機械畢業(yè)設計（論文）-香煙中包包裝機中包水平傳送部分設計【全套圖紙】

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1、安徽工程科技學院畢業(yè)設計（論文） 1 香煙中包包裝機香煙中包包裝機中包傳送部分設計中包傳送部分設計 摘摘 要要 當今時代，由于科學技術的迅速發(fā)展，企業(yè)與企業(yè)間的競爭日益加劇，且 表現(xiàn)為知識和技術的競爭。故現(xiàn)代企業(yè)千方百計的設法提高生產技術，努力實 現(xiàn)制造全過程的自動化。制造自動化技術就是研究對制造過程的規(guī)劃、運作、 管理、組織、控制與協(xié)調優(yōu)化等的自動化技術，以使產品制造過程實現(xiàn)高效、 優(yōu)質、低耗、及時和潔凈的目標。制造自動化技術代表著先進制造技術的水平， 推動了社會的發(fā)展。其中高效智能的自動化生產線便是制造自動化技術的重要 組成部分。 香煙自動生產線是為實現(xiàn)香煙生產的批量化，且提高生產的機械化

2、、自動 化水平而專門設計的。它的產生極大的提高了香煙生產企業(yè)制造的自動化水平, 提高了企業(yè)的生產率;方便了企業(yè)對生產過程的規(guī)劃、運作、管理、組織、控制 與協(xié)調優(yōu)化等。 本設計為香煙中包包裝機中的一部分，其主要任務是當香煙中包從上一工 序中包遠距離水平傳送過來后，下落至傾斜放置的弧型轉角機構中，中包 在弧形軌道實現(xiàn)平滑下落，下落落差為 1500MM，并漸進實現(xiàn)中包由水平臥放 轉 90 度實現(xiàn)豎直放置，并要求中包在弧形軌道堆積到五包時后面的中包下落應 停止，以防止軌道堵塞。此設計的主要功能是實現(xiàn)中包的轉角，為后面的工序 及中包的打包提供良好的條件。 本設計控制過程較為簡單，故采用硬接線，即結構簡單

3、，價格低廉，維護方 便，抗干擾能力強的繼電接觸器控制系統(tǒng)來完成。其作用是保證轉角機構上的 中包堆積量保持在規(guī)定的范圍內，控制中包有節(jié)奏的下落。控制系統(tǒng)對生產和 工作可靠性影響很大，因此，要求控制準確、靈敏、可靠、耐用和調整方便。 為了對弧型軌道口的中包堆積量進行適時監(jiān)控。故采用安裝高靈敏度的 ENDEVCO 型壓力傳感器。此傳感器特點是牢靠，靈敏度高，信噪比高，動態(tài) 范圍寬和線型度好，使用時在三倍滿刻度壓力下還能得到最高輸出信號，而不 會因超量程而丟失數據且能在寬溫度范圍內取得可靠數據。 關鍵詞關鍵詞 自動生產線；香煙中包包裝機；電氣控制；壓力傳感器 全套圖紙，加全套圖紙，加 15389370

4、6 李云鵬：香煙中包包裝機中包傳送部分設計 2 Mid-package packing machine for cigarette- make design for a part of mid-package being carried summary Now ages, because of science and technicals quick development, the business enterprise turn worse with the competition of the business enterprise increasingly, and the behav

5、e of this is knowledge with technical competition.So modern business enterprise tries the exaltation production technique by all ways, working hard to made the automation of the process of whole manufacturing.The manufacturing automation technique is a research to the programming that manufacturing

6、process, operation, management, organize, control and moderate excellent turn the automation technique of etc., to make product manufacturing the process realizes efficiently, superior quality, low consume, on time with undefiled target.The manufacturing automation technique represents the forerunne

7、r of the manufacturing the technical level, pushing the social development.The among them efficiently intellective automation production line just makes the technical importance in automation constitutes the part. Automatic production line of cigarette is in the interest of increases the batch quant

8、ity produce, and the mechanization, automation level of the production.The creation of it has biggest improve the automation level of the business enterprise manufacturing,increases the rate of the business enterprise; has made the convenience of the programming which business enterprise for of the

9、production line, operation, management, organize, control and moderate excellent turn etc This design is a part of Mid-package machine for cigarette, its main mission is when the Mid-package of cigarette from lastly working 安徽工程科技學院畢業(yè)設計（論文） 3 procedure Mid-package is leave from long-distance,and fal

10、l to the arc-shaped compose, and smoothly whereabouts which is about 1500 mm inside the arc-shaped orbit, combine gradually enter realize pack being put by level decubitus turning 90 degrees realizing end up keeping placing, and requesting when inside pack in the arc-shaped orbit piling up five pack

11、s ,the following should stop, in order to prevent jam of the orbit.The main function of this design is work to realizes the change of Cape of Mid-package, provide favourable condition for following working procedure and the pack of Mid-package . This design controls the process more simple, the past

12、 adoption is hard to connect the line, namely construction simple, the price is cheap, maintenance convenient, the anti- interference ability is strong to get in touch with after the electricity machine control system to complete.Its function is a whereabouts to guarantee to turn Cape the inside on

13、the organization pack pile up deal keeps within the scope of prescriptive, control inside pack contain rhythm.Control system to produce with work dependable influence very big, therefore, request control accurate, intelligent, dependable, enduring with adjust the convenience. For piling up to the os

14、cular inside in orbit in type in arc pack the deal proceed to supervise and control in good time.Past the adoption installs the ENDEVCO type pressure of the high and intelligent degree spreads to feel machine.This spreads to feel the machine characteristics is firm and reliable, the intelligent degr

15、ee is high, SNY is high, the dynamic scope breadth is good with the line type degree, hour in usage is within the scope of the triple is full to engrave a pressure to can still get the tallest exportation signal down, but cant because of super measures distance but throw to lose the data and can in

16、the breadth temperature dependable data in acquisition. KeyKey WordWord Automatic production line; Mid-package machine for cigarette; Electricity control; The pressure spreads to transducer 李云鵬：香煙中包包裝機中包傳送部分設計 4 目目 錄錄 插圖、表格清單5 第一章概述8 第二章緒論9 2.1 自動生產線的結構組成9 2.2 自動生產線設計的基本要求9 2.2.1 使用性能9 2.2.2 技術性能9 2

17、.2.3 經濟性能9 2.2.4 其 它.10 第三章方案選擇11 3.1 已知基本參數條件11 3.2 功能要 求11 3.3 完美化要 求11 3.4 方案的比 較11 3.4.1 方案一.11 3.4.2 方案二.14 3.4.3 方案三.16 3.4.4 方案四.17 3.4.5 各方案簡明表.18 3.4.6 方案比較表.19 3.4.7 方案選擇.20 第四章各部件的設計和標準件的選擇21 4.1 擋板的設計21 安徽工程科技學院畢業(yè)設計（論文） 5 4.1.1 材料選擇21 4.1.2 擋板機構的外型尺寸及相關說明21 4.1.3 擋板機構的強度計算22 4.2 氣缸的選擇與計算

18、23 4.2.1 氣缸類型的選擇23 4.2.2 氣缸的安裝形式.24 4.2.3 氣缸外徑計算及其壁厚24 4.2.4 活塞桿的設計及其強度設計25 4.2.5 活塞的設計、計算26 4.2.6 緩沖行程的估算26 4.3 斜面轉角機構設計26 4.3.1 實現(xiàn)功能26 4.3.2 斜面轉角機構材料的選擇26 4.3.3 斜面轉角機構傾斜角度的計算27 4.3.4 斜面轉角機構的外型設計28 4.3.4 相關說明.29 4.4 支架設計29 4.4.1 支架應滿足的基本條件29 4.4.2 注意問題29 4.4.3 支架材料選擇.30 4.4.4 氣缸支架的設計及相關尺寸的確定.30 4.4

19、.5 轉角機構支架的設計及相關尺寸的確定.31 4.4.6 相關說明32 4.4.7 兩支架相關技術要求.33 第五章、傳感器的選擇34 5.1 概述34 5.2 傳感器的選擇34 5.3 壓力傳感器的基本結構（如下圖）及工作原理34 5.4ENDEVOC 型壓力傳感器的主要技術參數35 第六章、控制電路的設 計37 6.1 概述.37 6.2 控制方法的選 擇.37 6.3 控制電路設計38 6.4 控制原理分析.38.38 設計展望40 致謝.41 參考文獻42 李云鵬：香煙中包包裝機中包傳送部分設計 6 插圖、表格清單插圖、表格清單 插圖清單插圖清單 第三章 (圖 3-1)方案一實現(xiàn)對水

20、平傳送帶上中包下落的控制6 （附圖 3-2）1 處放大圖6 (圖 3-3)2 處放大圖6 （附圖 3-4）方案一中包轉角裝置放置狀態(tài)7 （附圖 3-5）方案一中包下落轉角裝置7 （附圖 3-6）方案二水平傳送帶上中包攔截裝置示意圖8 （附圖 3-7）方案二中包轉角裝置拆開圖9 （附圖 3-8）方案二中包轉角裝置爆炸圖、組裝圖（斜放）9 （附圖 3-9）方案三機構示意圖10 （附圖 3-10）方案三氣缸結構及放置狀態(tài)10 （附圖 3-11）方案三中包轉角裝置拆分圖11 （附圖 3-12）方案三中包轉角裝置爆炸圖12 第四章 （圖 4-1）擋板外型及尺寸15 （圖 4-2）雙側緩沖式氣缸16 （圖

21、 4-3）軸側角座型安裝形式17 （圖 4-4）緩沖氣缸19 安徽工程科技學院畢業(yè)設計（論文） 7 （圖 4-5）中包在斜面轉角機構上受力20 （圖 4-6）斜面轉角機構外型構思圖21 （圖 4-7）斜面轉角機構相關尺寸22 （圖 4-8）氣缸支架外型尺寸圖23 （圖 4-9）轉角機構支架外型尺寸圖24 第五章 （圖 5-1）傳感器基本結構26 （圖 5-2）傳感器工作原理圖26 （圖 5-3）ENDEVOC 壓力傳感器結構26 第六章 （圖 6-1）控制電路圖27 插表清單插表清單 第二章 （表 2-1）自動生產線組成部分4 第三章 (表 3-1)中包基本參數5 （表 3-2）方案簡明表13

22、 表 3-3 方案比較表14 第四章 （表 4-1）聚乙烯基本參數14 （表 4-2）40 缸體選擇參照表18 （表 4-3）酚醛塑料的性能特點及應用20 （表 4-4）酚醛塑料的物理及機械性能20 （表 4-5）25 號鋼基本特性28 李云鵬：香煙中包包裝機中包傳送部分設計 8 第一章、概述第一章、概述 當今時代，由于科學技術的迅速發(fā)展，自動化生產技術在工業(yè)生產中得越 來越廣泛的應用。在機械制造、電子等行業(yè)已經設計和制造出大量類型各異的 自動生產線。這些自動化生產線的使用，對于提高勞動生產率和產品的質量、 改善工人勞動條件，降低能源消耗，節(jié)約材料等方面都取得了顯著的成效。 自動生產線是在流水

23、線的基礎上逐漸發(fā)展起來的，它不僅要求線體上各種 機械加工裝置能自動的完成預定的各道工序及工藝過程，使產品成為合格制品， 而且要求產品在工序間的輸送、打包等都能自動地進行。為了達到這一要求， 人們通過自動輸送及其他一些輔助裝置按工藝順序連成一體，并通過液壓系統(tǒng)、 氣壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)將各個部分動作聯(lián)系起來，使其按照規(guī)定的程序自動 地進行工作。 自動生產線之所以稱為一個系統(tǒng)，因為它是建立在機械技術、計算機技術、 傳感器技術、驅動技術、接口技術等基礎上的一門綜合技術。它是從系統(tǒng)工程 觀點出發(fā)，應用這些綜合技術，根據生產的不同需要，對他們進行有機的組織 與綜合，從而實現(xiàn)整體設備的優(yōu)化。 安徽工程科技

24、學院畢業(yè)設計（論文） 9 第二章、緒論第二章、緒論 2.12.1 自動生產線的結構組成自動生產線的結構組成 設計的自動生產線為了實現(xiàn)其功能要求,必須設計和配置一些其它的機構和 裝置,分析各個機構和構件在自動生產線中的作用,可將其歸類成四大組成部分： a、驅動系統(tǒng) b、傳動系統(tǒng) c、控制系統(tǒng) d、執(zhí)行機構 （表（表 2-1）自動生產線組成部分）自動生產線組成部分 自動 生產 線 驅 動 系 統(tǒng) 傳 動 系 統(tǒng) 控 制 系 統(tǒng) 執(zhí) 行 機 構 李云鵬：香煙中包包裝機中包傳送部分設計 10 2.22.2 自動生產線設計的基本要求自動生產線設計的基本要求 設計自動生產線應以滿足使用要求和保證生產率的前

25、提下,做到技術先進,經 濟合理,制造方便,安全可靠,一般應具有以下性能： 2.2.1 使用性能使用性能 1 運動的平穩(wěn)性，具有足夠的強度和剛度，能保持規(guī)定的運動。 2 可靠性。設備在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時間內完成或保持其規(guī)定 的工作能力。可靠性越高，故障率越低。 3 保持產品質量的穩(wěn)定性。 4 加工精度的保持性。 5 對環(huán)境的適應性。 6 使用維修方便，操作簡單安全。 2.2.2 技術性能技術性能 7 具有一定的靈活性。 8 具有合理的自動化程度，要根據需要和可能性來綜合考慮，不能脫 離具體條件而盲目追求先進性。 9 貫徹標準化，通用化和系列化。 2.2.3 經濟性能經濟性能 10結構簡單、

26、制造容易、成本低。 11生產率高、效率高、能耗少。 12節(jié)約材料。 2.2.4 其它其它 13減輕勞動強度，改善勞動條件，不污染環(huán)境和產品，講求人機工程 學，創(chuàng)造文明生產條件。 14留有發(fā)展的余地，要有可能改進而不致造成全機廢棄。 安徽工程科技學院畢業(yè)設計（論文） 11 第三章、方案選擇第三章、方案選擇 3.13.1 已知基本參數條件已知基本參數條件 1、香煙中包的基本參數：、香煙中包的基本參數： 香煙中包長（mm）寬（mm）高（mm）重量（Kg） 硬皮中包28090500.29 軟皮中包28090500.26 (表表 3-1)中包基本參數中包基本參數 2、 香煙中包從上一工序通過高度為 25

27、00MM 的水平傳送帶傳入，并要求在待 設計的弧形軌道中自由滑落到高度為 1000MM 的平臺上。 3.23.2 功能要求功能要求 1、 要求在中包從水平傳送帶沿弧形軌道自由滑落的過程中完成 90 度豎放 的動作。 2、 為保證下道工序的順利進行，要求當中包在弧形軌道口堆積 5 個的時候 停止從水平傳送帶下落，以防止軌道堵塞。 3.33.3 完美化要求（附加要求）：完美化要求（附加要求）： 1、考慮目前國際上最新的動態(tài)，在節(jié)省成本的前提下最大限度的提高生產效率。 2、考慮堵塞情況設計控制電路。 3、在保證下落速度的前提下確保軌道長度的最佳。 4、為提高生產率應采用自動生產線。 5、自動生產線應

28、實現(xiàn)優(yōu)質、低耗、清潔、靈活的生產。 李云鵬：香煙中包包裝機中包傳送部分設計 12 6、中包傳送裝置應竟可能的降低噪音，為工人提供良好的工作環(huán)境。 7、使用維修方便，操作簡單安全，具有一定的靈活性。 3.43.4 方案的比較方案的比較 3.4.1 方案一：方案一： 對水平傳送帶中中包下落的控制采用在水平傳送帶的末端豎放（如圖 3-1） 攔截裝置，此裝置將擋片加裝在一齒條上，通過主動齒輪的轉動實現(xiàn)齒條的上 下移動，并借助行程開關對擋片行程進行控制。 設計如（圖 3-4）所示的裝置安裝在斜面上，實現(xiàn)中包在自由滑落的過程中 完成 90 度豎放的動作。裝置特點：外形如一喇叭狀，內有一面呈一漸進升高的 弧

29、型曲面，借助此弧型曲面實現(xiàn)中包的豎放。 (圖圖 3-1)方案一實現(xiàn)對水平傳送帶上中包下落的控制方案一實現(xiàn)對水平傳送帶上中包下落的控制 安徽工程科技學院畢業(yè)設計（論文） 13 （圖（圖 3-2）1 處放大圖處放大圖 (圖圖 3-3)2 處放大圖處放大圖 （圖（圖 3-4）方案一中包轉角裝置放置狀態(tài)）方案一中包轉角裝置放置狀態(tài) 李云鵬：香煙中包包裝機中包傳送部分設計 14 （圖（圖 3-5）方案一中包下落轉角裝置）方案一中包下落轉角裝置 方案一說明：方案一說明： 方案一中需在設計一條斜型滑道，滑道在支架的支撐下傾斜一定的角度實現(xiàn) 1500MM 的落差，并在滑道上加裝圖四中的裝置使中包借助自重下落過

30、程中實 現(xiàn)自行轉角 90 度；在斜型滑道上安裝壓力傳感器，當斜型滑道達到五條中包時， 傳感器產生信號，并通過一定的控制線路傳給圖一中的裝置，此裝置接受信號， 開始工作，裝置中擋片下落實現(xiàn)對水平傳送帶上的中包的攔截。 此方案基本滿足設計要求！ 3.4.2 方案二：方案二： 對水平傳送帶中中包下落的控制采用在水平傳送帶的水平延長線方向加裝一 汽缸（圖 3-6） ，憑借汽缸活塞前后移動來帶動擋板的前后移動，從而實現(xiàn)對水 平中包的攔截控制。 采用（圖 3-7）中的裝置實現(xiàn)中包自行轉角，其曲面外型與方案一相似，主 要區(qū)別在于在方案二中將轉角裝置與斜板加在一起，且拆分為左右兩塊，便于 加工。 安徽工程科技

31、學院畢業(yè)設計（論文） 15 （圖（圖 3-6）方案二水平傳送帶上中包攔截裝置示意圖）方案二水平傳送帶上中包攔截裝置示意圖 （圖（圖 3-7）方案二中包轉角裝置拆開圖）方案二中包轉角裝置拆開圖 李云鵬：香煙中包包裝機中包傳送部分設計 16 （圖（圖 3-8）方案二中包轉角裝置爆炸圖、組裝圖（斜放）方案二中包轉角裝置爆炸圖、組裝圖（斜放） 方案二說明：方案二說明： 方案二中用（圖 3-8）中的裝置來實現(xiàn)香煙中包在自由滑落過程中的 90 度 翻轉。裝置分為左右兩快，可自由拆裝，利于加工，裝置靠一支架傾斜放置。 該裝置將方案一中的斜型軌道和中包轉角裝置融為一體。在此裝置上加裝壓力 傳感器，當達到最高限

32、額的五個中包時，傳感器產生信號，并通過控制電路來 控制圖 3-6 中的汽缸，從而實現(xiàn)對水平傳送帶上中包下落的控制。 3.4.3 方案三：方案三： 對水平傳送帶中中包下落的控制采用在水平傳送帶的下放加裝一可以翻轉 的擋板，在擋板下加裝一豎直放置的汽缸，通過氣壓推動活塞上下移動，從而 帶動擋板的上翻和下翻,實現(xiàn)對水平傳送帶上中包的攔截控制（圖 3-9） 。 中包自由滑落過程中的 90 度翻轉動作依然由附圖八中的裝置實現(xiàn)。 安徽工程科技學院畢業(yè)設計（論文） 17 （圖（圖 3-9）方案三機構示意圖）方案三機構示意圖 （圖（圖 3-10）方案三氣缸結構及放置狀態(tài)方案三氣缸結構及放置狀態(tài) 方案三說明：方

33、案三說明： 方案三中依然用圖 3-8 中的裝置來實現(xiàn)香煙中包在自由滑落過程中的 90 度 翻轉。裝置分為左右兩快，可自由拆裝，利于加工，裝置靠一支架傾斜放置。 該裝置將方案一中的斜型軌道和中包轉角裝置融為一體。在此裝置上加裝壓力 李云鵬：香煙中包包裝機中包傳送部分設計 18 傳感器，當達到最高限額的五個中包時，傳感器產生信號，并通過控制電路來 控制圖 3-9 中的汽缸，汽缸開始工作，活塞移動，推動翻板向上翻轉，實現(xiàn)對 水平傳送帶上中包下落的控制。 3.4.4 方案四：方案四： 對水平傳送帶中中包下落的控制依然采用方案二中在水平傳送帶的水平延 長線方向加裝一汽缸，憑借汽缸活塞前后移動來帶動擋板的

34、前后移動，從而實 現(xiàn)對水平中包的攔截控制。 利用圖 3-11 的裝置實現(xiàn)中包在自由滑落過程中的自如轉角，此裝置與上幾 個方案的主要區(qū)別是，板件厚度較小，節(jié)約材料；且此裝置的弧型面更符合香 煙運動設計，有利于中包在下落過程中實現(xiàn)轉角。 （圖（圖 3-11）方案三中包轉角裝置拆分圖）方案三中包轉角裝置拆分圖 安徽工程科技學院畢業(yè)設計（論文） 19 （圖（圖 3-12）方案三中包轉角裝置爆炸圖）方案三中包轉角裝置爆炸圖 3.4.5 各方案簡明表各方案簡明表 方方 案案 號號采采 用用 方方 法法 方方 案案 一一 對水平傳送帶中中包下落的控制采用在水平傳送帶的末端豎放如（圖 3-1） 攔截裝置，此裝

35、置將擋片加裝在一齒條上，通過主動齒輪的轉動實現(xiàn)齒條的上下 移動，并借助行程開關對擋片行程進行控制。 設計如（圖 3-4）所示的裝置安裝在斜面上，實現(xiàn)中包在自由滑落的過程中 完成 90 度豎放的動作。裝置特點：外形如一喇叭狀，內有一面呈一漸進升高的弧 型曲面，借助此弧型曲面實現(xiàn)中包的豎放。 方方 案案 二二 對水平傳送帶中中包下落的控制采用在水平傳送帶的水平延長線方向加裝一 汽缸（圖 3-6） ，憑借汽缸活塞前后移動來帶動擋板的前后移動，從而實現(xiàn)對水平 中包的攔截控制。 采用（圖 3-7）中的裝置實現(xiàn)中包自行轉角，其曲面外型與方案一相似，主 要區(qū)別在于在方案二中將轉角裝置與斜板加在一起，且拆分為

36、左右兩塊，便于加 工。 方案三方案三 對水平傳送帶中中包下落的控制采用在水平傳送帶的下放加裝一可以翻轉的 擋板，在擋板下加裝一豎直放置的汽缸，通過氣壓推動活塞上下移動，從而帶動 擋板的上翻和下翻,實現(xiàn)對水平傳送帶上中包的攔截控制見（圖 3-9） 。 中包自由滑落過程中的 90 度翻轉動作依然由附圖 3-8 中的裝置實現(xiàn)。 方方 案案 四四 對水平傳送帶中中包下落的控制依然采用方案二中在水平傳送帶的水平延長線 方向加裝一汽缸，憑借汽缸活塞前后移動來帶動擋板的前后移動，從而實現(xiàn)對水 平中包的攔截控制。 利用圖 3-11 的裝置實現(xiàn)中包在自由滑落過程中的自如轉角，此裝置與上幾個 方案的主要區(qū)別是，板

37、件厚度較小，節(jié)約材料；且此裝置的弧型面更符合香煙運 動設計，有利于中包在下落過程中實現(xiàn)轉角。 李云鵬：香煙中包包裝機中包傳送部分設計 20 （表（表 3-2） 3.4.6 方案比較表：方案比較表： 方案方案優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點備注備注 方案一方案一 采用繼電器接觸 器才、控制系統(tǒng), 控制穩(wěn)定,且控制 系統(tǒng)成本較低. 1、中包攔截裝置 較復雜，制造 成本較高； 2、齒輪齒條運動 較為嚴格，較 難加工。 方案二方案二 1、采用氣壓裝置 易于實現(xiàn)自動 化； 2、氣壓傳動遠比 機械傳動簡單； 3、氣壓系統(tǒng)設計、 制造和使用都 比較方便； 4、轉角裝置可拆 分，便于加工。 1、氣壓傳動效率 較低； 2、氣壓

38、傳動的運 動速度穩(wěn)定性 較差。 方案三方案三 1、采用氣壓裝置 易于實現(xiàn)自動 化； 2、氣壓傳動遠比 用機械傳動簡 單； 3、氣壓系統(tǒng)設計、 制造和使用都 比較方便； 4、轉角裝置可拆 分，便于加工。 1、包攔截裝置較 方案二中的攔 截裝置復雜了 一點，增加了 制造成本； 2、氣壓傳動效率 較低； 3、氣壓傳動的運 動速度穩(wěn)定性 較差。 方案四方案四 1、采用氣壓裝置 易于實現(xiàn)自動 化 2、氣壓傳動遠比 機械傳動簡單； 3、氣壓系統(tǒng)設計、 制造都比較方 1、氣壓傳動的效 率較低； 2、氣壓傳動的運 動速度穩(wěn)定性 較差。 轉角裝置上方為 敞開著的，以利 于實施人為干擾， 防止中包在轉角 裝置中堵

39、塞。 安徽工程科技學院畢業(yè)設計（論文） 21 便； 4、轉角裝置更適 合中包下落轉 角的要求，且 轉角裝置體壁 較以上方案中 都薄一些，節(jié) 約材料。 （表（表 3-3） 3.4.7 方案的選擇：方案的選擇： 綜上所述，通過對使用性能、技術性能、經濟性能和其它因素的綜合考慮， 同時也考慮到其功能要求和完美化要求，故選擇方案四。 李云鵬：香煙中包包裝機中包傳送部分設計 22 第四章、各部件的設計和標準件的選擇第四章、各部件的設計和標準件的選擇 4.14.1 擋板的設計：擋板的設計： 4.1.1 材料選擇材料選擇 考慮到產品是重量較輕，體積較小的香煙中包，以及其工作環(huán)境，對擋板 的強度和耐熱性要求不

40、太高；故在考慮產品成本的情況下（參考機械工程師 手冊表 4.5-2 表 4.5-9）選擇有機高分子材料聚乙烯。 塑料名 稱 代 號 密度 /g.cm-3 吸水 率 抗拉 強度 /MPa 拉伸 模量 /GPa 聚乙烯UNMWPE0.940.01 303 4 0.68 0.95 斷裂 伸長 率 （%） 拉壓 強度 /MPa 抗彎 強度 /MPa 沖擊強度 懸臂梁缺 口/J.m-1 簡支梁無 缺口 硬度 洛氏/布 氏 HR/HBS 成型 收縮 率 （%） 400 480 353 7 190200 KJ/M2 50HRR4.0 （表 4-1）聚乙烯基本參數 參考自動生產線技術設水平傳送帶為塑料帶，取其

41、材料為聚氯乙烯，帶 寬取為 300MM 查機械工程師手冊此材料的摩擦系數 =0.21 基本尺寸的確定： 已知中包高為 50mm；且設水平傳送帶寬為 300mm，聯(lián)系生產實際 設計擋板長為 470mm 檔板高為 50mm 擋板厚度為 25mm 4.1.2 擋板機構的外型尺寸及相關說明擋板機構的外型尺寸及相關說明 安徽工程科技學院畢業(yè)設計（論文） 23 （圖（圖 4-1）擋板外型及尺寸）擋板外型及尺寸 相關說明相關說明 （1） 圖中所設計的圓弧支撐點可很好的減少接觸面積，保證運動的平 穩(wěn)。 （2） 采用工程塑料，可很好的降低擋板自重。 4.1.3 擋板機構的強度計算擋板機構的強度計算 假設：擋板在

42、最多時候同時攔截 10 個中包 已知：聚乙烯材料的 E=0.95GPa 水平傳送帶摩擦系數 =0.21 中包重為 m=0.29KG 所以其擋板的工作壓力 P=f=10mg=10 x0.21x0.29x9.8=5.9682N 假設某時工作壓力作用在擋板一端處如下圖所示： P L M： 彎矩方程式： M（X）=PX（0XL） 李云鵬：香煙中包包裝機中包傳送部分設計 24 VB=PX2（3L-X）/6EI 2(3 ) 6 B PXLX V EI 擋板的最大擾度 材料的 E=0.95GPa I=bh3/12=25x503/12260417mm4 fBPL3/3EI=5.9682x2353x10-9/3

43、x0.95x109x260417x10-12 fB0.001004mm 端截面轉角 B=PL2/2EI=5.9682x2352x10-6/2x0.95x109x260417x10-12 =0.0009rad 彎曲時的最大正應力 max=Mmaxymax/IZ=5.9682x235x10-3x20 x10-3/260417x10-12 =1.22MPa 由上面的計算可明顯看出，擋板在中包的工作壓力作用下，最大擾度和轉 角均較小，且彎曲最大正應力也小于擋板的許用應力，故擋板符合強度要求。 擋板的質量估算：擋板的質量估算： M擋板=V=0.94X47X2.5X5=552.25g=5.5225X10-

44、1 4.24.2 氣缸的選擇與計算氣缸的選擇與計算 4.2.1 氣缸類型的選擇 根據所需要實現(xiàn)的功能要求，及其工作的環(huán)境情況，對氣缸的類型進 行合理的選擇。 功能要求： （1）要求活塞可實現(xiàn)兩個方向的運動； （2）活塞往返運動較為平凡； （3）在活塞臨近行程終點時，應該減速，防止活塞撞擊缸端蓋。 據以上條件查機械設計手冊表 22-1-16 選擇雙作用氣缸中的雙側緩沖式（氣缸的往返運動均由壓縮空氣來完成） 圖示如下： 安徽工程科技學院畢業(yè)設計（論文） 25 （圖（圖 4-2）雙側緩沖式氣缸）雙側緩沖式氣缸 4.2.2 氣缸的安裝形式氣缸的安裝形式 氣缸的安裝形式是由氣缸裝配在機座和機板上的方式決

45、定的，大體上可分 為固定形和搖動形兩大類。根據設計中所需要的形式選擇固定式。見下圖所示： 軸側角座型（LA）：最簡單的安裝方法，用于輕負荷。 （圖（圖 4-34-3）軸側角座型安裝形式軸側角座型安裝形式 4.2.3 氣缸外徑計算及其壁厚氣缸外徑計算及其壁厚 因負載是動載荷查機械設計手冊表 22-1-18 知氣缸的速度為 50500mm/s，氣缸的負載率為 50% 取 =50% 氣缸的負載率公式為 =100% f F X F F：為氣缸活塞桿受到的軸向負載力 Ff（FPU） ：為氣缸的理論輸出力 由上部分的計算已知 F=f=10mg=10 x0.21x0.29x9.8=5.9682N 氣缸的工作

46、壓力為 P=8.56x102Pa F A 6 5.9682 6975 10 x 所以由負載率公式推力 李云鵬：香煙中包包裝機中包傳送部分設計 26 Ff=11.94N 由氣壓傳動及控制知在推力作功時,活塞外徑按下公式確定： 4 f h nF D P n 為安全系數一般取 1.21.5 為效率系數一般取 0.80.85 P 為氣源壓力，采用低壓型 0.21.0Mpa 0.0276mm=27.6m 6 4 1.5 1.94 0.2 100.8 h xx D xxx 查GB 國家標準匯編GB/T234880 取缸筒內徑為 32mm 所以活塞外徑取 32mm 一般氣缸缸筒壁厚與內徑之比 /D1/10

47、氣缸缸筒承受壓縮空氣的壓力，其壁厚可按薄壁筒公式計算： =DPP/2P 但通常按此公式計算出的壁厚通常是很薄的，加工比較困難，實際設計過 程中一般都需要按照加工工藝要求，適當增加壁厚，盡量選用標準鋼管鋁金管 查表機械設計手冊表 22-1-56 選 4鋼無縫鋼管 查得壁厚為 4 mm 所以 =4mm 所以氣缸外徑為： D=Dh+2x4=40mm 查機械設計手冊表 22-1-20 得下表 缸 體工 作 壓 力/MPa0.10 推 力/N125.7 12 114.4 14 110.3 16 105.6 40 拉力/N活塞桿 18 100.2 （表（表 4-2）40 缸體選擇參照表缸體選擇參照表 4.

48、2.4 活塞桿的設計及其強度設計活塞桿的設計及其強度設計 活塞桿承擔活塞輸出力的作用，因此它要求能承受受拉伸、壓縮、振動等 載荷，并且有耐磨性和抗腐蝕性等。選取號鋼。 因為此設計中活塞桿所承受的載荷都較小，故活塞桿直徑的計算可用下式 來估算： d/D=0.20.5 因此設計中的工作壓力較?。?故參照表六選 d12mm 活塞桿的計算長度為保證中包能順利下落，應使氣缸與水平傳送帶邊緣 安徽工程科技學院畢業(yè)設計（論文） 27 的距離保持適當。 因中包的長為mm 所以取180mmd 活塞桿的縱向彎曲強度在d 時一般按下式進行校核 34 2 64 k mE d F L n AA A A A 式中 最大沖

49、擊力， m 安裝條件系數，按氣壓傳動及控制表-選取,取 1 4 m E 材料的彈性模量，鋼 E.x1011Pa L 活塞桿的計算長度，m nk穩(wěn)定性安全系數，一般取 =2708.9251N 3113 4 2 1 2.1 10(12 10 ) 4 64 0.20 6 xx F AAA AA 顯然 F 遠小于 2708.925N，所以活塞桿的彎曲強度符合要求。 活塞桿的擾度 活塞桿在水平伸出時，成為懸臂梁狀態(tài)，活塞桿前端下垂。為避免因自重 引的下垂，可通過增設支點的辦法來解決。 （具體方法見裝配圖） 4.2.5 活塞的設計、計算活塞的設計、計算 活塞在產生推力時要在缸筒內滑動，有時要撞擊缸蓋，因此

50、要求活塞即有 充分的強度，又要有良好的滑動性能。 活塞常采用可鑄鐵做成整體結構；一般活塞的密封采用 Y 型密封圈。 滑動表面寬度一般取缸徑的。 1 5 1 4 滑動表面寬度 Dh=()x40=810mm 1 5 1 4 取 Dh=10mm 4.2.6 緩沖行程的估算緩沖行程的估算 高速運動的活塞在行程終端要對缸蓋產生沖擊，引起振動，嚴重的可使機 件變形或損壞。因此在長行程和避免振動的工作環(huán)境下，常要求具有緩沖裝置 的氣缸。簡圖見下 李云鵬：香煙中包包裝機中包傳送部分設計 28 （圖（圖 4-4）緩沖氣缸）緩沖氣缸 1、緩沖柱塞 2、單向閥 3、緩沖柱塞孔 4、節(jié)流閥 5、活塞桿 4.34.3

51、斜面轉角機構設計斜面轉角機構設計 4.3.1 實現(xiàn)功能實現(xiàn)功能 實現(xiàn)中包在下滑過程中，漸近實現(xiàn)中包由水平放置到豎直放置的過程。 4.3.2 斜面轉角機構材料的選擇斜面轉角機構材料的選擇 根據設計要求，為了減輕支架負擔應盡量減輕轉角機構的重量，且應該便 于拆卸、搬運，故采取重量較輕的樹脂材料，現(xiàn)擬選環(huán)氧樹脂塑料（EP） 。查 表得：=0.30.6 環(huán)氧樹脂塑料的有關參數（見下表）： 名稱特性應用舉例 酚醛塑料 （PE） 機械性能高，剛性大，冷流性小，耐 熱性很高，不易因溫度和濕度的變化 而變形，成型簡單，價格低廉 常用的為層壓酚醛塑料 和粉末狀壓塑料，有板 材、管材及棒料等。 （表（表 4-3）

52、酚醛塑料的性能特點及應用）酚醛塑料的性能特點及應用 名 稱 密 度 g/cm3 線脹系數 10-5/C 拉伸強度 MPa 變曲強度 MPa 壓縮強度 MPa 酚醛塑料1.62.01.52.524.5 58.898 沖擊強度 KJ/m2 拉伸彈性模 量 X10MPa 彎曲彈性模 量 X10MPa 布氏硬度 HBS 伸長率% 疲勞強度 107次 3.430 抗剪強度 24.5 （表（表 4-4）酚醛塑料的物理及機械性能）酚醛塑料的物理及機械性能 安徽工程科技學院畢業(yè)設計（論文） 29 4.3.3 斜面轉角機構傾斜角度的計算斜面轉角機構傾斜角度的計算 由能量法計算： mg h f v0 v （圖（圖

53、 4-5）中包在斜面轉角機構上受力）中包在斜面轉角機構上受力 2 2 0 2 1 cos 2 1 mvLmgmmgh v h 為中包下落的高度設計中 h=1500mm 為斜面轉角機構的摩擦系數 =0.5 L 為中包下落的行程 L=h/sin 為中包在水平傳送帶上的速度設 0 vmin/10 0 mv v 為中包下落的末速度設 v=20m/min 所以 2 2 0 2 2 vvgh gh arctg =26.45 為了方便計算和設計取 =30 度 4.3.4 斜面轉角機構的外型設計斜面轉角機構的外型設計 為了使中包在下落過程中能很平滑的實現(xiàn)由水平到豎直的位置轉換，對轉 角機構要設計一平滑過度的曲

54、面實現(xiàn)中包轉角，其外型設計為一喇叭狀，斜 30 度放置于一支架上；且為了便于加工，將喇叭狀轉角機構設計成左右兩快，通 過底部的 T 型槽實現(xiàn)連接組合。設計外型如圖所示： 李云鵬：香煙中包包裝機中包傳送部分設計 30 （圖（圖 4-6）斜面轉角機構外型構思圖）斜面轉角機構外型構思圖 斜面轉角機構尺寸設計斜面轉角機構尺寸設計 安徽工程科技學院畢業(yè)設計（論文） 31 （圖（圖 4-7）斜面轉角機構相關尺寸）斜面轉角機構相關尺寸 4.3.5 相關說明：相關說明： （1） 、轉角機構采用工程塑料制造而成，質量較輕。 （2） 、轉角機構上方為開口的，便于實施人為干擾，以防止在特殊情況下出現(xiàn) 堵塞現(xiàn)象。 （

55、3） 、轉角機構加工應采用數控編程。 斜面轉角機構的質量估算斜面轉角機構的質量估算 M=V=3840g=3.84kg 11 1.6x3090200 25 xx 4.44.4 支架設計支架設計 此設計中的支架，主要有兩個，一個為為支撐氣缸而設計的支架，第二個是為 轉角機構而設計的支架。 4.4.1 支架應滿足的基本條件支架應滿足的基本條件 1）應具有足夠的剛度和較高的剛度質量比 2）應具有較好的動態(tài)特性，包括較大的位移阻抗和阻尼；整機的 低階頻率較高，各階頻率不致引起機構共振；不會因薄壁振動 而產生噪聲。 3）熱穩(wěn)定性好，熱變形對生產線生產影響小。 4）具有良好的結構工藝性。 4.4.2 注意問

56、題注意問題 （1）由上計算已知，斜面轉角機構呈 30 度斜角放置，從 2500mm 的高 度降至 1000mm 的高度，實現(xiàn)落差為 1500mm； （2）由于氣缸放置在水平傳送帶的水平方向，由于落差較大（近 2500mm） ，為了降低支架高度，設計中應將氣缸支架底座固定與 斜面轉角機構支架上，而非地面； （3）斜面轉角機構底座應設計成可調底座； （4）支架完全由焊接而成； （5）因轉角機構體積較大，且中包在下落過程中也會不斷撞擊轉角機構， 為使轉角機構在支架上平穩(wěn)放置，應在轉角機構的支架上設計相關 固定措施； 4.4.3 支架材料選擇支架材料選擇 支承件常用的材料有鑄件、鋼板和型鋼、天然花崗巖

57、、預應力鋼筋混凝土、 樹脂混凝土等。 比較選擇用鋼板型鋼結構，選擇原因如下： 用鋼板和型鋼等焊接支承件，其特點是制造周期短，支承件可制成封閉結 構，剛性好；便于結構的改進；鋼板焊接支承件固有頻率比鑄鐵高，在剛度要 求相同的情況下，采用鋼焊接支承件可比鑄鐵支承件壁厚減少一半，重量減少 20%30%。 當然鋼板焊接結構的缺點是鋼板材料內摩擦阻尼約為鑄鐵的 1/3，抗振性較 李云鵬：香煙中包包裝機中包傳送部分設計 32 鑄鐵差，為提高抗振性能，可采用提高阻尼的方法來改善動態(tài)性能。 故選用優(yōu)質碳素鋼 25 號鋼 推薦熱處理 0C 牌號 試樣毛坯尺 寸 mm正火淬火回火 密度 g/cm3 25 25 1

58、00 101300 301500 9008706007.87.85 力學性能特性 b MPas MPas % % AK J 450 420 390 380 275 235 215 205 23 22 20 18 50 50 48 40 70 25 鋼的焊接性及冷應 變塑性均高，無回火 脆性傾向，用于制造 焊接設備。 （表（表 4-5）25 號鋼基本特性號鋼基本特性 4.4.4 氣缸支架的設計及相關尺寸的確定氣缸支架的設計及相關尺寸的確定 安徽工程科技學院畢業(yè)設計（論文） 33 （圖（圖 4-8）氣缸支架外型尺寸圖）氣缸支架外型尺寸圖 4.4.5 轉角機構支架的設計及相關尺寸的確定轉角機構支架的

59、設計及相關尺寸的確定 李云鵬：香煙中包包裝機中包傳送部分設計 34 （圖（圖 4-9）轉角機構支架外型尺寸圖）轉角機構支架外型尺寸圖 4.4.6 相關說明相關說明 圖 4-8 相關說明： 圖中 1 處為設計的擋板支撐。是為防止活塞桿在水平伸出時，成為懸臂梁狀態(tài)， 而又因擋板自重使活塞桿前端下垂，為避免因自重引的下垂，故增設支點此支 撐；其中 10mm 寬，2.5mm 深的導軌與擋板上的圓弧支點想配，以減少在行程 過程中的摩擦。 圖中 2 處為氣缸放置位置，為了保證氣缸的平穩(wěn)放置，特設計一凸臺面，并對 凸臺面提出一定的粗糙度要求，以此來保證氣缸在支架上的平穩(wěn)而穩(wěn)固的放置。 圖 4-9 有關說明 圖中 1 處是為轉角機構設計的凹槽，可將轉角機構扣入凹槽中，從而可初步保 證轉角機構放置的平穩(wěn)。 圖中 2 處是在凹槽的側面設計幾個螺紋孔，于轉角機構上的螺紋孔對應，從而 起到對轉角機構的加強固定的作用，為保證較好的螺栓固定，對其相應表面提 出一定的粗糙度要求。 圖中 3 處為是為將氣缸支架在轉角支架上固定而特別設計的伸出部分，氣缸支 架在此部分上與轉角支架實現(xiàn)固定。 4.4.7 兩支架相關技術要求兩支架相關技術要求 1、去除毛刺飛邊； 2、所有需要進行涂裝的鋼鐵制件表面在涂漆前，