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一种纸箱包装机输送装置的设计【三维图】 输送装置设计 包装机设计【 包装机的设计

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毕业设计报告纸 摘 要中国是现在世界上进出口商品最多的国家，所以在流通行业，包装就显就有尤为重要。对于中国的工业发展，包装行业是其中重要的一部分，生产还有运送以及消费方面，它的作用相当大。不过，仅仅从包装机的技术来说，中国现在的技术跟国外的技术差距还是非常大。因此，设计一款性价比高的包装机非常有意义。基本上述背景本次设计对一种纸箱包装机进行研究，主要对纸箱包装机的输送装置进行设计和研究。其主要的设计内容包括：前期的市场调研，了解本课题研究的背景、意义以及国内外研究现状及发展趋势等；依据设计参数，选择3种输送方案，对其进行分析和比较，确定本次设计的总体方案。完成电动机型号、传动比以及动力参数的计算。对总体方案中涉及到的连杆、蜗轮蜗杆减速器进行设计、计算与确定；对机架、滚辊以及推爪等零部件进行设计和确定；完成轴承、联轴器等标准件的选择。关键字：纸箱；包装机；输送装置；连杆；减速器AbstractAs the largest commodity producing and exporting country in the world, Chinas role in packaging in the field of circulation is becoming more and more important. The packaging industry is an important part of Chinas industrial development and plays an indispensable role in production, transportation and consumption activities. However, as far as packaging machine technology is concerned, there is still a big gap between China and foreign advanced levels. Therefore, it makes sense to design a cost-effective packaging machine.Basic Background The design of this type of carton packaging machine is mainly designed and studied for the conveying device of the carton packaging machine. The main design contents include: preliminary market research, understanding the background, significance, research status and development trend of the research at home and abroad; according to the design parameters, select three kinds of transportation schemes, analyze and compare them, and determine this time. The overall plan of the design. Complete calculation of motor model, gear ratio and power parameters.Design, calculate and determine the connecting rod and worm gear reducer involved in the overall plan; design and determine the components such as frame, roller and claw; complete the selection of standard parts such as bearings and couplings.Key words: carton; packaging machine; conveying device; connecting rod; reducer目 录第一章 绪 论11.1 本课题研究的背景及意义11.2 包装机的概述11.3 国内包装机的研究现状31.4 国外包装机的研究现状31.5 包装机的发展趋势4第二章 总体方案的设计与确定52.1 设计参数的确定52.2 总体方案的选择与比较52.3 总体方案的确定52.4 电动机的选择与确定62.5 传动装置传动比的计算72.6 传动装置运动及动力参数的计算7第三章 连杆机构和减速器的设计与计算93.1 连杆机构的设计与计算93.1.1 设计参数的确定93.1.2 曲柄摇杆机构的设计93.1.3 最小传动角的计算103.1.4 杆件材料和截面的确定103.2 减速器的设计与计算103.2.1 蜗轮蜗杆材料的选择103.2.2 蜗轮蜗杆进行主要尺寸的计算103.2.3 蜗轮轴的设计与计算123.2.4 蜗杆的设计与计算15第四章 其他的零部件的设计与确定174.1 联轴器的选择与确定174.2 机架的设计与确定174.3 滚辊的设计与确定174.4 推爪和扭簧的设计与确定174.5 轴承的选择与校核184.5.1 轴承型号的选择184.5.2 轴承的校核184.6 轴承端盖的结构设计及螺栓强度的校核204.6.1 轴承端盖的结构设计204.6.2 螺栓强度的校核204.7 键的选择与校核21第五章 主要零件图及装配图225.1 机架零件图225.2 连杆零件图225.3 减速器箱体零件图235.4 蜗轮零件图245.5 蜗杆零件图245.6 曲柄零件图255.7 装配图255.8 三维示意图27总结28致谢29参考文献30第一章 绪 论1.1 本课题研究的背景及意义在中国的机械工业中，包装机械的占比是非常大。单纯产品的构造来说，中国现在市面上有的包装机械超过一千三百种，所以包装工业才能够有非常好的保障，对于国内市面上的需求是能够满足的，并且还能够将商品出口到国外。图1.1 纸箱外形图纸箱包装机是自动化的机器，它的体型不大，它能够包装的类型非常多，可以用的地方很多，所以说包装机有很多种，构造不简单，现在的新款包装机，因为有更新的需求出现，所以想要仔细的划分难度很大。只是分析了很多包装机的原理，还有性能之后，就可以将他们相同的地方找出来，也就是动力部分，传动部分还有执行部分，加上机身等。进行包装的时候需要使用包装机，现代化的工业加工，需要处理原料，进行生产，最后包装产品，这里面，对产品进行包装是相当关键的。它能够将生产效率提高，确保包装的质量，这样经济效益就能够变就有更好，前期投入的资金比较少，将工人的工作条件变就有更好，另外对环境不会污染，产品的成本也没有那么高等。所以，需要专门设计一款指向包装机。1.2 包装机的概述所谓包装，就是根据指定的方式，将货品还有一些辅助的材质都包装起来。在流通行业里面，它能够保护产品不被破坏，花销也变少，运送起来便利，将销售量提升上去。对于平常的生活来说，包装是不能少的，现在社会在发展，包装机械的发展也很快，所以，对于我们的生活来说，很多东西都要包装起来，这样才能够将商品保护起来，让它看上去更加漂亮，并且保存，运送起来都很便利，对于销售也有很大的帮助等。不管是什么使用途径，包装都不能少。包装机可以看到，运用的地方非常多，食品，服装，玩具等等。图1.2 包装机的外形机构图设计包装机的时候，有几点需要注意：1、包装机的作用还有可用的地方正常的话，设计包装机要根据它真实的加工状况来进行，另外还要注意它的作用，使用区间，对于生产效率的成本应该考虑进去。2、包装质量与生产率从包装机来说，关键点在于包装的质量，还有耗费的材质。一般来说，生产力都是理论上的，将生产力、加工精度，原料等进行提升，从这些方面来看对于包装的要求自然就更高。3、自动化和自动控制因为技术的发展，所以包装机才能够实现自动化，鉴于当下社会的现状，现在对于包装机的要求更高，方便将机器在社会上推广开来。现代社会的发展为包装机械的自动化提供了先进技术，对和我国情相结合的现代技术提出了更高的要求，从而降低经济效益，简化推广应用。4、加工还有修理对于使用需求进行实现，将安全性变就更好，能够进行加工，并且对机器进行修理还有保养。5、操作时的要求，以及工作时候是否可靠对于包装机的质量来说，是否可靠非常关键，另外也决定了机器的效率，可以用多久，还有操作的性能。图1.3 包装机的包装流程1.3 包装机的发展趋势现在，全球的包装机竞争很大，包装机现在的发展是速度更快，效率更高，质量更好。机器主要的研究方向是耗能更小，自身的重量更轻，占据的地方没有那么大，并且有很高的效率，外面的形状来看，可以很好的对环境进行适应等。包装机在国外，对于这些方面的技术要求都有了很好的满足，尤其是欧美，日本这些国家，他们的包装机，技术都是相当先进的。这些年，欧美国家为了对于现代化商品对于包装更多的需求进行满足，所以开始大力研发包装机，品种更多，能够生产小批量的，并且将先进技术运用到包装机中去。这些新技术有航天工业技术，微电子等，这样包装机的智能化程度就更高，使用高分子材质，复合材质来加工包装机，并且用的也非常多，食品包装机将来的发展方向是集成化更高，智能化程度更高。共 30 页 第 29 页 线第二章 总体方案的设计与确定2.1 设计参数的确定论文中要设计一款纸箱包装机，在跟老师商量了之后，确定只需要设计纸箱的输送装置，并且进行相关计算。将论文中的设计数据定下来：1、输送装置牵引力，步长；输送速度0.5m/s；2、往复次数次/min，行程速比系数；3、输送装置高度，滑架宽度250mm；4、可以用五年，每一天进行的工作都是两班倒。2.2 总体方案的选择与比较按照设计的需求，加上真正工作的需要，写出三个进行设计的方案，下面进行详细阐述：方案一：在电动机作用下，输送装置进行工作，按照电机的转动速度还有转动方向进行工作，通过电机确定传送到的转动方向，用PLC来对机器进行控制，电机用的是步进的，不光能够正转，还能够实现反转。方案二：在液压的带动下，在推动挡板的作用下，输送带就可以来回进行移动。这个方案的构造还是比较简单的，工作起来没太大的声音，只是液压的花销比较高，后期一旦出现问题，修理起来花费比较多。方案三：减速还有连杆装置在三相异步电机的驱动下工作，动力是从一般的电机来，输送带的快慢可以通过减速装置来调整，在连杆装置的作用下，能够控制滑台工作的速度。这个方案里面，耗损没有那么大。机器的构造还是比较简单，生产的话不复杂，它的精度是非常高的，另外能够将每一个构件的相对长度改变，这样从动件的运动规律就是不一样的。不好的是，进行运送的时候，距离比较长，在进行运送的时候，会有偏差出现。2.3 总体方案的确定综上，决定采用方案三作为本次输送装置总体方案。具体工作原理及各元件的连接方式如下：电动机2通过联轴器4，将动力传送至蜗轮蜗杆减速器5，蜗轮蜗杆减速器5的输出轴安装了连杆机构3。连杆机构3和滑架6相连，连杆机构3带动滑架6作往复摆动。在其输出端安装推爪7，推爪7的作用是将放在滚辊8上的纸箱9向右间歇推动，上述零件安装在机架1上面，具体结构简图2.1总体方案运动示意图。1、机架；2、电动机；3、连杆结构；4、联轴器；5、蜗轮蜗杆减速器；6、滑架；7、推爪；8、滚辊；9纸箱图2.1 总体方案运动示意图2.4 电动机的选择与确定1、确定电动机的种类对于电动机来说，驱动部分可以有很多选择，现在研究的电机已经实现标准化，有很多的系列。真正进行工作的时候，按照不一样的状况，就用用适合的电机，这个电机的技术数据，类型，功率等，之后，将电机型号确定下来。电机的种类有二，直流还有交流，正常来说，工业上会用交流电机，对于此种电机，它还能够进行划分，有异步，同步两种类型，电机是异步的，它还能够划分，有笼型还有绕线型，电机的种类非常多，这么多种，用的最多的就是笼型异步电机。按照本篇设计中电机工作的地点，它的工作每天是两班，承受的负荷不大，冲击力也没有那么大，工作的地点还是非常干净的，机器的电源三相电。确定本文中的电机，电压大小380V的，Y系列的，用的三相电，电机是笼型异步的。2、就用用电机的型号，并且定下来依据机械设计基础【1】查就有：，进行计算F进行输送的带有多大牵引力N；v；用式子进行计算按照之前算的数据，加上机械资料还有就用用电机的材料，依据机械设计基础课程设计【2】这电机用的是，它功率的额定值3kw，额定转速。详细技术数据在表格2.1中。表2.1 电动机参数表型号额定功率kW转速r/min满载电流效率%功率因素额定电流额定转矩额定转矩YR132M1-639608.280.50.696.52.52.82.5 传动装置传动比的计算前面已经定电机的型号，它额定转动速度是，再加上设计时候，需要滑台来回次/min，那么依据机械设计基础【1】传动比公式就是：-代表电机转动速度的额定值n-滑台来回多少次2.6 传动装置运动及动力参数的计算1、算出每个轴的转动速度2、算出每个轴输进去功率有多大3、算出每个轴输进去转矩大小运动和动力参数的计算结果如表2.2表2.2 运动和动力参数的计算结果 参数轴转速960r/min40r/min功率2.97kW2.91kW转矩29.54Nm694.78Nm第三章 连杆机构和减速器的设计与计算3.1 连杆机构的设计与计算3.1.1 设计参数的确定，来回的次数是，高度。设计时，首先确定连杆摆角是四十度到五十度，步长已经知道，能够将摇杆的长定下来 ，。3.1图中展示它详细的构造。图3.1 机构的运动简图3.1.2 曲柄摇杆机构的设计1、计算角，这里面。算出来接着就用出随意的点D，顶点就用D点，从它开始将等腰三角形画出来，它的腰长度与CD的长相同，。画出，让=90-，之后再画出， 与进行相交，在点P。将外接圆给画出来，不管是哪一个点在圆弧上，将A到和连起来，会有一个角跟极位夹角相同，圆弧上有一个点就是曲柄的轴心A。设定曲柄长是a，连杆长是b，就可以算出， .那么说a=（-）/2，圆心就是A，半径用的是画出圆弧，跟相交在点E，算出来a=/2，b=-/2。设计中，务必不能让曲柄的中心A处在圆弧上，否则此装置无法实现连续工作。2、将连杆长给计算出：。3.1.3 最小传动角的计算进行工作的时候，传动角一直有改变，确保装置传动能够符合要求，那么设计的话，确保40对力矩传动的很大，那么50；用底下式子来算：，符合设计需要。，。3.1.4 杆件材料和截面的确定按照之前算的数据，每一个杆的长已经知道，底下设计杆的种类，还有截面，并且进行分析：1、将杆的种类给定下来杆的结构是是连杆，按照承受的力朝向哪边，这个杆是拉力杆。2、定下来所用钢材，确定截面（1）拉杆的综合性有很高的需求，就用45钢，表3.1中就是它的技术数据。表3.1 材料的相关指标和系数材料 45 600 350 16 7800 206（2）计算截面用式子可以将横截面的大小算出：计算公式；这里面s1，依据工程力学【11】，确定s是1.3图3.2连杆零件图3.2 减速器的设计与计算3.2.1 蜗轮蜗杆材料的选择根据，用45钢加工蜗杆，对它进行调质，用加工蜗轮。3.2.2 蜗轮蜗杆主要尺寸的计算1、设计的时候根据接触疲劳强度来进行，依据机械设计基础【1】公式：mm（1）确定z1，z2：从表7.2可以知道，对于Z2数值区间3064是满足的。（2）蜗轮转矩（3）载荷系数K=1.5（4）材料系数（5）许用接触应力H，翻看表能知晓（6）=2358.75mm（7）首先定，d1的大小：从表7.1中确定，（8）导程角tan=0.2、（9）滑动速度Vs=4.84m/s（10）啮合效率通过，就有1=2、将传动的主要大小给定下来，（1）算出中心之间距离a=154.35mm（2）蜗杆的大小各个部分的直径大小分度圆齿顶圆齿根圆导程角 向右边转动轴方向齿轮之间的距离蜗杆这里有多长，定（3）蜗轮的大小分度圆直径齿轮顶部的高度齿轮根部的高度齿轮顶部圆的直径齿轮根部圆的直径导程角，旋转到右边。轴方向上齿轮的距离蜗轮齿轮的宽，取72mm。（4）算出散热的大小AA=（5）润滑的办法润滑用的浸油的方式，油运动起来，粘性在3.2.3 蜗轮轴的设计与计算1、用45钢来加工轴，对它调质。2、首先将最小部分轴直径给算出定C=120， =51mm，。3、设计出轴的构造零件在轴上需要定位，还有装配，对于轴的每个部分，直径大小，长是多少均需要确定。I段，II段轴承用的是圆锥滚子30212的，此轴里面直径60mm，宽22mm。d2=60mm。III段因为齿轮的端面相距箱体内壁还有一点远，那么确定套筒长38mm。所以。IV段V段VI段VII段4、对轴强度进行校核根据弯扭合成应力来进行（1）将轴的结构还有装配图a给画出来（2）将轴的受力图纸b给画出来（3）作用在垂直面上的力的图纸绘制出来，另外将弯矩图纸绘制出来NNN将轴承上支反力给算出：N将弯矩给算出：对于截面C，它右边的弯矩算出： 算出它左边的弯矩：（4）将水平面中弯矩的图纸给画出将轴承上的支反力给算出：截面C这里弯矩给算出：（5）将合成弯矩的图纸给画出，图e中就是Nm图3.3 蜗轮轴的弯矩和转矩（a）装配简图 （b）受力图 （c）水平面的受力和弯矩图（d）作用在垂直面上的力，还有弯矩图纸e，合成弯矩的图纸f，还有转矩的图纸g Nm（6）将转矩的图纸画出，就是图f105 Nmm=586 Nm（7）将当量弯矩的图纸给画出，就是图g 脉动循环出现改变之后，因为转矩出现的扭剪应力就会出现改变，确定它的大小是0.6，即可算出截面C这里的当量弯矩Nm（8）对截面C这里的强度进行校核，安全。3.2.4 蜗杆的设计与计算（1）对轴的材质进行选用1、用45钢来加工轴。（2）首先将最小部分轴直径给算出，它的大小是（3）设计出轴的构造鉴于此轴的构造，加上此轴的强度，确定轴的直径大小，那就选用的是圆锥滚子轴承，型号30207 。（4）校核轴轴在进行工作，作用在上面的弯矩比较小，只要将许用扭转切应力变小才行。所以对轴强度进行校核的话，只要对扭转应力进行校核，根据作用在轴上的扭矩，将轴的强度给算出。对于轴，它的扭转强度要求是-就是扭转切应力Mpa；T-就是作用在轴上的扭矩Nmm；-就是轴的抗扭截面系数；N-轴转动起来的速度r/min；p-通过轴能够传送的功率kw；d-截面的直径有多大mm；许用扭转切应力Mpa，翻看材料就用，。把每个数据放到式子里面，符合设计的需求。蜗轮蜗杆零件图如下：图3.4蜗轮零件图图3.5蜗杆零件图第四章 其他零部件的设计与确定4.1 联轴器的选择与确定翻看了跟机械设计基础课程设计【2】之后，联轴器有好多种，因为此次设计的机器，工作起来肯定会有冲击，所以本文中连接零件就用弹性联轴器。将转矩算出K= 2.5。在表4.1中有各项数据。表4.1 联轴器的参数表名称 Nm Nm型号弹性套柱69.632.527.85TL6弹性柱销1525.552.5610.22HL44.2 机架的设计与确定这些零件都需要机架来进行支承，要想机器可以有序进行工作，需要机架能够确保，将这些零件的重都考虑之后，一定要合理设计这些零件，并且要注意整个装置工作一定要正常，能够进行助推。还没有设计的时候，要清楚机架零件的几点要求：1、强度还有刚度一定要够大；2、样子不能复杂，加工起来容易；3、能够把附件装在机架上，对机架进行设计的时候，它的抗摩擦性能一定要好，确保机架可以用很长时间，确保工作之后的机器，相当平稳。因为对产品进行自动输送的装置，它外形还是很大的。用20槽钢来支承机架，这样去做可以投入的资金比较少，另外材质也不会浪费那么多，确保机器性能符合要求。4.3 滚辊的设计与确定本文中设计的机器，在滑架上进行往返的动作，那么滑动需要通过滑架来实现，对滑架连接用连杆来进行，这样才能够来回进行滑动，并且得到一定的动力，在机架上的滑槽里面摆放滑架。工作中的输送装置，在传送零件的时候，确保运转能够顺利的进行，辊子还有产品，他们之间有摩擦，出现的阻力没有多大，产品要想在辊子上滚动，需要很多个辊子才行，这样一来滑动摩擦也就不存在，而是滚动摩擦，这样产品跟机器之间就没有那么大的阻力，至此确保每天工作的工作量符合设计要求。4.4 推爪和扭簧的设计与确定设计推爪的时候，主要在于：在滑动架上边将需要运送的东西摆放在上面，需要进行运送的零件，想要向前移动，需要一个推力才行。所以，设计的滑架，需要各两个，推爪需要设计四个，这样需要进行运送的物件就会向前移动。滑架上进行传送的带，需要一个步长，这样推爪才能移动到前面，对于步长长度是370mm。设计它的受力，前面的形状是圆，后面的形状是方形，设计成此等样子，方便将物件传送出去。推爪跟轴的中间，安装一个扭簧，这样做的好处，滑架在进行往返运动的时候，可以滑动到推爪的下面。此时的带传动运送的物品，现在的地点没有改变，要是滑架又一次移动到前面，推爪就回到原来的位置，还有其他要进行传送的零件，就推到前面去，此时之前的推爪可以将准备传送的物品接着推到前面去。这样一个跟着一个进行移动，准备要进行传送的物品，就不停的被运送到前面去。分析了之后，弹簧在九十度面上，作用在它上面的转矩是，不光有九十度的面上有弯矩作用在上面，别的面上还有弯矩作用，计算弯矩用式子。螺旋角没有多大，在这就不需要在意，所以。按照上面的分析可以知道，论文中作用在弹簧丝上的力就是M（弯矩）。用下面式子可以将弯曲应力最大值算出：弹簧丝截面是圆的，弹簧丝截面是正方形的，翻看材料。工作起来，作用在上面扭转的大小是：，算出弹簧丝截面的轴惯性矩：截面是圆的，截面是方的通过前面式子可以将用多少圈弹簧算出弹簧丝工作起来会有弯曲出现，所以弹簧丝还是用截面是方的比较好，不过因为截面是圆的弹簧丝到处都可以看到，最终弹簧丝还是用截面圆的。4.5 轴承的选择与校核4.5.1 轴承型号的选择轴转动速度很快的话，在每分钟960转，还有轴承是标准零件，轴承直径在至此根据机械设计基础课程设计【2】可以确定轴承用深沟球的，型号6204。4.5.2 轴承的校核1、计算在径向上轴承的载荷轴承A：轴承B：2、在轴方向上轴承的载荷轴方向派生出来的力翻找材料可以定：30212轴承那么说，=17.173N，没有外面的轴向力。已知道，压铸轴承A，一点都没法动，那么对于这两个轴承，算出轴向力3、将当量动载荷给算出翻找材料后能够定30211的定为载荷系数轴承A：e，定为那么轴承B：e，定为，4、校核轴承的使用时间翻看跟本篇设计有关联的材料，将径向上基本额定载荷确定下来轴承6204，它的基本额定动载荷是，把这些数值放到前面的式子里面，算出。可看出这个选择是恰当的。4.6 轴承端盖的结构设计及螺栓强度的校核4.6.1 轴承端盖的结构设计在这对端盖进行设计，可以对装在上面的零件确保不会有轴方向的改变，另外还能够对轴方向的力量进行承担。对整体结构进行设计，加上如何去进行安装，生产等，确定端盖用凸缘式。将端盖的种类定下来之后，另外还需要对间隙进行调整，对端盖进行设计，对跟端盖连接部分进行设计的时候，需要摆放很多薄的垫圈在这里，这样可以调整间隙。4.6.2 螺纹强度计算将减速器还有端盖设计之后，就有 F代表的是螺栓总拉力；算出螺栓的相对刚度的系数；代表的是螺栓的预紧力；代表的是工作载荷；代表的是剩余预紧力；要是需要连接的零件是钢铁的话，一般根据垫片用的不一样的材质，对于金属，它的数据是0.20.3；皮革0.7；铜皮石棉0.8；橡胶0.9。算的时候，要是一点改变都没有，存在于0.2-0.6；要是出现改变的话，它的区间就是 0.6-1.0。因为算出来的F=0.165KN，所以，还是第二种比较（99165）N也就是校核强度的式子： 再加上原料用的是45，那么前面式子中提到，翻看工程力学【3】的材料确定1.5； 换句话说，直径只要能够比1.02还要大就行，确定直径是6mm。4.7 键的选择与校核根据机械设计基础课程设计【2】选择的平键是一般的，是静联结的，用式子H代表键有多高，键在进行连接的时候，接触这部分的长是，直径就是d。-许用挤压应力，见表4.2表4.2 材料的许用挤压应力联结的方式材料静载荷轻微冲击载荷冲击载荷静连接锻钢，铸钢125-150100-12060-90校核每个键用底下的表格4.3来进行表4.3 键的校核序号键宽键接触长度轴径d许用挤压应力16272010075.6Nm22010870100567.2Nm校核之后，每个键都满足需求。第五章 主要零件图及装配图5.1 机架零件图图5.1 机架零件图5.2 连杆零件图图5.2 连杆零件图5.3 减速器箱体零件图图5.3 减速器箱体零件图5.4 蜗轮零件图图5.4 蜗轮零件图5.5 蜗杆零件图图5.5 蜗杆零件图5.6 曲柄零件图图5.6 曲柄零件图5.7 装配图图5.7 装配图1图5.8 装配图2图5.9 装配图35.8 三维示意图图5.10 输送装置三维示