食品包裝機轉(zhuǎn)臺設(shè)計含CAD圖

食品包裝機轉(zhuǎn)臺設(shè)計含CAD圖,食品,食物,裝機,轉(zhuǎn)臺,設(shè)計,cad 摘 要 本本文所研究的是一種用于食品包裝機械。隨著社會的進步，人民的生活水平得提高，人民的工作環(huán)境的改善，輸送裝置的使用越來越廣泛，同時其自動化程度越來越高。輸送機是在一定的路線上進行物料傳輸?shù)臋C械，是提高生產(chǎn)力，減輕工人勞動強度不可或缺的機械設(shè)備，輸送機被廣泛用在采礦，食品，冶金等行業(yè)。 包裝機工作轉(zhuǎn)臺，按照一定的順序提供原料，讓執(zhí)行機構(gòu)有效的工作，實現(xiàn)這一間歇動作，包裝完一個，開始傳遞下一個，這樣能包裝包裝有序的進行。 本系統(tǒng)在設(shè)計過程中充分考慮到了零件的可替換性，在選擇電機，以及傳動方案，設(shè)計驅(qū)動裝置，齒輪設(shè)計，都采用了最常用的一些型號，并且進行了：優(yōu)化整機的結(jié)構(gòu)參數(shù)、確定輸送帶尺寸參數(shù)，計算傳動系統(tǒng)，同時對鏈輪軸、進行了強度分析、進行強度，對滾筒軸承和鏈輪進行了使用壽命校核，使之滿足要求。根據(jù)尺寸參數(shù)用CAD二維工程圖。 本文是對此次設(shè)計的一個記錄，在本系統(tǒng)中，每小時可以對700左右個包裝箱進行包裝，從而提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。 關(guān)鍵詞：工作轉(zhuǎn)臺；生產(chǎn)線；間歇運動；包裝箱 Abstract Research in this paper is used in food packaging machinery，Along with social progress、The standards of people's living and the Improvement of people's work environment, The use of conveyor is more and more extensive, at the same time its degree of automation is increasing. Conveyor which is mechanical which transmits n material in a certain line is the intensity of essential machinery and equitment，to increase productivity and reduce the labor. conveyors are widely used in mining, food, metallurgical and other industries. The design of the vertical and horizontal conveyor of packing machine d is a roller conveyors, which not only conveyor to the packing box full of food bags from the packaging machine to the end of a device。 but also can push the packing box out of the production line 。The vertical and horizontal conveyor of packing machine can be horizontal and vertical transmission：in the vertical， the transportation device is powered；in the horizontal，the power devices are situated， when the bad packing box which is not full of food is detected，the power device will work together to launch the bad packing box out of the production line。In order to reach this effect, its power plant must be corresponding fast。 so in the horizontal transmission road power plant it is necessary to add the electromagnetic clutch。In general, the electromagnetic clutch does not work, when there are unqualified box, the central controller give issue commands, then the electromagnetic clutch work. In the front-end the conveyor are equipped with infrared sensors to detect the compliance box. The system design fully take into account that the part can be replaced, In the choice of gear, design-driven devices, timing belt pulleys, it have adopted some of the most common type, and I optimization the parameters of machine structural ，determine the size parameters of the conveyor belt and calculate transmission， While I make the strength analysis of the Side roller and roller and check the life of roller bearings and sprockets ,in order to meet requirements., I model the part and make its two-dimensional drawings with SolidWorks2007. This article is a record of the design .every hour ，this machine can detecte 700 or so boxes，thereby increasing productivity, lowering production costs. Key words: transportation equipment production line infrared sensor 第1章 緒論 1.1問題的提出 隨著我國綜合國力的提高，人民生活素質(zhì)的提高，在我國，一個行業(yè)——包裝機械也迅速成長。早在上個世紀，包裝機就已經(jīng)在我國出現(xiàn)，尤其是進入改革開放后，由于國民經(jīng)濟迅速發(fā)展，對外貿(mào)易不斷擴大，人民生活水平明顯提高，對產(chǎn)品的包裝要求越來越高，更促使了包裝機械工業(yè)的成長。進入了21世紀，為了早日實現(xiàn)小康社會，包裝機進入了全面革新?lián)Q代。其更新?lián)Q代的主要是：各種現(xiàn)代化高精傳感器，PLC等先進的計算機技術(shù)在包裝機中的應(yīng)用，進一步提高包裝機械裝備和生產(chǎn)線的可靠性、安全性、無人作業(yè)性等自動化水平。智能化將進入整個包裝機械裝備和生產(chǎn)線領(lǐng)域。正是在這種背景下，我的開始了我的畢業(yè)設(shè)計：在包裝機械生產(chǎn)線中，當裝滿食品的包裝箱從裝機出來后，設(shè)計一個傳送裝置，在傳送過程中能對包裝箱實行自動檢測并能將不合格的推出生產(chǎn)線。 1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前，能解決上述問題的方法有很多種，比如：用自動分揀技術(shù)，能自動將不合格的產(chǎn)品篩選出來；在傳送路線中，添加一個可以旋轉(zhuǎn)的托盤，當傳感系統(tǒng)檢查到有不合格的產(chǎn)品，控制單元發(fā)出一個信號讓托盤旋轉(zhuǎn)，從而改變產(chǎn)品的傳動路線；由于滾柱傳送裝置能實現(xiàn)分流，滾柱傳送裝置與其他裝置的組合也能實現(xiàn)這一要求等等。鑒于實際本設(shè)計的實際情況：傳送物件為大箱體，傳送的精度要求不高，才用了滾柱傳輸機與鏈板傳輸機的組合。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種食品、水產(chǎn)加工品的出現(xiàn)，對食品包裝技術(shù)和設(shè)備都提出了新的要求。目前，食品包裝機械競爭日趨激烈，未來的食品包裝機械將配合產(chǎn)業(yè)自動化，促進包裝設(shè)備總體水平提高，發(fā)展多功能、高效率、低消耗的食品包裝設(shè)備。品傳送：在水平或輕微斜向上的輸送，對輕的物品可用人力推移，當重的物品可用機械或氣力推桿推移；在微向下的方向上輸送，可借助于自身的重力在該方向上的分力來實現(xiàn)滑移。有驅(qū)動的傳輸機，滾筒一般是由原動機通過中間合適的傳動系來驅(qū)動，當然也可以原動機直接驅(qū)動。物品靠滾筒給它的摩擦力來實現(xiàn)移動。 從滾柱輸送機的滾柱的形狀和布置形式可以有多種。滾柱一般采用圓柱形式結(jié)構(gòu)。在適宜的被運輸物品的支撐表面許可的條件下，有時也有采用圓盤形和雙圓錐形結(jié)構(gòu)。圓盤形滾柱的優(yōu)點是自重小，便于構(gòu)成岔道，曲線區(qū)段。按照輸送方向及生產(chǎn)工藝要求，輸送機可以布置成各種線路，如直線的，轉(zhuǎn)彎的，水平的，傾斜的和具有各種過渡裝置的交叉線路等。 發(fā)達國家包裝機械的發(fā)展趨勢：?a.工藝流程自動化程度越來越高，自動化技術(shù)在包裝生產(chǎn)線中已占50%以上，大量使用了電腦設(shè)計和機電一體化控制，增加機械手以完成復(fù)雜的包裝動作。每個機械手均由單獨的電腦控制，攝像機監(jiān)控包裝動作并將信息反饋到電腦以調(diào)整動作幅度，保證包裝的高質(zhì)量。同時對包裝材質(zhì)及厚度有自動識別功能，再由電腦計算后控制機械動作，完全是“自適應(yīng)”系統(tǒng)，保證系統(tǒng)在最優(yōu)狀態(tài)下工作；b.適應(yīng)產(chǎn)品變化，設(shè)計具有好的柔性和靈活性;為了適應(yīng)競爭需要，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短。包裝機械的使用壽命遠大于產(chǎn)品的壽命周期，所以某些包裝機械要適應(yīng)產(chǎn)品的變化，只能以柔性和靈活性來適應(yīng)，包括量的靈活、構(gòu)造的靈活和供貨的靈活。構(gòu)造可以采用單元模塊化，供貨靈活是指一機可實現(xiàn)多種包裝組合，實現(xiàn)多個進料口及不同形式包;c. ?成套供應(yīng)能力強，僅一個供貨商就可以完成從工程設(shè)計、安裝、調(diào)試到最后交用戶驗收的工序。 我國自動包裝機地發(fā)展新趨勢：??(1)?生產(chǎn)效率化?? (1)?生產(chǎn)效率化?? 機電一體化是提高包裝機械自動化程度及運行可靠性和穩(wěn)定性的重要保證。未來包裝機械產(chǎn)業(yè)將配合產(chǎn)業(yè)自動化趨勢，技術(shù)發(fā)展將朝著四個方向發(fā)展:a.是機械功能多元化。工商業(yè)產(chǎn)品已趨向精致化及多元化，在大環(huán)境變化形勢，多元化、彈性化且具有多種切換功能的包裝機種方能適應(yīng)市場需求。二是結(jié)構(gòu)設(shè)計標準化、模組化。充分利用原有機型模組化設(shè)計，可在短時間內(nèi)轉(zhuǎn)換新機型。三是控制智能化。四是結(jié)構(gòu)高精度化；b.?資源的高利用化???資源的高利用化有三重含義：提高資源的綜合利用率；提高有效成分的提取率；減少其營養(yǎng)成分的損失；c.?產(chǎn)品節(jié)能化節(jié)能的新技術(shù)、新產(chǎn)品已成為當今國內(nèi)外包裝工業(yè)的發(fā)展重點，在包裝機械中，廣泛采用節(jié)能技術(shù)對降低生產(chǎn)和提高經(jīng)濟效益具有重要作用；d.高技術(shù)實用化在包裝機械中采用微機技術(shù)、真空技術(shù)、無菌包裝、膜分離技術(shù)、超高壓等新技術(shù)，可提高產(chǎn)品品質(zhì)；e.大力加強科研、開發(fā)能力?? 1.3本文所研究的主要內(nèi)容和目標 本文包裝機轉(zhuǎn)位工作臺實際工作情況為：當包裝好的食品通過過平帶傳到托盤，托盤旋轉(zhuǎn)一個工作位，將食品袋傳動下一個工作位置，其初始速度為0.5m/s，每小時傳遞700個，食品袋單重為0.3KG。 。 第二章 轉(zhuǎn)位工作臺槽輪機構(gòu)設(shè)計 轉(zhuǎn)位工作臺的運動為間歇性，能實現(xiàn)間隙運動方式有很多：1.通過程序控制，設(shè)置一定的檢測原件，以及控制原件，等就能實現(xiàn)其間隙運動，這種是通過軟件來實現(xiàn)，通常其成本比較高，因為涉及到軟件開發(fā)；2.通過機械傳動的方式實現(xiàn)，一些間隙機構(gòu)，比如槽輪機構(gòu)，棘輪機構(gòu)，凸輪機構(gòu)，曲軸滑塊機構(gòu)都能實現(xiàn)間隙運動。通過考慮到成本，以及包裝機轉(zhuǎn)位工作臺要求精度不是特別高，本文采用6工位槽輪機構(gòu)來實現(xiàn)這一間隙運動。 2．1整體傳動方案的設(shè)計 2.1 槽輪機構(gòu)運動特性分析 從結(jié)構(gòu)原理上分析，槽輪機構(gòu)實際上是曲柄滑塊機構(gòu)的一種變型。在槽輪機構(gòu)運動過程的任一瞬時，如圖2-1所示，槽輪的轉(zhuǎn)角和曲柄的轉(zhuǎn)角之間的幾何關(guān)系為 圖2-1 槽輪機構(gòu)運動特性計算圖 其中令，把它代入上式，得 （2-1） 將上式對時間逐次求導(dǎo)，即得槽輪運動的角速度和角加速度為。 （2-2） (2-3) 式中為曲柄轉(zhuǎn)角 若滿足槽輪機構(gòu)運動平穩(wěn)無沖擊的要求，則撥銷在進入退出槽輪的速度和加速度為最小值。于是，由式（2-2），得 式中為撥銷進入槽輪時的角速度，為相應(yīng)于時的曲柄轉(zhuǎn)角。即 （2-4） 所以當曲柄撥銷在垂直角進入時可以避免第一沖擊，此時槽輪的角加速度由式（2-3）可得， 式中為撥銷進入槽輪時的角加速度， 將代入上式可得 可見，曲柄銷進入槽輪時存在角速度產(chǎn)生的第二沖擊。 由圖2-1知，槽輪機構(gòu)角速度變化曲線是對稱于位置的，在時達最大值。這對其他槽數(shù)的槽輪機構(gòu)也都成立。只要用帶入式（2-2），即可求得槽輪的最大角速度為 （2-5） 槽輪角速度最大值并不發(fā)生在位置。對它求一次倒數(shù)并令它等于零得 （2-6） 角速度分析，=0.5 = 0° 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° 1 0.915 0.71 0.477 0.275 0.118 0 -0.087 -0.015 -0.2 角加速度分析 = 0 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° 0 -0.929 -1.335 -1.272 -1.029 -0.8 -0.577 -0.428 -0.319 -0.246 2.2 動靜比的計算 由于轉(zhuǎn)臺為6工位，因此槽輪有6個均勻分布的徑向槽，槽輪每一次轉(zhuǎn)動過程的轉(zhuǎn)角為主動件相應(yīng)的轉(zhuǎn)角為。由此得槽輪的轉(zhuǎn)角 （2-7） 曲柄的轉(zhuǎn)角（即轉(zhuǎn)臂或撥銷盤的轉(zhuǎn)角） （2-8） 槽數(shù)為6，代入公式，得 將值代入下式 設(shè)槽輪在一個循環(huán)周期中的運動時間為靜止時間為，曲柄銷轉(zhuǎn)一周的時間為T。 （2-9） 將式代入以上兩式，得 2.3 槽輪機構(gòu)的動力學(xué)計算 驅(qū)動直線步進機械設(shè)備扭矩的計算 在傳送帶上，這種機械設(shè)備一般都在低速情況下工作，計算扭矩時，通?？珊雎詰T性力矩而僅考慮摩擦阻力矩。由功率相等原理有： (3-1) 式中 F----機械設(shè)備的生產(chǎn)阻力，如傳送帶與支撐導(dǎo)軌間的摩擦力（N） dh----機械設(shè)備的微小位移量（m） M2---槽輪軸上的平均扭動轉(zhuǎn)矩（NM） d---槽輪的微小轉(zhuǎn)角（rad） (3-2) 式中 H——機械設(shè)備的最大步進位移量（m） ——槽輪的槽間角（rad） 將 f=0.2，N=6 , m=20kg代入上式 F= Nmgf=659.80.2=235.2N 為槽輪軸上平均驅(qū)動轉(zhuǎn)矩， 主動撥銷盤支承軸上的扭矩Mc為： (3-3) 式中 Mc——撥銷盤支撐軸上的扭矩 ω—— 槽輪轉(zhuǎn)動的角速度 ω0——撥銷盤轉(zhuǎn)動的角速度 ?——槽輪機構(gòu)的傳動效率 將式（3-2）結(jié)果代入上式并按最大扭矩計算得 3.2 驅(qū)動功率的計算 主動轉(zhuǎn)臂軸上所需的驅(qū)動最大功率為 （3-4） 轉(zhuǎn)臂軸上需要的平均功率為 （3-6） 查自動機械設(shè)計表7-2知：Z=6時， 如果由電動機來驅(qū)動單個槽輪機構(gòu)，則電機的額定功率乘以過載系數(shù)一定要大于槽輪機構(gòu)的最大功率。上式求出的P2需乘以過載系數(shù)后后選擇驅(qū)動電機的額定功率，此時選電機的過載系數(shù)為1.8，則 選取小功率電動機，選擇YC系列功率為0.25kW 轉(zhuǎn)速1400r/min此時通過用無級降速器降到6r/min。 4 槽輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 軸受彎矩不大，所以按扭轉(zhuǎn)強度條件計算，軸的扭轉(zhuǎn)強度為 (3-7) 式中 —扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，； T—軸所受的扭矩，Nm； —軸的抗扭截面系數(shù)，； n—軸的轉(zhuǎn)速，r/min； P—軸的傳遞的功率，kW； d—計算截面處軸的直徑，mm； —許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位, 由上式可得軸的直徑 (3-8) 按最大功率校核，軸選用45號鋼，則 將P1max=0.041kw,n=6r\min代入上式計算得出 主動曲柄的直徑： 當軸截面上開有鍵槽時，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對軸的強度的消弱。對于直徑mm的軸，有一個鍵槽時，軸徑應(yīng)增大10%。故槽輪軸的直徑： 圓整后去24mm。 主動曲柄的直徑： 圖4-1 槽輪機構(gòu)簡圖 槽輪主要結(jié)構(gòu)尺寸計算 槽輪機構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)尺寸取決于機構(gòu)所能傳遞的扭矩，即應(yīng)具備的強度條件。這和機構(gòu)的使用情況，材料、熱處理、加工裝配技術(shù)，結(jié)構(gòu)形式等許多影響因素有關(guān)。設(shè)計時，通常根據(jù)工藝要求、布局條件選定適當?shù)闹行木嗪筒蹟?shù)。 (a)、中心距 暫時選取中心距=120mm (b)、主動曲柄半徑r (c)、主動圓銷半徑ra (d)、槽輪名義半徑R 槽輪的名義外圓半徑是指當圓銷開始進入槽輪（即當圓銷中心A處在位置,如圖3-1）所示時槽輪軸心到滾子中心A之間的距離為.如果槽輪為外圓半徑則當圓銷進入槽輪時，將與輪槽兩側(cè)頂端有一間隙，使沖擊加劇，這時槽輪實際外圓半徑應(yīng)是槽輪軸心到輪槽邊延長線與圓銷切點D之間的距離，即 (e)、槽深h (f)、槽頂厚 取b=10mm (g)、槽輪輪轂半徑 (h)、曲柄軸半徑 ， (i)、鎖止狐半徑 (j)、鎖止狐張角 對定位精度要求較高時，剛可主動轉(zhuǎn)臂上鎖止弧所對中心角，應(yīng)與槽輪在靜止時的轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)角相等，故 槽輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)型式 槽輪機構(gòu)主動件的結(jié)構(gòu)型式，可做成撥銷盤或曲柄，也可做成其他形式，如帶有撥銷的齒輪或蝸桿等。撥銷可做成懸臂式單支承或雙支承。單支承的剛度一般能滿足要求，且適應(yīng)性強，故本次設(shè)計采用單支承。撥銷采用套在螺栓上的滾子（套筒）型式。 槽輪尺寸較大時可做成鑲嵌式結(jié)構(gòu)，在尺寸不大時可做成整體式結(jié)構(gòu)，本次設(shè)計采用整體式結(jié)構(gòu)，以降低制造成本。 第三章 傳動方案設(shè)計 通過查閱資料，本文轉(zhuǎn)位工作臺的傳動方案如圖3.1，其傳動路線為：電機，減速齒輪，錐齒輪，曲柄驅(qū)動軸，槽輪。 圖3.1 轉(zhuǎn)位工作臺傳動路線 2.3.2輥子輸送機電機選定及傳動比分配 前面我們已經(jīng)求出了槽輪曲柄的驅(qū)動功率，通過總效率可以計算出轉(zhuǎn)位工作臺的驅(qū)動功率，由驅(qū)動功率可以選定電機，得到電機轉(zhuǎn)速，可求出總傳動比，進一步求出傳動比分配 （1）輥子輸送機驅(qū)動電機 電機功率可按式 （2-14）： （2-14） 式中 ______功率安全系數(shù)， ______驅(qū)動裝置效率， 取， 根據(jù)實際條件可以確定定電機型號，同時結(jié)合經(jīng)濟性以及所需工況，選定型號為5RK60GN-CW2J的電機,其額定功率為60W,額定轉(zhuǎn)速為 （2）傳動比分配 傳動比分配：傳動路線為電機_____電機自帶減速器_____一級減速齒輪____二級減速齒輪______槽輪驅(qū)動曲柄_____槽輪。因此其傳動比式為： （2-15） 式中 __________電機自帶減速器的傳動比； __________一級齒輪傳動比； __________二級圓錐齒輪傳動傳動比。 根據(jù)相關(guān)的資料可以，選取，則，取，。 3.3齒輪傳動設(shè)計 齒輪材料，熱處理及精度 考慮此減速器的功率及現(xiàn)場安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線斜齒輪。 （1）齒輪材料及熱處理 ? ① 材料：小齒輪選用４０Ｃｒ（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，齒面硬度為小齒輪 280HBS 取小齒齒數(shù)=32； 大齒輪選用45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為大齒輪 240HBS，二者材料硬度差為40HBS，Z=i×Z=4×32=128，故取Z=128. ② 齒輪精度, 按GB/T10095－1998，選擇8級，齒根噴丸強化。 ２．按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 由設(shè)計計算公式（10-9a）進行試算，即 　 確定公式各計算數(shù)值 試選載荷系數(shù) 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 由表10-7選取齒寬系數(shù) 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) 由圖10-30選取區(qū)域系數(shù) 由圖10-21 d按齒面硬度查得 小齒輪的接觸疲勞強度極限 大齒輪的接觸疲勞強度極限 由圖10-26查得，， 由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 　　 由圖10-19查得接觸疲勞強度壽命系數(shù)，　　 計算接觸疲勞強度許用應(yīng)力 取失效概率為１％，安全系數(shù)為S=1，由式（10-12）得 　　　　 　　 許用接觸應(yīng)力 計算 試算小齒輪分度圓直徑，代入的值 計算圓周速度v 計算齒寬ｂ 　　　 計算齒寬與齒高之比ｂ／ｈ 模數(shù)=，取2mm。 　　齒高h=2.25=2.25×2=4.5mm =59/4.50=13.1 計算載荷系數(shù)K 使用系數(shù)=1 根據(jù),8級精度, 查課本圖10-8得 動載系數(shù)K=1.22, 由表10-4用插值法查得，小齒輪相對支撐非對稱布置時，K的值: K=1.334 查圖10-13得: K=1.29 查表10-3得: K=K=1.4 故載荷系數(shù): K＝K K K K =1×1.22×1.4×1.334=2.28, 3．按齒根彎曲強度設(shè)計 由式(10-17)　 確定計算參數(shù) （１）計算載荷系數(shù) K＝K K K K =1×1.22×1.4×1.29=2.20, （2）查取齒形系數(shù) 由表10-5查得　 ?。?）查取應(yīng)力校正系數(shù) 　　　由表10-5查得　 　（4）由圖10-20c查得，小齒輪的彎曲疲勞強度極限 　　　　大齒輪的彎曲疲勞強度極限 （5）由圖10-18查得彎曲疲勞強度壽命系數(shù) 　　　　　　 （6）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 　　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝1.4，由式１０－１２得 　　　 　　　 (7)計算大,小齒輪的并加以比較。 　　　 大齒輪的數(shù)據(jù)大 設(shè)計計算 對比計算結(jié)果，已可滿足彎曲強度，為安全起見這里取=2.0mm。 4．幾何尺寸計算 計算中心距 a===160 中心距圓為160 2)計算大、小齒輪的分度圓直徑 d==64.0 d==264 計算齒輪寬度 取 ； 第四章 軸類零件設(shè)計 轉(zhuǎn)位工作臺中軸類零件主要包括，驅(qū)動主軸，槽輪軸。作為回轉(zhuǎn)運動的零件都要安裝在軸上來實現(xiàn)回轉(zhuǎn)。根據(jù)承載情況可以分為轉(zhuǎn)軸、心軸和轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)抽同時承受轉(zhuǎn)矩和彎矩，鏈輪軸，縱向驅(qū)動軸都為轉(zhuǎn)軸。軸的材料選取45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，為保證其力學(xué)性能，進行調(diào)制或正火處理。 當結(jié)構(gòu)或者機械承受載荷或傳遞運動時，每一構(gòu)件都必須正常工作的要求：在載荷作用下構(gòu)件不至于斷裂破壞，即應(yīng)具有足夠的強度；在載荷作用下構(gòu)件產(chǎn)生的變形不超過工程上允許的范圍，即應(yīng)具有足夠的剛度；承受載荷時，構(gòu)件在其原有的形態(tài)下的平衡應(yīng)保持為穩(wěn)定的平衡，即要滿足穩(wěn)定性的要求。設(shè)計構(gòu)件時不但滿足強度、剛度和穩(wěn)定性要求，還必須盡可能的合理選用材料和降低材料的消耗量，以節(jié)約資金或減輕構(gòu)件的自身重量。[7] 軸的強度計算主要有三中方法：許用切應(yīng)力計算、許用彎曲應(yīng)力計算、安全系數(shù)校核計算。軸的剛度要求軸的變形：撓度、轉(zhuǎn)角和扭角不超過許用值。軸的穩(wěn)定性要求軸的反復(fù)變形——軸的振動不發(fā)生共振，不超過顯著變形的轉(zhuǎn)速——臨界轉(zhuǎn)速。工作轉(zhuǎn)速低于第一階臨界轉(zhuǎn)速的軸，稱為剛性軸。對于剛性軸，通常。[3]軸上零件的裝配方案如圖4-2所示。 4.1驅(qū)動主軸軸設(shè)計 鏈輪軸主要的主要零件有：圓柱齒輪，軸承，鍵，圓錐齒輪。驅(qū)動軸將轉(zhuǎn)矩從一級圓柱齒輪傳遞到圓錐齒輪，它即受轉(zhuǎn)矩，同時承受彎矩。 （1）求軸的轉(zhuǎn)速n、功率P、扭矩T （詳見第二章第二節(jié)） （3）按許用切應(yīng)力初估直徑 軸選用45號鋼，查[3] P314：取C=112 由于軸上有鍵槽的存在，因此軸的直徑去大一點，取 （4）確定軸的結(jié)構(gòu) 圖4.1 鏈輪軸裝配圖 ① 軸段一： 此段軸上安裝裝有齒輪，由于帶輪寬度為30mm，結(jié)合結(jié)構(gòu)，?。? ② 軸段二： 為使鏈輪順利對位，Ⅰ與Ⅱ段應(yīng)有階梯過度（非定位軸肩），同時結(jié)合軸承， 選軸承：面對面角接觸球軸承 7010AC，材料：鋼，類別：標準件。其軸承型號為6204。d=50mm，D=110mm，B=29.5mm， 選取軸承潤滑方法： 曲軸軸圓周速度： 軸承采用脂潤滑。 軸承內(nèi)圈長度27mm，故 ③ 軸段三： 此處起按照固定軸承作用，根據(jù)實際結(jié)構(gòu)長度，取 軸段四： 此處安裝軸角接觸球軸承，故 軸段五： 此段安裝圓錐小齒輪，故 （5）選鍵 圓柱齒輪處鍵：選C型普通平鍵，鏈輪處平鍵尺寸。 圓錐齒輪處鍵：選普通平鍵，鏈輪處平鍵尺寸。 （6）選配合 滾動軸承處：H7/m6（過盈配合）；圓柱齒輪處：H7/k6（基軸制）；圓錐齒輪：H7/js6（基軸制）。 4.2驅(qū)動軸的強度計算 （1）按許用彎曲應(yīng)力計算軸的強度 許用切應(yīng)力計算只是需要知道轉(zhuǎn)矩的大小，方法簡便，但是計算精度低。故要進行許用彎曲應(yīng)力校核。軸的受力分析見圖 圖4.2 鏈輪軸受力分析 ① 畫軸受力圖，支點間距離： ② 求水平支承反力，水平彎矩，水平彎矩圖： 由得; 則： 水平彎矩： ③ 求齒輪傳動平面的支承反力，彎矩，彎矩圖： 由得; 則： 同步帶傳動平面彎矩： ④ 求合成彎矩，彎矩圖： 其彎矩圖，如圖所示，從圖中可看出：在鏈輪處出現(xiàn)最大合成彎矩，在同步帶傳動平面中該點的彎矩： 由于同步帶傳動平面與水平面不垂直，其夾角為，因此合成彎矩： ⑤ 畫圖： 由[3] P315 知：， ⑥ 畫當量彎矩圖： ⑦ 軸的強度校核： D截面軸徑最??；B截面受彎矩最大。故校核B、D截面。 D截面：只受扭矩 由[3]附錄表7 B截面：只受扭矩 由[3]附錄表7 所以強度驗算通過。 （2）安全系數(shù)校核計算 判斷危險剖面：初步判斷B、C剖面有較大的應(yīng)力集中和應(yīng)力。軸材料選擇為45號鋼調(diào)質(zhì)，由[3]查得：，。由[3] P41表3-2可得疲勞極限： 由[3] P48式（3-9）可得： C截面：有配合H7/k6。 彎曲應(yīng)力幅與平均彎曲應(yīng)力： 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅與平均切應(yīng)力： 查[3] P330：配合引起的應(yīng)力集中綜合系數(shù)為： ， 設(shè)為壽命系數(shù)： 則由[3] P315式（16-5）：（[S]由[1]P316查?。? 扭轉(zhuǎn)安全系數(shù)： 彎曲安全系數(shù)： 復(fù)合安全系數(shù)： 故軸設(shè)計合格 B截面：M較大，有鍵槽，有配合H7/g6。 B處的彎矩： 由前面得出B處的彎矩為： 轉(zhuǎn)矩為： 查[3] P330：鍵槽引起的有效應(yīng)力集中系數(shù)為： 查[3] P331： 鍵槽引起的應(yīng)力集中綜合系數(shù)為： 查[3] P330：配合引起的應(yīng)力集中綜合系數(shù)為： ， 取較大值為： , 設(shè)為壽命系數(shù)： 則由[3] P315式（16-5）：（[S]由[3]P316查取） 彎曲安全系數(shù)： 扭轉(zhuǎn)安全系數(shù)： 復(fù)合安全系數(shù)： 根據(jù)校核，A、C剖面足夠安全。 4.3驅(qū)動軸的剛度計算 ① 扭角的計算： 由[3]： （4.1） 式中 故滿足要求。 ② 彎曲變形的計算：由文獻[7]： 采用當量軸徑法對軸進行彎曲變形校核；由于在A,C點軸上安裝有軸承座，不能相對轉(zhuǎn)動，因此將軸分為兩段分別對其進行彎曲校核： 軸AC段，軸AC實際上式簡支梁： （4.2） （4.3） 式中： 所以軸AC滿足剛度要求。 軸CE彎曲校核：軸CE相當于懸臂梁結(jié)構(gòu)， 最大繞度 最大轉(zhuǎn)角 故軸CE滿足要求，設(shè)計正確。 4.4軸承和鍵的校核 （1）軸承的校核 軸承選取深溝球軸承7210，軸承主要承受徑向載荷，。 由前面分析可知，C處軸承的受力比A處的力要大，因此以C處軸承校核，且受兩個力：,,其合力為： 沖擊載數(shù) 當量動載荷： 。 額定動載荷： 基本額定動載荷。 故滿足要求。 （2）鍵的校核 選用A型普通平鍵，鏈輪處平鍵尺bxhxl=12x7x20。由[3]假設(shè)壓力在鍵的接觸長度內(nèi)均勻分布，則根據(jù)擠壓強度和耐磨性的條件計算，求得鍵動聯(lián)結(jié)所能傳遞的轉(zhuǎn)矩 （4.5） 式中 ——鍵的高度； ——鍵的接觸長度； ——軸的直徑； ——許用壓強，45鋼，輕微沖擊載荷取40MPa； 明顯，所以鍵滿足要 鍵設(shè)計正確。 結(jié) 論 發(fā)展自動化的包裝機器是現(xiàn)在食品行業(yè)的需要。本文對轉(zhuǎn)位工作臺進行了設(shè)計，包括總體方案設(shè)計，參數(shù)選擇計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計，關(guān)鍵部位零件的強度、剛度、穩(wěn)定性進行了校核，利用SolidWorks三維建模。得到了較為合理的轉(zhuǎn)位工作臺。 本文在這一設(shè)計過程中得出了如下結(jié)論： 1．綜合設(shè)計法是以提高產(chǎn)品綜合性能或廣義質(zhì)量為目標，時產(chǎn)品的綜合性能或廣義質(zhì)量在較大的范圍內(nèi)得到滿足。通過功能優(yōu)化設(shè)計、動態(tài)優(yōu)化設(shè)計、智能優(yōu)化設(shè)計、可視化設(shè)計和綠色設(shè)計等來全面提高產(chǎn)品的綜合性能。 2．驅(qū)動裝置的選擇要恰當，電機、等方式的不同及優(yōu)缺點。功率、轉(zhuǎn)速的確定與工作裝置的效率密切相關(guān)。根據(jù)機架的結(jié)構(gòu)靈活選用減速機，比如本文空心法蘭減速機的選用。輸送帶的強度及壽命計算是滿足要求的重要一點。 3．傳動系的選擇設(shè)計對工作裝置的效率質(zhì)量也起著至關(guān)重要的作用，充分應(yīng)用各種傳動的優(yōu)點，避開缺點。 4．本設(shè)計采用SolidWorks建模，參數(shù)化的三維建模是未來發(fā)展的主流。同時在新產(chǎn)品開發(fā)中模塊化思想非常重要。 致 謝 本文是在黃松和老師的悉心指導(dǎo)下完成的。首先感謝黃老師細心的教導(dǎo)，每當我們有問題時，黃老師總是孜孜不倦的給我們教導(dǎo)，在黃老師的幫助下，我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計。 感謝母校——交大，四年里，我學(xué)會了很多東西。 感謝我的父母，正是有了他們的大力支持，我才能順利地完成這篇論文。 感謝所有幫助過我的人，衷心祝福他們身體健康、萬事如意。 參考文獻 [1] 丁岳陽，劉光第，張靜祥編. 輥子輸送機. 北京：中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會，2008 [2] 陳秀寧，施高義編. 機械設(shè)計課程設(shè)計. 第二版. 杭州：浙江大學(xué)出版社，2004 [3] 邱宣懷主編. 機械設(shè)計. 第四版. 北京：高等教育出版社，1997 [4] 洪致遠，林良明編. 連續(xù)輸送機. 北京：機械工業(yè)出版社，1982 [5] 劉朝儒，彭福蔭，高政一主編. 機械制圖. 第四版. 北京：高等教育出版社，2001 [6] 謝進，萬朝燕，杜立杰主編. 機械原理. 北京：高等教育出版社，2004 [7] 孫訓(xùn)方，方孝淑，關(guān)來泰編. 材料力學(xué). 第四版. 北京：高等教育出版社，2002 [8] 成大先主編. 機械設(shè)計手冊. 第四版. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 [9] 宋偉剛著. 通用帶式輸送機. 北京：機械工業(yè)出版社，2006 [10] 機械設(shè)計手冊編委會. 機械設(shè)計手冊單行本帶傳動和鏈傳動. 北京：機械工業(yè)出版社，2007 [11] 吳宗澤主編. 機械設(shè)計師手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2002 [12] 黃大巍，李風(fēng)，毛文杰編著. 現(xiàn)代起重運輸機械. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006 [13] 侯紅偉. 大型帶式輸送機制動與張緊裝置的最優(yōu)設(shè)置. 煤礦機電，2007年第6期 [14] 卜炎主編. 機械傳動裝置設(shè)計手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，1999 [15] 運輸機械設(shè)計選用設(shè)計手冊委員會. 運輸機械設(shè)計選用設(shè)計手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版1999