机械制造毕业-纸箱胶带封箱机设计（带CAD图纸源文件）

机械制造毕业-纸箱胶带封箱机设计（带CAD图纸源文件）,机械制造,毕业,纸箱,胶带,封箱,设计,CAD,图纸,源文件 纸箱胶带封箱机设计 I 摘 要 包装机械能大幅度地提高生产效率，加快产品的不断更新；降低劳动强度，改 善劳动条件；能节约材料，降低成本，保护环境；有利于被包装产品的卫生，提高 产品质量。本次课题设计的是纸箱胶带封箱机，采用传送带驱动来进行封箱的方案， 上下封箱、经济、快速、平稳。这种方案在技术上是相当成熟的一种，它被广泛应 用于生产实际中。 这次设计的纸箱胶带封箱机，可以根据纸箱规格，手动调节宽度及高度，可单 机作业，也可与自动化包装流水线配套使用。工作时，当箱体进入工作空间后，箱 体在底部传送带的输送下前进。当箱体运行至刀架位置时，箱体将刀架和前胶带压 轮压退位，而后胶带压轮在四杆机构的作用下与前胶带压轮保持同步运动而退位， 并使前面的胶带与纸箱贴合并封箱。随着箱体前进，胶带不断地抽出封在箱体上。 当箱体的后部离开刀架时，前胶带压轮由于四杆机构的作用与后胶带压轮的运动一 致，而刀架受弹簧弹力作用，复位弹起，切断胶带。当箱体运动至离开后胶带压轮 时，后胶带压轮也由于受可调弹簧回位作用而复位，使连在箱体上最后的胶带也贴 在箱体上，完成后段封箱任务。该论文详细说明了本次封箱机设计的步骤及其依据。 包括设计方案的选择、电机的选择、工作台部件的设计、顶式部件设计和刀片的设 计。 关键词：关键词：封箱机；四杆机构；工作台部件；齿轮；滚筒 纸箱胶带封箱机设计 II Abstract Packaging machinery can greatly increase productivity, accelerate constantly updated products; reduce labor intensity and improve working conditions; energy saving materials, reduce costs, protect the environment; conducive to health is packaged products, improve product quality. This topic is designed carton tape sealing machine, using belt drive for sealing solutions, sealing up and down, economic, fast and smooth. This approach is technically quite mature one, it is widely used in actual production. The design of the carton tape sealing machine, carton size can be adjusted according to the manual width and height can be stand-alone operation, but also with supporting the use of automated packaging line. In operation, when the working space into the box, the box at the bottom of the forward conveying belt. When the tank runs to turret position, the knife box and press wheel pressure to step down before the tape, and then push the wheel under the influence of tape four-bar mechanism to keep pace with the movement of the wheel while pressing the tape before the abdication, and to the front of the tape Post merger with carton sealing. With forward box, tape withdrawn continuously sealed in the housing. When the rear of the cabinet to leave the knife, tape before pressing wheel due to the effect of the four-bar mechanism is consistent with the movement of the tape pressure roller, and knife by the elastic force of the spring, reset bouncing off the tape. When the box moves to the left pinch roller tape, the tape is also due to the pressure roller adjustable spring return action reset, so that even at the end of the tape on the box is also attached to the box, after the completion of the task segment sealing . The paper details the design of this step and sealing machine basis. Including the selection of design options, select the motor, design workbench components, component design and top-blade design. Keywords: Sealing machine; Four institutions; Workbench components; Gear; Drum 纸箱胶带封箱机设计 III 目 录 摘 要 .I ABSTRACT.II 第一章 绪论.1 1.1 课题背景.1 1.2 封箱机的发展状况.1 1.2.1 国外封箱机的发展状况.1 1.2.2 国内封箱机的发展状况.2 1.3 课题研究的内容以及采取的方法.4 1.4 技术参数要求.4 第二章 方案设计.5 2.1 传送机构方案设计.5 2.2.1 方案一：间歇式传送.5 2.1.2 方案二：连续式传送.6 2.2 封箱机构方案设计.6 2.3 设计方案的确定.7 2.3.1 传送机构设计方案的确定.8 2.3.2 封箱机构设计方案的确定.8 2.3.3 调节机构设计方案的确定.8 第三章 传送装置设计.9 3.1 电动机的选用.9 3.1.1 电动机的性能和分类.9 3.1.2 选择电动机应综合考虑的问题.9 3.1.3 本传动机构电动机的类型选择.10 3.2 传动比的分配.12 3.3 各轴运动及动力参数计算.12 3.4 减速器的选用.14 3.4.1 减速器性能和分类.14 3.4.2 减速器类型的选择.14 3.5 带传动的设计.15 纸箱胶带封箱机设计 IV 3.5.1 平带传动.15 3.5.2 V 带传动.16 3.6 主轴部分的设计.19 3.6.1 轴材料的选择.19 3.6.2 各轴段直径和长度的确定.19 3.6.3 主轴的载荷分析.21 3.6.4 轴的校核.22 3.6.5 轴承的强度校核.24 3.7 联轴器的选用.25 3.8 滚筒的设计与计算.26 第四章 封箱机构设计.27 4.1 工作台高度的调节机构.27 4.2 纸箱宽度调节机构.27 4.2.1 导向杆的设计.27 4.2.2 宽度调节机构.27 4.3 纸箱高度调节结构.28 4.4 刀架部件设计.29 4.5 刀片的设计.29 4.6 压带机构的设计.30 第五章 安装、操作以及日常维护.32 5.1 封箱机安装注意事项.32 5.2 封箱机的日常维护.32 5.3 封箱机常见故障及其排除方法.32 结 论.34 参考文献.35 致 谢.36 纸箱胶带封箱机设计 1纸箱胶带封箱机设计 I 摘 要 包装机械能大幅度地提高生产效率，加快产品的不断更新；降低劳动强度，改 善劳动条件；能节约材料，降低成本，保护环境；有利于被包装产品的卫生，提高 产品质量。本次课题设计的是纸箱胶带封箱机，采用传送带驱动来进行封箱的方案， 上下封箱、经济、快速、平稳。这种方案在技术上是相当成熟的一种，它被广泛应 用于生产实际中。 这次设计的纸箱胶带封箱机，可以根据纸箱规格，手动调节宽度及高度，可单 机作业，也可与自动化包装流水线配套使用。工作时，当箱体进入工作空间后，箱 体在底部传送带的输送下前进。当箱体运行至刀架位置时，箱体将刀架和前胶带压 轮压退位，而后胶带压轮在四杆机构的作用下与前胶带压轮保持同步运动而退位， 并使前面的胶带与纸箱贴合并封箱。随着箱体前进，胶带不断地抽出封在箱体上。 当箱体的后部离开刀架时，前胶带压轮由于四杆机构的作用与后胶带压轮的运动一 致，而刀架受弹簧弹力作用，复位弹起，切断胶带。当箱体运动至离开后胶带压轮 时，后胶带压轮也由于受可调弹簧回位作用而复位，使连在箱体上最后的胶带也贴 在箱体上，完成后段封箱任务。该论文详细说明了本次封箱机设计的步骤及其依据。 包括设计方案的选择、电机的选择、工作台部件的设计、顶式部件设计和刀片的设 计。 关键词：关键词：封箱机；四杆机构；工作台部件；齿轮；滚筒 纸箱胶带封箱机设计 II Abstract Packaging machinery can greatly increase productivity, accelerate constantly updated products; reduce labor intensity and improve working conditions; energy saving materials, reduce costs, protect the environment; conducive to health is packaged products, improve product quality. This topic is designed carton tape sealing machine, using belt drive for sealing solutions, sealing up and down, economic, fast and smooth. This approach is technically quite mature one, it is widely used in actual production. The design of the carton tape sealing machine, carton size can be adjusted according to the manual width and height can be stand-alone operation, but also with supporting the use of automated packaging line. In operation, when the working space into the box, the box at the bottom of the forward conveying belt. When the tank runs to turret position, the knife box and press wheel pressure to step down before the tape, and then push the wheel under the influence of tape four-bar mechanism to keep pace with the movement of the wheel while pressing the tape before the abdication, and to the front of the tape Post merger with carton sealing. With forward box, tape withdrawn continuously sealed in the housing. When the rear of the cabinet to leave the knife, tape before pressing wheel due to the effect of the four-bar mechanism is consistent with the movement of the tape pressure roller, and knife by the elastic force of the spring, reset bouncing off the tape. When the box moves to the left pinch roller tape, the tape is also due to the pressure roller adjustable spring return action reset, so that even at the end of the tape on the box is also attached to the box, after the completion of the task segment sealing . The paper details the design of this step and sealing machine basis. Including the selection of design options, select the motor, design workbench components, component design and top-blade design. Keywords: Sealing machine; Four institutions; Workbench components; Gear; Drum 纸箱胶带封箱机设计 III 目 录 摘 要 .I ABSTRACT.II 第一章 绪论.1 1.1 课题背景.1 1.2 封箱机的发展状况.1 1.2.1 国外封箱机的发展状况.1 1.2.2 国内封箱机的发展状况.2 1.3 课题研究的内容以及采取的方法.4 1.4 技术参数要求.4 第二章 方案设计.5 2.1 传送机构方案设计.5 2.2.1 方案一：间歇式传送.5 2.1.2 方案二：连续式传送.6 2.2 封箱机构方案设计.6 2.3 设计方案的确定.7 2.3.1 传送机构设计方案的确定.8 2.3.2 封箱机构设计方案的确定.8 2.3.3 调节机构设计方案的确定.8 第三章 传送装置设计.9 3.1 电动机的选用.9 3.1.1 电动机的性能和分类.9 3.1.2 选择电动机应综合考虑的问题.9 3.1.3 本传动机构电动机的类型选择.10 3.2 传动比的分配.12 3.3 各轴运动及动力参数计算.12 3.4 减速器的选用.14 3.4.1 减速器性能和分类.14 3.4.2 减速器类型的选择.14 3.5 带传动的设计.15 纸箱胶带封箱机设计 IV 3.5.1 平带传动.15 3.5.2 V 带传动.16 3.6 主轴部分的设计.19 3.6.1 轴材料的选择.19 3.6.2 各轴段直径和长度的确定.19 3.6.3 主轴的载荷分析.21 3.6.4 轴的校核.22 3.6.5 轴承的强度校核.24 3.7 联轴器的选用.25 3.8 滚筒的设计与计算.26 第四章 封箱机构设计.27 4.1 工作台高度的调节机构.27 4.2 纸箱宽度调节机构.27 4.2.1 导向杆的设计.27 4.2.2 宽度调节机构.27 4.3 纸箱高度调节结构.28 4.4 刀架部件设计.29 4.5 刀片的设计.29 4.6 压带机构的设计.30 第五章 安装、操作以及日常维护.32 5.1 封箱机安装注意事项.32 5.2 封箱机的日常维护.32 5.3 封箱机常见故障及其排除方法.32 结 论.34 参考文献.35 致 谢.36 纸箱胶带封箱机设计 1 第一章 绪论 1.1 课题背景 包装机械能大幅度地提高生产效率，加快产品的不断更新；降低劳动强度，改 善劳动条件；能节约材料，降低成本，保护环境；有利于被包装产品的卫生，提高 产品质量。增强市场销售的竞争力；延长产品的保质期，方便产品的流通；可减少 包装场地的面积，节约基建投资。因此，设计、安装自动包装机械，无论是从提高 产品质量、生产效率，还是从消除加工误差、减轻劳动强度方面，都表现出十分明 显的作用。 随着社会的发展，封箱机在各种机中发挥着越来越重要的作用。包装是产品进 入流通领域的必要条件而实现包装的主要手段是使用包装机。同时伴随着时代的发 展和技术的进步，封箱机在流通领域中起着越来越重要的作用。随着科学技术在不 断发展和各种食品加工品的出现，对包装技术和包装设备都提出了新的要求。封箱 机更是包装机中不可缺少的部分。它主要是采用胶带对纸箱封口，可以根据纸箱大 小随意调整封箱尺寸，封箱平整，可一次完成上、下封箱动作，即可单机作业，也 可与流水线配套使用，广泛应用于家用电器、纺织、百货、医药等行业。 目前封箱机竞争日趋激烈，未来的封箱机将配合产业自动化趋势，促进包装设 备总体水平提高，发展多功能、高效率、低消耗的包装设备，而封箱机技术也正朝 着以下几个趋势发展：机电一体化、机功能多元化、结构设计标准化、控制智能化、 结构运动高精度化1。 1.2 封箱机的发展状况 随着世界科技的发展，发达国家已经把核能技术、微电子技术、激光技术、生 物技术和系统工程融入了传统的机制造技术中。新的合金材料、高分子材料、复合 材料、无机非金属材料等新材料也得到了推广应用，封箱机的集成化、智能化、网 络化、柔性化将成为未来发展的主流。 1.2.1 国外封箱机的发展状况 国外的封箱机工业技术的发展大体经历了以下几个几段；简单机化、初级自动 化、自动封箱机、计算机控制的高度自动化封口机。 20 世纪 40 年代中期，在食品、卷烟、火柴等行业最先使用了封箱机对产品包 装箱进行封口。如英国的巧克力包装封口，美国的饼干包装封口被称为包装箱封口 界的先驱。50 年代，封箱机上广泛采用了光电管、电气开关实现了封箱机的初级自 动化。60 年代，在封箱机上广泛采用了各种新型电子元件组成控制系统，并采用机、 纸箱胶带封箱机设计 2 电气、液压、气动等综合技术，出现了自动封箱机。70 年代，由于采用电子计算机 对封箱机进行控制，进一步了解单片机和自动化封箱机的水平。80 年代，封箱机行 业大量的应用了高新技术，如微电子技术、激光技术、超声波技术以及光电纤维等， 从而使封箱机及生产线高度自动化，使用效果更加理想可靠，包装封口质量更加提 高。经过 60 多年的发展，国外封箱机的发展已经形成了独立完整的体系，成为机制 造行业的一个重要分支。 美国包装工业起步于 20 世纪初期，自二战以来得到快速发展，逐步建立并形成 包括包装材料、包装工艺和包装机完整而独立的工业体系。其包装工业总产值占国 民经济总产值 3%。据美国行业调查分析，其封箱机最大使用行业是食品产业，其次 是饮料产业、家庭清洁用品与化妆品产业、医药用品及烟草业。 美国当前前景看好 的封箱机是：水平枕式微机控制、配有伺服电机和薄膜张力好的电力控制装置的包 装机。今后微电子、电脑、工业机器人、智能型、图像传感技术和新材料等在包装 机中将会得到越来越广泛的应用，使包装机日趋向自动化、高效率化、节能化方向 发展。 德国的封箱机在计量、制造、技术性能方面均属世界一流。该国生产的啤酒、 饮料灌装成套设备生产速度快、自动化程度高、可靠性好。主要体现在：工艺流程 的自动化、生产效率高，满足了交货期短和降低工艺流程成本的要求；设备具有更 高的柔性和灵活性。主要体现在生产的灵活性、构造的灵活性和供货的灵活性，以 适应产品更新换代的需要；利用计算机和仿真技术提供成套设备，故障率低，可以 进行远程诊断服务；对环境污染少，主要包括噪音、粉尘和废弃物的污染。 意大利生产的封箱机中，40是食品封箱机，如糖果包装机、茶叶包装机、灌 装机等。产品的特点是外观考究、性能优良、价格便宜。意大利包装机行业的最大 优势就在于可以按照用户的要求进行设计和生产，并能保证很好地完成设计、生产、 试验，实现监督、检验、组装、调整和用户需求分析等。 日本是封箱机的后起之秀。它是第二次世界大战后才发展起来的，但是 发展速度很快，20 世纪 60 年代至 70 年代，封箱机的产值平均每年增长 20%。70 年代初期达到世界先进水平，成为第二包装大国，封箱机的平均年产量是 60 万台（套） ，其年增长率为 10%。发展速度快的原因是日本善于引进、仿制、创 新和经营。 德国的封箱机也很发达。它拥有几家在世界上号称规模最大的包装机厂，它的 包装机产品大量用于出口。 此外，英国、法国、瑞典、瑞士等国家的封箱机业各有优势，它们都在不断研 制新型封箱机，都有久享盛誉的封箱机供应国内外市场3。 1.2.2 国内封箱机的发展状况 纸箱胶带封箱机设计 3 （1）我国封箱机概况 解放前，我国封箱机基本上是空白的。绝大部分产品都不用包装，只有少数产 品采用手工包装，因此谈不上不上包装机化。只有上海、北京、天津、广州等几大 城市有英、美等国进口的啤酒、汽水灌装机及卷烟小包装机等。 解放后的 30 年间，我国封箱机的发展相当缓慢。1956 年我国生产了第一台卷 烟小包装机。20 世纪 60 年代，我国又生产了果酒、啤酒灌装机，20 世纪 70 年代木 逐渐开发了真空包装机等，但是还没有形成包装工业体系。 进入 20 世纪 80 年代，由于国民经济迅速发展，对外贸易不断扩大人民生活水 平显著提高，对产品的包装要求越来越高，迫切要求包装实现机化、自动化，从而 大大促使了包装机的发展，包装机在国民经济中占有的位置越来越重要。 20 世纪 90 年代以来，包装机工业每年平均以 20%-30%的速度增长，发展速度 高于整个包装工业平均增长速度的 15%-17%，比传统的机工业的平均增长值高 4.7%。包装机工业已经成为我国国民经济中不可缺少的非常重要的新兴行业。 随着我国商品经济的繁荣和人民生活水平的提高，封箱机包装技术的前景十分 乐观。近年来，国家加大了对食品和药品质量和安全的监督力度，对食品的生产加 工包装技术都提出了新的要求。一批生产企业先后投入资金进行包装设备的技术改 造和生产技术的创新，在一定程度上提升了我国封箱机的水平和市场竞争力。 尽管我国封箱机包装技术的水平有了提高，但是我国的包装箱机包装技术与发 达国家的相比在竞争中还是明显处于弱势。无论在产品品种、技术水平还是产品质 量方面都有一定的差距。并且我国包装机行业 30左右的企业存在低水平的重复建 设。这种状况不但浪费了有限的资金、人力等重要资源，还造成了包装机市场的无 序混乱，阻碍了行业的健康发展，制约了我国中小食品企业包装机的升级换代和包 装技术的创新。 我国的包装机多以单机为主，科技含量和自动化程度低，在新技术、新工艺、 新材料方面应用的少，满足不了我国当前食品企业发展的要求。一些食品企业为了 技术改造，不得不花费大量的资金从国外引进一些技术先进的、生产效率高、包装 精度高的成套食品包装生产线，导致很大一部分国内的市场份额被国外品牌所占领。 我国的食品包装机发展空间依然广阔，食品包装机包装技术的水平有待迫切开发的 需要。 日前，随着包装机技术含量日趋增加，国外已经已将很多先进技术应用在包装 机上，如远距离遥控技术、步进电机技术、自动柔性补偿技术、激光切割技术、信 息处理技术等，国内现有的一些包装机技术含量较低，先进技术应用较少，国内包 装机低水平重复建设对行业产品的升级换代和创新已经构成了阻碍。另外，包装机 市场日趋垄断化。目前中国除了瓦楞纸箱包装机和一些小型包装机有一定规模和优 势外，其他包装机几乎不成体系和规模，特别是市场上需求量大的一些成套包装生 纸箱胶带封箱机设计 4 产线，在世界包装市场中均被几家大包装机企业（集团）所垄断，包装机零部件生 产专业化。国际包装界十分重视提高包装机加工和整个包装系统的通用能力，所以 包装机零部件生产专业化是发展的必然趋势，很多零部件不再由包装机厂生产，而 是由一些通用的标准件厂生产，某些特殊的零部件由高度专业化的生产厂家生产， 真正有名的包装机厂将可能是组装厂。产品向多功能与单一、高速两极化发展。包 装机的最终作用在于提高生产效率和产品多样化。包装机行业面对市场的需求和如 何赶上甚至超越发达国家的包装机，及如何加大自主创新的步伐，力争在短时间内 开发出一批具有自主知识产权和国际先进水平的产品，是摆在我国封箱机机企业面 前的紧迫任务4。 1.3 课题研究的内容以及采取的方法 课题研究内容为：封箱机的原理及结构，首先制定出设计过程中各部分的方案， 如传动方案、结构方案、压带机构、封箱机构的方案等，利用方案的对比的要求， 确定最佳方案，然后根据这套方案进行具体设计，如强度校核、尺寸选择、材料选 择等。 拟采用的方法是理论推导和计算绘图分析的方法。机械装备现代设计方法也为 我们提出了很多的新思路，如机构的运动分析、机构的力学分析、利用 CAD/CAM 进行设计等。在设计过程中我们应该综合运用这些方法，可以使设计更为细致。另 外，要使我们的设计尽量优化，以达到符合要求的性价比。 1.4 技术参数要求 （1） 包装速度：15 箱/min （2） 适合纸箱尺寸：长 180500mm，宽 150500mm，高 125500mm （3） 封箱胶带宽度：36mm、48mm、60mm （4） 使用胶带类型：OPP 胶带 （5） 工作台高度：750mm-785mm 纸箱胶带封箱机设计 5 第二章 方案设计 2.1 传送机构方案设计 2.2.1 方案一：间歇式传送 （1）槽轮机构 槽轮由主动拨盘、从动槽轮和机架组成。主动拨盘以一定加速度匀速转动。当 主动拨盘上的圆销没有进入槽轮的槽中的时候，槽轮上的内凹锁止弧被拨盘外凸的 锁止弧卡住，槽轮静止；当主动拨盘上的圆销进入槽轮的槽中的时候，拨盘锁止弧 与槽轮锁止弧分离，拨盘拨动槽轮转动，直到圆销与槽轮的槽脱离为止。如此循环 实现槽轮的间歇运动，如图 1 所示： 图 1 槽轮机构 （2）曲柄连杆机构 该机构实际为双曲柄机构，中间连杆在曲柄的带动下可以实现杆上任一点轨迹 为圆的运动，依靠连杆上的特殊结构来推动其上物品，实现间歇式的传送,如图 2 所 示 纸箱胶带封箱机设计 6 图 2 曲柄连杆机构 （3）其他机构 可以实现间歇式运动的其他机构还有：不完全齿轮，曲柄摇块机构等，在此未 考虑选用，故不作详细说明。 2.1.2 方案二：连续式传送 直接依靠变速系统输出的运动带动传送带实现连续的传送。变速系统通过带传 动、齿轮传动、以及平带传动实现。 2.2 封箱机构方案设计 封箱机构的具体功能是使封箱胶带把纸箱封住，并且切断胶带，然后回到初始 状态等待下一次工作。 机构主要依靠纸箱的运动，滚轮的滚动和弹簧（弹簧未画出）的回复力压紧胶 带，在纸箱通过各个机构后，机构依靠弹簧的弹力恢复初始位子。具体方案示意图 如图 3： 纸箱胶带封箱机设计 7 纸箱胶带封箱机设计 8 图 3 封箱过程示意图 2.3 设计方案的确定 以上各种机构的设计方案中各有优缺点，需要对其进行比较分析，选择最终的 方案。 2.3.1 传送机构设计方案的确定 间歇式传送的一个很大的好处是可以配合其他装置进行有规律的加工，但若电 机转速不变，其每次传送距离与停留时间是固定的，考虑到现实中纸箱尺寸的不确 定，在这里选取间歇式传送机构已无多大意义，因为若纸箱尺寸改变，则不能保证 装置可以正常工作。并且间歇式的传送工作效率较低，不能满足快速封箱的要求。 因此，传送机构选择连续式传送。运动由电机提供依次经过带传动、齿轮传动、传 送带传递到封箱机构下。 2.3.2 封箱机构设计方案的确定 上面设计的封箱机构的方案我们可以简单设计成 2 滚轮的，当箱体从右往左行 进时，推动滚轮 1，滚轮 2 会跟着滚轮 1 一起运动，并且把刀片抬起；胶带被贴在 箱体上，接着继续向前行进，直至箱体通过滚轮 2 时，滚轮 2 向下运动，而滚轮 1 随着滚轮 2 一起向下运动，由于滚轮 1 的向下运动，带动刀片的向下运动，因此胶 带会被切断，当箱体完全通过时，机构回到初始状态（依靠弹簧回到初始状态，图 中未画出） 。 纸箱胶带封箱机设计 9 图 4 封箱机构的改进图 2.3.3 调节机构设计方案的确定 （1）高度调节机构选用丝杠，确定为手动调节，因为单线丝杠自锁性好，所以 选单线丝杠，螺纹大径取 30mm，螺距取 10mm，矩形螺纹牙，螺纹牙高度 5mm。 （2）水平宽度的调节使用同轴的旋向相反的丝杆，可以实现两边对称的调节。 第三章 传送装置设计 根据上述选定的传送机构方案，采用连续传送，即：直接依靠变速系统输出的 运动带动传送带实现连续的传送。变速系统通过带传动、齿轮传动、以及平带传动 实现。结构如下图示： 纸箱胶带封箱机设计 10 图 3-1 传动装置简图 1-传送带 2-滚筒 3-V 带 4-减速器 5-电动机 3.1 电动机的选用 3.1.1 电动机的性能和分类 电动机可分为交流电动机和直流电动机两大类。现就这两种类型电机论述如下： (1) 交流电动机 交流电动机简单、耐用、可靠、易维护、价格低、特性硬，但起动和调速性能 差，轻载时功率因素低，一般在无调速要求的机械广泛应用。在可变级频率电源供 电下可平滑调速。 (2) 直流电动机 直流电动机的调速性能好，范围宽，采用电子控制，能充分适应各种机械负载 特性的需求，但它的价格贵、维护复杂且需要直流电源，因此只有在交流电动机不 能满足要求时才采用。其中串励电动机的特点是起动转矩大、过载能力大、特性软、 适用于电力牵引机械等。复励电动机的起动转矩和过载能力比并励电动机大，但调 速范围稍窄。 3.1.2 选择电动机应综合考虑的问题 选择电动机应综合考虑的问题： (1) 根据机械的负载性质和生产工艺对电动机的起动、制动、反转、调速等要 求，选择电动机的类型。 (2) 根据负载转矩，速度变化范围和起动的频率程度要求，考虑电动机的温升 限制，过载能力和起动转矩，选择电动机的功率。所选电动机的功率应留有余量， 纸箱胶带封箱机设计 11 负载率一般取 0.8 0.9。过大的备用功率会使电机的效率降低，对于感应电动机， 其功率因素将变坏。 (3) 如温度、湿度、灰尘、雨水、腐蚀及易燃易爆气体和其他因素的必要保护 方式选择电动机的结构形式。 除此之外，选择电动机还必须考虑运行的可靠性、设备的供货情况、安装检修 的难易、以及产品的价格、建设费用和生产过程前后期电动机功率变化关系等各种 因素。 3.1.3 本传动机构电动机的类型选择 由于本设计中电动机是用来给传动机构做动力，且载荷平稳，常温下连续运转， 生产批量为小批量，所以按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，代号为 Y 系 列，同时为了其具有广泛的适用性，采用了 380V 电压 50HZ 的频率。 A 选择电动机的功率(容量) 电动机功率选择是否合适，对电动机的工作和经济性都有影响。功率过小不能 保证工作机的正常工作，若功率选得过大，电动机的价格高，效率和功率因数都较 低，造成浪费。 负荷稳定(或变化很小)、长期连续运转的机械(例如运输机)，可按照电动机的额 定功率选择，而不必校验电动机的发热和起动转矩。选择时应保证 r PP 0 式中 电动机额定功率，kW； 0 P 工作机所需电动机功率，kW； r P 所需电动机功率有下式计算 = r P W P 式中 工作机所需有效功率，有工作机的工艺阻力及运行参数确定； W P 电动机到工作机的总效率。 传动装置的总效率，有传动装置的组成确定。多级串联的传动装置的总效率 为： W 321. B 确定电动机的转速 选择电动机，除了选择合适的电动机系列及容量外，尚需确定适当的转速。因 为容量相同的同类电机，可以有不同的转速。电动机转速相对工作机转速过高时， 势必使传动比增大，致使传动装置复杂，外廓尺寸增大，制造成本高。而选用电动 纸箱胶带封箱机设计 12 机转速过低时，优缺点刚好相反。因此，在确定电动机转速时，应分析比较，权衡 利弊，安最佳方案选择。 考虑到包装速度，包装箱长度：180mm550mm，因此输送带速度 min/15箱v 应满足： sm s m v/138. 0 60 /55. 0min/15 箱箱 考虑到纸箱传送、胶带切断等时间因此输送带速度应适当提高该处取运输带速 v=0.5m/s。 本设计中运输带运输的是纸箱。假设运输箱体的质量 M=50kg，运输带滚筒直 径 D=100mm，查机械设计使用手册表 1-1-39 知，纸箱与皮带之间的摩擦系数 为 0.40.5，取 =0.45。则 运输带的有效拉力 F=mg=(0.45509.81)N=220.73 N 滚筒所需有效功率 P=0.11 KW w1000 Fv 1000 5 . 073.220 传动装置总效率 =. 联 齿轮 4 轴承 滚筒 带 按机械设计课程设计手册表 4.2-9 取： 联轴器效率 =0.99 联 齿轮传动效率 =0.97 齿轮 滚动轴承效率 =0.98 轴承 滚筒效率 =0.96 滚筒 带传动效率 =0.95 带 则传动总效率 =0.990.970.98 0.960.95=0.81 4 所需电动机效率 P =0.14 KW r w P 81 . 0 11 . 0 滚筒转速 =95.54 r/min w n D v 60 1 . 0 5 . 060 查机械设计课程设计手册表 4.12-1，选择 Y801-4 型号电动机，其额定功率 =0.55 KW，同步转速 1500 r/min,满载转速 1390 r/min。 0 P 纸箱胶带封箱机设计 13 由机械设计课程设计手册表 4.12-2 查得电动机中心高 H=80mm，外伸轴段 D E=19mm 40mm 3.2 传动比的分配 传动装置的总传动比可根据电动机的满载转速和工作机轴的转速，由 = 0 n W n i 算出。然后将总传动比合理地分配给各级传动。总传动比等于各级传动比的连乘 w n n0 积，即 21 iii 当设计多级传动比的传动装置时，分配传动比是一个重要的步骤。往往与有传 动比分配不当，造成尺寸不紧凑、结构不协调、成本高、维护不便等许多问题。 传动比可按下式分配 2 1 4 . 13 . 1ii 即 减ii4 . 13 . 1 1 式中 分别为高速级和低速级的传动比；为减速器的传动比。 21,i i 减 i 本设计中，传动装置的总传动比 =14.55 iw n n0 54.95 1390 根据机械设计课程设计手册表 4.2-9 取=2.5，则减速器传动比为 带 i =5.82 减 i 带 i i 5 . 2 55.14 3.3 各轴运动及动力参数计算 在选出电动机型号、分配传动比之后，应将传动装置中各轴的传递功率、转速、 专据计算出来，为传动零件和周的设计计算提供依据。 (1)各轴的转速可根据电动机的满载转速及传动比进行计算。 (2)各轴的功率和转矩均按输入计算，有两种计算方法，其一是按工作机的需要 功率计算；其二是按照电动机的额定功率计算。前一种方法的优点是，设计出的传 动装置结构尺寸较为紧凑；而后一种方法，由于一般所选定的电动机额定功率略 0 P 纸箱胶带封箱机设计 14 大于所需电动机功率，故根据计算出个州功率和转矩较实际需要的大一些，设 r P 0 P 计出的传动零件的结构尺寸较实际需要的大一些，因此传动装置的承载能力对生产 具有一定的潜力。 将传动装置中各轴从高速到低速依次定为轴、轴(电动机的 0 轴)，各 轴的输入功率为，各轴转速为，各轴的输入转矩 21,P P, 21 nn 为，则本设计中传动系统各轴功率、转速和转矩的计算为： , 21 TT 0 轴：0 轴即电动机轴 =0.14 KW 0 P r P =1390 r/min 0 n =9.55=9.55=0.96 Nm 0 T 0 0 n P 1390 1014 . 0 3 轴：轴即减速器高速轴 =0.14=0.139 KW 1 P 0 P 联 99 . 0 =1390 r/min 1 n 0 n =9.55=0.955 Nm 1 T 1 1 55 . 9 n P 1390 10139 . 0 3 轴：轴即减速器低速轴 =.=0.139 0.97 0.98=0.13 kW 2 P 1 P 齿轮 轴承 =238.83 r/min 2 n 减 i n1 82. 5 1390 =9.55=9.55=5.2 Nm 2 T 2 2 n P 83.238 1013 . 0 3 轴：轴即传动滚筒轴 =.=0.13 0.98 0.95=0.12 kW 3 P 2 P 轴承 带 =95.54r/min 3 n 带 i n2 5 . 2 83.238 纸箱胶带封箱机设计 15 =9.55=9.55=12 Nm 3 T 3 3 n P 54.95 1012. 0 3 整理各轴运动及动力参数如下： 轴名功率kwP/转矩mNT/转速min)/( rn 电机轴0.140.961390 0.1390.9551390 0.135.2238.83 0.121295.54 3.4 减速器的选用 减速器是用于原动机和工作机之间的独立的封闭的传动装置。由于减速器具有 结构紧凑、传动效率高、传动准确可靠、使用维护方便等特点，故在各种机械设备 中应用甚广。 3.4.1 减速器性能和分类 减速器按其机构分为：圆柱齿轮减速器、圆锥圆柱齿轮减速器；蜗杆减速器； 行星轮齿轮减速器；摆线针轮减速器以及谐波轮减速器等等。常见减速器的类型及 其应用简述如下： （1）圆柱齿轮减速器 两级展开式圆柱齿轮减速器。它是两级减速器中运用最广，最简单的一种。齿 轮相对轴承位置不对称。当轴产生弯曲变形时，载荷在齿宽上分布不均匀。因此， 轴应具有较大的刚度，并尽量使高速齿轮远离输入端，高速级可制成斜齿，低速级 可制成直齿。相对分流式讲，用于载荷较平稳的场合，传动比一般为 i=860。 （2）圆锥及圆锥圆柱齿轮减速器 圆锥圆柱齿轮减速器：它主要用于输入轴与输出轴相交而传动化又较大的传 动。圆锥齿轮应在高速级，以减少锥齿轮尺寸，齿轮可分别制成直齿和斜齿。传动 比在直齿圆锥齿轮为 822，斜齿轮及螺旋齿轮为 840。 3.4.2 减速器类型的选择 由前面计算知本设计所用减速器传递的功率 P=0.14 kW，传动比 =8.732，输 减 i 入转速 n=1390 r/min，则选择两级圆柱齿轮(ZLY)减速器。 由机械设计实用手册表 9-1-2 查得：两级减速器总中心距 a=192mm，=80mm，=112mm。 1 a 2 a 纸箱胶带封箱机设计 16 根据表 9-1-4 选取减速器公称传动比系列 =5.8 i 根据表 9-2-3 ZLY 型减速器低速级许用输入功率=1.4 kW 1 P 根据表 9-2-9 ZLY 型减速器外形尺寸设计减速器的尺寸。 3.5 带传动的设计 带传动的类型很多，根据机械设计实用手册表 8-1-1 长用带传动的类型、 特点及应用，选择普通 V 带用于连接减速器低速轴和滚筒轴之间的传动；而置于导 轨上用于输送箱体的带则选用聚酰胺片基复合平带。 3.5.1 平带传动 平带传动在机械传动中应用较普遍。它的特点是： 结构简单，能适应多种传 动形式如交叉与角度传动、多被动轮传动、张紧离合器等。 主动轮与被动轮之间 距离较大。适于体积较大的机具之间的传动。 胶带有弹性，传动中产生打滑，可 以缓和冲击载荷和短时过载，又安全作用。 不能保持准确稳定的速比。 轴和 轴承上受压力较大。 聚酰胺片基复合平带按承载层(聚酰胺片基)的能力(抗拉强度)分为轻型 L、中型 M、重型 H 和特轻型 EL、加重型 EH、超重型 EEH 等几种，其尺寸规格见机械设 计实用手册表 8-1-39。 本设计中采用聚酰胺片基复合平带传动设计可以参照机械设计实用手册表 8-1-35 进行，但应考虑下列几点： (1) 选择带型时，现根据用途、载荷的大小和变化情况按机械设计实用手册 表 8-1-40 选择贴面类型，然后再根据设计功率和小带轮转速由机械设计实用 d P 1 n 手册图 8-1-7 选择带型。 (2) 小带轮直径可按表 8-1-35 的计算值减小 30%50%，但必须大于表 8-1- 1 d 39 中规定的，并应使带速1015m/s。 min d (3) 曲挠次数应小于=1550小带轮直径大时取高值，若，则 u min us 1 u min u 应该用轻薄的带或较大的带轮直径，以免影响带的寿命。 1 d (4) 确定带宽 （15） 0 PKK P b d 式中 设计功率，=，kW； d P d P A K P 纸箱胶带封箱机设计 17 传递功率，kW； P 保教修正稀疏，查表 8-1-37； K 传动布置系数，查表 8-1-38； K 聚酰胺片基复合平带的基本额定功率，(kW)，查表 8-1-41。 0 P 根据上式算出带宽，再结合所要输送箱体的宽度，初步确定输送带的宽度，并 按机械设计实用手册表 8-1-39 选取标准值。取=250mm，选用两根该带。 b 由以上推理计算可知，本设计中使用的聚酰胺片基复合平带为： LR-M 250 3350 GB/1063-89(一面粘铬鞣革、一面粘弹性胶片、带宽为 250mm、带长为 3350mm 的聚酰胺片基复合平带)。 3.5.2 V 带传动 V 带比平带应用更广泛，在许多情况下代替了平胶带传动和链传动。V 带传动 的特点： (1)与链传动相比，结构简单，成本低，制造、使用、维护方便，能适应多种复 杂的传动形式。但其传动不稳定，局部损坏不易修理，需更换新品。 (2)与平带相比，不易掉带，带轮安装要求不太严格，允许两轮中心面有较大的 位置度和平行度偏差，能更好地