机械手均由单独的电脑控制，摄像机监控包装动作并将信息反馈到电脑以调整动作幅度，保证包装的高质量。同时对包装材质及厚度有自动识别功能，再由电脑计算后控制机械动作，完全是“自适应”系统，保证系统在最优状态下工作； 计具有好的柔性和灵活性 ;为了适应竞争需要，产品更新换代的周期越来越短。包装机械的使用寿命远大于产品的寿命周期，所以某些包装机械要适应产品 的变化，只能以柔性和灵活性来适应，包括量的灵活、构造的灵活和供货的灵活。构造可以采用单元模块化，供货灵活是指一机可实现多种包装组合，实现多个进料口及不同形式包 ;c. 成套供应能力强，仅一个供货商就可以完成从工程设计、安装、调试到最后交用户验收的工序。 我国自动包装机地发展新趋势： (1) 生产效率化 (1) 生产效率化 机电一体化是提高包装机械自动化程度及运行可靠性和稳定性的重要保证。未来包装机械产业将配合产业自动化趋势，技术发展将朝着四个方向发展 :商业产品已趋向精致化及 多元化，在大环境变化形势，多元化、弹性化且具有多种切换功能的包装机种方能适应市场需求。二是结构设计标准化、模组化。充分利用原有机型模组化设计，可在短时间内转换新机型。三是控制智能化。四是结构高精度化； b. 资源的高利用化 资源的高利用化有三重含义：提高资源的综合利用率；提高有效成分的提取率；减少其营养成分的损失； c. 产品节能化节能的新技术、新产品已成为当今国内外包装工业的发展重点，在包装机械中，广泛采用节能技术对降低生产和提高经济效益具有重要作用； 空技术、无 菌包装、膜分离技术、超高压等新技术，可提高产品品质； 发能力 文所研究的主要内容和目标 本文包装机转位工作台实际工作情况为：当包装好的食品通过过平带传到托盘，托盘旋转一个工作位，将食品袋传动下一个工作位置，其初始速度为 s，每小时传递 700 个，食品袋单重为 。 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 第二章 转位工作台槽轮机构设计 转位工作台的运动为间歇性，能实现间隙运动方式有很多： 置一定的检测原件，以及控制原件，等就能实现其间隙运动，这种是通过软件来实现，通常其成本比较 高，因为涉及到软件开发； 些间隙机构，比如槽轮机构，棘轮机构，凸轮机构，曲轴滑块机构都能实现间隙运动。通过考虑到成本，以及包装机转位工作台要求精度不是特别高，本文采用 6 工位槽轮机构来实现这一间隙运动。 2 1 整体传动方案的设计 轮机构运动特性分析 从结构原理上分析，槽轮机构实际上是曲柄滑块机构的一种变型。在槽轮机构运动过程的任一瞬时，如图 2示，槽轮的转角和曲柄的转角之间的几何关系为 图 2轮机构运动特性计算图 c o ss n 2 rl 其中令，把它代入上式，得 co s1 s ct （ 2 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 将上式对时间 t 逐次求导，即得槽轮运动的角速度和角加速度为。 02co (co s 2 2022222)c s ( (2式中 为曲柄转角 若满足槽轮机构运动平稳无冲击的要求，则拨销在进入退出槽轮的速度和加速度为最小值。于是，由式（ 2得 0co ( co s 0200 k 为拨销进入槽轮时的角速度， 0 为相应于 k 时的曲柄转角。即 0 02 所 以当曲柄拨销在垂直角 进入时可以避免第一冲击，此时槽轮的角加速度由式（ 2得， 20220 02)c s ( k 式中 )/( 2为拨销进入槽轮时的角加速度， 将 0 代入上式可得 200 k 可见，曲柄销进入槽轮时存在角速度产生的第二冲击。 由图 2，槽轮机构角速度变化曲线是对称于 0 位置的，在 0 时 达最大值。这对其他槽数的槽轮机构也都成立。只要用 00 带入式（ 2即可求得槽轮的最大角速度为 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 0m （ 2 槽轮角速度最大值并不发生在位置。对它求一次倒数并令它等于零得 04c o s)1(c o 2 22 2m a r c c o s ( ) ( ) 244 （ 2 角速度分析， =0.5 o =2(c o s )1 2 c o s 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1 加速度分析 20 = 222c 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 静比的计算 由于转台为 6 工位，因此槽轮有 6 个均匀分布的径向槽，槽轮每一次转动过程的转角为 02 主动件相应的转角为 02 。由此得槽轮的转角 )/(0 60 （ 2 曲柄的转角 0 （即转臂或拨销盘的转角） )6121(0 （ 2 槽数为 6，代入公式，得 30 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 将值代入下式 21c z 0002m a x 121 )1( 设槽轮在一个循环周期中的运动时间为 止时间为 曲柄销转一周的时间为 T。 02 001222121(0 z 代入以上两式，得 316121121 d T 326121121 j T 2126262 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 r/6106060n 0s)(0轮机构的动力学计算 驱动直线步进机械设备扭矩的计算 在传送带上，这种机械设备一般都在低速情况下工作，计算扭矩时，通常可忽略惯性力矩而仅考虑摩擦阻力矩。由功率相等原理有： 02 (3式中 传送带与支撑导轨间的摩擦力（ N） m） N M） d 020 020 022 02 2 (3式中 H 机械设备的最大步进位移量（ m） 02 槽轮的槽间角（ 将 f=N=6 , m=20入上式 F= 5 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 2M 为槽轮轴上平均驱动转矩， 主动拨销盘支承轴上的扭矩 ： 2 01()(3式中 拨销盘支撑轴上的扭矩 槽轮转动的角速度 0 拨销盘转动的角速度 槽轮机构的传动效率 将式（ 3果代入上式并按最大扭矩计算得 m a x 动功率的计算 主动转臂轴上所需的驱动最大功率为 )(m a a x2 （ 3 转臂轴上需要的平均功率为 3 查自动机械设计表 7： Z=6 时， 07.2)( 2 a x 如果由电动机来驱动单个槽轮机构，则电机的额定功率乘以过载系数一定要 大于槽轮机构的最大功率。上式求出的 乘以过载系数后后选择驱动电机的额定 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 功率，此时选电机的过载系数为 )( 选取小功率电动机，选择 列功率为 速 1400r/时通过用无级降速器降到 6r/ 4 槽轮机构结构尺寸设计 轴受弯矩不大，所以按扭转强度条件计算，轴的扭转强度为 395500000 . 2 (3式中 T 扭转切应力， T 轴所受的扭矩， N m； 轴的抗扭截面系数， 3 n 轴的转速， r/ P 轴的传递的功率， d 计算截面处轴的直径， T 许用扭转切应力，单位 由上式可得轴的直径 303 4 90 00 (3按最大功率校核，轴选用 45 号钢， 0 则 00 330 将 n=6r入上式计算得出 主动曲柄的直径： 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 6 31 当轴截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的消弱。对于直径100d 轴，有一个键槽时，轴径应增大 10%。故槽轮轴的直径： 101( 圆整后去 24 主动曲柄的直径： 02 图 4轮机构简图 槽轮主要结构尺寸 计算 槽轮机构的主要结构尺寸取决于机构所能传递的扭矩，即应具备的强度条件。这和机构的使用情况，材料、热处理、加工装配技术，结构形式等许多影响因素有关。设计时，通常根据工艺要求、布局条件选定适当的中心距 l 和槽数 z 。 (a)、 中心距 l 暂时 选取中心距 l =120b)、 主动曲柄半径 r 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 s (c)、主动 圆销半径 ra a 1066061 (d)、 槽轮名义半径 R 槽轮的名义外圆半径 指当圆销开始进入槽轮（即当圆销中心 A 处在1 位置 ,如图 3示时槽轮轴心 2O 到滚子中心 A 之间的距离为o s 02 l 为外圆半径则当圆销进入槽轮时，将与轮槽两侧顶端有一间隙 ，使冲击加剧，这时槽轮实际外圆半径 O 到轮槽边延长线与圆销切点 D 之间的距离，即 a )c o s( 220 (e)、 槽深 h a 01 2 (f)、 槽顶厚 取 b=10g)、 槽轮轮毂半径 0120125125122 (h)、 曲柄轴半径 0r ， (i)、 锁止狐半径 0101060 (j)、 锁止狐张角 对定位精度要求较高时，刚可主动转臂上锁止弧所对中心角 ，应与槽轮在静止时的转臂转角相等，故 00000 2 4 01 2 03 6 023 6 0 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 槽轮机构结构型式 槽轮机构主动件的结构型式，可做成拨销盘或曲柄，也 可做成其他形式，如带有拨销的齿轮或蜗杆等。拨销可做成悬臂式单支承或双支承。单支承的刚度一般能满足要求，且适应性强，故本次设计采用单支承。拨销采用套在螺栓上的滚子（套筒）型式。 槽轮尺寸较大时可做成镶嵌式结构，在尺寸不大时可做成整体式结构，本次设计采用整体式结构，以降低制造成本。 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 第三章 传动方案设计 通过查阅资料，本文转位工作台的传动方案如图 传动路线为：电机，减速齿轮，锥齿轮，曲柄驱动轴，槽轮。 图 转位工作台传动路线 子输送机电机选定及传动比分配 前面我们已经求出了槽轮曲柄的驱动功率，通过总效率可以计算出转位工作台的驱动功率，由驱动功率可以选定电机，得到电机转速，可求出总传动比，进一步求出传动比分配 （ 1）辊子输送机驱动电机 电机功率可按式 （ 2 驱电 （ 2 式中 k _功率安全系数， .1k 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 _驱动装置效率， 取 4.1k ， 电根据实际条件可以确定定电机型号，同时结合经济性以及所需工况，选定 型号为5电机 ,其额定功率为 60W,额定转速为 200 r （ 2）传动比分配 传动比分配：传动路线为电机 _电机自带减速器 _一级减速齿轮 _二级减速齿轮 _槽轮驱动曲柄 _槽轮。因此其传动比式为： 2 0 061 2 0 0321 2 式中 1i _电机自带减速器的传动比； 2i _一级齿轮传动比； 3 根据相关的资料可以，选取 251i ，则 832 42i ， 23i。 轮传动设计 齿轮材料，热处理及精度 考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮。 （ 1）齿轮材料及热处理 材料：小齿轮选用（调质），硬度为 280面硬度为小齿轮 280取小齿齿数 1Z =32； 大齿轮选用 45 钢（调质），齿面硬度为大齿轮 240者材料硬度差为 402 =i 4 32=128，故取 128. 齿轮精度 , 按 10095 1998，选择 8 级，齿根喷丸强化。 按齿面接触疲劳强度设计 由设计计算公式（ 10行试算，即 3211 )(12 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 确定公式各计算数值 试选载荷系数 4.1计算小齿轮传递的转矩 3550001 由表 10取齿宽系数 1 =d 由表 10 得材料的弹性影响系数 2/ = 由图 10取区域系数 Z 由图 10d 按齿面硬度查得 小齿轮的接触疲劳强度极限 50 1 大齿轮的接触疲劳强度极限 80 2 由图 10得 ， ， 1 =+= 由式 10算应力循环次数 911 102 3 08211 4 8 06060 9921 =N 由图 10得接触疲劳强度寿命系数 计算接触疲劳强度许用应力 取失效概率为，安全系数为 S=1，由式（ 10 M P 1l i M P 2l i = 许用接触应力 M P 21 =+= 计 算 试算小齿轮分度圆直径 代入 H 的值 9)( 5 5 00 (1 2 3 23 211 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 计算圆周速度 v t /00060 148059100060 11 计算齿宽 b 1 计算齿宽与齿高之比 模数 t co ，取 2 齿高 h=2=59/算载荷系数 K 使用系数 1 根据 ,8 级精度 , 查课本图 10 动载系数 由表 10插值法查得，小齿轮相对支撑非对称布置时， K H 的值 : K H =图 10 : K F =表 10 : K H =K F =载荷系数 : K K K K H K H =1 3按齿根弯曲强度设计 由式 (1032121c o （）计算载荷系数 K K K K F K F =1 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 （ 2）查取齿形系数 由表 10得 （ 3）查取应力校正系数 由表 10得 （ 4）由图 10得，小齿轮的弯曲疲劳强度极限 00 1 = 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 80 2 = （ 5）由图 10得弯曲疲劳强度寿命系数 （ 6）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S 式得 M P 111 = M P 222 = (7)计算大 ,小齿轮的 222111=设计计算 n o 2 253 对比计算结果，已可满足弯曲强度，为安全起见这里取 4几何尺寸计算 计算中心距 a= 2 )( 21 = )12832( =160中心距圆为 1602)计算大、小齿轮的分度圆直径 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 2321 21322 264计算齿轮宽度 取 02 01 ； 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 第四章 轴类零件设计 转位工作台中轴类零件主要包括，驱动主轴，槽轮轴。作为回转运动的零件都要安装在轴上来实现回转。根据承载情况可以分为转轴、心轴和转动轴，转抽同时承受转矩和弯矩，链轮轴，纵向驱动轴都为转轴。轴的材料选取 45 优质碳素结构钢，为保证其力学性能，进行调制或正火处理。 当结构或者机械承受载荷或传递运动时， 每一构件都必须正常工作的要求：在载荷作用下构件不至于断裂破坏，即应具有足够的强度；在载荷作用下构件产生的变形不超过工程上允许的范围，即应具有足够的刚度；承受载荷时，构件在其原有的形态下的平衡应保持为稳定的平衡，即要满足稳定性的要求。设计构件时不但满足强度、刚度和稳定性要求，还必须尽可能的合理选用材料和降低材料的消耗量，以节约资金或减轻构件的自身重量。 7 轴的强度计算主要有三中方法：许用切应力计算、许用弯曲应力计算、安全系数校核计算。轴的刚度要求轴的变形：挠度、转角和扭角不超过许用值。轴的稳定性要求轴的反 复变形 轴的振动不发生共振，不超过显著变形的转速 临界转速作转速低于第一阶临界转速1为刚性轴。对于刚性轴，通常1( 0 . 7 5 0 . 8 ) 3轴上零件的装配方案如图 4示。 动主轴轴设计 链轮轴主要的主要零件有：圆柱齿轮，轴承，键，圆锥齿轮。驱动轴将转矩从一级圆柱齿轮传递到圆锥齿轮，它即受转矩，同时承受弯矩。 （ 1）求轴的转速 n、功率 P、扭矩 T 链m/ （ 详见第二章第二节 ） （ 3）按许用切应力初估直径 轴选用 45 号钢，查 3 C=112 33 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 由于轴上有键槽的存在，因此轴的直径去大一点，取 d （ 4）确定轴的结构 图 链轮轴装配图 轴段一： 此段轴上安装装有齿轮，由于带轮宽度为 30合结构，取： l d 轴段二： 为使链轮顺利对位，与段应有阶梯过度（非定位轴肩），同时结合轴承， 选轴承：面对面角接触球轴承 7010料：钢，类别：标准件。其轴承型号为 6204。 d=50D=110B= 选取轴承润滑方法： 曲轴轴圆周速度： s/m2 轴承内圈长度 27 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 l d 轴段三： 此处起按照固定轴承作用，根据实际结构长度，取 此处安装轴角接触球轴承，故 4 轴段五： 此段安装圆锥小齿轮，故 5 （ 5）选键 圆柱齿轮处键：选 C 型普通平键，链轮处平键尺寸 1812 圆锥齿轮处键：选普通 平键，链轮处平键尺寸 3212 （ 6）选配合 滚动轴承处： H7/盈配合）；圆柱齿轮处： H7/轴制）；圆锥齿轮： H7/轴制）。 动轴的强度计算 （ 1）按许用弯曲应力计算轴的强度 许用切应力计算只是需要知道转矩的大小，方法简便，但是计算精度低。故要进行许用弯曲应力校核。轴的受力分析见图 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 链轮轴受力分析 画轴受力图，支点间距离： l l l 求水平支承反力，水平弯矩，水平弯矩图： F 由 0 9 387(0)(11222311对应的 纸 14951605 或 1304139763 则： 水平弯矩： 9 求齿轮传动平面的支承反力，弯矩，弯矩图： F 由 0 0)3 6 91 6 8(0)(11122311 02 同步带传动平面弯矩： 1 55 3 求合成弯矩，弯矩图： 其弯矩图，如图所示，从图中可看出：在链轮处出现最大合成弯矩，在同步带传动平面中该点的弯矩： m/ 6 3)351 6 8( 23 6 由于同步带传动平面与水 平面不垂直，其夹角为 092 ，因此合成弯矩： o o 2222 画 T 图： T 由 3 ： 1 60b M ， 0 1 0 2 P a 1060 0 . 5 91 0 2 . 5 6 41 0 0 T 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 画当量弯矩图： 221 V N /21N 轴的强度校核： D 截面轴径最小； B 截面受