毕业设计（论文）-液体自动包装机机构设计及传动部件设计（全套图纸三维）.pdf

本 科 生 毕 业 （ 设 计 ） 论 文本 科 生 毕 业 （ 设 计 ） 论 文 液体自动包装机机构设计及传动部件的设计液体自动包装机机构设计及传动部件的设计 系系 别：别： 专专 业：业： 班班 级：级： 学生姓名：学生姓名： 指导老师：指导老师： 完成日期：完成日期： 摘要摘要 本文是关于液体自动包装机机构设计及传动部件的设计，首先对液体自动包装机机 构设计及传动部件作了简单的概述；接着分析了液体自动包装机机构设计及传动部件的 选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选 型设计；接着对所选择的液体自动包装机机构设计及传动部件各主要零部件进行了校 核。最后简单的说明了液体自动包装机机构设计及传动部件的安装与维护。目前，液体 自动包装机机构设计及传动部件正朝着长距离，高速度，低摩擦的方向发展。在液体自 动包装机机构设计及传动部件的设计、制造以及应用方面,目前我国与国外先进水平相 比仍有较大差距,国内在设计制造液体自动包装机机构设计及传动部件过程中存在着很 多不足。 对于液体自动包装机机构设计及传动部件的设计，通过对比对照，对传统的 液体自动包装机机构设计及传动部件的结构进行了改进和优化，使得此种类型的 液体自动包装机机构设计及传动部件的使用范围更广泛，更加灵活，并且对今后 的选型设计工作有一定的参考价值。 关键词：关键词：液体自动包装机；设计；传统；参考 全套图纸，加 153893706 Abstract This graduation design is about the optimum design of the roller conveyor drive first driven roller conveyor has been made a brief overview; then drive roller conveyor has been analyzed the selection principle and the calculation method; and has been calculated based on these design criteria and selection method in accordance with the given parameters requirements for selection design; then the conveyor main parts has been checked. The conveyor has been a simple description of the installation and maintenance. At present, the driving roller conveyor has been towards long distance, high speed, low friction direction. The driving drum of belt conveyor is designed and manufacture and application, at present our country and the overseas advanced level compared to still have a large gap, domestically driven roller conveyor has been in the design and manufacturing process exists many problems. Driven roller conveyor has been the design, optimization design, has been adopted compared with the control, the drive traditional roller conveyor structure has been improved and optimized, this type of drive roller conveyor has been made more widely, more flexible, and has been for future design and selection have been to have certain reference value. Key words：Driving roller type conveyer optimal; Design; Transport; selection 目目 录录 第第 1 章章 绪论绪论 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.1 课题的来源与研究的目的和意义 . 1 1.2 本课题研究的内容 . 2 1.3 研究的意义 . 4 第第 2 章章 液体自动包装机机构设计及传动部件的设计液体自动包装机机构设计及传动部件的设计 . 6 2.1 液体自动包装机机构设计及传动部件的方案布局图的确定 . 7 2.2 液体自动包装机机构设计及传动部件的工作原理 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 第第 3 章章 机械传动部分的选型计算机械传动部分的选型计算 . 10 3.1 电机的选型计算 . 12 3.2 齿轮传动的设计计算 . 13 3.2.1 按接触疲劳强度设计计算 . 13 3.2.2 有关参数修正 . 14 3.2.3 弯曲疲劳强度校核计算 . 14 3.3 轴承的设计计算 . 15 3.4 轴的设计 . 16 第第 4 章章 各重要组成部分的强度校核各重要组成部分的强度校核 . 18 4.1 机架强度的校核与计算 . 19 4.2 齿轮强度的校核计算 . 19 4.3 轴承强度的校核 . 20 第第 5 章章 设计总结设计总结 . 21 结论 . 22 参考文献 . 23 致谢 . 24 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 课题的来源与研究的目的和意义课题的来源与研究的目的和意义 我国生产的液体自动包装机机构设计及传动部件结构简陋，包装效率始终不高， 虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计 水平等的影响，我国目前生产的液体自动包装机机构设计及传动部件的总体水平与进口 产品及港口用户的要求仍有较大差距，液体自动包装机机构设计及传动部件的生产也是 如此，为满足市场需求，开发出一种新型的液体自动包装机机构设计及传动部件势在必 行！ 相信此种液体自动包装机机构设计及传动部件的出现将会大大提高果蔬的包装 能力和质量，为企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显著的进步，同 时也在某种程度上推进了机械工业的不断发展。 随着国际标准化（SIO）的实施，世界液体自动包装机机构设计及传动部件以采 用新材料、新技术、新工艺、新结构为基础,19 世纪 80 年代，美国的 HUGER 公司将新开 发的液体自动包装机机构设计及传动部件应用到该公司的子公司-一个生产液体自动 包装机机构设计及传动部件的机械公司， 经过几年的运行， 为该公司创造了不菲的利润。 继美国 HUGER 公司之后，德国的 DESTO 公司也看到了果蔬包装机的利润所在，投入了相 当大的人力和精力来开发研制果蔬包装机，并且与二十世纪中期投入到了北美等市场。 当前，全世界各大机械人厂商为了提高产品的竞争力，都大力进行液体自动包装机机构 设计及传动部件的研发工作。现在国外等著名液体自动包装机机构设计及传动部件的品 牌中，都有液体自动包装机机构设计及传动部件的销售，全世界液体自动包装机机构设 计及传动部件的应用越来越广泛。有一点值得注意的是，液体自动包装机机构设计及传 动部件的市场，由最初的日本，欧洲，已经渗透到北美市场，因此液体自动包装机机构 设计及传动部件是当今棒料生产加工企业比配的设备已经成为主要趋势。西方资本主义 国家有巨大的液体自动包装机机构设计及传动部件销售市场，机械人工业是西方资本主 义国家的机械工业之一。 由于机械工程的知识总量已经远远超越个人掌握所有，一些专业知识是必不可少 的。但是过度的专业知识分割，使视野狭隘，可以多多参加技术交流，和参加科研项目， 2 缩小范围，提升新技术的进步和整个块的技术，提高外部条件变化的适应能力。封闭的 专业知识的太狭隘，考虑的问题太特殊，在工作中协调困难，不利于自我提高。因此， 自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域， 对专业合并的分化。机械工程可以增加产量，提高劳动生产率，提高生产的经济效益为 目标，并研制和发展新的机械产品。在未来，新产品的开发，降低资源消耗，清洁的可 再生能源，成本的控制，减少或消除环境污染作为一个超级经济目标和任务。机器能完 成人的手和脚，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任务。现代机械工程机械和机 械设备创造出更多、更精美的越来越复杂，很多幻想成为过去的现实。人类现在能成为 天空的上游和宇宙，潜入海洋，数十亿光年的密切观察，细胞和分子。电子计算机硬件 和软件，人类的新兴科学已经开始加强，并部分代替人脑科学，这是人工智能。这一新 的发展已经显示出巨大的作用，但在未来几年还将继续创造出不可思议的奇迹。人类智 慧的增长并没有减少手的效果，而是要求越来越精致，手工制作，更复杂的工作，从而 促进手功能。又一方面实践促进人脑智力。在人类的进化过程中，以及在每个人的成长 过程中，大脑和手是互相促进和平行进化。 大脑和手之间的人工智能和机械工程的近似关系，唯一不同的是，智能硬件还需要 使用机械制造。在过去，各种机械离不开人类的操作和控制，反应速度和运算精度的进 化是非常缓慢的大脑和神经系统，人工智能将消除这种限制。相互促进，计算机科学和 机械工程进展之间的平行，将在更高层次的新一轮发展的开始使机械工程。在第十九世 纪，机械工程的知识总量仍然是有限的，大学在欧洲，它与一般的土木工程是一门综合 性的学科， 称为土木工程， 下半场的第十九个世纪成为一门独立的学科。 在第二十世纪， 随着机械工程和知识增长的发展开始分解，机械工程专业，有分支机构。在第二十世纪 中期趋势分解，在时间之前和之后的第二次世界大战结束时达到的峰值。由于机械工程 的知识总量已经远远从个人掌握所有，一些专业是必不可少的。但是过度的专业知识使 分割，视野狭隘，可以查看和统筹大局和全球工程和技术交流，缩小范围，新技术的进 步和整个块的技术，外部条件变化的适应能力差。封闭的专业知识的专家太狭，考虑的 问题太特殊，在工作协调困难，不利于自我提高。因此，自上世纪第二十年代末，出现 了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。综合职业 分化和发展知识循环过程的合成，是合理和必要的。从不同的专业和专业知识的专家， 也有综合的知识了解不够，看看其他学科和项目作为一个整体，从而形成一种相互强烈 3 的集体工作。综合和专业水平。有机械工程全面而专业的冲突；在综合性工程技术也有 综合和专业问题。在人类所有的知识，包括社会科学，自然科学和工程技术，有一个更 高的水平，更广泛的综合性和专业性的问题。 目前国外特别是美国正在考虑发展液体自动包装机机构设计及传动部件的功率最 大化，产能最优化的问题。自“九五”期间液体自动包装机机构设计及传动部件的开 发和研制已经被列入美国的重大科技攻关计划，以跟踪世界技术的发展和开发适合美国 机械工业发展的液体自动包装机机构设计及传动部件。 我国从 1953 年开始生产液体自动包装机机构设计及传动部件，于 1958 年自行设计 制造包装半径在 50、70、90、120、500 等果蔬的液体自动包装机机构设计及传动部件 之后，为了适应果蔬生产厂家的需要，1959 年又制造了 500、1000、1200 等大直径的液 体自动包装机机构设计及传动部件。 为了满足果蔬生产工业发展需要，我国于 1970 年研制了大型液体自动包装机机构 设计及传动部件。经运转实践证明效果很好。同年，福建的金明公司更是大量引入外来 技术人才，全身心地投入到了果蔬包装机的研发中，利用丰富的人力资源和设备，研发 出了多种可夹持不同直径棒料的包装机，与同年 12 也投入市场，获得了非常大的经济 利润。近几年又研制出 PX1400/170 液体自动包装机机构设计及传动部件，其设计能力 为 1750t/h，实际达到 2508t/h，是设计值的 1.6 倍。 目前机械式液体自动包装机机构设计及传动部件将逐渐被全自动液体自动包装机 机构设计及传动部件所代替。传统的机械式的液体自动包装机机构设计及传动部件已经 不能完全满足当今市场的需要，迫切需要各种多功能的液体自动包装机机构设计及传动 部件来满足市场需求，如是福建金明公司加大人力开发出了五个规格十四种类型的液体 自动包装机机构设计及传动部件，然而我国机械人业所需的液体自动包装机机构设计及 传动部件全部依赖进口，这使得国产机械人配备液体自动包装机机构设计及传动部件 后，成本增加很大，而装备自行开发生产液体自动包装机机构设计及传动部件，其成本 提高不大，说明液体自动包装机机构设计及传动部件的市场前景令人乐观。传统的液体 自动包装机机构设计及传动部件的产品图如下图 1.1 图 1.2 所示： 4 图 1 5 图 2 1.2 本课题研究的内容本课题研究的内容 本次设计主要针对液体自动包装机机构设计及传动部件进行设计， 从液体自动包 装机机构设计及传动部件的整体方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部 结构主要包括以下几个方面： 1.2.1、到图书馆里查阅大量相关知识的资料，搜集出各类液体自动包装机机构 设计及传动部件的原理及结构，挑选相关内容记录并学习。 1.2.2、分析液体自动包装机机构设计及传动部件的结构与参数 6 1.2.3、确定设计总体方案 1.2.4、确定具体设计方案。 1.2.5、液体自动包装机机构设计及传动部件的三维图的绘制、CAD 装配图、零件图 的绘制。 1.2.6、说明书的整理 1.3 研究的目的和意义研究的目的和意义 本论文主要研究运用 SolidWorks 对液体自动包装机机构设计及传动部件进行设 计。通过对液体自动包装机机构设计及传动部件进行设计，来了解液体自动包装机机构 设计及传动部件的结构组成、工作原理以及以后的发展趋势和现状。该课题来自于棒料 加工型机械公司的生产实际，通过设计出液体自动包装机机构设计及传动部件，从而来 掌握液体自动包装机机构设计及传动部件的整个设计生产流程，培养工程意识。 我国生产的液体自动包装机机构设计及传动部件结构简陋，包装效率始终不高， 虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计 水平等的影响，我国目前生产的液体自动包装机机构设计及传动部件的总体水平与进口 产品及港口用户的要求仍有较大差距，液体自动包装机机构设计及传动部件的生产也是 如此，为满足市场需求，开发出一种新型的液体自动包装机机构设计及传动部件势在必 行！ 本文运用大学所学的知识， 提出了液体自动包装机机构设计及传动部件的结构组成、 工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了液体自动 包装机机构设计及传动部件总的指导思想，从而得出了该液体自动包装机机构设计及传 动部件的优点是高效，经济，并且校正质量高，运行平稳的结论。 通过设计液体自动包装机机构设计及传动部件，要求学生掌握大学四年所学到的 知识，了解机械原理，机械设计，以及传动机构设计等方面的知识，综合运用三维绘图 软件，二维绘图软件对机械设备进行设计。通过本次毕业设计，综合提高学生的实际应 用水平和设计能力。 相信此种液体自动包装机机构设计及传动部件的出现将会大大提高果蔬的包装能 力和质量，为企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显著的进步，同时 也在某种程度上推进了机械工业的不断发展。 7 第第 2 章章 液体自动包装机机构设计及传动部件的设计液体自动包装机机构设计及传动部件的设计 2.1 液体自动包装机机构设计及传动部件的方案布局图的确定液体自动包装机机构设计及传动部件的方案布局图的确定 本次设计的题目是液体自动包装机机构设计及传动部件的设计，该装置是通过人工 将需要包装的液体导入到料斗里面，通过气动球阀控制液体的定量流出，液体会随着制 袋器自动流入到塑料薄膜里面，而塑料薄膜经过下膜装置后就自动诚为袋子的形状了， 这样液体就自动流入到袋子里面，然后经过热封装置把条状的装有液体的包装袋密封成 一个一个袋子，最后通过剪切装置把单个的袋子剪断，然后顺着落料斜槽落到指定的位 置。经过分析和研究，制定的液体自动包装装的方案布局图如下图所示 1.3 所示： 8 1.3 液体自动包装装的方案布局图 2.2 液体自动包装机机构设计及传动部件的工作原理液体自动包装机机构设计及传动部件的工作原理 该液体自动包装机机构设计及传动部件的工作原理为：通过人工将需要包装的液体 导入到料斗里面，通过气动球阀控制液体的定量流出，液体会随着制袋器自动流入到塑 料薄膜里面，而塑料薄膜经过下膜装置后就自动诚为袋子的形状了，这样液体就自动流 入到袋子里面，然后经过热封装置把条状的装有液体的包装袋密封成一个一个袋子，最 后通过剪切装置把单个的袋子剪断，然后顺着落料斜槽落到指定的位置。 9 第第 3 章章 机械传动部分的选型计算机械传动部分的选型计算 3.1 电机的选型计算电机的选型计算 已知整个液体自动包装机机构设计及传动部件的总重量 150KG,其他重量 50KG， 我们取总重量为 200Kg，果蔬移动速度为 12r/min。即： mmlsrV NmgG 3 .33-6 .16min/21 200010200 = = 具体的电机设计计算如下: (1) 确定运行时间 本次设计加速时间 01 (t - t ) 60 = Vl l (2) 确定转速 Vl负载速度（m/min） 有速度可知每秒上升 50mm， 0.033 1.2=1.2 360 = ls 电机转速 电机 = Vl n PB 2 400 /min 0.005 电机 = Vl nr PB (3) 负载转矩 0.3 10 200 0.005 1.73 . 220.9 = B gMP TLN m (4) 电机转矩 启动转矩 1 2()2636.9(0.00032) 1.25 . 6060 1.2 + = S NM JMJLJM TN m t 必须转矩 10 ()2.36.=+=TMTLTS SN m S 为安全系数，这里取 1.0。 根据以上得出数据， 我们选用电机型号为 92BL-4015H1-LK-B， 此电机厂家为机电产 品。根据电机的特性曲线以及参数表如下： 11 根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用电机型号为 92BL- 4015H1- LK- B，电机额定功率为 0.4KW，额定转矩为 2.6N.m，最大转矩为 5.2N.m，额定转速为 3000r/min。电机大致图如下图 1.4 所示： 图 1.4 电机大致图 3.2 齿轮传动的设计计算齿轮传动的设计计算 3.2.1 按接触疲劳强度设计计算 1 初步计算 （1）材料选择 因传动尺寸无严格限制，批量较小，故小齿轮用 40Cr(调质），硬度 241HB286HB， 平均取为 280HB，大齿轮用 45 钢（调质），硬度 229HB286HB,平均取为 240HB。选齿轮 精度为 7 级。 （2）节锥角的计算 1 cot=i （3.11） 1 06222266 . 1 cotcot o =arciarc （3.12） 2 54676706222290 ooo = （3.13） 由文献2表3314可知， 12 8 . 15062222cos 20sin 12 cos sin 2 2 1 2 min = = oa a h z （3.14） 式中， a h 齿顶高系数，1= a h。 取小齿轮齿数30 1= z， 8 . 493066 . 1 12 = izz （3.15） 取大齿轮齿数50 2 =z。 3.2.2 有关参数修正 根据工作条件的要求，大端模数为 12=m （3.16） 齿轮分度圆的直径 3603012 11 = mzdmm （3.17） 6005012 22 = mzdmm （3.18） 锥距 86.349 2 600 2 360 22 222 2 2 1 = + = + = dd Rmm （3.19） 3.2.3 弯曲疲劳强度校核计算 齿顶高 12121 * =mhh aa mm （3.20） 齿顶圆直径 382062222cos122360cos2 111 =+=+= o aa hddmm （3.21） 610546767cos122600cos2 222 =+=+= o aa hddmm （3.22） 齿根高 ()() 4 . 14122 . 01 * =+=+=mchh af mm （3.23） 齿轮基圆直径 ()()95.31328 . 0 5 . 013605 . 01 11 = Rm ddmm （3.24） ()()52828 . 0 5 . 016005 . 01 22 = Rm ddmm （3.25） 13 （7）齿宽 由文献2表3314可知， 96.9786.34928 . 0 =Rb R mm （3.26） （8）节圆周速度 48.10 1060 55636014 . 3 1060 33 11 = = = nd v m/s （3.27） 3.3 轴承的设计计算轴承的设计计算 3.3.1 滚动轴承的选择 滚动轴承为双列圆锥滚子轴承 350324B，由文献2表242 .39得862= r CKN， 1490= or CKN，83. 0=e，8 . 0 1 =Y。 3.3.2 寿命验算 轴承所受支反力合力 74.150502.136813.629 2222 =+=+= BZBYB RRRN （4.1） 对于双列圆锥滚子轴承，派生轴向力互相抵消。 0= Ba F，57.712= aCa FFN 由文献2表242 .39得， e R F B Ba ， 74.150508 . 074.1505 1 =+=+= BaBBr FYRPN （4.2） 按轴承 B 的受力大小验算 9 3 10 366 1078 . 4 74.1505 10862 55660 10 60 10 = = = Br h P C n Lh （4.3） 9 1078 . 4 = h Lh= 5 1046 . 5 年 由于液体自动包装机机构设计及传动部件的运转平稳，必须选择较大寿命的轴承， 14 轴承能达到所计算的寿命。 经审核后，此轴承合格。 3.4 轴的设计轴的设计 轴作为机器的一个关键组成部分，其为各类传动部件的安装，传动的扭矩和旋转 运动围绕轴进行，而且经过轴承和机架连接。为了满足定位轴上的紧固件和容易加工和 装配的轴类零件和拆卸，通常轴设计成阶梯轴。轴系的零件是由轴和它上边的零部件构 成一个装配体系，研究轴的过程中不仅要研究轴体自己的数据，还要将系统里的全部零 部件融合在一起。 因为用于振动的传递的轴体不仅要传送扭矩，还得经受住弯矩，是以本人研究的 阶梯性轴是转动轴。因为确定了小带轮的参数，相应的大带轮随之确定。接下来的工作 就是计算轴体的直径了。轴体的研究需要凭借扭转强度来调整弯曲的强度，因为可用作 轴的原料比较多，所以必须得明确轴的应用环境，还有规定诸如刚度，强度以及别的机 构机能。可以使用热处理这种方法，当然也要琢磨怎样使加工简单并且花费较少，用研 究计算所得的数据以确定轴体的用料，故采取 45 号钢当成轴体的原料，它需要 40MPa 的切应力。然后需要做正火或者调质处理来确保它的力学性能。 第第 4 章章 各重要组成部分的强度校核各重要组成部分的强度校核 3.1 机架强度的校核与计算机架强度的校核与计算 机架的选择根据整个液体自动包装机机构设计及传动部件的总重量来定，方管机 架受力分析得出，由分析得出底架在平衡状态下只受地面对其的支撑力和在其表面上物 体所给的压力。见下图： 即物料和底架上面的所有零部件等等给的压力为 G=20000N（10000Kg） +(1000X20N)=30000N; 根据方管承载力计算公式： M=Pac/L 15 b hhh W= 12 （仅用于截面) f=M/W材料的许用应力（弹性抗拉强度/安全系数）。 M=Pac/L=11960 xL，本次设计初定 L 为 1200mm 则 M=13456N.M b hhh W= 12 ，初定方管为 40 x40 x5。计算 W 得出 2 10.42cm 46 2 M13456 f=1212.35 10a=12.12 10a W10.42cm 由于 N PP 折算后位 270Mpa 查的普通碳素结构钢 Q235A 的抗拉强度为 375500Mpa，由于 270Mpa 远远小于 375Mpa，所以初定方管满足要求。以下图 1.5 即为液体自动包装机机构设计及传动部件 机架的零件图： 图 1.5 液体自动包装机机构设计及传动部件机架的零件图 16 3.2 齿轮强度的校核计算齿轮强度的校核计算 由于驱动液体自动包装机机构设计及传动部件的主动齿轮和从动齿轮材料均选 用 45,调质处理。 查得： MPa MPa FF HH 350 1170 2lim1li