行李包裝機(jī)的設(shè)計(jì)

湘潭大學(xué) 興湘學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 題目： 行李包裝機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 興湘學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 2010963014 姓 名： 雷泉 指導(dǎo)老師： 彭銳濤 完成日期： 2014 年 5 月 9 日 目錄 摘要 Abstract 第一章 引言 (1) 1.1 課題的背景及意義 (1) 1.2 國內(nèi)外包裝機(jī)械的發(fā)展史 (1) 1.3 方案對(duì)比 (2) 第二章 行李打包機(jī)的構(gòu)造、工作過程及應(yīng)用 （ 5） 2.1 行李打包機(jī)的構(gòu)造 、工作過程 (5) 2.2 轉(zhuǎn)盤系統(tǒng) (5) 2.3 薄膜拉伸系統(tǒng) （ 5） 2.4 支撐系統(tǒng) （ 6） 2.5 行李打包機(jī)的應(yīng)用 （ 7） 第三章 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 8） 3.1 主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)與參數(shù) （ 8） 3.2 轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)部分 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 以及校核 （ 8） 3.3.薄膜拉伸系統(tǒng)部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 以及校核 （ 26） 3.4 膠輥的設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 32） 總結(jié) （ 40） 參考文獻(xiàn) （ 41） 附錄 翻譯譯文及原文 行李包裝機(jī)的設(shè)計(jì) 摘要 ： 隨著社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，在科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，人民生活節(jié)奏越來越快，人民出遠(yuǎn)門已不再是僅僅只是坐火車、輪船，飛機(jī)成了許多人選擇，出行的行李打包成了許多機(jī)場需要解決的問題。本課題針對(duì)這種現(xiàn)象 和需求，開發(fā)結(jié)構(gòu)緊湊，打包方便快捷的行李打包機(jī)。 該系統(tǒng)包括：轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)、薄膜拉伸系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)，可以完成薄膜的拉伸，纏繞。本設(shè)計(jì)主要完成這三個(gè) 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和方案設(shè)計(jì)。通過對(duì)各部件結(jié)構(gòu)參數(shù)的分析 設(shè)計(jì)，使組成該機(jī)構(gòu)的各部分結(jié)構(gòu)運(yùn)行協(xié)調(diào)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)緊湊，美觀經(jīng)濟(jì)。 關(guān)鍵詞 ： 行李、打包機(jī)、纏繞 The design of luggage packing machine Abstract： With the social development and peoples living standards improve, the rapid development of science and technology in todays increasingly fast-paced life of the people, the people are no longer just taking a trip by train, ship, aircraft became many people choose to travel airport baggage packed into many problems to be solved. The topic for this phenomenon and needs to develop a compact, convenient package luggage packer. The system comprising: a carousel system, a film drawing system, the support system can be completed stretched film winding. The design of the main structure and program design to complete the three systems. Through the analysis of the structural parameters of the components designed so that the structural composition of the agencys coordination running smoothly, compact structure, beautiful economy. Keywords： Luggage, packing machine, winding 1 第一章 引 言 1.1 課題的背景及意義 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展航空業(yè)也迅速發(fā)展起來，中國有國際機(jī)場就有幾十個(gè)，還不包括那些中小型機(jī)場，國際機(jī)場每年旅客吞吐量就有幾千萬，平均每天就有幾萬甚至幾十萬的吞吐量，這僅僅只是國際機(jī)場的不包括更多的中小型機(jī)場，就算每人一個(gè)行李包這對(duì)機(jī)場也是一個(gè)巨大的工作量， 行李包裝機(jī)是專為機(jī)場包裝行李或小物品纏繞等設(shè)計(jì)，可防止行李被調(diào)換和破損等現(xiàn)象，在運(yùn)輸過程中起到保護(hù)行李的作用。 如果采用人力去打包會(huì)大大提高工人的 勞動(dòng)強(qiáng)度，并且增加了打包時(shí)間以及打包場地，增加了機(jī)場成本。鑒于此，我們尋求一種機(jī)械形式實(shí)現(xiàn)此功能的包裝設(shè)備。而行李包裝機(jī)的出現(xiàn)會(huì)提高行李或小物品纏繞的速度，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少包裝場地面積。以及對(duì)機(jī)場降低成本，提高競爭力有很大的幫助。 1.2 國內(nèi)外包裝機(jī)械 的發(fā)展史 我國的包裝機(jī)械產(chǎn)業(yè)在新中國成立時(shí) ,幾乎是一片空白 ,只有少數(shù)工廠或作坊在生產(chǎn)一些簡單的手工包裝機(jī)具 ,或?yàn)樯贁?shù)進(jìn)口機(jī)器進(jìn)行修配服務(wù)。經(jīng)過五十年的發(fā)展 ,我國包裝機(jī)械已成為機(jī)械工業(yè)中的十大行業(yè)之一 ,無論是產(chǎn)量還是品種 ,都取得了令人矚目的成就 ,我國包裝 工業(yè)的高速發(fā)展提供了有力的保障。縱觀國內(nèi)現(xiàn)有的包裝機(jī)械 ,除大型生產(chǎn)包裝線外 (許多是從國外引進(jìn)產(chǎn)品生產(chǎn)后隨即包裝 ,如奶粉、洗衣粉之類 ,耗資大 ,占地面積大 ,物料多品種適應(yīng)性差 )大都處于一種落后的局面 ,如一些家庭個(gè)人小作坊 ,買一些現(xiàn)成的包裝袋 (包裝袋有人專業(yè)生產(chǎn) ,也十分精致、漂亮 )將需要包裝的粉狀、顆粒狀食品或其它商品用量杯類器具灌裝在袋中 ,用熱膜封口機(jī)封口后流通于市場。這種包裝作業(yè)方式不僅不符合衛(wèi)生條例 ,產(chǎn)品計(jì)量無法保障 ,也為產(chǎn)品摻假、制假打開了方便之門 ,是目前產(chǎn)品升級(jí)、上檔次必須嚴(yán)格杜絕的包裝作業(yè)方式。 80年代末 ,國內(nèi)陸續(xù)引進(jìn)并迅速發(fā)展生產(chǎn)了一系列機(jī)械傳動(dòng)的小型全自動(dòng)包 (灌 )裝機(jī) ,因能基本上滿足小袋物品包裝從有計(jì)量的落料到制袋、灌裝、分割等動(dòng)作的自動(dòng)化作業(yè) ,生產(chǎn)效率和包裝質(zhì)量得到了很大程度的提高 ,克服了眾多作業(yè)環(huán)節(jié)中人為因素的影響。加上投資少 (每臺(tái)售價(jià) 3 5 萬元 ),占地面積小 ,適應(yīng)于個(gè)體小作坊的作業(yè)生產(chǎn) ,因而深受用戶的歡迎 ,也使包裝機(jī)械的成長有了新的發(fā)展目標(biāo)和前景 ,小袋物品的包裝質(zhì)量也有了質(zhì)的飛躍。 但是，在設(shè)計(jì)過程中，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員還沒有真正掌握先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法 2，如高速包裝機(jī)械的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)理論和方法 等，對(duì)高速情況下 2 機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)精度分析等問題還不能模擬解決；產(chǎn)、學(xué)、研，結(jié)合不夠緊密，理論上的科研成果不能及時(shí)地在實(shí)際設(shè)計(jì)中運(yùn)用，設(shè)計(jì)人員缺乏及時(shí)的技術(shù)培訓(xùn)；整個(gè)行業(yè)缺乏宏觀調(diào)控的力度，優(yōu)勢資源不能得到合理的配置與調(diào)整。 國內(nèi)一些大學(xué)的設(shè)計(jì)軟件，可以對(duì)包裝機(jī)中常用機(jī)構(gòu)進(jìn)行有限元分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，其開發(fā)的凸輪連桿機(jī)構(gòu) CAD CAM 軟件已經(jīng)能夠滿足企業(yè)進(jìn)行凸輪連桿機(jī)構(gòu)自主設(shè)計(jì)的能力，但在實(shí)際包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)中應(yīng)用還不普遍。 美國是世界上包裝機(jī)械發(fā)展歷史較長的國家，早已形成了獨(dú)立完整的包裝機(jī)械體系，其品種和產(chǎn)量均居世 界之首。從上世紀(jì) 90 年代初以來，美國包裝機(jī)械業(yè)一直保持著良好的發(fā)展勢頭，其產(chǎn)品多以內(nèi)銷為主，出口只占包裝機(jī)械總產(chǎn)值的 18%。繼加拿大、墨西哥、日本、英國、德國之后，中國已成為美國包裝機(jī)械的第 6 大出口市場。 日本與美國、德國相比，起步較晚，包裝機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了引進(jìn) -消化 -發(fā)展的研究過程，在吸收國外長處的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)提高，目前已成為世界上僅次于美國的包裝機(jī)械生產(chǎn)國。日本的包裝機(jī)械制造廠以中小企業(yè)為主，包裝機(jī)械的品種、規(guī)格較多。包裝機(jī)械以中小型單機(jī)為主，具有體積小、精密度高、易安裝、操作方便、自動(dòng)化 程度高等優(yōu)點(diǎn)。 90 年代以來，已將變頻調(diào)整、光電追蹤、無觸點(diǎn)電子開關(guān)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)顯示等技術(shù)運(yùn)用在包裝機(jī)械中。日本包裝機(jī)械的很大一部分用于食品包裝領(lǐng)域，食品包裝機(jī)械產(chǎn)值占包裝機(jī)械總產(chǎn)值的一半以上。日本包裝機(jī)械的主要市場也在本國，出口額只占總產(chǎn)值的 10%。亞洲是日本包裝機(jī)械的主要出口市場。從上世紀(jì) 90 年代以來，日本對(duì)中國的出口額連年大幅增長，自 1995年起，中國已成為日本包裝機(jī)械的最大出口國。 目前，世界各國對(duì)包裝機(jī)械的發(fā)展都十分重視，集機(jī)、電、氣、光、生、磁為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。生產(chǎn)高效率化、資源高利用 化、產(chǎn)品節(jié)能化、高新技術(shù)實(shí)用化、科研成果商業(yè)化已成為世界各國包裝機(jī)械發(fā)展的趨勢。 1.3 方案對(duì)比 方案一：在蝸輪桿末端裝法蘭盤，這種方法結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)穩(wěn)定。 但是安裝不方便，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢修不方便。 3 圖 1-1 方案一圖 1-定位桿； 2-連接盤； 3-連接法蘭； 4-減速器； 5-轉(zhuǎn)盤 4 方案二 ：在蝸桿 末端用鍵來提供軸向力，用鐵球來支撐轉(zhuǎn)盤，這樣不但讓減速器未受到徑向力，而且提供了軸向力來旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤，這種方案結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，檢修簡單。 圖 1-2 方案二 1-鐵球 1 5 第二章 行李打包機(jī)的構(gòu)造、工作過程及應(yīng)用 2.1 行李打包機(jī)的構(gòu)造、工作原理 行李打包機(jī)由轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)、薄膜拉伸系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)組成 。 2.2 轉(zhuǎn)盤系統(tǒng) 轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)包括支架、位于支架上部的連接法蘭、連接盤已經(jīng)轉(zhuǎn)盤。轉(zhuǎn)盤上安裝有定位裝置，起特殊之處在于連接法蘭下部設(shè)有減速器，減速器一側(cè)安裝有與減速器配合使用 的電動(dòng)機(jī)。其結(jié)構(gòu)如圖 2-1所示 圖 2-1 支撐系統(tǒng) 1 定位桿； 2 轉(zhuǎn)盤； 3 減速器； 4 鐵球； 5 鍵 工作時(shí)把行李放在轉(zhuǎn)盤 2 上，用定位桿 1將其固定，可以根據(jù)行李的大小調(diào)整定位桿 1的位置，將拉伸薄膜手動(dòng)纏繞在行李后，打開電源，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過帶傳動(dòng)，帶動(dòng)減速器 3 轉(zhuǎn)動(dòng)，通過連接 鐵球 4、 鍵 5，帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤 2轉(zhuǎn)動(dòng)，使行李旋轉(zhuǎn)，拉伸膜層層包轉(zhuǎn)在行李上。 2.3 薄膜拉伸系統(tǒng) 薄膜拉伸系統(tǒng)包括相對(duì)位置的膠輥 A 和膠輥 B、導(dǎo)向輥、放模筒以及動(dòng)力電動(dòng)機(jī)，膠輥 A和膠輥 B 一端分別固定主動(dòng)齒輪很從動(dòng)齒輪，主動(dòng)齒輪上固 定一大鏈輪，動(dòng)力電動(dòng)機(jī)上固定一與主動(dòng)齒輪 上大鏈輪配合使用的小鏈輪。起結(jié)構(gòu)如圖1 3 2 4 5 6 2-2 所示。 圖 2-2 薄膜拉伸系統(tǒng) 1 大鏈輪； 2 大齒輪； 3 膠輥 1； 4 膠輥 2； 5 滾筒； 6 電動(dòng)機(jī)； 7 小鏈輪； 8 小齒輪 當(dāng)拉伸薄膜時(shí)，由電動(dòng)機(jī) 6產(chǎn)生動(dòng)力，帶動(dòng)小鏈輪 7 轉(zhuǎn)動(dòng)，通過鏈傳動(dòng)帶動(dòng)大鏈輪 1轉(zhuǎn)動(dòng)，大鏈輪 1帶動(dòng)主動(dòng)齒輪 2和從動(dòng)齒輪 8轉(zhuǎn)動(dòng)。由于主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)速比，拉伸膜在通過膠輥 3很膠輥 4 時(shí)線速度不同，拉伸膜前端行走速度高，后端行走速度低，從而 使拉伸膜受力作用，產(chǎn)生拉伸效果。經(jīng)過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和減速裝置兩次變速就可以達(dá)到拉伸膜拉伸 1-2.5 倍的效果。 2.4 支撐系統(tǒng) 轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)裝在支撐系統(tǒng)左側(cè)；上述支架的另一端上面有模架安裝板，模架安裝板的兩側(cè)為兩個(gè)相對(duì)垂直固定的支撐板，模架安裝板內(nèi)為模架。 如圖 2-3。 . 1 2 3 4 5 7 8 6 7 圖 2-3 支撐系統(tǒng) 2.5 行李打包機(jī)的應(yīng)用 本臺(tái)包裝機(jī)采用了立式滾封的設(shè)計(jì)方案，操作方便，融入人因工程學(xué)元素來提高其宜人性， 具有工藝簡單，效率高，成本低的特點(diǎn) ，可 以包裝不同形狀的行李。 8 第三章 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)及 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)與參數(shù) 1) 行李裝盤轉(zhuǎn)速為 20 轉(zhuǎn)每分鐘，整機(jī)功率 0.75 千瓦，電源 220 伏 /50 赫茲； 2) 拉伸膜部分的功率 0.18 千瓦； 3) 整機(jī)體積約為 1400 毫米 *600 毫米 *1200 毫米。 3.2轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)部分 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 1.傳動(dòng)方案的擬定與分析 由已知條件可知轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為 20r min，而一般電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在 750 r min 以上，傳動(dòng)比 iwdnn=37.5，考慮行李打包機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，選用一級(jí)蝸 輪蝸桿減速器。電動(dòng)機(jī)與減速器之間采用傳動(dòng)比 2i =4的帶傳動(dòng)連接。傳動(dòng)方案簡圖如圖 4所示。 2.電動(dòng)機(jī)選擇 選擇額定功率edp=0.75kw 的 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī) Y90S-6 和 Y80M2-4。 表 3-1 電動(dòng)機(jī)的參數(shù) 方案 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定 功 率 （ kw） 同步轉(zhuǎn)速（ rmin） 1 Y90S-6 0.75 910 2 Y80M2-4 0.75 1390 如果選擇 Y90S-6帶速為 3.38m s 5 m s故 帶速不合適。 Y80M2-4 帶速為5.16 m s， 5 m s 5.16 m s 30 m s故帶速合適，選擇電動(dòng)機(jī) Y80M2-4。 3.帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) (1)確定設(shè)計(jì)功率dp； 由參考文獻(xiàn)（ 1）表 8-7查得工作情況系數(shù) Ak =1.1，故 cap= Ak P=1.1 0.75=0.825KW (2)選擇 V帶的帶型 根據(jù)cap、 1n 由參考文獻(xiàn)（ 1）圖 8-11 選用 z型。 3.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗(yàn)算帶速 v 9 1）初選小帶輪基準(zhǔn)直徑1dd。由參考文獻(xiàn)（ 1）表 8-6 和表 8-8取小帶輪基準(zhǔn)直徑1dd=71mm。 2）驗(yàn)算帶速0v按參考文獻(xiàn)（ 1）式（ 8-13）驗(yàn)算帶的速度 V= 100060 nd 11d =5.16m s 因?yàn)?5 m s 5.16 m s 30 m s，故帶速合適。 3）計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑。根據(jù)參考文獻(xiàn)（ 1）式（ 8-15a），計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑2dd1dd=i2dd=284mm 根據(jù)參考文獻(xiàn)（ 1）表 8-8，圓整為2dd=280mm。 4.確定 v帶的中心距 a 和基準(zhǔn)長度dL1）根據(jù)參考文獻(xiàn)（ 1）式（ 8-20），初定中心距0a=400mm。 2）由參考文獻(xiàn)（ 1）式（ 8-22）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長度 0dL 20a+2（1dd+2dd） +02412dadd d ）（ 1443mm 根據(jù)參考文獻(xiàn)（ 1）由表 8-2選帶的基準(zhǔn)長度dL=1400mm。 3）按參考文獻(xiàn)（ 1）式（ 8-23）計(jì)算實(shí)際中心距 a。 a 20a+2 0dd LL 378mm 中心距的變化范圍為 270.2 772mm 5.驗(yàn)算小帶輪上的包角 1 1 0180 -（ 12 dd dd ） a03.57 0144 090 6計(jì)算帶的根數(shù) z 1） 計(jì)算當(dāng)根 v 帶的額定功率 rp 。 由1dd和 1n ，查參考文獻(xiàn)（ 1）表 8-4a 得0p=0.2928kw。 10 根據(jù)1n， i=4 和 Z型帶，查參考文獻(xiàn)（ 1）表 8-4b 得0p=0.03kw。 查參考文獻(xiàn)（ 1）表 8-5得k=0.91，查參考文獻(xiàn)（ 1）表 8-2 得Lk=1.14，于是 rp=（0p+0p）kLk=0.3348 2） 計(jì)算 V 帶的根數(shù) z。 Z=rcapp=2.46 取 3 根 7.計(jì)算單根 v帶的初拉力的最小值 min0F由參考文獻(xiàn)（ 1）表 8-3得 z型帶的單位長度質(zhì)量 q=0.1kg m，所以 min0F =500 capzvk k5.2+q 2v =48N 應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力0F min0F。 8.計(jì)算壓軸力pF壓軸力的最小值為 minpF =2z min0F sin21 =273.9N 9.減速器的的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 1） 工作條件：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作時(shí)有輕微振動(dòng)，使用期限 15 年，小批量生產(chǎn)，兩班制工作，運(yùn)輸帶工作速度允許誤差為 5%。 2） 原始數(shù)據(jù)： 整機(jī)功率 0.75kw，輸出轉(zhuǎn)速 20r min 3）傳動(dòng)裝置的總功率根據(jù)參考文獻(xiàn)（ 2）附表 2-3 帶v=0.96，軸承=0.99，蝸桿=0.75 總=帶v 2軸承蝸桿=0.706 電動(dòng)機(jī)輸出功率：dp=總wp =1.06kw 3）總傳動(dòng)比 總i=wnnm =69.5 11 跟據(jù)參考文獻(xiàn)（ 2）表 2-1，取蝸輪蝸桿傳動(dòng)比12i=23.17（單級(jí)減速器減速器i=1040合理） 0n=電動(dòng)機(jī)n=1390 r min 1n=010in=463.33 r min 2n =121in=20 r min 3n=232in=20 r min 4) 計(jì)算各軸的 輸入 功率 0p=dp=1.06kw 1p = 0p 0.96=1.01kw 2p = 0p 0.99 0.75=0.75kw 3p= 2p 0.99=0.74kw 5）各軸輸入轉(zhuǎn)矩 0T=9550000dP0n=7283N mm 1T =9550000 1p 1n =20818N mm 2T =9550000 2p 2n =358125 N mm 3T=95500003p3n=353350 N mm 表 3-2 各軸的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù) 軸名 功率 P（ kw） 轉(zhuǎn)矩 T(N mm ) 轉(zhuǎn)速 n（ rmin） 傳動(dòng)比 i 效率 0軸 1.06 7283 1390 1 1 軸 1.01 20818 463.33 4 0.96 軸 0.75 358125 20 23.17 0.74 軸 0.74 353350 20 1 0.99 6）傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、蝸桿傳動(dòng)類型 GB/T 10085-1988.阿基米德蝸桿（ ZA） 12 2、選擇蝸輪蝸桿材料及精度等級(jí) 蝸桿 選 40Gr，表面淬火 4555HRC； 蝸輪邊緣選擇 ZCuSn10P1。金屬模鑄造。從 GB/T10089-1988 圓柱蝸輪蝸桿精度中選擇 8級(jí)精度。側(cè)隙種類為 f,標(biāo)注為 8f GB/T10089-1988. 11.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 傳動(dòng)中心距： a 322 HPE ZZkT（ 1）蝸桿上的轉(zhuǎn)矩 2T 按 1z =2，估取效率 =0.8，則 2T =955000022NP=343800N mm （ 2）確定載荷系數(shù) K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布系數(shù)K=1；由參考文獻(xiàn)（ 1）表 11-5 選取使用系數(shù) AK =1.15；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù)vK=1.05；則 K= AKK vK 1.21 (3)確定彈性影響系數(shù) EZ 鑄錫磷青銅蝸輪與鋼蝸桿相配 ,故 EZ =160MP 21a 。 （ 4）確定接觸系數(shù)Z先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 1d 和傳動(dòng)中心距 a 的比值ad1=0.30，查參考文獻(xiàn) （ 1）圖11-18中可查得Z=3.1。 （ 5）、許用接觸應(yīng)力 H 蝸輪材料： 鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1。金屬模鑄造。蝸桿螺旋齒面硬度 45H 由參考文獻(xiàn)（ 1） 表 11-7知渦輪的基本許用應(yīng)力 H =268Mpa 應(yīng)力循環(huán)系數(shù)：260 hN jn L=86400000 壽命系數(shù)： 78 10HNK N=0.7637 13 則 H =HNK H=0.7637x268=205Mpa 取中心距 a=180mm,因1Z=2，故從參考文獻(xiàn)（ 1）表 11-2 中取模數(shù) m=6.3,蝸桿分度圓直徑1d=63mm，這時(shí)1da=0.315，從參考文獻(xiàn)（ 1）表 11-18 中可查的接觸系數(shù) ZZ,因此以上計(jì)算結(jié)果可用。 12.蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與尺寸 (1)蝸桿： 軸向齒距apm=19.782mm 直徑系數(shù) 1dq m =10 齒頂圓直徑1 1 1 122aaad d h d h m 75.6mm 齒根圓直徑1 1 1 12 2 ( )f f ad d h d h m c 47.88mm 分度圓 導(dǎo)程角 =11 1836 蝸桿軸向齒厚 12asm9.891mm (2)蝸輪： 蝸輪齒數(shù)2Z=48 變位系數(shù) 122 2ddax mm -0.43 驗(yàn)算傳動(dòng)比： i= 2z /1z = 24 傳動(dòng)比誤差為 10024 17.2324 %=3.5%5%,滿足條件允許 蝸輪分度圓直徑22d mz=302.4mm 蝸輪喉圓直徑2 2 22aad d h 309.582mm 蝸輪齒根圓直徑2 2 22ffd d h 281.232mm 蝸輪咽喉母圓半徑2212gar a d=25mm （ 6）、計(jì)算中心距 a 23 2 EZZa K T =134mm 14 根據(jù)2X= 0.43，2vZ 50.9。從參考文獻(xiàn)（ 1）圖 11-19 中可查的齒形系數(shù)2FaY=2.67。 螺旋角系數(shù)：Y=3cos1=0.9192 許用變應(yīng)力： F F F HK從參考文獻(xiàn)（ 1）表 11-8 中查得由 ZCuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用應(yīng)力F =56Mpa。 壽命系數(shù)： 69 10=FHK N=0.6093 F=56X0.6093Mpa=34.121Mpa F=13.015Mpa0.8 因此不用重算。 15. 輸出軸的設(shè)計(jì) -蝸輪軸 的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、軸的材料的選擇 （ 1）、 軸的材料的選擇，確定許用應(yīng)力 考慮到減速器為普通中用途中小功 率減速傳動(dòng)裝置，軸主要傳遞蝸輪的轉(zhuǎn)矩。 13.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 ： YYmddKTFaF 221 253.1 F 當(dāng)量齒數(shù)：322 coszzv =50.9 15 圖 3-1 蝸輪 軸 選用 45 號(hào)鋼，正火處理 b=600MPa b 1=55MPa （ 2）、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，初步估計(jì)軸的最小直徑 d223 npA =40.92 軸伸部位安裝 突面帶勁螺紋鋼制管法蘭 。 由轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩得2ca AT K T=446.94Nm 取整 直徑 45mm，即軸伸直徑為 45mm。 （ 3）、軸承和鍵 采用角接觸球軸承，并采用凸緣式軸承蓋，實(shí)現(xiàn)軸承系兩端單向固定，軸伸處 有螺紋跟突面 帶勁螺紋鋼制管法蘭連接， 用 A型普通平鍵連接蝸輪與軸。 2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1） 、 徑向尺寸的確定 從軸段 d1=45mm 開始逐漸選取軸段直徑， d2 起固定作用，定位軸肩高度可在（ 0.070.1） d 范圍內(nèi)， h （ 0.070.1） d1=（ 3.154.5） mm。應(yīng)取 d2=53mm；d3 與軸承的內(nèi)徑相配合，為便與軸承的安裝，取 d3=55mm，查 參考文獻(xiàn)（ 2） 選定軸承型號(hào)為 7011C， d4與蝸輪孔徑相配合且便于蝸輪安裝。按標(biāo)準(zhǔn)直徑系列，取 d4=56mm； d5 起蝸輪軸向固定作用，由 h=（ 0.070.1） d4=（ 0.070.1） 56=3.93 5.6mm，取 h=4mm， d5=64mm； d7 與軸承配合，取 d7=d3=55mm； d6為軸承肩，軸承軸向固定，符合軸承拆卸尺寸，查軸承手冊，取 d6=58mm。 2） 、 軸向尺寸的確定 與 鍵 相 配 合 的 軸 段 長 度 ， L1=150mm 。 對(duì) 蝸 輪 b=41.3mm 取 軸 長 段L4=b-(23)mm=50mm,對(duì)定位軸肩 L5=1.4h=1.4X8mm=11.2mm,取整則 L5=11mm。7011C 型軸承其軸承寬度 B=18mm，故 L7=B=18mm. 其他軸段的尺寸長度與箱體等的設(shè)計(jì)有關(guān)，蝸輪端面與箱 體的距離取 10 15mm，軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離取 5mm；，初步估計(jì) L2=55mm，軸承環(huán)寬度為 13mm，兩軸承的中心的跨度為 87mm， 16 軸的總長為 327mm。 (3)、軸的強(qiáng)度校核 圖 3-1 蝸輪軸的載荷分布圖 （ a） 軸的結(jié)構(gòu)與裝配 （ b）受力簡圖 （ c）水平面的受力和彎矩圖 （ d）垂直面的受力和彎矩圖 （ e）合成彎矩圖 （ f）轉(zhuǎn)矩圖 （ g）計(jì)算彎矩圖 （ 4）計(jì)算蝸輪受力 1）、繪出軸的計(jì)算簡圖（ a） 2）、繪制 水平面彎矩圖 （ b） 蝸輪的分度圓直徑2d=302.4mm； 轉(zhuǎn)矩2T=343800N m 蝸輪的圓周力2222tTF d =2273.8N 17 蝸輪的徑向力22ta nrtFF =827.596N 蝸輪的軸向力112 2dTFa =471N 軸承支反力： 212 2tN H N H FFF 1136.9N 截面 C處彎矩： 1 72H N HM F m m 81.86N.m 3）、繪制 垂直面彎矩圖 （ c）圖 軸承支反力： 22 2rNV FF 413.798N 計(jì)算彎矩： 截面 C左右側(cè)彎矩： 2 72v N VM F m m 29.80.m 4）、繪制合成彎矩圖（ d）圖 M 22VH MM =87.11N m 5）、繪制彎矩圖（ e）圖 69 . 5 5 1 0 pT n 343.8N.m 6）、繪制當(dāng)量彎矩圖 （ f）圖 轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化，取 0.6，截面 C處的當(dāng) 量彎矩為： 22 aTMM c =223.92N.m 7）、校核危險(xiǎn)截面 C的強(qiáng)度： 351.0 dM c =8.955Mpa72000h 預(yù)期壽命足夠 2、計(jì)算輸出軸軸承 （ 1）已知 n =20r/min 2aF= 471N, FR=FNH1=1136.9N 試選 7011C 型角接觸球軸承 根據(jù)參考文獻(xiàn)（ 1）表 13-7 得 FS=0.68FR，則 FS1=FS2=0.68FR=0.68 1136.9=773.092N （ 2）計(jì)算軸向載荷 FA1、 FA2 FS1+2aF=FS2 2aF= 471N 任意用一端為壓緊端， 1 為壓緊端， 2為放松端 兩軸承軸向載荷： FA1=773.092N FA2= FS1+2aF=1244.092N （ 3）求系數(shù) x、 y FA1/FR1=773.092/1136.9=0.68 FA2/FR2=1244.092/1136.9=1.13 根據(jù)教材 P321 表 11-8 得： e=0.68 FA1/FR1e x2=1 y2=0 （ 4）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 P1、 P2 21 根據(jù)表 P321 表 13-6取 fP=1.1 根據(jù)式 13-8a 得 P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.1 (1 1136.9)=1250.59N P2=fP(x2FR2+y2FA2)=1.1 (1 1136.9)= 1250.59N (5)計(jì)算軸承壽命 LH P1=P2 故 P=1854.743 =3 根據(jù)參考文獻(xiàn)（ 2） 7011C 型軸承 Cr=30500N 根據(jù)參考文獻(xiàn)（ 1） 表 13-4得： ft=1 根據(jù)參考文獻(xiàn)（ 1式 13-5a 得 Lh=16670/n(ftCr/P) =16670/20 (1 30500/1250.59)3 =11708815.8h72000h 此軸承合格，預(yù)期壽命足夠。 18.擋圈、 鍵連接的選擇及校核計(jì)算 1、輸 出 軸與蝸輪連接采用平鍵連接 軸徑 d4=56mm L4= 72mm T2=358.125N m 查 參考文獻(xiàn)（ 2） P164 選 A 型平鍵，得： b=16 h=10 L=50 即：鍵 16 50 GB/T1096-2003 l= L4-b=72-16=56mm p=4 T2/d4hl=4 358125/56 10 56=45.679Mpa p(110Mpa) 2、輸入軸與 帶輪 連接用平鍵連接 以及 螺釘 鎖緊擋圈 軸徑 d1=20mm L1=52mm T1=20.818N.m 查 參考文獻(xiàn)（ 2） P164 選用 A型平鍵，得： b=6 h=6 L=32 即：鍵 6 32GB/T1096-2003 l=L1-b=52-6=46mm 查參考文獻(xiàn)（ 3）表 14-3 選用 d=20mm， H=12， D=35， 開槽錐端緊定螺釘 M6 10 根據(jù) 參考文獻(xiàn)（ 1） P106（ 6-1）式得 p=4 T1/d1hl=4 20818/20 6 46=15.0855Mpa p (110Mpa) 3、 電動(dòng)機(jī)軸跟帶輪連接用平鍵連接以及螺釘鎖緊擋圈 22 軸徑 d=19mm L=45mm T=7283N mm 查參考文獻(xiàn)（ 2） P164 選用 A型平鍵，得： b=6 h=6 L=32 即：鍵 6 32GB/T1096-2003 1=L-b=45-6=39mm 查參考文獻(xiàn)（ 3）表 14-3 選用 d=19mm， H=12， D=35,開槽錐端緊定螺釘 M6 10 根據(jù)參考文獻(xiàn)（ 1） P106（ 6-1）式得 p=4 T1/d1hl=4 7283 19 6 39=0.65 Mpa p (110Mpa) 19.帶輪和 V 帶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)連接的帶輪： 因?yàn)閴狠S力不是很大所以采用直接連接，用鍵固定徑向，采用螺釘鎖緊擋圈跟軸肩固定軸向。 根據(jù)參考文獻(xiàn)（ 2）電動(dòng)機(jī)額直徑為直徑為 d=19，鍵槽寬 6mm，高 3.5,。因?yàn)閐d 300mm，所以采用腹板式。 根據(jù)參考文獻(xiàn)（ 2）圖 3-2 得 1d =（ 1.82） d =38mm 根據(jù)參考文獻(xiàn)（ 2）表 3-1 得 B=（ z-1） e+2f= 38mm 根據(jù)參考文獻(xiàn)（ 1）圖 8-14 得 B 1.5d， L=（ 1.5 2） d=38， c =（7141） B=8mm 根據(jù)參考文獻(xiàn)（ 1）表 8-10 得db=8.5mm， h=5mm， e=12mm， f=7 減速器連接的帶輪： 因?yàn)閴狠S力不是很大所以采用直接連接，用鍵固定徑向，采用螺釘鎖緊擋圈跟軸肩固定軸向。 軸徑為 d=20mm，dd 300mm，所以采用 腹板式 。 根據(jù)參考文獻(xiàn)（ 2）圖 3-2 得 1d =（ 1.82） d =40mm 根據(jù)參考文獻(xiàn)（ 2）表 3-1 得 B=（ z-1） e+2f= 38mm 根據(jù)參考文獻(xiàn)（ 1）圖 8-14 得 B 1.5d， L=（ 1.5 2） d =38， 根據(jù)參考文獻(xiàn)（ 1）圖 8-14 得 c =（7141） B=8mm 根據(jù)參考文獻(xiàn)（ 1）表 8-10 得db=8.5mm， h=5mm， e=12mm， f=7 V帶結(jié)構(gòu)根究參考文獻(xiàn)（ 2）表 3-1，選擇 Z帶。 20.減速器的潤滑 與 密封 23 在以上設(shè)計(jì)選擇的基礎(chǔ)上，對(duì)該減速器的結(jié)構(gòu)，減速器箱體的結(jié)構(gòu)，軸承端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸，減速器的潤滑與密封，減速器的附件作一簡要的闡述。 1、 減速器的結(jié)構(gòu) 本課題所設(shè)計(jì)的減速器，其基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在參照機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)圖10-8裝配圖的基礎(chǔ)上完成的，該項(xiàng)減速器主要由傳動(dòng)零件（蝸輪蝸桿） ，軸和軸承，聯(lián)結(jié)零件（鍵，銷，螺栓，螺母等）。箱體和附屬部件以及潤滑和密封裝置等組成。 箱體為剖分式結(jié)構(gòu)，由 I 箱體和箱蓋組成，其剖分面通過蝸輪傳動(dòng)的軸線；箱蓋和箱座用螺栓聯(lián)成一體；采用圓錐銷用于精確定位以確保和箱座在加工軸承孔和裝配時(shí)的相互位置；起蓋螺釘便于揭開箱蓋；箱蓋頂部開有窺視孔用于檢查齒輪嚙合情況及潤滑情況用于加住潤滑油，窺視孔平時(shí)被封住；通氣器用來及時(shí)排放因發(fā)熱膨脹的空氣，以放高氣壓沖破隙縫的密封而致使漏油；副標(biāo)尺用于檢查箱內(nèi)油面的高低；為了排除油液和清洗減速器內(nèi)腔，在箱體底部設(shè)有放汕螺塞；吊環(huán)螺 栓用來提升箱體，而整臺(tái)減速氣的提升得使用與箱座鑄成一體的吊鉤；減速氣用地腳螺栓固定在機(jī)架或地基上。 2、減速箱體的結(jié)構(gòu) 該減速器箱體采用鑄造的剖分式結(jié)構(gòu)形式 具體結(jié)構(gòu)詳見裝配圖 3、軸承端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸 詳見零件工作圖 4、減速器的潤滑與密封 蝸輪傳動(dòng)部分采用潤滑油，潤滑油的粘度為 118cSt（ 100 C）查表 5-11機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 軸承部分采用脂潤滑，潤滑脂的牌號(hào)為 ZL-2查表 5-13 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)。 5、減速器附件簡要說明 該減速器的附件含窺視孔，窺視孔蓋，排油孔與油蓋，通氣空，油標(biāo) ，吊環(huán)螺釘，吊耳和吊鉤，起蓋螺釘，其結(jié)構(gòu)及裝配詳見裝配圖。 21.減速器結(jié)構(gòu) 1、 減速器由箱體、軸系部件、附件組成，其具體結(jié)構(gòu)尺寸見裝配圖及零件圖 。 由于輸出軸朝上的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。鑄造箱體，材料 HT150。 2、 鑄鐵箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸和關(guān)系 24 表 3-3 減速箱的尺寸 名稱 減速器型式及尺寸關(guān)系 箱座壁厚 =16mm 箱蓋壁厚 1 1=16mm 地腳螺釘直徑及數(shù)目 df=15mm n=4 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 d1=10mm 箱蓋，箱座聯(lián)接螺 釘 直徑 d2=15mm 螺 釘 間距 300mm 軸承端蓋螺釘直徑 d3=10mm 螺釘數(shù)目 4 Df， d1， d2 至外壁 距離 df， d2 至凸緣 邊緣距離 C1=26,20,16 C2=24,14 軸承端蓋外徑 D2=200mm 軸承旁聯(lián)接螺釘 距離 S=63.29mm 軸承旁凸臺(tái)高度 根據(jù)軸承座外徑和扳手空間 的要求由 結(jié)構(gòu)確定 蝸輪外圓與箱 內(nèi)壁間距離 85mm 蝸輪輪轂端面 與箱內(nèi)壁距離 80mm 3、 注意事項(xiàng) （ 1） 裝配前 ， 所有的零件用煤油清洗 ， 箱體內(nèi)壁涂上兩層不被機(jī)油浸蝕的涂料 ； （ 2） 角接觸球軸承 7000C、 7011C 的軸向游隙均為 0.10 0.15mm； 用潤滑 油 潤滑 ； （ 3） 箱蓋與接觸面之間禁止用任何墊片 ， 允許涂密封膠和水玻璃 ， 各密封處不允許漏油 ； （ 4） 減速器裝置內(nèi)裝 CKC150 工業(yè)用油至規(guī)定的油面高度范圍 ； （ 5） 減速器外表面涂灰色油 漆 ； （ 6） 按減速器的實(shí)驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn) 。 21.減速箱的三維圖 25 圖 3-3 減速箱 1-上箱蓋； 2-蝸桿； 3-蝸輪軸； 4-蝸輪； 5-下箱蓋 22.轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)三維圖 圖 3-4 轉(zhuǎn)盤系統(tǒng) 1-轉(zhuǎn)盤； 2-鐵球； 3-減速箱； 4-帶輪 1 2 3 4 5 1 2 4 3 26 3.3.薄膜拉伸系統(tǒng)部分 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 1.傳動(dòng)方案分析與擬定 傳動(dòng)方案簡圖圖 2所示。 2.選擇電動(dòng)機(jī) 由于行李尺寸不同，要求拉伸膜速度可以自動(dòng)調(diào)節(jié)，所選用 YCT 系統(tǒng)小型電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)。又由于薄膜拉伸裝置所需功率為 0.18kw，所以 選擇 YCT112-4A型 電動(dòng)機(jī)。 YCT112-4A 額定功率 0.55kw，額定轉(zhuǎn)矩 3.6N M，額定調(diào)速范圍1251250r min。 3.傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算 (1）確定電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍： 1251250r min (2)確定膠輥轉(zhuǎn)速范圍： 25250 r min （ 3）確定總傳動(dòng)比：總i=5 （ 4）確定齒輪傳動(dòng)比： 1i =2 （ 5） 確定鏈傳動(dòng)傳動(dòng)比： 5.212 iii 總 4.傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1） 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 1）選 擇鏈輪齒數(shù) 取小鏈輪齒數(shù) 1z =19，大鏈輪的齒數(shù) 2z =47 2）確定計(jì)算功率 由參考文獻(xiàn)（ 2）表 9-7 查得 AK =1，由參考文獻(xiàn)（ 1）圖 9-13 查得 zK =1.52，單排鏈，則計(jì)算功率為 PKKP zAca =0.836KW 3)選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距 根據(jù)caP=0.836KW 及 1n 125r/min 查參考文獻(xiàn)（ 1）表 9-11，可選 10-A。查參考文獻(xiàn)（ 1）表 9-1，鏈條節(jié)距為 p=15.875mm 4）計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距0a=（ 3050） p=（ 3050） 15.875mm=476.25793.75mm。取0a=600mm 27 02122100 222 apzzzzpaL p 109.12 取鏈長節(jié)數(shù)pL=109 節(jié) 查參考文獻(xiàn)（ 1）表 9-8得到中心距計(jì)算系數(shù)1f=0.24826，則鏈傳動(dòng)的最大中心距為 211 2 zzLpfa p =599mm 5）計(jì)算鏈速 v，確定潤滑方式 6000011 pznv 0.63m/s 根據(jù) v和鏈號(hào)，查參考文獻(xiàn)（ 1）圖 9-14 可知應(yīng)采用滴油潤滑。 6）計(jì)算壓軸力pF有效圓周力為：vpFe 1000=873N 鏈輪水平布置是 的壓軸力系數(shù)FpK=1.15，則壓軸力為eFPp FKF =1004N （ 7） 設(shè)計(jì)高速級(jí)齒輪 1）選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)，齒型。確定齒輪類型兩齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)圓柱斜齒輪。 2)材料選擇。由參考文獻(xiàn)（ 1）表 10 1選擇小齒輪材料為 45Cr(調(diào)質(zhì) )，硬度為280HBS，大齒輪材料為 45 鋼 (調(diào)質(zhì) )，硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS。 3)運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7級(jí)精度 (GB 10095 88) 4)選小齒輪齒數(shù) 1 24，大齒輪齒數(shù) 2 1i 1 48 5)選取螺旋角。初選螺旋角 14 ，左旋。 5.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按式 參考文獻(xiàn)（ 1） （ 10 21）試算，即3 21 )(12HEHdttt ZZuuTkd 1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 (1)試選tk =1.3 (2)由圖 10 30，選取區(qū)域系數(shù) 433