纸盒四角边封箱机结构设计

摘 要I摘 要包装机械能大幅度地提高生产效率，加快产品的不断更新；降低劳动强度，改善劳动条件；能节约材料，降低成本，保护环境；有利于被包装产品的卫生，提高产品质量。本次课题设计的是纸盒四角边封箱机，采用传送带驱动来进行封箱的方案，自动折盖封箱、四角边封箱、经济、快速、平稳。这种方案在技术上是相当成熟的一种，它被广泛应用于生产实际中。这次设计的纸盒四角边封箱机，可以根据纸箱规格，手动调节宽度及高度，可单机作业，也可与自动化包装流水线配套使用。工作时，当箱体进入工作空间后，箱体在底部传送带的输送下前进。当箱体运行至刀架位置时，箱体将刀架和前胶带压轮压退位，而后胶带压轮在四杆机构的作用下与前胶带压轮保持同步运动而退位，并使前面的胶带与纸箱贴合并封箱。随着箱体前进，胶带不断地抽出封在箱体上。当箱体的后部离开刀架时，前胶带压轮由于四杆机构的作用与后胶带压轮的运动一致，而刀架受弹簧弹力作用，复位弹起，切断胶带。当箱体运动至离开后胶带压轮时，后胶带压轮也由于受可调弹簧回位作用而复位，使连在箱体上最后的胶带也贴在箱体上，完成后段封箱任务。该论文详细说明了本次四角边封箱机设计的步骤及其依据，包括设计方案的选择、电机的选择、工作台部件的设计、顶式部件设计和刀片的设计。关键词 自动折盖封箱机、四角边自动封箱机、折盖组件、毛刷组件、封箱组件燕山大学本科毕业论文IIAbstractPackaging machinery can greatly increase productivity, accelerate constantly updated products; reduce labor intensity and improve working conditions; energy saving materials, reduce costs，protect the environment; conducive to health is packaged products，improve product quality. This topic is designed carton tape sealing machine, using belt drive for sealing solutions, sealing up and down, economic, fast and smooth. This approach is technically quite mature one, it is widely used in actual production.The design of the carton tape sealing machine, carton size can be adjusted according to the manual width and height can be stand-alone operation, but also with supporting the use of automated packaging line. In operation, when the working space into the box, the box at the bottom of the forward conveying belt. When the tank runs to turret position, the knife box and press wheel pressure to step down before the tape, and then push the wheel under the influence of tape four-bar mechanism to keep pace with the movement of the wheel while pressing the tape before the abdication, and to the front of the tape Post merger with carton sealing. With forward box, tape withdrawn continuously sealed in the housing. When the rear of the cabinet to leave the knife, tape before pressing wheel due to the effect of the four-bar mechanism is consistent with the movement of the tape pressure roller, and knife by the elastic force of the spring, reset bouncing off the tape. When the box moves to the left pinch roller tape, the tape is also due to the pressure roller adjustable spring return action reset, so that even at the end of the tape on the box is also attached to the box, after the completion of the task segment sealing . The paper details the design of this step and sealing machine basis. Including the selection of design options, select the motor, design workbench components, component design and top-blade design.Keywords Automatic carton folded sealing machine、Four automatic sealing machine、Folding door Assembly 、Brush components、Sealingo目 录III目 录摘要AbstractII第 1 章 绪论11.1 课题背景11.2 封箱机的发展状况11.2.1 国外封箱机的发展状况21.2.2 国内封箱机的发展状况31.3 课题研究的内容以及采取的方法41.4 技术参数要求51.5 基本任务51.6 本章小结5第 2 章 方案设计72.1 传送机构方案设计72.1.1 间歇式传送72.1.2 方案二：连续式传送82.2 封箱机结构设计82.3 设计方案的确定102.3.1 传送机构方案的确定102.3.2 封箱机构设计方案的确定10第 3 章 传送装置设计123.1 电动机的选用123.1.1 电动机的性能和分类123.1.2 选择电动机应综合考虑的问题133.1.3 本传动机构电动机的类型选择133.2 电机选型133.2.1 伺服电机选型原则及其工作特点133.2.2 选型计算及电机参数143.3 减速器的选用153.3.1 减速器性能和分类153.4 带传动的设计163.4.1 平带传动16燕山大学本科毕业论文IV3.4.2 V 带传动183.5 主轴部分183.6 联轴器的选用193.7 辊筒的设计与计算20第 4 章 封箱机构设计214.1 工作台高度的调节机构214.2 纸箱宽度调节机构214.2.1 导向杆的设计214.2.2 宽度调节机构214.3 纸箱高度调节机构224.4 刀架部件设计234.5 刀片的设计244.6 压带机构的设计244.7 机台高度调整25第 5 章 机器安装与调试275.1 贴带器的操作及调节27第 6 章 日常维护296.1 封箱机安装注意事项296.2 封箱机的日常维护296.3 封箱机常见故障及其排除方法29结论31参考文献32致谢33附录 133附录 242第 1 章 绪 论1第 1 章 绪论1.1 课题背景包装机械能大幅度地提高生产效率，加快产品的不断更新；降低劳动强度，改善劳动条件；能节约材料，降低成本，保护环境；有利于被包装产品的卫生，提高产品质量，增强市场销售的竞争力；延长产品的保质期，方便产品的流通；可减少包装场地的面积，节约基建投资。因此，设计、安装自动包装机械，无论是从提高产品质量、 生产效率，还是从消除加工误差、减轻劳动强度方面，都表现出十分明显的作用。随着社会的发展，封箱机在各种机中发挥着越来越重要的作用。包装是产品进入流通领域的必要条件而实现包装的主要手段是使用包装机。同时伴随着时代的发展和技术的进步，封箱机在流通领域中起着越来越重要的作用。随着科学技术在不断发展 和各种食品加工品的出现，对包装技术和包装设备都提出了新的要求。封箱机更是包装机中不可缺少的部分。它主要是采用胶带对纸箱封口，可以根据纸箱大小随意调整 封箱尺寸，封箱平整，可一次完成上、下封箱动作，即可单机作业，也可与流水线配 套使用，广泛应用于家用电器、纺织、百货、医药等行业。目前封箱机竞争日趋激烈，未来的封箱机将配合产业自动化趋势，促进包装设备总体水平提高，发展多功能、高效率、低消耗的包装设备，而封箱机技术也正朝着以下几个趋势发展：机电一体化、机功能多元化、结构设计标准化、控制智能化、结构 运动高精度化。1.2 封箱机的发展状况随着世界科技的发展，发达国家己经把核能技术、微电子技术、激光技术、生物技术和系统工程融入了传统的机制造技术中。新的合金材料、高分子材料、复合材料、 无机非金属材料等新材料也得到了推广应用，封箱机的集成化、智能化、网络化、柔性化将成为未来发展的主流。21.2.1 国外封箱机的发展状况国外的封箱机工业技术的发展大体经历了以下几个几段;简单机化、初级自动化、自动封箱机、计算机控制的高度自动化封口机。20 世纪 40 年代中期，在食品、卷烟、火柴等行业最先使用了封箱机对产品包装箱进行封口，如英国的巧克力包装封口，美国的饼干包装封口被称为包装箱封口界的先驱。50 年代，封箱机上广泛釆用了光电管、电气开关实现了封箱机的初级自动化。60 年代，在封箱机上广泛采用了各种新型电子元件组成控制系统，并采用机、电气、 液压、气动等综合技术，出现了自动封箱机。70 年代，由于采用电子计算机对封箱 机进行控制，进一步了解单片机和自动化封箱机的水平。80 年代，封箱机行业大量的应用了高新技术，如微电子技术、激光技术、超声波技术以及光电纤维等，从而使封箱机及生产线高度自动化，使用效果更加理想可靠，包装封口质量更加提高。经过 60 多年的发展，国外封箱机的发展己经形成了独立完整的体系，成为机制造行业的一个重要分支。美国包装工业起步于 20 世纪初期，自二战以来得到快速发展，逐步建立并形成 包括包装材料、包装工艺和包装机完整而独立的工业体系。其包装工业总产值占国民经济总产值 3%。据美国行业调查分析，其封箱机最大使用行业是食品产业，其次是 饮料产业、家庭清洁用品与化妆品产业、医药用品及烟草业。美国当前前景看好的 封箱机是:水平枕式微机控制、配有伺服电机和薄膜张力好的电力控制装置的包装机。 今后微电子、电脑、工业机器人、智能型、图像传感技术和新材料等在包装机中将会 得到越来越广泛的应用，使包装机日趋向自动化、高效率化、节能化方向发展。德国的封箱机在计量、制造、技术性能方面均属世界一流。该国生产的啤酒、饮料灌装成套设备生产速度快、自动化程度高、可靠性好。主要体现在：工艺流程的自 动化、生产效率高，满足了交货期短和降低工艺流程成本的要求；设备具有更高的柔 性和灵活性。主要体现在生产的灵活性、构造的灵活性和供货的灵活性，以适应产品 更新换代的需要；利用计算机和仿真技术提供成套设备，故障率低，可以进行远程诊 断服务；对环境污染少，主要包括噪音、粉尘和废弃物的污染。意大利生产的封箱机中，40%是食品封箱机，如糖果包装机、茶叶包装机、灌装机等。产品的特点是外观考宄、性能优良、价格便宜。意大利包装机行业的最大优势 就在于可以按照用户的要求进行设计和生产，并能保证很好地完成设计、生第 1 章 绪 论3产、试验, 实现监督、检验、组装、调整和用户需求分析等。曰本是封箱机的后起之秀。它是第二次世界大战后才发展起来的，但是发展速度很快，20 世纪 60 年代至 70 年代，封箱机的产值平均每年增长 20%。70 年代初期达到世界先进水平，成为第二包装大国，封箱机的平均年产量是 60 万台 (套)，其年增长率为 10%。发展速度快的原因是日本善于引进、仿制、创新和经营。德国的封箱机也很发达。它拥有几家在世界上号称规模最大的包装机厂，它的包装机产品大量用于出口。此外，英国、法国、瑞典、瑞士等国家的封箱机业各有优势，它们都在不断研制新型封箱机，都有久享盛誉的封箱机供应国内外市场。1.2.2 国内封箱机的发展状况解放前，我国封箱机基本上是空白的。绝大部分产品都不用包装，只有少数产品采用手工包装，因此谈不上不上包装机化。只有上海、北京、天津、广州等几大城市有英、美等国进口的啤酒、汽水灌装机及卷烟小包装机等。解放后的 30 年间，我国封箱机的发展相当缓慢。1956 年我国生产了第一台卷烟小包装机。20 世纪 60 年代，我国又生产了果酒、啤酒灌装机，20 世纪 70 年代木逐渐开发了真空包装机等，但是还没有形成包装工业体系。进入 20 世纪 80 年代，由于国民经济迅速发展，对外贸易不断扩大人民生活水平显著提高，对产品的包装要求越来越高，迫切要求包装实现机化、自动化，从而大大促使了包装机的发展，包装机在国民经济中占有的位置越来越重要。20 世纪 90 年代以来，包装机工业每年平均以 20%-30%的速度增长，发展速度高于整个包装工业平均增长速度的 15%-17%,比传统的机工业的平均增长值高4.7%。包装机工业己经成为我国国民经济中不可缺少的非常重要的新兴行业。随着我国商品经济的繁荣和人民生活水平的提高，封箱机包装技术的前景十分乐观。近年来，国家加大了对食品和药品质量和安全的监督力度，对食品的生产加工包 装技术都提出了新的要求。一批生产企业先后投入资金进行包装设备的技术改造和生 产技术的创新，在一定程度上提升了我国封箱机的水平和市场竞争力。尽管我国封箱机包装技术的水平有了提高，但是我国的包装箱机包装技术与发达国家的相比在竞争中还是明显处于弱势。无论在产品品种、技术水平还是产品质量方面都有一定的差距。并且我国包装机行业 30%左右的企业存在低水平的重复建4设。 这种状况不但浪费了有限的资金、人力等重要资源，还造成了包装机市场的无序混乱,阻碍了行业的健康发展，制约了我国中小食品企业包装机的升级换代和包装技术的创 新。我国的包装机多以单机为主，科技含量和自动化程度低，在新技术、新工艺、新材料方面应用的少，满足不了我国当前食品企业发展的要求一些食品企业为了技术改造，不得不花费大量的资金从国外引进一些技术先进的、生产效率高、包装精度高的成套食品包装生产线，导致很大一部分国内的市场份额被国外品牌所占领。我国的食品包装机发展空间依然广阔，食品包装机包装技术的水平有待迫切开发的需要。曰前，随着包装机技术含量日趋增加，国外己经己将很多先进技术应用在包装机上，如远距离遥控技术、步进电机技术、自动柔性补偿技术、激光切割技术、信息处理技术等，国内现有的一些包装机技术含量较低，先进技术应用较少，国内包装机低 水平重复建设对行业产品的升级换代和创新已经构成了阻碍。另外，包装机市场日趋垄断化。目前中国除了瓦愣纸箱包装机和一些小型包装机有一定规模和优势外，其他包装机几乎不成体系和规模，特别是市场上需求量大的一些成套包装生产线，在世界包装市场中均被几家大包装机企业（集团）所垄断，包装机零部件生产专业化。国际包装界十分重视提高包装机加工和整个包装系统的通用能力，所以包装机零部件生产专业化是发展的必然趋势，很多零部件不再由包装机厂生产，而是由一些通用的标准件厂生产，某些特殊的零部件由高度专业化的生产厂家生产，真正有名的包装机厂将可能是组装厂。产品向多功能与单一、高速两极化发展。包装机的最终作用在于提高 生产效率和产品多样化。包装机行业面对市场的需求和如何赶上甚至超越发达国家的 包装机，及如何加大自主创新的步伐，力争在短时间内开发出一批具有自主知识产权 和国际先进水平的产品，是摆在我国封箱机机企业面前的紧迫任务。1.3 课题研究的内容以及采取的方法课题研宄内容为：比较各种方案优越性，并选择一种设计,确定纸盒四角边封箱机整体方案包括（机械本体结构方案、零部件选取、控制系统方案）进行机器人三维实体设计，造型，计算，仿真模拟。封箱机的原理及结构，首先制定出设计过程中各部分的方案， 如传动方案、结构方案、压带机构、封箱机构的方案等，利用第 1 章 绪 论3方6案的对比的要求，确定最佳方案，然后根据这套方案进行具体设计，如强度校核、尺寸选择、材料选择等。拟采用的方法是理论推导和计算绘图分析的方法。机械装备现代设计方法也为我们提出了很多的新思路，如机构的运动分析、机构的力学分析、利用 CAD/CAM进 行设计等。在设计过程中我们应该综合运用这些方法，可以使设计更为细致。另外， 要使我们的设计尽量优化，以达到符合要求的性价比。1.4 技术参数要求纸盒尺寸范围：L320-500W200-500 H180-500mm效率：360-500 箱/小时封箱胶带宽度：36mm、48mm、60mm使用胶带类型：OPP 胶带工作台高度：750mm-785mm1.5 基本任务设计说明书 60-70 页，绘图工作量不小于 3 张 A0机械系统整体装配图一张 A0机械系统部件图一张 A1主要零件图1.6 本章小结传统的胶带封箱机在把纸箱送进封合时需要手工对纸箱的上盖进行折合后送进封箱机，因此当封箱机与生产线配套时，必须在此处配置一个工位进行人工折合上盖送入封箱机进行封箱。随着国民经济和科学技术的发展，我国的工业生产方式逐步趋向于大规模连续流水线作业及完全自动生产线的方向发展。而作为能更好地和流水线及全自动生产线配套的实用新型全自动纸盒四角封箱机必将取代现有的传统的胶带封箱机。为了使企业拥有一个方便、经济、安全且占地面积小的封箱设备，设计一个全自动的纸盒四角封箱机成了我们目前要解决的难题。首先我们通过各种搜索途径查阅和分析国内外已有的研究成果，分析其中的优点缺点，对比各种已知方案的优劣性，从而得出我们需要解决的主要问题。然后，我们第 1 章 绪 论5通过实验模拟、三维仿真、动画模拟、有限元分析，最后结合经济性分析和安全性分析等各个角度分析，从而得到我们所具有创新意识的新的问题解决的方案。第 2 章 方案设计7第 2 章 方案设计全自动纸盒四角边封箱机可以分为四个部件，分别为折盖封箱机、四角边封箱机、连接滚筒架、侧边滚筒架。两个封箱机部件都是由传动机构、驱动机构、封箱机构、高度宽度调节机构组成。2.1 传送机构方案设计 2.1.1 间歇式传送（1）槽轮机构槽轮由主动拨盘、从动槽轮和机架组成。主动拨盘以一定加速度匀速转动。当主动拨盘上的圆销没有进入槽轮的槽中的时候，槽轮上的内凹锁止弧被拨盘外凸的锁止弧卡住，槽轮静止；当主动拨盘上的圆销进入槽轮的槽中的时候，拨盘锁止弧与槽轮锁止弧分离，拨盘拨动槽轮转动，直到圆销与槽轮的槽脱离为止。如此循环实现槽轮的间歇运动.图 2-1 槽轮机构（2）曲柄连杆机构图 2-2 曲柄连杆机构该机构实际为双曲柄机构，中间连杆在曲柄的带动下可以实现杆上任一点轨迹8为圆的运动，依靠连杆上的特殊结构来推动其上物品，实现间歇式的传送。（3）其他机构可以实现间歇式运动的其他机构还有：不完全齿轮，曲柄摇块机构等，在此未考虑选用，故不作详细说明。2.1.2 方案二：连续式传送直接依靠变速系统输出的运动带动传送带实现连续的传送。变速系统通过带传动、齿轮传动、以及平带传动实现。2.2 封箱机结构设计封箱机构的具体功能是使封箱胶带把纸箱封住，并且切断胶带，然后回到初始状态等待下一次工作。机构主要依靠纸箱的运动，滚轮的滚动和弹簧（弹簧未画出）的回复力压紧胶带，在纸箱通过各个机构后，机构依靠弹簧的弹力恢复初始位子。第 2 章 方案设计9图 2-3 封箱机结构设计流程图102.3 设计方案的确定以上各种机构的设计方案中各有优缺点，需要对其进行比较分析，选择最终的方案。2.3.1 传送机构方案的确定间歇式传送的一个很大的好处是可以配合其他装置进行有规律的加工，但若电机 转速不变，其每次传送距离与停留时间是固定的，考虑到现实中纸箱尺寸的不确定，在这里选取间歇式传送机构己无多大意义，因为若纸箱尺寸改变，则不能保证装置可以正常工作。并且间歇式的传送工作效率较低，不能满足快速封箱的要求。因此，传 送机构选择连续式传送。运动由电机提供依次经过带传动、齿轮传动、传送带传递到封箱机构下。2.3.2 封箱机构设计方案的确定上面设计的封箱机构的方案我们可以简单设计成 2 滚轮的，当箱体从右往左行进时，推动滚轮 1,滚轮 2 会跟着滚轮 1 一起运动，并且把刀片抬起；胶带被贴在箱体 上，接着继续向前行进，直至箱体通过滚轮 2 时，滚轮 2 向下运动，而滚轮1 随着滚 轮 2起向下运动，由于滚轮 1 的向下运动，带动刀片的向下运动，因此胶带会被切 断，当箱体完全通过时，机构回到初始状态（依靠弹簧回到初始状态，图中未画出）。图 2-4 封箱机构设计方案(1) 高度调节机构选用丝杠，确定为手动调节，因为单线丝杠自锁性好，所以选单线丝杠，螺纹大径取 30mm ,螺 距 取 10mm ,矩形螺纹牙，螺纹牙高度 5 mm。第 2 章 方案设计11(2) 水平宽度的调节使用同轴的旋向相反的丝杆，可以实现两边对称的调节。2.4 本章小结课题研究内容为：比较各种方案优越性，并选择一种设计,确定纸盒四角边封箱机整体方案包括（机械本体结构方案、零部件选取、控制系统方案）进行机器人三维实体设计，造型，计算，仿真模拟。根据封箱机的原理及结构，首先制定出设计过程中各部分的方案， 如传动方案、结构方案、压带机构、封箱机构的方案等，利用方案的对比的要求，确定最佳方案，然后根据这套方案进行具体设计，如强度校核、尺寸选择、材料选择等。拟采用的方法是理论推导和计算绘图分析的方法。机械装备现代设计方法也为我们提出了很多的新思路，如机构的运动分析、机构的力学分析、利用 CAD/CAM进 行设计等。在设计过程中我们应该综合运用这些方法，可以使设计更为细致。另外， 要使我们的设计尽量优化，以达到符合要求的性价比。12第 3 章 传送装置设计根据上述选定的传送机构方案，采用连续传送，即：直接依靠变速系统输出的运动带动传送带实现连续的传送。变速系统通过带传动、齿轮传动、以及平带传动实现。 结构如下图示：1-传 送 带 2-滚 筒 3-V 带 4-减 速 器 5-电 动 机图 3-1 传送装置设计3.1 电动机的选用3.1.1 电动机的性能和分类电动机可分为交流电动机和直流电动机两大类。现就这两种类型电机论述如下：(1)交流电动机交流电动机简单、耐用、可靠、易维护、价格低、特性硬，但起动和调速性能差, 轻载时功率因素低，一般在无调速要求的机械广泛应用。在可变级频率电源供电下可平滑调速。(2)直流电动机直流电动机的调速性能好，范围宽，采用电子控制，能充分适应各种机械负载特 性的需求，但它的价格贵、维护复杂且需要直流电源，因此只有在交流电动机第 3 章 传送装置设计13不能满 足要求时才采用。其中串励电动机的特点是起动转矩大、过载能力大、特性软、适用于电力牵引机械等。复励电动机的起动转矩和过载能力比并励电动机大，但调速范围稍窄。3.1.2 选择电动机应综合考虑的问题选择电动机应综合考虑的问题：(1)根据机械的负载性质和生产工艺对电动机的起动、制动、反转、调速等要求, 选择电动机的类型。(2)根据负载转矩，速度变化范围和起动的频率程度要求，考虑电动机的温升限 制，过载能力和起动转矩，选择电动机的功率。所选电动机的功率应留有余量，负载 率一般取 0.80.9。过大的备用功率会使电机的效率降低，对于感应电动机，其功率 因素将变坏。(3)如温度、湿度、灰尘、雨水、腐蚀及易燃易爆气体和其他因素的必要保护方 式选择电动机的结构形式。除此之外，选择电动机还必须考虑运行的可靠性、设备的供货情况、安装检修的 难易、以及产品的价格、建设费用和生产过程前后期电动机功率变化关系等各种因素。3. 1.3 本传动机构电动机的类型选择由于本设计中电动机是用来给传动机构做动力，且载荷平稳，常温下连续运转，生产批量为小批量，所以按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，代号为 Y系列，同时为了其具有广泛的适用性，采用了 380V 电压 50HZ 的频率。A 选择电动机的功率(容量）电动机功率选择是否合适，对电动机的工作和经济性都有影响。功率过小不能保 证工作机的正常工作，若功率选得过大，电动机的价格高，效率和功率因数都较低， 造成浪费。负荷稳定(或变化很小) 、长期连续运转的机械(例如运输机)，可按照电动机的额 定功率选择，而不必校验电动机的发热和起动转矩。3.2 电机选型3.2.1 伺服电机选型原则及其工作特点 伺服电机选型原则如下： 1.连续工作转矩小于额定转矩；2.瞬时工作最大转矩14小于最大扭矩；3.负载惯量小于 3 倍电机转子惯量；4.连续工作转速小于额定转速。工作特点如下：1.最大转矩为额定转矩的 2-3 倍；2.变功率运行，转矩和电流在额定值以下可以长期运行；3.超额定转矩工作时间不超过 2min；4.工作在最低转速和额定转速之间时为恒转矩调速，在额定转速和最大转速之间时为恒功率调速。3.2.2 选型计算及电机参数1.封箱机电机选型由式（3-2）已算出工作转矩为 2509.3TMNmAN.m 查资料并计算得出联轴器、蜗轮蜗杆、两对轴承的总传动效率为 0.78，所以电机功率为：3.87950nPKw总（3-1）可以首先根据功率确定选型的大致范围，然后根据扭矩确定传动比，最后验算等效转动惯量是否满足要求。利用 solidworks 建立封箱机的三维模型，并且对各个零件赋予材料属性，然后利用“评估”中的“质量属性”得出相对某轴的转动惯量。其中蜗杆、蜗轮和摆臂装配体工作时的转动惯量分别为 213.460JkgmA kg.m2、 2.30JkgmA kg.m2 和23196.05JkgmAkg.m2 ，所以折算到电机轴的等效转动惯量为 2213.8LzJkg.m2 （3-2）由设定转速和转速比可以得出电机转速应大于 157.5rpm，额定转矩应大于1593.61Nm。考虑到封箱机为非连续性工作，工作力矩小于最大值，且电机可以短时间超额定转矩工作。综上所述，选择西门子 1PH8224-1-b2-电机。2.封箱机电机选型小车主轴、大齿轮和小齿轮的转动惯量分别为 249.3510JkgmA kg.m2、250.46JkgmAkg.m2 和 3264.150JkgmA kg.m2。封箱机速度最大为 30rpm,设定加速过程为 0.1 秒，则加速度大小为 /rads ，所需驱动力矩为：457TNN.m （3-3）当加速到最大速度的瞬时具有最大消耗功率，最大功率为 34.65PW W。小、大齿轮的齿数分别为 32z 、 40z，等效转动惯量为 2.10LJkgmA kg.m2。综上所述，选择安川电机 SGMCS-14C-C。第 3 章 传送装置设计15所选伺服电机电机参数如表 3-1 所示。表 3-1 伺服电机参数电机型号 输入电压 PKwMNmIANrpmJkg.m2Mkg西门子1PH8224-1-b2-SLM/BLM 400V 36.0 860 100 400 1.452 610安川SGMCS-14C-C 200V 0.293 14.0 2.8 200 0.022 14.23.3 减速器的选用减速器是用于原动机和工作机之间的独立的封闭的传动装置。由于减速器具有结构紧凑、传动效率高、传动准确可靠、使用维护方便等特点，故在各种机械设备中应用甚广。3.3.1 减速器性能和分类减速器按其机构分为：圆柱齿轮减速器、圆锥一圆柱齿轮减速器；蜗杆减速器；行星轮齿轮减速器；摆线针轮减速器以及谐波轮减速器等等。常见减速器的类型及其 应用简述如下：(1)圆柱齿轮减速器两级展开式圆柱齿轮减速器。它是两级减速器中运用最广，最简单的一种。齿轮 相对轴承位置不对称。当轴产生弯曲变形时，载荷在齿宽上分布不均匀。因此，轴应具有较大的刚度，并尽量使高速齿轮远离输入端，高速级可制成斜齿，低速级可制成 直齿。相对分流式讲，用于载荷较平稳的场合，传动比一般为 i=860。(2)圆锥及圆锥圆柱齿轮减速器圆锥一圆柱齿轮减速器：它主要用于输入轴与输出轴相交而传动化又较大的传 动。圆锥齿轮应在高速级，以减少锥齿轮尺寸，齿轮可分别制成直齿和斜齿。传动比在直齿圆锥齿轮为 822,斜齿轮及螺旋齿轮为 840。3.3.2 减速器类型的选择由前面计算知本设计所用减速器传递的功率 P=0.14kW,传动比 i=8.732,输入转速 n=1390 r/min,则选择两级圆柱齿轮 (ZLY)减速器。由机械设计实用手册表 9-1-2 查得:两级减速器总中心距 a=192mm，b 16=80mm,a2=112mm。根据表 9-1-4 选取减速器公称传动比系列/=5.8 根据表 9-2-3 ZLY 型减速器低速级许用输入功率 6=1.4 kW 根据表 9-2-9 ZLY 型减速器外形尺寸设计减速器的尺寸。3.4 带传动的设计带传动的类型很多，根据机械设计实用手册表 8-1-1 长用带传动的类型、特 点及应用，选择普通 V 带用于连接减速器低速轴和滚筒轴之间的传动；而置于导轨 上用于输送箱体的带则选用聚酰胺片基复合平带。3.4.1 平带传动平带传动在机械传动中应用较普遍。它的特点是：（1)结构简单，能适应多种传动形式如交叉与角度传动、多被动轮传动、张紧离合器等。主动轮与被动轮之间 距离较大。适于体积较大的机具之间的传动。胶带有弹性，传动中产生打滑，可 以缓和冲击载荷和短时过载，又安全作用。 不能保持准确稳定的速比。 （5)轴和轴承上受压力较大。聚酰胺片基复合平带按承载层(聚酰胺片基)的能力(抗拉强度)分为轻型 L、中型 M、重型 H 和特轻型 EL、加重型 EH、超重型 EEH 等几种，其尺寸规格见机械设 计实用手册表 8-1-39。本设计中采用聚酰胺片基复合平带传动设计可以参照机械设计实用手册表 8-1-35 进行，但应考虑下列几点 ： 选择带型时，现根据用途、载荷的大小和变化情况按机械设计实用手册 表 8-1-40选择贴面类型，然后再根据设计功率尺和小带轮转速,由机械设计实用手册图 8-1-7 选择带型。（1）小带轮直径名可按表 8-1-35 的计算值减小 30%50%,但必须大于表 8-1-39 中规定的 rfmin，并应使带速 1015m/s。（2）曲挠次数 w 应小于 Wmin=l550 小带轮直径大时取高值，若 ww min，则应该用轻薄的带或较大的带轮直径以免影响带的寿命。（1）确定带宽根据上式算出带宽，再结合所要输送箱体的宽度，初步确定输送带的宽度，并按 机械设计实用手册表 8-1-39 选取标准值。取 b=250mm，选用两根该带。由以上推理计算可知，本设计中使用的聚酰胺片基复合平带为：LR-M250x3350 GB/1063-89(面粘铬鞣革、一面粘弹性胶片、带宽为 250mm、 带长为第 3 章 传送装置设计173350mm 的聚酰胺片基复合平带)。由以上推理计算可知，本设计中使用的聚酰胺片基复合平带为：LR-M 250x3350 GB/1063-89(面粘铬鞣革、一面粘弹性胶片、带宽为 250mm、 带长为3350mm 的聚酰胺片基复合平带)。平带传动在机械传动中应用较普遍。它的特点是：（1)结构简单，能适应多种传动形式如交叉与角度传动、多被动轮传动、张紧离合器等。主动轮与被动轮之间 距离较大。适于体积较大的机具之间的传动。胶带有弹性，传动中产生打滑，可 以缓和冲击载荷和短时过载，又安全作用。 不能保持准确稳定的速比。 （5)轴和轴承上受压力较大。聚酰胺片基复合平带按承载层(聚酰胺片基)的能力(抗拉强度)分为轻型 L、中型 M、重型 H 和特轻型 EL、加重型 EH、超重型 EEH 等几种，其尺寸规格见机械设 计实用手册表 8-1-39。本设计中采用聚酰胺片基复合平带传动设计可以参照机械设计实用手册表 8-1-35 进行，但应考虑下列几点 ： 选择带型时，现根据用途、载荷的大小和变化情况按机械设计实用手册 表 8-1-40选择贴面类型，然后再根据设计功率尺和小带轮转速,由机械设计实用手册图 8-1-7 选择带型。（1）小带轮直径名可按表 8-1-35 的计算值减小 30%50%,但必须大于表 8-1-39 中规定的 rfmin，并应使带速 1015m/s。（2）曲挠次数 w 应小于 Wmin=l550 小带轮直径大时取高值，若 ww min，则应该用轻薄的带或较大的带轮直径以免影响带的寿命。（1）确定带宽根据上式算出带宽，再结合所要输送箱体的宽度，初步确定输送带的宽度，并按 机械设计实用手册表 8-1-39 选取标准值。取 b=250mm，选用两根该带。由以上推理计算可知，本设计中使用的聚酰胺片基复合平带为：LR-M250x3350 GB/1063-89(面粘铬鞣革、一面粘弹性胶片、带宽为 250mm、 带长为3350mm 的聚酰胺片基复合平带)。由以上推理计算可知，本设计中使用的聚酰胺片基复合平带为：LR-M 250x3350 GB/1063-89(面粘铬鞣革、一面粘弹性胶片、带宽为 250mm、 带长为3350mm 的聚酰胺片基复合平带)。183.4.2 V 带传动V 带比平带应用更广泛，在许多情况下代替了平胶带传动和链传动。V 带传动的 特点：(1)与链传动相比，结构简单，成本低，制造、使用、维护方便，能适应多种复 杂的传动形式。但其传动不稳定，局部损坏不易修理，需更换新品。(2)与平带相比，不易掉带，带轮安装要求不太严格，允许两轮中心面有较大的 位置度和平行度偏差，能更好地适应多种传动形式，简化传动机构。V 带得出拉力较 低，允许用较小的包角和中心距，传动比可以比较大，外廓尺寸小，没有接头，运行 平稳。(1)小带轮直径名可按表 8-1-35 的计算值减小 30%50%,但必须大于表 8-1-39 中规定的 rfmin，并应使带速 1015m/s。(2)曲挠次数 w 应小于 Wmin=l550 小带轮直径大时取高值，若 ww min，则应该用轻薄的带或较大的带轮直径以免影响带的寿命。(3)确定带宽根据上式算出带宽，再结合所要输送箱体的宽度，初步确定输送带的宽度，并按 机械设计实用手册表 8-1-39 选取标准值。取 6=250mm，选用两根该带。由以上推理计算可知，本设计中使用的聚酰胺片基复合平带为：LR-M250x3350 GB/1063-89(面粘铬鞣革、一面粘弹性胶片、带宽为250mm、 带长为 3350mm 的聚酰胺片基复合平带)。3.5 主轴部分轴材料的选择主轴零件要求材料具有良好的机械强度、韧性和耐磨性。这些性质是通过热处理方法实现的。因此要求材料具有良好的淬火硬度，同时保持材料内在的軔性。低碳合 金钢的韧性优于中碳钢，故于重载、高速。氮化钢具有淬火变形小的特点，使之适于精密主轴使用。轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用于轧制圆钢和锻件，有的则第 3 章 传送装置设计19直接用圆钢。由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理 或化学处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造尤为广泛，45 号钢 等优质中碳钢是最常用的材料。 Q235-A 等普通碳素钢用于不重要的轴或受载较小的 轴。合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。因此，在传递大动力，并 要求减少尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，常 采用合金钢。各种热处理（如高频淬火、渗碳、氮化、氰化等）以及表面强化处理（如喷丸、滚压等)，对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效果。由于此设计中轴主要传递运动，且受力较小，选择 45 钢作为轴的材料，调质处理。3.6 联轴器的选用联轴器按计算转矩 7；进行选择，要求所选联轴器允许的最大转矩大于计算转矩 T； ,且孔径应与被连接的两轴直径一致。联轴器的类型应根据工作要求选择，一般多采用可移式联轴器，它可以补偿由于 制造、安装生产的径向位移和角位移。在启动频繁、变载荷、高速级正反转的场合， 应采用弹性联轴器。本设计中电动机与减速器高速轴之间使用联轴器。20再根据轴径的大小査机械设计实用手册表 4-2-19 选用 TL3 联轴器。其主要 参数如下：TL3:轴孔直径范围为 1622mm,公称转矩 7:T=63 Nm 合适，许用转速 n=4700(铁) ，n。合适。3.7 辊筒的设计与计算简单的带式输送机上装有传动滚筒和张紧滚筒；较复杂的结构上还设有该项滚 筒，用以增加包角或改变输送方向。常用的辊筒结构型式见实用机械设计手册图 13.3-3。为了获得所需的传动牵 引力，而又不致使输送带的张力过大，可在传动滚筒表面包覆木材、皮革或橡胶，以 增加滚筒与输送带之间的摩擦力，并可采用各种输送带围绕型式以增大输送带在滚筒 上的包角。滚筒基本参数和尺寸见实用机械设计手册表 13.3-9。重型带式输送机多采用各种类型的多滚筒传动方式，以增加传动功率，见实用 机械设计手册图 13.3-5。根据辊筒在本设计中的作用以及它与封箱机的连接形式，设计结构简单、占用空 间少、具有足够承载能力的滚筒，如图 3-2 所示：图 3-2 辊筒3.8 本章小结本章主要讲述了传送装置的设计过程，包括电机的选型，减速器的选型，带传动的设计，主轴设计，联轴器的选用和辊筒的选用计算过程，根据上述选定的传送机构方案，采用连续传送，即：直接依靠变速系统输出的运 动带动传送带实现连续的传送。变速系统通过带传动、齿轮传动、以及平带传动实现。 第 4 章 封箱机构设计21第 4 章 封箱机构设计4.1 工作台高度的调节机构为适应不同生产线的要求，工作台的高度可通过 4 根支柱上所连接的 4 根中间含 有矩形孔的支柱通过螺栓连接来调整。可调范围是 20cm。由于 4 根支柱上的孔是矩 形分布的，调节起来特别容易。采用这种设计，具有简单、方便的优点。4.2 纸箱宽度调节机构4.2.1 导向杆的设计本设计中，导向杆用于使随输送带动作的纸箱由于导向杆的作用，使箱体自动调 节对中位置，并进入封箱位置中，完成纸箱的自动封箱动作。结合机械设计实用手册选用 45 号钢作为导向杆的材料。4.2.2 宽度调节机构为适应各种纸箱的宽度，两调节杆的宽度在 150-500_范围内可调节。调节杆 之间的距离由两根螺杆确定，两螺杆两头分别为左旋和右旋螺纹，中间留有 40mm光 杆，用于把不同旋向的螺纹分开。当旋转调节手轮如图 4-2 所示，两根螺杆通过链条 的带动同方向旋转，于是两调节杆靠拢或向两边分开，以适应不同的箱体宽度。图 4-1 调节导轨宽度图22摇动摇把手柄可以调整封箱宽度，顺时针（在操作侧侧视） 转动曲柄可调窄，逆时针转动曲柄可调宽。4-2 摇动手柄4.3 纸箱高度调节机构高度调节机构选用丝杠，确定为手动调节，因为单线丝杠自锁性好，所以选单线 丝杠，螺纹大径取 30mm,螺距取 10_,矩形螺纹牙，螺纹牙高度 5_。摇动摇把手柄 b51 可以调整封箱高度，顺时针(俯视)转动曲柄可调高，逆时针转动曲柄可调低。图 4-3 纸箱高度调节机构第 4 章 封箱机构设计234.4 刀架部件设计该机构分别由上刀架和下刀架组成，完成纸箱的顶面和底面的封口和胶带切断任 务。由于是胶带封箱机封箱质量的关键部件，要求 ：(1) 要确保其工作的准确性和合理性。(2) 要确保其工作的稳定性。(3) 要确保去工作的高效率。刀架结构如图 4-4 所示。在当箱体进入工作空间后，箱体在侧面的齿将皮带的摩 擦力作用下前进。当运行至刀架位置时，箱体将刀片架和胶带压轮 1 压退位，而胶带 压轮 2 在四杆机构的作用下与胶带压轮 1 保持同步运动而退位，并使前面的胶带与纸 箱贴合并封箱。随着箱体前进，胶带不断地抽出封在箱体上。当箱体的后部离开刀片 时，胶带压轮 1 由于四杆机构的作用与胶带压轮 2 的运动一致，而刀片架受小弹簧 弹力作用，复位弹起，切断胶带。当箱体运动离开胶带压轮 2时，胶带压轮 2 也由于 受可调弹簧回位作用而复位，使连在箱体上最后的胶带也贴在箱体上，完成后段封箱任务。图 4-4 刀架机构244.5 刀片的设计胶带刀片设计如图 4-5 所示。胶带在切断前绷得很紧，只要断开处有一点先被切 破，断口就会迅速扩大，直到全部切断。为了增强切断瞬间的压强的作用效果，设计刀齿的排列有一定的斜度，其斜度为 3，从而使瞬间的接触面积大大减少，尽可能的使刀片一次性切断胶带。图 4-5 刀片的结构图4.6 压带机构的设计压带机构初步选定采用四连杆机构，连杆机构的共同点是原动件的运动都要经过 一个不与机架直接相连的中间构件才能传动从动件，即连杆机构。连杆机构具有以下一些传动特点：连杆机构中的运动副一般均为低副，其运动副元素为面接触，压力较小，承载能 力较大，润滑好，磨损小，加工制造容易，且连杆机构中的低副一般是几何密封，对 保证工作的可靠性有利。在连杆机构中，在原动件的运动规律不变的条件下，可用改变各相对长度来使从 动件得到不同的运动规律。在连杆机构中，连杆上个点的轨迹是各种不同形状的曲线，其形状随着各构件相 对长度的改变而改变，故连杆曲线的形式多样，可用满足一些特定工作需要。连杆机构也存在如下一些缺点：由于连杆机构的运动必须经过中间杆件进行传递，因而传动路线较长，易产生较 大的误差积累，同时也使机械效率降低。在连杆机构运动中，连杆及滑块所产生的惯性力难以用一般平衡方法加以消除，因而连杆机构不宜用于高速运动。