印刷标记对准机构设计

欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 编编 号号 无锡太湖学院 毕毕业业设设计计 论论文文 题目 题目 印刷标记对准机构印刷标记对准机构 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业 学 号 0923023 学生姓名 董译文 指导教师 唐正宁 职称 副教授 职称 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院本科毕业设计 论文 无锡太湖学院本科毕业设计 论文 诚诚 信信 承承 诺诺 书书 本人郑重声明 所呈交的毕业设计 论文 印刷标记对准机构 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果 其内容除了在毕业 设计 论文 中特别加以标注引用 表示致谢的内容外 本毕业设计 论文 不包含任何其他个人 集体已发表或撰写的成果作品 班 级 机械 91 学 号 0923023 作者姓名 2013 年 5 月 25 日 I 无无锡锡太太湖湖学学院院 信信 机机 系系 机机械械工工程程及及自自动动化化 专专业业 毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书 一 题目及专题 一 题目及专题 1 题目 印刷标记对准机构 2 专题 二 课题来源及选题依据二 课题来源及选题依据 本课题来源于生产实际 按照公司的要求 印刷标记对准机构的设计 并能满足生产实际的需求 本课题紧密结合生产实际的课题 对学生了解和掌握包装机提高工程设 计和解决实际问题的能力具有很重要的意义 通过设计这台机器 可以让学生掌握相关的知识及技能 传授给学生整 体的设计方法 设计理念 对提高学生的综合分析问题和解决问题的能力及 社会竞争力有积极的作用 三 本设计 论文或其他 应达到的要求 三 本设计 论文或其他 应达到的要求 通过该设计使学生熟悉机械设计的一般思路 使学生掌握机械设计的方法和技巧 通过设计巩固机械制图 机械设计课程的基础知识 完成主要部件的参数计算 完成标准件的选用 II 完成零 部件图 6 张以上 完成包装机总装图 1 张 四 接受任务学生 四 接受任务学生 机械 91 班班 姓名姓名 五 开始及完成日期 五 开始及完成日期 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六 设计 论文 指导 或顾问 六 设计 论文 指导 或顾问 指导教师指导教师 签名签名 签名签名 签名签名 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所所长学科组组长研究所所长 签名签名 系主任系主任 签名签名 2012 年年 11 月月 12 日日 III 摘摘 要要 包装机械是包装工业的一大门类产品 在包装行业内占有举足轻重的地位 开发潜 力巨大 有着很大的发展空间 咖啡粉枕式包装机是实现咖啡粉销售包装的主要机械工 具 包装机械工具的使用不仅体现了现代生产的发展方向 同时也是提高经济效益的重 要途径 进入21世纪 包装机械除继续增加新品种外 在产品的技术水平 内在质量和 性能等方面都有了很大进步 这一切都与包装机械的设计有着密切的联系 在商品流通 中人们对小袋商品的包装提出了越来越高的要求 不仅要求包装美观 便于运输 储存 使用方便和产品保质 而且要求包装袋内的商品计量准确 误差小 本设计的内容为咖啡粉枕式包装机 主要应用CAD绘图软件进行咖啡粉包装机参数 化的设计 具体任务是进行总体设计 横封切断装置设计 需要解决的问题主要有 根据包 装袋的形状 尺寸 袋内咖啡粉的体积 封边方式的要求完成包装袋封口位置 装料位 置 成形器 纵封棍等部件先后位置的确定 本课题的设计意义及价值 所设计的设备应能满足咖啡粉包装要求 保证包装膜对 正 便于调整 结构简单 运转平稳 工作可靠 便于维修 关键词关键词 包装机械 咖啡粉包装机 CAD IV Abstract The packaging machinery is a door products in the packaging industry occupies a pivotal position in the packaging industry tremendous potential for development with much room for development The coffee powder pillow packaging machine sales of coffee powder packaging machine tools The use of packaging machinery and tools not only reflects the direction of development of modern production but also an important way of improving economic efficiency The 21st century packaging machinery in addition to continue to add new varieties have a lot of progress in terms of technological level of products the inherent quality and performance all these are closely linked 2 and the design of the packaging machinery People pouch packaging of goods in the circulation of commodities the ever increasing demands not only require the packaging beautiful easy to transport storage easy to use and product shelf life but also require accurate measurement of goods in the packaging bag and the error is small The design pillow packing machine for coffee powder the main application CAD mapping software for parametric design of the coffee powder packaging machine the specific task of the overall design the metering device and the horizontal seal cut off device design Need to be resolved to complete the sealing of the bags bags of shapes sizes bags of coffee powder size edge banding pattern of the loading position and form of metering device selection shaper pulling the stick vertical seal sticks and other components has to determine the location Design significance and value of the subject the design of equipment should be able to meet the packaging requirements of the coffee powder to ensure that packaging films are easy to adjust simple structure stable operation reliable easy to repair Key words Packing Machinery Coffee powder packaging machine CAD V 目目 录录 摘 要 III Abstract IV 目 录 V 1 绪论 1 1 1 本课题的研究内容和目的 1 1 1 1 本课题的研究目的 1 1 1 2 本课题研究的主要内容 1 1 2 国内外的发展概况 1 1 2 1 包装机械的介绍 1 1 2 2 包装机的国内外研究情况 2 1 3 自动化生产线技术概述 3 1 3 1 自动生产线的发展历程 3 1 3 2 自动化技术的发展趋势 4 2 咖啡粉枕式包装机总体设计 6 2 1 电动机的选择 6 2 2 计算传动装置运动和动力参数 7 2 3 传动装置的总传动比及分配各级传动比的计算 8 2 3 1 拟定传动方案 8 2 3 2 选择电动机 9 2 3 3 传动装置总传动比的计算及其分配计算 10 3 传动装置设计 12 3 1 蜗轮蜗杆设计 12 3 1 1 模数 m 和压力角 12 3 1 2 蜗杆标准直径 d1 12 3 1 3 按接触疲劳强度计算 14 3 2 链传动设计 18 3 3 直齿圆柱齿轮的设计 20 3 3 1 按齿面接触疲劳强度设计计算 20 3 3 2 按齿根弯曲疲劳强度设计计算 21 3 3 3 按齿根弯曲疲劳强度设计计算 23 3 4 轴的结构设计 24 3 4 1 轴的最小直径估算 24 3 4 2 各轴段直径和长度的确定 25 3 4 3 轴承的选择 25 3 4 4 滚动轴承的密封 25 VI 4 横封切断装置设计 26 4 1 横封机构的选择及分析 26 4 1 1 横封机构的选择及分析 26 4 2 包装机封合位置误差的产生及补偿方法 27 4 3 封合温度的影响 27 4 3 1 横封机构的影响 27 4 3 2 误差的补偿 27 6 结论与展望 29 致 谢 30 参考文献 31 印刷标记对准机构 1 1 绪论绪论 1 1 本课题的研究内容和本课题的研究内容和目的目的 1 1 1 本课题的研究目的本课题的研究目的 枕式包装机是用于包装产品 使产品增长其保质期 增加产品美观度的一种机械本 包装机是针对固型物的包装而设计的 适合于包装各类固态有规则的物 体 如食品类的饼干 面包 月饼 糖果等 以及日用品 工业零件等 对于散 状物或个体分离的物体 则须将被包物先置于盒内 或将之绑束成一体 使之形 成一个整体后 才可在本机上包装 至于其它非固态的被包物亦须准此要领 随着我国经济的日益发展壮大 包装工业也以年均 18 的速度快速发展 但与发达国家 相比 无论在产品品种 技术水平和产品质量方面都有很大差距 在我国包装工业快速 发展的进程中 大量技术含量高的成套设备仍依靠进口 我国包装机械对国外高端技术 的过度依赖已成为严重制约我国包装工业持续 稳定发展的隐忧 鉴于以上原因 且包 装行业又属于配套行业 涉及国民经济的许多领域 特别是食品行业与饮料行业 更是有赖于包装行业的技术进步 配套服务 因此 我们不能再忽视包装机械落后状况对我国包装行业整体发展的负面影响 1 1 2 本课题研究的主要内容本课题研究的主要内容 为保证封袋的外观总体质量和包装密封要求 提高生产效率 设计一台枕式包装机 分析包装过程各动作的先后顺序和各动作之间的相互关系 依照咖啡粉包装袋的包装要求 确定咖啡粉包装机设计配置型式及结构方案 本课题主要进行包装机的设计 包装机械由动力机 传动部分和执行部分组成 为 了便于掌握和研究包装机械的工作原理与结构性能 通常又将包装机械分成下列八个组 成要素 1 被包装物品的计量与供送系统 被包装物品的计量与供送系统是指将包装物品进行计量 整理 排列 并输送至预 定工位的装置系统 有的还完成被包装物品的成型 分割 2 主传送系统 主传送系统是指将被包装物品和包装材料由一个包装工位顺次传送到下一个包装工 位的装置系统 3 包装执行机构 包装执行机构是指直接进行裹包 充填 封口 贴标 捆扎和容器成型等包装操作 机构 4 成品输出机构 成品输出机构是指将包装成品从包装机上卸下 定向排列并输出的机构 有的机器 的成品输出由主传送系统完成或靠成品自重卸下 5 动力机与传动系统 无锡太湖学院学士学位论文 2 动力机与传动系统是指将动力机的动力与运动传递给执行机构和控制元件使之实现 预定动作的装置系统 通常由机 电 光 液 气等多种形式的传动 操作 控制以及 辅助等装置组成 6 控制系统 控制系统由各种自动和手动控制装置等组成 是现代包装机的重要组成部分 包括 包装过程及其参数的控制 包装质量 故障及安全的控制等 1 2 国内外的发展概况国内外的发展概况 1 2 1 包装机械的介绍包装机械的介绍 包装机械是指能完成全部或部分产品和商品包装过程的机械 包装过程包括充填 裹包 封口等主要工序 以及与其相关的前后工序 如清洗 堆码和拆卸等 此外 包 装还包括计量或在包装件上盖印等工序 使用机械包装产品可提高生产率 减轻劳动强 度 适应大规模生产的需要 并满足清洁卫生的要求 目前我国大多数据技术较为先进的包装机械的研发还处在仿制阶级 独立开发的能 力还十分有限 为此 不少国外大企业将自己的技术和部件引入中国 在本土加工 从而 降低了成本 与本土产品展开了激烈的竞争 包装链高度自动化的大部分包装工作 特别是较复杂的包装物品的排列 装配等工 作基本上是人工操作 难以保证包装的统一和稳定 可能造成对被包装产品的污染 因 此 提高整个包装链的自动化水平和质量水平 是非常重要的 真正的现代化包装机械 的每个机械手均应由电脑控制 并具有对材质及厚度的高分辨能力 业内人士认为 未来包装业将配合产业自动化趋势 在技术发展上朝着机械功能多 元化 结构设计标准化 模组化 控制智能化 结构高精度化等几个方向发展 机械功能多元化已趋向精致化和多元化方向发展 单品种大批量的产品越来越少 而多品种小批量的产品日益成为主流 在大环境的变化趋势下 多元化 具有多种切换 功能 能适应多种包材和模具更换的包装机才能够适应市场的需求 例如 在一台泡罩 包装机上既能进行 铝塑 包装又能进行 铝铝 包装 且要求切换简单 所需更换的 模具少 而目前 更换模具的时间一般在 1 2 个小时 如此长的时间无法适应多品种小 批量的生产要求 结构设计标准模块化对于传统的工业设计来说 如果想要推出一个新机型 需要进 行大量繁重的工作 还要靠新设备收回高昂的设计成本 从而拉高了新机型的价格 未 来的设计应采用标准化 模块化的设计理念 能够充分利用原有机型的模块化设计 可 以在短时间内将之转换成新机型 把新机型的价格控制在比较合理的范围内 1 2 2 包装机的国内外研究情况包装机的国内外研究情况 我国包装的发展进程以及现况 上个世纪80年代之前 我国的包装还不是独立的工 业体系 分散于各个工业部门 作为包装工业主要组成部分的包装机械 分属于不同制 造业 上个世纪90年代中国包装技术协会报国家经贸委批准 国家民政部备案 成立了 中国包装技术协会机械工业分会 挂靠机械工业部 和机械工业部包装食品机械行业办 印刷标记对准机构 3 公室 两块牌子一套机构 承担包装机械和机械产品包装组织行业 指导行业 服务行 业的职能 1998年5月至2000年10月 国家机械工业部 局相继撤消后 中国包装联合会机械工 业分会独立的承担包装机械和机械产品包装的行业工作 根据国家计委1986年委托机械工业部会同轻工 商业 农业 医药 航空 航天 兵器 船舶等部门进行行业调查的产品分类目录有12类 1 充填机械 2 封口机械 3 贴标机械 4 容器成型机械 5 收缩包装机械 6 裹包机械 7 捆扎打包机械 8 集合 装箱机械 9 包装容器制造机械 10 包装材料制造机械 11 包装装潢印刷机械 12 包 装相关机械 计量 传递 输送 容器清洗 干燥等 国际总体状况 包装机械是集机 电 光 声 磁 化 生 美为一体的高技术 高智能 高竞争的产品 发展速度快 更新速度快是它的一大特点 世界上一切高技术 成果 都会在包装机械产品中得到应用 国外的包装机械近些年有了新特点 主要是 一是生产高效率 生产线高度自动化 生 产规模大型化 以获得最佳劳动生产率和经济效益 二是资源的高利用率 高度的综合 利用和发展循环经济 三是产品高度重视节能 重视降低成本 四是高新技术实用化 提高生产效率 产品上水平 上档次 五是科研成果商品化 使包装机械产品向知识密 集化 技术综合化 产品智能化等方面发展 在这样的新形势下 我国的包装机械产品由于品种少 技术水平低 产品可靠性差 等原因 面临着激烈的国际竞争 特别是我国近五年来 加快发展农产品深加工建设节 约型社会 发展循环经济和加大技术创新力度 造成新一轮技术引进高潮 如我国近年 对农产品深加工总投资达到320多亿元 加工和包装设备80 以上靠进口 由此可见 我国在 十一五 期间包装机械的供需矛盾十分激烈 发展重点为 1 瓦楞纸板生产线 制箱 盒 印刷成套设备 2 环保型包装机械 3 医药包装机械 和包装材料 4 啤酒 饮料灌装生产线 5 袋成型 充填 封口设备 6 无菌包装设 备 7 捆扎包装 集装设备 8 制罐设备 9 烟草加工及包装设备 10 在线或离线 检测设备等 对机电产品包装 重点推进 专业定点 资质认证 统一标准 国际接轨 扩大出 口 的试点工作 按照专业化 标准化 市场化的要求 以及建设节约型社会的要求 推进节材代木工作 推广应用 单板层积材 为代表的人造板材 开发研制农秸干包装 板材 为扩大机电产品出口 为农民增收 为改善我国生态环境和发展循环经济服务 1 31 3 自动化生产线技术概述自动化生产线技术概述 1 3 1 自动生产线的发展历程自动生产线的发展历程 自动生产线是由工件传送系统和控制系统 将一组自动机床和辅助设备按照工艺顺 序联结起来 自动完成产品全部或部分制造过程的生产系统 简称自动线 采用自动线进行生产的产品应有足够大的产量 产品设计和工艺应先进 稳定 可靠 并在较长时间内保持基本不变 在大批 大量生产中采用自动线能提高劳动生产率 稳 无锡太湖学院学士学位论文 4 定和提高产品质量 改善劳动条件 缩减生产占地面积 降低生产成本 缩短生产周期 保证生产均衡性 有显著的经济效益 机械制造业中有铸造 锻造 冲压 热处理 焊接 切削加工和机械装配等自动线 也有包括不同性质的工序 如毛坯制造 加工 装配 检验和包装等的综合自动线 自动线中设备的联结方式有刚性联接和柔性联接两种 在刚性联接自动线中 工序 之间没有储料装置 工件的加工和传送过程有严格的节奏性 当某一台设备发生故障而 停歇时 会引起全线停工 因此 对刚性联接自动线中各种设备的工作可靠性要求高 在柔性联接自动线中 各工序 或工段 之间设有储料装置 各工序节拍不必严格一致 某 一台设备短暂停歇时 可以由储料装置在一定时间内起调剂平衡的作用 因而不会影响 其他设备正常工作 综合自动线 装配自动线和较长的组合机床自动线常采用柔性联接 自动线的控制系统主要用于保证线内的机床 工件传送系统 以及辅助设备按照规 定的工作循环和联锁要求正常工作 并设有故障寻检装置和信号装置 为适应自动线的 调试和正常运行的要求 控制系统有三种工作状态 调整 半自动和自动 在调整状态时 可手动操作和调整 实现单台设备的各个动作 在半自动状态时可实现单台设备的单循环 工作 在自动状态时自动线能连续工作 控制系统有 预停 控制机能 自动线在正常工作情况下需要停车时 能在完成一个工 作循环 各机床的有关运动部件都回到原始位置后刁停车 自动线的其他辅助设备是根 据工艺需要和自动化程度设置的 如清洗机工件自动检验装置 自动换刀装置 自动捧 屑系统和集中冷却系统等 为提高自动线的生产率 必须保证自动线的工作可靠性 影 响自动线工作可靠性的主要因素是加工质量的稳定性和设备工作可靠性 自动线的发展方向主要是提高生产率和增大多用性 灵活性 为适应多品种 生产的需要 将发展能快速调整的可调自动线 1 3 2 自动化技术的发展趋势自动化技术的发展趋势 由于自动生产线所涉及的技术领域广泛 所以它的发展 完善是与各种相关技术的 进步及互相渗透紧密相连的 因而我们研究自动生产线的发展概况就必须与整个支持自 动生产线的相关技术的发展联系起来 首先 是自动化技术的惊人进步 六十年代 以集成电路为中心的微电子技术的出 现与发展引起了工业上一场新的革命 随着集成电路集成度的提高 在应用方面 相继 开拓了许多新的领域 特别是应用于计算机上 使计算机的处理 运算能力大大提高 体积 功能 重量大大减小 成本急剧下降 同时由于可靠性的大幅度提高而使其应用 得到迅速普及 计算机技术的发展也开始与机械制造业相结合 在应用于自动化生产线 方面 微电子技术越来越多地代替了自动生产线中原来由机械方式组成的控制部分 使 自动生产线具有检测 记忆 运算 比较判断 反馈控制及显示等一系列功能 从而使 自动生产线开始进入了升级换代的发展时期 其次 是大规模集成电路时代的到来 进入大规模集成电路时代 使微机开始作为 印刷标记对准机构 5 商品出现 同时 在这一时期 机械技术也发生了变化 自动生产线在结构设计上改变 了传统的设计方法 向着缩小体积 减轻重量 提高刚性 实现标准化 系列化和提高 系统整体可靠性的方向发展 自动生产线所使用的材料也从以钢铁为主发展到也使用一 些非金属复合材料等 第三 是可编程控制器的出现 它是一种以顺序控制为主 回路调节为辅的工业控 制机 不仅能完成逻辑判断 定时 计数 记忆和算术运算等功能 而且能大规模地控 制开关量和模拟量 克服了小型机用于开关控制系统所存在的编程复杂 非标准外部接 口的配套复杂 机器资源未能充分利用而导致功能过剩 造价高昂 对工程现场环境适 应性差等缺点 由于可编程序控制器具有一系列优点 因而替代了许多传统的顺序控制 器 如继电器控制逻辑 二极管矩阵逻辑以及变换线的数字逻辑等 开始广泛应用于自 动生产线的控制 第四 是机器人技术的飞速发展 由于微机的出现 机器人内装的控制器被计算机 代替而产生了第二代的工业机器人 机器人技术由通用型走向专业化 出现了喷涂用 电焊用 点焊用等各具特色的商品化工业机械手和机器人 在自动生产线中的装卸工件 定位夹紧 工件在工序间的输送 加工余料的排除 加工操作 包装等部分得到广泛使 用 现在正在研制的第三代智能机器人不但具有运动操作技能 而且还有视觉 听觉 触觉等感觉的辨别能力 具有判断 决策能力 能掌握自然语言的自动装置也正在逐渐 应用到自动生产线中 第五 是传感技术的形成 传感技术随着材料科学的发展和固体物理效应的不断出 现 形成并建立了一个完整的独立科学体系 传感器工程学 在应用上出现了带微处理 器的 智能传感器 它在自动生产线的生产中监视着各种复杂的自动控制程序 发挥着极 其重要的作用 第六 是液压和气压传动技术的飞速发展 特别是气动技术 由于使用的是取之不 尽的空气作为介质 具有传动反应快 动作迅速 气动元件制作容易 成本低和便于集 中供应和长距离输送等优点 而引起人们的普遍重视 气动技术己经发展到一个独立的 技术领域 在各行业 特别是电子行业的自动生产线中得到迅速发展和广泛地应用 无锡太湖学院学士学位论文 6 2 2 咖啡粉枕式包装机总体设计咖啡粉枕式包装机总体设计 咖啡粉枕式包装机的包装原理 咖啡粉枕式包装机整体是由几个机构组成 主要有 料盘装置 横封装置 竖封装置 走袋装置 料卷装置 电机等通过一定的传动关系组 成 4 塑料薄膜卷在料卷装置上通过成型器成型形成卷筒状然后通过竖封装置热封 再 通过牵引机构向前走袋 在走袋的过程中料盘装置把计量好的咖啡粉通过料斗注入竖封 好的袋中 最后通过横封机构横封切断 包装完成 根据包装机的要求 在包装过程中 要确保各个装置之间运动协调 传动方案要满足工作可靠 结构简单 尺寸紧凑 传动效率 使用维护便利 工艺和 经济性好等要求 经过分析与比较 决定采用如下运动方式 电动机带动 V 带轮转动 经过蜗杆蜗轮减速 带动凸轮轴转动 然后一部分动力通过用同步带轴 同步带轴通过一对齿轮把动力传给 料盘轴 用蜗杆蜗轮减速是因为它的传动比大可以一次将转速降到需要的大小 使结构 简单 用一根轴同时带动横封机构 竖封机构 走带机构既能使结构简单又能保证三者 之间同时协调的工作 用同步带传动既能保证准确的传动比又能实现较大中心距的传动 整个机构结构紧凑 传动平稳 冲击小 2 12 1 电动机的选择电动机的选择 电动机的容量 功率 选得是否合适 对电动机的工作和经济性都有影响 当容量 小于工作要求时 电动机不能保证工作装置的正常工作 或电动机因长期过载而过早损 坏 容量过大则电动机的价格高 能量不能充分利用 且因经常不在满载下运动 其效 率和功率因数都较低 造成浪费 传动效率的计算 1 由于传动装置较为复杂 取保险效率 0 6340 980 990 980 970 80 95 272272 锥齿轮轴承齿轮链轮蜗杆带 V 2 式中 0 95 带 0 99 轴承 0 98 齿轮 0 8 蜗轮 0 970 98 链轮锥齿轮 确定电机的输出功率 P 由于料盘的转速很慢P 80100 时才进行轮齿弯曲疲劳强度计算 对于开式传 2 z 动 则按蜗轮轮齿的弯曲疲劳强度进行设计 3 1 3 按接触疲劳强度计算按接触疲劳强度计算 1 选择蜗杆传动类型 根据 GB T10085 1988 推荐 采用渐开线蜗杆 ZI 2 选择材料 考虑到蜗杆传动功率不大 速度只是中等 故蜗杆用45钢 因希望效率高些 耐磨 性好些 故蜗杆螺旋齿面要求淬火 硬度为45 55HRC 蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1 金属模铸造 为了节约贵重的有色金属 仅齿圈用青铜铸造 而轮心用灰铸铁HT100制造 按齿面接触疲劳强度进行设计 根据闭式蜗杆传动的设计准则 先按齿面接触疲劳强度惊醒设计 再校核齿根弯 曲疲劳强度 所以传动中心距 3 2 2 H EZ Z KTa 2 1T矩确定作用在蜗轮上的转 则 估取效率按0 82z1 mmmmTN 179540N 30 0 705 109 55 n P 109 55 6 2 26 2 确定载荷系数K 因工作载荷较稳定 故取载荷分布不均系数 由文献 1 表11 5选取使用系数 1 K 由于转速不高 冲击不大 取动载系数 则 1 A K1 1 v K 1 11 111KKKK A v E Z3 确定弹性影响系数 蜗轮和钢蜗杆配件 故因选用的是铸锡磷青铜MPa160ZE Z确定接触系数4 先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距 a 的 1 d 无锡太湖学院学士学位论文 16 比值 从文献 1 图 11 18 中查得 35 0 1 a d 9 2 Z H 确定许用接触应力5 1145HRC 可从表杆螺旋齿面硬度青铜 金属膜制造 蜗根据蜗轮材料为铸锡磷 268MPa7 H 应力中查得蜗轮的基本许用 应力循环次数 7 h2 105 43000030160L60jnN 寿命系数 0 8134 105 4 10 K 8 7 7 HN 则 218MPa268MPa0 8314KHN HH 6 计算中心距 96 359mmmm 218 2 9160 1795401 1a 3 2 取中心距a 100mm 因i 20 故从文献 1 表11 2中取模数m 4mm 蜗杆分度圆直径 d1 40mm 这时 故从文献 1 图11 18中可查得接触系数 因为 4 0 1 a d 74 2 Z 所以以上结果可用 ZZ 印刷标记对准机构 17 图 3 1 蜗轮 蜗轮蜗杆的主要参数与几何尺寸 1 蜗杆尺寸 2 m 4mm 1 z 分度圆直径 40mm 1 d 齿顶直径 111 2 46 42 4 48 aa ddhmm 齿根直径 11 2 46 42 1 2 4 30 4 ff ddhmm 导程角 右旋 638111 轴向齿距 1 412 56 x pmmm 蜗杆轴向齿厚 6 28mmsn 蜗轮尺寸 根据查文献 1 表 11 2 得蜗轮齿数 变位系数 100 2 1 mmaZ 41 2 Z5 0 2 x 分度圆直径 mmmm164414mzd 22 齿顶圆直径 172mmmm421642hdd a22a2 齿根圆直径 154 4mmmm41 22 1642h dd f22f2 无锡太湖学院学士学位论文 18 咽喉母圆半径 14mmmm172 2 1 100d 2 1 ar a2g2 校核齿根弯曲疲劳强度 FF 21 2 F YY mdd 1 53KT a2 当量齿数 43 48 11 31cos 41 cos z z 33 2 v2 根据 从文献 1 图 11 19 中可查得齿形系数 48 43 5 0 22 v zx87 2 2 a F Y 螺旋角系数 0 9192 140 11 31 1 140 1Y 许用弯曲应力 FNFF K 从文献 1 表 11 8 中查得由 ZCuSn10P1 制造的蜗轮的基本许用弯曲应力 MPa F 56 寿命系数 0 644 105 4 10 K 9 7 6 FN 36 086MPa0 644MPa56 F 31 138MPa0 9192MPa2 87 416440 1795401 11 53 F 求 所以弯曲强度满足要因为 FF 验算效率 v tan tan 0 96 有关 与相对滑动速度 已知 svvv farctanf11 31 1 782m s 311000cos11 60 60040 1000cos60 nd 11 s 印刷标记对准机构 19 从文献 1 表 11 18 中用插值法查得 代入公式得 928 1 037 0 vv f 8 085 0 不用重算 精度等级公差和表面粗糙度的确定 考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动 属于通用机械减速器 从 GB T10089 1988 圆柱 蜗杆 蜗轮精度中选择 8 级精度 侧隙种类为 f 标注为 8f GB T10089 1988 然后由有 关手册查得要求的公差项目及表面粗糙度 此处从略 8 润滑方式 根据其具体的功用 采用喷油润滑 9 蜗轮蜗杆的结构设计 蜗杆 车制 蜗轮 采用齿圈压配式结构 3 2 链传动设计链传动设计 链传动是属于带有中间挠性机构件的啮合传动 它是由链条和主 从动连轮所组成 的 链轮上有特殊齿形的齿 依靠链轮轮齿与链节的啮合来运动和动力 与属于摩擦传 动的带传动相比 链传动无弹性滑动和打滑现象 因而能保持准确的平均传动比 传动 效率较高 又因不需要像带那样张的很紧 所以作用于轴上的径向压力较小 在同样使 用条件下 链传动结构较为紧促 同时链传动能在高温及速度较低的情况下工作 与齿轮传动相比 链传动的制造与 安装精度要求较低 成本低廉 再较远距离传动时 其结构比齿轮传动简便的多 链轮是链传动的主要部件 链轮齿形已标准化 链轮的设计主要是确定其结构及尺 寸 选择材料和热处理的方法 本设计选用滚子链 已知电动机驱动减速器 然后经链传动到主分配轴 主动链轮 转速为30r min 传动比为2 载荷平稳 中心线垂直 1 选择链轮齿数 1 Z 2 Z 为减小链传动尺寸 选取主动链轮齿数 17 从动轮齿数 17 2 34 取为38 1 Z 2 Z 2 确定计算功率 ca P 由文献 1 表9 6查得工作情况系数 1 由图9 13查得主动链轮齿数系数 1 55 A K z K 单排链 则计算功率为 P 1x1 55x0 490w 0 76kw ca P A K z K 选择链条型号和节距 无锡太湖学院学士学位论文 20 根据链轮转速 及功率 由文献 1 图9 11 选链号为08A单排链 min 30rn ca P 再由文献 1 表9 1查得链节距 p 12 7mm 滚子链的规格和参数如下 链号 08A 1 60 销轴直径 3 98mm 2 d 节距 p 12 7mm 内链板高度 12 07mm 滚子外径 7 92mm 内链节内宽 7 85mm 1 d 1 b 计算链节数和中心距 一般初选中心距为30 50个节距 中心距过短 单位时间内链条的绕转次数增多 链 条屈伸次数和应力循环增多 加剧链的磨损 若中心距过大 松边垂度过大 传动时松 边颤动 考虑本次设计 传动功率很小 链条受力不大 而且整机工作时间短 应力循 环次数小 为减小整机尺寸 初取中心距 则链节数为 mma320 0 节 6 83 22 2 2 12 0 210 0 ZZ a pZZ p a LP 取 84节 P L 查文献 1 表9 7的到中心距计算系数 23938 0 1 f 则链传动最大中心距为 mm 取为345mm 53 343 2 211 zzLpfa p 5 计算链速v 确定润滑方式 smsm pzn v 154 0 60000 7 121730 100060 11 由v 0 154m s 查文献 1 图9 14可知 应采用定期人工润滑 每班注油一次 6 计算压轴力 作用在轴上的压轴力的确定 eFPP FKF 有效圆周力 N v P Fe9 821000 按水平布置压轴力系数 故 05 1 FP K 87 045N eFPP FKF 7 链轮的基本参数和尺寸设计 链轮的材料应能保证轮齿具有足够的耐摩性和强度 由于小链轮轮齿的啮合次数比 大链轮轮齿的啮合次数多 所受冲击也较严重 小链轮一般采用较好的材料 印刷标记对准机构 21 查表两链轮选用材料是 20 钢 热处理方法是渗碳 淬火 回火 计算滚子链轮主要尺寸如下 分度圆直径 d P sin 180o Z 小链轮分度圆 mm2 169 小 d 大链轮分度圆 mm79 153 大 d 齿顶圆直径 1max 25 1 dpdda mm75 161 mm07 77 a a 大 小 d d 1min 17 6 11 dpdda mm37 157 mm 7 72 a a 大 小 d d 齿根圆直径 1 ddd f mm87 145 mm20 61 f f 大 小 d d 齿侧凸缘直径 76 0 04 1 17 180 2 hpctgdg mm95 139 mm62 54 g g 大 小 d d 计算滚子链链轮轴向齿廓尺寸如下 齿宽 bf1 0 93b1 0 93 7 81 7 27 mm 3 3 直齿圆柱齿轮的设计直齿圆柱齿轮的设计 由纵封横封机构可知 机构主动轴和从动轴之间是靠一对传动比为 1 的直齿圆柱齿 轮传动的 纵封机构传递功率较大 先按照纵封机构功率设计齿轮 已知要传动比为 1 转速为 15r min 为保证纵封和横封轮的尺寸相近性 要求满足 纵封同样每转一圈封两袋长 即为 260mm 所以纵封轮直径为 d 260 3 14 81mm 同样 可知 此值也是圆柱齿轮的分度圆直径 即 d 81mm 直齿圆柱齿轮的设计步骤如下 1 用直齿圆柱齿轮传动 2 包装机为一般工作机器 速度不高 故选用 7 级精度 GB10095 88 无锡太湖学院学士学位论文 22 3 材料齿数选择 齿轮 1 选 45 钢 调质 硬度为 240HBS 齿数 29 齿轮 2 选 45 钢 调质 硬度为 240HBS 齿数 29 两齿轮参数相同 所以下列计算式不许比较 3 3 1 按齿面接触疲劳强度设计计算按齿面接触疲劳强度设计计算 由设计下列计算公式进行计算 即 2 1 3 1 1 32 2 H E d t t Z u uTK d 1 确定公式内的计算数值 1 试选载荷系数Kt 1 3 2 计算齿轮1传递的转矩 m311 97N 15 0 490 9550 n P 9550 1 1 1 T 3 由表10 7选取齿宽齿数 1 d 4 由文献 1 表10 6查得材料的弹性影响系数ZE 189 8 2 1 MPa 5 由文献 1 图10 21d 按齿面硬度查知 齿轮1的接触疲劳强度为 aH MP550 lim 齿轮2的接触疲劳强度为 aH MP550 lim 6 计算应力循环系数 7 h11 102 73000011560jL60nN 7 由文献 1 图10 19查知接触疲劳寿命系数 1 14 HN K 8 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1 安全系数S 1 由文献 1 式10 12得 627MPa550MPa1 14 1lim1F 1 S K N H 计算有关参数 1 计算齿轮直径d1t代入中得 2 H 印刷标记对准机构 23 mm87 9 7 627 189 8 1 2 1 3119701 3 2 32 1 32 2 3 2 3 2 1 1 H E d t t Z u uTK d 2 计算圆周速度 ssm nd v t 0 063m 100060 1587 97 100060 11 3 计算齿宽 mm87 9 7mm87 9 71db 1td 4 计算齿宽与齿告之比 模数 mmmm z d m t t 75 2 29 87 79 1 齿高 mmmmmh t 19 6 75 2 25 2 25 2 90 12 19 6 87 79 h b 5 计算载荷系数 根据 0 054m s 7级精度 由文献 1 图10 8查得动载系数 12 1 V K 由文献 1 表10 3查得直齿轮 1 FH KK 由文献 1 表10 2查得使用系数 1 A K 由文献 1 表10 4用插值法查得7级精度 齿轮相对支撑对称布置时 159 1 H K 由 得 90 12 h b 159 1 H K09 1 F K 1 2981 15911 121KKKKK HHvA 6 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径 mmmm K K dd t t 83 79 3 1 298 1 87 79 3 3 11 7 计算模数 mmmm z d m75 2 29 83 79 1 3 3 2 按齿根弯曲疲劳强度设计计算按齿根弯曲疲劳强度设计计算 由文献 1 式10 5得弯曲强度的计算公式为 无锡太湖学院学士学位论文 24 FS1 3 2 d1F Y Y2KT m Z 1 确定公式中的各计算数值 1 由文献 1 图10 20d查得 齿轮1的弯曲疲劳强度极限 380 1FE a MP 齿轮2的弯曲疲劳强度极限 380 2FE a MP 2 由文献 1 图10 18查得弯曲疲劳寿命系数 1 14 21FNFN KK 3 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S 1 4 由式10 12得 433 2MPa380MPa1 14 E1N1 1 S K FF F 433 2MPa380MPa1 14 E2N2 2 S K FF F 4 计算载荷系数K K 1 1 12 1 1 09 1 22 FF KKKK VA 5 查取齿形系数 由文献 1 表10 5得 2 53 2 53 1Fa Y 2Fa Y 6 查取应力校正系数 由文献 1 表10 5得 1 62 1Sa Y 2Sa Y 7 计算齿轮1 2的下列值 0 0095 1 11 F SF YY 2 22 F SF YY 433 2 62 1 53 2 8 设计计算 2 05 FS1 3 2 d1F Y Y2KT m Z mm 对比计算结果 由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模 数 由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力 而齿面接触疲劳强度 所决定的承载能力 仅与齿轮直径有关 可取由弯曲强度算得的模数2 05并就近圆整为标 准值m 2 5mm 按接触强度算得的分度圆直径d 79 83mm 算出齿轮齿数 印刷标记对准机构 25 取为32 9 31 5 2 83 79 1 m d z 这样设计出的齿轮传动 既满足了齿面接触疲劳强度 又满足了齿根弯曲疲劳强度 满足了对纸带牵引的线速度要求和每转一周封两个袋长的要求 几何尺寸计算 1 分度圆直径 zm 32 2 5mm 80mm 1 d 2 d 2 计算中心距 80 2 21 dda mm 3 计算齿轮宽度 mm08mm081d1 d b 3 3 3 按齿根弯曲疲劳强度设计计算按齿根弯曲疲劳强度设计计算 由文献 1 式10 5得弯曲强度的计算公式为 FS1 3 2 d1F Y Y2KT m Z 1 确定公式中的各计算数值 1 由文献 1 图10 20d查得 齿轮1的弯曲疲劳强度极限 380 1FE a MP 齿轮2的弯曲疲劳强度极限 380 2FE a MP 2 由文献 1 图10 18查得弯曲疲劳寿命系数 1 14 21FNFN KK 3 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S 1 4 由式10 12得 433 2MPa380MPa1 14 E1N1 1 S K FF F 433 2MPa380MPa1 14 E2N2 2 S K FF F 4 计算载荷系数K K 1 1 12 1 1 09 1 22 FF KKKK VA 5 查取齿形系数 由文献 1 表10 5得 2 53 2 53 1Fa Y 2Fa Y 无锡太湖学院学士学位论文 26 6 查取应力校正系数 由文献 1 表10 5得 1 62 1Sa Y 2Sa Y 7 计算齿轮1 2的下列值 0 0095 1 11 F SF YY 2 22 F SF YY 433 2 62 1 53 2 8 设计计算 2 05 FS1 3 2 d1F Y Y2KT m Z mm 对比计算结果 由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模 数 由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力 而齿面接触疲劳强度 所决定的承载能力 仅与齿轮直径有关 可取由弯曲强度算得的模数2 05并就近圆整为标 准值m 2 5mm 按接触强度算得的分度圆直径d 79 83mm 算出齿轮齿数 取为32 9 31 5 2 83 79 1 m d z 这样设计出的齿轮传动 既满足了齿面接触疲劳强度 又满足了齿根弯曲疲劳强度 满足了对纸带牵引的线速度要求和每转一周封两个袋长的要求 几何尺寸计算 1 分度圆直径 zm 32 2 5mm 80mm 1 d 2 d 2 计算中心距 80 2 21 dda mm 3 计算齿轮宽度 mm08mm081d1 d b 3 4 轴的结构设计轴的结构设计 轴的结构设计就是要确定轴的合理外形和结构 以及包括各轴段长度 直径及其它 细小尺寸在内的全部结构尺寸 轴的结构主要取决以下因素 轴在机器中的安装位置及形式 轴的毛坯种类 轴上 作用力的大小和分布情况 轴上零件的布置及固定方式 轴承类型及位置 轴的加工工 艺以及其它一些要求 由于影响因素很多 且其结构形式又因具体情况的不同而异 所 以轴没有标准的结构形式 设计具有较大的灵活性和多样性 6 但是 不论具体情况如 何 轴的结构一般应满足以下几个方面的要求 印刷标记对准机构 27 1 轴和轴上零件要有准确的工作位置 2 轴上零件应便于装拆和调整 3 轴应具有良好的制造工艺性 4 轴的受力合理 有利于提高强度和刚度 5 节省材料 减轻重量 6 形状及尺寸有利于减小应力集中 3 4 1 轴的最小直径估算轴的最小直径估算 轴在结构设计时 一般已知装配简图 轴的转速 传递的功率及传动零件的类型和 尺寸等 转轴受弯扭组合作用 在轴的结构设计前 其长度 跨距 支反力及其作用点 的位置等都未知 尚无法确定轴上弯矩的大小和分布情况