【紙箱自動(dòng)打包機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11000字（論文）】

紙箱自動(dòng)打包機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\u22739紙箱自動(dòng)打包機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15958引言 114211一、緒論 224570（一）打包機(jī)簡介 214143（二）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及趨勢 415080（三）課題的設(shè)計(jì)目標(biāo)和內(nèi)容 624885二、總體方案設(shè)計(jì) 712643（一）功能需求 713000（二）設(shè)計(jì)目標(biāo) 726423（三）打包機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 713506三、主要零部件設(shè)計(jì) 93466（一）左頂?shù)厄?qū)動(dòng)凸輪的設(shè)計(jì) 931015（二）中頂?shù)厄?qū)動(dòng)凸輪的設(shè)計(jì) 1126081（三）右頂?shù)厄?qū)動(dòng)凸輪的設(shè)計(jì) 137349（四）摩擦熔接頭的設(shè)計(jì) 157713（五）電機(jī)的選擇 164437（六）重要軸的設(shè)計(jì)及校核 1721957（七）工作時(shí)間的計(jì)算 2124831（八）打包帶的選擇 2223973四、三維模型的建立 2221734（一）應(yīng)用軟件介紹 233834（二）重要零部件的模型建立 232793（三）機(jī)構(gòu)模型的裝配 2615240機(jī)架的固定 265016四、結(jié)論 2919342參考文獻(xiàn) 32[摘要]本文對(duì)現(xiàn)有的紙箱打包機(jī)的工作原理進(jìn)行分析后設(shè)計(jì)出一種主要以凸輪機(jī)構(gòu)和張緊輪機(jī)構(gòu)以及導(dǎo)帶槽為核心部件的紙箱自動(dòng)打包機(jī)。通過分析計(jì)算，確定了紙板打包機(jī)的工作原理。并設(shè)計(jì)了關(guān)鍵部件，包括機(jī)頭部件、張緊部件、弓架導(dǎo)帶槽，機(jī)架等關(guān)鍵部件。最終完成整個(gè)紙箱自動(dòng)打包機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。[關(guān)鍵詞]自動(dòng)打包機(jī)；凸輪機(jī)構(gòu)；摩擦熔接；摩擦張緊引言社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展愈加迅速，并且隨著社會(huì)需求的增加，打包工業(yè)也飛速發(fā)展。絕大部分的工業(yè)產(chǎn)品都需要進(jìn)行打包之后才能進(jìn)行運(yùn)輸，買賣等后續(xù)工作。所以在工業(yè)生產(chǎn)中，工廠對(duì)打包機(jī)的需求量就變得更大。未來,打包行業(yè)的智能化打包設(shè)備與產(chǎn)品智能化有機(jī)地相互融合,以加速打包設(shè)備的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)步，并開發(fā)出更高效率、更低功耗、同工位多功能的打包設(shè)備。此次對(duì)打包機(jī)的設(shè)計(jì)的目的是完成一個(gè)具有捆扎打包功能，且達(dá)到工作精度要求的紙箱自動(dòng)打包機(jī)。并且在進(jìn)行該設(shè)計(jì)的過程之中對(duì)紙箱自動(dòng)打包機(jī)的工作原理進(jìn)行學(xué)習(xí)，對(duì)機(jī)構(gòu)各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算并對(duì)核心零部件進(jìn)行校核。以及對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行選取等。對(duì)常規(guī)的工程設(shè)計(jì)過程進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過設(shè)計(jì)此結(jié)構(gòu)，可以對(duì)學(xué)生的實(shí)際工程應(yīng)用能力進(jìn)行鍛煉且可以提高其對(duì)書本理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)，為以后從事的機(jī)械類行業(yè)的設(shè)計(jì)方向工作打下一定的理論基礎(chǔ)和工程實(shí)踐基礎(chǔ)。一、緒論（一）打包機(jī)簡介純機(jī)械結(jié)構(gòu)手動(dòng)式打包機(jī)，需要人工操作的純機(jī)械結(jié)構(gòu)的手動(dòng)式紙箱打包機(jī)，其工作原理為杠桿原理，依靠打包機(jī)中的杠桿等其他于其配合的機(jī)械結(jié)構(gòu)，由工人先固定住只想打包帶，然后工人再手動(dòng)對(duì)紙箱進(jìn)行打包工作，此種純機(jī)械結(jié)構(gòu)的手動(dòng)打包機(jī)不僅對(duì)操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度要求較大，而且由于工人熟練程度不同會(huì)導(dǎo)致紙箱的打包操作不能做到統(tǒng)一規(guī)范，且不能標(biāo)準(zhǔn)化，所以，這種手動(dòng)打包機(jī)的打包效果相對(duì)較弱。半自動(dòng)紙板打包機(jī)必須手動(dòng)將捆扎帶放入機(jī)器中，然后機(jī)器進(jìn)行捆扎帶的擰緊、粘合、切斷、出帶等打包過程。由于每個(gè)打包都必須手工使用，工作效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度高。全自動(dòng)紙箱打包機(jī)，其工作時(shí)只需要操作人員將待打包的物件放在全自動(dòng)打包機(jī)的打包工作臺(tái)上，安裝完成后，工作人員將激活工作開關(guān)。開關(guān)激活后，自動(dòng)打包機(jī)自動(dòng)執(zhí)行打包功能。這種自動(dòng)打包機(jī)只需要一個(gè)開關(guān)，機(jī)器本身就能全自動(dòng)完成打包工作。所以打包更加標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，且工作效率比半自動(dòng)打包機(jī)和手動(dòng)打包機(jī)均高很多，除此之外由于工人僅需要操作開關(guān)，工作強(qiáng)度也大大降低且更加安全可靠。全自動(dòng)無人紙板打包機(jī)將自動(dòng)打包機(jī)作為一個(gè)打包單元集成到生產(chǎn)線中。生產(chǎn)線將打包發(fā)送到打包位置，傳感器檢測到打包并向打包單元發(fā)送信號(hào)，打包單元自動(dòng)執(zhí)行所有打包功能。（1）發(fā)展多品種：因?yàn)榧埾浯虬鼨C(jī)在各類行業(yè)中有較多的使用，這就要求紙箱打包機(jī)在不同環(huán)境下使用時(shí)要有良好的適應(yīng)性。并且隨著打包機(jī)械的使用范圍越來越廣，對(duì)其除了基本的打包功能要求之外，還要有防塵、防爆、防水、耐高溫等根據(jù)使用場合而決定的額外要求。（2）提高自動(dòng)化程度：就當(dāng)下來看，工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度得到了提高。打包機(jī)，裝訂機(jī)等打包機(jī)械的自動(dòng)化程度要求也越來越高，故對(duì)其有燙頭的自動(dòng)控溫，自動(dòng)打包、自動(dòng)計(jì)數(shù)打包、自動(dòng)檢測打包盒位置、自動(dòng)機(jī)械故障報(bào)警等功能均已實(shí)現(xiàn)。（3）提高打包速度：為提高打包機(jī)的工作效率，并且配合生產(chǎn)流水線工作。打包機(jī)必須要有能與其他系統(tǒng)良好配合的工作速度即完成一次紙箱的打包的速度。我國國內(nèi)的打包工業(yè)中使用的全自動(dòng)打包機(jī)的一般工作速度為每一道打包所需3秒到3.5秒的時(shí)間，目前打包速度最快的打包機(jī)的工作時(shí)間為2.8秒/道。相對(duì)比之下，國外的自動(dòng)打包機(jī)的工作速度一般為每一道打包1.8秒到2.5秒的時(shí)間，最快的為0.96秒/道。（4）改進(jìn)燙頭結(jié)構(gòu)：在自動(dòng)打包機(jī)中如果使用的是塑料材質(zhì)的打包困扎帶，則打包一般為使打包帶的兩端搭接相連而實(shí)現(xiàn)打包工作。為了使得塑料打包帶能夠兩端搭接在一起可以有多種方法。在現(xiàn)在大多數(shù)我國國內(nèi)的打包工業(yè)使用的打包機(jī)中，熱熔搭接是較為多的一種連接方法，使用熱熔搭接的方式可以有著較高的連接強(qiáng)度，并且有著加熱速度快從而可以加快打包速度以及設(shè)備成本比較低廉的優(yōu)點(diǎn)，但是有些特殊的場合如待打包物件是易燃易爆或者不耐高溫等特性的，此時(shí)熱熔搭接的方式就不能夠很好的工作甚至是不能使用此種連接方法的[11]。所以本次設(shè)計(jì)的焊接方法是摩擦焊接，兩層墊片之間的快速摩擦使墊片表面熔化，然后壓縮使墊片熔合在一起。（5）優(yōu)化張緊機(jī)構(gòu)：我國打包機(jī)張緊力的調(diào)整有兩種方式：一是在工作時(shí)通過調(diào)整張緊機(jī)構(gòu)張緊臂的旋轉(zhuǎn)角度來調(diào)整張緊力。第二種是通過調(diào)節(jié)兩個(gè)送帶滾輪之間的間距來調(diào)整送帶滾輪能傳遞的最大摩擦力以調(diào)整張緊力，此種方法可以通過在送帶滾輪上加上摩擦離合器的方式完成。第一種方式通過調(diào)節(jié)張緊機(jī)構(gòu)的位置來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)張緊力的大小，屬于定距離型張緊控制。第二種方法通過調(diào)節(jié)張緊機(jī)構(gòu)能提供的作為張緊力的力的大小，屬于定力型張緊控制。從打包機(jī)工作時(shí)的工件要求和機(jī)器對(duì)待打包件的適應(yīng)程度來看，定力型張緊的適應(yīng)性更強(qiáng)，打包效果更好，打包效率更高。（6）打包帶環(huán)?；弘S著綠色工業(yè)的發(fā)展和工業(yè)設(shè)備對(duì)環(huán)保型要求的變高。打包機(jī)也被提出了環(huán)保性的要求，在打包機(jī)中會(huì)造成環(huán)境污染的部分主要為打包困扎帶，現(xiàn)在一般使用的聚丙烯塑料打包帶都會(huì)對(duì)環(huán)境有污染。所以未來打包帶環(huán)?；陌l(fā)展為使用可降解材料或其他無毒無害材料如紙質(zhì)打包帶?，F(xiàn)在使用的熱熔搭接方法在搭接時(shí)會(huì)因打包帶的熔化燃燒產(chǎn)生對(duì)人體和環(huán)境都有危害的氣體，所以在未來應(yīng)該研發(fā)新的搭接技術(shù)來避免在搭接時(shí)由打包帶所產(chǎn)生的環(huán)境污染和對(duì)操作者身體健康的危害。（二）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及趨勢中國國內(nèi)的打包業(yè)市場容量非常巨大且仍然在快速增長。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年中國的打包產(chǎn)品行業(yè)大約擁有1500億美元的產(chǎn)品在行業(yè)內(nèi)的市場規(guī)模，占總量的25%。在2002至2009年之間該打包行業(yè)平均每年有20%的市場年均增長率，據(jù)保守的估計(jì)，中國打包行業(yè)市場的年均增長率可能會(huì)一直維持到15%左右。據(jù)KeyinMedia對(duì)國內(nèi)市場現(xiàn)狀做出調(diào)查并分析的結(jié)果，中國國內(nèi)還需要進(jìn)一步發(fā)發(fā)展打包工業(yè)的相關(guān)技術(shù)。發(fā)達(dá)國家打包機(jī)械比較先進(jìn)，客戶將會(huì)被提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。隨著我國科技的不斷進(jìn)步和人民對(duì)生活質(zhì)量要求的變高，人們對(duì)商品外打包的美觀要求逐漸提高。近年來，國家進(jìn)一步加大了食品及醫(yī)療藥物的質(zhì)量與安全監(jiān)督的力度，對(duì)于食品外打包技術(shù)也提出了安全美觀的要求。目前，我國的打包機(jī)械設(shè)備在朝著國際一流大踏步前進(jìn)，在國外，已經(jīng)將很多智能化的產(chǎn)品應(yīng)用于打包領(lǐng)域，如遙控器技術(shù)、步進(jìn)電機(jī)技術(shù)、自動(dòng)柔性補(bǔ)償器技術(shù)、激光切割技術(shù)、信息處理等，國內(nèi)目前現(xiàn)有許多水平低的打包機(jī)械，很少有人使用高水平的技術(shù)，國內(nèi)打包機(jī)械的技術(shù)含量低已經(jīng)對(duì)于產(chǎn)品的更新和行業(yè)中的機(jī)械設(shè)備的更替會(huì)產(chǎn)生很大的破壞。因此，加快發(fā)展高水平的工業(yè)打包產(chǎn)品是我國打包機(jī)械企業(yè)的發(fā)展目標(biāo)之一，以追趕上國外的相關(guān)行業(yè)。圖1-1A手動(dòng)打包機(jī)圖1-1B半自動(dòng)打包機(jī)圖1-2全自動(dòng)打包流水線在國外，打包工業(yè)在二十世紀(jì)初期開始發(fā)展，在目前日本國內(nèi)，較早的大型打包式飛機(jī)設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)廠家主要分別是美國日本下島株式會(huì)社，日魯飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)株式會(huì)社。至1991年，日本的各類大型塑料袋及履帶打包打包加工機(jī)機(jī)械共計(jì)產(chǎn)品總產(chǎn)量已高達(dá)14萬臺(tái)，約相當(dāng)占各類塑料打包加工機(jī)械生產(chǎn)總量的19.5%，日本國內(nèi)生產(chǎn)總值達(dá)到300億日元。雙方商定，中國每年將出口東南亞30%的產(chǎn)品，幾乎占據(jù)了中國和東南亞所有的出口市場。由于目前日本的新型打包發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品制造商和打包生產(chǎn)廠家不斷地吸引別國的新型打包發(fā)動(dòng)機(jī)并積極研究消化和借鑒吸收別國的打包經(jīng)驗(yàn)，不斷地開發(fā)改進(jìn)新的打包機(jī)，使得日本打包機(jī)的產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)形狀比較簡單，且同樣具備相對(duì)高的質(zhì)量可靠性，在日本國際打包市場上也同樣具有很強(qiáng)的市場競爭力。其中最大的一批產(chǎn)品生產(chǎn)商為日本下島工業(yè)株式會(huì)社，于1969年時(shí)就開始正式自行研制設(shè)計(jì)生產(chǎn)自動(dòng)塑料打包機(jī)，至1985年時(shí)其總產(chǎn)量就首次成功突破5萬臺(tái)，年銷售額已已經(jīng)超過61億日元，全部子公司只有150多名兼職員工，主要工作是專門從事各類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)，產(chǎn)品質(zhì)量的風(fēng)險(xiǎn)控制和市場促銷等等工作，其所有主要零部件的組裝加工及產(chǎn)品裝配都主要是通過產(chǎn)品拓展或者產(chǎn)品擴(kuò)散的各種方式工作來加以實(shí)現(xiàn)。在目前日本國內(nèi)各地都各自設(shè)有17家代理分支機(jī)構(gòu)，270個(gè)辦理代銷服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)。目前美國signode公司以生產(chǎn)打包工業(yè)用品為主，是位于美國的sitw多家上市證券公司所有的跨國企業(yè)公司。它在歐洲美國和其它六個(gè)發(fā)達(dá)國家都分別設(shè)有全資子公司，該企業(yè)集團(tuán)從1913年就已經(jīng)正式開始了專業(yè)進(jìn)行各種打包專用機(jī)械的研發(fā)和設(shè)計(jì)生產(chǎn)，為100多個(gè)發(fā)達(dá)國家的打包工業(yè)產(chǎn)品和打包客戶需求提供全面的產(chǎn)品打包和生產(chǎn)服務(wù)，并為各國工業(yè)用戶免費(fèi)提供24小時(shí)內(nèi)的打包零配件和材料供應(yīng)商的服務(wù)，它們不僅在當(dāng)今國際上已經(jīng)具有強(qiáng)大的工業(yè)技術(shù)生產(chǎn)能力，而且同時(shí)還已經(jīng)擁有一支精益求精的技術(shù)研究機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)人才隊(duì)伍，通過它有針對(duì)性地研究推廣各種打包專用機(jī)械各種應(yīng)用功能和對(duì)零部件的反復(fù)質(zhì)量測試和多種技術(shù)解決問題方案的精度對(duì)比，生產(chǎn)成功了以后所設(shè)計(jì)制造的各種打包器械機(jī)都可以具有良好的生產(chǎn)可靠性和最優(yōu)的使用經(jīng)濟(jì)性和使用壽命，雖然生產(chǎn)成本低，但仍被廣泛認(rèn)為已經(jīng)是當(dāng)今整個(gè)國際打包市場的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者和技術(shù)強(qiáng)手。（三）課題的設(shè)計(jì)目標(biāo)和內(nèi)容本次設(shè)計(jì)是自動(dòng)紙箱打包機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)紙箱自動(dòng)打包機(jī)的整體執(zhí)行及傳動(dòng)方案、對(duì)紙箱自動(dòng)打包機(jī)的各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)設(shè)計(jì)、對(duì)紙箱自動(dòng)打包機(jī)的核心零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)及校核、對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)并對(duì)動(dòng)力源進(jìn)行選型。

二、總體方案設(shè)計(jì)（一）功能需求打包機(jī)打包信息：打包材料為PP帶，寬度為15mm，厚度為1m。打包盒的尺寸有：長600mm，寬500mm，高400mm以及小于這個(gè)尺寸的打包盒等。在打包前，運(yùn)動(dòng)參數(shù)要做出相應(yīng)的變化。預(yù)期的打包機(jī)應(yīng)滿足以下功能條件：1.可完成紙箱打包為了實(shí)現(xiàn)這一功能，系統(tǒng)必須完成三個(gè)主要功能：1纏繞，2張緊，3切割和焊接。2.自動(dòng)打包打包過程的所有功能只需人工參與推箱，自動(dòng)化程度高，使得人力從中解放出來，減少了工作中的一些繁復(fù)內(nèi)容。3.低成本該紙箱自動(dòng)打包機(jī)運(yùn)用了機(jī)械工藝與電子信息技術(shù)相結(jié)合的工業(yè)技術(shù)，此技術(shù)的應(yīng)用使得紙箱自動(dòng)打包機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)大大減少了復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并且由于結(jié)構(gòu)的簡化，紙箱自動(dòng)打包機(jī)的制造成本和設(shè)計(jì)成本也會(huì)減少，使得此設(shè)計(jì)能夠更容易的在現(xiàn)在國內(nèi)打包工業(yè)中進(jìn)行推廣使用。（二）設(shè)計(jì)目標(biāo)確定設(shè)計(jì)目標(biāo)是打捆機(jī)設(shè)計(jì)的第一階段，是打捆機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。對(duì)所研制的打捆機(jī)的特殊工藝進(jìn)行了分析。打包機(jī)采用平行打包，即兩根帶子并排包裹在盒子的頂部。打包機(jī)的一次工作過程為：(1)箱子達(dá)到預(yù)定位置。(2)送帶。(3)打包帶進(jìn)入弓架導(dǎo)帶槽，形成垂直帶圈。(4)收帶。(5)打包帶從弓架導(dǎo)帶槽中拉出,纏繞在紙箱上。(6)收緊。(7)切斷打包帶。(8)摩擦熔接。(9)推出紙箱。（三）打包機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案該模型采用的焊接方法為摩擦焊接。機(jī)頭部件的三個(gè)頂?shù)队扇齻€(gè)凸輪驅(qū)動(dòng)。電壓的調(diào)整是通過一個(gè)智能的摩擦開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的。繞帶機(jī)構(gòu)為帶合頁板的弓架導(dǎo)帶槽。框架采用方鋼焊接而成的框架結(jié)構(gòu)。該打捆機(jī)分為幾個(gè)工段，每個(gè)工段分工合作，協(xié)同工作，以實(shí)現(xiàn)該打包機(jī)的功能。1111111-儲(chǔ)帶輪2-弓架導(dǎo)帶槽3-張緊部件4-機(jī)頭部件5-機(jī)架圖2-1紙箱打包機(jī)三維模型（1）導(dǎo)帶系統(tǒng)為弓架導(dǎo)帶槽，弓架導(dǎo)帶槽可打包的紙箱規(guī)格為600mm×500mm×400和小于此規(guī)格的箱子，導(dǎo)帶槽采用合頁板的方式達(dá)到帶在槽中運(yùn)動(dòng)時(shí)的放堵塞和脫落。（2）機(jī)頭工作系統(tǒng)為凸輪組工作，機(jī)頭工作主軸上為三個(gè)凸輪的凸輪組，其對(duì)應(yīng)的三個(gè)從動(dòng)件配合送帶系統(tǒng)，完成1送帶2打包帶進(jìn)入弓架導(dǎo)帶槽，形成垂直的皮帶環(huán)3將帶4的密封條從前框?qū)У牟壑腥〕?，纏繞在箱體上。頂部，5緊固密封條，6切斷密封條，配合焊接系統(tǒng)完成密封條焊接。（3）焊接系統(tǒng)為摩擦焊接機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)為振動(dòng)軸、振動(dòng)器、偏心軸和振動(dòng)摩擦桿。使得兩邊打包帶之間劇烈摩擦生熱進(jìn)而熔接。（4）張緊系統(tǒng)為摩擦離合器式送帶滾輪，通過調(diào)節(jié)兩個(gè)送帶滾輪之外輪廓表面的間距來調(diào)節(jié)送帶收帶時(shí)的張緊力。（5）機(jī)架為方鋼管焊接而成的工作機(jī)機(jī)架及滾筒式儲(chǔ)帶架。三、主要零部件設(shè)計(jì)此次設(shè)計(jì)的紙箱打包機(jī)中，核心部件為機(jī)頭主軸上的凸輪，主軸上的幾個(gè)凸輪的從動(dòng)件直接負(fù)責(zé)打包帶的收緊搭接切斷等動(dòng)作。因此，行李箱自動(dòng)打包機(jī)機(jī)構(gòu)的主要部分——凸輪的設(shè)計(jì)，決定了其工作質(zhì)量。該機(jī)器有三個(gè)凸輪，每個(gè)都有自己的獨(dú)立功能，共同工作，以共同操作打包機(jī)。凸輪設(shè)計(jì)的參考公式：（3-1）式中：s為凸輪輪廓線方程。h為凸輪某階段的升程，mm。為凸輪某階段的升程角，角度制。為凸輪某階段轉(zhuǎn)過的角度，其中。（一）左頂?shù)厄?qū)動(dòng)凸輪的設(shè)計(jì)當(dāng)左側(cè)凸輪的左上刀片工作時(shí)，打包機(jī)完成二次擰緊后，將封口帶的起始端緊固緊固。如圖3-1所示，根據(jù)左頂?shù)兜墓ぷ餍枨?，左頂?shù)兜耐廨喞还卜殖闪鶄€(gè)部分：第一部分和第二部分時(shí)第一次上升的一次上升階段和第一次休止階段，其作用為退帶時(shí)凸輪從動(dòng)件對(duì)打包帶提供一定的支撐力，為了防止當(dāng)打包帶退帶時(shí)候打包帶與機(jī)構(gòu)中的零件纏在一起而使得機(jī)器無法工作。第三及第四段是二次上升和二次休止階段，它們兩個(gè)階段的作用為打包帶的加壓緊固。第五及第六部分為回程期及休止期，此階段的作用為待打包機(jī)完成了一系列的工作以后，等待下一次打包時(shí)的時(shí)期。圖3-1左頂?shù)锻馆喿箜數(shù)厄?qū)動(dòng)凸輪基圓半徑，滾子半徑，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)位移方程為：（1）一次上升期，升程，凸輪運(yùn)動(dòng)角從動(dòng)件位移方程其中，（2）一次休止期，凸輪運(yùn)動(dòng)角，從動(dòng)件位移方程（3）二次上升期，升程，凸輪運(yùn)動(dòng)角從動(dòng)件位移方程（4）二次休止期，凸輪運(yùn)動(dòng)角，從動(dòng)件位移方程（5）回程期，升程，凸輪運(yùn)動(dòng)角從動(dòng)件位移方程（6）三次休止期，凸輪運(yùn)動(dòng)角，從動(dòng)件位移方程綜上，從動(dòng)件位移方程（3-2）由式知，凸輪理論輪廓坐標(biāo)為（3-3）取凸輪運(yùn)動(dòng)角步長為為1°，得到了如圖3-2示的凸輪理論輪廓線之后可確定凸輪的實(shí)際輪廓線，且凸輪從動(dòng)件選取滾子接觸，其中滾子的直徑為9.5mm。圖3-2左頂?shù)锻馆嗇喞ǘ┲许數(shù)厄?qū)動(dòng)凸輪的設(shè)計(jì)中頂?shù)兜淖饔脼榕浜夏Σ寥劢宇^使得打包帶進(jìn)行摩擦熔接，在熔接后頂?shù)都訅菏蛊淙劢痈永喂?。所以將凸輪的輪廓共分為八個(gè)部分：第1和第2段：一次上升階段和一次休止階段，其作用為將打包帶進(jìn)行熔融且切斷打包帶。第3段和第4段：二次上升階段和二次休止期，其作用為打包帶熔融后的繼續(xù)加壓使其熔接更加牢固。第5，6，7，8階段：一次回程，一次休止階段和二次回程和二次休止階段。其作用為打包凸輪的主要功能都完成一次后凸輪從動(dòng)件的復(fù)位。（1）一次上升期，升程，凸輪運(yùn)動(dòng)角，從動(dòng)件位移方程為下：其中，.（2）一次休止期，凸輪運(yùn)動(dòng)角，從動(dòng)件位移方程為，其中，.（3）二次上升，升程，凸輪運(yùn)動(dòng)角，從動(dòng)件位移方程為其中，（4）二次休止期，凸輪運(yùn)動(dòng)角，從動(dòng)件位移方程為，其中，。一次回程期其中，（6）一次近休止期（7）二次回程期，升程，凸輪運(yùn)動(dòng)角，從動(dòng)件位移方程為其中（8）二次近休止期，綜上，從動(dòng)件位移方程（3-4）（3-4）凸輪理論輪廓坐標(biāo)為 （3-5）（三）右頂?shù)厄?qū)動(dòng)凸輪的設(shè)計(jì)若帶式輸送機(jī)已就位，則用右頂?shù)秾⒚芊鈳У淖杂啥司o固。右上方的手柄輪廓相對(duì)簡單。根據(jù)右上刀的工作順序，將輸送帶的周長和刀的控制口在右上處分為四部分[21]，具體見下圖3-3。展示：區(qū)段1和2是推和長時(shí)間的休息。打包開始時(shí)，切割器立即右上向上，將捆扎件的自由端擠壓在一起；區(qū)段3和4是返回循環(huán)，右頂?shù)对诖虬h(huán)結(jié)束后返回到原來的位置。圖3-3右頂?shù)锻馆啠?）推程期，升程，凸輪運(yùn)動(dòng)角，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方程為：其中，（2）遠(yuǎn)休止期，凸輪運(yùn)動(dòng)角，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方程為其中，（3）回程期，升程，凸輪運(yùn)動(dòng)角，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方程為其中，（4）近休止期，凸輪運(yùn)動(dòng)角，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方程為其中，綜上，從動(dòng)件位移方程（3-6）凸輪理論輪廓坐標(biāo)為（3-7）如圖3-4的曲線1所示為右凸輪的理論輪廓線，凸輪采用滾子從動(dòng)件，則凸輪的實(shí)際輪廓線為圖3-4中的曲線2。圖3-4右頂?shù)锻馆嗇喞ㄋ模┠Σ寥劢宇^的設(shè)計(jì)當(dāng)摩擦焊接接頭工作時(shí)，假設(shè)焊接接頭的振動(dòng)幅值為a，則焊接接頭在一個(gè)周期內(nèi)的波動(dòng)為2a。假設(shè)摩擦桿的回轉(zhuǎn)半徑的等效長度為r。工作時(shí)打包帶同時(shí)受到壓力和摩擦力的作用，所以振幅應(yīng)取的較小一點(diǎn)，所以取得a為1.5mm摩擦熔接時(shí)，摩擦的平均線速度1.幾何參數(shù)的確定最大擺角和偏心距e及R的確定設(shè)定e=1.5mm,由偏心軸和震動(dòng)器的繪圖測出最大擺角=3°。當(dāng)最大轉(zhuǎn)角通過振動(dòng)桿時(shí)，摩擦焊縫連接左右轉(zhuǎn)彎距離為3mm。2.熔接熱Q的確定設(shè)帶的截面寬b為15mm，熔接長度l=20mm，聚丙烯帶的密度,并假設(shè)二層帶子各熔融mm,則熔融質(zhì)量。熔解熱量計(jì)算公式為：（3-8）式中：為熱，取0.4為熱溫度，聚丙烯帶熔比溫度為165℃，取180℃，工作溫度約200℃.計(jì)算結(jié)果為：（五）電機(jī)的選擇在此次設(shè)計(jì)的紙箱自動(dòng)打包機(jī)中共有三個(gè)電機(jī)。分別為：凸輪電機(jī)A：與凸輪軸相連接作為機(jī)頭凸輪運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)。張緊電機(jī)B：與送帶滾輪的軸相連作為送帶與收緊打包帶的驅(qū)動(dòng)。振動(dòng)電機(jī)C：與熱熔裝置的偏心軸相連作為摩擦熔接機(jī)構(gòu)的振動(dòng)發(fā)生的驅(qū)動(dòng)。1.凸輪電機(jī)A的選擇發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇是基于它所承受的工作量。將凸輪近似看作為一個(gè)半徑為r的圓形，鋼密度ρ=7.9g/cm3凸輪質(zhì)量為：三個(gè)頂?shù)兜馁|(zhì)量：設(shè)切帶力為5N；鋼摩擦系數(shù)μ=0.005。凸輪可近似看做半徑為r=L=0.025m,三個(gè)凸輪等效半徑r=0.075m因?yàn)橐刂仆馆喌霓D(zhuǎn)速，所以選擇伺服電機(jī)查表,最終選擇SGM7J-02AFC6S伺服電機(jī)。額定功率200W。2.張緊電機(jī)B的選擇由于紙箱打包機(jī)在工作時(shí)打包帶在收緊的時(shí)候的負(fù)載相對(duì)較大，所以選擇電機(jī)時(shí)以打包帶收緊時(shí)的載荷進(jìn)行計(jì)算選取電機(jī)。打包帶收緊時(shí)，設(shè)載荷為F=15N，PP帶與張緊機(jī)構(gòu)中的滾輪之間的摩擦系數(shù)為，取=3.0。則計(jì)算電機(jī)所受載荷：L為張緊輪的半徑L=2.5,則：因此參考機(jī)械設(shè)計(jì)指南，選擇伺服電機(jī)SGM7J-08AFC6S。額定功率為750w，額定轉(zhuǎn)速為2820r/min。工作轉(zhuǎn)速220r/min。3.震動(dòng)電機(jī)C的電機(jī)選擇振動(dòng)電機(jī)C與振動(dòng)發(fā)生裝置中的偏心軸相連接，它的功能是快速產(chǎn)生振動(dòng)功率，其自身負(fù)載相對(duì)較小，必須能夠提供較高的轉(zhuǎn)速。所以，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，選擇了轉(zhuǎn)速為6000轉(zhuǎn)/分的70SL01兩相交流伺服電機(jī)。（六）重要軸的設(shè)計(jì)及校核1.凸輪軸的設(shè)計(jì)及校核圖3-5凸輪軸凸輪軸主要裝有三個(gè)凸輪軸和組合凸輪軸，凸輪軸主要分為三個(gè)部分。構(gòu)成比從右邊開始：第一段：l=9mm,d=12mm。裝軸承。第二段：l=80mm，d=15mm。主要承載三個(gè)凸輪，凸輪間有套筒定位。第三段：l=46mm，d=12mm?？拷S肩出裝軸承。最左端裝聯(lián)軸器，連接凸輪電機(jī)。（1）選擇軸的材料軸傳遞總功率。由于它是主傳動(dòng)軸，轉(zhuǎn)速不高，所以軸的材料可以選用45鋼。經(jīng)阻震回火后，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)范，允許應(yīng)力為。硬度為217—255HBS.強(qiáng)度極限為。（2）按轉(zhuǎn)矩估算軸徑根據(jù)公式可算得最小軸徑，其中，，，算得（3）凸輪軸的校核計(jì)算轉(zhuǎn)矩T由凸輪電機(jī)輸入,T=T’由于凸輪軸是水平放置的，所以沒有軸向力Fa，徑向力Fr是各零件在軸上的重力和軸上的空載重量。Fr包括五個(gè)部分，三個(gè)頂?shù)兜闹亓?三個(gè)凸輪的重力,這里為將三個(gè)凸輪簡化為一個(gè)半徑為25mm圓做受力分析。四個(gè)軸套的重力，三個(gè)推桿的重力，軸的自重。凸輪重力：3.14×2.5×2.5×1×7.9×3=465g頂?shù)吨亓Γ?×3×2×7.9=237g桿的重力：3.14×0.3×0.3×7×3×7.9=47g軸套重力：3.14×0.1×0.1×1×4×7.9=1g軸的自重：[3.14×0.6×0.6×4.6＋3.14×0.75×0.75×8＋0.6×0.6×0.9]×7.9=160gFr=①＋②＋③＋④＋⑤=901g=9N因?yàn)閮蓚€(gè)支反力對(duì)稱分布，F(xiàn)N1=FN2=a-受力分析圖b-應(yīng)力圖c-彎矩圖d-扭矩圖圖3-6凸輪軸的受力圖根據(jù)彎扭合成強(qiáng)度校核軸（4）計(jì)算當(dāng)量彎矩由，按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，軸朝一個(gè)方向運(yùn)行，負(fù)載有影響，因此轉(zhuǎn)矩可以認(rèn)為是脈動(dòng)周期變化。取，則：對(duì)危險(xiǎn)界面強(qiáng)度進(jìn)行校核：由參考文獻(xiàn)公式查得：之前選擇的軸材料是45鋼，查得故安全。2.張緊輪軸的設(shè)計(jì)及校核圖3-7張緊輪軸（1）張緊線束是張緊部分的重要組成部分，它承載摩擦輪并連接張緊器電機(jī)。從右開始裝配：第一段：l=20mm，d=14mm。車出M14的螺紋，裝上M14的調(diào)節(jié)螺母。第二段：l=31mm，d=14mm。裝摩擦內(nèi)輪與摩擦外輪。第三段：l=11mm，d=24mm。軸肩。第四段：l=20mm，d=20mm。裝軸承。第五段：l=27mm，d=12mm。裝聯(lián)軸器，連接張緊輪電機(jī)。（2）張緊輪軸的檢核計(jì)算張緊器的轉(zhuǎn)速與密封帶輸入轉(zhuǎn)速的設(shè)置有關(guān)，密封帶輸入轉(zhuǎn)速設(shè)置為6m/s，摩擦孔輪的半徑為25mm。由公式V=wr。w=2πn。得到n=228r/min，則有：張緊器的軸水平放置，沒有軸向力Fa，徑向力Fr為軸上零件的重量和軸的空重。軸的自重：[3.14×0.6×0.6×2.7+3.14×1×2＋3.14×1.2×1.2×1.1＋3.14×0.7×0.7×5.5]×7.9=179.8g②軸上零件重量：3.14×（2.5×2.5-1.4×1.4）×2×7.9=213gFr=①＋②=394g=4N，豎直方向僅有軸承的支反力和徑向力Fr，故FN=Fr=4Na-受力分析圖b-應(yīng)力圖c-彎矩圖d-扭矩圖圖3-8張緊輪受力圖根據(jù)彎扭合成強(qiáng)度校核軸，算當(dāng)量彎矩，由，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，軸單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷有沖擊，故其轉(zhuǎn)矩可看成脈動(dòng)循環(huán)變化，取，則：由參考文獻(xiàn)公式查得：已選定的軸材料為45鋼，調(diào)制處理，查得故安全。（七）工作時(shí)間的計(jì)算帶圈應(yīng)該足夠大，可以把盒子放在窗臺(tái)上。打包高度為400mm。在形成帶圈時(shí)，密封帶應(yīng)穿過整個(gè)皮帶導(dǎo)向軸并重疊20mm。計(jì)算皮帶輸入長度時(shí)，皮帶應(yīng)通過整個(gè)弓體的轉(zhuǎn)向帶槽。此時(shí)，皮帶的長度為l=2280mm+20mm=2300mm。壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)B的額定轉(zhuǎn)速為：，張緊摩擦外輪的半徑r=25mm。輸入速度的實(shí)際按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定輸入速度v=6m/s。（1）則送帶時(shí)間為。（2）收帶時(shí)間計(jì)算設(shè)收帶速度也為V收=6m/s收帶的長度為l收=l-l紙箱周長=2300mm-1800mm=500mm。則收帶時(shí)間為t收=（3）張緊輪從正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)的時(shí)間間隔t間隔=0.5s（4）收帶接收后，張緊打包帶需要的時(shí)間t緊=0.5s（5）凸輪軸的轉(zhuǎn)速為20r/min=1r/3s。當(dāng)凸輪軸轉(zhuǎn)一圈時(shí)，三個(gè)凸輪軸構(gòu)成一詞打包工作。所以打包時(shí)間是3秒。由此可見：總打包時(shí)間t總=t送+t收+t緊+t間+t打=0.38s+0.083s+0.5s+0.5s+3s=4.463s，約等于t總=4.5s。（八）打包帶的選擇由于紙板箱是用于打包機(jī)器零件，所以要求皮帶具有更強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度。本文選擇的打包帶是聚丙烯打包帶，寬度為15mm，厚度為1mm?？估瓘?qiáng)度約為8000N，焊頭界面抗拉強(qiáng)度可達(dá)原膠帶的80%，即6500N。本章對(duì)紙箱打包機(jī)的核心零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)及校核，其中包括：（1）工作主軸上的三個(gè)凸輪的設(shè)計(jì)，其工作主要為設(shè)計(jì)出凸輪的外輪廓。三個(gè)凸輪均采用擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以在中高速場合下有效避免沖擊。并最終設(shè)計(jì)出凸輪的理論輪廓。（2）摩擦熔接頭的設(shè)計(jì)，根據(jù)摩擦熔接頭的工作速度及工作壓力，設(shè)計(jì)摩擦接頭的擺角為3°擺動(dòng)距離為3mm。（3）工作電機(jī)的選擇，主要對(duì)機(jī)頭中的凸輪電機(jī)，送帶滾輪的張緊電機(jī)，摩擦熔焊機(jī)構(gòu)中的振動(dòng)電機(jī)。并由機(jī)構(gòu)的工作載荷出發(fā)計(jì)算出電機(jī)功率，并按機(jī)械設(shè)及手冊中選取電機(jī)型號(hào)分別：為凸輪電機(jī)A為SGM7J-02AFC6S伺服電機(jī)，額定功率200W；張緊電機(jī)B的型號(hào)為SGM7J-08AFC6S伺服電機(jī)，額定功率為750W，額定轉(zhuǎn)速為2820轉(zhuǎn)/分，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速為220轉(zhuǎn)/分；振動(dòng)電機(jī)C為70SL01兩相交流伺服電機(jī)，轉(zhuǎn)速為6000轉(zhuǎn)/分，額定功率1000w。（4）重要軸的設(shè)計(jì)及校核，根據(jù)工作載荷設(shè)計(jì)出了凸輪軸和張緊輪軸的各個(gè)軸段長度及直徑，并且經(jīng)過對(duì)兩根軸的校核后兩根軸均滿足強(qiáng)度要求。（5）工作時(shí)間的計(jì)算，經(jīng)計(jì)算得一道打包所需的時(shí)間為4.5s。（6）打包機(jī)所配合使用的捆扎帶的選擇，打包捆扎帶帶為寬度為15mm，厚度為1mm的聚丙烯打包帶。四、三維模型的建立（一）應(yīng)用軟件介紹Solidworks軟件具有強(qiáng)大的功能且易學(xué)易用。這使得SolidWorks成為主流的三維CAD軟件。通過使用SolidWorks可以使得設(shè)計(jì)時(shí)有多種不同方案，且能夠減少設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤。設(shè)計(jì)者可以通過該軟件可以對(duì)產(chǎn)品的三維模型進(jìn)行建立，并且操作簡單，容易學(xué)習(xí)。（二）重要零部件的模型建立1.凸輪軸的建模過程簡述凸輪軸的草繪：（1）打開solidworks軟件之后，新建一個(gè)零件，選取一個(gè)草繪平面，點(diǎn)擊“正視于”點(diǎn)擊“草圖繪制”后進(jìn)入草繪。（2）選取一條中心線，并設(shè)置成“水平”，“無限長”。（3）選取“直線”，畫出凸輪軸的大致形狀，畫完后使用“智能尺寸”對(duì)凸輪軸的具體尺寸進(jìn)行草圖繪制。圖4-1凸輪軸的草圖繪制凸輪軸的旋轉(zhuǎn)拉伸當(dāng)完成凸輪軸的草繪之后，選取草繪圖形，點(diǎn)擊“插入”，“拉伸”，“旋轉(zhuǎn)”，完成凸輪軸的旋轉(zhuǎn)拉伸命令。圖4-2凸輪軸的旋轉(zhuǎn)拉伸軸上鍵槽的繪制（1）在繪制軸上鍵槽時(shí)，需要先建立一個(gè)基準(zhǔn)平面（2）在建立完基準(zhǔn)平面后，在該基準(zhǔn)平面上完成鍵槽的草繪，草繪方式與軸的草繪方式類似。（3）當(dāng)完成軸上鍵槽的草繪工作后，點(diǎn)擊插入“切除”，“拉伸”，輸入好鍵槽的深度后完成鍵槽的創(chuàng)建。圖4-3基準(zhǔn)平面的創(chuàng)建圖4-4鍵槽的草繪軸倒角的創(chuàng)立在繪制完鍵槽之后，插入特征，選取倒角，選取倒角的角度及倒角的大小之后，完成凸輪軸的繪制。圖4-5凸輪軸2.左凸輪的建模過程簡述凸輪的草繪與凸輪軸的零件模型創(chuàng)建的方式類似，先選取一個(gè)草繪屏幕，進(jìn)入草繪后繪制好凸輪草繪圖形。圖4-6凸輪的草繪凸輪的拉伸特征與凸輪軸的建立方式類似，繪制好凸輪的草圖之后，點(diǎn)擊草圖，插入拉伸命令，按凸輪的厚度設(shè)置好拉伸長度，即可完成凸輪的建模。圖4-7左凸輪（三）機(jī)構(gòu)模型的裝配待機(jī)構(gòu)的模型建立完成之后，可以進(jìn)入打包機(jī)的裝配工裝，整個(gè)機(jī)構(gòu)的裝配工裝可簡述如下：機(jī)架的固定打開solidworks軟件，新建一個(gè)裝配體文件，點(diǎn)擊“插入現(xiàn)有模型/裝配體”后點(diǎn)擊瀏覽，找到機(jī)架所在的文件位置，點(diǎn)擊確認(rèn)，添加機(jī)架到solidworks工作界面中。用鼠標(biāo)將其擺放到一個(gè)合適的位置之后，在模型樹