自动封箱机的传动结构设计【含5张CAD图纸、说明书】
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自动封箱机的传动结构设计【
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本 科 毕 业 设 计题目自动封箱机的传动结构设计 系 别专 业学生姓名学 号指导教师职 称 年 4 月 20 日摘 要 包装机械在行业中呈现多种形式，其中最明显的就是全自动封箱机，它是到封装再到运输，整个包装环节缺一不可，才能安全的将包装商品安全运输到目的地。随着社会的不断发展，尽管封箱机的产值在整个包装工业中所占的比重不大，不属于经常性消耗品，但对包装工业的现代化却是不可缺少的支撑。因此封箱机在包装工业中有着举足轻重的地位和作用。本次设计详细说明了封箱机输送传动设计的步骤及其依据。完成了对纸箱胶带封箱机传动装置设计方案的确定，并确定了适合的设计方案。对其主要部件的结构及尺寸进行了设计和计算，并对各部分进行了校核。设计中主要包括链轮、减速器等传动部件的设计，还有对于一些标准件，如轴承、螺母等的选择。关键词：封箱机； 链轮; 带轮； 传动装置; 装配图ABSTRACT窗体顶端 Packaging machinery industry presented in various forms, the most obvious is the automatic sealing machine, and then transport it to the package, the entire package indispensable link in order to secure the safe transport of packaged goods to the destination. With the continuous development of society, despite the sealer throughout the packaging industry output value proportion of small, they do not belong to regular supplies, but the modern packaging industry is indispensable support. Thus sealing machine has a pivotal position and role in the packaging industry.The design details Sealer design step and its basis. He completed the determination of carton sealing tape drive device design, identifying suitable design. The structure and size of the main parts of the design and calculation, and the parts were checked. Design, including design sprocket, reducer, and other transmission parts, as well as for a number of standard parts, such as bearings, nuts and other choices.Keywords: sealing machine; sprocket; pulley; gear; assembly drawing窗体底端目 录摘 要21 绪论1 1.1 国内外的发展现状1 1.1.1 国外的现状及发展1 1.1.2国内的现状及发展1 1.2 纸箱胶带封箱机的技术指标12 使用性分析及方案的确定2 2.1机构选择原则2 2.2 传动装置的确定2 2.3传动方案33 电动机的选择及相关参数的确定4 3.1选择电动机4 3.2 传动装置的总传动比和分配传动比5 3.3 计算传动装置的运动和动力参数54减速器的设计与计算7 4.1齿轮的设计与计算7 4.2轴的设计计算9 4.2.1齿轮轴的设计9 4.2.2输出轴的设计12 4.3箱体的设计参145链轮的传动设计及结构设计15 5.1链轮的传动设计15 5.2滚子链轮从动轮的结构设计16 5.3滚子链轮主动轮的结构设计166 各部分的结构设计及工作原理18 6.1工作台的结构及高度的调节18 6.2下刀架的固定19 6.3辊轮的固定19 6.4 上下传动机构19 6.5压带机构的设计197结论20参考文献21致 谢221 绪论1.1 国内外的发展现状1.1.1 国外的现状及发展世界上包装机械四大强国分别为美国、日本、德国和意大利。相比其他国家，美国早已形成了独立完整的包装机械体系，其品种和产量均居世界之首。从20世纪90年代起，世界最大包装机械生产和消费大国始终由美国保持。美国的产品以高大、及精尖产品居多，机械与计算机紧密结合，实现机电一体化控制。日本的包装机械制造厂以中小企业为主，包装机械以中小型单机为主，具有体积小、精密度高，易安装、操作方便、自动化程度高等优点。德国的包装箱封口机械在计量、制造、技术性能方面均属世界一流，特别以啤酒、饮料灌装设备具有高速、成套、自动化程度高、可靠性好等而享誉全球。一些大公司生产的包装机械集机、电、仪及微机控制于一体，采用光电感，以光标控制，并配有防静电装置。其大型自动包装机械不仅包装容积大，能集制袋、称重、充填、抽真空、封口等工序一台单机上完成。意大利是仅次于德国的第二大包装机械出口国。意大利的包装机械多用于食品工业，最大优势就在于既可以按照用户的要求进行设计和生产，并能保证很好地完成设计、生产、试验，实现监督、检验、组装、调整和用户需求分析等。1.1.2国内的现状及发展尽管近几年我国包装箱封口机械包装技术的水平有了提高，但是由于我国包装机械起步较晚，发展缓慢，我国的包装箱机械包装技术与发达国家的相比在竞争中还是明显处于弱势。由于改革开放，随着我国商品经济的繁荣和人民生活水平的提高，社会对包装机械的需求不断增加，现在我国已经成为世界包装机械生产和消费大国之一。但我国的包装机械多以单机为主，科技含量和自动化程度低，在新技术、新工艺、新材料方面应用的少，使企新产品少，缺乏竞争力，造成了产品多年一贯制，制约了行业的发展。1.2 纸箱胶带封箱机的技术指标1）封箱适应范围（长宽高）：1550mm790mm13801460mm2）工作台面高度：750mm785mm3）封箱效率：15箱/min4）长宽高：180mm150mm125mm5）封箱质量： 封箱应平整，牢固，无明显皱折； 封合平整、牢固、规范、美观，不会撕箱。2 使用性分析及方案的确定2.1机构选择原则（1）设计满足需求原则根据调查分析和预测市场需要情况，判断是否应该进行该种机械产品的设计，并设计的产品应在满足用户最大限度地要求下设计（2）材料经济合理原则所设计的机械产品应该做到物美价廉，机构先进，功能性好，成本低廉、使用维修简单方便，用最低的成本在产品的寿命周期内实现产品规定功能，。（3）机构可靠性原则 在规定的使用时间和条件下，完成规定功能的可靠能力强，即机构在运行中不出现故障。（4）方案最优化设计原则在给定的设计目标下，从多个可行方案中筛选出最优方案。2.2 传动装置的确定传动方案的合理性，应满足工作机的性能要求及其工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、方便加工、成本经济合理、效率高和使用维护方便等。当采用多级传动时，应合理地选择传动零件及其之间的传动次序，扬长避短，力求方案合理，常需要考虑以下几点：（1）齿轮传动效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长、传动比稳定。其缺点是制造及安装精度要求较高，且价格昂贵，不宜用于传动距离过大的场合。由于封箱机对运动精度要求不高，且齿轮制造价格高，故不适于用齿轮传动。（2）带传动为摩擦传动，其传动平稳，能缓冲吸震，噪声小，结构简单，价格低廉等特点，但其传动比不准确，当传递相同转矩时，结构尺寸较其他传动形式大；当传动相同功率时，转速越高，转矩越小，可使带紧凑，因为封箱机与电动机间距较小，其包角较小，易发生打滑，因而将其排除。（3）蜗杆传动具有平稳，传动比大的特点，但传动效率低，适用于中、小功率间歇运转的场合。当和齿轮传动同时应用时，应布置在高速级，使其工作齿面间有较高的相对滑动速度，利于形成流体动力润滑油膜，提高效率，延长寿命。（4）圆锥齿轮传动用于传递相交轴间的运动。由于圆锥齿轮(特别是当尺寸较大时)加工比较困难，应放在传动的高速级，并限制其传动比，以减小其直径赫模数。（5）开式齿轮传动的工作环境一般较差，润滑不良，磨损严重，应布置在低速级。（6）斜齿轮传动的平稳性较直齿轮传动好，当采用双级齿轮传动时，高速级常用斜齿轮。(7)链传动较摩擦型的带传动相比无弹性打滑和整体打滑现象，所以可以保持传动比准确性和传动高效率性；又因为链条不需张的很紧，故而作用在轴上的径向力较小，链采用金属材料制造，在同样的使用条件下，链传动的整体尺寸较小，结构紧凑，同时最重要的是链传动能在高温和潮湿的环境中工作。另外，与齿轮传动相比，链传动的制造与安装精度要求较低，成本也低，其结构比齿轮轻便得多。2.3传动方案图1-1 传动简图1 电动机 2 联轴器 3 减速器 4 小链轮 5 滚筒3 电动机的选择及相关参数的确定3.1选择电动机确定电动机的转速已知条件：运输带的的有效拉力F=6000N,带速 v=1.0m/s ，卷筒的直径D=150mm,载荷平稳。选择电动机系列按工作条件及工作要求选择三相异步电动机，封闭式结构，电压为380V,Y系列。选择电动机的功率（1）卷筒所需有效动率为： （公式3-1）（2） 传动装置的总效率为： （公式3-2）按表11-19取链轮传动效率：齿轮啮合效率：滚动轴承效率：联轴器效率： 滚筒效率： 则传动装置总效率所需电动机的额定功率为： （公式3-3）（3）确定电动机的转速 滚筒轴的转速： （公式3-4）查表选电动机型号Y112M-6，额定功率P，同步转速。满载转速。3.2 传动装置的总传动比和分配传动比总传动比为： （公式3-5）据表11-19取，减速器传动比为： （公式3-6）3.3 计算传动装置的运动和动力参数 0轴：0轴即电动机 功率: 转速: 转矩: （公式3-7）I轴：I轴即减速器输入轴 功率: （公式3-8） 转速: 转矩: （公式3-9）II轴：II轴即减速器输出轴 功率: （公式3-10） 转速: （公式3-11） 转矩: （公式3-12）III轴：III轴即工作轴 功率: （公式3-13） 转速: （公式3-14） 转矩: （公式3-15）表1-1 各轴的运动及动力参数轴序号功率(KW)转速(r/min)转矩(Nm)传动形式传动比效率06.7140044.73联轴器1.00.99I6.63140043.97齿轮传动3.80.97II6.37378.95160.53链传动30.97III6.12127.3459.124减速器的设计与计算4.1齿轮的设计与计算1） 选择齿轮类型，材料，精度等级及齿数 根据传方案，选用直齿圆柱齿轮传动，压力角取20。 参考表10-6，选用7级精度。 由表10-1，选择小齿轮的材料为40Cr（调质），齿面硬度280HBS,大齿 轮材料为45钢（调质），齿面硬度240HBS。 选小齿轮齿数,大齿轮齿数,取2）按齿轮弯曲强度计算 试算模数 （公式4-1）计算 （公式4-2）因为大齿轮的大于小齿轮，所以取查找资料得则试算模数 则 圆周速度： 齿宽： 宽高比： 根据相关数据查机械设计得 实际载荷系数为: 则实际齿轮模数为： 取m=2。3） 几何尺寸计算 取，则大齿轮的齿数，取，互为质数。 计算分度圆直径： （公式4-3） 计算中心距: （公式4-4） 计算齿轮宽度： （公式4-5） 考虑安装误差，取，则。4) 齿面接触疲劳强度校核（公式4-6） 查找数据 代入数据得 =8箱盖壁厚180.02a+3 =8凸缘厚度箱座b151.5箱盖b1121.51底座b2252.5箱座肋厚m8.50.85地脚螺钉型号dfM160.036a+12数目n4轴承旁联接螺栓直径d1M120.75 df箱座、箱盖联接螺栓直径尺寸d2M12（0.5-0.6）df连接螺栓的间距l160150200轴承盖螺钉直径d38（0.4-0.5）df观察孔盖螺钉d49（0.3-0.4）df定位销直径d8（0.7-0.8）d2d1,d2至外箱壁距离C120C1=C1mind2至凸缘边缘距离C216C2=C2mindf至外箱壁距离C326df至凸缘边缘距离C424箱体外壁至轴承盖座端面距离l151C1+ C2+(510)轴承旁连接螺栓距离S115 1 40 1395链轮的传动设计及结构设计5.1链轮的传动设计 1.选择链轮齿数 取小链轮的齿数，大链轮的的齿数为。（公式7-1）2. 确定计算功率 （公式7-2） 取 得 3. 选择链条型号和节距 根据,查图9-11，选16A-1， 查表9-1，链条节距。4. 计算链条的节数和中心距 初选中心距： 取,则 （公式7-3） 取链长节数为124。 利用线性插值法得链传动的最大中心距为： （公式7-4）5. 计算链速v，确定润滑方式 （公式7-5） 查表可知应采用油池润滑。6. 计算压轴力 有效圆周力： （公式7-6） 压轴力: （公式7-7）5.2滚子链轮从动轮的结构设计 1.链轮分度圆直径 （公式7-8） 2.齿顶圆直径 （公式7-9） 3.齿根圆直径 （公式7-10） 4.最大轴凸圆直径 （公式7-11） 5.轮毂厚度 6.轮毂长度mm5.3滚子链轮主动轮的结构设计 1.链轮分度圆直径 （公式7-8） 2.齿顶圆直径 （公式7-9） 3.齿根圆直径 （公式7-10） 4.最大轴凸圆直径 5.轮毂厚度 6.轮毂长度mm6 各部分的结构设计及工作原理.6.1工作台的结构及高度的调节工作台支撑着整机，是整个胶带封箱机的基础，实现工作台的高度调节，有利于适应不同生产线。本设计可通过4根支柱底座上的调节螺杆来调节工作台的高度，其调节范围为80mm。上导向部件的结构如图： 图1-6 上导向部件结构图为适应各种纸箱的宽度，上导向部件的上方空间由一个定位杆、两个导向轮和锁紧手柄构成，当确定位置时，旋紧手柄将垫圈压紧在壳体上，实现锁紧。而在手柄放松时，螺杆可以在定位杆上左右移动，调节两导向轮之间的宽度，从而调整工作空间的宽度。锁紧手柄螺杆主要尺寸的确定：由机械设计实用手册，表23.5-22查得，公称直径mm；螺距mm；螺杆长度mm，下方工作空间可通过调节摇杆的角度确定，其结构如下图：图1-5 调节摇杆结构图.6.2下刀架的固定为了实现下刀架在工作的过程中也不会上下移动，故设计了本方案固定了刀架，在支架上设计多个固定槽（见图）固定刀架。图1-6 固定槽6.3辊轮的固定辊轮由实芯内轴和空芯外轴构成，在内轴和空芯轴之间装入轴承，在工作台支架两侧将内轴的两端固定。辊轮随箱体的前移而滚动。6.4 上下传动机构电动机通过传动装置把扭矩传输给主动轴，大链轮与带轮固定在同一根轴上，通过工作轴旋转，将纸箱向前运送，同时伴随工作台辊轮的滚动，在运送的过程中，完成封箱并将其输送到下面的工序。6.5压带机构的设计压带机构初步选定采用四连杆机构。连杆机构的结构设计：连杆机构如图所示，连杆4的长度为可调长度，故可以实现胶带压轮2高度的调节，箱体上所粘胶带的高度决定胶带压轮2的高度，限位杆3起限位作用，弹簧5起复位的作用。图1-7 连杆机构图7结论经过三个多月的努力，本次毕业设计自动封箱机的结构设计已经完成，本设计的封箱机在理论上满足实际生产需求。通过本次设计使我不仅仅掌握了完整机械设计的步骤和方法;而且也对机械制图、autocad软件有了更进一步的掌握和了解。但是与之相比，对我来说, 那些分析和解决问题的方法与能力是我收获最大的.在整个设计过程中, 经验缺少是我们这些学生最大的短板,只有理论知识, 没有感性的认识，有些东西都将与实际脱节.本次设计的主要是针对封箱机传动装置，对于机器能否正常工作，则需要制作出实物后方能验证。本次设计的封箱机也有许多地方需要改进，如：整个机器体积较大；在大部分各功能部件不换的情况下，只做稍微调整就能提高封箱种类；提高生产效率等。参考文献1 成大先机械设计手册M20032 濮良贵陈定国 机械设计M第九版北京：高等教育出版社,2012.3 袁祖强. 机械设计基础课程设计指导书M. 北京航空航天大学出版.20124 刘鸿文材料力学M第5版北京：高等教育出版社，2010.5 戴宏民中国包装机械的发展研究J. 包装工程，2003，24-3：5-76 Low,A.S.and S.B.Niku.A methodology for design for disasemblyJ. Asme design for manu factorability.March 13-17.pp.47-53De-vol-81.7 J mistree catalog design:selection using arailable assetsJ.Engineering optimizaton.Vol.25.pp.45-46.8 许林成包装机械原理与机械设计M.上海:上海科学技术出版社.1998.9 Mechanical drive (Reference Issue)Machine DesignJ52(14).1980.10 朱建萍.王鹏.包装机械设计方法研究J.包装工程.2007.2
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