本 科 畢 業(yè) 設 計題目自動封箱機的傳動結構設計系 別專 業(yè)學 生 姓 名學 號指 導 教 師職 稱年 4 月 20 日摘 要包裝機械在行業(yè)中呈現(xiàn)多種形式，其中最明顯的就是全自動封箱機，它是到封裝再到運輸，整個包裝環(huán)節(jié)缺一不可，才能安全的將包裝商品安全運輸?shù)侥康牡?。隨著社會的不斷發(fā)展，盡管封箱機的產(chǎn)值在整個包裝工業(yè)中所占的比重不大，不屬于經(jīng)常性消耗品，但對包裝工業(yè)的現(xiàn)代化卻是不可缺少的支撐。因此封箱機在包裝工業(yè)中有著舉足輕重的地位和作用。本次設計詳細說明了封箱機輸送傳動設計的步驟及其依據(jù)。完成了對紙箱膠帶封箱機傳動裝置設計方案的確定，并確定了適合的設計方案。對其主要部件的結構及尺寸進行了設計和計算，并對各部分進行了校核。設計中主要包括鏈輪、減速器等傳動部件的設計，還有對于一些標準件，如軸承、螺母等的選擇。關鍵詞：封箱機； 鏈輪; 帶輪； 傳動裝置; 裝配圖ABSTRACTPackaging machinery industry presented in various forms, the most obvious is the automatic sealing machine, and then transport it to the package, the entire package indispensable link in order to secure the safe transport of packaged goods to the destination. With the continuous development of society, despite the sealer throughout the packaging industry output value proportion of small, they do not belong to regular supplies, but the modern packaging industry is indispensable support. Thus sealing machine has a pivotal position and role in the packaging industry.The design details Sealer design step and its basis. He completed the determination of carton sealing tape drive device design, identifying suitable design. The structure and size of the main parts of the design and calculation, and the parts were checked. Design, including design sprocket, reducer, and other transmission parts, as well as for a number of standard parts, such as bearings, nuts and other choices.Keywords: sealing machine; sprocket; pulley; gear; assembly drawing目 錄摘 要 21 緒論 11.1 國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 11.1.1 國外的現(xiàn)狀及發(fā)展 11.1.2 國內(nèi)的現(xiàn)狀及發(fā)展 11.2 紙箱膠帶封箱機的技術指標 12 使用性分析及方案的確定 22.1 機構選擇原則 22.2 傳動裝置的確定 22.3 傳動方案 33 電動機的選擇及相關參數(shù)的確定 43.1 選擇電動機 43.2 傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 53.3 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 54 減速器的設計與計算 74.1 齒輪的設計與計算 74.2 軸的設計計算 94.2.1 齒輪軸的設計 94.2.2 輸出軸的設計 .124.3 箱體的設計參 .145 鏈輪的傳動設計及結構設計 .155.1 鏈輪的傳動設計 .155.2 滾子鏈輪從動輪的結構設計 .165.3 滾子鏈輪主動輪的結構設計 .166 各部分的結構設計及工作原理 .186.1 工作臺的結構及高度的調(diào)節(jié) .186.2 下刀架的固定 .196.3 輥輪的固定 .196.4 上下傳動機構 .196.5 壓帶機構的設計 .197 結論 .20參考文獻 .21致 謝 .2211 緒論1.1 國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀1.1.1 國外的現(xiàn)狀及發(fā)展世界上包裝機械四大強國分別為美國、日本、德國和意大利。相比其他國家，美國早已形成了獨立完整的包裝機械體系，其品種和產(chǎn)量均居世界之首。從 20 世紀 90 年代起，世界最大包裝機械生產(chǎn)和消費大國始終由美國保持。美國的產(chǎn)品以高大、及精尖產(chǎn)品居多，機械與計算機緊密結合，實現(xiàn)機電一體化控制。日本的包裝機械制造廠以中小企業(yè)為主，包裝機械以中小型單機為主，具有體積小、精密度高，易安裝、操作方便、自動化程度高等優(yōu)點。德國的包裝箱封口機械在計量、制造、技術性能方面均屬世界一流，特別以啤酒、飲料灌裝設備具有高速、成套、自動化程度高、可靠性好等而享譽全球。一些大公司生產(chǎn)的包裝機械集機、電、儀及微機控制于一體，采用光電感，以光標控制，并配有防靜電裝置。其大型自動包裝機械不僅包裝容積大，能集制袋、稱重、充填、抽真空、封口等工序一臺單機上完成。意大利是僅次于德國的第二大包裝機械出口國。意大利的包裝機械多用于食品工業(yè)，最大優(yōu)勢就在于既可以按照用戶的要求進行設計和生產(chǎn)，并能保證很好地完成設計、生產(chǎn)、試驗，實現(xiàn)監(jiān)督、檢驗、組裝、調(diào)整和用戶需求分析等。。1.1.2 國內(nèi)的現(xiàn)狀及發(fā)展盡管近幾年我國包裝箱封口機械包裝技術的水平有了提高，但是由于我國包裝機械起步較晚，發(fā)展緩慢，我國的包裝箱機械包裝技術與發(fā)達國家的相比在競爭中還是明顯處于弱勢。由于改革開放，隨著我國商品經(jīng)濟的繁榮和人民生活水平的提高，社會對包裝機械的需求不斷增加，現(xiàn)在我國已經(jīng)成為世界包裝機械生產(chǎn)和消費大國之一。但我國的包裝機械多以單機為主，科技含量和自動化程度低，在新技術、新工藝、新材料方面應用的少，使企新產(chǎn)品少，缺乏競爭力，造成了產(chǎn)品多年一貫制，制約了行業(yè)的發(fā)展。1.2 紙箱膠帶封箱機的技術指標1）封箱適應范圍（長×寬×高）：1550mm×790mm×1380~1460mm2）工作臺面高度：750mm×785mm3）封箱效率：≥15 箱/min4）長×寬×高：180mm×150mm×125mm5）封箱質(zhì)量：2① 封箱應平整，牢固，無明顯皺折； ② 封合平整、牢固、規(guī)范、美觀，不會撕箱。2 使用性分析及方案的確定2.1 機構選擇原則（1）設計滿足需求原則根據(jù)調(diào)查分析和預測市場需要情況，判斷是否應該進行該種機械產(chǎn)品的設計，并設計的產(chǎn)品應在滿足用戶最大限度地要求下設計（2）材料經(jīng)濟合理原則所設計的機械產(chǎn)品應該做到物美價廉，機構先進，功能性好，成本低廉、使用維修簡單方便，用最低的成本在產(chǎn)品的壽命周期內(nèi)實現(xiàn)產(chǎn)品規(guī)定功能，。（3）機構可靠性原則 在規(guī)定的使用時間和條件下，完成規(guī)定功能的可靠能力強，即機構在運行中不出現(xiàn)故障。（4）方案最優(yōu)化設計原則在給定的設計目標下，從多個可行方案中篩選出最優(yōu)方案。2.2 傳動裝置的確定傳動方案的合理性，應滿足工作機的性能要求及其工作可靠、結構簡單、尺寸緊湊、方便加工、成本經(jīng)濟合理、效率高和使用維護方便等。當采用多級傳動時，應合理地選擇傳動零件及其之間的傳動次序，揚長避短，力求方案合理，常需要考慮以下幾點：（1）齒輪傳動效率高、結構緊湊、工作可靠、壽命長、傳動比穩(wěn)定。其缺點是制造及安裝精度要求較高，且價格昂貴，不宜用于傳動距離過大的場合。由于封箱機對運動精度要求不高，且齒輪制造價格高，故不適于用齒輪傳動 。]3[（2）帶傳動為摩擦傳動，其傳動平穩(wěn)，能緩沖吸震，噪聲小，結構簡單，價格低廉等特點，但其傳動比不準確，當傳遞相同轉(zhuǎn)矩時，結構尺寸較其他傳動形式大；當傳動相同功率時，轉(zhuǎn)速越高，轉(zhuǎn)矩越小，可使帶緊湊，因為封箱機與電動機間距較小，其包角較小，易發(fā)生打滑，因而將其排除 ]3[。3（3）蝸桿傳動具有平穩(wěn)，傳動比大的特點，但傳動效率低，適用于中、小功率間歇運轉(zhuǎn)的場合。當和齒輪傳動同時應用時，應布置在高速級，使其工作齒面間有較高的相對滑動速度，利于形成流體動力潤滑油膜，提高效率，延長壽命 ]3[。（4）圓錐齒輪傳動用于傳遞相交軸間的運動。由于圓錐齒輪(特別是當尺寸較大時)加工比較困難，應放在傳動的高速級，并限制其傳動比，以減小其直徑赫模數(shù) ]3[。（5）開式齒輪傳動的工作環(huán)境一般較差，潤滑不良，磨損嚴重，應布置在低速級。（6）斜齒輪傳動的平穩(wěn)性較直齒輪傳動好，當采用雙級齒輪傳動時，高速級常用斜齒輪 ]3[。(7)鏈傳動較摩擦型的帶傳動相比無彈性打滑和整體打滑現(xiàn)象，所以可以保持傳動比準確性和傳動高效率性；又因為鏈條不需張的很緊，故而作用在軸上的徑向力較小，鏈采用金屬材料制造，在同樣的使用條件下，鏈傳動的整體尺寸較小，結構緊湊，同時最重要的是鏈傳動能在高溫和潮濕的環(huán)境中工作。另外，與齒輪傳動相比，鏈傳動的制造與安裝精度要求較低，成本也低，其結構比齒輪輕便得多。2.3 傳動方案圖 1-1 傳動簡圖1 電動機 2 聯(lián)軸器 3 減速器 4 小鏈輪 5 滾筒43 電動機的選擇及相關參數(shù)的確定3.1 選擇電動機確定電動機的轉(zhuǎn)速已知條件：運輸帶的的有效拉力 F=6000N,帶速 v=1.0m/s ，卷筒的直徑 D=150mm,載荷平穩(wěn)。選擇電動機系列按工作條件及工作要求選擇三相異步電動機，封閉式結構，電壓為 380V,Y 系列 ]2[。選擇電動機的功率（1）卷筒所需有效動率為：（公式 3-1）wk6.0=1/.×0Fv/=Pw（2）傳動裝置的總效率為：（公式 3-2）滾鏈承齒聯(lián) η??=ηηηηη25按表 11-19 取鏈輪傳動效率： 97.0=鏈η齒輪嚙合效率： .齒滾動軸承效率： 承 0.9h=聯(lián)軸器效率： 聯(lián) .滾筒效率： 滾 筒 0.96h=則傳動裝置總效率 滾鏈承齒聯(lián) η??=ηηηηη 2 825.096.79.07.2=××=所需電動機的額定功率為：（公式 3-3）kwPw7.6825.0iη（3）確定電動機的轉(zhuǎn)速滾筒軸的轉(zhuǎn)速：（公式 3-4）3.1275.06η =×Dvw查表選電動機型號 Y112M-6，額定功率 P，同步轉(zhuǎn)速 。滿載轉(zhuǎn)kw7min/150rn=速 。min/1400rn=3.2 傳動裝置的總傳動比和分配傳動比總傳動比為：（公式 3-5）31.27/400=wni6據(jù)表 11-19 取 ，減速器傳動比為：3=鏈i（公式 3-6）8.31=鏈減 i3.3 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)0 軸：0 軸即電動機功率: kwP7.60=轉(zhuǎn)速: min/140rn轉(zhuǎn)矩: （公式 3-7）mKNPT?=×=×73.410.659. 300I 軸：I 軸即減速器輸入軸功率: （公式 3-8）63.907.60=×=?聯(lián)ηP轉(zhuǎn)速: min/1401rn轉(zhuǎn)矩: （公式 3-9）mKNPT?=×=×97.43106.59.11II 軸：II 軸即減速器輸出軸功率: （公式 3-10）kwP37.690.63.ηη12 =×=??承齒轉(zhuǎn)速: （公式 3-11）min/5.78.4012 rin減轉(zhuǎn)矩: （公式 3-12）mKNnPT?=×=×53.1609.378.5.922III 軸：III 軸即工作軸功率: （公式 3-13）kwP12.69.073.6ηη23 =×=??承鏈7轉(zhuǎn)速: （公式 3-14）min/3.127.4003 rin=轉(zhuǎn)矩: （公式 3-15）mKNnPT?=××12.4593.127065.9.33表 1-1 各軸的運動及動力參數(shù)軸序號 功率(KW) 轉(zhuǎn)速(r/min)轉(zhuǎn)矩(N·m)傳動形式 傳動比 效率0 6.7 1400 44.73 聯(lián)軸器 1.0 0.99I 6.63 1400 43.97齒輪傳動 3.8 0.97II 6.37 378.95 160.53III 6.12 127.3 459.12鏈傳動 3 0.9784 減速器的設計與計算4.1 齒輪的設計與計算1）選擇齒輪類型，材料，精度等級及齒數(shù) ]2[①根據(jù)傳方案，選用直齒圓柱齒輪傳動，壓力角取 20 。0②參考表 10-6 ，選用 7 級精度。]2[③由表 10-1 ，選擇小齒輪的材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)），齒面硬度 280HBS,大齒 輪材][料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度 240HBS。④選小齒輪齒數(shù) ,大齒輪齒數(shù) ,取241=Z 2.9148.312=×?=Zi減 932Z2）按齒輪彎曲強度計算①試算模數(shù) （公式 4-1）321ε )]σ[(Φ? FsadFtt YzTKm?②計算 ]σ[FsaY（公式 4-2）0164.8.23765]σ[3σ 86.24.1085]σ[57.3.σ 121=×=×FsasaFFYMPa因為大齒輪的 大于小齒輪，所以取]σ[Fsa 0164.8.23765]σ[]σ[ =×=FsaFsaY查找資料得91Φ 3.=dFtK則試算模數(shù)321ε )]σ[(Φ? FsadFtt YzTm?m319.064.248.0397.3 =××=則圓周速度： zmdt 6.31249.11=×=m/s8.06.061×?nv齒寬： db.3.Φ 1==寬高比： cht 986.21.52*)2( =×+7.0968.31=b根據(jù)相關數(shù)據(jù)查《機械設計》得實際載荷系數(shù)為: 45.130.81βα =×==FVAFK則實際齒輪模數(shù)為： mmFt 2.6.4539.31取 m=2。3）幾何尺寸計算取 ，則大齒輪的齒數(shù) ，取 ， 互為質(zhì)數(shù)。261=z 8.26.312=×=zi減 92z21z與10①計算分度圓直徑：（公式 4-3）19825621=×mzd②計算中心距:（公式 4-4）mda125)985(2)(1+=③計算齒輪寬度：db52Φ 12=（公式 4-5）考慮安裝誤差，取 ，則 。mb601=mb5224) 齒面接觸疲勞強度校核（公式 4-6）ε31μμΦ2σ ZdTKEHH?+查找數(shù)據(jù)1Φ0397.44=?×dHmNT91.0836.2ε =ZMPaEH代入數(shù)據(jù)得 ε31μμΦ2σ dTKEHH?+=8箱蓋壁厚 δ1 8 0.02a+3 =8箱座 b 15 1.5δ箱蓋 b1 12 1.5δ1凸緣厚度底座 b2 25 2.5δ箱座肋厚 m 8.5 0.85δ型號 df M16地腳螺釘數(shù)目 n 40.036a+12軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 d1 M12 0.75 df箱座、箱蓋聯(lián)接螺栓直徑尺寸 d2 M12 （0.5-0.6）df連接螺栓的間距 l 160 150~20017軸承蓋螺釘直徑 d3 8 （0.4-0.5）df觀察孔蓋螺釘 d4 9 （0.3-0.4）df定位銷直徑 d 8 （0.7-0.8）d2d1,d2 至外箱壁距離 C1 20 C1=C1mind2 至凸緣邊緣距離 C2 16 C2=C2mindf 至外箱壁距離 C3 26df 至凸緣邊緣距離 C4 24箱體外壁至軸承蓋座端面距離 l1 51 C1+ C2+(5~10)軸承旁連接螺栓距離 S 115 1 40 1395 鏈輪的傳動設計及結構設計5.1 鏈輪的傳動設計1.選擇鏈輪齒數(shù)取小鏈輪的齒數(shù) ，大鏈輪的的齒數(shù)為 。（公式 7-1）21=z 62132=×zi鏈2.確定計算功率（公式 7-2）PKZAca取 2.10=Z得 kwPca 7.3.6.=×3.選擇鏈條型號和節(jié)距18根據(jù) ,查圖 9-11 ，選 16A-1，Ccaca PrnkwP=和min/95.378,.71 []2查表 9-1，鏈條節(jié)距 。p4.24.計算鏈條的節(jié)數(shù)和中心距初選中心距： p)50~3(?0=m1270~64.25(=×取 ,則10=α+=021210)(α απpzzpL（公式 7-3）87.1234.5)263(4.25=××取鏈長節(jié)數(shù)為 124。利用線性插值法得鏈傳動的最大中心距為：（公式 7-4）m1024)]63(124[.52478.0max =+×=α5.計算鏈速 v，確定潤滑方式（公式 7-5）spzn/365.1064295.378106=×=查表可知應采用油池潤滑。6.計算壓軸力有效圓周力： （公式 7-6）NVPFe 21.87365.10=×=壓軸力: （公式 7-7）KeFPp 04.2.875.≈195.2 滾子鏈輪從動輪的結構設計1.鏈輪分度圓直徑（公式 7-8）mzpd509)6318sin(4.2)0si(1==2.齒頂圓直徑（公式 7-9）517.8m.-)631.(4.2509-)z1.6( 24825minax =×+=+=dpd3.齒根圓直徑（公式 7-10）df 12.4938.501==4.最大軸凸圓直徑（公式 7-11）=××== mzhzpdg 6057.13240._18cot4.2576.0_4.180cot 2225.輪轂厚度 bh9425.17.59.0.=×=6.輪轂長度 lmm376.4925.13.=×=hl205.3 滾子鏈輪主動輪的結構設計1.鏈輪分度圓直徑mzpd42.170)8sin(.25)10si(== （公式 7-8）2.齒頂圓直徑m7815.-)21.6(4.52.170-)z.6(98251minax =×+=+=dpd（公式 7-9）3.齒根圓直徑df 54.18.42170== （公式 7-10）4.最大軸凸圓直徑 73.106.3240.1_8cot4.2576.0_4.180cot2 mzhzpdg =××==5.輪轂厚度 mbh9425.17.59.0.=×=6.輪轂長度 l 376.4925.13.=×=hlmm216 各部分的結構設計及工作原理.6.1 工作臺的結構及高度的調(diào)節(jié)工作臺支撐著整機，是整個膠帶封箱機的基礎，實現(xiàn)工作臺的高度調(diào)節(jié)，有利于適應不同生產(chǎn)線。本設計可通過 4 根支柱底座上的調(diào)節(jié)螺桿來調(diào)節(jié)工作臺的高度，其調(diào)節(jié)范圍為80mm。上導向部件的結構如圖： 22圖 1-6 上導向部件結構圖為適應各種紙箱的寬度，上導向部件的上方空間由一個定位桿、兩個導向輪和鎖緊手柄構成，當確定位置時，旋緊手柄將墊圈壓緊在殼體上，實現(xiàn)鎖緊。而在手柄放松時，螺桿可以在定位桿上左右移動，調(diào)節(jié)兩導向輪之間的寬度，從而調(diào)整工作空間的寬度。鎖緊手柄螺桿主要尺寸的確定：由《機械設計實用手冊》，表 23.5-2[2]查得，公稱直徑mm；螺距 mm；螺桿長度 mm，12=d1=P145=L下方工作空間可通過調(diào)節(jié)搖桿的角度確定，其結構如下圖：圖 1-5 調(diào)節(jié)搖桿結構圖.6.2 下刀架的固定為了實現(xiàn)下刀架在工作的過程中也不會上下移動，故設計了本方案固定了刀架，在支架上設計多個固定槽（見圖）固定刀架。圖 1-6 固定槽236.3 輥輪的固定輥輪由實芯內(nèi)軸和空芯外軸構成，在內(nèi)軸和空芯軸之間裝入軸承，在工作臺支架兩側(cè)將內(nèi)軸的兩端固定。輥輪隨箱體的前移而滾動。6.4 上下傳動機構電動機通過傳動裝置把扭矩傳輸給主動軸，大鏈輪與帶輪固定在同一根軸上，通過工作軸旋轉(zhuǎn)，將紙箱向前運送，同時伴隨工作臺輥輪的滾動，在運送的過程中，完成封箱并將其輸送到下面的工序。6.5 壓帶機構的設計壓帶機構初步選定采用四連桿機構。連桿機構的結構設計：連桿機構如圖所示，連桿 4 的長度為可調(diào)長度，故可以實現(xiàn)膠帶壓輪 2 高度的調(diào)節(jié)，箱體上所粘膠帶的高度決定膠帶壓輪 2 的高度，限位桿 3 起限位作用，彈簧 5 起復位的作用。圖 1-7 連桿機構圖7 結論經(jīng)過三個多月的努力，本次畢業(yè)設計自動封箱機的結構設計已經(jīng)完成，本設計的封箱機在理論上滿足實際生產(chǎn)需求。通過本次設計使我不僅僅掌握了完整機械設計的步驟和方法;而且也對機械制圖、autocad 軟件有了更進一步的掌握和了解。但是與之相比，對我來說, 那些分析和解決問題的方法與能力是我收獲最大的.在整個設計過程中, 經(jīng)驗缺少是我們這些學生最大的短板,只有理論知識, 沒有感性的認識，有些東西都將與實際脫節(jié).24本次設計的主要是針對封箱機傳動裝置，對于機器能否正常工作，則需要制作出實物后方能驗證。本次設計的封箱機也有許多地方需要改進，如：整個機器體積較大；在大部分各功能部件不換的情況下，只做稍微調(diào)整就能提高封箱種類；提高生產(chǎn)效率等。