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基于CAD技术的小型上下胶带封箱机设计【含14张CAD图】

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含14张CAD图 基于 CAD 技术 小型 上下 胶带 封箱 设计 14
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基于CAD技术的小型上下胶带封箱机设计【含14张CAD图】,含14张CAD图,基于,CAD,技术,小型,上下,胶带,封箱,设计,14
内容简介:
摘要随着当今社会上各式各样产品的出现,对包装技术和包装设备也有了新的要求,封箱机在物流领域中发挥了越来越重要的作用。故在对封箱机进行了调查和研究后,本论文详细阐述了对封箱机的设计。本论文以CAD技术为主,SOLIDWORKS为辅对胶带封箱机进行了研究,主要设计如下:(1) 查看市面上现有的封箱机,利用SOLIDWORKS软件绘制封箱机三维图。(2) 查阅资料,分析封箱机的主要结构,制定总体设计方案。(3) 确定对传动结构、封箱结构和调节结构的设计方案。(4) 为保证设计出的封箱机能进行装配和运行,要对主要零件进行计算及校核。(5) 利用CAD技术,绘制出封箱机的装配图并进行检查。关键词:封箱机;四杆机构;CAD技术;滚筒IAbstractWith the emergence of various kinds of products, packaging technology and packaging equipment also have new requirements, sealing machine in the field of logistics has played a more and more important role. Therefore, after investigating and studying the sealing machine, this paper expatiates on the design of the sealing machine. In this paper, the CAD technology as the main aid of SOLIDWORKS tape sealing machine was studied, the main design is as follows: check the existing sealing machine and use SOLIDWORKS software to draw the three-dimensional map of the sealing machine.consult the data, analyze the main structure of the sealing machine and work out the overall design scheme. The design scheme of transmission structure, sealing box structure and regulating structure is determined. In order to ensure the assembly and operation of the designed sealing function, the main parts should be calculated and checked.drawing and checking the assembly drawing of sealing machine by using CAD technology.Keywords sealing machine four-bar mechanism CAD technology drum目 录摘要I目录III1 绪论11.1 课题背景11.2 封箱机的发展状况11.2.1 国外封箱机的发展状况11.2.2 国内封箱机的发展状况21.3 课题研究的内容及意义21.4 技术参数要求32 总体方案设计42.1 传送机构方案设计42.2.1 方案一:间歇式传送42.1.2 方案二:连续式传送52.2 封箱机构方案设计52.3 设计方案的确定62.3.1 传送机构设计方案的确定72.3.2 封箱机构设计方案的确定72.3.3 调节机构设计方案的确定73 传送机构设计83.1 电动机的选用83.1.1 电动机的性能和分类83.1.2 选择电动机应综合考虑的问题93.1.3 本传动机构电动机的类型选择93.2 传动比的分配113.3 各轴运动及动力参数计算123.4 减速器的选用133.4.1 减速器性能和分类133.4.2 减速器类型的选择133.5 带传动的设计143.5.1 平带传动143.5.2 V带传动143.6 主轴的设计173.6.1 轴材料的选择173.6.2 各轴段直径和长度的确定173.6.3 主轴的载荷分析193.6.4 轴的校核203.6.5 轴承的强度校核223.7 联轴器的选用234封箱机构设计244.1 工作台高度的调节机构244.2 纸箱宽度调节机构244.2.1 导向杆的设计244.2.2 宽度调节机构244.3 纸箱高度调节机构254.4压带机构设计254.5刀架部件设计274.6 刀片设计265 总装分析296安装、操作以及日常维护306.1封箱机安装注意事项306.2 封箱机的日常维护306.3 封箱机常见故障及其排除方法30结论32致谢33参考文献34IV1 绪论1.1 课题背景现在市面上的产品以各种不同的形式出现,对于包装厂家来说,对产品的外包装也要有一定的包装技巧,封箱机主要对纸箱的包装多样化进行处理,以满足市场上多样化产品的包装要求,另外在每次封箱完成后,封箱机都会自动执行完整的产品包装,以保证产品的包装效果。现今市场上能够对纸箱进行封口的设备并不仅只有封箱机,而且大多数其他设备也是从这一基本设备发展起来的,或者在这种基础上进行改进,自然而然的也就有了一定的针对性。因为其适用的纸箱包装形式较为单一,要是企业产品的包装形式较多,也就只能用封箱机来对其进行最后的封口工作了。因为科技水平受到一定的限制,使得机械设备只能停留在自动化阶段,尚没有达到智能化水平。而封箱机设备就是一款自动化程度较高的设备,要是加上简单的操作,而且其的维修和保养也不需要专业人员的参与,自然而然的封箱机设备也就受到了诸多生产商的喜爱。封箱机厂家使用广泛,功能多样性,这些都是区别于其他包装设备,相信随着社会的不断进步,封箱机肯定是会被其他更为优越的设备取代,但是目前而言因为它使用范围广泛,功能多样性,效率高效性使得其还是明显领先于其它设备的。1.2 封箱机的发展状况封箱机一直都是包装领域中的领导者,虽然实现的功能简单,但受众面却很广,因此一直以来封箱机产品都颇受用户喜爱,并且价格合理,是很多生产型企业都不可或缺的包装设备之一。不得不说,封箱机以它独特的优势,占据着包装领域一定的市场份额。在过去,封箱机产品只是传统的自产自销,一定程度上限制了封箱机行业的发展,但随着经济的全球化,中国的封箱机产品越来越多的走向国际市场,参与国际竞争,这使得封箱机产品有更多的机会站在国际舞台上展现它的风采。1.2.1 国外封箱机的发展状况目前,国际上包装机械行业的竞争从未停止过,这样激烈的竞争使得包装机械技术得以快速发展。现如今,包装机械按照高效率、高环保、快速度的要求一步一步的更新完善。随着社会的不断发展,封箱机这类的包装机械因为其高效率、成本低、注重环保、包装质量好等优点,获得了包装行业的青睐,为包装业带来了巨大的经济效益和社会影响力。包装行业因为其包装机械的快速发展而受到了社会的重视。尽管在一些发达国家,如美国、德国和意大利等,封箱机的技术相对而言很成熟了,所以发展的也就很缓慢,但是西方的技术人员还是在不断的追求新的技术。在发展中国家,包装行业的发展是迅猛的,不过完善的包装技术还是掌握在一些发达国家中1。美国的包装行业在不断的发展中形成了一个独立而又完善的社会体系,这一体系中包括包装所用的材料,包装技术和包装设备1。现在,美国的包装行业都趋于更加自动化的技术,包装设备的操作更是简单且包装质量更是上乘。在美国,包装行业的新技术一直在进行开发,直到至今美国的包装技术还是处于世界领先地位。不论从包装材料、包装机械、包装的经济效益等方面,美国自始至终都在寻求具有全球市场特色的包装。美国正进入一个自动化、纳米技术的包装世界。德国包装行业通过对客户的调查和访问后,经过分析,设计出使客户和大型企业满意的包装机械。随着德国科技的发展和包装行业的竞争,客户对包装机械的要求也越来越高。德国的制造包装机械的厂家为了满足客户和大型企业采取了相应的措施,例如:使用大量的电脑控制机械手来提高包装机械的自动化;由于市面上的产品越来越多,为了适应这些产品,包装机械要有良好的灵活性和适应性;为客户设计出完整的设备,提供完整完善的一整套包装系统及设备;普遍使用计算机技术,大大减短了设计的时间。意大利生产的包装机械因价格低廉、完善的设计等优点,成为世界上第四大生产包装机械的国家,同时也是第二大出口包装机械的国家1。在20世纪90年代,意大利的对中国出口的包装机械数量增长越来越快。如今,意大利的包装行业在全球都是数一数二的。在欧洲国家排名是仅次于德国,成为第二大包装机械销售国。在包装技术十分完善的美国,意大利也占了19%的市场。意大利同时也是大洋洲、非洲和亚洲的第一大供应商。1.2.2 国内封箱机的发展状况封箱机产品一直都是包装领域中的佼佼者,虽然其貌不扬,但却缺它不可,虽然实现的功能简单,但受众面却很广,因此一直以来封箱机产品都颇受用户喜爱,并且价格合理,是很多生产型企业都必不可少的包装设备之一。不得不说,封箱机以它特有的优势,占据着包装领域一定的市场份额。在过去,封箱机产品只是传统的自产自销,一定程度上限制了封箱机行业的发展,但随着经济的全球化,中国的封箱机产品越来越多的走向国际市场,参与国际竞争,这使得封箱机产品尤其是开箱机、角边封箱机这样的大型封箱产品有更多的机会站在国际舞台上展现它的风姿,同时也因我们过硬的产品品质而获得众多国际订单,使中国的封箱机产品真正的走出国门、走向世界。随着这种形势的发展,相信在未来我们的封箱机产品一定会在它的国际发展之路上走的更远,走的更好!1.3 课题研究的意义及内容课题研究的意义:随着社会的快速发展,商品经济得到了很大程度的提高,众多产业也迎来了技术上的革新,这也一定程度上的影响了我国包装行业的全面发展,封箱机的出现是顺应时代的发展,顺应着市场的需求而产生的,但是随着物质文化的融合和交流,以及人们对于商业品质的要求不断提高,企业对于产品的生产速度,综合性能的要求不断提高,封箱机在市场中的作用越来越突出,地位也越来越高,成为众多企业生产中的依靠。课题研究内容为:(1)了解封箱机各个机构的基本结构;(2)查阅相关资料,确定封箱机的各项技术指标;(3)制定总体设计方案,确定封箱机中各个机构设计方案;(4)为适应不同生产线的要求添加可调节高度和宽度的工作台部件。1.4 技术参数要求(1)封箱速度:1000箱/小时(2)纸箱尺寸:长160500mm,宽160500mm,高125500mm(3)胶带宽度:36mm、48mm、60mm(4)使用胶带类型:BOPP PVC胶带(5)工作台高度:750mm-785mm2 总体方案设计2.1 传送机构方案设计2.2.1 方案一:间歇式传送(1)槽轮机构槽轮机构结构不复杂,加工简单,工作稳定,转动的角度没有误差,很精准。但是它的运动行程不可以改变,转动的角度不能过小,在开始和停止工作时的加速度大,会形成冲击。随着转动速度的提高或者槽轮槽数的减少,加速度会越来越大,所以槽轮机构不适合用于高速转动的场合。槽轮基本结构如图2-1所示: (2)曲柄连杆机构在铰链四杆机构中,若两连架杆均为曲柄,此四杆机构称为双曲柄机构。在机构中,主动曲柄做等速运动,从动曲柄做变速运动,两个曲柄之间由一根连杆连接,如图2-2所示: (3)其他机构具有间歇式运动的机构除了槽轮机构还有很多其他能实现间歇式运动的机构,逐一介绍会使设计方案太过于繁琐,所以不做详细说明。2.1.2 方案二:连续式传送依靠变速系统直接来带动输送带的传动方式是连续传动。变速系统的组成由带传动、齿轮传动和链传动组成。2.2 封箱机构方案设计封箱机就是将胶带贴在纸箱上,对纸箱进行密封。封箱工作中,纸箱由工人推入封箱机构,纸箱再由传送带送到第一个滚轮处,滚轮上事先缠好了胶带,当接触到滚轮时胶带就会黏住纸箱,随着纸箱的运动,胶带和纸箱一起完成密封。传送带带着纸箱运动到第二个滚轮时,此滚轮会将纸箱上贴好的胶带进行压紧,使胶带能更好的贴在纸箱上。当封箱这个过程完成后,刀片和滚轮同时落下,从而割断胶带。整个过程结束后,所有部件回归原位等待下一次封箱。具体方案示意图如图2-3所示: 2.3 设计方案的确定通过对以上几种机构方案比较,选出适合的方案,确定最终方案。2.3.1 传送机构设计方案的确定间歇式传送满足了许多特定工作条件下的要求,可以省去不需要的能量的浪费,充分利用机械的功用,但是纸箱的尺寸是不固定的,而电动机的转速不变,传送距离和时间也是固定的,所以选择间歇式也就不满足要求了。因此,选择连续式传送更合适。2.3.2 封箱机构设计方案的确定对上文设计的封箱机构可以进行改进。纸箱通过传送带传送到滚轮1处,胶带粘附在纸箱上。纸箱继续运动到下一个滚轮2处,为了使胶带和封箱机贴合的更加紧密,滚轮2起到压紧胶带的作用,当纸箱整个通过滚轮2完成封箱动作后,滚轮1和滚轮2同时抬起,而刀片向下运动,从而切断胶带。整个运动完成后,利用弹簧使整个机构回复原位(弹簧在图中未画出)。 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。因在密封纸箱时,纸箱尺寸不会临时变换,所以用手轮来调节高度。调节完高度后,需调节机构自锁,故选用单线丝杆,。(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。3 传送机构设计根据传送机构方案的设计,最终确定采用连续传送,即依靠变速系统直接来带动输送带的传动方式是连续传动。通过链传动、齿轮传动以及带传动组成变速系统。结构如图3-1所示: 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直流电动机和交流电动机两大类。(1)直流电动机直流电动机的作用是将直流电能转换为机械能,从而带动整个装置运动。因为调整运行速度的性能很好,所以直流电动机一直被广泛使用。直流电动机在打开电源后响应速度快,启动转矩大的特点,但直流电动机的缺点也是明显的。直流电动机中因为有碳刷,而碳刷的制造成本昂贵,使得直流电机的价格也会高一些。直流电动机的结构比较复杂,从而限制了体积和重量的进一步减小。直流电动机损坏或者磨损都比较难以修复,平常的维护都比较困难,且直流电动机需要用直流电源。直流电动机因为其内部结构,在运转时容易产生磨损和火花,这些现象会使电动机的故障变多,可靠性降低,使用寿命变短。直流电动机随着社会的发展和科技的进步,直流电机也得到了改善,使其成为了高效率、体积小、工作稳定、价格低廉的动力装置。(2)交流电动机在交流电动机中没有碳刷及整流子,结构简单,制造成本也低,但它自身不能完成调速,需借助变频设备来实现速度的改变,在特性上若想达到相当于直流电动机的性能须用复杂控制技术才能达到。3.1.2 选择电动机应综合考虑的问题众所周知,电动机是一个机器的主要传动部分,是利用电动机的发电,传递动力到各轴上,然后轴再转动带动各部件的运动,所以在机器的运行之前,首先要选用出哪种型号的电动机,计算出传动比,然后才能知道其所需要的功率和整体转速。然后才能对各部件进行设计和参数计算。(1)电动机的转速和功率影响着由它带动的下一级轴的转速。(2)在计算其余轴的参数之前,可以先进行计算电动机的参数,比如电动机所需要的功率的大小,因为只要知道电动机需要多少功率才能进行工作时,就可以通过这点来计算其他部件和轴的功率,因为其余轴都是由电动机所带动的。此时,如果电动机的实际功率比较大的话,那么计算出来其他的轴的功率也会比较大。在每个机器中,因为要求不一样,所以每一根轴的速度都是不一样的,那如何将这些轴区分开来呢?可以按照每根轴的速度快慢区分成高低速轴。最高速度转动的就是1轴其余的依次按照速度往下排。这样就可以很方便的计算出轴上转动的速度,功率,扭矩等等。参数计算如下文。3.1.3 传动机构中电动机的类型选择电动机在传动机构中是用来传动动力的,需具有载荷平稳,在室温下能正常工作连续转动,生产批量为小批量,单相异步电动机满足以上工作要求及工作条件并采用了电压的频率。(1)(容量)电动机的功率也要选择适当,当电动机的功率太小时,电动机所提供的动力不能满足封箱机的工作需求,封箱机无法正常工作;当电动机功率太大时,效率降低,会使封箱机不能达到工作要求,造成浪费。可按照电动机的额定功率来选择负荷稳定、长期连续运转的机械。选择时应满足 ; 。传动装置的组成直接确定了该装置的总效率,当多个传动装置进行串联,则总效率为:。(2)选择电动机并不是单纯的选择合适的电机系列和容量,更需要选择合适的转速。当电动机的转动速度相比较于工作机的转动速度过高,传动比会增大,传动装置会变得复杂,从而使其外形变大,制造成本相应的会更高。当电动机转速太低时,会与电动机转速过高时相反。所以在选择时,应进行分析和比较,从而选出更适合的电动机。,因此输送带速度应满足:因一个完整的封箱机工作时间中包含封箱的传送、胶带的切断等时间,所以输送纸箱的速度要适当的提高,此处运输带速取。设计中运输带上是纸箱。,运输带滚筒直径,查机械设计实用手册4表知,纸箱与皮带之间的摩擦系数为0.40.5,取。则查机械设计实用手册4表1-1-41得: 查机械设计课程设计手册5表12-1,选择型号电动机,其额定功率,。由机械设计课程设计手册5表12-3查得电动机中心高,外伸轴段。3.2 传动比的分配传动装置的总传动比计算公式为式中 根据总传动比等于各级传动比的连乘积(),将总传动比分配到各级传动。 根据机械设计实用手册4表8-1-2取,则减速器传动比为3.3 各轴运动及动力参数计算为了给下面零件的设计计算打下基础,在选择完电动机和分配完传动比以后,需要将电动机和减速器中轴上的参数计算出来。(1)电动机的传动比和满载时的速度可计算出轴的转速。(2)电机的输入可计算出轴的功率和转矩,这种有两个不同的计算方式:1)按照额定功率计算,优点是设计出的装置结构中零件紧凑,装置的外观尺寸小。2)按照满载功率计算,因为通常选择的电动机的P0会稍比真正使用的电动机的Pr大一些,所以设计出的传动装置往往会稍微大一些,按这种方法计算得到的轴上的功率一般也会偏大,零件尺寸也会偏大,这也就提高了轴的承载能力。将传动装置中的各轴分别命名为I轴、II轴电动机输出轴为0轴,功率分别为,转速分别为,输出转矩为,计算如下:0轴(电动机轴)轴(减速器高速轴)(减速器低速轴)轴(传动滚筒轴)整理后各轴参数如下:3.4 减速器的选用3.4.1 减速器性能和分类减速器有许多不同的种类,其中常见的两种减速器的类型如下:(1)圆柱齿轮减速器在生活中,运用的最多的减速器就是齿型为圆柱型的减速器,比如在汽车中,重工业,机械里都会运用到。但是这类的减速器需要保证一个有较高的刚度和硬度,用在冲击小的场合里。(2)圆锥齿轮减速器除了有圆柱型的减速器还有一种就是齿型为圆锥型的,这样的减速器的能够使锥齿轮的齿数变小,而且降低传动比。能够在高速的场合中应用。因为其齿轮为硬齿面,所以具有承载能力大、噪音低,寿命长、效率高、运转平稳等特点。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,传动比,输入转速,则选择两级圆柱齿轮(ZLY)减速器。由机械设计实用手册4查阅,表9-1-2查得两级减速器总中心距,;表9-1-4选取减速器公称传动比系列;表9-2-3得ZLY型减速器低速级许用输入功率;表9-2-9得ZLY型减速器外形尺寸设计减速器的尺寸。3.5 带传动的设计根据机械设计实用手册4表8-1-1选择带的类型,用于连接减速器低速轴和滚筒轴之间的传动选用普通V带;用于传送纸箱的带选用聚酰胺片基复合平带。3.5.1 平带传动:(1) 设备安装简单,能适应多种传动形式,例如开口传动、交叉传动、有张紧轮的平行轴传动等。(2) 中心距不受限制,只要配以合适的紧链结构,理论上可以无限大。(3) 平带传动存在打滑现象,这种现象可以提高设备的防过载能力。(4) 带传动存在不可避免的一个现象就是打滑,打滑会造成带的磨损,从而降低带的使用效率。(5)传动比不明确。聚酰胺片基复合平带其尺寸规格见机械设计实用手册4表8-1-39。平带传动设计可以参照机械设计实用手册4表8-1-41。(1)由表8-1-414计算出设计功率,然后根据设计功率和小带轮转速选择带型。(2)小带轮直径可依据表8-1-414算出,再根据表8-1-384选择出标准值。(3)由表8-1-414算出曲挠次数,。(4) ,;,; ,查表8-1-43; ,查表8-1-44; ,。根据上式算出带宽,并按机械设计实用手册4表8-1-36选取标准值。取,选用两根带。3.5.2 V带传动V带传动特点:(1)首先V带的应用范围很广泛,在普通生活中都会运动到,而且制作的成本低,能够进行多项形式的传动。(2)因为在机器中V带中的带轮可以轻松的安装上,所以允许有偏差,不会太严格。而且能够在工业中简化其形式,可以使用角度较小的传动角。在本次设计中采用的是A型V带,具体的参数可以详细参考资料:(1)V1):已知:;查机械设计基础6表13-8得工作情况系数:;则:2):根据、查机械设计基础6图13-15选用Z型V带,3)确定大、小带轮的基准直径(a):(b):;圆整取,误差小于5%,是允许的。4)确定V带的基准长度和传动中心距:(a):(b):对于Z型带选用(c):5):由得。6)V:(a),查机械设计基础6表13-3,由插值法可得:;(b),查表得:;(c)由查表得,包角修正系数;(d)由,与V带型号Z型查表得:。,得:取合适。7)V:(2)1):采用铸铁带轮(常用材料HT200)。2):V带轮的选型与它自身的基准直径关。小带轮接电动机,较小,所以采用实心式结构带轮。3.6 主轴的设计3.6.1 轴材料的选择因为主轴是机器中最重要的一根轴,它上面的部件都是由它来带动的,甚至可以说它是机器的核心部分,所以主轴的要求很高,需要达到高强度,高硬度,高耐磨,能够带动整个机器的运转。但是如何实现强度硬度的高呢,这就要通过机械常用的热处理方法了。通过淬火回火处理,使轴的硬度和韧性都能够保持。因为低碳钢的性能较好,而且应用的场合也广泛,更加可以适用于高速重载的场合里,所以更多的选用轴的材料为低碳钢。因为合金这个材料比碳钢的强度更高,所以能够适用在环境恶劣的场合中,比如在炎热的场合或者寒冷的场合里工作的轴。在本次设计中,选择的45钢。3.6.2 各轴段直径和长度的确定(1)初步确定主轴的最小直径查阅表8,由于弯矩较小,载荷平稳,无轴向载荷,所以取较大值,取较小值,则轴的最小许用直径为:轴上键槽对轴有削弱作用,所以本次设计选取最小主轴直径mm。(2)取主轴的长为300mm,其余的轴的参数依靠主轴的参数来进行计算如下:轴1段上安装带轮,初定尺寸:轴2段上安装深沟球轴承,初定尺寸:轴3上安装滚筒,初定尺寸为:轴上4段安装深沟球轴承,初定尺寸为:(3) 轴承与轴承配件选择深沟球轴承,代号6204(GB/T276-1994)安装在2和4轴两段,基本尺寸为:,。由表查得选用得螺纹为M14x1的普通螺纹。带轮处键选择A型平键(4)1:2:3:4:3.6.3 主轴的载荷分析根据参考文献7进行受力分析和弯矩及扭矩的计算。(1)首先根据轴的结构,做出轴的载荷分析图,如图3-2所示图3-2主轴的载荷分析(2):,轴两边安装的零件是一样的,所以承受的载荷也是一样大的,则:N,N(3)弯矩扭矩的计算大链轮输入的扭矩:N每个带轮的输出扭矩为链轮的一半,即: CDE由图6-2可知,E处3.6.4 轴的校核(1)在保证轴能正常使用时,只需要计算这根轴上的最大弯矩和扭矩截面的强度是否符合。取,轴的计算应力为:轴的材料为45号钢并进行了调质处理,由机械设计实用手册4表查得,。因,所以安全。(2)EM为:EE由机械设计实用手册4表得抗拉强度,弯曲疲劳强度,扭转疲劳极限。截面上由于轴肩而形成的理论主应力集中系数和由表查得,因,:,又根据附图可知,:,:由附图查得,尺寸系数;由附图查得,扭转系数,轴按精车加工,由附图查得,表面质量系数为:轴未经表面强化处理(),则得综合系数为:又根据附图得,:,于是计算安全系数的值,得:所以可以知道是安全,另一侧因为左右两侧结构为对称形式,所承受的载荷也是一样的,分布在轴两边的相同位置,轴是安全的,轴的强度也满足了要求。3.6.5 轴承的强度校核:额定静负荷: ,。轴承所受冲击负载荷较小,则: C,N P,N ,由表,由表,由表,由表,故故所选轴承能满足动负荷要求。3.7 联轴器的选用此论文中,联轴器用来连接电动机和减速器高速轴。因为这两种装置都进行高速回转,被连接的轴会产生相对位移且具有缓冲和震动,所以选择装有弹性元件的联轴器来补偿两轴间的相对位移。弹性元件所能储存的能量越多,则联轴器的缓冲和能力越强。在启动频繁、变载荷、高速级正反转的场合,所以采用弹性联轴器。根据机械设计实用手册4联轴器的计算转矩公式: ,T,r/min,kWK(由机械设计实用手册4表4-2-2查得,K=1.3)轴径大小计算出以后,查机械设计实用手册4表4-2-19选用TL3联轴器。主要参数如下:TL3:轴孔直径范围为,公称转矩合适,许用转速,合适。4 封箱机构设计4.1 工作台高度的调节机构工作台是封箱机的基础用手动调节来改变高度。在该装置中,有4根支柱,支柱上按规律分布了矩形孔,矩形孔中装有螺栓用来调整高度,范围是20cm。因为矩形孔在4根支柱上是按照矩形分布的,所以调整高度是很容易的。4.2 纸箱宽度调节机构4.2.1 导向杆的设计在纸箱在输送带上运动时,需要调整位置使封口处能与胶带贴合,此时就需要有导向杆来完成这一步骤。根据参考文献4,导向杆的材料为45号钢。导向杆如图4-1所示。 4.2.2 宽度调节机构因为纸箱的宽度是不统一的,为了配合纸箱的宽度,在工作台上安装一个宽度调节的装置,范围在。此调节机构之间的宽度分别由左旋和右旋两根螺杆确定的,在两根螺杆间有的圆柱杆将两根螺杆分开。如图所示: 4.3 纸箱高度调节机构高度调节机构选用丝杠。因在密封纸箱时,纸箱尺寸不会临时变换,所以用手轮来调节高度。调节完高度后,需调节机构自锁,故选用单线丝杆,。 4.4 压带机构的设计(1)连杆机构的特点压带机构选用四杆机构,连杆机构的相同点是主动件和从动件之间要有一个不固定于机架的连杆来连接。因为连杆机构的应用比较广泛,机构结构比较简单,而且其中运动幅都是低幅,而且都是用面来互相接触的,所以承载的压力比较大,受到外界的影响比较小而且其结构比较多样化,能够根据工作的需要来改变结构形式(2)缺点因为机构中存在的路线比较长所以受到的载荷也会大,效率会变低(3)结构设计先调节连杆的长度与角度,然后调节带轮的高度和大小,然后调节连杆3的高度和位置,分析弹簧的复位。 4.5 刀架部件设计工作台的上部刀架和固定在工作台的下部刀架共同构成了刀架机构,这个机构可以将纸箱的上面和下面需要封口的地方进行密封,完成封箱后刀片割断胶带。这个机构是封箱机最重要的一部分。所以要求:(1)(2)(3)图4-5 刀架结构4.6 刀片的设计胶带刀片设计如图4-5所示。胶带在封箱过程中一直处于紧绷的状态,这样的状态,在胶带上割开一个小口,胶带立马就会被拉断。为了使刀片能立马给胶带切开一个小口,可以减少刀片和胶带的接触面积从而起到增强压强的效果,在设计刀片时,可以让刀齿在刀片上有一定的倾斜,角度为3,这样会使刀片一下子切断胶带的几率更大。图4-6 刀片的结构图315 总装分析封箱机的装配图如图5-1所示图5-1 封箱机总装图1、 工作台部件工作台是整个封箱机的基础,起到支撑整个机体的作用并可调节高度来适应不同的纸箱,其余部分与工作台相连。在装配过程中应先安装好工作台才可安装其余部件。在工作台左右两侧各安装了8根没有驱动力的滚轮,纸箱完成封箱后在支撑滚轮上划过。2、 上下传动机构电动机通过链轮将动力输送给主动轴。链轮和大带轮固定于同一根轴,主轴旋转带动运输带传动,因为运输带表面粗糙不平,可以与纸箱形成较大的摩擦力,从而带动纸箱移动,来完成封箱。输送带的松紧程度可通过螺栓来调节,使带有链轮和带轮的轴左右移动,来起到松紧输送带的作用。3、 刀架的固定整个封箱机有上下两个刀架,两个刀架的结构相同。上刀架固定在封箱机的上部,通过紧定螺钉固定于封箱机连接板。下刀架固定在工作台上,当纸箱移动到下刀架时,下刀架只受向下冲的力,不会左右移动。6 安装、操作以及日常维护6.1 封箱机安装注意事项1封箱机要放在平整的地面上,不可以使封箱机倾斜或者晃动,之后调整高度,让机架保持在一直线上。2将所需封箱的纸箱放在输送台上。(1)为了能使胶带和纸箱能贴合,上部的刀架部分要比上部的输送带所在的位置低一些,在的范围内,所以在使用前旋转手柄调整高度。(2)旋转宽度调节杆的手轮,使其宽度能符合纸箱的宽度。3封箱机开始工作后,纸箱再进行封箱。在工作时,出现两边胶带张紧程度不一样,旋转胶带轮架上的张紧轮来调整松紧程度。6.2 封箱机的日常维护保养和维护是延长封箱机使用时间的非常重要的一个步骤,通过日常的维护可以减少封箱机出现故障的次数,大大减少了因为封箱机出现损坏而没能完成工作量的时间。因为封箱机的封箱速度很快,所以在有些机构上需要一直保持润滑的状态,每隔一段时间需要进行润滑来维护。6.3 封箱机常见故障及其排除方法一、在封箱机工作时,纸箱脱离工作轨道,胶带不能将纸箱完全密封,影响封箱效果。(1)上面输送带的速度和下面输送带的速度不一样。解决办法:用户只需将两条传送带的速度调到一致即可。二、封箱机胶带折角处出现小尾巴,影响封箱效果。(1)滚轮调节得过低造成的。解决办法:将滚轮调高一些。三、封箱完成后,胶带折角出现打褶该怎么办。(1)输送带两边的速度不一样。解决办法:调整输送带两边速度直至一致。(2)胶带没有固定好。解决办法:将胶带拉力调小一点。(2) 胶带的拉力调整的过大。解决办法:调整胶带轮架上的弹簧,让胶带变得松弛一些。四、胶带不能被切断。(1)刀片不够锋利。(2)刀尖被粘合剂堵塞。解决办法:更换刀片或清洗刀片。五、胶带不能完全粘合箱子。(1)主弹簧太松。(2)滚筒轴上沉积了粘胶不能正常工作。(3)胶带不合格。解决办法:旋转螺栓调紧弹簧,清理滚筒轴上的附着的胶水并进行润滑,更换新的胶带。六、封箱过程中有异音。(1)轴承座上有灰尘或轴承坏了。解决办法:清理灰尘并将其润滑,更换轴承。结论本次设计主要是封箱机的结构设计,封箱机在包装行业起到至关重要的作用,所以作为了此次毕业设计的课题。设计中涉及到了三维建模、方案设计、公差配合和材料的选择等,专业知识覆盖面广,难度较大。整个设计结束后,得到以下结论:(1)通过查阅资料,观看封箱机的工作过程,确定整个机体的大体框架。(2)利用SOLIDWORKS建立封箱机的三维模型。经过结构分析,封箱机的宽度为1300mm。因为有可高度调节机构,所以封箱机的高度在11001150mm间变动。(3)利用CAD技术,对每个部件进行分析。确定电动机和减速器的安装位置,电动机型号为Y801-4,减速器型号为两级圆柱齿轮(ZLY)减速器。(4)分析上下封箱机构,确定刀架部件的结构,利用丝杆机构和弹簧连接两滚轮与刀片。完成此次设计后,使我对封箱机有了更深层次的了解。通过借鉴以往对封箱机的设计,充分了解了封箱机的结构和工作原理,总结出以往设计的不足。通过这些不足,使此次设计得到了完善。致谢在这次毕业设计开始选题到之后的设计工作方面,老师一直对我要求严格,这给了我压力但是也给了我动力让我能更好的完成这次毕业设计,为此我由衷的感谢我的老师。这次设计是大学期间的最后一次作业,这不仅仅是一份作业更是交给自己的一份答卷。在整个毕业设计期间,老师每周都会对同学们的进度进行监督并改正同学们出现的错误,同时让同学们相互监督共同学习进步。在前期的过程中出现的很多问题让我很受打击,但是老师一如既往的耐心指导让我很感恩,哪怕是一句平平常常的加油鼓励,一下轻轻的拍肩都让我充满了继续拼搏下去的动力。这一个心理过程的历练,是一个成长的过程,是一个我必须要学会的过程。老师说的“授人以鱼不如授人以渔”的原则贯彻了我的整个毕业设计,从软件的熟练运用到论文格式的修正,不仅我的知识层面得到了更深层次的拓展,在与人交际沟通共同协作处理问题方式的方面也得到了很好的锻炼。毕业不是一个结束,更是一个开始,不忘初心的坚持学下去才是我们应该做的。最后再次对老师在此次过程中所奉献的一切表示最真诚的感谢。40参考文献1 赵霞.国外包装机械的发展现状J.机械工业标准化与质量,2012(10):10-12.2 得益.德国包装机械发展新趋向N.中国包装报,2011-09-02(003).3 陈建民.我国包装机械行业发展现状J.机械工业标准化与质量,2012(04):25-28.4 吴宗泽.机械设计实用手册M.北京:化学工业出版社,2003.3:28-79.5 吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册M.北京:高等教育出版社,2006.5.6 杨可祯,程光蕴,李仲生.机械设计基础M.北京:高等教育出版社,2006.57 袁晓东.机电设备安装与维护M.北京:北京理工大学出版社,2008.08:115.8 刘鸿文.材料力学M.第三版.北京:高等教育出版社,1992.9 张展.减速器设计选用手册M.上海:上海科学科技出版社,2002.10 李士军.机械维护修理与安装M.北京:化学工业出版社,2010.11 耿兴.自动封箱机的设计J.哈尔滨铁道科技,2017.12 蔡惠平.包装概论M.北京:中国轻工业出版社,2008.13 邓卫斌,易薇.当下包装工业技术发展趋势探讨J.设计,2016.14 汪在文.世界包装机械的发展趋势J.中国包装工业,2005.15 LAM, SHING TAK, LAM, WAI TAK. Case Sealer Tape ApplicatorP.EP2216281,2010.8.11.16 Anonymous. Wexxar Packaging Case SealerJ. Material Handling Management,2010.摘要随着当今社会上各式各样产品的出现,对包装技术和包装设备也有了新的要求,封箱机在物流领域中发挥了越来越重要的作用。故在对封箱机进行了调查和研究后,本论文详细阐述了对封箱机的设计。本论文以CAD技术为主,SOLIDWORKS为辅对胶带封箱机进行了研究,主要设计如下:(1) 查看市面上现有的封箱机,利用SOLIDWORKS软件绘制封箱机三维图。(2) 查阅资料,分析封箱机的主要结构,制定总体设计方案。(3) 确定对传动结构、封箱结构和调节结构的设计方案。(4) 为保证设计出的封箱机能进行装配和运行,要对主要零件进行计算及校核。(5) 利用CAD技术,绘制出封箱机的装配图并进行检查。关键词:封箱机;四杆机构;CAD技术;滚筒IAbstractWith the emergence of various kinds of products, packaging technology and packaging equipment also have new requirements, sealing machine in the field of logistics has played a more and more important role. Therefore, after investigating and studying the sealing machine, this paper expatiates on the design of the sealing machine. In this paper, the CAD technology as the main aid of SOLIDWORKS tape sealing machine was studied, the main design is as follows: check the existing sealing machine and use SOLIDWORKS software to draw the three-dimensional map of the sealing machine.consult the data, analyze the main structure of the sealing machine and work out the overall design scheme. The design scheme of transmission structure, sealing box structure and regulating structure is determined. In order to ensure the assembly and operation of the designed sealing function, the main parts should be calculated and checked.drawing and checking the assembly drawing of sealing machine by using CAD technology.Keywords sealing machine four-bar mechanism CAD technology drum目 录摘要I目录III1 绪论11.1 课题背景11.2 封箱机的发展状况11.2.1 国外封箱机的发展状况11.2.2 国内封箱机的发展状况21.3 课题研究的内容及意义21.4 技术参数要求32 总体方案设计42.1 传送机构方案设计42.2.1 方案一:间歇式传送42.1.2 方案二:连续式传送52.2 封箱机构方案设计52.3 设计方案的确定62.3.1 传送机构设计方案的确定72.3.2 封箱机构设计方案的确定72.3.3 调节机构设计方案的确定73 传送机构设计83.1 电动机的选用83.1.1 电动机的性能和分类83.1.2 选择电动机应综合考虑的问题93.1.3 本传动机构电动机的类型选择93.2 传动比的分配113.3 各轴运动及动力参数计算123.4 减速器的选用133.4.1 减速器性能和分类133.4.2 减速器类型的选择133.5 带传动的设计143.5.1 平带传动143.5.2 V带传动143.6 主轴的设计173.6.1 轴材料的选择173.6.2 各轴段直径和长度的确定173.6.3 主轴的载荷分析193.6.4 轴的校核203.6.5 轴承的强度校核223.7 联轴器的选用234封箱机构设计244.1 工作台高度的调节机构244.2 纸箱宽度调节机构244.2.1 导向杆的设计244.2.2 宽度调节机构244.3 纸箱高度调节机构254.4压带机构设计254.5刀架部件设计274.6 刀片设计265 总装分析296安装、操作以及日常维护306.1封箱机安装注意事项306.2 封箱机的日常维护306.3 封箱机常见故障及其排除方法30结论32致谢33参考文献34IV1 绪论1.1 课题背景现在市面上的产品以各种不同的形式出现,对于包装厂家来说,对产品的外包装也要有一定的包装技巧,封箱机主要对纸箱的包装多样化进行处理,以满足市场上多样化产品的包装要求,另外在每次封箱完成后,封箱机都会自动执行完整的产品包装,以保证产品的包装效果。现今市场上能够对纸箱进行封口的设备并不仅只有封箱机,而且大多数其他设备也是从这一基本设备发展起来的,或者在这种基础上进行改进,自然而然的也就有了一定的针对性。因为其适用的纸箱包装形式较为单一,要是企业产品的包装形式较多,也就只能用封箱机来对其进行最后的封口工作了。因为科技水平受到一定的限制,使得机械设备只能停留在自动化阶段,尚没有达到智能化水平。而封箱机设备就是一款自动化程度较高的设备,要是加上简单的操作,而且其的维修和保养也不需要专业人员的参与,自然而然的封箱机设备也就受到了诸多生产商的喜爱。封箱机厂家使用广泛,功能多样性,这些都是区别于其他包装设备,相信随着社会的不断进步,封箱机肯定是会被其他更为优越的设备取代,但是目前而言因为它使用范围广泛,功能多样性,效率高效性使得其还是明显领先于其它设备的。1.2 封箱机的发展状况封箱机一直都是包装领域中的领导者,虽然实现的功能简单,但受众面却很广,因此一直以来封箱机产品都颇受用户喜爱,并且价格合理,是很多生产型企业都不可或缺的包装设备之一。不得不说,封箱机以它独特的优势,占据着包装领域一定的市场份额。在过去,封箱机产品只是传统的自产自销,一定程度上限制了封箱机行业的发展,但随着经济的全球化,中国的封箱机产品越来越多的走向国际市场,参与国际竞争,这使得封箱机产品有更多的机会站在国际舞台上展现它的风采。1.2.1 国外封箱机的发展状况目前,国际上包装机械行业的竞争从未停止过,这样激烈的竞争使得包装机械技术得以快速发展。现如今,包装机械按照高效率、高环保、快速度的要求一步一步的更新完善。随着社会的不断发展,封箱机这类的包装机械因为其高效率、成本低、注重环保、包装质量好等优点,获得了包装行业的青睐,为包装业带来了巨大的经济效益和社会影响力。包装行业因为其包装机械的快速发展而受到了社会的重视。尽管在一些发达国家,如美国、德国和意大利等,封箱机的技术相对而言很成熟了,所以发展的也就很缓慢,但是西方的技术人员还是在不断的追求新的技术。在发展中国家,包装行业的发展是迅猛的,不过完善的包装技术还是掌握在一些发达国家中1。美国的包装行业在不断的发展中形成了一个独立而又完善的社会体系,这一体系中包括包装所用的材料,包装技术和包装设备1。现在,美国的包装行业都趋于更加自动化的技术,包装设备的操作更是简单且包装质量更是上乘。在美国,包装行业的新技术一直在进行开发,直到至今美国的包装技术还是处于世界领先地位。不论从包装材料、包装机械、包装的经济效益等方面,美国自始至终都在寻求具有全球市场特色的包装。美国正进入一个自动化、纳米技术的包装世界。德国包装行业通过对客户的调查和访问后,经过分析,设计出使客户和大型企业满意的包装机械。随着德国科技的发展和包装行业的竞争,客户对包装机械的要求也越来越高。德国的制造包装机械的厂家为了满足客户和大型企业采取了相应的措施,例如:使用大量的电脑控制机械手来提高包装机械的自动化;由于市面上的产品越来越多,为了适应这些产品,包装机械要有良好的灵活性和适应性;为客户设计出完整的设备,提供完整完善的一整套包装系统及设备;普遍使用计算机技术,大大减短了设计的时间。意大利生产的包装机械因价格低廉、完善的设计等优点,成为世界上第四大生产包装机械的国家,同时也是第二大出口包装机械的国家1。在20世纪90年代,意大利的对中国出口的包装机械数量增长越来越快。如今,意大利的包装行业在全球都是数一数二的。在欧洲国家排名是仅次于德国,成为第二大包装机械销售国。在包装技术十分完善的美国,意大利也占了19%的市场。意大利同时也是大洋洲、非洲和亚洲的第一大供应商。1.2.2 国内封箱机的发展状况封箱机产品一直都是包装领域中的佼佼者,虽然其貌不扬,但却缺它不可,虽然实现的功能简单,但受众面却很广,因此一直以来封箱机产品都颇受用户喜爱,并且价格合理,是很多生产型企业都必不可少的包装设备之一。不得不说,封箱机以它特有的优势,占据着包装领域一定的市场份额。在过去,封箱机产品只是传统的自产自销,一定程度上限制了封箱机行业的发展,但随着经济的全球化,中国的封箱机产品越来越多的走向国际市场,参与国际竞争,这使得封箱机产品尤其是开箱机、角边封箱机这样的大型封箱产品有更多的机会站在国际舞台上展现它的风姿,同时也因我们过硬的产品品质而获得众多国际订单,使中国的封箱机产品真正的走出国门、走向世界。随着这种形势的发展,相信在未来我们的封箱机产品一定会在它的国际发展之路上走的更远,走的更好!1.3 课题研究的意义及内容课题研究的意义:随着社会的快速发展,商品经济得到了很大程度的提高,众多产业也迎来了技术上的革新,这也一定程度上的影响了我国包装行业的全面发展,封箱机的出现是顺应时代的发展,顺应着市场的需求而产生的,但是随着物质文化的融合和交流,以及人们对于商业品质的要求不断提高,企业对于产品的生产速度,综合性能的要求不断提高,封箱机在市场中的作用越来越突出,地位也越来越高,成为众多企业生产中的依靠。课题研究内容为:(1)了解封箱机各个机构的基本结构;(2)查阅相关资料,确定封箱机的各项技术指标;(3)制定总体设计方案,确定封箱机中各个机构设计方案;(4)为适应不同生产线的要求添加可调节高度和宽度的工作台部件。1.4 技术参数要求(1)封箱速度:1000箱/小时(2)纸箱尺寸:长160500mm,宽160500mm,高125500mm(3)胶带宽度:36mm、48mm、60mm(4)使用胶带类型:BOPP PVC胶带(5)工作台高度:750mm-785mm2 总体方案设计2.1 传送机构方案设计2.2.1 方案一:间歇式传送(1)槽轮机构槽轮机构结构不复杂,加工简单,工作稳定,转动的角度没有误差,很精准。但是它的运动行程不可以改变,转动的角度不能过小,在开始和停止工作时的加速度大,会形成冲击。随着转动速度的提高或者槽轮槽数的减少,加速度会越来越大,所以槽轮机构不适合用于高速转动的场合。槽轮基本结构如图2-1所示: (2)曲柄连杆机构在铰链四杆机构中,若两连架杆均为曲柄,此四杆机构称为双曲柄机构。在机构中,主动曲柄做等速运动,从动曲柄做变速运动,两个曲柄之间由一根连杆连接,如图2-2所示: (3)其他机构具有间歇式运动的机构除了槽轮机构还有很多其他能实现间歇式运动的机构,逐一介绍会使设计方案太过于繁琐,所以不做详细说明。2.1.2 方案二:连续式传送依靠变速系统直接来带动输送带的传动方式是连续传动。变速系统的组成由带传动、齿轮传动和链传动组成。2.2 封箱机构方案设计封箱机就是将胶带贴在纸箱上,对纸箱进行密封。封箱工作中,纸箱由工人推入封箱机构,纸箱再由传送带送到第一个滚轮处,滚轮上事先缠好了胶带,当接触到滚轮时胶带就会黏住纸箱,随着纸箱的运动,胶带和纸箱一起完成密封。传送带带着纸箱运动到第二个滚轮时,此滚轮会将纸箱上贴好的胶带进行压紧,使胶带能更好的贴在纸箱上。当封箱这个过程完成后,刀片和滚轮同时落下,从而割断胶带。整个过程结束后,所有部件回归原位等待下一次封箱。具体方案示意图如图2-3所示: 2.3 设计方案的确定通过对以上几种机构方案比较,选出适合的方案,确定最终方案。2.3.1 传送机构设计方案的确定间歇式传送满足了许多特定工作条件下的要求,可以省去不需要的能量的浪费,充分利用机械的功用,但是纸箱的尺寸是不固定的,而电动机的转速不变,传送距离和时间也是固定的,所以选择间歇式也就不满足要求了。因此,选择连续式传送更合适。2.3.2 封箱机构设计方案的确定对上文设计的封箱机构可以进行改进。纸箱通过传送带传送到滚轮1处,胶带粘附在纸箱上。纸箱继续运动到下一个滚轮2处,为了使胶带和封箱机贴合的更加紧密,滚轮2起到压紧胶带的作用,当纸箱整个通过滚轮2完成封箱动作后,滚轮1和滚轮2同时抬起,而刀片向下运动,从而切断胶带。整个运动完成后,利用弹簧使整个机构回复原位(弹簧在图中未画出)。 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。因在密封纸箱时,纸箱尺寸不会临时变换,所以用手轮来调节高度。调节完高度后,需调节机构自锁,故选用单线丝杆,。(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。3 传送机构设计根据传送机构方案的设计,最终确定采用连续传送,即依靠变速系统直接来带动输送带的传动方式是连续传动。通过链传动、齿轮传动以及带传动组成变速系统。结构如图3-1所示: 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直流电动机和交流电动机两大类。(1)直流电动机直流电动机的作用是将直流电能转换为机械能,从而带动整个装置运动。因为调整运行速度的性能很好,所以直流电动机一直被广泛使用。直流电动机在打开电源后响应速度快,启动转矩大的特点,但直流电动机的缺点也是明显的。直流电动机中因为有碳刷,而碳刷的制造成本昂贵,使得直流电机的价格也会高一些。直流电动机的结构比较复杂,从而限制了体积和重量的进一步减小。直流电动机损坏或者磨损都比较难以修复,平常的维护都比较困难,且直流电动机需要用直流电源。直流电动机因为其内部结构,在运转时容易产生磨损和火花,这些现象会使电动机的故障变多,可靠性降低,使用寿命变短。直流电动机随着社会的发展和科技的进步,直流电机也得到了改善,使其成为了高效率、体积小、工作稳定、价格低廉的动力装置。(2)交流电动机在交流电动机中没有碳刷及整流子,结构简单,制造成本也低,但它自身不能完成调速,需借助变频设备来实现速度的改变,在特性上若想达到相当于直流电动机的性能须用复杂控制技术才能达到。3.1.2 选择电动机应综合考虑的问题众所周知,电动机是一个机器的主要传动部分,是利用电动机的发电,传递动力到各轴上,然后轴再转动带动各部件的运动,所以在机器的运行之前,首先要选用出哪种型号的电动机,计算出传动比,然后才能知道其所需要的功率和整体转速。然后才能对各部件进行设计和参数计算。(1)电动机的转速和功率影响着由它带动的下一级轴的转速。(2)在计算其余轴的参数之前,可以先进行计算电动机的参数,比如电动机所需要的功率的大小,因为只要知道电动机需要多少功率才能进行工作时,就可以通过这点来计算其他部件和轴的功率,因为其余轴都是由电动机所带动的。此时,如果电动机的实际功率比较大的话,那么计算出来其他的轴的功率也会比较大。在每个机器中,因为要求不一样,所以每一根轴的速度都是不一样的,那如何将这些轴区分开来呢?可以按照每根轴的速度快慢区分成高低速轴。最高速度转动的就是1轴其余的依次按照速度往下排。这样就可以很方便的计算出轴上转动的速度,功率,扭矩等等。参数计算如下文。3.1.3 传动机构中电动机的类型选择电动机在传动机构中是用来传动动力的,需具有载荷平稳,在室温下能正常工作连续转动,生产批量为小批量,单相异步电动机满足以上工作要求及工作条件并采用了电压的频率。(1)(容量)电动机的功率也要选择适当,当电动机的功率太小时,电动机所提供的动力不能满足封箱机的工作需求,封箱机无法正常工作;当电动机功率太大时,效率降低,会使封箱机不能达到工作要求,造成浪费。可按照电动机的额定功率来选择负荷稳定、长期连续运转的机械。选择时应满足 ; 。传动装置的组成直接确定了该装置的总效率,当多个传动装置进行串联,则总效率为:。(2)选择电动机并不是单纯的选择合适的电机系列和容量,更需要选择合适的转速。当电动机的转动速度相比较于工作机的转动速度过高,传动比会增大,传动装置会变得复杂,从而使其外形变大,制造成本相应的会更高。当电动机转速太低时,会与电动机转速过高时相反。所以在选择时,应进行分析和比较,从而选出更适合的电动机。,因此输送带速度应满足:因一个完整的封箱机工作时间中包含封箱的传送、胶带的切断等时间,所以输送纸箱的速度要适当的提高,此处运输带速取。设计中运输带上是纸箱。,运输带滚筒直径,查机械设计实用手册4表知,纸箱与皮带之间的摩擦系数为0.40.5,取。则查机械设计实用手册4表1-1-41得: 查机械设计课程设计手册5表12-1,选择型号电动机,其额定功率,。由机械设计课程设计手册5表12-3查得电动机中心高,外伸轴段。3.2 传动比的分配传动装置的总传动比计算公式为式中 根据总传动比等于各级传动比的连乘积(),将总传动比分配到各级传动。 根据机械设计实用手册4表8-1-2取,则减速器传动比为3.3 各轴运动及动力参数计算为了给下面零件的设计计算打下基础,在选择完电动机和分配完传动比以后,需要将电动机和减速器中轴上的参数计算出来。(1)电动机的传动比和满载时的速度可计算出轴的转速。(2)电机的输入可计算出轴的功率和转矩,这种有两个不同的计算方式:1)按照额定功率计算,优点是设计出的装置结构中零件紧凑,装置的外观尺寸小。2)按照满载功率计算,因为通常选择的电动机的P0会稍比真正使用的电动机的Pr大一些,所以设计出的传动装置往往会稍微大一些,按这种方法计算得到的轴上的功率一般也会偏大,零件尺寸也会偏大,这也就提高了轴的承载能力。将传动装置中的各轴分别命名为I轴、II轴电动机输出轴为0轴,功率分别为,转速分别为,输出转矩为,计算如下:0轴(电动机轴)轴(减速器高速轴)(减速器低速轴)轴(传动滚筒轴)整理后各轴参数如下:3.4 减速器的选用3.4.1 减速器性能和分类减速器有许多不同的种类,其中常见的两种减速器的类型如下:(1)圆柱齿轮减速器在生活中,运用的最多的减速器就是齿型为圆柱型的减速器,比如在汽车中,重工业,机械里都会运用到。但是这类的减速器需要保证一个有较高的刚度和硬度,用在冲击小的场合里。(2)圆锥齿轮减速器除了有圆柱型的减速器还有一种就是齿型为圆锥型的,这样的减速器的能够使锥齿轮的齿数变小,而且降低传动比。能够在高速的场合中应用。因为其齿轮为硬齿面,所以具有承载能力大、噪音低,寿命长、效率高、运转平稳等特点。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,传动比,输入转速,则选择两级圆柱齿轮(ZLY)减速器。由机械设计实用手册4查阅,表9-1-2查得两级减速器总中心距,;表9-1-4选取减速器公称传动比系列;表9-2-3得ZLY型减速器低速级许用输入功率;表9-2-9得ZLY型减速器外形尺寸设计减速器的尺寸。3.5 带传动的设计根据机械设计实用手册4表8-1-1选择带的类型,用于连接减速器低速轴和滚筒轴之间的传动选用普通V带;用于传送纸箱的带选用聚酰胺片基复合平带。3.5.1 平带传动:(1) 设备安装简单,能适应多种传动形式,例如开口传动、交叉传动、有张紧轮的平行轴传动等。(2) 中心距不受限制,只要配以合适的紧链结构,理论上可以无限大。(3) 平带传动存在打滑现象,这种现象可以提高设备的防过载能力。(4) 带传动存在不可避免的一个现象就是打滑,打滑会造成带的磨损,从而降低带的使用效率。(5)传动比不明确。聚酰胺片基复合平带其尺寸规格见机械设计实用手册4表8-1-39。平带传动设计可以参照机械设计实用手册4表8-1-41。(1)由表8-1-414计算出设计功率,然后根据设计功率和小带轮转速选择带型。(2)小带轮直径可依据表8-1-414算出,再根据表8-1-384选择出标准值。(3)由表8-1-414算出曲挠次数,。(4) ,;,; ,查表8-1-43; ,查表8-1-44; ,。根据上式算出带宽,并按机械设计实用手册4表8-1-36选取标准值。取,选用两根带。3.5.2 V带传动V带传动特点:(1)首先V带的应用范围很广泛,在普通生活中都会运动到,而且制作的成本低,能够进行多项形式的传动。(2)因为在机器中V带中的带轮可以轻松的安装上,所以允许有偏差,不会太严格。而且能够在工业中简化其形式,可以使用角度较小的传动角。在本次设计中采用的是A型V带,具体的参数可以详细参考资料:(1)V1):已知:;查机械设计基础6表13-8得工作情况系数:;则:2):根据、查机械设计基础6图13-15选用Z型V带,3)确定大、小带轮的基准直径(a):(b):;圆整取,误差小于5%,是允许的。4)确定V带的基准长度和传动中心距:(a):(b):对于Z型带选用(c):5):由得。6)V:(a),查机械设计基础6表13-3,由插值法可得:;(b),查表得:;(c)由查表得,包角修正系数;(d)由,与V带型号Z型查表得:。,得:取合适。7)V:(2)1):采用铸铁带轮(常用材料HT200)。2):V带轮的选型与它自身的基准直径关。小带轮接电动机,较小,所以采用实心式结构带轮。3.6 主轴的设计3.6.1 轴材料的选择因为主轴是机器中最重要的一根轴,它上面的部件都是由它来带动的,甚至可以说它是机器的核心部分,所以主轴的要求很高,需要达到高强度,高硬度,高耐磨,能够带动整个机器的运转。但是如何实现强度硬度的高呢,这就要通过机械常用的热处理方法了。通过淬火回火处理,使轴的硬度和韧性都能够保持。因为低碳钢的性能较好,而且应用的场合也广泛,更加可以适用于高速重载的场合里,所以更多的选用轴的材料为低碳钢。因为合金这个材料比碳钢的强度更高,所以能够适用在环境恶劣的场合中,比如在炎热的场合或者寒冷的场合里工作的轴。在本次设计中,选择的45钢。3.6.2 各轴段直径和长度的确定(1)初步确定主轴的最小直径查阅表8,由于弯矩较小,载荷平稳,无轴向载荷,所以取较大值,取较小值,则轴的最小许用直径为:轴上键槽对轴有削弱作用,所以本次设计选取最小主轴直径mm。(2)取主轴的长为300mm,其余的轴的参数依靠主轴的参数来进行计算如下:轴1段上安装带轮,初定尺寸:轴2段上安装深沟球轴承,初定尺寸:轴3上安装滚筒,初定尺寸为:轴上4段安装深沟球轴承,初定尺寸为:(3) 轴承与轴承配件选择深沟球轴承,代号6204(GB/T276-1994)安装在2和4轴两段,基本尺寸为:,。由表查得选用得螺纹为M14x1的普通螺纹。带轮处键选择A型平键(4)1:2:3:4:3.6.3 主轴的载荷分析根据参考文献7进行受力分析和弯矩及扭矩的计算。(1)首先根据轴的结构,做出轴的载荷分析图,如图3-2所示图3-2主轴的载荷分析(2):,轴两边安装的零件是一样的,所以承受的载荷也是一样大的,则:N,N(3)弯矩扭矩的计算大链轮输入的扭矩:N每个带轮的输出扭矩为链轮的一半,即: CDE由图6-2可知,E处3.6.4 轴的校核(1)在保证轴能正常使用时,只需要计算这根轴上的最大弯矩和扭矩截面的强度是否符合。取,轴的计算应力为:轴的材料为45号钢并进行了调质处理,由机械设计实用手册4表查得,。因,所以安全。(2)EM为:EE由机械设计实用手册4表得抗拉强度,弯曲疲劳强度,扭转疲劳极限。截面上由于轴肩而形成的理论主应力集中系数和由表查得,因,:,又根据附图可知,:,:由附图查得,尺寸系数;由附图查得,扭转系数,轴按精车加工,由附图查得,表面质量系数为:轴未经表面强化处理(),则得综合系数为:又根据附图得,:,于是计算安全系数的值,得:所以可以知道是安全,另一侧因为左右两侧结构为对称形式,所承受的载荷也是一样的,分布在轴两边的相同位置,轴是安全的,轴的强度也满足了要求。3.6.5 轴承的强度校核:额定静负荷: ,。轴承所受冲击负载荷较小,则: C,N P,N ,由表,由表,由表,由表,故故所选轴承能满足动负荷要求。3.7 联轴器的选用此论文中,联轴器用来连接电动机和减速器高速轴。因为这两种装置都进行高速回转,被连接的轴会产生相对位移且具有缓冲和震动,所以选择装有弹性元件的联轴器来补偿两轴间的相对位移。弹性元件所能储存的能量越多,则联轴器的缓冲和能力越强。在启动频繁、变载荷、高速级正反转的场合,所以采用弹性联轴器。根据机械设计实用手册4联轴器的计算转矩公式: ,T,r/min,kWK(由机械设计实用手册4表4-2-2查得,K=1.3)轴径大小计算出以后,查机械设计实用手册4表4-2-19选用TL3联轴器。主要参数如下:TL3:轴孔直径范围为,公称转矩合适,许用转速,合适。4 封箱机构设计4.1 工作台高度的调节机构工作台是封箱机的基础用手动调节来改变高度。在该装置中,有4根支柱,支柱上按规律分布了矩形孔,矩形孔中装有螺栓用来调整高度,范围是20cm。因为矩形孔在4根支柱上是按照矩形分布的,所以调整高度是很容易的。4.2 纸箱宽度调节机构4.2.1 导向杆的设计在纸箱在输送带上运动时,需要调整位置使封口处能与胶带贴合,此时就需要有导向杆来完成这一步骤。根据参考文献4,导向杆的材料为45号钢。导向杆如图4-1所示。 4.2.2 宽度调节机构因为纸箱的宽度是不统一的,为了配合纸箱的宽度,在工作台上安装一个宽度调节的装置,范围在。此调节机构之间的宽度分别由左旋和右旋两根螺杆确定的,在两根螺杆间有的圆柱杆将两根螺杆分开。如图所示: 4.3 纸箱高度调节机构高度调节机构选用丝杠。因在密封纸箱时,纸箱尺寸不会临时变换,所以用手轮来调节高度。调节完高度后,需调节机构自锁,故选用单线丝杆,。 4.4 压带机构的设计(1)连杆机构的特点压带机构选用四杆机构,连杆机构的相同点是主动件和从动件之间要有一个不固定于机架的连杆来连接。因为连杆机构的应用比较广泛,机构结构比较简单,而且其中运动幅都是低幅,而且都是用面来互相接触的,所以承载的压力比较大,受到外界的影响比较小而且其结构比较多样化,能够根据工作的需要来改变结构形式(2)缺点因为机构中存在的路线比较长所以受到的载荷也会大,效率会变低(3)结构设计先调节连杆的长度与角度,然后调节带轮的高度和大小,然后调节连杆3的高度和位置,分析弹簧的复位。 4.5 刀架部件设计工作台的上部刀架和固定在工作台的下部刀架共同构成了刀架机构,这个机构可以将纸箱的上面和下面需要封口的地方进行密封,完成封箱后刀片割断胶带。这个机构是封箱机最重要的一部分。所以要求:(1)(2)(3)图4-5 刀架结构4.6 刀片的设计胶带刀片设计如图4-5所示。胶带在封箱过程中一直处于紧绷的状态,这样的状态,在胶带上割开一个小口,胶带立马就会被拉断。为了使刀片能立马给胶
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