畢業(yè)設(shè)計（論文）-方盒自動裝箱裝置的設(shè)計

1、鍵入文字方盒自動裝箱裝置的設(shè)計摘 要包裝機械屬于高技術(shù)、高智能、高競爭的機電一體化產(chǎn)品，高技術(shù)成果都會在包裝機械產(chǎn)品中得到應(yīng)用。紙盒裝箱機械可分為折紙、下紙、方盒推送、紙盒打開、紙盒傳輸、折舌、插舌、壓平和打批號等功能。本次設(shè)計為方盒裝盒裝置的設(shè)計，主要內(nèi)容有方盒貨物的輸送裝置設(shè)計、方盒貨物裝盒裝置設(shè)計、紙箱的支承裝置設(shè)計、傳動裝置及原動機四部分。方盒貨物的輸送裝置利用輸送帶進(jìn)行方盒貨物的輸送到位，輸送速度0.8m/s；方盒推貨裝置通過正弦機構(gòu)進(jìn)行方盒貨物的推送入箱，推貨速度1.25s/層，一層設(shè)計為4盒；紙箱支承裝置利用凸輪配合支承板來完成紙箱的上下升降，支承板尺寸260mm×16

2、0mm，凸輪基圓半徑150mm，升程150mm；驅(qū)動方式采用分別驅(qū)動，使各機構(gòu)單獨驅(qū)動。本設(shè)計充分考慮了機械動力學(xué)分析，使結(jié)構(gòu)盡量簡單，機械運行平穩(wěn)，各機構(gòu)間能實現(xiàn)較好的配合。設(shè)計過程參考了各類包裝機械設(shè)計中的長處，同時也借鑒了其它機械的優(yōu)點來完成方盒裝箱裝置的設(shè)計。關(guān)鍵詞：裝盒裝置；機構(gòu)；配合；凸輪。畢業(yè)設(shè)計中文摘要畢業(yè)設(shè)計英文摘要Design of automatic packing device for square boxAbstractPackaging machinery belongs to high technology, high intelligence, high com

3、petition of mechatronics products, high-tech achievements will be used in packaging machinery products. Carton packing machinery can be divided into origami, paper, box pushing, box opening, box transmission, folding tongue, tongue inserting, pressing and making batch number and other functions.This

4、 design is the design of the box loading device, the main content has the transport device design of the box goods, the box loading device design, the supporting device design of the carton, the transmission device and the prime mover four parts. The conveying device of the square box goods uses the

5、 conveyor belt to transport the square box goods in place, the conveying speed is 0.8m/s; The square box pushing device pushes the square box goods into the box through sinusoidal mechanism. The pushing speed is 1.25s/ layer. One layer is designed to be 4 boxes. The carton supporting device uses the

6、 CAM with the supporting plate to complete the carton up and down, the supporting plate size is 260mm×160mm, the CAM base circle radius is 150mm, the lift is 150mm; The drive mode is driven separately, so that each mechanism is driven separately.This design fully considers the mechanical dynami

7、cs analysis, so that the structure as simple as possible, the mechanical operation is stable, the mechanism can achieve better coordination. The design process refers to the advantages of all kinds of packaging machinery design, but also learn from the advantages of other machinery to complete the d

8、esign of the box packing device.Keywords:Boxing device; Agencies; Cooperate；Cam.目 錄目錄1 緒論11.1 課題背景及其研究目的、意義11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢21.2.1 國外先進(jìn)裝箱機介紹31.2.2 國內(nèi)裝箱機發(fā)展現(xiàn)狀31.3 課題研究方案與技術(shù)路線41.4 本章小結(jié)52 方盒自動裝箱裝置的總體設(shè)計62.1 方盒自動裝箱裝置的性能要求62.1.1 方盒規(guī)格62.1.2 技術(shù)要求62.2 方盒自動裝箱裝置的總體設(shè)計72.2.1 總體設(shè)計要求72.2.2 系統(tǒng)工藝過程72.2.3 系統(tǒng)機械機構(gòu)設(shè)計與分析8

9、2.2.4 本章小結(jié)83 執(zhí)行裝置的設(shè)計103.1 輸送裝置的設(shè)計103.1.1 輸送裝置總體概述103.1.2 輸送機尺寸設(shè)計103.2 推貨裝置的設(shè)計113.2.1 推貨裝置總體概述113.2.1 推貨裝置尺寸設(shè)計123.3 移箱裝置的設(shè)計143.3.1 移箱裝置總體概述143.3.2 盤形凸輪機構(gòu)尺寸設(shè)計143.4 循環(huán)圖設(shè)計183.5 本章小結(jié)184 驅(qū)動設(shè)計194.1 送貨裝置驅(qū)動設(shè)計194.2 推貨裝置驅(qū)動設(shè)計194.3 支承機構(gòu)驅(qū)動設(shè)計224.4 本章小結(jié)245 主要零件設(shè)計及校核255.1 推貨裝置軸的設(shè)計255.2 支承裝置軸的設(shè)計285.3 本章小結(jié)316 箱體及其他輔助部

10、件設(shè)計326.1 輸送裝置支架設(shè)計326.2 推貨裝置箱體設(shè)計336.3 推貨裝置擋板設(shè)計346.3 本章小結(jié)357 總結(jié)與改進(jìn)367.1 總結(jié)367.2 改進(jìn)36參 考 文 獻(xiàn)37致 謝381 緒論1.1 課題背景及其研究目的、意義包裝機械是我國機械工業(yè)中的一大門類產(chǎn)品，包裝機械廣泛應(yīng)用于食品、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域，其作用不僅能簡單地把產(chǎn)品給包裝起來，還能保證包裝產(chǎn)品的質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率等。而裝箱機可以說是作為商品包裝機的一個重要技術(shù)分支，是一種將所有需要銷售的小包裝的商品或者無包裝商品半自動或者自動地直接裝入大型運輸包裝的一種包裝設(shè)備，其工作基本原理就是將所有待裝商品按設(shè)計規(guī)定的排列方式計時定

11、量地裝箱（紙箱、塑料箱等）打包，并對箱體開口部分進(jìn)行閉合或封勞。按照裝箱的要求裝箱機還應(yīng)具有打開紙箱、產(chǎn)品輸送、產(chǎn)品裝箱并根據(jù)不同客戶的特殊需求還會有自動封箱或捆扎等功能。自動裝箱機就其自動程度上可分為全自動和半自動兩種。全自動裝箱機能實現(xiàn)完全自動地完成將包裝物成形排列，被包裝產(chǎn)品有序裝箱，自動封箱等功能，并且所有動作都是完全自動的，因而大多數(shù)自動裝箱機都包括包裝物整形裝置、產(chǎn)品排列裝置、充填裝置和封箱裝置等功能單元，分別完成對應(yīng)動作。PLC控制系統(tǒng)的使用也是全自動裝箱機的一大特點，大大方便了操作和管理，減輕了生產(chǎn)人員的勞動強度。但全自動裝箱機造價昂貴使用和維修費用較高，雖然能提高工作效率，但

12、對于中小型企業(yè)來說盈利空間不大，因此半自動裝箱機便在這種情況下發(fā)揮出優(yōu)勢，半自動裝箱機能在一定程度上提高工作效率且機構(gòu)較簡單且造價較低，因而能夠在滿足中小型企業(yè)裝箱需求的情況下盡可能的使成本更低，獲得更多的利潤。裝箱機的工作形式主要分為臥式、垂直跌落式、側(cè)推式和夾持式等，其傳動以機械、氣動、光電一體化為主。目前國產(chǎn)裝箱機主要有小盒、塑料瓶、玻璃瓶、軟袋包裝、金屬罐等多種類型的裝箱，其基本技術(shù)要求就是能夠做到箱板拾取、箱板成形、箱體輸送、產(chǎn)品輸送、產(chǎn)品裝箱、箱體密封。根據(jù)所要包裝產(chǎn)品的不同，對應(yīng)的使用不同的裝箱方式。塑料瓶、玻璃瓶、金屬罐等硬質(zhì)包裝一般采用夾持裝置將產(chǎn)品夾持并裝入箱內(nèi)，而軟袋類包

13、裝一般不需要特別規(guī)則的裝入箱內(nèi)，因此可采用跌落式裝箱。自動裝箱機的主要輔助工作就是封箱和捆扎，因此就要求一臺輔助裝箱設(shè)備的功能是對已裝好的箱子進(jìn)行封箱和捆扎，完成包裝的最后一道工序。如圖1-1所示為常見的裝箱機。圖1-1常見的自動裝箱機本課題主要設(shè)計一種方盒裝箱機的主要組成部位方盒自動裝箱裝置，能夠?qū)Ψ胶胸浳镞M(jìn)行自動裝箱，裝箱方式采用側(cè)推式，主要組成機構(gòu)有輸送裝置、推貨裝置、移箱裝置三部分，輸送裝置主要由輸送機構(gòu)成，推貨裝置主要由一種止轉(zhuǎn)軛機構(gòu)組成，移箱裝置主要組成為尖底推桿凸輪，該裝箱裝置采用自動化與人工相結(jié)合的方式。通過合理的驅(qū)動方式控制貨物推送裝置進(jìn)行往復(fù)運動并將貨物輸送裝置運輸過來的方

14、盒貨物有序推入支承裝置上面的箱子內(nèi)，每推送一次支承裝置下降一次來完成貨物的規(guī)則裝箱。本課題所研究的方盒自動裝箱裝置具有一定的研究意義及使用價值，一方面，它采用自動運輸生產(chǎn)線，通過傳送帶將貨物自動運輸?shù)街付ㄎ恢?，便于下一步推貨裝置將貨物推進(jìn)箱體，且利用止轉(zhuǎn)軛機構(gòu)進(jìn)行對稱布置，提高了裝箱效率；另一方面，箱子的更換采用人工完成，很大程度上節(jié)省了成本，提供了更多的盈利空間。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢近年來，我國的現(xiàn)代包裝印刷機械得到了迅速的穩(wěn)步發(fā)展，逐漸改變了我們傳統(tǒng)的包裝手工和工業(yè)半自動化的工作狀況，企業(yè)逐漸開始采用高效、自動化的裝箱方式，大大提高了裝箱效率，使其成為了我國機械工業(yè)中的十大行業(yè)

15、之一。資料分析表明，美國、德國、日本、意大利是目前世界上生產(chǎn)和出口包裝機械的四大強國。德國的包裝機械在計量、技術(shù)性能、制造等各個方面處于世界領(lǐng)先水平，是世界上最大的包裝機械出口國。意大利目前已經(jīng)是僅次于德國的第二大包裝機械產(chǎn)品出口國，出口范圍遍布世界150多個國家。1.2.1 國外先進(jìn)裝箱機介紹近年來，國外裝箱機制造商不斷改進(jìn)技術(shù)，使裝箱機的自動化程度不斷提高，功能更多，效率也不斷提升。著名的裝箱機生產(chǎn)公司有SWF公司、Douglas公司和ABC公司等。SWF公司推出的DP320裝箱機，具有高速、適應(yīng)性強、操作界面簡潔等特點。該機器裝箱速度可達(dá)每分鐘25箱，并且能夠連續(xù)地包裝尺寸不同的纖維、玻

16、璃、塑料或金屬容器，適用范圍較廣。且該種機器在正常工作條件下具有一系列獨特的性能，如垂直紙箱輸送、PLC自動控制、安全保護自鎖、擁堵自動攔截傳感器等，還配有規(guī)格更換輔助裝置、NEMA12電控控制系統(tǒng)，下游還設(shè)置有一個光電控制器以實現(xiàn)自動啟動或停機。該裝箱機采用帶式紙箱輸送,配備低壓氣動裝置和塑料帶以實現(xiàn)平穩(wěn)輸送1。Douglas機器公司研發(fā)的新型AxiomTM系列自動裝箱機通過其本身采用伺服驅(qū)動系統(tǒng)來實現(xiàn)紙箱包裝過程中地各種間歇連續(xù)運動，不僅使生產(chǎn)速度能夠提高大約50%，而且其運動范圍則比機械結(jié)構(gòu)縮小30%。Axiom系列機器采用第三代伺服系統(tǒng)，通過增強動態(tài)位置重復(fù)精度以及對失誤檢測與恢復(fù)簡化

17、，使生產(chǎn)效率得到了大幅提升。該設(shè)備的改進(jìn)包括采用不銹鋼網(wǎng)板以及使零部件數(shù)減少50%，可有效減少設(shè)備維護、配件更換等所需時間。ABC公司推出的一種裝箱機，在進(jìn)行裝箱的同時可直接在高速生產(chǎn)線上對紙箱表面進(jìn)行印刷。客戶可在生產(chǎn)線上快捷的完成企業(yè)商標(biāo)、產(chǎn)品說明、產(chǎn)品批號等信息的印刷。這種裝置適應(yīng)性強，當(dāng)裝箱完成時，相關(guān)的圖案、文字就會一并出現(xiàn)在箱體的對應(yīng)部分。包裝制造商將省去印刷頭、紙箱旋轉(zhuǎn)等設(shè)備的昂貴支出。該機器每分鐘可以完成35箱的包裝，具體速度與印刷圖像的復(fù)雜程度有關(guān)。1.2.2 國內(nèi)裝箱機發(fā)展現(xiàn)狀我國的裝箱機技術(shù)起步較晚，目前國內(nèi)專業(yè)的生產(chǎn)廠家也只有十幾家，國內(nèi)裝箱機與世界先進(jìn)裝箱技術(shù)水平仍有

18、較大差距。國內(nèi)裝箱機設(shè)備在自動化程度、自動控制和加工精度等方面比較落后，效率低、性能不穩(wěn)、能耗高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜維修麻煩等是制約國內(nèi)裝箱機發(fā)展的主要幾個問題。國內(nèi)的第一臺軟袋裝箱機是由武漢人天包裝機械有限公司研制成功的。該裝箱機主要由五部分組成：取箱裝置，用于將空箱取出并整理成型，然后將箱體豎直放置于指定位置待裝箱；疊袋裝置，用于將輸送來的待包裝物進(jìn)行計數(shù)和分層；充填裝置，用于將已成形箱體取出置于充填臺上，并將分層包裝物在紙箱中分層疊放；送箱裝置，用于將充填完成的紙箱輸出；電控系統(tǒng)和電控柜，用于裝箱機的控制和生產(chǎn)線的協(xié)同工作。該機廣泛適用于多種軟袋包裝物的自動裝箱，且價格僅為進(jìn)口同類機的1/32。我

19、國南方一家包裝機械設(shè)備有限公司研制成功的多功能全自動裝箱機在多項性能指標(biāo)上都已達(dá)到了國際先進(jìn)水平。這項多功能全自動裝箱機適用于各種規(guī)格的圓形瓶、扁形瓶、方形瓶。該機特點是可以根據(jù)裝箱要求，將產(chǎn)品自動分道理排。在控制上，采用伺服控制系統(tǒng)，定位準(zhǔn)確、動作穩(wěn)定。并且該機可以自動完成瓶子提升、移動、降落的裝箱動作，抓瓶器可以將瓶子自動裝進(jìn)帶隔板的箱子內(nèi)。該機設(shè)計結(jié)構(gòu)合理：運動由伺服驅(qū)動器和變頻器控制的電機驅(qū)動，起步和終止均緩慢平穩(wěn)，裝箱速度采用變頻AD53器進(jìn)行無級調(diào)速，生產(chǎn)效率極高，生產(chǎn)時速高達(dá)10000瓶/小時90000瓶/小時。更換不同瓶型時，只需更換夾瓶機構(gòu)即可。該裝箱機采用現(xiàn)代顯示技術(shù)觸摸屏

20、，設(shè)備常見故障可自行分析、診斷并排除。產(chǎn)品除了設(shè)置有保護罩外，還配備光電安全保護裝置，當(dāng)裝箱過程中出現(xiàn)缺瓶、堵箱、錯位等現(xiàn)象時，能立即自動停機，保護機器3。1.3 課題研究方案與技術(shù)路線本課題研究的自動裝箱裝置主要適用于方盒裝箱，對稱布置提高了裝箱效率，自動運輸貨物和人工換箱，不僅保證了較好的裝箱效率，同時還降低了生產(chǎn)成本，并且還一定程度上簡化了結(jié)構(gòu)。本課題的研究方案主要從一下幾個方面進(jìn)行：1.全面查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，熟悉裝箱機的種類、特點及優(yōu)缺點，了解國內(nèi)外裝箱機的發(fā)展史，結(jié)合國內(nèi)具體市場需求，從企業(yè)的角度出發(fā)，同時結(jié)合現(xiàn)有的裝箱機構(gòu)，確定裝箱裝置的研究方案，并明確方案具有的指導(dǎo)作用和價值。

21、2.參考現(xiàn)有裝箱機的結(jié)構(gòu)及其有關(guān)技術(shù)，建立方盒自動裝箱裝置的設(shè)計思路，明確裝置各部分運作所需的主要機構(gòu)，要對其工作原理有深刻的把握。3.裝置的各機構(gòu)之間的空間布局要合理分配，同時借助二維、三維軟件對裝箱裝置進(jìn)行模型建立，重點對裝箱裝置的關(guān)鍵部位進(jìn)行闡述，說明方盒自動裝箱裝置各機構(gòu)之間的相互關(guān)系并進(jìn)行計算說明。1.4 本章小結(jié)本章主要介紹了國內(nèi)外裝箱機械的工作原理、性能參數(shù)以及發(fā)展?fàn)顩r，簡要闡述了本次設(shè)計的目的及意義，對本設(shè)計的課題研究方案與技術(shù)路線進(jìn)行了簡要的說明。2 方盒自動裝箱裝置的總體設(shè)計進(jìn)行自動裝箱裝置的設(shè)計之前，要明確技術(shù)要求，然后根據(jù)要求進(jìn)行總體傳動方案的設(shè)計，明確各部位機構(gòu)在整個

22、工作過程中的功能，并根據(jù)該功能進(jìn)行更加詳細(xì)的機構(gòu)設(shè)計。2.1 方盒自動裝箱裝置的性能要求2.1.1 方盒規(guī)格如圖2-1（a）所示，方盒規(guī)格尺寸為12×6×3(cm3)，每盒重量250g，在傳送帶上運輸時，如圖2-1（b）按每四個為一組，最終每箱裝6層，箱子理想尺寸如圖2-1（c），實際設(shè)計時考慮到箱子紙板厚度再適當(dāng)調(diào)整。圖2-1方盒規(guī)格2.1.2 技術(shù)要求1.包裝速度：25s/箱2.包裝規(guī)格：12×6×3(cm3)；3.包裝重量：250g×6；4.推送與箱體下降動作連貫，工作穩(wěn)定。5.每次推送后都要有短暫停歇，配合推貨機構(gòu)進(jìn)行裝箱；6.裝箱完畢

23、后要有一定空余時間來進(jìn)行換箱。2.2 方盒自動裝箱裝置的總體設(shè)計2.2.1 總體設(shè)計要求方盒自動裝箱裝置的執(zhí)行機構(gòu)由輸送裝置、推貨裝置和支承裝置三部分組成。根據(jù)自動裝箱裝置的應(yīng)用背景及工作環(huán)境，提出以下要求：1.保證各機構(gòu)間的準(zhǔn)確配合。2.在保證裝箱速度和質(zhì)量的前提下，結(jié)構(gòu)盡可能簡單。3.設(shè)備便于操作，制造成本低。2.2.2 系統(tǒng)工藝過程在進(jìn)行自動裝箱裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，要對方盒裝箱的工藝過程有一個整體的把握，指定裝箱工序。如圖2.2所示，展示了裝箱的整個過程。圖2-2裝箱工藝流程圖2.2.3 系統(tǒng)機械機構(gòu)設(shè)計與分析根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求，進(jìn)行機械結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計。圖2-3所示為自動裝箱裝置的機械結(jié)

24、構(gòu)簡圖。該裝置的單側(cè)裝箱步驟為：1.傳送帶2將貨物運送到推貨機構(gòu)1前；2.推貨機構(gòu)做往復(fù)運動將貨物推入3支撐板上的箱子內(nèi)；3.支撐板下架一定高度后接著重復(fù)1、2步；4.如此再重復(fù)4次后人工換箱；5.到此為止，一箱貨物就完成了裝箱。圖2-3裝置機械結(jié)構(gòu)簡圖流程圖如圖2-4所示。圖2-4裝箱流程圖2.2.4 本章小結(jié)本章主要方盒自動裝箱裝置的工作原理、技術(shù)要求、機械結(jié)構(gòu)和工作流程進(jìn)行總體說明，要求該裝置裝箱速度能達(dá)到25s/箱，每箱24盒，分六次裝箱。該裝置分三部分工作，送貨裝置采用輸送機運輸貨物；推貨裝置主要組成部分為正弦機構(gòu)；移箱裝置主要組成部分為尖底推桿盤形凸輪機構(gòu)。3 執(zhí)行裝置的設(shè)計方盒自

25、動裝箱裝置的推貨裝置和移箱裝置是整個設(shè)計工作的重點。推貨裝置與支承裝置必須緊密配合才能保證裝箱有序進(jìn)行。本節(jié)對自動裝箱裝置按輸送裝置、推貨裝置、移箱裝置的順序進(jìn)行介紹。3.1 輸送裝置的設(shè)計3.1.1 輸送裝置總體概述送貨裝置選用輸送機實現(xiàn)，其主要任務(wù)是將方盒運輸?shù)酵曝浹b置前，因此送貨裝置要與推貨裝置實現(xiàn)連續(xù)配合，要根據(jù)技術(shù)要求和推貨裝置進(jìn)行速度、貨物放置間隔、高度、驅(qū)動裝置等一系列計算。由于運送貨物較輕，因此傳送帶速度不能過大，再考慮到要配合推貨裝置的運動，因此初選傳送帶帶速0.8m/s。3.1.2 輸送機尺寸設(shè)計根據(jù)運輸機械設(shè)計選用手冊，該輸送機構(gòu)應(yīng)選用特輕型帶式輸送機。輸送機布置形式為水

26、平式，帶速0.8m/s，貨物寬度為120mm，帶寬應(yīng)比所輸送貨物橫向尺寸大50100mm4，再根據(jù)推貨機構(gòu)推桿的尺寸設(shè)計，這里取帶寬200mm，輸送帶材質(zhì)選用單層橡膠輸送帶，厚度約10mm，查表可得傳動滾筒數(shù)據(jù)如圖3-1。圖3-1傳動滾筒尺寸托輥數(shù)據(jù)如圖3-2所示。圖3-2托輥尺寸輸送機支架高度根據(jù)支承裝置凸輪尺寸并查表選取655mm。3.2 推貨裝置的設(shè)計3.2.1 推貨裝置總體概述推貨裝置作為箱裝置的重要組成部位，其主要任務(wù)是將輸送過來的方盒貨物推送進(jìn)箱子內(nèi)。主要由一種止轉(zhuǎn)軛機構(gòu)搭配推板組成。簡圖如圖3-3所示。圖3-3傳動滾筒尺寸之所以選擇止轉(zhuǎn)軛機構(gòu)，是由于：1.往復(fù)運動。推貨裝置需重復(fù)

27、進(jìn)行推進(jìn)、回復(fù)的動作，而止轉(zhuǎn)軛機構(gòu)剛好能滿足這種運動要求并且是慢速推進(jìn)、快速返回。且在原有的一邊安排一個支承機構(gòu)的前提下在以推貨裝置為中心的對稱位置再安放一個對稱裝置，充分利用該機構(gòu)的往復(fù)特性來提高裝箱速度。2.正弦運動特性。止轉(zhuǎn)軛機構(gòu)是純正弦運動，速度是余弦，加速度是正弦的，該特性可以增加裝置的運動平穩(wěn)性，并且在往復(fù)運動時推桿達(dá)到最遠(yuǎn)處時會有一個短暫的停頓，保證了貨物推送的穩(wěn)定性5。3.結(jié)構(gòu)簡單。止轉(zhuǎn)軛機構(gòu)只有兩個移動部件，結(jié)構(gòu)較簡單，且容易維護。由于推貨裝置是該設(shè)計中的重要組成部分之一，那么對該部分需要進(jìn)行必要的計算說明。3.2.1 推貨裝置尺寸設(shè)計根據(jù)技術(shù)要求25s/箱，而一箱是6層，由

28、止轉(zhuǎn)軛機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特性與側(cè)推式裝箱機的工作原理知，推板每推一次止轉(zhuǎn)軛機構(gòu)就轉(zhuǎn)一圈，則6層就是推6次，即止轉(zhuǎn)軛機構(gòu)轉(zhuǎn)6圈，在考慮到止轉(zhuǎn)軛機構(gòu)的特殊性，換算出來即1.25秒轉(zhuǎn)一圈即0.8r/s。查資料結(jié)合技術(shù)要求得運動規(guī)律如圖3-4。圖3-4推貨裝置運動位移規(guī)律如圖3-5所示為推貨機構(gòu)涉及到的基本尺寸，根據(jù)技術(shù)要求0.8r/s，根據(jù)止轉(zhuǎn)軛機構(gòu)的運動特性，即最大推貨速度為：v推max=n×2r圖3-5推貨裝置尺寸圖由于推貨裝置與送貨裝置要一直配合運動，兩者之間不能沖突，因此在當(dāng)推桿從開始推進(jìn)到碰到貨物的這段距離即b應(yīng)設(shè)計說明。按理論推桿位移2b的時間應(yīng)大于等于貨物移動一個身位0.24m的時間

29、，再考慮到各種誤差與實際生產(chǎn)制造的情況，這里按1b的時間計算，推桿速度由于是余弦變化，這里按最大推貨速度計算，即v推max=n×2r由于推貨裝置所推貨物質(zhì)量較小，根據(jù)實際生產(chǎn)制造情況，這里初選r=0.15m，a取0.025m，則R=0.175m，d理論長度0.3m，取加工時薄板厚度3mm，高度4cm，則實際長度0.306m，凸出卡扣取半徑10mm，凸出高度為則理論寬度e=20mm，實際寬度0.026m，而轉(zhuǎn)速n=0.8r/s，則v推max=0.8×2×0.150.75m/s傳送帶速度v帶與b與v推max三者之間關(guān)系為b/v推max=0.24/v帶傳送帶速度v帶=0

30、.8m/s，v推max0.75m/s，則b=0.24v推max/v帶=0.24×0.75÷0.80.23m考慮到推桿需固定，則c的存在是有必要的，根據(jù)運動規(guī)律分析知，cb-c，在考慮到承重與成本，因此取c=0.05m。則推桿總長l推=c+b+2R+0.12=0.05+0.23+0.35+0.12=0.75m，實際加工時左右兩端長度l=l推-e實際2 =0.362m實際生產(chǎn)加工初選圓盤厚度取40mm，材料用鋁合金材料。如圖3-6所示為推桿與推貨機構(gòu)箱體的固定方式，不難看出，推桿與固定部位將經(jīng)常進(jìn)行摩擦，因此推桿與固定內(nèi)圈選用鍍鉻處理，鍍鉻后鍍鉻層具有很高的硬度，且具有很好的耐

31、磨性，潤滑摩擦下摩擦系數(shù)為0.34。推桿與豎直滑軌同樣采用該方式加工。推桿圓柱半徑取r推=15mm。以上未涉及材料均選用45鋼加工。圖3-6推桿固定方式大概形狀3.3 移箱裝置的設(shè)計3.3.1 移箱裝置總體概述該移箱裝置需要能夠?qū)崿F(xiàn)間歇下降與往復(fù)運動，利用機械方面相關(guān)知識可設(shè)計一種尖底推桿盤形凸輪機構(gòu)，利用凸輪的運動特性，來實現(xiàn)箱體的5次間歇下降與往復(fù)運動。3.3.2 盤形凸輪機構(gòu)尺寸設(shè)計根據(jù)推貨裝置的運動特性可知，推貨裝置需推送6次完成一次裝箱，則支承裝置需間歇下載5次即可，每次下降高度即為一層貨物的高度h1=30mm，每次間歇時間應(yīng)大于等于推貨機構(gòu)從開始推貨到推貨結(jié)束的時間，一次間歇加一次

32、下降的時間應(yīng)等于推貨裝置推送一層貨物的時間即1.25s，為節(jié)省時間，推貨裝置第一層推貨可對應(yīng)凸輪上升時的一段時間。 凸輪基圓半徑初取r0=150mm，最大行程為5層貨物高度h=150mm，查資料16得對心直動尖底推桿盤形凸輪機構(gòu)的理論輪廓方程式為:x=(r0+s)siny=(r0+s)cos利用excel結(jié)合AutoCAD繪制出凸輪機構(gòu)的輪廓，凸輪excel參數(shù)如圖3-7所示凸輪廓線部分點的坐標(biāo)如下表3-1所示。表3-1支承凸輪外廓線部分參數(shù)sr0+s xy0°3°6°9°12°.75°78°81°84°

33、87°0.05.010.015.020.0.126.0132.0138.0144.0150.0150.0155.0160.0165.0170.0.276.0282.0288.0294.0300.00.20860.82551.82373.15954.1746.4.77463.15951.82370.82550.20860.00008.112016.724525.811635.3449.266.5955275.8376284.4542292.3894299.5888150.0000154.7875159.1235162.9685166.2850.71.434058.631045.0531

34、30.731315.7007圖3-7尖底從動件盤形凸輪部分?jǐn)?shù)據(jù)繪制出凸輪如圖3-8所示。圖3-8尖底從動件盤形凸輪形狀可以看出將凸輪推程的最后3°加上回程的前87°構(gòu)成五次間歇下降的總行程，結(jié)合推貨裝置的運動運動狀況，即每18°對應(yīng)推貨機構(gòu)推一層貨物的時間，即凸輪每轉(zhuǎn)動18°所需要時間為1.25秒，則凸輪轉(zhuǎn)一圈需要時間25秒，則凸輪轉(zhuǎn)速為n=2.4r/min。之所以選擇18°為一次的下降角度，是因為考慮到間歇時間應(yīng)大于等于推貨機構(gòu)從開始推貨到推貨結(jié)束的時間，根據(jù)圖3-1可推出該時間應(yīng)為：t推=cos-1233590°×0.3

35、1250.17s則間歇時間應(yīng)大于等于0.17s，為便于加工與計算，取6°為一次間歇時間，對應(yīng)間歇時間：t間=6°18°×1.250.42s符合要求。支承板固定方式和形狀設(shè)計采用如圖3-9所示形式。a-盤形凸輪機構(gòu)，b-滑桿，c-尖底推桿，d-滑套，e-支承板，f-擋板圖3-9移箱裝置尺寸及形狀尺寸A為支承板到地面距離，根據(jù)輸送裝置的尺寸設(shè)計，該尺寸應(yīng)與輸送機輸送帶到地面距離一致，則尺寸A=800mm；尺寸B為套筒長度為50mm；尺寸C為支承板厚度，根據(jù)承重情況與生產(chǎn)，選用與輸送帶厚度一致，則C=10mm，且支承板為260×160×10

36、等薄板；D為套筒長度相對支承板高出長度為20mm；E為滑桿直徑，滑桿只起到限制支承板水平方向的移動，取E=20mm；F為套筒直徑，取F=30mm；G為擋板寬度，與支承板寬度一致，考慮到紙箱厚度等，厚度G比貨物兩端各多出10mm，即G=260mm，擋板尺寸260×100×5，且兩側(cè)同樣有擋板安置，尺寸140×100×5；H為尖底推桿直徑取30mm；I為尖底推桿長度，根據(jù)整體尺寸分配與工作情況，這里取I=150mm?；瑮U與滑套均采用45鋼，表面鍍鉻，摩擦系數(shù)0.34，支承板采用45鋼，尖底推桿采用45鋼且與支承板焊接連接，底部錐型表面鍍鉻，盤形凸輪采用45鋼

37、，與尖底接觸表面鍍鉻處理，凸輪厚度取5cm，凸輪由于所設(shè)計體積較大，這里采用鋁合金材料，鋁合金材料單位體積質(zhì)量小，強度比較高，塑性好，密度為2.7g/cm3，其他未提到部件均按45鋼選材。3.4 循環(huán)圖設(shè)計根據(jù)對推貨裝置與移箱裝置的運動分析，兩者的運動循環(huán)圖如圖3-10所示。圖3-10循環(huán)圖3.5 本章小結(jié)本章對各裝置的具體尺寸、運動情況、材料使用做了具體的計算與分析。最終確定送貨裝置帶速0.8m/s；推貨裝置速度1.25s/層，即0.8r/s；支承裝置凸輪推程150mm，基圓半徑150mm，速度為2.4r/min，由于凸輪體積較大，選用鋁合金材料。4 驅(qū)動設(shè)計由于本設(shè)計采用多驅(qū)動方式，因此各

38、裝置分開進(jìn)行驅(qū)動設(shè)計。4.1 送貨裝置驅(qū)動設(shè)計由3.1可知送貨裝置采用輸送機來實現(xiàn)送貨，特輕型帶式輸送機可根據(jù)運輸機械設(shè)計手冊直接選用驅(qū)動裝置。橡膠與紙盒摩擦系數(shù)取1計算，輸送機送貨做功:W=Ff·s=m盒×g×0.24×688JP=Wt=88910w查資料可直接選用特輕型風(fēng)冷式電動滾筒，分為電機外裝式和電機內(nèi)裝式兩種，根據(jù)工作情況這里選用電機外裝式，型號為：XD20-0.55/0.8，額定功率0.55kw電機外裝，減速器內(nèi)裝，電機外部長度K265。具體形式如圖4-1所示圖4-1驅(qū)動裝置4.2 推貨裝置驅(qū)動設(shè)計1.根據(jù)3.2尺寸計算與選材，接下來進(jìn)行推貨

39、機構(gòu)的功率計算。推桿與滑軌采用焊接連接，整體采用45鋼材料，45鋼密度為7.85g/cm3，推桿總體積為：V推=2×l×2r推=2×36.2×2×1.5682350mm3推桿質(zhì)量：m推=V推45=682350×7.855.40kg，考慮到表面鍍鉻等生產(chǎn)因素取m推=10kg滑軌體積：V滑=s底h滑=（28×2+2）×0.3×474740mm3滑軌質(zhì)量：m滑=V滑45=74740×7.850.59kg，考慮到內(nèi)表面鍍鉻等生產(chǎn)因素取m滑=2kg則可求出其在上述給定方式下的摩擦力：Ff1=（m推+m滑）

40、gf摩擦系數(shù)f=0.34，則Ff1=（10+2）×9.8×0.3439.99N推貨機構(gòu)推每層貨物克服該摩擦所做的功：W1=Ff1·s1而s1=0.6m，則W124.00J。一層貨物重量1kg，實際計算取極限承重20kg，這里輸送帶與貨物之間摩擦系數(shù)取1計算，則摩擦力Ff2=196N，則克服摩擦力做功：W2=Ff2·s2=196×0.1223.52J滑軌與卡扣間摩擦力按最大值計算：Ff3=（Ff1+Ff2）f80.24N克服該摩擦所做功：W3=Ff3·s3而s3=1.2m，則W396.29J。則推貨機構(gòu)運動一個周期對貨物和推桿所要做功大

41、約W144J對應(yīng)功率P=Wt=1441.25116w圓盤體積：V盤=r推2h滑=×17.52×43848460mm3圓盤質(zhì)量：m盤=V盤鋁合金=3848460×2.710.4kg圓盤轉(zhuǎn)動慣量：J=12mvw20.16kg/m2圓盤功率：P=12Jw2223w則總功率：P總=339w2.粗算輸入軸直徑。軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。初步估算軸端直徑得查表選取=11021mm軸的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4-2。圖4-2軸結(jié)構(gòu)簡圖考慮軸端有兩個鍵槽則查資料17得=21×1.1=23.1，取=30mm初選電機型號Y112M-418，轉(zhuǎn)速1440r/min，額定功率4000

42、w，查表知輸出軸直徑28mm，可求得減速比：i=144048=30則查資料選用減速器型號KWU80，輸出軸直徑38mm，輸入軸直徑25mm查表得減速器與推貨機構(gòu)輸入軸之間聯(lián)軸器選用型號GY5。則電動機輸出軸直徑28mm與減速器之間聯(lián)軸器選用型號GY4。機器機架高度應(yīng)與支承機構(gòu)凸輪不沖突，則機架高度h600mm，而輸送機輸送帶距地高度為0.8m，輸送帶厚度0.01，則機架高度取0.59。4.3 支承機構(gòu)驅(qū)動設(shè)計1.根據(jù)上述尺寸計算與選材計算該機構(gòu)的功率。支承板與尖底推桿采用焊接連接，整體采用45鋼材料，45鋼密度為7.85g/cm3，支承板總體積為：V支=26×l4×1=36

43、4000mm3支承板質(zhì)量：m支=V支45=364000×7.852.86kg，推桿體積按圓柱體計算：V推=s底h推=（×1.52）×15106030mm3推桿質(zhì)量：m推=V推45=106030×7.850.84kg，擋板總體積：V擋=26×10×0.5+14×10×0.5×2=270000mm3擋板總質(zhì)量：m擋=V擋45=270000×7.852.12kg滑套總體積：V套=（×1.52-×12）×5×2=39270mm3滑套總質(zhì)量：m套=V套45=3927

44、0×7.850.31kg貨物質(zhì)量按一直一箱重量即6kg計算，則凸輪需支承重量12.13kg，設(shè)定極限支承重量按100kg，則支撐貨物做功：W=F·S=100×9.8×0.15=147J則功率：P=wt=147917w凸輪面積由CAD軟件得出s約為1180cm2，則體積為：V凸=1180×5=5900000mm3凸輪質(zhì)量：m凸= 5900000×2.7=15.93kg由于凸輪轉(zhuǎn)速較慢，可將凸輪功率轉(zhuǎn)化為求凸輪上下位移所做功與時間比，則功率：P=wt=15.93×9.8×0.1593w凸輪體積：V凸=r凸2h =

45、15;202×56283190mm3凸輪質(zhì)量：m凸=V凸鋁合金=6283190×2.717kg凸輪轉(zhuǎn)動慣量：J=12mr20.34kg/m2凸輪功率：P=12Jw2474w則總功率：P總=484w2.粗算輸入軸直徑。軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。初步估算軸端直徑得查表選取=11065mm軸的結(jié)構(gòu)示意圖同圖3-8.考慮軸端有兩個鍵槽=65×1.1=71.5，取=80mm初選電機型號Y132S-6，轉(zhuǎn)速960r/min，額定功率3000w，查表知輸出軸直徑38mm，可求得減速比：i=9602.4=400則查資料選用減速器型號TB4HH5，輸入軸直徑30mm，輸出軸直徑

46、95mm，則電動機輸出軸直徑38mm與減速器之間聯(lián)軸器選用型號GY5,查表得減速器與凸輪機構(gòu)輸入軸之間聯(lián)軸器選用型號GYS9。4.4 本章小結(jié)本章主要對各裝置得驅(qū)動部分進(jìn)行了仔細(xì)的計算與分析。根據(jù)各裝置的功率再結(jié)合實際工作情況選擇對應(yīng)的電動機、減速器及聯(lián)軸器。輸送機驅(qū)動方式選用特輕型風(fēng)冷式電動滾筒，型號為：XD20-0.55/0.8；推貨裝置選用電機型號Y112M-4，減速器型號KWU80，聯(lián)軸器型號GY5，GY4。支承裝置電機型號Y132S-6，減速器型號TB4HH5，聯(lián)軸器選用型號GY5，GYS9。5 主要零件設(shè)計及校核5.1 推貨裝置軸的設(shè)計1.輸入軸上的功率P1、轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1P1

47、 = 339w n1 = 48 r/min T1 = 23.08 N·m2. 初步確定軸的最小直徑為d=30mm3. 求作用在軸上的力圓盤斷直徑d1=38mmFt=2T1d1=2×1000×23.0838=1214.8NFr=m盤g=10.39×9.8=102N4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖5-1.圖5-1推貨機構(gòu)輸入軸5.根據(jù)軸定位要求確定軸的各段直徑和長度（1）為了滿足圓盤的定位要求，CD軸段長度至少65mm，兩端在考慮用墊圈等，則l4=65mm，d3=38mm，l1根據(jù)實際運動狀況取l1=30mm，軸徑應(yīng)大于聯(lián)軸器端取d1=35mm，查表得l2=4，d2=4

48、6mm，墊圈l3=5mm，l5=4mm，d4= d1=35mm，l6=l1=30mm，EF斷與聯(lián)軸器連接，取l7=80mm，軸徑d5 =30mm。（2）初步選擇滾動軸承。因軸承只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)d1 = 35 mm，由軸承產(chǎn)品目錄中選擇深溝球軸承6207，其尺寸為d×D×B =35×80×21 mm 。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。6.軸的受力分析和校核（1）作軸的計算:根據(jù)6207型軸承查手冊得B=21mm圓盤中點距左支點距離L1 = l4/2+ l3+ l2+21/2 =52mm圓盤中點距右支點距離L2 =

49、 l4/2+l5+21/2 =47mm聯(lián)軸器中點距右支點距離L3 =l7/2+21/2 =50.5mm圓盤所受切向力Ft=50N，徑向力Fr=102N,聯(lián)軸器段扭矩T=1136.9N·m（2）計算軸的支反力：水平面支反力：FNH1=FtL1L1+L2=50×5252+47=26.3NFNH2=FtL2L1+L2=50×4752+47=23.7N垂直面支反力：FNV1=FrL1L1+L2=102×5252+37=53.6NFNV2=FrL2L2+L3=102×4752+47=48.4N（3）計算軸的彎矩，并做彎矩圖5-2：截面A處的水平彎矩：MH

50、=FNH1L1+FNH2L22=26.3×52+23.7×472=1240.75N·mm截面A處的垂直彎矩：Mv=FNV1L1+FNV2L22=53.6×52+48.4×472=2531N·mm截面A處的合成彎矩：M=MH2+MV2=1240.752+25312=2818.8N·mm（4）按彎扭組合強度條件校核軸的強度：通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面的強度。必要時也對要其他危險截面（轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面）進(jìn)行強度校核。根據(jù)公式取aa= 0.3，則有：ca=M2+(T)2W=2818.82+0.3×113

51、6.920.1×383=0.5MPa-1=60MPa故設(shè)計的軸有足夠的強度，并有一定的裕度。圖5-2彎矩圖5.2 支承裝置軸的設(shè)計1.輸入軸上的功率P1、轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1P1 =484w n1 = 2.4 r/min T1 = 79.6 N·m2. 初步確定軸的最小直徑為d=80mm3. 求作用在軸上的力凸輪斷直徑d1=90mmFt=2T1d1=2×1000×79.690=1768.9NFr= m凸g=15.93×9.8=156.2N4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖5-3.圖5-3支承機構(gòu)輸入軸5.根據(jù)軸定位要求確定軸的各段直徑和長度（1）為了滿足凸輪的

52、定位要求，CD軸段長度至少90mm，兩端在考慮用墊圈等，則l4=90mm，d3=90mm，l1根據(jù)實際運動狀況取l1=40mm，軸徑應(yīng)大于聯(lián)軸器端取d1=85mm，查表得l2=6，d2=100mm，墊圈l3=5mm，l4=90mm，l5=5mm，d4= d1=85mm，l6=l1=40mm，EF斷與聯(lián)軸器連接，取l7=140mm，軸徑d5 =80mm。（2）初步選擇滾動軸承。因軸承只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)d1 = 85 mm，由軸承產(chǎn)品目錄中選擇深溝球軸承6217，其尺寸為d×D×B =85×150×28 mm 。至此，已初

53、步確定了軸的各段直徑和長度。6.軸的受力分析和校核（1）作軸的計算:根據(jù)6217型軸承查手冊得B=28mm圓盤中點距左支點距離L1 = l4/2+ l3+ l2+28/2 =69mm圓盤中點距右支點距離L2 = l4/2+l5+28/2 =64mm聯(lián)軸器中點距右支點距離L3 =l7/2+28/2 =84mm圓盤所受切向力Ft=40.5N，徑向力Fr=285.5N,聯(lián)軸器段扭矩T=17054N·m（2）計算軸的支反力：水平面支反力：FNH1=FtL1L1+L2=40.5×6969+64=21NFNH2=FtL2L1+L2=40.5×6469+64=20N垂直面支反力

54、：FNV1=FrL1L1+L2=285.5×6969+64=148NFNV2=FrL2L2+L3=285.5×6469+64=137N（3）計算軸的彎矩，并做彎矩圖5-2：截面A處的水平彎矩：MH=FNH1L1+FNH2L22=21×69+20×642=1364.5N·mm截面A處的垂直彎矩：Mv=FNV1L1+FNV2L22=148×69+137×642=9490N·mm截面A處的合成彎矩：M=MH2+MV2=1364.52+94902=9588N·mm（4）按彎扭組合強度條件校核軸的強度：通常只校核軸

55、上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面的強度。必要時也對要其他危險截面（轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面）進(jìn)行強度校核。根據(jù)公式取aa= 0.3，則有：ca=M2+(T)2W=95882+0.3×1705420.1×853=0.2MPa-1=60MPa故設(shè)計的軸有足夠的強度，并有一定的裕度。圖5-4彎矩圖5.3 本章小結(jié)為了保障機器的安全運作，本章主要進(jìn)行關(guān)鍵零件的強度校核。校核結(jié)果顯示所設(shè)計推貨裝置輸入軸與移箱裝置輸入軸均符合強度要求。6 箱體及其他輔助部件設(shè)計6.1 輸送裝置支架設(shè)計輸送裝置支架結(jié)構(gòu)及尺寸查表得如圖6-1，6-2所示。圖6-1輸送機支架圖6-2輸送機支架支架主要采用角鋼，該種支架適合本設(shè)計的地面型水平運輸。6.2 推貨裝置箱體設(shè)計推貨裝置中的正弦機構(gòu)箱體尺寸及結(jié)構(gòu)如圖6-3所示。圖6-3正弦機構(gòu)箱體6.3 推貨裝置擋板設(shè)計為了保證避免推貨時后面貨物影響，設(shè)計擋板使推貨時被推貨物與后續(xù)貨物分開。如圖6-4所示。圖6-4推貨擋板6.3 本章小結(jié)本章主要對各裝置的箱體機架等輔助部件進(jìn)行設(shè)計說明。輸送機、電機及減速器支架采用角鋼材料，推貨裝置箱體及其他輔助部件材料選用45鋼材料