全自动螺丝包装机设计[机械毕业论文 答辩通过]

需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载XX学院毕业设计课题全自动螺丝包装机设计专业年级2009级姓名学号指导教师（签字）学院（系）院长（签字）年月日I摘要本文阐述了自动化供料及出料的发展历史，国内外的应用状况，及其巨大的优越性，提出了具体的供料及出料设计要求和进行了总体方案设计具体结构设计、计算；在分析国内外智能研究现状的基础上，本文设计了一种全自动螺丝包装机结构将驱动系统机构相结合，在两个电机的驱动下，通过一些简单的传动机构，使供料及出料可以实现运行。建立了供料及出料的准静态模型，进行了准静态分析，从而获得供料及出料在步态运动时各部件的受力状况。关键词全自动螺丝包装机，供料及出料；工业；传动；强度ABSTRACTTHISPAPERDESCRIBESTHEAUTOMATICFEEDINGANDTHEDEVELOPMENTHISTORY,APPLICATIONSTATUSATHOMEANDABROAD,ANDITSGREATSUPERIORITY,PROPOSEDTHECONCRETEMATERIALFEEDINGANDDISCHARGINGTHEDESIGNREQUIREMENTSANDTHESPECIFICSTRUCTUREDESIGN,CALCULATIONOFOVERALLSCHEMEDESIGNINTHEANALYSISOFDOMESTICANDFOREIGNINTELLIGENCEINFORMATIONANDBASICRESEARCHONTHECURRENTSITUATION,THISPAPERDESIGNEDANEWTYPEOFFEEDINGANDDISCHARGINGSTRUCTUREWILLDRIVESYSTEMOFCOMBINEDMECHANISM,THEDRIVETWOMOTORS,THROUGHSOMESIMPLETRANSMISSIONMECHANISM,THEMATERIALFEEDINGANDDISCHARGINGCANBEIMPLEMENTEDTORUNESTABLISHMENTOFTHEFEEDINGANDQUASISTATICMODELMATERIAL,QUASISTATICANALYSISISCARRIEDOUT,SOASTOOBTAINTHEFEEDINGANDTHESTRESSSTATEOFMATERIALINTHEGAITMOTIONCOMPONENTSKEYWORDSGAIT,FEEDINGANDDISCHARGINGINDUSTRIALTRANSMISSIONSTRENGTHIII目录摘要IABSTRACTII目录III1绪论111课题研究意义112包装的分类及作用113包装机发展方向214国内包装机发展现状及趋势32全自动螺丝包装机设计结构方案设计521机构方案设计522机构方案论述63自动供料排序机构振动盘的设计731供料机构的任务基本组成及设计要求732振动盘的介绍833包装机牵拉机构设计94横封机构的设计1141高频加热式横封器1142数据计算11421主轴转速计算12422选择电动机12423确定直齿轮的参数1343轴的设计和校核1444键的校核2245凸轮从动件运动规律2346凸轮轮廓线曲线的设计2547凸轮机构基本尺寸的确定275纵封机构设计286输送装置设计3061同步带的概述30611同步带介绍30612同步带传动的主要失效形式3162同步带传动的设计准则3363同步带分类3364同步带传动计算33641同步带计算选型33642同步带的主要参数（结构部分）3665同步带的设计3866同步带轮的设计387气动原理设计398控制部分设计4181可编程序控制器的选择及工作过程41811可编程序控制器的选择41812可编程序控制器的工作过程4182可编程序控制器的使用步骤4283可编程序控制器控制方案43831控制系统的工作原理及控制要求43832控制要求4384PLC控制原理图设计44总结与展望46参考文献47致谢4811绪论11课题研究意义制造业是国家重要的基础工业之一，制造业的基础是。是众多机械制造的母机，它的发展水平，与制造业的生产能力和制造精度有着直接关系，关系到国家机械工业以至整个制造业的发展水平是先进制造技术的基本单元载体，机械产品的质量、更新速度、对市场的应变能力、生产效率等在很大程度上取决于的效能。因此，制造业对于一个国家经济发展起着举足轻重的作用我国是世界上产量最多的国家根据德国工业协会VDW2000年统计资料，在主要的生产国家中，中国排名为世界第五位。但是在国际市场竞争中仍处于较低水平即使在国内市场也面临着严峻的形势一方面国内市场对各类产品有着大量的需求，而另一方面却有不少国产滞销积压，国外产品充斥市场。12包装的分类及作用包装的分类方法很多，按包装产品的流通领域分类，有工业产品包装和商业产品包装，按产品包装的结构形式分类，有内包装和外包装；还可以按包装材料或包装容器的品种类别分类以及按包装对象即包装物品的名称分类等等。其中按包装的结构形式分类比较有意义，内包装是一种基本的包装结构形式，它包括直接包装和中间包装。直接包装是用包装材料或容器直接裹包产品或装载的包装形式；包装材料或容器与被包装物品间保持着直接触，是最小的包装单元。直接包装时，必须根据被包装物品的物理性能，按包装要求，选择包装材料或容器，制定包装工艺，选择或设计包装机械设备。中间包装是以一定数量的直接包装品经组合后再作一次包装的包装形式。如物品装瓶或装袋后的装盒包装；卷烟小包包装后的条包包装；牙膏类物品的装管封尾后的装盒包装等。随着消费者需要的多样化，尤其是超级市场的发展，内包装突出日益重要的地位。完成内包装所需的机器设备，在包装工业中的需求量最大。外包装是以一定数额的、经内包装后的产品装裁到包装箱的包装结构形式。包装箱现在多用瓦楞纸板箱。内包装的主要目的，在于促进销售，并为消费者提供使用上的方便，在包装设计中，除保证包装内容物质和量的要求外，还需重视包装装潢的重要作用。外包装的主要目的，是为流通储运提供保障，要求包装坚固牢实。包装是对被包装物所采取的一种保护性措施，包装的主要目的在于保护产品的使用价值。因此，包装中还要顾及到物品在流通中的运输、装卸、存贮保管和销售的方便；此外，包装的装潢还起到美化、宣传和推销的作用。包装加工是产品在生产中的最后环节，是提高产品的商品价值不可忽视的重要环节。13包装机发展方向目前，国外包装和机械水平高的国家主要是美国、德国、日本、意大利和英国。而德国的包装机械在设计、制造及技术性能等方面则居于领先地位，2002年德国包装机械产值达34亿欧元，其产量的77为出口产品。最近几年，这些国家包装和机械设备发展呈现出新的趋势。德国包装机械设计的新趋势德国与美国、日本、意大利均为世界包装机械大国。在包装机械设计、制造、技术性能等方面居于领先地位。德国包装机械的设计是依据市场调研及市场分析结果进行的，其，目标是努力为客户，尤其是为大型企业服务。为满足客户要求，德国包装机械制造厂商和设计部门采取了诸多措施1工艺流程自动化程度越来越高，以提高生产率和设备的柔性及灵活性。采用机械手完成复杂的动作。操作时，在由电脑控制的摄像机录取信息和监控下，机械手按电脑指令完成规定动作，确保包装的质量。2提高生产效率，降低生产成本，最大限度地满足生产要求。德国包装机械以饮料、啤酒灌装机械和包装机械见长，具有高速、成套、自动化程度高和可靠性好等特点。其饮料灌装速度高达12万瓶/H，小袋包装机的包装速度高达900袋MIN。3使产品机械和包装机械一体化。许多产品要求生产之后直接进行包装，以提高生产效率。如德国生产的巧克力生产及包装设备，就是由一个系统控制完成的。两者一体化，关键是要解决好在生产能力上相互匹配的问题。4适应产制品变化，具有良好的柔性和灵活性。由于市场的激烈竞争，产品更新换代的周期越来越短。如化妆品生产三年一变，甚至一个季度一变，生产量又都很大，因此要求包装机械具有良好的柔性和灵活性，使包装机械的寿命远大于产品的寿命周期，这样才能符合经济性的要求。5普遍使用计算机仿真设计技术。随着新产品开发速度不断加快，德国包装机械设计普遍采用了计算机仿真设计技术，大大缩短了包装机械的开发设计周期。包装机械设计不仅要重视其能力和效率，还要注重其经济性。所谓经济性不完全是3机械设备本身的成本，更重要的是运转成本，因为设备折旧费只占成本的68，其他的就是运转成本。14国内包装机发展现状及趋势我国包装机械行业起步于20世纪70年代，在80年代末和90年代中得到迅速发展。已成为机械工业中的10大行业之一，无论是产量，还是品种上，都取得了令人瞩目的成就，为我国包装工业的快速发展提供了有力的保障。目前，我国已成为世界包装机械工业生产和消费大国之一。包装机械作为一种产品，它的含义不仅仅是产品本身的物质意义，而是包括形式产品、隐形产品及延伸产品3层含义。形式产品是指包装机本身的具体形态和基本功能；隐形产品是指包装机给用户提供的实际效用；延伸产品是指包装机的质量保证、使用指导和售后服务等。所以包装机的设计应该包括市场调研、原理图设计、结构设计、施工图设计、使用说明书编写及售后服务预案等。包装机械设计的类别主要有测绘仿制设计、开发性设计、改进性设计、系列化设计。如啤酒灌装生产线生产能力为164万瓶/H，其中灌装机的灌装阀工位数从48个、60个、90个到120个就属于系列化设计。由普通啤酒灌装生产线到纯生啤酒灌装生产线的设计就属于改进、开发性设计。对于中低速运行的包装机，目前我们基本上可以进行自主设计。而高速运行的包装机，特别是一些先进机型，大多是测绘、仿制国外的同类机型，进行国产化设计和系列化设计。其主要的原因是1大多数设计人员还没有真正掌握先进的设计方法，如高速包装机械的动力学设计理论和方法等，对高速工况下机构的动态精度分析等问题还不能模拟解决；2产、学、研结合不够紧密，理论上的科研成果不能及时地在实际设计中运用，设计人员缺乏及时的技术培训；3整个行业缺乏宏观调控的力度，优势资源不能得到合理的配置与调整。在包装机械设计领域，绝大多数设计人员仍沿用以前的设计方法1根据设计任务书寻找同类机型作为样机；2参考样机制定各项技术性能指标及使用范围；3设计工作原理图、传动系统图；4设计关键零件，部件；5设计总装图方案和动作循环图；6设计部件图、总装图和零件图；7对主要部件中的关键零件进行强度、刚度校核；8设计控制原理图、施工图等。而今，国内一些大学的设计软件，可以对包装机中常用机构进行有限元分析和优化设计，其开发的凸轮连杆机构CADCAM软件已经能够满足企业进行凸轮连杆机构自主设计的能力，但在实际包装机械的设计中应用还不普遍。新型包装机械往往是机、电、气一体化的设备。充分利用信息产品的最新成果，采用气动执行机构、伺服电机驱动等分离传动技术，可使整机的传动链大大缩短，结构大为简化，工作精度和速度大大提高。其中的关键技术之一是采用了多电机拖动的同步控制技术。其实掌握这种技术并不很难，只是一些设计人员不了解包装机械的这一发展趋势。如果说以前我国包装机械设计是仿制、学习阶段，那么现在我们应该有创新设计的意识我国包装业技术与机械近些年所取得的成绩是显著的，其起步于20世纪70年代末，刚起步时年产值仅七、八千万元，产品品种仅100余种，技术水平也较低。在20纪80年代中期至20世纪年代中期十余年的时间里，才得到快速发展，年增长率达到2030，到1999年底和包装机械达40大类，品种达1700种，到2000年产值增加到300亿元，且技术水平也上了个台阶，开始出现了规模化、自动化趋势，传动复杂、技术含量高的设备也开始出现，许多包装机械如液体灌装机等设备已开始成套出口。52全自动螺丝包装机设计结构方案设计21机构方案设计题目内容全自动螺丝包装机能对螺丝等五金品的定量包装。主要参数单位包装量5件GB/T57832000六角头螺栓全螺纹M3包装速度40包/分钟袋长范围6050MM制袋型式三边封外形长800宽700高1550MM（大体差不多就行）电源220V工作量1）全自动螺丝包装机总装图1张A02）零件图2张A23）气压系统原理图1张A14）电气控制原理图1张A15）程序流程图1张A16）撰写15000字毕业设计（论文）一份计算说明书22机构方案论述负载大小的确定主要是考虑沿供料及出料各运动方向作用于机械接口处的力和扭矩。其中应包括供料及出料末端的重量、抓取工件或作业对象的重量和规定速度和加速度条件下，产生的惯性力等。由本次设计给的设计参数可初估本次设计属于小负载。驱动方式由于伺服电机具有控制性能好，控制灵活性强，可实现速度、位置的精确控制，对环境没有影响，体积小，效率高，适用于运动控制要求严格的中、小型供料及出料等特点，故本次设计采用了伺服电机驱动（三）传动系统设计供料及出料传动装置中应尽可能做到结构紧凑、重量轻、转动惯量和体积小，在传动链中要考虑采用消除间隙措施，以提高供料及出料的运动和位置控制精度。在供料及出料中常采用的机械传动机构有齿轮传动、蜗杆传动、滚珠丝杠传动、同步齿形带传动、链传动、行星齿轮传动、谐波齿轮传动和钢带传动等，由于齿轮传动具有效率高，传动比准确，结构紧凑、工作可靠、使用寿命长等优点，且大学学习掌握的比较扎实，故本次设计选用齿轮传动。（四）工作范围工作范围是根据工业供料及出料作业过程中操作范围和运动轨迹来确定，用工作空间来表示的。工作空间的形状和尺寸则影响供料及出料的机械结构坐标形式、自由度数各关节轴转角的大小及变动范围的选择73自动供料排序机构振动盘的设计31供料机构的任务基本组成及设计要求供料机构的任务是把待加工的物品（工件）从存料器（料箱）中分离出来，按照自动机的加工要求，定量、定时、定向地送到加工位置。供料机构主要由四大部分（机构、装置）组成。1定时装置定时装置主要是按照自动机生产节拍，使供料机构定时工作，准时供料。在定时装置设计中，主要解决工件送料与自动机加工节奏协调一致问题。一般由供料机构与相关的其它机构之间的运动链来保证，所以供料机构的运动循环必须与自动机工作循环相协调。也可以采用独立驱动的供料机构，例如电磁振动供料器、供送料机械手，但要由控制系统或设计诸如闸门等隔离装置，使供料机构停止或送料。2定量装置定量装置是根据自动机加工工艺的要求，在每一个工作循环送出规定数量的工件。定量可以分为量（如重量、体积）和数（如件、个），例如酒类、洗衣粉等物料主要是定量，螺钉、香皂、轴承等主要是定数，成卷的塑料带、薄铁皮、细钢棒等物料则是定长度。设计时根据供送物料的形、性态等来确定。定量装置往往需要隔离装置、计数机构等来配合。（3）定向装置保证工件按照工艺加工的方位要求送出。定向送料在单件物品加工中是一个关键问题。定向机构一般与纠正、剔除机构等配合工作。（4）其它装置例如，定位装置、隔离装置、卷料的矫直机构、带状料的纠偏调位机构不符合要求工件的剔除机构、缺料检测机构、计数机构等等。定位在自动机设计中也是一个比较重要的问题，送料不到位或有偏差都会影响自动机的正常工作。在设计中，可把定位装置归到工艺执行机构中，也可归到供料机构中。任何供料机构必须具有定时定量装置，而定向和定量装置，而定向和其他装置可根据工件及加工要求设置。供料机构是自动机、自动线中的主要工作机构之一，其性能优劣及自动化程度直接影响到自动机的生产率、加工质量及其劳动条件。因此，对供料机构有如下的一些要求1）根据自动机的生产节拍及工位位置，快速、准确、可靠地将工件送到位；2）供料过程平稳、无冲击，不能损伤工件；3）适应性强，调整方便；4）结构简单，工作可靠。32振动盘的介绍振动盘是一种自动组装机械的辅助设备，能把各种产品有序排出来，它可以配合自动组装设备一起将产品各个部位组装起来成为完整的一个产品。自动送料振动盘是一种自动定向排序的送料设备,是通过振动将无序工件自动有序定向排列整齐、准确地输送到下道工序,有个脉冲电磁铁，可以使料斗垂直方向振动，由于弹簧片的倾斜，使料斗绕其垂直轴做扭摆振动。振动盘的工作原理振动盘料斗下面有个脉冲电磁铁，可以使料斗作垂直方向振动，由倾斜的弹簧片带动料斗绕其垂直轴做扭摆振动。料斗内零件，由于受到这种振动，而沿螺旋轨道上升，直到送到出料口。其工作目的是通过振动将无序工件自动有序定向排列整齐、准确地输送到下道工序。振动盘的应用行业振动盘广泛应用于电子、五金、塑胶、医药、食品、玩具、文具、日常用品的制造等各个行业，是解决工业自动化设备供料的必须设备。振动盘除满足产品的定向排序外还可用于分选、检测、计数包装等，是一种现代化高科技产品。9图振动盘33包装机牵拉机构设计1支撑板；2卷筒；3支架供膜驱动机构由电机驱动，使薄膜卷转动，薄膜在张紧辊，调整辊的作用下连续正确的送至成型器及充填筒外，薄膜经过万能枕型器自动卷成枕形，包围在充填管外面，纵封机构纵封枕型缝。接着由滚轮牵拉机构牵拉枕型薄膜，接着经横封器，底部封口器从前后封合，制成袋子的底封。液料经液压泵仍通过充填管填入，同时将袋子拉下。装料，拉袋结束后顶部横封器就开始封接，制出袋子的顶封和下一个袋子的底封。封接器中间装有一把切断刀，在每次封接的同时，从封口的中部位切断袋子，然后前后封口器分开袋子落下，封口器空行程返回。114横封机构的设计41高频加热式横封器1，3封合电极2，弹性夹板4，加热切刀上图所示为高频加热式横封器的截面图。它左右两只电极，即封合电极。其间通入高频电流进行加热。在电极两外侧各配置一对弹性夹板，以利于减少电极合拢时的刚性冲击和对封口缝的拉力。电极表面胶粘着环氧板及聚四氟乙烯编织物作为耐热，绝缘，防粘材料，与薄膜偶尔被热穿时可以防止高频加热切刀与封合电极直接接触而产生的电火花现象。42数据计算包装速度40袋/MIN见主传动示意图，设电动机的转速为，无级调速装置输出轴的转速为，主轴N1N的转速为，二轴的转速为，带动纵封滚轮转动的轴的转速为，无级调速装置的2N3N4传动比为，蜗轮减速器的传动比为，主轴与二轴之间齿轮的传动比为。其中1I2I3I；1I212I2313I43N为两横封凸轮之间的间隔时间，（；为两凸轮之间的夹角，T260TK该设计中，即）80K故12226030TINN纵封滚轮的角速度；3412360NI线速度（为纵封滚轮的半径）1230NVRRI包装袋的袋长1212330RLTIIN由上式可以看出包装袋的袋长取决于和，牵拉滚轮的半径在设计的过程LIR中是个定值，所以要想改变包装袋的袋长尺寸必须改变传动比。该设计采用一对双3I联滑移齿轮来改变的值。3I袋长取120和180两种尺寸规格进行计算，牵拉滚轮的半径取定值LM，则30R3942RIL当时，1233107851II当时，80LM3394229ILI421主轴转速计算该包装机时采用间歇纵封机构实现纵封，牵拉滚轮实现连续牵拉，横封装置连续工作实现对包装袋的横封和切断，所以包装机工作的时候其包装速度取决横封机构横封的间隔时间，间隔时间越长每分钟包装的袋子就越少，又知横封器的间隔时间又与主轴的转速有关，主轴转速越高，横封机构横封之间的间隔时间就越短。由设计参数知该包装机的包装速度为40袋/MIN，即横封器的间隔时间为34S/袋。主轴旋转一周包装机完成1次包装，所以主轴的转速为7510R/MIN422选择电动机电动机一般由专业工厂按标准系列成批大量生产，在机械设计中应该根据工作载荷，工作要求，工作环境，安装要求及尺寸，重量有无特殊限制等条件从产品目录中选择电动机的类型和结构型式，容量和转速，并确定其具体的型号。生产单位一般采13用三相交流电源，如果没有特殊要求通常采用Y系列三相交流异步电动机。电动机的容量主要根据运行时发热条件决定，额定功率是连续运转下电动机的发热不超过许用温度的最大功率，满载转速是指负荷相当于额定功率时的电机转速，同一类型的电动机按额定功率和转速的不同具有一定的型号选取电机的功率为800W同时电机要能变速所以选择伺服电机，最终选择SGMAH08A伺服电机（安川公司）。423确定直齿轮的参数在整个行走装置中，直齿轮的作用，主要是传递动力。根据行走机构的结构和尺寸限制，同时为了减少零件的个数和降低成本，才用两个完全相同的直齿轮，齿顶高系数1、顶隙系数。齿数Z40，模数。其具体参数如AH025C25NM下分度圆直径1410DMZ齿顶高25AH齿根高FC1031253471“FA0F“B25MM100MM1D25AH3125F全齿高2531255625AFH齿顶圆直径12ADH100225105MM齿根圆直径12FFDH100231259375MM齿厚/231452397SM齿根宽E中心距0AD顶隙256C43轴的设计和校核1按扭转强度条件，初步估计轴径30PDAN其中110，查机械设计（P362）表153可得。895076DKW167/NRM代入上面得值，计算可得08453D由于轴上有一键槽，所以，取轴的最小直径为01794DMD20MM。2轴的结构简图如下153按弯扭合成强度进行强度校核做出轴的计算简图轴所受的载荷是从轴上零件传来的。根据结构尺寸，做出其受力简图如下图所示B25MMP076KW185/NRM043D97D20MM。计算齿轮的啮合力A直齿轮的齿轮啮合力1齿轮圆周力21BTTFD360956859N20ABLM48C6DL直齿轮6859NBTF2齿轮径向力TAN6859TAN204967BRFNB锥齿轮的齿轮啮合力1齿轮圆周力21CTTFD360957914533N2齿轮径向力1TANCOSCRF91453205326“202634N3齿轮轴向力1TANSICA91453205326“264078N求水平面的支反力和做出弯矩图1其受力分析图如下图所示BRF24967N锥齿轮CTF914533N202634NCRF264078NA2对A点求矩则有0FM1BTANHADCTALLFL171BTANHABCDCTABCFLLLFL1CTTABLL945320865920372848N3对B点求矩则有0FM20NHADBTCTDLFLLCB914536284620144216N4根据上面的计算结果，画出弯矩图。372848N1NHF246求垂直面内的支反力，并作出弯矩图1受力分析如图所示2对A点求矩则有（其中）0FAM2CAFDM10BRCARACNVADLLL1ABRNVLCRABCARABDFFLLL2640785206342496708590N2对D点求矩则有0FAM20NVBRDCARDLLMFL8590N1NV2CARDBRVALL640785263429647820838423N3做出对应弯矩图求支反力192ANHVF2146384149246N21DHVF384NV14926NAF312965NDF223784590312965N合成弯矩图22843178BM2889432N226396C左25774198N22318CM左23238956N根据已知条件，做出扭矩28943NBM571C左238956NCM左校核危险截面综上所知，C面为危险截面其中，由于扭转切应力为脉动循环变应力，所22ACM左（T）以取，T3610006223895631CA（）31767982其中ACW3DBT22（）125174325845C截面图21，轴满足要求。ACMW中55查机械设计基础教程P261表1113得1下页附弯矩图3176982CA125174A15C44键的校核在整个设计过程中，由于平键的制作方便，同时经济性比较好，所以能采用平键的情况下，都采用平键。平键的主要失效形式为工作面被压溃；严重过载时，可能出现键被剪断。所以，通常情况下只按工作面上的挤压应力进行强度校核计算。由于在轴01上的键825其结构尺寸最小，受力较大。在这里就只校核该键，其余可以不予与校核。普通平键的强度条件3210PTKLD其中T传递扭矩；6NM键与轮毂键槽的接触高度K05H键的工作长度，圆头平键为LLLB轴的直径D3261005825P4247MA由于键的材料为45，同时其载荷性质为轻微冲击，查机械设计（P106）表62可得102PPA所以，键满足要求。P45凸轮从动件运动规律基本运动规律从动件位移S随凸轮转角的变化情况如图23所示，图中横坐标代表凸轮转角，纵坐标代表从动件位移S、速度V和加速度A随凸轮转角的变化规律称为从动件运动规律。从动件运动规律又可分为基本运动规律，基本运动规律有以下几种图23等速运动规律从动件在运动过程中速度为常数，而在运动的始、末点处速度产生突变，理论上加速度为无穷大，产生无穷大的惯性力，机构将产生极大的冲击，称为刚性冲击，次类运动规律只使用于低速运动的场合。等加速等减速运动规律从动件在运动过程中加速度为常数，而在运动的始、末点处加速度有突变，产生较大的加速度和惯性力，由此而引起的冲击称为柔性冲击，这种运动规律只适用与中速运动的场合。余弦加速度运动规律又名简谐运动规律。从动件在整个运动过程中速度皆连续，23但在运动的始、末点处加速度有突变，产生柔性冲击，因而也只适用中速运动场合。正弦加速度运动规律又名摆线运动规律。从动件在整个运动过程中速度和加速度皆连续无突变，避免了刚性冲击和柔性冲击，可以用于高速运动的场合。在工程实际中，为使凸轮机构获得更好的工作性能，经常采用以某种基本运动规律为基础，辅之以其他运动规律与其组合，从而获得组合运动规律。当采用不用的运动规律组合成改进型运动规律时，它们在连接点处的位移、速度和加速度应分别相等；这就是两运动规律组合时必须满足的边界条件。常用的组合运动规律有改进性等速运动规律，改进性正弦加速度运动规律和改进性梯形加速度运动规律。基本的从动件运动规律方程如表21从动件运动位移方程从动件运动方程运动规律推程01回程03等速运动规律S1SH3012S2212032SH2232等加速等减速运动规律121SH22112323S22332余弦加速度运动规律S21COS1S21COS3正弦加速度运动规律S112SIN21S1312SIN23表2146凸轮轮廓线曲线的设计凸轮机构设计的关键是凸轮轮廓曲线的设计,而凸轮的轮廓曲线形状取决于从动件运动规律。从动件运动规律的形式通常有多项式运动规律、三角函数运动规律、组合运动规律等。凸轮机构从动件常用的等速加速度A0、等加速等减速加速度为常数,即AC、简谐又称余弦加速度规律、摆线又称正弦加速度规律等4种形式的运动规律。在设计凸轮轮廓曲线之前,必须首先根据机构的工作要求选定从动件运动规律。从动件的运动规律确定后,通过计算机仿真就可以得到凸轮的精确轮廓线。以摆动滚子从动件盘形凸轮机构为例。图24为摆动滚子从动件盘性凸轮机构简图。其中C为凸轮理论,轮廓线上的任意一点，N（）、分别为外,，缘和内缘凸轮工作轮廓上与点C对应的点，D、,分别为加工N点和,点时刀具中心的位置，图24为刀具半径，为滚子半径，为基圆半径，为摆杆初始角（,S为摆角增量，为凸轮转角，L为摆心距，L为摆杆长，为CSC12222角速度。在图24直角坐标系中，由三角形的函数关系可以得到凸轮任一时刻理论轮廓直角坐标为21SINSIN022COSCOS0工作轮廓坐标为23SIN1SIN0/24COS1COS0/25221221COS0当凸轮机构为外缘型时，工作轮廓坐标中的和取上方的符号，为内缘型时取下方的符号。计算刀具中心轨迹坐标时，将以代入工作轮廓坐标即可。25设凸轮以等角速度逆时针方向转动，凸轮基园半径、滚子半径，导路和凸轮轴心间的相对位置及偏距E，从动件的运动规律S，如图25。1理论轮廓线方程B，图26图250SINCOS0COSSIN其中02022实际轮廓方程如图26,26COSSINTANSINCOSSIN0COSCOS0SINSIN22COS2247凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构的压力角及许用值1压力角从动件于凸轮在接触点处的受力方向与其在该点绝对速度方向之间所夹的锐角即为压力角。如图27所示TAN|0|2022许用压力角为了改善凸轮机构的受力情况，提高机械效率，规定了允许采用的最大压力角。推程（工作行程）推荐的许用压力角为直动从动件3040摆动从动件3545回程（空回行程）70803基圆半径的确定根据公式图270TAN22为保证凸轮机构在整个运动周期中均能满足,应选取计算结果中的最大值作为凸轮的基圆半径。275纵封机构设计对于气缸，选择笔型气缸，气缸的输出力满足打孔力。经试验该打孔力为F10N。根据计算要求气缸选用笔型气缸PB1640（ISO6432标准），理论出力计算公式是FPA0F式中F气缸理论输出力（N）P工作压力MPAA活塞受力面积（）2M弹簧复位力（N）0系统压力为0305MPA，选用复动型气缸时，0N，取系统压力极小值时0F按拉侧受力面积，推出2170FPA5181N0F显然满足要求。参照（ISO6432标准），选用缸径为16MM，行程为40MM的亚德客笔型气缸，代号为PB1640。选择择亚德客笔型气缸PB1080。根据理论出力计算公式FPA0F系统压力为0305MPA，选用复动型气缸时，0N，取系统压力极小值时0F按押侧受力面积，推出2785MFPA2155N0两个气缸，故可承受的压力为2F471N,显然满足要求。参照（ISO6432标准），气缸3选用缸径为10MM，行程为80MM的亚德客笔型气缸，代号为PB1080。图210AIRTAC超薄气缸参照传动方案设计，又下摆动关节的冲压力PZ86N，选择的气缸类型分别为（表24）气缸名称上模板气缸下压气缸品牌及类型AIRTACACQ25X12AIRTACACQ40X50缸径MM2540活塞杆外径MM914行程MM1040受压面积MM2押侧/拉侧421/2981057/756理论输出力N押侧/拉侧1173/10333370/2167296输送装置设计61同步带的概述611同步带介绍同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的新塑传动带。它由带齿形的一工作面与齿形带轮的齿槽啮合进行传动，其强力层是由拉伸强度高、伸长小的纤维材料或金属材料组成，以使同步带在传动过程中节线长度基本保持不变，带与带轮之间在传动过程中投有滑动，从而保证主、从动轮间呈无滑差的间步传动。同步带传动（见图31）时，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度2080，V50M/S，P300KW,I10,对于要求同步的传动也可用于低速传动。图31同步带传动同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达110。允许线速度可达50M/S，传递功率从几瓦到百千瓦。传动效率高，一般可达98，结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。本产品广泛用于纺织、机床、烟草、通讯电缆、轻工、化工、冶金、仪表仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业各种类型的机械传动中。同步带的使用，改变了带传动单纯为摩擦传动的概念，扩展了带传动的范围，从而成为带传动中具有相对独立性的研究对象，给带传动的发展开辟了新的途径。2同步带的特点1、传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比；2、传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低；3、传动效率高，可达098，节能效果明显；4、维护保养方便，不需润滑，维护费用低；5、速比范围大，一般可达10，线速度可达50M/S，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦；6、可用于长距离传动，中心距可达10M以上。612同步带传动的主要失效形式在同步带传动中常见的失效形式有如下几种1、同步带的承载绳断裂破坏同步带在运转过程中承载绳断裂损坏是常见的失效形式。失效原因是带在传递动力过程中，在承载绳作用有过大的拉力，而使承载绳被拉断。此外当选用的主动捞轮直径过小，使承载绳在进入和退出带抡中承受较大的周期性的弯曲疲劳应力作用，也会产生弯曲疲劳折断见图32。图32同步带承载绳断裂损坏2、同步带的爬齿和跳齿根据对带爬齿和跳齿现象的分析，带的爬齿和眺齿是由于几何和力学两种因素所引起。因此为避免产生爬齿和跳齿，可采用以下一些措施1、控制同步带所传递的圆周力，使它小于或等于由带型号所决定的许用圆周力。2、控制带与带轮间的节距差值，使它位于允许的节距误差范围内。3、适当增大带安装时的初拉力开。，使带齿不易从轮齿槽中滑出。4、提高同步带基体材料的硬度，减少带的弹性变形，可以减少爬齿现象的产生。3、带齿的剪切破坏带齿在与带轮齿啮合传力过程中，在剪切和挤压应力作用下带齿表面产生裂纹此裂纹逐渐向齿根部扩展，并沿承线绳表面延件，直至整个带齿与带基体脱离，这就是带齿的剪切脱落（见图33）。造成带齿剪切脱落的原因大致有如下几个1、同步带与带轮问有较大的节距差，使带齿无法完全进入轮齿槽，从而产生不完全啮合状态，而使带齿在较小的接触面积上承受过大的载荷，从而产生应力集中，导致带齿剪切损坏。2、带与带轮在围齿区内的啮合齿数过少，使啮合带齿承受过大的载荷，而产生剪切破坏。3、同步带的基体材料强度差。为减少带齿被剪切，首先应严格控制带与带轮间的节距误差，保证带齿与轮齿能31正确啮合；其次应使带与带轮在围齿区内的啮合齿数等于或大于6，此外在选材上应采用有较高勿切韧挤压强度的材料作为带的基体材料。图33带齿的剪切破坏4、带齿的磨损带齿的磨损（见图34）包括带齿工作面及带齿齿顶因角处和齿谷底部的廓损。造成磨损的原因是过大的张紧力和忻齿和轮齿间的啮合干涉。因此减少带齿的磨损，应在安装时合理的调整带的张紧力；在带齿齿形设计时，选用较大的带齿齿顶圆角半径，以减少啮合时轮齿的挤压和刮削；此外应提高同步带带齿材料的耐磨性。图34带齿磨损5、同步带带背的龟裂图35同步带在运转一段时期后，有时在带背会产生龟裂现象，而使带失效。同步带带背产生龟裂的原因如下，1、带基体材料的老化所引起；2、带长期工作在道低的温度下，使带背基体材料产生龟裂。图35同步带带背龟裂防止带背龟裂的方法是改进带基体材料的材质，提向材料的耐寒、耐热性和抗老化性能，此外尽量避免同步带在低温和高温条件下工作。62同步带传动的设计准则据对同步带传动失效形式的分析，可知如同步带与带轮材料有较高的机械性能，制造工艺合理，带、轮的尺寸控制严格，安装调试也正确，那么许多失效形式均可避免。因此，在正常工作条件下，同步带传动的主要失效形式为如下三种；1同步带的承载绳疲劳拉断；2同步带的打滑和跳齿；3同步带带齿的磨损。因此，同步带传动的设计淮则是同步带在不打滑情况下，具有较高的抗拉强度，保证承线绳不被拉断。此外，在灰尘、杂质较多的工作条件下应对带齿进行耐磨性计算。63同步带分类同步带齿有梯形齿和弧齿两类，弧齿又有三种系列圆弧齿H系列又称HTD带、平顶圆弧齿S系列又称为STPD带和凹顶抛物线齿（R系列。梯形齿同步带梯形齿同步带分单面有齿和双面有齿两种，简称为单面带和双面带。双面带又按齿的排列方式分为对称齿型（代号DA和交错齿型代号DB。梯形齿同步带有两种尺寸制节距制和模数制。我国采用节距制，并根据ISO5296制订了同步带传动相应标准GB/T11361113621989和GB/T116161989。弧齿同步带弧齿同步带除了齿形为曲线形外，其结构与梯形齿同步带基本相同，带的节距相当，其齿高、齿根厚和齿根圆角半径等均比梯形齿大。带齿受载后，应力分布状态较好，平缓了齿根的应力集中，提高了齿的承载能力。故弧齿同步带比梯形齿同步带传递功率大，且能防止啮合过程中齿的干涉。弧齿同步带耐磨性能好，工作时噪声小，不需润滑，可用于有粉尘的恶劣环境。已在食品、汽车、纺织、制药、印刷、造纸等行业得到广泛应用。64同步带传动计算641同步带计算选型设计功率是根据需要传递的名义功率、载荷性质、原动机类型和每天连续工作的时间长短等因素共同确定的，表达式如下DAMPK式中需要传递的名义功率33工作情况系数，按表2工作情况系数选取15；AKAK表33工作情况系数WPKAD5431确定带的型号和节距可根据同步带传动的设计功率PD和小带轮转速N1，由同步带选型图中来确定所需采用的带的型号和节距。其中PD45KW，N1960/1502764RPM。查表34表34选同步带的型号为H，节距为PB800MM选择小带轮齿数Z1，Z2可根据同步带的最小许用齿数确定。查表333得。查得小带轮最小齿数14。实际齿数应该大于这个数据初步取值Z121故大带轮齿数为Z2IZ11Z134。故Z121，Z221。确定带轮的节圆直径D1，D2小带轮节圆直径D1D2PBZ1/80021/314535MM验证带速V由公式VD1N1/60000计算得，35SVMAX40M/S，MDNV/2760160534160确定带长和中心矩现在选取轴间间距为取1350MM0A10、同步带带长及其齿数确定0L2A21D2/5343528664MM11、带轮啮合齿数计算有在本次设计中传动比为1，所以啮合齿数为带轮齿数的一半，即17。MZ12、基本额定功率的计算0P查基准同步带的许用工作压力和单位长度的质量表43可以知道20VMTPA210085N，M0448KG/M。A所以同步带的基准额定功率为021KW0P10148522表35基准宽度同步带的许用工作压力和单位长度的质量642同步带的主要参数（结构部分）1、同步带的节线长度同步带工作时，其承载绳中心线长度应保持不变，因此称此中心线为同步带的节线，并以节线周长作为带的公称长皮，称为节线长度。在同步带传动中，带节线长度是一个重要参数。当传动的中心距已定时，带的节线长度过大过小，都会影响带齿与轮齿的正常啮合，因此在同步带标准中，对梯形齿同步带的各种哨线长度已规定公差值，要求所生产的同步带节线长度应在规定的极限偏差范围之内（见表36）。表36带节线长度表2、带的节距PB如图34所示，同步带相邻两齿对应点沿节线量度所得约长度称为同步带的节距。带节距大小决定着同步带和带轮齿各部分尺寸的大小，节距越大，带的各部分尺寸越大，承载能力也随之越高。因此带节距是同步带最主要参数在节距制同步带系列中以不同节距来区分同步带的型号。在制造时，带节距通过铸造模具来加以控制。梯形齿标准同步带的齿形尺寸见表35。3、带的齿根宽度一个带齿两侧齿廓线与齿根底部廓线交点之间的距离称为带的齿根宽度，以S表示。带的齿根宽度大，则使带齿抗剪切、抗弯曲能力增强，相应就能传动较大的裁荷。图37带的标准尺寸表37梯形齿标准同步带的齿形尺寸374、带的齿根圆角带齿齿根回角半径RR的大小与带齿工作时齿根应力集中程度有关T齿根圆角半径大，可减少齿的应力集中，带的承载能力得到提高。但是齿根回角半径也不宜过大，过大则使带齿与轮齿啮合时的有效接触面积城小，所以设计时应选适当的数值。5、带齿齿顶圆角半径八带齿齿项圆角半径八的大小将影响到带齿与轮齿啮合时会否产生于沙。由于在同步带传动中，带齿与带轮齿的啮合是用于非共扼齿廓的一种嵌合。因此在带齿进入或退出啮合时，带齿齿顶和轮齿的顶部拐角必然会超于重叠，而产生干涉，从而引起带齿的磨损。因此为使带齿能顺利地进入和退出啮合，减少带齿顶部的磨损，宜采用较大的齿顶圆角半径。但与齿根圆角半径一样，齿顶圆角半径也不宜过大，否则亦会减少带齿与轮齿问的有效接触面积。6、齿形角梯形带齿齿形角日的大小对带齿与轮齿的啮合也有较大影响。如齿形角霹过小，带齿纵向截面形状近似矩形，则在传动时带齿将不能顺利地嵌入带轮齿槽内，易产生干涉。但齿形角度过大，又会使带齿易从轮齿槽中滑出，产生带齿在轮齿顶部跳跃现象。65同步带的设计在这里，我们选用梯形带。带的尺寸如表38。带的图形如图35。表38同步带尺寸型号节距齿形角齿根厚齿高齿根圆角半径齿顶圆半径H840。61243102102图同步带66同步带轮的设计同步带轮的设计的基本要求1、保证带齿能顺利地啮入与啮出由于轮齿与带齿的啮合同非共规齿廓啮合传动，因此在少带齿顶部与轮齿顶部拐角处的干涉，并便于带齿滑入或滑出轮齿槽。2、轮齿的齿廊曲线应能减少啮合变形，能获得大的接触面积，提高带齿的承载能力即在选探轮齿齿廓曲线时，应使带齿啮入或啮出时变形小，磨擦损耗小，并保证与带齿均匀接触，有较大的接触面积，使带齿能承受更大的载荷。3、有良好的加了工艺性加工工艺性好的带轮齿形可以减少刀具数量与切齿了作员，从而可提高生产率，降低制造成本。4、具有合理的齿形角齿形角是决定带轮齿形的重要的力学和几何参数，大的齿形角有利于带齿的顺利啮入和啮出，但易使带齿产生爬齿和跳齿现象；而齿形角过小，则会造成带齿与轮齿的啮合干涉，因此轮齿必须选用合理的齿形角。397气动原理设计气动原理图如图41所示。整个气动系统就是要对供料气缸、摆动气缸、四连杆气缸动作进行控制。图41气动原理图气路元件表如图41所示图41气路元件表序号型号规格名称数量1L125单向节流阀6224DH10S21三位四通电磁滑阀33QF44手动截止阀14QSL26SQTY20S11压力组件15YJ1压力继电器1各执行机构的调速，凡是能采用排气口节流方式的，都在电磁阀的排气口安