全自动装箱机主传动及移瓶机构设计毕业设计说明书

1、广东轻工职业技术学院毕业设计说明书题目：JXZ12/4型全自动装箱机主传动及移瓶机构设计班级：机电082姓名：温森运指导教师：戚长政评定成绩：设计日期：2011年2月21至4月8日刖百毕业设计是机械工程类专业学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性。教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。主要目的一、培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。二、培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般

2、程序规范和方法。三、培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。四、培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。目录1 .第一章概述2 .第二章JXZ12/4型全自动装箱机主传动设计3 .第三章JXZ12/4型全自动装箱机移瓶运动形式的设计4 .第四章心得体会第一章概述一装箱机的介绍随着啤酒、饮料业的迅速发展，装箱机已经成为现代啤酒饮料罐装生产线上不可缺少的设备，虽然，人们可以完成把罐装完成瓶子从输瓶带装进箱子里的工作。，但是与现代化生产极不相配，也远远不能满足生

3、产发展的需要。半机械、办人工的装箱机的由现，虽然可以部分地替代人们的手工劳动，但这种机械适应生产线在1.5万瓶/时以下的工作状态。现在，人们已研究生采用计算机控制的全自动装箱机来满足市场的需求。JXZ12/4全自动装箱机就是其中之一。二装箱机的分类装箱机一般从自动化的程度和装箱机的运动形式两大方面来划分。从自动化程度分类的装箱机可分为全自动装和半自动两大类。本组设计的JXZ12/4全自动装箱机就是全自动的。它的先进性表现为：1 .结构合理工作可靠。该机由机械、气动和电子控制组合而成，结构简单。有气动式抓头抓放瓶，通过可靠的机械运动、灵敏的气动装置和先进的电控技术把瓶子准确、可靠地放进箱子里。2

4、 .运动平稳。它的主传动是由带制动的双速电机驱动。主传动的启动、增、减速和制动由微机控制，转换平稳，通过独特的四连杆机构，使瓶子在整个提速运行、移动和降落过程平稳3 .生产效率高。该机在起动和终止均缓慢平稳，而中途较快,空回程也快还速运行，缩短非工作时间。4 .操作容易。该机全自动工作，并能自动调节生产速度，与整齐生产线同步运行。5 .安全可靠。该机除了设置保护罩、网外，还设置光电安全保护装置。操作人员误入危险区时，立即自动停机。该机噪音低，而且采用无油润滑的气动元件，避免油污污染，符号卫生标准。这种机主要由：输箱装置、排瓶装置、抓瓶装置、气动装置、四杆机构、主传动装置、输瓶装置、电控装置等组

5、成。第二章主传动设计一.主传动动装置1 .结构它主要由带制动的减速电机直接套在转动轴上，然后用无键联接装置一一收缩联接吧减速器与轴连结起来，支承主轴的是4个90的轴承。收缩联结是靠拧紧高强度螺栓使包容面间产生的压力和摩擦力实现扭矩传递的，由于无键槽，轴的材料有效利用率高，对轴不产生机械损伤，可承受变载荷和冲击载荷，还具有过载保护等优点。2 .工作原理主传动是整机主要负载功率输由，主电机由微机的程序控制着启动，增速，减速，使抓瓶运动平稳，当有故障或危险发生时，整机紧急停车，也是通过主电机控制完成的。二.主传动的设计1、JXZ12/4型全自动装箱机的生产能力为500625箱/h（24瓶/箱）或10

6、001250箱/h（12瓶/箱）选用生产能力为500625箱/h（24瓶/箱）进行设计装箱机传动轴每转一圈，完成一次动作，而每一次动作，同时完成2箱的装箱装箱机传动轴的速度画m.4.17r/minn1260625箱/h5.21r/minn2260已知电机的功率P已选用2.2KW,由公式_P_22Me1=9549=95495037.84(N，m)n14.17P2.2Me2=95499549：4032.21(N*m)n25.21Me>Me2Memax=Me=5037.84Nm二选取电机外力偶矩为5037.84Nm设计计算2、求传动轴的直径选用45号钢，查表得：45号钢的轴的许用扭剪应力=30

7、40MPa轴材料和受载情况决定的系数C=107118;该传动轴的弯矩相对扭矩很小，C值应取较小值.C取110传动轴最小直径为d-C3P=1103：.；=88.88(mm)3、选择电机减速器的安放位置电机减速器的安放位置有如下两种方案:方案一：安放在两曲柄之间方案二：安放在曲柄的外侧方案一分析：由前面已确定电机的外力偶矩Me=5037.84Nm电机减速器安放位置见如图2-1图2-1传动轴所受的扭矩如图2-27图2-2Ma=Mb=5037.84N*mMB=MC且£m=MaMbMC=0BCABC1一.MB=MC=MA-2518.92N*m方案一传动轴的扭矩图如图2-3图2-3=Tab=-2

8、518.92N*mTAC=2518.92N*m由扭转图可知：Tmax=2518.92N*m按强度条件设计轴的直径由公式得16Tmax.16251892d_3max=36:.0.07534m=75.34mm，二二30106又;由2解得传动轴最小直径d>88.88mm.二选择方案一时，传动轴最小直径为90mm方案二分析：电机减速器安放位置如图2-4图2-4传动轴所受的扭矩如图2-5lvN.7T1图2-5Ma=Me=5037.84N*me一一1一Mb=McMa=2518.92Nm2方案二传动轴的扭矩图如图2-6图2-6Tbc=-2518.92N*mTCA=-5037.84N*m由扭矩图可知：T

9、max=-5037.84N*m按强度条件设计轴的直径由公式得,1日d-31二max165037.84=3R0.09492m=94.92mm，二30106又;由2解得传动轴最小直径d288.88mm选择方案二时，传动轴最小直径为95mm。比较方案一与方案二：当选择方案一时，最小直径d为90mm.当选择方案二时，最小直径d为95mm.因为方案一的最小直径比方案二的要小，可减轻轴的重量，节省材料节约成本，且电机减速器安放在曲柄之间比安放在外侧的所占用的空间要少和安全等优点，综合考虑最终选用方案一。轴如图2-7图2-74、电机型号的选择根据已知电机功率为2.2KW,轴的最小直径为90mm,转速n=4.

10、17r/min,进行查表，选取电机的型号为KH107DV100M4.第三章移瓶形式的设计一.抓瓶运动机构结构抓瓶机构是由两套双杆机构和一套双平行机构组成。要实现从抓瓶到装箱，以放瓶到回程抓瓶这个过程，必须按照一定的运动轨迹运行。双四杆机构就是为了实现这一运动轨迹而设计的，这个机构可分成两套四杆机构，曲柄摇杆机构和双摇杆机构。二抓瓶运动机构运动分析如图3-1bc*iEG.d图3-1Xk=L4COS（3-）Lk（：5-'）Yk=L4sin（3-:）Lksin（5-、）（2）,2.2.2L4,L3-L8:arccosP式中中、8为定值，2L4L3,2.2.2LKL5-L7:arccos2Lk

11、L5;:i=it2222"arccos-B-（二-:bd）2L2Lbd证明：在ACBD中：L32=Lbd2+L222L2Lbdcos（n5BD+52）-BD二2)22L2Lbd-L3:arccos2L2LBD222L2Lbd-L32=arccos（其bd）2L2Lbdaarccos222II一|3LBDl22L3LBD证明：在ABDC中：L22=L3+Lbd22L3LbdcosdBD）cos（bd-3）二222L3Lbd-L2-：BD-3"arccosL3222Lbd-L22L3LBD即:3=bd_arccosL3Lbd-L222L3Lbd-：BD=arctan（aL1si

12、n11上）Licos1-b证明：过B点作垂线交x轴于Q点，在ABDQ中，角BQD为直角a+I.ein中,二由正切关系有：tan（n-中B-）=tanb-L1c0slaL1sin1-tanL1cos1-b即-tan:bdaL1sin1Licos1-b即tan:BDaL1sin1Li:BD=arctan（cos1-baL1sin1L1cos-b_arccos宣-lEg2L5Leg£（二-，G）证明:L2=在L52AFEG中，由余弦定理有L：g-2L5LEGC0S-5C0S5-（EG一二）=l52L2G5EG（eg-二）-l65-（：EG）=arccos2L5Leg2.2.2L5LEG-L

13、65=arccosL52lEg2L5LEG2L5LEG±-（二-eg）L2l2L2二arccosLLEG52L6LEG证明：在EGF中，L；=Lcos(EG；6）=L62-L|g2.26Leg-2L6Legcos(eg-'6)-l5eg一：.：6-arccos2L6LEG222L6Leg-L52L6Leg.2.2.2即6fG-arccos-EG52L6Leg:eg=arctand-L4sin(3-1)/L4cos(3-1)-c证明：过E点向d作垂线交于S点，在直角三角形AESG中有tan(coteg_c-L4cos(-：)EGd-L4sin(3-)L4cos(3一?)一cta

14、negd-L4sin(3:')d-L4sin(3-DL4cos(3-：)-cd-L4sin(3-：)即EG二arctan43-EGL4cos(3-)-cLbd=Lisin（;：1二）/sin（bd二）（支为定值）证明：在AABD中，由正弦定理得:Lisin二-（：LBD_Lbd1:)sin(1Lisin(1二)sin二-(bd二)七)_Lisin(i：)sin(bd:)L4sin(3)sin(eg)证明：在EDGP,由正弦定理有：LEGL4sin(3).r3/sineg(2)sin(3)sin(eg)即LEGL4sin(3)sin(eg)211n1w116030(n1为曲柄L1的转速)

15、w1L1sin(12)w3L3sin(32)证明：根据CBS/f在B点，C点的速度Vb,Vc在BC干上的投影应相等的原理首先找出Vb,Vc在BC干上的投影角。3作B点延长线,图Z2=tv-2-(-%)=叼-甲222又Vb_Va311 2一2JIJ/J*.A.1=.2=(i-：2)2 2JT在C点，Z3+Z4=-23 -42.3=.4=(3-：2)22由速度投影定理得：Vbcos_1=Vccos._3JTj即L1w1cos-(1-2)=L3w3cos-(3-2)L1W1sin(1-2)=L3w3sin(3-2)L1wisin(1-2)W3L3sin(3-)L4W3sin(3-5-：)wL6sin

16、(6-)证明：根据连杆EF两端点E,F的速度投影定理求摇杆FG的角速度W6.如图3-36Ve=L4W3Vf=L6W6围绕E点作一些辅助线，由图有:Z1+Z2=;而/2=n-55-±-(2-邛3+P)=中3-%+P222,/1=冗-/2=兀-(邛3-中5+P)22又围绕F点，FV在EF连杆线上投影角设为N3.另外，EG连线与水平夹角均为6.则有：在AFEG中，由三角形一外角是另一两内角和的关系有：冗久-e=二十N3+(55-e)2-3=-2+(Q-Q)由速度投影定理有：VEcos/1=VFcos/3,即L4w3cos"-(平3-55-P)=L6w6cos-'+(中5-

17、56)22TTWL4W3sin(3-。-：)=Lew6cos-(6-%)2-L4W3sin(3-5-：)=L6W6sin(6-5)_L4W3sin(3-5-)W6L6sin(6-5)综合上述:户Lisin1、BD'araantT)LbdL1sin(1二工)sin(bd:)3=A一arccosL-22Lbd-L22L3LBDEG-arctand-L4sin(1一)L4cos(3-)-cEGL4sin(?)sin(eg-；)Lu2l2-l25=-arccosL5LEG上十-工)2L5LEGXk=L4cos(3-)Lk(5-'),VkL4sin(3一：)Lksin(5-、)代入数据得

18、:222222L4L3-Ls69025252-2452-arccos二arccos二172L4L32690525222222LkLs-L71225640-695、:arccos二arccos:242LkL5,a一300二-arctan=aictan=15b1100当啊=0刃寸21225640CDBDLbdaL1sin；、,-二arctan()=157L1cos1-bL1sin(1;)=761.58sin(bd：)3=BD二arccos2L3Lbdd-L4sin(3-B)“ceg.arctan：=263L4cos(%-)-cL4sin(3一;B)sin(eg-；)arccos;迎=627.522

19、L5LEG-l26-C:-EG)=150=L4cos(-)Lk(5-)=967.59Vk=L4sin(3-)Lksin(5-、)=1074.47所以当当平1=0时,k的坐标为(967.59,1074.47)当叼=45时bd=：arctan(aL1sin1)=145L1cos1-bLisin(i；-i)sin(bd:)=1003.72L.2L2-Lo23=bd-arcc0sL-L=662L3LBD.eg-arctand-L4sin(3一：)=249EGL4cos(-)-c_L4sin(3sin(EG-0=521.43.2.2,arccosL5LEG2L5Leg-l6-(-：-eg)=141XkV

20、k=L4cos(%-)Lk(%-)=1006.73=L4sin(3-')Lksin(0-)=1307.57所以当%=45用寸,k的坐标为(1006.73,1307.57)当Q=60时bdharctan(aL1sin：)二144L1cos1-bL1sin(1：)-二1108.08sin(bd:)3=BD二arccos2L3Lbdd-L4sin(3”eg=arctan：二235L4cos(3-)-cL4sin()sin(eg-0=503.1_arccosL5L；EG-L62L5LEG-(-eg)=129XkVk=L4cos(-)Lk(5-)=1155.41=L4sin(3-)Lksin(5

21、-、)=1472.62所以当叼=60时,k的坐标为(1155.41,1472.62当Q=90对寸BD-ct)：148Lisin(i二)sin(bd:)=1303.84222L3-Lbd-L2QQ3=bd-arccos982L3LbdEG7ct崂£：(一3；二T。XkYkL4sin(、-)3=628.64sin(eg-)arccosL52LEG2L5Leg-L2e-(二-eg)=97=L4cos('-)Lk(5-)-1578.32=L4sin(3-)Lksin(2-)=1549.18所以当Q=90训,k的坐标为(1578.32,1549.18bd-_arctan(aL加i)二1

22、57L1cos1-bL1sin(1+.二)1'11=1500.65sin(bd-)3=9bd-arccos2,2,23BD-2=1342L3Lbdd-L4sin(3-:)c”eg-arctan：二202EGL4cos(一)-cXkYkL4sin(3-；-)一=3=1030.57sin(eg-)Lu2lL-L2-arccosL5LEGL6-(二-eg)=632L5LEG=L4cos()Lk(5一)=1715.99=L4sin(3-)Lksin(5-)=1123.18所以当以=135时,k的坐标为(1715.99,1123.18)当巴=150时-bd=arctan(LbdL1sin(；si

23、n(bdaL1sin；)=161L1cos1-b)一-=1530.39二)-eg二-arctand-L4sin(3")二203L4cos(I一)cL4sin(：3)=1150.78sin(eg-；)L52Lt-l65=_arccos5EG6-Qteg)=5552L5LEGEG,xK=L4cos(3-)LK(5-)-1747.81.yK=L4sin(3-')LKsin(5-)=870.41所以当周=150时,k的坐标为(1747.81,870.41)当叼=180附BD-二arctan(a-L1sin1)=169L1cos；-b2223=BD_arccosl3l-l22L3Lbd

24、3BD二151EG=arctand-L4sin(3-)L4cos(3)-c=204=1238.16L4sin(0-)sin(eg-05=arccosL522L5LEGL2-6-(二eg)=47.xK=L4cos(3-)LK(5_；)11750.98yK=L4sin(3-)LKsin(5-)=664.47所以当*=180时,k的坐标为(1750.98,664.47)用求得的点(967.59,1074.47),(10063.73,1307.57),(1155.41,1472.62),(1578.32,1549.18),(1715.99,1123.18),(1747.81,870.41),(1750.98,664.47)画出移瓶机构在曲柄转动时，K点的轨迹。如图3-4第四章心得体会毕业设计已经做好，既有我们的喜悦的笑脸，也有我们失望的无赖，既有我们的愁眉苦脸，也有我们的喜笑颜开，并且将持续很长时间。一个多月的设计，使我们小组六人共同努力的结果，也是我们学有所成的一点见证吧。要做好一个毕业设计，最最关键的还是要自己真正的掌握技术与理论知识，加上熟练的操作技术，和好的合作团队,才能事半功倍。所以我们要积极主动地学习，并请教有关专业人士，以提高自己的能力。做毕业设计设计时我们五个人虽然投入很多时间和精力，但在动手操作的过程中我们提高了很多方面的能力，几乎将我们大学三年的