一种普通胶带自动输送装置设计【三维图】.zip
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设计胶带输送
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一种普通胶带自动输送装置设计【三维图】.zip,设计胶带输送
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!【包含文件如下】【机械类设计类】CAD图纸+word设计说明书.doc【需要咨询购买全套设计请企鹅97666224】.bat1.txt15个零件图.dwgzongtu.stp一种普通胶带自动输送装置.doc三维源文件总图.dwg机架.dwg转盘结构.dwg摘要在生产包装行业的生产线上，通常存在一种给产品外包装表面贴上长管的工序环节。以瓶装气雾剂的生产线为例，其中有一个包装环节就是当气雾剂瓶身已经包装好后，就让瓶子进入贴管步骤，即把气雾剂喷嘴的导管贴在气雾剂的瓶身上，来让消费者在买到气雾剂之后将瓶身上的导管取下并自行将其联接至喷嘴使用。目前的贴管方式有人工贴管和自动贴管两种，其中，自动贴管有利于节省在流水线工作的人力，提升生产效率，统一成品的外观等，但为了实现自动贴管，需要专用的胶带纸，导致成本较高，甚至抵消了节省人力成本的优势。人工贴管在批量生产时会浪费大量的人力，效率低下，且成品的外观难以统一。针对以上问题，本次设计提出设计一款普通胶带自动输送装置，分析市场上现存的自动贴管机的工作原理、性能和特点，采用理论联系实际的方法，研究影响贴管效率的影响因素，进行必要的结构改进，提出结构的方案并实施设计。同时，进行相关结构参数和工艺参数的设计与计算、总体方案设计，总体装配以及传动、机体等部件和相关零部件设计及绘图。主要设计方案如下：?1.对自动贴管机的工作原理进行深入研究，根据自动贴管机的工作能力和使用要求，设计出总体方案。?2.设计出合理的结构和零件的强度，保证运行的稳定性。3.设计出合理的驱动装置，保证运行的高效性。?本文的目的是通过完成自动贴管机的设计，熟练掌握机械设计相关内容，为以后的工作发展提供一个预演。关键词：包装机械；自动贴管机；包装；胶带；输送装置AbstractIn the production line of packaging industry, there is usually a process link that attaches long tubes to the outer surface of products. Taking the production line of the bottled aerosol as an example, one of the packing links is that when the aerosol bottle has been packed, the bottle is put into the tube step, that is, the pipe of the aerosol nozzle is attached to the bottle of the aerosol, so that the consumer will take the catheter off the bottle and connect it to the spray after buying the aerosol. The mouth is used. At present, there are two kinds of pipe sticking methods, which are manual and automatic, which can save manpower, improve production efficiency and unify the appearance of finished products. But in order to realize automatic pipe sticking, special tape paper is needed, which leads to high cost, which counteracts the advantage of saving human cost. Manual pipe sticking will waste a lot of manpower and low efficiency in mass production, and the appearance of finished products is difficult to be unified.In view of the above problems, this design puts forward the design of an automatic conveying device for ordinary tape, analyzes the working principle, performance and characteristics of the existing automatic pipe sticking machine on the market, and studies the influencing factors affecting the efficiency of the pipe sticking by using the method of theory and practice, and carries out the necessary construction and improvement, and puts forward the scheme and implementation of the structure. Design。 At the same time, the design and calculation of the related structural parameters and process parameters, the overall plan design, the overall assembly, and the design and drawing of the parts of the transmission, the body and the related parts are carried out. The main design scheme is as follows:1., the working principle of the automatic pipe sticking machine is further studied. According to the working ability and the requirement of the automatic pipe sticking machine, the overall plan is designed.2., design reasonable structure and strength of parts to ensure the stability of operation.3., design a reasonable driving device to ensure the high efficiency of operation.The purpose of this paper is to complete the design of automatic pipe laying machine and master the related contents of mechanical design, so as to provide a preview for future work development.Key words: Packaging machinery, automatic pipe laying machine, packaging, adhesive tape, conveying device.目录第一章绪论11.1自动贴管机的简介11.2自动贴管机的特点11.3自动贴管机的的应用21.4本次设计研究目的21.5本次设计研究内容2第二章胶带自动输送装置方案设计42.1胶带自动输送装置的分类42.1.1直线式胶带自动输送装置42.1.2回转式胶带自动输送装置52.2胶带自动输送装置的主要部件52.3胶带自动输送装置的优势6第三章胶带自动输送装置主要工作装置设计83.1机架的设计83.2输送机构的设计83.3转盘机构的设计93.4出管机构的设计103.5贴胶纸机构的设计123.6电机及减速器选型设计173.7转盘轴的校核19第四章胶带自动输送装置三维设计及有限元分析214.1胶带自动输送装置三维设计214.1.1机架的三维设计214.1.2输送机构的三维设计224.1.3出管机构的三维设计224.1.3出管机构的三维设计234.1.4贴胶纸机构的三维设计234.2胶带自动输送装置机架有限元分析254.2.1有限元技术的介绍254.2.2有限元技术的发展趋势264.2.2机架结构的静力分析28总结33参考文献34致谢35摘要在生产包装行业的生产线上，通常存在一种给产品外包装表面贴上长管的工序环节。以瓶装气雾剂的生产线为例，其中有一个包装环节就是当气雾剂瓶身已经包装好后，就让瓶子进入贴管步骤，即把气雾剂喷嘴的导管贴在气雾剂的瓶身上，来让消费者在买到气雾剂之后将瓶身上的导管取下并自行将其联接至喷嘴使用。目前的贴管方式有人工贴管和自动贴管两种，其中，自动贴管有利于节省在流水线工作的人力，提升生产效率，统一成品的外观等，但为了实现自动贴管，需要专用的胶带纸，导致成本较高，甚至抵消了节省人力成本的优势。人工贴管在批量生产时会浪费大量的人力，效率低下，且成品的外观难以统一。针对以上问题，本次设计提出设计一款普通胶带自动输送装置，分析市场上现存的自动贴管机的工作原理、性能和特点，采用理论联系实际的方法，研究影响贴管效率的影响因素，进行必要的结构改进，提出结构的方案并实施设计。同时，进行相关结构参数和工艺参数的设计与计算、总体方案设计，总体装配以及传动、机体等部件和相关零部件设计及绘图。主要设计方案如下：1.对自动贴管机的工作原理进行深入研究，根据自动贴管机的工作能力和使用要求，设计出总体方案。2.设计出合理的结构和零件的强度，保证运行的稳定性。3.设计出合理的驱动装置，保证运行的高效性。本文的目的是通过完成自动贴管机的设计，熟练掌握机械设计相关内容，为以后的工作发展提供一个预演。关键词：包装机械；自动贴管机；包装；胶带；输送装置AbstractIn the production line of packaging industry, there is usually a process link that attaches long tubes to the outer surface of products. Taking the production line of the bottled aerosol as an example, one of the packing links is that when the aerosol bottle has been packed, the bottle is put into the tube step, that is, the pipe of the aerosol nozzle is attached to the bottle of the aerosol, so that the consumer will take the catheter off the bottle and connect it to the spray after buying the aerosol. The mouth is used. At present, there are two kinds of pipe sticking methods, which are manual and automatic, which can save manpower, improve production efficiency and unify the appearance of finished products. But in order to realize automatic pipe sticking, special tape paper is needed, which leads to high cost, which counteracts the advantage of saving human cost. Manual pipe sticking will waste a lot of manpower and low efficiency in mass production, and the appearance of finished products is difficult to be unified.In view of the above problems, this design puts forward the design of an automatic conveying device for ordinary tape, analyzes the working principle, performance and characteristics of the existing automatic pipe sticking machine on the market, and studies the influencing factors affecting the efficiency of the pipe sticking by using the method of theory and practice, and carries out the necessary construction and improvement, and puts forward the scheme and implementation of the structure. Design。 At the same time, the design and calculation of the related structural parameters and process parameters, the overall plan design, the overall assembly, and the design and drawing of the parts of the transmission, the body and the related parts are carried out. The main design scheme is as follows:1., the working principle of the automatic pipe sticking machine is further studied. According to the working ability and the requirement of the automatic pipe sticking machine, the overall plan is designed.2., design reasonable structure and strength of parts to ensure the stability of operation.3., design a reasonable driving device to ensure the high efficiency of operation.The purpose of this paper is to complete the design of automatic pipe laying machine and master the related contents of mechanical design, so as to provide a preview for future work development.Key words: Packaging machinery, automatic pipe laying machine, packaging, adhesive tape, conveying device.目录第一章绪论11.1自动贴管机的简介11.2自动贴管机的特点11.3自动贴管机的的应用21.4本次设计研究目的21.5本次设计研究内容2第二章胶带自动输送装置方案设计42.1胶带自动输送装置的分类42.1.1直线式胶带自动输送装置42.1.2回转式胶带自动输送装置52.2胶带自动输送装置的主要部件52.3胶带自动输送装置的优势6第三章胶带自动输送装置主要工作装置设计83.1机架的设计83.2输送机构的设计83.3转盘机构的设计93.4出管机构的设计103.5贴胶纸机构的设计123.6电机及减速器选型设计173.7转盘轴的校核19第四章胶带自动输送装置三维设计及有限元分析214.1胶带自动输送装置三维设计214.1.1机架的三维设计214.1.2输送机构的三维设计224.1.3出管机构的三维设计224.1.3出管机构的三维设计234.1.4贴胶纸机构的三维设计234.2胶带自动输送装置机架有限元分析254.2.1有限元技术的介绍254.2.2有限元技术的发展趋势264.2.2机架结构的静力分析28总结33参考文献34致谢3534第一章 绪论1.1 自动贴管机的简介随着科学技术的不断发展，包装机械也在日新月异地变化着。自动贴管机是一种以管子（导管）贴在规定的包装容器上的设备。贴管机的主要适用对象：除锈剂、气雾剂等需要导管导出容器里产品。由于适用产品对象的局限性，贴管机市场并不如贴标机市场广泛，目前我国生产贴管机的厂家极为少数，贴管机类型也比较单一。同时，自动贴管机大多采用专用胶纸进行贴管，成本较高。由于市场对除锈剂、气雾剂等需要导管导出容器里产品的需求量越来越高，传统的方法难以满足市场上的大量需求，所以迫切需要设计工作人员因地制宜，设计一款满足包装机械市场需求的产品。在自动贴管机的应用方面，由于适用产品对象的局限性，贴管机市场并不如贴标机市场广泛，目前我国生产贴管机的厂家极为少数，贴管机类型也比较单一。随着贴管机的应用深入与现代科技的进步，成熟贴管机技术应用指日可待。1.2 自动贴管机的特点目前，市场上已经存在一批生产自动贴管机的厂家，应客户的需求，已经取得了一定成绩，目前，市场上的自动贴管机主要有以下特点。一、先进的出标签设计，克服超薄标签不能拨标的缺陷，大大降低了标签的制造成本。二、独特的进瓶卡盘，采用内置磁铁吸引进瓶，不仅进瓶稳定，而且定位精确。三、巧妙的出管方式，采用穿插翻转式出管，保证了出管的稳定可靠。四、贴管速度高，品质稳定，使得生产效率大为提高。五、人性化的设计，用户不但可以根据自己的生产能力选择定位贴管与不定位贴管，还可以任意设定贴标的数量，自动计数，方便统计产量。六、采用了先进的电脑触摸屏控制系统，触摸式操作彩屏，可显示生产状况、操作程序、贴标方式及速度等。1.3 自动贴管机的的应用自动贴管机属于包装机械的一种，它是在自动贴标机基础上发展起来的，随着科学技术的不断发展，包装机械也在日新月异地变化着。自动贴管机就是在这种形式之下发展起来的。自动贴管机的发展与除锈剂、气雾剂等需要导管导出容器里产品的大量需求依依相关的，由于自动贴管机在包装机械领域内属于小众产品，所以长久以来并没有厂家对其投入研究，一直以来采用人工贴管的形式进行生产，随着除锈剂、气雾剂等在国民经济中各领域的广泛需求，传统的生产方式已经难以满足市场的需求，所以迫切需要一种自动贴管机械代替手工劳动，提高工厂的生产效率。自动贴管机可以应用在除锈剂、气雾剂等产品的贴管生产，还可以根据产品的外形进行改造，对一些盒装结构的导管进行贴装。1.4 本次设计研究目的随着国家改革开放和国民经济的快速发展，对劳动力的需求越来越高，很多地方已经出现了用工荒，所以，对于一些简单重复性的劳动，没有必要花费大量的人力进行工作，如果使用一些自动机械，在提高生产效率的同时，又可以降低工厂的生产支出。同时，本次设计的重要目的是对自己提供一个独立设计的平台，熟习设计的整个流程，为自已以后的学习与工作打好基础。在设计中尽量降低制造成本，降低功耗，使之具有高效性、实用性、适应性、安全性等一些列理念设计，并使自己通过完成一种普通胶带自动输送装置的设计，能够对这几年所学习的内容进行一次系统的复习，能够初步完成机械设计工作，并以此为契机，为以后的工作学习打下一个坚实的基础。1.5 本次设计研究内容此次设计的任务是研究一种普通胶带自动输送装置的工作原理、性能和特点，采用理论联系实际的方法，研究影响自动贴管效率的影响因素，进行必要的结构改进，提出结构的方案并实施设计。同时，进行相关结构参数和工艺参数的设计与计算、总体方案设计，总体装配以及传动、机体等部件和相关零部件设计及绘图。第二章 胶带自动输送装置方案设计在进行普通胶带自动输送装置的方案设计前，我们需要市场上同类产品进行一定的了解，明确其结构方式及工作内容。2.1 胶带自动输送装置的分类胶带自动输送装置的功能在于对贴标、贴管对象物按要求圆满的完成粘贴标签和导管的工作。由于贴标贴管加工所用的标签、导管由材质、形式和形状等方面的差别，贴标、贴管对象物的类型，品种很多，再者贴标、贴管对象物上的贴标要求不尽相同，此外，还需要适应不同的生产率的要求等。基于上述各方面的原因，为满足不同条件下的贴标要求，从而导致包装加工用胶带自动输送装置多种多样，即便瓶、罐贴标用机械也有很多种类型，不同类型品种的机械，它们之间存在贴标、贴管工艺和有关装置结构上的差别，然而它们之间也存在这共性。所以，可以根据此方法进行分类，胶带自动输送装置的分类可以根据其工作轨迹进行分类，一种是直线式胶带自动输送装置，另一种是回转式胶带自动输送装置。2.1.1直线式胶带自动输送装置直线式胶带自动输送装置在进行贴标、贴管时，贴标、贴管对象物在输送装置上，自送入到完成贴标、贴管工作，排出运行所经过的轨迹是一条直线或近似为直线者，称之为直线式胶带自动输送装置。在市场上，直线式胶带自动输送装置由于其所使用的标签形式、机器的结构特点、以及贴标、贴管对象物的不同可以进行分类。1.直线式真空转鼓自动输送机械这种胶带自动输送机械的分类可以根据所贴对象物的不同，可以分为圆柱式瓶罐包装件直线式真空转鼓自动输送机械和非圆柱式瓶罐包装件直线式真空转鼓自动输送机械。2.真空机械手直线式圆柱身瓶罐包装件自动输送机械该机特点有以下特点：该机应用固定式标签盒，标签盒容量较大，不许频繁添标，且加标方便；该机可给圆柱身瓶罐包装件贴整周身标及小半周身标，最大贴标生产能力可达360pcs/min。3. 门框式直线多功能自动输送机械此种贴标机由于配置有定位压头和采用了回转式供送标签装置，因而贴标位置准确，且比其他门式贴标机有较高 生产能力。2.1.2回转式胶带自动输送装置在回转式胶带自动输送装置的贴标、贴管工作中，贴标、贴管对象物有板链输送机与回转工作台交替载运者通过相应的贴标、贴管工作区段，接受贴标、贴管。包装件在贴标、贴管过程中，行经了一条由直线和圆弧组成的轨迹。回转式胶带自动输送装置也可以按所用的标签形式、机器结构特点、取标方式及贴标对象物等进行分类，可以分成很多种，以下将予以介绍。1. 回转式真空转鼓自动输送装置由于这种类型的胶带自动输送装置采用真空转鼓结构构件，具有吸标、传输、贴标等多方面功能，能提高贴标、贴管效率和工作可靠性，且可以促成机器结构合理简化。回转式胶带自动输送装置按所用标签形式和使用的贴标对象物分成多种形式。这种胶带自动输送机械的分类可以根据所贴对象物的不同，可以分为圆柱式瓶罐包装件直线式真空转鼓自动输送机械和非圆柱式瓶罐包装件直线式真空转鼓自动输送机械。2. 回转式非真空转鼓自动输送装置回转式非真空转鼓自动输送装置，与真空转鼓自动输送装置的主要区别在于取标及其传送装置不同。2.2 胶带自动输送装置的主要部件一种采用普通胶带自动输送装置，它主要包括以下部件 ：机架、输送瓶子的输送机构、将瓶子定位在贴胶带纸工位上的转盘机构、将导管立起输出的出管机构、贴胶纸机构。各部分的功能如下：机架：机架采用碳钢焊接而成，主要的作用是将以上各个部件安放在上面，为胶带自动输送装置的基础部分。输送瓶子的输送机构：这部分的作用是将未贴标、贴管的瓶子输送到转盘结构，然后再将已经贴好的瓶子送离，在这里，输送结构采用输送带的形式进行输送。转盘结构：转盘结构采用分度器与转盘相配合的方式，转盘采用八等分结构，内含有磁铁，这样当瓶子进入转盘结构时，被磁铁吸住，在分度器的工作下，完成输送、贴标、贴管工作。出管机构：这部分的作用是将导管输送到贴管位置，以方便进行贴管。贴胶纸机构：提供贴标签的装置。其具体工作过程如下 ；贴胶纸机构包括一个将切断的胶带纸向外推出的吸附块，吸附块的外侧为形状与瓶子形状相应的内凹的圆弧面 ；吸附块的外侧设有一块嵌入圆弧面的海绵块，海绵块的外侧平面与吸附块的外侧对齐。采用这种结构后，贴胶纸机构由普通的贴标机改装而成，即将贴标机的吸附块改装为适应于瓶子的形状，由此贴胶纸机构即可采用普通胶带纸进行贴管操作，普通胶带纸平铺在海绵块的外侧平面，贴管时海绵块压缩，直到胶带纸将导管紧贴于瓶子上，较现有的贴管机采用剥离式专用胶纸，成本大大降低，结构更为精简。2.3 胶带自动输送装置的优势1. 贴胶纸机构可选用现有的经改装的贴标机，由此可采用普通的胶带纸进行贴管操作，大大降低了生产成本。2. 对驱动和传动机构进行优化设计，使得输送机构、转盘机构、贴胶纸机构均采用同一个电机驱动，减少电机的使用数量，结构简单，无需复杂的控制系统即可协调各机构的动作。3. 设计了一种全新的贴胶纸机构，结构简单，操作方便。4. 贴胶纸机构不采用传统的剥离式胶带纸，用普通胶带纸替代专用胶带纸，无需采用复杂的缠绕方式，结构简单，操作方便。5. 实现了自动贴管，提高贴管的生产效率。6. 贴管后的产品外形美观、统一。7. 采用L 形标刀配合吸附块的结构，标刀横向的内侧与吸附块的内侧在初始状态下有间距，一个气缸即可实现两级推进，即一级进刀切割胶带纸，二级吸附块和标刀同时推进实现贴管动作。结构简单，操作方便，胶带纸的缠绕方式简单。8. 通过真空吸附的方式吸附胶带纸，吸放灵敏，易于操作。9. 采用通气口配合真空室的结构，依靠吸附块自身的平移，即可实现通气口与真空室的正对与分离，正对时吸附胶带纸，分离时胶带纸放开，操作方便。10. 对转盘机构中的定位机构的电机位置进行优化设计，由安装在工作台面上方改为安装在工作台面下方。11. 采用海绵块，当该普通胶带纸输送机构应用于贴管操作时，胶带纸可平整的吸附在海绵块的外侧平面上，保证贴管位置的精确。第三章 胶带自动输送装置主要工作装置设计如前文所述，胶带自动输送装置主要由机架、输送瓶子的输送机构、将瓶子定位在贴胶带纸工位上的转盘机构、将导管立起输出的出管机构、贴胶纸机构几部分构成，本章将对以上各个部件进行设计。3.1机架的设计机架为胶带自动输送装置的基础部分，在本次设计中，输送机构、转盘机构、贴胶纸机构依次设置在机架上；出管机构也设置在机架上， 并位于贴胶纸机构的一侧。机架结构采用钢板和方钢焊接而成，机架设计的原则是结实耐用，机架的设计原则是在满足以上安装以上机构的基础上尽量降低不必要的构造。3.2输送机构的设计输送机构是胶带自动输送装置的重要组成部分，本次设计的输送机构包括传送带和驱动传送带运行的传送带转轴。输送机构采用带式输送机，带式输送机又称胶带输送机，广泛应用于家电、电子、电器、机械、烟草、注塑、邮电、印刷、食品等各行各业，物件的组装、检测、调试、包装及运输等行业。带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。主要由机架、输送带、托辊、滚筒、张紧装置、传动装置等组成。它可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。皮带输送机具有输送能力强，输送距离远，结构简单易于维护，能方便地实行程序化控制和自动化操作。3.3转盘机构的设计转盘结构位于出管结构的前方，如图3-1所示，包括转盘 ( 含上、下卡盘 )、转轴、固定装置、定位机构。转盘机构还包括驱动转盘转动的转盘转轴。转盘机构可将瓶子逐个定位，并旋转到适宜的位置放置到贴胶带纸工位中，同时可将贴管后的瓶子逐个送出至输送机构。转盘机构采用的分度器，其安装位置从工作台面上方变为工作台面的下方。图3-1 转盘机构转盘分为上下卡盘，互相平行且同心，采用上下布置，两个卡盘之间有转轴用于将两个卡盘连接起来，固定待贴管产品的固定装置位于两个卡盘之间，被卡盘所固定，下卡盘处与转盘转轴连接，通过分度器来实现卡盘的分度。固定装置为沿着卡盘中心线等距分布的若干个滚筒组和设立在滚筒组与卡盘中心之间的磁铁，滚筒组包括两个竖立在上下卡盘之间可旋转的轴套。具体来说，就是将卡盘制作呈花盘模样，以卡盘的每个突出端为安装工位，在所述的安装工位上设立并排的两个数值的旋转轴套，这样当从传送带送来的气雾剂进入到安装工位的时候，通过磁铁的磁力将气雾剂的铁质外壳吸过来，然后压在两个旋转轴套之间，这样就可以避免气雾剂的瓶身与卡盘进行碰撞，从而引起气雾剂瓶身产生变形、错位或者刮花，除了采用这种方式，还可以使用机械手手臂甚至人工的方式，将气雾剂的瓶身拿到出管结构前方进行贴管。本次设计的转盘结构的分度器选择的是凸轮分度器，它除了给转盘结构提供动力外，还驱动输送机构的传动辊进行转动。分度器是实现间歇运动的机构，由于凸轮分割器为纯机械传动，并工作在全密封的油箱中，所以它具有高精度、高寿命、体积小、噪音低、高速性能好、寿命长等显著特点。凸轮分度器是依靠凸轮与滚针之间的无间隙配合，并沿着既定的凸轮曲线进行重复传递动作的装置。它输入连续旋转驱动，输出间歇旋转，或摆动、提升等动作。主要用于自动化加工、组装、检测等设备上面。由于凸轮分度器为纯机械传动，并工作在全密封的油箱中，所以它具有高精度、高寿命、高可靠的传动特点1结构简单：主要由立体凸轮和分割盘两部分组成。2动作准确：无论在分割区，还是静止区，都有准确的定位。完全不需要其它锁紧元件。可实现任意确定的动静比和分割数。3传动平稳：立体凸轮曲线的运动特性好，传动是光滑连续的，振动小，噪声低。4输出分割精度高：分割器的输出精度一般 50 。高者可达 30 。5高速性能好：分割器立体凸轮和分割轮属无间隙啮合传动，冲击振动小，可实现高速，达 900rPm. 6寿命长：分割器标准使用寿命为 12000 小时。3.4出管机构的设计出管结构包含以下部分：安装平台、出管装置、旋转卡钳。出管结构如图3-2所示。图3-2 出管机构安装平台采用钢板制成，安装平台的作用是将出管装置的各个部分安装在平台上，安装平台安装有直线导轨、管仓、引导槽、旋转卡钳、气缸等部件。当出管机构供的时候，旋转卡钳对准引导槽的输出端，旋转卡钳上有一个漏斗状的开口，这样可以方便导管插入。当导管从管仓落入到引导槽的时候，气缸驱动顶针沿引导槽推送，这样导管会被顶针推送到旋转卡钳的孔中，这时候旋转卡钳的漏斗状结构就起了作用，它可以对导管有一定的引导作用。同时，引导槽输出端处还有一个与引导槽贴合的压块，压块同样安装在一个直线导轨上，压块上有一个弹簧，与后方的连接块连接，连接块采用楔形结构，这样，当大气缸驱动顶针前行到达一定位置的时候，同时会在压块和连接块插入，这样压块前进将引导槽覆盖，防止导管在引导槽内呈叠加形式卡住管仓的出口大致出管不顺，当顶针退回的时候，插入块不受力，在弹簧的作用下，插入块退回。旋转卡钳固定在一个直线轴上，这个轴通过一个平板与一个小气缸进行连接，这样气缸座、气缸、平板组成一个连杆机构，这样当气缸伸出的时候，带动平板转动，由于平板固定在直线轴上，这样就连带旋转卡钳进行转动。玩车导管的输送工作。3.5贴胶纸机构的设计贴胶纸机构包括 ：胶带盘、吸附盘、推送装置、安装座 ；胶带盘固定在安装座上 ；吸附盘包括 ：转动架、吸附块、标刀、真空吸附装置 ；圆环形的转动架安装在安装座上 ；沿着圆环径向向外平移后可自动复位的吸附块的数量为多个，各吸附块沿着圆环均匀分布在转动架上 ；沿着圆环径向向外平移后可自动复位的标刀与吸附块一一对应设置，L 形的标刀位于吸附块的一侧和吸附块的内侧 ；真空吸附装置与被向外推出的吸附块和相邻的若干吸附块相接并将胶带纸吸附在所述吸附块的外侧 ；推动标刀和吸附块向外平移至贴胶带纸工位的推送装置安装在安装座上 ；安装座固定在机架上。采用这种结构后，即设计了一种全新的贴胶纸机构，缠绕方式简单，结构简单。图3-3 贴胶纸机构推送装置推出的吸附块的外侧为贴胶带纸工位，从胶带盘伸出的胶带纸缠绕若干个吸附块，端部固定在贴胶带纸工位对应的吸附块上 ；吸附块和标刀一一间隔设置 ；出管机构输出的导管位于贴胶带纸工位和贴胶带纸工位正对的吸附块之间。推送装置包括气缸、气缸架、直角推杆。气缸通过气缸架安装在安装座上，且气缸架设在吸附盘的上方；直角推杆的上端与气缸相接成 90 度，另一端伸入转动架的环形中部，直线对准位于贴胶带纸工位的吸附块的内侧。吸附块的数量一共是八个，沿着圆环均匀分布，安装在转动架上随转动架转动，且可沿着转动架的平面部分径向平移。吸附块为楔形，左右两侧为竖直斜面，上下为水平设置的平面，外侧为内凹的圆弧面，圆弧面形状与瓶子形状对应。吸附块和转动架之间设有复位弹簧 ；初始位置时，吸附块的最外端与转动架的外圆周对齐。吸附块内部空心，将外界和吸附块内部连通的真空吸口位于吸附块的外侧面，通气口位于吸附块的上侧面。每个吸附块的外侧面均布多个真空吸口，每个吸附块的上侧面设有一个条形的通气口。每块吸附块的外侧均设有一块嵌入圆弧面的海绵块，海绵块的外侧平面与吸附块的外侧对齐，八块吸附块和八块海绵块的外侧构成正八边形。标刀的数量同吸附块数量一致，也为八个，且与吸附块一一对应。吸附块与标刀一一间隔设置。标刀为L 形，位于吸附块的内侧和右侧。标刀和转动架之间设有复位弹簧。标刀的径向长度大于吸附块。初始状态时，标刀的端部位于转动架的外圆周以内，标刀的内侧横向部分和吸附块内侧之间有一段距离 ；标刀被顶出至贴合吸附块时，标刀的端部位于吸附块的最外端之外；标刀和吸附块同时被顶出时，标刀的端部始终位于吸附块的最外端之外。附块和转动架之间设有复位弹簧 ；初始位置时，吸附块的最外端与转动架的外圆周对齐 ；标刀和转动架之间也设有复位弹簧 ；初始位置时，标刀的端部位于转动架的外圆周以内 ；标刀和吸附块被顶出时，标刀的端部位于吸附块的最外端之外。真空吸附装置包括真空室、真空泵、通气口、真空吸口 ；吸附块内部空心，将外界和吸附块内部连通的真空吸口位于吸附块的外侧面，真空室为一块圆环形平板向上凸出形成的容腔，该容腔为圆环的其中一段 ( 该圆环与转动架同心)，从而真空室覆盖贴胶带纸工位临近的若干个吸附块。圆环形平板的大小与转动架相应，且圆环形平板紧贴吸附块的上端。真空泵与真空室相接对真空室抽真空。吸附块位于初始位置时，被真空室覆盖的吸附块的通气口与真空室连通，这些吸附块的真空吸口将胶带纸吸紧在海绵块上。正对贴胶带纸工位的吸附块被顶出至吸附块的外侧接近预先放置好的瓶子时，通气口离开真空室，被圆环形平板封闭，吸附块内部真空解除，被切下的胶带纸即可被吸附块放开，贴在瓶子上。圆环状平板与安装座相对固定，不随转动架转动。通气口位于吸附块的上侧面 ；与真空泵相接的真空室位于正对贴胶带纸工位的吸附块上方 ；吸附块在初始位置时，通气口与真空室连通 ；标刀和吸附块被顶出至最外位置时，通气口离开真空室。运行时，瓶子被送至贴胶带纸工位，导管被现有的出管机构输送至贴胶带纸工位和正对贴胶带纸工位的吸附块之间。气缸启动，向外推动标刀和吸附块，这个过程分为两个步骤 ：第一步，吸附块未平移，标刀移至与吸附块接触，此时标刀的端部从吸附块的外侧伸出，切断胶带纸，而胶带纸由于负压的作用吸附在吸附块外侧 ；第二步，吸附块和标刀同时外移，吸附块带动胶带纸靠近导管和瓶子，将导管贴于瓶身，此时吸附块的负压解除，胶带纸不被吸附，可粘贴于瓶身上。随后气缸退回，标刀和吸附块在复位弹簧的作用下自动复位。电机驱动转动架如图3-4所示逆时针转动至下一个已经吸附胶带纸的吸附块正对贴胶带纸工位，进行下一轮的贴纸操作。图3-4 吸附盘结构如图3-5到图3-7初始状态时，通气口正对真空室，因此吸附块内产生负压，胶带纸被真空吸口吸附在海绵块的外侧 ；当标刀和吸附块连同海绵块向外推送，只要通气口没离开真空室，胶带纸保持吸附在海绵块上 ；直到吸附块贴近于导管和瓶子，通气口离开真空室，通气口被圆环形平板堵住，吸附块内的负压解除，胶带纸解除吸附，被吸附块和海绵块压在导管和瓶子上 ；贴纸完成后吸附块和标刀复位，通气口回到真空室。该吸附块转到下一位置时，真空解除。直到该吸附块回到真空室覆盖的区域，才回复真空状态，吸附缠绕在吸附块上的胶带纸。图3-5 吸附块结构图3-6 吸附块结构图3-7 吸附块结构本次设计的工作过程如下 ：传送带将一排竖直放置的气雾剂瓶子输送至转盘机构上，接着卡盘的安装工位对准一个瓶子，磁铁马上将瓶子瓶身吸过来，但由于旋转轴套的阻挡，瓶子的瓶身并没有贴到磁铁上，而是构成了品字形的三个圆柱，然后分度器驱动卡盘转动，将该瓶子转至定位机构的前方，摩擦筒抵靠在一个旋转轴套上并旋转，同时色差检测电子眼监测气雾剂瓶的旋转角度，当转至合适的位置，即保证贴管时贴管方向指向卡盘、且以贴上去的胶纸没有阻挡重要标识的时候作为合适状态 ；然后旋转轴套离开，分度器继续驱动卡盘旋转，将气雾剂瓶对准出管机构，这时存导管的管仓不停地振动，上方也可以另设插管机构上下插动以防止出管的时候卡死，当一根导管掉落下来后，其马上便落入至引导槽中，接着顶针向前顶送，将导管沿着引导槽的方向送出 ；其中顶针运动到中途时，通过连带机构驱动斜面楔平移，牵动压块压紧引导槽外露的位置，防止顶针推送导管的时候导管会发生变形 ；这之前，旋转卡钳的中孔是正对着引导槽的输出端的，这样导管就被推至旋转卡钳中并被其夹住，顶针退回， 斜面楔也带动压块复位 ；旋转卡钳旋转 90 度，让导管从水平状态变成竖直状态，并对准瓶子的瓶身 ；接着瓶子转到贴胶带纸工位时，气缸通过直角推杆向前推动标刀，标刀的端部从吸附块外侧伸出，切断胶带纸，胶带纸在负压作用下平铺吸附在海绵块的外侧 ；气缸进一步推动标刀和吸附块( 连同海绵块)，吸附块 ( 连同海绵块) 拖动胶带纸一并向前输送 ；海绵块压缩在吸附块和瓶子和导管之间，在刚好到达瓶身位置时，吸附块的通气孔离开真空室被圆环形平板堵住，致使负压消失，胶带纸脱落，吸附块 ( 连同海绵块 ) 将胶带纸连带导管紧贴在瓶身上 ；气缸复位，吸附块 ( 连同海绵块 ) 和标刀在各自的复位弹簧的作用下也自动复位，由此完成一个瓶子的贴管操作。随即电机运行，驱动转动架转动至下一个吸附块位置，同时转盘也转动至下一个瓶子的位置 ( 下一个带贴管的瓶子进入贴胶带纸工位)，传送带输入端送入一个瓶子，传送带输出端送出一个瓶子。由此完成瓶子的连续贴管操作。3.6电机及减速器选型设计已知：生产率24000瓶/小时，瓶颈D=56-76mm，瓶高H=160-290mm，瓶口直径. 每年300天，每天两班，每班8小时。由此可以计算出各轮的转速：转盘机构的转速：贴胶纸结构转速：输送带转速，在本次设计中，输送带通过带轮与分度器相连，所以此部分的转速与分度器输入转速一致，所以转速同为50r/min。 在对自动输送装置的计算中，需要电机提供扭矩的有三个部分，分别是输送带结构、卡盘结构和吸附盘结构，在这三个结构中，由于吸附盘和卡盘结构的扭矩计算主要与其转动惯量有关，所以此处不予计算，本节着重进行输送带的计算，然后乘以相关系数就可以了。圆周驱动力Fu，可用下式表示：Fu=FH+FN+FS1+FS2+FSt式中： FH主要阻力，N； FN附加阻力，N； FS1特种主要阻力，N； FS2主要附加阻力，N； FSt倾斜阻力，N。在以上的五种阻力中FH和FN是所有运输机设计时都需要考虑的，剩下的三种阻力，主要根据运输机设计形式决定，由设计人员选择，本次设计中，由于输送距离比较短，所以计算时只考虑主要阻力就可以了皮带运输机的主要阻力FH，可根据手册公式计算FH=fLgqRO+qRU+2qB+qGcos式中：f模拟摩擦系数，主要由皮带运输机的工况条件以及安装制造水平决定，在这里取f=0.022；L皮带运输机的工作长度（主要由滚筒头尾中心距决定），2m；g重力加速度，9.81m/s2；qRO承载分支托辊组旋转部分单位长度的重量，kg/m， qRU回程分支托辊组旋转部分单位长度的重量，kg/m，qB输送带的单位重量，qG物料在输送带上的单位重量，kg/m，输送机的倾角，（0）由于计算结果比较小，所以这里假设FH=100N轴功率PA计算公式如下：KW据工作要求和条件，本次设计选用Y系列电动机，Y系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。安装尺寸和功率等级符合IEC标准，外壳防护等级为IP44，冷却方法为IC411，连续工作制（S1）。Y2系列电动机是Y系列电机的更新换代产品，是一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。所以选择电动机的型号为Y2-112M-4，其主要技术参数见表3-1表3-1 Y2-112M-4电动机计算参数额定功率4kW额定扭矩2.4kN.m额定转速1450r/min同步转速1500r/min额定电压380V额定频率50Hz效率87%输出轴直径28mm市场上通用的减速器主要有ZQ圆柱齿轮减速器、ZLY（ZSY）平行出轴硬齿面减速器、DCY(DCYK)垂直出轴（空心轴）硬齿面减速器、ZJY轴装式硬齿面减速器等不同规格。其中DCY(DCYK)垂直出轴（空心轴）硬齿面减速器是市场上常用的减速器，其速比范围6.3100，由前文可知，电机的工作输出转速为1450r/min，而皮带输送机的工作转速为50r/min，所以减速比为30。3.7转盘轴的校核已知参数，由于电机扭矩在分度器一分为二，且扭矩主要作用在输送机上，所以在这里假设转盘轴传递的功率为，转盘轴的转速为， 先按机械设计式（15-2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据机械设计表15-3，取，于是得所以轴的最小直径为30.4mm，所以初选最小轴颈为35mm，根据轴的机构完成卡盘轴的设计如图3-8所示。图3-8 卡盘轴设计从卡盘轴的结构可知，卡盘轴主要承受扭矩的作用，所以对卡盘轴的设计校核主要分析其扭转强度，由于卡盘轴的直径35与直径40交接处，也就是A-A截面，所受到的扭矩最大，且轴颈最小，所以此处为危险截面。前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计表15-1得。因此，故安全。第四章 胶带自动输送装置三维设计及有限元分析4.1胶带自动输送装置三维设计三维设计是建立在平面设计的基础上，使设计更加立体化，更能直观的表现设计的结构，目前，市场上三维软件的应用比较多，如SOLID WORKS，Pro/E，UG等，其中UG软件功能十分强大，可以快速完成复杂结构的三维造型，本章将使用UG软件对胶带自动输送装置进行建模。4.1.1机架的三维设计 机架结构如图4-1所示，机架机构采用钢板和方钢焊接而成，出管机构、贴胶纸结构、转盘机构都安放在机架的大平板上，瓶子输送装置安放在前方的平板上，电机与分度其安放在大平板下方的两个小平板上。图4-1 机架三维设计4.1.2输送机构的三维设计输送机构的三维设计如图4-2所示。图4-2 输送机构的三维设计输送机构由输送带、防护板装置以及导轨板构成、输送带用于输送瓶子、防护板装置除了起着防护的作用，还用于安装输送带的滚筒，同时防护板装置还固定在机架上，导轨同时也安装在防护板装置上，导轨在输送带之上，这样瓶子的运输可以在导轨的约束下进入转盘机构，不会出现积压或者掉落的可能。4.1.3出管机构的三维设计 出管机构的三维设计如图4-3所示。图4-3 出管机构的三维设计出管机构的结构前文已经介绍，本节部在详细叙述，出管机构安放在机架的大平板上，通过四个螺钉固定。4.1.3出管机构的三维设计转盘机构如图4-4所示，转盘结构分为两部分，分度器通过螺栓固定在机架中部的平板上，转盘部分在机架大平板上，下卡盘上平面与传送带上平面平齐，这样可以让瓶子直接被转盘的磁铁吸附。图4-4 转盘机构的三维设计4.1.4贴胶纸机构的三维设计贴胶纸结构如图4-5所示，贴胶纸机构通过螺栓和螺柱固定在机架上，由于吸附盘下方正对出管机构，所以旋转轴不能通过分度盘的旋转轴直接传递到吸附盘的传动轴，所以设计方案是在吸附盘的旁边另外设计一个传动轴，由此传动轴传递到吸附盘的传动轴上。贴胶纸结构的零部件都安放在贴胶纸机构的平板上。图4-5 贴胶纸机构的三维设计 在完成以上各个部件的三维设计后，在通过相关插件，对电机等设备的三维进行设计，然后再将这些设备通过软件装配起来，最终，完成自动贴管机的机械部分三维造型如图4-6所示。图4-6a 整体机构的三维设计图4-6b 整体机构的三维设计4.2胶带自动输送装置机架有限元分析4.2.1有限元技术的介绍有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。利用简单而又相互作用的元素（即单元），就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的（较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件（如结构的平衡条件），从而得到问题的解。因为实际问题被较简单的问题所代替，所以这个解不是准确解，而是近似解。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元。有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用，例如用多边形（有限个直线单元）逼近圆来求得圆的周长，但作为一种方法而被提出，则是最近的事。有限元法最初被称为矩阵近似方法，应用于航空器的结构强度计算，并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。经过短短数十年的努力，随着计算机技术的快速发展和普及，有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域，成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。有限元分析的基本步骤通常为：第一步 前处理。根据实际问题定义求解模型，包括以下几个方面:(1) 定义问题的几何区城：根据实际问题近似确定求解域的物理性质和几何区域。(2) 定义单元类型:(3) 定义单元的材料属性:(4) 定义单元的几何属性，如长度、面积等；(5) 定义单元的连通性:(6) 定义单元的基函数;(7) 定义边界条件:(8) 定义载荷。第二步 总装求解: 将单元总装成整个离散城的总矩阵方程(联合方程组)。总装是在相邻单元结点进行。状志变量及其导数(如果可能)连续性建立在结点处。联立方程组的求解可用直接法、选代法。求解结果是单元结点处状态变量的近似值。第三步 后处理: 对所求出的解根据有关准则进行分析和评价。后处理使用户能简便提取信息，了解计算结果。4.2.2有限元技术的发展趋势纵观当今国际上CAE软件的发展情况，可以看出有限元分析方法的一些发展趋势：1与CAD软件的无缝集成当今有限元分析软件的一个发展趋势是与通用CAD软件的集成使用，即在用CAD软件完成部件和零件的造型设计后，能直接将模型传送到CAE软件中进行有限元网格划分并进行分析计算，如果分析的结果不满足设计要求则重新进行设计和分析，直到满意为止，从而极大地提高了设计水平和效率。2更为强大的网格处理能力有限元法求解问题的基本过程主要包括：分析对象的离散化、有限元求解、计算结果的后处理三部分。由于结构离散后的网格质量直接影响到求解时间及求解结果的正确性与否，各软件开发商都加大了其在网格处理方面的投入，使网格生成的质量和效率都有了很大的提高，但在有些方面却一直没有得到改进，如对三维实体模型进行自动六面体网格划分和根据求解结果对模型进行自适应网格划分，除了个别商业软件做得较好外，大多数分析软件仍然没有此功能。3由求解线性问题发展到求解非线性问题随着科学技术的发展，线性理论已经远远不能满足设计的要求，许多工程问题如材料的破坏与失效、裂纹扩展等仅靠线性理论根本不能解决，必须进行非线性分析求 解，例如薄板成形就要求同时考虑结构的大位移、大应变（几何非线性）和塑性（材料非线性）；而对塑料、橡胶、陶瓷、混凝土及岩土等材料进行分析或需要考虑材料的塑性、蠕变效应时，则必须考虑材料的非线性。众所周知，非线性问题的求解是很复杂的，它不仅涉及到很多专门的数学问题，还必须掌握一定的理论知识和求解技巧，故而学习起来也较为困难。为此，国外一些公司花费了大量的人力和物力开发非线性求解分析软件，如ADINA、ABAQUS等。它们的共同特点是具有高效的非线性求解器、丰富而实用的非线性材料库，ADINA还同时具有隐式和显式两种时间积分方法。4由单一结构场求解发展到耦合场问题的求解有限元分析方法最早应用于航空航天领域，主要用来求解线性结构问题，实践证明这是一种非常有效的数值分析方法。而且从理论上也已经证明，只要用于离散求解对象的单元足够小，所得的解就可足够逼近于精确值。用于求解结构线性问题的有限元方法和软件已经比较成熟，发展方向是结构非线性、流体动力学和耦合场问题的求解。例如由于摩擦接触而产生的热问题，金属成形时由于塑性功而产生的热问题，需要结构场和温度场的有限元分析结果交叉迭代求解，即热力耦合的问题；当流体在弯管中流动时，流体压力会使弯管产生变形，而管的变形又反过来影响到流体的流动，这就需要对结构场和流场的有限元分析结果交叉迭代求解， 即所谓流固耦合的问题。由于有限元的应用越来越深入，人们关注的问题越来越复杂，耦合场的求解必定成为CAE软件的发展方向。5程序面向用户的开放性随着商业化的提高，各软件开发商为了扩大自己的市场份额，满足用户的需求，在软件的功能、易用性等方面花费了大量的投资，但由于用户的要求千差万别，不管他们怎样努力也不可能满足所有用户的要求，因此必须给用户一个开放的环境，允许用户根据自己的实际情况对软件进行扩充，包括用户自定义单元特性、用户自定义材料本构（结构本构、热本构、流体本构）、用户自定义流场边界条件、用户自定义结构断裂判据和裂纹扩展规律等等。4.2.2机架结构的静力分析由经典理论力学可知物体的动力学通用方程为Mx+Cx+Kx=F(t)式中，M为质量矩阵，C为阻尼举证，K为刚度矩阵，x、x、x分别为加速度矢量、速度矢量、位移矢量，F(t)为力矢量。在线性静力结构分析中，所有物理量均不随时间变化，于是便得到线性静力方程：Kx=F其中，F为静力载荷，不随时间变化，也不考虑惯性的影响。结构受到静态载荷作用，惯性与阻尼均可忽略。在静态载荷作用下，结构处于静力平衡状态，此时必须充分约束，但在多数情况下，若载荷周期远远大于结构自振周期，即缓慢加载，结构的惯性效应也可忽略，此时也可简化为线性静力分析模型。在本次设计中，机架机构主要承受所承载物品的重力，所以适合静力分析，本文所选择的有限元分析软件为ANSYSWORKBENCH，它可以将在UG中所设计的三维模型导入到ANSYSWORKBENCH之中，然后进行结构离散化、施加约束后进行求解。首先进入ANSYSWORKBENCH截面，选择static structural，也就是静力分析模块，如图4-7所示。图4-7 静力分析模块 由于ANSYSWORKBENCH中材料的默认设置为structural steel，与本次设计所使用的碳钢材料相同，所以这里不再改变，直接导入在UG中生成的模型。 图4-8 模型导入 在将模型导入以后，需要对模型进行网格划分，本次设计中网格划分选用自由玩个划分，网格划分后如图4-9所示。机架结构共有四块平板，最大的平板用于安放贴胶纸机构与出管机构，另外三个平板分别安放转盘机构、输送机构以及电机，在这里通过三维建模计算重量，分别计算以上几部分的重量，然后再将机架底部图4-9 网格划分
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