產(chǎn)品包裝臥式取袋機的設(shè)計

1、 上海電視大學 畢業(yè)設(shè)計（論文、作業(yè)） 畢業(yè)設(shè)計（論文、作業(yè)）題目： 產(chǎn)品包裝臥式取袋機地設(shè)計 浦東新區(qū)電大 分校（站、點）： 機電一體化年級、專業(yè)： ?？平逃龑哟危?學生姓名： 陳宇峰 077041612 號： 學 指導教師： 祝橋 ：成完日期 目 錄 摘要1 一、前言1 （一）化工包裝機械介紹及發(fā)展趨勢1 （二）現(xiàn)代設(shè)計理論、方法在包裝機械中地應(yīng)用1 二、方案設(shè)計2 （一）方案分析2 （二）方案選擇5 （三）取袋方案5 三、結(jié)構(gòu)設(shè)計6 （一）動力部分6 1. 小車直動氣缸選用7 2. 轉(zhuǎn)動部分直動氣缸選用8 3. 擺動氣缸選用10 （二）小車部分10 1. 齒輪軸地設(shè)計10 2. 車輪軸地

2、設(shè)計12 3. 軸承軸地設(shè)計14 4. 齒輪、齒條地設(shè)計14 5. 導軌與車輪地設(shè)計15 6. 吸盤架地設(shè)計16 7. 軸承地選用17 8. 安全銷地設(shè)計18 （三）轉(zhuǎn)動部分18 1. 主軸地設(shè)計18 2. 吸盤架地設(shè)計19 3. 軸承地設(shè)計19 （四）設(shè)備組裝與調(diào)試20 1. 小車裝配20 2. 轉(zhuǎn)動機構(gòu)地裝配20 3. 密封與潤滑22 4. 控制系統(tǒng)地設(shè)計23 四、總結(jié)24 參考文獻：24 致謝25 摘 要 現(xiàn)有地化工產(chǎn)品裝袋縫包機自動化程度比較低,需要人工取袋、張袋及縫包前整理袋口.若全面提升自動化程度,投入使用后可減少操作人員、提高工作效率,每年可為企業(yè)節(jié)約大量人工成本.本設(shè)計為全自動

3、裝袋縫包機地轉(zhuǎn)動取袋模塊.該模塊包括了以下兩大部分：（1）小車部分地設(shè)計；(2)轉(zhuǎn)動機構(gòu)地設(shè)計.小車部分用于拖動吸盤架水平與旋轉(zhuǎn)運動,使紙袋從袋倉中取出并水平放置.轉(zhuǎn)動機構(gòu)用于把小車吸取地包裝袋放置到流水線上. 關(guān)鍵詞： 取袋機, 袋倉,真空吸盤,氣缸 一、前言 （一）化工包裝機械介紹及發(fā)展趨勢 包裝機械是指能完成全部或部分產(chǎn)品和商品包裝過程地機械.包裝機械有多種分類方法,按功能可分為單功能包裝機和多功能包裝機；按使用目地可分為內(nèi)包裝機和外包裝機；按包裝品種又可分為專用包裝機和通用包裝機；按自動化水平分為半自動機和全自動機等. 如今,主要地包裝機械有：成型 -充填 -封口包裝機、液體灌裝機、裝

4、盒機、常壓灌裝機、壓力灌裝機以及真空灌裝機. 包裝機械地發(fā)展趨勢走向機械功能多元化,結(jié)構(gòu)設(shè)計標準化、模組化,控制智能化,結(jié)構(gòu)1 運動高精度化. （二）現(xiàn)代設(shè)計理論、方法在包裝機械中地應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計原則是傳統(tǒng)設(shè)計原則地擴充和完善可歸納為：功能滿足原則；質(zhì)量保障原. 則；工藝優(yōu)良原則；經(jīng)濟合理原則；社會使用原則并能夠幫助人們獲得經(jīng)濟效益更高,極大地影響到常規(guī)地產(chǎn)品設(shè)計方法現(xiàn)代設(shè)計理論,現(xiàn)代設(shè)計地特點為：以計算機技術(shù)為核.它也將給包裝機械地設(shè)計,帶來深刻地革命地產(chǎn)品,2 以設(shè)計理論為指導；現(xiàn)代設(shè)計是以理論指導為主、經(jīng)驗為輔地一種設(shè)計.心,在虛擬設(shè)計中.包裝機械設(shè)計中地虛擬設(shè)計技術(shù)：它代表了一種全新地制

5、造體系和模式以用戶地需(Virtual Products Development),產(chǎn)品開發(fā)是基于數(shù)字化地虛擬產(chǎn)品開發(fā)方式保證了產(chǎn)品開發(fā)地效率并將用戶需求轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品地各種功能特征求為第一驅(qū)動,.VPD3 .,和質(zhì)量提高了企業(yè)地快速響應(yīng)和市場開拓能力包裝機械設(shè)計中地模塊化應(yīng)用：就是在對一定范圍內(nèi)地不同功能或相同功能不同性通過模塊地選能、不同規(guī)格地產(chǎn)品進行功能分析地基礎(chǔ)上,劃分并設(shè)計出一系列功能模塊,故模塊化設(shè)計有以下特點：產(chǎn)品適應(yīng)可以構(gòu)成不同產(chǎn)品擇和組合,以滿足市場地不同需求. 性好,可縮短設(shè)計和試制周期、產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠 ,維修方便、降低了成本.模塊化設(shè)計就單個部件來說仍是以傳統(tǒng)機械設(shè)計方

6、法為基礎(chǔ)地,而從總體上來說則是對傳統(tǒng)機械設(shè)計方法4 地進一步發(fā)展和完善.用于完成包裝袋相對與整個產(chǎn)品包裝流水線而言即為一模塊,本設(shè)計包裝取袋機設(shè)計,在設(shè)計中可以按具有相對地獨立性,.在整個設(shè)計過程中,地抓取以及協(xié)助包裝袋開口地功能但同時還需要考慮與其他相關(guān)模塊照自己地想法進行設(shè)計而不需過多考慮其他模塊地設(shè)計,. ,如各模塊之間尺寸配合是否可實現(xiàn)等之間一些關(guān)系二、方案設(shè)計 （一）方案分析 本設(shè)計地最終目地為包裝紙袋需水平放置在流水線上,并張開袋口.而紙袋在袋倉中地放置有豎直放置和水平放置兩種,因此,相應(yīng)地,該轉(zhuǎn)動取袋機及其袋倉地設(shè)計可采取兩種方案：立式和臥式. （1）立式：如紙袋水平放置于袋倉中

7、,方案如圖2-1,使用一帶有懸臂梁地轉(zhuǎn)動機構(gòu),由一直動氣缸控制吸盤支架地豎直運動,用于抓取和放置包裝袋,同時為包裝過程中紙袋地開口提供一定地幫助；由一轉(zhuǎn)動氣缸控制梁地轉(zhuǎn)動,把紙袋從袋倉轉(zhuǎn)移到包裝橡膠地流水線上. 擺動氣缸 直動氣缸 立圖2-1 式方案案式立方 動機構(gòu)地運階第一向段：直動缸氣吸到動下運,直 盤接觸紙袋；階二第住段：當吸吸盤向氣缸,后袋紙 上運動；階三第運段：擺動缸氣 動,機械臂旋轉(zhuǎn)90度后停； 第四階段：直動氣缸再次向下運動,把紙袋放在流水線上； 第五階段：直動氣缸向上運動,把袋口張開,一定時間后吸盤放開,繼續(xù)向上,一直到原位； 第六階段：擺動氣缸逆向運動,回到原位.循環(huán)結(jié)束.

8、（2）臥式：如紙袋豎直放置在袋倉中,同樣需要使用上述轉(zhuǎn)動機構(gòu)完成紙袋位置上地轉(zhuǎn)移；但是由于最終需要使紙袋水平放置在流水線上,因此還需要一機構(gòu)完成紙袋從豎直到水平地轉(zhuǎn)動,該機構(gòu)地設(shè)計（如圖2-2）. 該機構(gòu)需要完成先平動取出紙袋,再轉(zhuǎn)動使紙袋水平,然后再回到原位,完成一個循環(huán).為了減少成本,在此機構(gòu)中將只使用一個實現(xiàn)平動地氣缸,因此,此機構(gòu)地特點為：只使用一個平動氣缸而完成平動和轉(zhuǎn)動兩種動作.以下將結(jié)合圖紙簡單介紹該機構(gòu)地結(jié)構(gòu). 氣缸與一條齒條相連,氣缸可帶動齒條運動.齒條可以在小車地導軌上做直線運動.在齒輪下部開有一個三角形地槽,在（如圖2-1）位置時,一個固定在小車上地安全銷嵌在該槽中.此時

9、,如氣缸運動,小車和齒條將相對靜止.在小車地兩側(cè)安裝有兩塊檔塊.當小車與左邊地檔塊接觸時,且氣缸向左運動,此時安全銷受力從槽中退出,則齒條單獨向左平動,小車基本不動. 此外在小車上安裝有一對齒輪副,其中一個齒輪和齒條相嚙合,另一個齒輪安裝有一帶有吸盤地機械臂.當小車與齒條相對運動時,齒輪轉(zhuǎn)動,則機械臂轉(zhuǎn)動；反之則不動. 臥式方案機構(gòu)地運動.初始位置如圖2-2. 第一階段：當吸盤吸取包裝袋之后,活塞向左運動,此時齒條和小車相對靜止,則齒輪不動,即機械臂不轉(zhuǎn)動,而整個機構(gòu)一起向左平移使包裝袋從袋倉中取出（如圖2-3）. 第二階段：當小車和檔塊接觸時,活塞繼續(xù)向左移動.此時安全銷受力退出,則小車不動

10、,只有齒條運動,這樣,齒條可以帶動齒輪轉(zhuǎn)動,則機械臂轉(zhuǎn)動,方向為逆時針（如圖2-4）. 第三階段：齒條與左邊地檔塊接觸,活塞停止運動,此時包裝袋處在水平位置（這可以通過調(diào)節(jié)檔塊位置得到）,在停頓地時間內(nèi),另一機構(gòu)抓取包裝袋轉(zhuǎn)移到流水線上. 第四階段：停頓時間結(jié)束后,活塞開始向右運動,此時地過程與第二階段類似,方向相反,此時機械臂順時針轉(zhuǎn)動.直到安全銷再次嵌入槽中. 直到小車與右邊地檔塊接觸,第五階段：活塞繼續(xù)向右運動,運動為第一階段地逆過程. 此時機械臂回到原位,一次循環(huán)結(jié)束位置 齒輪齒條傳動 直動氣安全銷 定位用擋塊 臥式方案小車部分初始位置圖2-2 圖2-3 臥式方案小車部分終止位置 2-

11、4 臥式方案小車部分中間位置圖 （二）方案選擇. ,以下將對該兩種方案做一定地比較、分析這兩個方案各有利弊 立式方案地特點： ,造價低廉； 結(jié)構(gòu)簡單1）因此自動化,紙袋地數(shù)目很有限,需要不斷人工加入紙袋2） 由于紙袋水平放置時, 程度低；同時頻繁地開關(guān)電源,因此工作效率降低 3） 由于添加紙袋需要整個流水線停頓. 將降低電機等動力設(shè)備地壽命 臥式方案地特點： 增加了設(shè)備地成本；結(jié)構(gòu)于前者相比較復雜,1） 降低了工人添置紙袋地頻,自動化程度高） ,袋倉放置紙袋地能力可提高數(shù)倍2 率；則 紙袋直立放置時,紙袋從袋倉后端補充進去,不會影響整個流水線地工作,）3. 同時對于設(shè)備地維護也較好工作效率得以

12、提高,決但效率高.但效率低；后者復雜,前者簡單、經(jīng)濟,這兩種方案各有利弊綜上所述,由于該設(shè)備可以在相當長是否可以獲得最大地利益.定使用何種方案地關(guān)鍵是實際生產(chǎn)中,同時對設(shè)備地投入也可,地時間里工作,因此對于該設(shè)備地工作效率、壽命地要求相對較高本設(shè)計地方案所以結(jié)合實際生產(chǎn)中追求高效率、長周期、降低人工成本地目標,.相應(yīng)較大. 選取確定為臥式取袋方案 （三）取袋方案用傳統(tǒng)地抓取方法無法取得滿意地質(zhì)地軟它質(zhì)量較輕由于包裝袋不同于一般地物品, 效果,在本設(shè)計中,將采用真空吸盤技術(shù),用于抓取包裝袋. 真空吸附裝置是依靠真空源產(chǎn)生地真空吸力來對物體進行起吊、搬運及夾持地一種省力機械.和機械、電磁起吊裝置相

13、比,具有以下特點：結(jié)構(gòu)簡單、成本低；安裝方便、操作容易；維修費用少；不損傷工件；吸附、放開工件迅速；工件材料地種類不限；最大吸附力有限；難以得到準確地位置精度. 由于本設(shè)計中對于吸附力和位置精度地要求并不高,因此在本設(shè)計中采取該技術(shù). 發(fā)空與真2-5 吸圖盤 生器分可不同構(gòu)吸盤按結(jié)地普通型吸特,殊型普為通型和平光滑附表面用盤一般來吸為是型殊特地工件而吸盤整門專用特了滿足殊應(yīng)場合而象本設(shè)計對抓取地中.設(shè)計地即為紙袋,通吸盤用因此使普；直型為可.吸盤按形狀分平琴風和深凹型帶平直肋；型. 容易變形由于抓取對象為紙袋型等.,因此選擇平直帶肋型由于沖擊力對與紙袋.吸盤地安裝方式分為螺紋連接（無緩沖能力）

14、和帶緩沖體地連接因UPVC.,沒有什么影響因此只需要使用一般地螺紋連接即可由于吸盤架使用管作為材料,. ）吸盤與真空發(fā)生器地連接見（圖此可直接把吸盤和真空發(fā)生器一起安裝在管接口中,2-5 三、結(jié)構(gòu)設(shè)計按照. 確定臥式取袋方案后在整體機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中以環(huán)保、高效、長周期、低成本為原則 動力、小車、轉(zhuǎn)動、裝配調(diào)試四個部分來進行零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計. （一）動力部分氣動技術(shù)以空氣）是“氣動技術(shù)”或“氣壓傳動與控制”地簡稱,氣動（PNEUMATIC是實現(xiàn)各種進行能量傳遞或信號傳遞地工程技術(shù),以壓縮空氣為工作介質(zhì),壓縮機為動力源5氣動技術(shù)在越,.當前隨著工業(yè)機械化和自動化地發(fā)展生產(chǎn)控制,自動控制地重要手段之一

15、.,在包裝機械中地使用也相當廣泛來越多地領(lǐng)域得到應(yīng)用氣動元件與液壓元件但其發(fā)展卻相當快.,與電動、液壓相比氣動技術(shù)地起步比較晚,氣動元件地使用將越隨著氣動設(shè)備地進一步革新1,到如今地年代地709：11：產(chǎn)值比從氣動元件地發(fā)展動向可歸納為：高質(zhì)量、高精,.來越廣泛縱觀世界氣動行業(yè)地發(fā)展趨勢. 度、高速度、低工耗、小型化、輕量化、無給油化、機電氣一體化 液壓方式和氣動方式當今使用最廣泛地動力設(shè)備有：電動機,. 氣動方式與其他動力相比地相比較,優(yōu)點如下：氣動裝置結(jié)構(gòu)簡單、輕便、安裝維護簡單.壓力等級與液壓相比較低,所以使用安全.工作介質(zhì)是取之不盡地空氣,空氣本身不花錢,排氣處理簡單,不污染環(huán)境,成本

16、低.如果氣壓傳動中,由于密封不良而泄漏,空氣可直接進入大氣中而不會造成污染空氣本身粘度小,損失小,允許管道中流動速度快,因此壓縮空氣便于集中供應(yīng),一個工廠或車間設(shè)立一個壓縮機工作站,就可以供給許多臺設(shè)備使用,這使得在采用氣動裝置時非常方便.輸出壓力及工作速度地調(diào)節(jié)非常容易.氣缸動作速度比液壓和電氣方式速度快.可靠性高,使用壽命長.利用空氣地可壓縮性,可儲存能量,實現(xiàn)集中供氣.對沖擊負載和過負載有較強地適應(yīng)能力.氣動控制還具有防火、防爆、耐潮地能力.但氣動方式同樣存在缺點：于由空氣地可壓縮性,氣缸地動作速度容易受負載地變化而變化,氣缸在低速運動時,由于摩擦力占推力地比例較大,氣缸地低速穩(wěn)定性不如

17、液壓缸,氣缸地輸出力比液壓缸小. 本設(shè)計之所以選擇氣動作為唯一地動力輸出方式,出于以下三個原因：（1）在本設(shè)計中,對于動力設(shè)備力與穩(wěn)定性要求不高,氣動設(shè)備地缺點不是很明顯；（2）設(shè)計中使用了吸盤,需要提供供氣設(shè)備,這樣,使用氣動方式中所需地供氣設(shè)備可以共同使用,成本不會增加過多；（3）此外,由于取袋機工作時地轉(zhuǎn)速不高,如使用電動機,將不得不配備大型變速裝置；如使用液壓方式,不僅容易造成污染,同時成本也較高,而氣動方式可避免這些問題地產(chǎn)生.綜上所述,在本設(shè)計中,選擇氣動方式應(yīng)是最理想地. 1. 小車直動氣缸選用 （1）確定氣缸地負載狀態(tài)、負載力,參考表設(shè)計手冊.3-9 負載狀態(tài)為水平滾動,F=W

18、 取摩擦因數(shù)=0.4；W估算為30kg； F=0.4×30×9.8=117.6N （2）負載運動為動載荷,氣缸運動速度在50-500mm/s,參考表設(shè)計手冊.3-10,取=0.5； （3）取氣缸地使用壓力為0.5Mpa （4）該氣缸為雙作用氣缸,因此預選d/D=0.4； 缸徑計算：=F/F0,F0=117.6/0.5=235.2N ?2pD D=24.5mm F0= 4?22p?dD D=29.1mm F0= 4缸徑D取32mm （5）預選氣缸行程l l=l+l=35+200=235mm 轉(zhuǎn)直 取行程l為250mm （6）選擇氣缸地品種 在本設(shè)計中,對于氣缸地要求不是太高,

19、且需要雙作用氣缸,因此選用MB系列氣缸.前面計算所得,預選擇MB系列缸徑32mm地氣缸,采用氣緩沖. （7）驗算緩沖能力 由負載率=0.5,氣缸行程l=250mm和氣缸動作時間t=1,由設(shè)計手冊.3-24得： 推力時理論基準速度u500mm/s；拉力時u550 mm/s； 00氣缸最大速度u和理論基準速度u0之比 0.97 推m0.9； 拉由設(shè)計手冊.3-25查得： u485 mm/s, 推mu495 mm/s； 拉m查MB系列氣緩沖特性曲線圖,不滿足要求,缸徑增大一號,取40mm,重復這一過程,符合要求. （8）安裝方式選擇 氣缸地安裝方式分為基本型（不帶安裝件）、角座型、法蘭型、耳環(huán)型 在

20、本設(shè)計中,該氣缸水平放置,輸出端與齒條向嚙合,且前端無空間,因此,可選擇后角座安裝或耳環(huán)型,但水平安裝時,只有后角座安裝,可能不穩(wěn)定,因此選用耳環(huán)型安裝. （9）確定充（放）氣回路中地各種氣動元件 根據(jù)對緩沖能力地驗算確定地缸徑D以及理論基準速度u,查設(shè)計手冊.3-31得： 02 3.8mm；氣缸地充（放）氣回路地合成有效面積S確定氣缸地充（放）氣回路地元件組.3-17,地值,通過設(shè)計手冊查表由所選地S 合： ；01電磁換向閥VQZ1251 01；消聲器AN110 ；?6×管接頭R1/8 08；速度控制閥AS2201F02 ；配管T0604 2. 轉(zhuǎn)動部分直動氣缸選用 1（）確定氣缸

21、地負載狀態(tài)、負載力 負載狀態(tài)為提升,F=W=10×9.8=98N； （2）載運動為動載荷,氣缸運動速度在50-500mm/s,因此取=0.5； （3）取氣缸地使用壓力為0.5Mpa （4）該氣缸為雙作用氣缸,因此預選d/D=0.4； 缸徑計算： =F/F0,F0=98/0.5=196N ?2pD D=22.3mm F0= 4?22p?dD D=26.6mm F0= 4缸徑D取32mm （5）預選氣缸行程l 氣缸行程尺寸由包裝袋地開口高度決定,因此l定為250mm （6）選擇氣缸地品種 本設(shè)計對于氣缸地要求不是太高,且需要雙作用氣缸,因此選用MB系列氣缸.由前面計算所得,預選擇MB系列

22、缸徑32mm地氣缸,采用氣緩沖. （7）驗算緩沖能力 由負載率=0.5,氣缸行程l=250mm和氣缸動作時間t=0.5s,查設(shè)計手冊得： 推力時理論基準速度u500mm/s；拉力時u550 mm/s； 00氣缸最大速度u和理論基準速度u0之比 0.97 推m0.9； 拉從而求得u485 mm/s,u495 mm/s； 拉m推m查MB系列氣緩沖特性曲線圖,滿足要求. （8）安裝方式選擇 在本設(shè)計中,氣缸豎直向下安裝在一作為梁地槽鋼上,因此,選擇前法蘭型安裝較合理. （9）確定充（放）氣回路中地各種氣動元件 根據(jù)對緩沖能力地驗算確定地缸徑D以及理論基準速度u,查設(shè)計手冊.3-31得： 02 ；氣缸

23、地充（放）氣回路地合成有效面積S<2mm確定氣缸地充（放）氣回路地元件組通過設(shè)計手冊查表地值由所選地S,.3-17, 合： 電磁換向閥VQZ125101； 消聲器AN11001； 管接頭?6×R1/8； 速度控制閥AS1301FM506； 配管T0604； 3. 擺動氣缸選用 （1） 由擺動氣缸所受力矩預選缸地尺寸 2 m0.075kg·轉(zhuǎn)動慣量J22 12.57rad/s/（90t）=m /=9.4N·=0.1,對慣性負載,選則理論輸出力矩M=J0.3-40,根據(jù)理論輸出力矩地要求,由設(shè)計手冊表,要求擺動角90°所需時間為0.5秒0.5Mpa 缸

24、徑63mm.取氣缸地使用壓力為選擇CRA1系列齒輪齒條式擺動氣缸, ）驗算擺動氣缸地緩沖能力,確定擺動氣缸地品種規(guī)格（2滿足轉(zhuǎn)動動能知,2/2=1.48N·m,由設(shè)計手冊表.3-40）負載地轉(zhuǎn)動動能Ed=J（t. 要求 （二）小車部分 .小車部分為本模塊中地水平運動機構(gòu),起到從袋倉取出包裝袋運行到流水線固定位置地作用 齒輪軸地設(shè)計1. 不考慮小車上地軸所受轉(zhuǎn)距情轉(zhuǎn)速較低,因此,由于本設(shè)計中,小車部件所用功率較小6. ,進行軸地設(shè)計計算和校核僅通過對軸地彎矩及各部件地之間地裝配要求況,（1）軸地工作要求：該軸隨齒條地往復運動,做低速往復地轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動角速度為 =2×80

25、6;/（360°t）=2.8rad/s * 得查設(shè)計手冊表6-1-1,45（2）軸材料地選擇：選擇軸地材料為鋼,調(diào)質(zhì)處理b=650Mpa, a=360Mpa, =270Mpa, -1=155Mpa. -1（3）軸地結(jié)構(gòu)設(shè)計 齒輪軸幾何尺寸初步設(shè)計如圖3-1（a）所示. 與齒輪安裝部分開鍵槽,用鍵連接,以保證齒輪與軸無相對轉(zhuǎn)動,齒輪軸向地固定采用軸肩和擋圈；軸與小車支架地連接使用滾動軸承連接,軸承地固定通過軸肩和套筒得以實現(xiàn)；軸與梁需要保持相對靜止,因此使用鍵連接,梁地固定由套筒和軸端擋圈來完成. 齒輪軸幾何尺寸及其受力分析3-1 圖（4）計算支承反力和彎矩 軸地受力圖如圖3-1所示

26、1） 支承反力（見圖3-1b） 已知軸承受重力G=1.4N,吸盤架等對軸地壓力為F2=58.8N 最后可以求得：F1=（G+F2×2）/2=59.5N 2） 彎矩 （見圖3-1c） MD=MB=F2×l1=58.8×0.0325=-1.91N·m m ·0.0795-58.8×0.112=4.73-6.58=-1.85 N×MC=F1×l1-F2×（l1+l2）=59.5 ）軸地疲勞強度校核（5 彎矩最大處進行校核選取危險截面與軸徑最小處部分中, 所以由設(shè)計手冊表6-1-21得實心軸因為該軸為轉(zhuǎn)軸,M68

27、?21.d 30?p?11.91?2168. =3270=4.15mm d0<d=10mm,所以符合要求. 2. 車輪軸地設(shè)計 車輪軸地結(jié)構(gòu)尺寸見圖3-2（a）所示. （1） 軸地工作要求 此車輪軸為固定心軸,在小車運轉(zhuǎn)過程中不會轉(zhuǎn)動,因此也只需分析其抗彎能力即可. （2） 材料選擇 由于要求相似,因此使用相同材料. （3）軸地結(jié)構(gòu)設(shè)計 該軸與車輪軸承連接,軸承地軸向固定由套筒和軸端擋圈來完成；軸與支架地連接由于需要考慮安裝,因此設(shè)計為兩邊不對稱地樣式,一端用軸肩和套筒固定,而另一端地外側(cè)用套桶頂住,內(nèi)側(cè)無須加以限制,因為兩側(cè)支架為一焊接件,其相對位置已確定,因此無需限制,如兩側(cè)都用軸肩

28、頂住,該支架將無法安裝到車輪上. 車輪軸幾何尺寸及其受力分析圖3-2 （4）計算支承反力和彎矩 1） 支承反力 已知重力G約為6N,載荷為147N,則F2=73.5N 可以得到F1=（147+6）/2= 76.5N 2） 彎矩 MA=ME=F1×l1=76.5×0.011=0.84N·M MB=MD=F1×l2=76.5×0.22=1.68 N·m MC=F2×l3-F1×（l3+l2） =73.5×0.093-76.5×0.115 =6.83-8.80 m =-1.93N· 5）軸地

29、疲勞強度校核（. ,彎矩最大處進行校核選取危險截面與軸徑最小處部分中17mm d為該截面地直徑 6-1-21得該軸為固定心軸,由設(shè)計手冊表M68.d?21 30?P1.93?21.68 =3270=4.18mm . 所以符合要求 d0<d, 軸承軸地設(shè)計3. 軸承軸在本設(shè)計中是用于固定一滾動軸承,因此對其強度要求也不高.軸承軸也為一固定心軸,只受輕微地載荷,其大小遠小于以上兩軸,其直徑尺寸由所選軸承決定,取最小處半徑為11mm,應(yīng)能夠滿足強度要求,不再進行校核. 4. 齒輪、齒條地設(shè)計 在本設(shè)計中,將選用外嚙合標準漸開線圓柱齒輪 預選參數(shù)：齒數(shù)比u 1：1 齒數(shù)z 20 模數(shù)m 2.5

30、壓力角 20° * 1 齒頂高系數(shù)ha 鑄鐵具有以下特點：價錢便宜、耐磨性好、可以制造復雜,（1）材料選擇：選擇鑄鐵材料對于齒輪地要,形狀地大型齒輪、有較好地鑄造和切削工藝性、承載能力低.由于本設(shè)計中. 因此選用灰鑄鐵材料制造沖擊小,求不高,載荷不大, 2）幾何尺寸計算：（20=50mm d d1=mz1=2.5×分度圓直徑*2.5=3.75mm 2.5+ 0.5×m+x1m=1齒頂高ha ha1=ha×*m=2.5mm ha2= ha*m=0.75m=1.875mm hfhf1=齒根高（-x1ha+c） *m=1.25m=3.125mm +c） hf2

31、= （hah h1=ha1+hf1=5.625mm 全齒高h2=ha2+hf2=5.625mm da1 da1=d+2ha=mz+2m=55mm 齒頂圓直徑df1 df1=d-2hf1=mz-2.5m=43.75mm 齒根圓直徑=46.98mm cos基圓直徑db db1=d1·m=7.85mm ×齒距p p=HH=d1/2+x1m=25+1.25=26.25mm 齒輪中心到齒條基準線距離db1arccos=31.24° 齒頂圓壓力角a1= da1?*?x4h?1?1a?tantanz? 重合度=? 11a?22sin? =（0.608+3.11）/2 =0.6m

32、m （3）齒輪強度校核 由于本設(shè)計中齒輪所要傳動地力較小,齒輪、齒條完全能夠承受,因此不做校核. （4）傳動距離地確定 80?r2=34.9mm 齒輪需要轉(zhuǎn)動角度為80°,則轉(zhuǎn)動距離l= 360?由于齒數(shù)比u定為1,因此齒條所要移動地距離同樣為34.9mm 5. 導軌與車輪地設(shè)計 導軌：小車地運動需要保證與氣缸地傳動方向一致,不允許出現(xiàn)橫向偏移地現(xiàn)象；另一方面,由于氣缸只在水平方向運動,不會產(chǎn)生豎直方向地力,因此無須對小車在豎直平面內(nèi)加以限制.綜上所述,采用三角-平面導軌,具體結(jié)構(gòu)如圖3-3所示. 圖3-3 導軌底座 該導軌由角鋼和槽鋼組成,其底部有一支架用于固定,同時調(diào)整導軌地高度

33、.導軌與其底部支架地固定是通過導軌與支架中若干個焊接在支架上地小塊,用螺栓連接得以實現(xiàn)地. 該導軌地優(yōu)點在于： （1）限制了水平方向自由度,使小車只能沿導軌方向運動,不會發(fā)生側(cè)向偏移,安全性高； （2）導軌地材料采用了使用廣泛地型鋼,無需再進行設(shè)計與制造,節(jié)約成本； （3）由于導軌與支架采用螺栓連接,相對獨立,導軌地高度可以通過改變支架地高度進行調(diào)整,因此其柔性較好,可以隨工作要求地改變進行相應(yīng)地變化而無須重新制造；此外,也便于更換或維修. 車輪：與導軌相對應(yīng),車輪地形狀也分為兩種平面輪和槽型輪.它們地輪形分別對應(yīng)槽鋼與角鋼.其形狀如圖3-4 所示. 平面輪地外表面與普通車輪相同,槽型輪地外表

34、面如圖所示,車輪只有外面一部分與槽鋼接觸,這種結(jié)構(gòu)地優(yōu)點在于減小了摩擦接觸面,從而減小了摩擦力. 為了減小車輪與車軸地摩擦,在車輪地內(nèi)表面需要安裝滾動軸承.因此,對于其內(nèi)表面地粗糙度有一定地要求,粗糙度定為1.6. 3-4 車輪圖 6. 吸盤架地設(shè)計 1）吸盤架地結(jié)構(gòu)設(shè)計（個吸4且對于紙袋地開口有一定地要求,原計劃使用吸盤數(shù)：由于包裝袋地尺寸較大, 個吸盤因此改用6,盤無法滿足要求考慮到吸盤地直徑大小以及紙袋地邊縫等因×960420, 吸盤相對位置：紙袋地尺寸為300. 680×素,吸盤地對角位置定為搬運裝卸便,管道材料尺寸地確定：材料選擇為UPVC,該種材料地優(yōu)點在于：質(zhì)

35、量較輕,較其他管材為低,其粗糙系數(shù)僅0.009,流體阻力小壁面光滑節(jié)省人工；流動阻力小利,耐水壓強度、耐外壓強度、耐沖擊強度等都非管徑可縮??；機械強度大在相同地流量下, 常高,適用于各種條件下地配管工程. 管道地公稱直徑選為15,則管道外徑為20,連接元件外徑為27.吸盤架具體結(jié)構(gòu)尺寸見3-5, 圖 盤架3-5 小車吸圖 地安裝2）吸盤與吸盤架（要安裝吸盤在吸盤架上需裝有帶螺紋及真空發(fā)生器處,安吸盤及真空用于安裝地管接口,. 發(fā)生器生器先使用吸盤與真空發(fā)空發(fā)生器上然后在真螺栓相連,端安裝帶內(nèi)外螺紋地連接部件. ,與真空發(fā)生器連接其上端為外螺紋,與管接口連接；下端為內(nèi)螺紋 7. 軸承地選用.,齒

36、輪軸軸承以及用于固定齒條地軸承小車部分所用軸承有：車輪與車軸連接用軸承因此該軸承地尺寸且齒條運動速度較低,其中固定齒條地軸承,只是用于減少齒條地自由度,因此選用由于該軸承只需承受徑向力,12地軸承.由齒條地幾何尺寸決定,在此,選用內(nèi)徑為因此使用雙面,代號為,61901-2FS,由于軸承地密封無法通過安裝軸承套等完成深溝球軸承. 帶有密封地軸承個軸承；由2車輪用軸承地選用和校核：為保證車輪與軸配合地穩(wěn)定,每個車輪配有；軸承受徑向載荷約為17mm因此選用深溝球軸承；軸徑d取為于車輪軸基本只受徑向力,. 小時要求壽命取為5000,轉(zhuǎn)速n為1.33r/min,73.5N（在車輪軸地校核中以計算得到）f

37、ffdhmPC?* ）根據(jù)式（7-2-1 ffTn=1 fh=2.15,fn=1.494,fm=1,fd=1,f查表得；T1?1.21573.5=105.70N C=× 1495?1.P0r=Fr=73.5N S0=1 C0=S0P0 =73.5N 型軸承因此選6003-FS,7-2-77查表可知,6003-FS型軸承能滿足要求軸承基齒輪軸軸承地選用和校核：該軸承用于保證齒輪軸與小車車體間地相對轉(zhuǎn)動,要求58.8N,；軸承受徑向載荷約為取為因此選擇深溝球軸承；軸徑本承受徑向力,d10mm5000. 壽命取為 fffdmhPC? 根據(jù)式（7-2-1） ffTn查表得；fh=2.15,f

38、n=1.494,fm=1,fd=1,f=1 T2.15?1?1×58.8=84.56N C= 1.495?1查表7-2-14： P0r=Fr=58.8N 查表7-2-16： S0=1 C0=S0P0 =58.8N 查表7-2-77可知,61900-FS型軸承能滿足要求,因此選61900-FS型軸承. 8. 安全銷地設(shè)計 在本設(shè)計中,使用一個直動氣缸滿足直動和轉(zhuǎn)動兩個過程地關(guān)鍵之一就是使用安全銷,限制齒條和小車之間地相對運動距離.由于無法找到需要地安全銷,因此需自行設(shè)計. 其具體形狀見圖3-6所示, 安全銷圖3-6 組成：四個部分銷該安全由下端直徑略,之后,為圓柱形（1）銷頭 頂部為球

39、形. 以保證安裝后銷頭不會完全大,彈出上端, 蓋地內(nèi)部攻有螺紋,以便和底座連接（2）蓋. 使銷頭上端可露出,開有小孔 ）彈簧（3底4（）底座 底座上端攻有與蓋,螺紋相應(yīng)地外螺紋. ,用于銷地安裝定位部開有螺紋小孔然后,并使銷頭從蓋頂端地孔中伸出組合安裝時,先將銷頭和彈簧按次序,反向裝入蓋中. 最后通過底座上地螺孔與小車支架連接將蓋擰入底座上, （三）轉(zhuǎn)動部分放置到流水線地傳送帶上并使它張轉(zhuǎn)動部分為將垂直放置地包裝袋旋轉(zhuǎn)運動到水平位置, . 開袋口地機構(gòu) 1. 主軸地設(shè)計 轉(zhuǎn)動角速度為,）軸地工作要求：該軸隨擺動氣缸地轉(zhuǎn)動做往復地轉(zhuǎn)動,（1=3.14rad/s ）°t90°/

40、（360×=2* 查表6-1-1得調(diào)質(zhì)處理）軸材料地選擇：選擇軸地材料為（245鋼,=155MPa =270Mpa,b=650Mpa,a=360Mpa,-1-1. 3-73（）軸地結(jié)構(gòu)設(shè)計：主軸幾何尺寸初步設(shè)計如圖所示 3-7 圖 主軸軸主直最大地,即可,取12.5其長度為548mm,該部分不與其他部件接觸,其表面粗糙度要求不高徑為90mm,取,因此對其粗糙度有嚴格要求在其兩側(cè)加工有直徑為80mm各一段,用于安裝滾動軸承用于和擺動氣缸地,1.6,軸承地固定依靠軸肩和套筒上下端蓋來實現(xiàn)；在軸地上端開有鍵槽因此也需要一定地表面,60mm,用于安裝在支架地套筒上,其直徑為50mm,其下端直

41、徑為連接3.2. 粗糙度取精度, ）軸地校核（4且各軸受載遠大于前文所設(shè)計地軸,由于設(shè)計尺寸地要求,本軸地最小直徑達到50mm, . ,因此不再進行校核荷基本相同,完全能夠滿足條件 2. 吸盤架地設(shè)計但由于要和氣缸直接安管道地材料等參數(shù)都相同,其吸盤位置,與小車地吸盤架相同 3-8所示因此其結(jié)構(gòu)仍有不同,如圖裝在一起, 3-8 轉(zhuǎn)動部分吸盤架圖 3. 軸承地設(shè)計能要求為保證套承地功該軸共采用相對轉(zhuǎn)動.筒和主軸之間地方地軸承承受載兩個軸承,其中上只設(shè)計與,設(shè)計中荷較大,因此在本下方地使用和上,校核上方地軸承. 承即可方相同型號地軸使求為80mm,要該軸承內(nèi)徑30r/min. n為小時用壽命為50

42、00,轉(zhuǎn)速軸承80mm,.軸徑為因此選擇角接觸球軸承軸承需要承受徑向與軸向兩個方向上地力,所以由70N,取為徑向力Fr約為且兩軸承采用背對背配置,10N,Fa/Fr=7>0.68,Fa受軸向力P=0.67Fr+1.41Fa=105.4N 表7-2-58查得：fffdhmPC? ）7-2-1根據(jù)式（ ffTn=1 查表得：fh=1.036,fn=1.494,fm=1,fd=1,fT 1.036?1?1×C=105.4=73.04N 1?1.495 ：查表7-2-16S0=1 C0=S0P0 =105.4N . 符合要求軸承,查表7-2-61：取7216C （四）設(shè)備組裝與調(diào)試 小

43、車裝配1. 導軌及其支架地安裝） （1以確保導軌與支架間無,5個 首先將導軌與支架上地小塊用螺紋連接,該小塊每側(cè)各有. .其次將支架用地腳螺釘固定在地面上即可相對運動 2）軸、齒條等地連接（小車中地零使用一焊接件作為小車地支架,為了把每根軸及齒條連接在一起,在設(shè)計中, 各軸都只能從一側(cè)伸入支架上預先開因此,.由于支架地兩端都以固定,件都固定在該支架上 設(shè)地孔中從軸地兩側(cè)分別安裝套筒車輪軸：將車輪軸從左側(cè)伸入支架上所開設(shè)地相應(yīng)地孔中,. 最后用軸端擋圈將車輪固定住然后將已安裝好滾動軸承地車輪安裝上去用于固定,.,其中,且留有一定空間,然后將齒輪、軸承蓋按次序裝入齒輪軸：先將軸從一端伸入,將軸承從

44、兩側(cè)裝.并在一端用擋圈固定之后,將軸完全伸入支架另一端齒輪用鍵連接在軸上,將齒條在預定位置上.,用軸端擋圈固定入,并用套筒加以固定.把兩根梁用鍵連接安裝上去. 與齒輪嚙合用軸然后同上,將軸承安裝進去用擋圈加以固定,軸承支承軸：同樣先伸入一段距離. 端擋圈軸向固定 3）吸盤架地安裝（. ,然后用螺栓加以固定即可 將吸盤架和梁在預定位置上用夾子夾住 氣缸地安裝4） （. 氣缸地后支座用一角鋼連接在導軌支架上 最后將氣缸安裝在預先攻有螺紋地齒條中, 轉(zhuǎn)動機構(gòu)地裝配2. 1（）底座地安裝. 底座用地腳螺釘連接即可 2）主軸與套筒地安裝（把套筒下端蓋、軸承按思緒裝入軸里；完成定, 首先將主軸插入底座所焊

45、接地套筒中用螺栓將套筒和主,定位后用一個圓柱銷限制主軸和底座地軸向運動,.然后安裝套筒,位后. ,軸通過套筒端蓋加以固定 3（）擺動氣缸地安裝 使用前法蘭法安裝,輸出軸和主軸用鍵連接,再用螺栓通過套筒上端蓋保證其軸向相對主軸靜止. （4）梁地安裝 梁與套筒用螺栓連接即可. （5）直動氣缸與吸盤架地安裝 直動氣缸直接與梁用螺栓連接,氣缸輸出軸與一焊接件連接,該焊接件與吸盤架用卡簧固定.這樣,吸盤架就可以隨著氣缸地運動而運動. 最后,用一帶螺紋地固定桿將吸盤架和梁連接在一起,以防止吸盤架地轉(zhuǎn)動. 圖4-1 轉(zhuǎn)動部分裝配圖 4-2 小車部分裝配圖圖 3. 密封與潤滑 1）潤滑（設(shè)備地轉(zhuǎn),在本設(shè)計中采

46、用采用脂潤滑.本設(shè)計中潤滑分為油潤滑、脂潤滑和固體潤滑,如潤滑脂靠人工涂抹在摩擦表面,因此選用間歇無壓潤滑,速,溫度等都不高載荷也較小. 齒輪齒條嚙合處、車輪軸和車輪等存在摩擦地表面上因,查表10-2-16（機械設(shè)計手冊）潤滑劑地選擇：由于設(shè)備對潤滑地要求不高,. 地輕載荷,它適用于中小型滾動軸承設(shè)備溫度不高于55,2此選用鈣基潤滑脂號 2（）密封 在本設(shè)計中,主要是軸承地密封. 由于在設(shè)計中,小車處于一個敞開地環(huán)境,無法使用密封材料進行密封,因此選用帶密封軸承來達到密封地效果. 在轉(zhuǎn)動部分中,軸承可以通過套筒上下端蓋密封,在端蓋中使用毛氈密封即可. 4.控制系統(tǒng)地設(shè)計 在本設(shè)計中每個氣缸地運動都有一定地行程和時間上地要求,而且各個氣缸和真空系統(tǒng)之間也有密切地聯(lián)系,通常以一個設(shè)備地位置來決定另一個設(shè)備是否運動,如何運動.因此需要對控制系統(tǒng)進行合理地設(shè)計. （1）方案選擇 方案一：使用傳感器 傳感器在控制領(lǐng)域中使用相當廣泛.如在本設(shè)計中,在檔塊中安裝接觸傳感器,當小車與檔塊接觸時,可以向氣缸發(fā)出信號,使氣缸改變運動方式,也可以命令真空發(fā)生器運做,使真空吸盤吸附包裝袋.在氣