包裝工程畢業(yè)論文

1、目錄 目錄目錄 .1 第第 1 章章 緒緒 論論 .3 1.1 課題背景.3 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀.3 1.2.1 包裝帶捆扎機(jī)國外發(fā)展?fàn)顩r.3 1.2.2 包裝帶捆扎機(jī)國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀.4 1.2.3 包裝帶捆扎機(jī)存在的主要問題.6 1.3 本課題所做的主要工作.6 第第 2 章章 整體方案設(shè)計(jì)整體方案設(shè)計(jì) .7 2.1 設(shè)計(jì)思路.7 2.2 方案選擇.7 2.2.1 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì).7 2.2.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).9 2.3 本章小結(jié).9 第第 3 3 章章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) .10 3.1 整體設(shè)計(jì).10 3.2 送退帶機(jī)構(gòu)各零部件的設(shè)計(jì).10 3.2.1 捆扎機(jī)架的設(shè)計(jì).10 3.2

2、.2 傳動軸的設(shè)計(jì).11 3.2.3 滾動軸承的選用.14 3.2.4 傳動齒輪的設(shè)計(jì).16 3.2.5 鍵的選用.19 3.2.6 摩擦輪的設(shè)計(jì).19 3.3 其他零部件的設(shè)計(jì).20 3.3.1 電動機(jī)的選擇.20 3.3.2 送退帶機(jī)構(gòu)同步帶的選用.21 3.3.3 捆扎帶材料的選擇.23 3.3.4 捆扎形式的選擇.23 3.4.5 捆扎帶接頭形式的選擇.23 3.4 本章小結(jié).24 第第 4 章章 三維建模三維建模 .25 4.1 ug 簡介.25 4.2 捆扎機(jī)各零部件的三維建模.26 4.2.1 捆扎機(jī)送退帶機(jī)構(gòu)的三維建模.26 4.2.2 捆扎機(jī)捆緊封接機(jī)構(gòu)零件.28 4.2.3

3、 電動機(jī)的模擬建模.29 4.3 捆扎機(jī)的裝配.31 4.3.1 底板與捆扎機(jī)主機(jī)架的裝配.31 4.3.2 送退帶機(jī)構(gòu)的裝配.31 4.3.3 捆扎機(jī)捆扎機(jī)構(gòu)的裝配.32 4.3.4 捆扎機(jī)封接機(jī)構(gòu)的裝配.32 4.3.5 捆扎機(jī)側(cè)板及支架的裝配.33 4.3.7 ug 裝配簡介.33 4.4 本章小結(jié).34 第第 5 章章 控制部分設(shè)計(jì)控制部分設(shè)計(jì) .35 5.1 控制系統(tǒng)概述.35 5.2 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng).35 5.2.1 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn).35 5.2.2 步進(jìn)電機(jī)的選擇.35 5.2.3 步進(jìn)電機(jī)的控制.36 5.3 氣動控制的系統(tǒng).36 5.3.1 氣缸概述.37 5.3.2 氣缸

4、型號的選擇.37 5.4 本章小結(jié).37 總結(jié)總結(jié) .38 致致 謝謝 .39 參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)： .40 第 1 章 緒 論 隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)的快速發(fā)展，對機(jī)電一體化產(chǎn)品的技術(shù)含 量、性能、功能要求也越來越高。包裝帶捆扎機(jī)就是一種典型機(jī)電一體化產(chǎn)品。捆扎機(jī) 正被越來越多的行業(yè)應(yīng)用在產(chǎn)品包裝工序上 。 1.1 課題背景課題背景 捆扎機(jī)械作為包裝設(shè)備中的一個主要分支,是將一個或多個包裝物用捆扎帶(繩) 緊 束一起的機(jī)器 , 使包裝件便于運(yùn)輸、保管和裝卸 ,屬于外包裝設(shè)備。捆扎機(jī)械的發(fā)展 , 在一定程度上借助于捆扎材料的開發(fā)應(yīng)用。在捆扎材料中先后出現(xiàn)的有草繩、綿麻繩、 紙繩、

5、金屬絲、塑料繩、塑料帶、鋼帶、聚胺酯帶等。但由于其本身的強(qiáng)度和延伸率不 同和對機(jī)械捆扎的適應(yīng)程度各異 ,以及考慮制作成本，目前以鋼帶和塑料帶的應(yīng)用最為 廣泛。特別是自上世紀(jì)五十年代以來 ,隨著石油化工的崛起，開始用塑料作為捆扎材料 , 為塑料帶 (繩) 捆扎機(jī)械的開發(fā)成功奠定了基礎(chǔ)。由于塑料帶比鋼帶、紙帶具有較低的 使用成本和不銹蝕、不污染、強(qiáng)度適中手感柔軟、制造方便、外觀美觀等優(yōu)點(diǎn) ,使之在 許多領(lǐng)域逐步替代原來的鋼帶 , 紙帶 ,塑料帶捆扎機(jī)成為包裝機(jī)械中少有的技術(shù)成熟、 簡單可靠、品種齊全、覆蓋面廣的主要設(shè)備。 目前，我國很多企業(yè)的包裝水平跟不上生產(chǎn)設(shè)備的更新速度，包裝質(zhì)量不高。雖然 國

6、內(nèi)少數(shù)企業(yè)憑借自身的雄厚經(jīng)濟(jì)實(shí)力，從國外引進(jìn)了部分全自動打捆設(shè)備，但其高昂 的價格增加了生產(chǎn)成本，絕大多數(shù)企業(yè)仍在使用半自動或人工打包設(shè)備，這樣既使生產(chǎn) 效率降低，也浪費(fèi)了大量勞動力，為此，根據(jù)我國包裝行業(yè)的實(shí)際需求和發(fā)展趨勢，研 發(fā)高質(zhì)量，高可靠性的全自動打捆機(jī)以替代進(jìn)口，以非常必要，而且形勢緊迫。 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1 包裝帶捆扎機(jī)國外發(fā)展?fàn)顩r包裝帶捆扎機(jī)國外發(fā)展?fàn)顩r 國外捆扎機(jī)械的應(yīng)用 ,起始可追溯到本世紀(jì)初期 ,如美國的 signode 公司、德國的 cyklop 公司等就涉足捆扎行業(yè) ,以生產(chǎn)鋼帶捆扎設(shè)備為主 ,但其規(guī)模和生產(chǎn)技術(shù)水平都 還較低。直到上世紀(jì)

7、的五十年,塑料材料的問世 , 使以塑料帶作為捆扎材料成為現(xiàn)實(shí) , 極大地促進(jìn)了塑料帶捆扎機(jī)的發(fā)展 。較早的如日本的下島株式會社、株式會社 ,日魯工 業(yè)株式會社等。至 2001 年 ，日本的塑料帶捆扎機(jī)總產(chǎn)量達(dá) 94 萬臺 , 約占包裝機(jī)械總 量的 19. 5%,總產(chǎn)值達(dá) 300 億日元。每年約有 30%的出口 ,幾乎占領(lǐng)了全部東南亞市場。 由于他們能成功地引進(jìn)和消化吸收別國的經(jīng)驗(yàn) ,不斷改進(jìn)發(fā)展。結(jié)構(gòu)較為簡單 , 可靠性 高 ,在國際市場上有很大的競爭能力。其中最大的生產(chǎn)廠家為下島株式會社 ,于 1969 年 開始正式生產(chǎn)自動捆扎機(jī) ,主要從事產(chǎn)品開發(fā) , 產(chǎn)品質(zhì)量控制和推銷工作 ,其零部件加

8、 工和裝配均通過擴(kuò)散的辦法。在國內(nèi)設(shè)有 17 家分公司和 270 個代銷點(diǎn) , 并在 35 個國 家和地區(qū)設(shè)有代理點(diǎn)。產(chǎn)品品種達(dá) 200 多個 , 正常生產(chǎn)品種為 29 種。美國的 signode 公司則是一家以鋼帶捆扎機(jī)為主 , 塑料帶、聚酯帶捆扎工具為輔的跨國公司 , 屬于美 國 itw 上市公司。在美國和其他六個國家設(shè)有分公司該公司自 1913 年就開始從事捆扎 機(jī)械的生產(chǎn) , 為 100 多個國家的工業(yè)產(chǎn)品包裝提供服務(wù) , 并為各國用戶提供 24 小時 內(nèi)的配件供應(yīng)服務(wù) ,他們不僅具有巨大的生產(chǎn)能力 ,而且還有一支精益求精的研制和開 發(fā)隊(duì)伍 ,通過對捆扎機(jī)械各功能部件的反復(fù)試驗(yàn)和多方案

9、對比 ,生產(chǎn)出的捆扎機(jī)械具有 很好的可靠性和最佳的經(jīng)濟(jì)壽命 ,雖然價格昂貴 , 但仍然是國際市場上的強(qiáng)手。 1.2.2 包裝帶捆扎機(jī)國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀包裝帶捆扎機(jī)國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 我國包裝機(jī)械工業(yè)是在改革開放以后發(fā)展起來的。由于起步較晚，大部分設(shè)備都是 通過引進(jìn)設(shè)備消化吸收研制出來的。行業(yè)從無到有，從小到大，逐步發(fā)展起來 。隨著我 國食品工業(yè)、包裝工業(yè)和農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，我國的包裝食品機(jī)械行業(yè)取得了世人矚目的 進(jìn)步。產(chǎn)品品種的數(shù)量不斷增加，使包裝和食品機(jī)械行業(yè)成為直接為提高人民生活質(zhì)量 服務(wù)，為包裝業(yè)和食品工業(yè)服務(wù)、農(nóng)業(yè)和農(nóng)副產(chǎn)品深加工業(yè)服務(wù)的新興行業(yè)。成為我國 機(jī)械工業(yè)十大支柱產(chǎn)業(yè)之一。基本上能生產(chǎn)出滿

10、足人民生活需求的各種各樣、各種檔次 的產(chǎn)品，并正在不斷努力、提高、縮小與國外先進(jìn)水平、先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)設(shè)備的差距。 在全行業(yè)廣大企業(yè)、科研單位技術(shù)人員及行業(yè)工作者的共同努力下，新產(chǎn)品、新技術(shù)日 益涌現(xiàn)并轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。我國人口眾多，民以食為天，包裝與食品機(jī)械產(chǎn)品市場廣闊、 潛力巨大。包裝與食品機(jī)械在我同的迅速崛起已引起社會的廣泛關(guān)注，即使在東南亞國 家遭受金融危機(jī)的情況下，該行業(yè)仍欣欣向榮，堪稱“朝陽工業(yè)” 。隨著人民生活水平的 不斷提高，對商品包裝提出了更高的要求，哪里有商品，哪里就有包裝，可以說包裝工 業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)整體結(jié)構(gòu)的發(fā)展起著重要的作用。包裝機(jī)械產(chǎn)品量大面廣，廣泛應(yīng)用于食 品、醫(yī)藥、化工

11、、軍工等各個行業(yè)。我國包裝機(jī)械工業(yè)通過采用國際標(biāo)準(zhǔn)和吸收國外先 進(jìn)技術(shù)，在標(biāo)準(zhǔn)水平、設(shè)計(jì)制造和產(chǎn)品質(zhì)量方面都有了較大的提高。一些企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì) 量達(dá)到或接近國外同類機(jī)器的先進(jìn)水平。這些企業(yè)采用先進(jìn)的企業(yè)管理體系和質(zhì)量保證 體系，不斷改善和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，以質(zhì)量和售后服務(wù)為企業(yè)的命脈，解決了用戶的后 顧之憂。隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國內(nèi)市場對包裝機(jī)械產(chǎn)品的需求量與日俱增，年產(chǎn) 量也逐年提高，包裝饑械企業(yè)數(shù)量越來越多，并且企業(yè)性質(zhì)逐漸從國營轉(zhuǎn)為私營、集體 甚至個體，市場競爭日趨激烈，從過去經(jīng)濟(jì)短缺的賣方市場轉(zhuǎn)變?yōu)橘I方市場。因此產(chǎn)品 在技術(shù)、性能、價格上的競爭更為激烈。 目前我國包裝機(jī)械產(chǎn)品普遍存在質(zhì)

12、量不穩(wěn)定、性能單一、成本高、技術(shù)含量低的狀 況：隨著我國進(jìn)入世貿(mào)組織(wto)，國際先進(jìn)的技術(shù)、設(shè)備和管理經(jīng)驗(yàn)的進(jìn)入勢必會對我 國剛剛發(fā)展起來的包裝機(jī)械工業(yè)造成巨大沖擊，企業(yè)面臨著前所未有的嚴(yán)峻考驗(yàn)。我們 應(yīng)該根據(jù)自己的特點(diǎn)，發(fā)揮自身的優(yōu)勢。包裝機(jī)械企業(yè)要想尋找較好的、長遠(yuǎn)的發(fā)展必 須不斷開發(fā)新產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的技術(shù)含金量以及機(jī)械的可靠性以適應(yīng)當(dāng)前日新月異的發(fā) 展形勢，要規(guī)范優(yōu)質(zhì)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，努力搞好售后服務(wù)。只有這樣，包裝機(jī)械企業(yè)才能得以 更好地發(fā)展。 捆扎機(jī)械作為包裝設(shè)備中的一個主要分支，是將一個或多個包裝物用捆扎 帶(繩)緊束一起的機(jī)器，使包裝件便于運(yùn)輸、保管和裝卸，屬于外包裝設(shè)備。捆扎機(jī)械

13、的發(fā)展，在一定程度上借助于捆扎材料的開發(fā)應(yīng)用，在捆扎材料中，先后出現(xiàn)的有草繩、 綿麻繩、紙繩、盒屬絲、塑料繩、塑料帶、鋼帶、聚胺酯帶等等，但由于其本身的強(qiáng)度 和延伸率不同和對機(jī)械捆扎的適應(yīng)程度各異，以及考慮制作成本,目前以鋼帶和塑料帶的 應(yīng)用最為廣泛。特別是自五十年代以來，隨著石油化工的崛起，開始用塑料作為捆扎材 料，為塑料帶（繩）捆扎機(jī)械的開發(fā)成功奠定了基礎(chǔ)，由于塑料帶比鋼帶，紙帶具有較 低的使用成本和不銹蝕、不污染、強(qiáng)度適中、手感柔軟、制造方便、外觀美觀等優(yōu)點(diǎn)， 使之在許多領(lǐng)域逐步替代原來的鋼帶、紙帶，塑料帶捆扎機(jī)成為包裝機(jī)械中少有的技術(shù) 成熟、簡單可靠、品種齊全、復(fù)蓋面廣的主要設(shè)備。國際

14、市場上的搶手。我國捆扎機(jī)械 生產(chǎn)自 1976 年開始。隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和各行業(yè)對改善產(chǎn)品包裝產(chǎn)品質(zhì)量的 要求日益迫切，使捆扎機(jī)械不論在生產(chǎn)能力、生產(chǎn)技術(shù)、整機(jī)性能等方面都有了很大的 提高，其主要表現(xiàn)為 ： （1）已將微機(jī)技木應(yīng)用于捆扎機(jī)程序控制，具有溫度控制、自動計(jì)數(shù)、定長送帶、故障 報警等多種功能，不僅可單機(jī)使用也可多機(jī)聯(lián)用或與自動生產(chǎn)線配套使用。 （2）從機(jī)器的傳動方式來看，有機(jī)械傳動、液壓傳動和氣動，特別是液壓傳動具有結(jié)構(gòu) 簡單，制造方便的特點(diǎn)，是我國特有的機(jī)型。 （3）品種規(guī)格比較齊全。為適應(yīng)不同的用戶需要，已有全自動、半自動和手提式捆扎器， 根據(jù)包件捆扎要求不同，除通用的普

15、通型外，又有帶壓力的捆扎機(jī)、雙軌道捆扎機(jī)、側(cè) 封式捆扎機(jī)等，其工作臺面有高有低，可適應(yīng)單件捆扎或自動連續(xù)捆扎的需要，目前最 大的自動捆包尺寸可達(dá) 20001200 毫米，最小的可捆扎 5080 毫米的捆件、品種已達(dá) 20 多種。 （4）捆扎能力在每分鐘 1221 道之間，基本能滿足國內(nèi)當(dāng)前的生產(chǎn)需要。 （5）目前仍大量采用寬度為 13.5 毫米的塑料捆扎帶和直徑為 30 毫米的筒形薄膜捆扎繩， 井正在開發(fā)使用寬度為 510 毫水的塑料捆扎帶的捆扎機(jī)，但國外大繁使用的鋼帶自動 捆扎機(jī)在國內(nèi)尚未開發(fā)。 （6）捆扎帶粘接主要利用燙頭將捆扎帶兩端加熱至一定溫度后再施壓使之粘合，稱為熱 熔搭接型，其接頭

16、的拉力強(qiáng)度可達(dá)母帶強(qiáng)度的 80%。塑料繩捆結(jié)機(jī)則以打結(jié)的形式捆緊包 件。 與國外捆扎機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)水平相比，國產(chǎn)機(jī)差距主要為：品種單一，生產(chǎn)力低。雖 然經(jīng)過二十多年的發(fā)展，但只能生產(chǎn) 20 多個品種，還不及國外一個公司的品種數(shù)，而且 只能生產(chǎn)通用型的產(chǎn)品，如鋼帶自動捆扎機(jī)的生產(chǎn)至今仍是一個空白，無法滿足一些特 殊行業(yè)的需要：據(jù)調(diào)查 2006 年全國產(chǎn)量已達(dá) 19000 臺，但仍太大落后于國外的水平。我 國捆扎機(jī)械的生產(chǎn)起步較晚，主要是靠引進(jìn)國外的整機(jī)經(jīng)消化改進(jìn)二次開發(fā)生產(chǎn)的。因 此在生產(chǎn)中著重于產(chǎn)品的整機(jī)性能而忽視了對零部件的研究，導(dǎo)致在捆扎速度、接頭粘 接方式和送帶軌道等主要技術(shù)性能方面不硬國

17、外先進(jìn)水平。工作可靠性較差，其中特別 是捆扎帶和元器件的質(zhì)量不穩(wěn)對整機(jī)的性能帶來很大的影響。 1.2.3 包裝帶捆扎機(jī)存在的主要問題包裝帶捆扎機(jī)存在的主要問題 自動捆扎機(jī)的工作過程主要由送帶、收緊、切燙、粘結(jié)四個環(huán)節(jié)組成，因此送帶機(jī) 構(gòu)、夾壓機(jī)構(gòu)、封口機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理與否，將直接影響到捆扎質(zhì)量和效率。當(dāng)捆扎物人 工擱置在規(guī)定的位置后，手動將捆扎帶塞入焊接處并觸動微開關(guān)，第一頂緊桿將帶端壓 緊，同時機(jī)械裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)保證反時針方向收帶，達(dá)到一定的捆緊力后焊接，稍后切 刀上頂切帶，最后機(jī)械送帶，完成一個捆件的捆扎過程 。在設(shè)計(jì)過程中需解決以下難點(diǎn)： （1） 、如何實(shí)現(xiàn)捆扎速度的可調(diào)，以適應(yīng)不同的捆扎

18、要求。 （2） 、依靠摩擦輪退帶收緊過程中，如何判斷包裝帶捆扎紙箱的捆緊力已達(dá)到要求而自 動停止退帶收緊。 （3） 、凸輪總成的精確設(shè)計(jì)，受凸輪控制的剪切、夾壓機(jī)構(gòu)的合理協(xié)調(diào)運(yùn)行是完成捆扎 的關(guān)鍵。 （4） 、如何避免以往捆扎機(jī)械中都伴有煙塵、氣味的情況，保護(hù)操作者的身心健康及環(huán) 境保護(hù)。 1.3 本課題所做的主要工作本課題所做的主要工作 本文研制的包裝帶打捆機(jī)，以紙箱、塑料包裹為捆扎對象對象，研發(fā)的主要內(nèi)容包 括:送、退帶捆緊機(jī)構(gòu)的研究、剪切、熨燙機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、氣動執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、捆扎形式 的選擇，捆扎材料的選用等。 包裝帶捆扎機(jī)的工作過程包括六個主要步驟:送帶、頂緊、退帶拉緊、再頂緊、切帶、

19、 加熱、頂緊粘結(jié)、復(fù)位。整個包裝帶捆扎機(jī)的研究也主要圍繞這幾個重要的動作來展開。 第 2 章 整體方案設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)思路 本文著重對包裝帶捆扎機(jī)的機(jī)械部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，將包裝帶捆扎機(jī)的機(jī)械部分設(shè)計(jì)成三 部分，其中送退帶機(jī)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)包裝帶的送帶與退帶，以及通過退帶將捆扎物捆緊待加 熱，粘貼。夾壓剪切機(jī)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)包裝帶的頂緊固定，并在包裝帶通過熱熔搭接器加熱 融化后實(shí)現(xiàn)對帶的夾壓，以便使帶迅速粘結(jié)。在送退帶機(jī)構(gòu)電機(jī)反轉(zhuǎn)進(jìn)行退帶時，為避 免退回的帶在機(jī)箱內(nèi)纏繞齒輪及其它部件，本文將設(shè)計(jì)一個儲帶箱放在機(jī)箱內(nèi)，存放多 余的包裝帶，既增加了捆扎安全性，又使下次捆扎有足夠的緩沖時間。 為保證包裝帶捆

20、扎機(jī)能夠高效正常運(yùn)轉(zhuǎn)，特對本捆扎機(jī)的設(shè)計(jì)提出如下要求： （1）各操作按鈕靈活、可靠，電路控制動作正常，電氣設(shè)備安全可靠.指示燈顯示正常。 （2）送帶長度可調(diào)整，送退帶正常，無撕裂現(xiàn)象。 （3）送帶停止時，帶盤剎車可靠。 （5）每道捆扎時間應(yīng)不大于 15s。 （6）捆緊力應(yīng)可調(diào)，對采用寬度小于 13. 5 mm 打包帶的捆扎機(jī)，單道最大捆緊力應(yīng) 不小于 200 n;用寬度不小于 13. 5 mm 打包帶的捆扎機(jī)，單道最大捆緊力應(yīng)不小于 250 n。 （7）燙頭溫升時間 合上總開關(guān)后，燙頭從室溫升到 300 ，時間應(yīng)不超過 5 min。 （8）燙頭表面溫度在 200-370范圍內(nèi)應(yīng)可調(diào)。 （9）接

21、頭外觀無過熔現(xiàn)象，上、下層對齊，中心偏移量應(yīng)不大于 1. 5 mm，接頭末端 未燙部分長大于 2mm。 （10）外觀質(zhì)量 a.工作臺面平整、光亮，不應(yīng)有銹點(diǎn)、凹陷等缺陷; b. 表面涂漆或噴塑牢固、光滑、色澤均勻.不應(yīng)有劃痕、磕碰等有損美觀的缺陷。 （11）最大捆扎體積為 400 mm400 mm1200 mm 2.2 方案選擇方案選擇 整個系統(tǒng)分為：機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。 機(jī)械系統(tǒng)分為：送帶、退帶張緊機(jī)構(gòu)，捆扎封接機(jī)構(gòu)。 控制系統(tǒng)分為：步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，氣動控制系統(tǒng)。 2.2.1 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)械系統(tǒng)分為：送帶、退帶張緊機(jī)構(gòu)，捆扎封接機(jī)構(gòu)。捆扎機(jī)原理圖如圖 2.1 所示 一、送帶

22、、退帶張緊機(jī)構(gòu) 送帶、退帶張緊機(jī)構(gòu)主要完成捆扎帶送入和退出，由電機(jī)、摩擦輪、齒輪、同步帶 輪、小軌道等部件組成。送退帶機(jī)構(gòu)原理示意圖如圖 2.2 所示，在機(jī)器進(jìn)入工作準(zhǔn)備狀 態(tài)時，捆扎帶通過摩擦輪正轉(zhuǎn)，依靠摩擦力使捆扎帶從儲帶箱中拉出送入軌道；當(dāng)帶碰 到觸動開關(guān)后，壓緊機(jī)構(gòu)的第一壓頭將帶端壓緊，同時電機(jī)帶動摩擦輪開始反轉(zhuǎn)，將多 余的帶從軌道中拉出退入儲帶箱中，已達(dá)到使紙箱捆緊的目的。 圖 2.2 送退帶機(jī)構(gòu)原理示意圖 二、捆扎封接機(jī)構(gòu) 捆扎封接機(jī)構(gòu)原理示意圖如圖 2.3 所示。捆扎帶在進(jìn)行捆扎時，其帶頭和帶尾都需 要用夾壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊，以便完成熱熔搭接工作。夾壓機(jī)構(gòu)共有三個壓頭，由安裝在同 一

23、軸上的三個凸輪分別控制，其中的第一壓頭夾壓帶頭，第二壓頭夾壓帶尾，兩層帶中 間先由隔離器隔開，然后再由隔離器引導(dǎo)熨頭進(jìn)入兩層帶子中間，以待熱熔搭接。 捆扎帶收緊捆繞在包裝件上后，為了使它在流通過程中不松散，就必須將捆扎帶的 兩端構(gòu)成牢固的連接，才能保證捆扎的可靠與安全。捆扎帶在封接壓頭，即第三壓頭的 作用下，由電熱板對其加熱使帶表面熔融，然后經(jīng)過加壓冷卻而得到熔接連接。 圖 2.3 捆扎封接機(jī)構(gòu)原理示意圖 2.2.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 研制包裝帶捆扎機(jī)的一個重要任務(wù)就是要實(shí)現(xiàn)打捆過程的半自動化或盡可能自動化。 氣動控制方式與電氣、液壓控制方式一樣，是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的常用的方式之一。

24、 隨著電氣控制技術(shù)在氣動元件中不斷的進(jìn)步和發(fā)展，一系列高性能的氣動元件的出現(xiàn)， 如快速響應(yīng)的電磁閥，位置感應(yīng)氣缸等，使得氣動元件更加易于進(jìn)行遠(yuǎn)距離的操作控制。 因此，氣動系統(tǒng)在很多自動化設(shè)備中正得到越來越廣泛的應(yīng)用。 在打捆過程中，包裝帶壓板以及熱熔搭接器的驅(qū)動由氣缸來實(shí)現(xiàn)，相對于電機(jī)控制 而言，氣缸在實(shí)現(xiàn)來回伸縮控制方而有其獨(dú)特的特點(diǎn)和優(yōu)勢;具有動作實(shí)現(xiàn)簡單，可大大 減少輔助機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)(相對于電機(jī)控制而言)。氣缸的運(yùn)動過程由電磁閥進(jìn)行控制，簡單 易行。另外，實(shí)現(xiàn)捆扎速度可調(diào)通過凸輪軸上的步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)，機(jī)電配合的整個工作 過程如下: （1）接通電源,單片機(jī)開始工作,燙頭開始加熱升溫,溫度的自

25、動調(diào)節(jié)通過單片機(jī)自動控 制. （2）按下“送帶”按鈕,電機(jī)正轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)送帶,送帶 2s 后電機(jī)停轉(zhuǎn)。 （3）手動將帶拉出，將包裝帶纏繞捆扎物一周，當(dāng)帶碰到行程開關(guān)后，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)， 第一頂桿將捆扎帶頂緊。 （4）2s 后電機(jī)反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)退帶，對包裝件進(jìn)行捆緊，2s 后停轉(zhuǎn)，此時第三頂桿將帶另 一端頂緊。 （5）第二頂桿上升將包裝帶切斷并迅速下移，熱熔搭接器開始對包裝帶加熱，第二頂桿 再次上升，將兩片包裝帶夾緊粘貼。 （6）氣缸收縮，將壓帶側(cè)板抽出，捆扎完成。 2.3 本章小結(jié)本章小結(jié) 本章主要根據(jù)打捆機(jī)的工作流程提出了包裝帶捆扎機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案，主要內(nèi)容包括: （1）給出了包裝帶捆扎機(jī)的技術(shù)參數(shù)和

26、要求; （2）提出了打捆機(jī)的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，包括機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、采用的捆扎方式和 材料等。 第 3 章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 整體設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì) 包裝帶捆扎機(jī)的結(jié)構(gòu)：目前使用的臺式自動捆扎機(jī)，其構(gòu)造包括機(jī)架、丙烯帶圈筒、 儲帶箱、帶子的進(jìn)給和張緊機(jī)構(gòu)、帶子的接合機(jī)構(gòu)、拱形導(dǎo)軌、傳動機(jī)構(gòu)和自動控制裝 置等部分組成。 捆扎機(jī)工作流程：包裝帶捆扎機(jī)采用聚丙烯塑料帶作為捆扎材料，打捆完成后用熱 熔搭接法將捆扎帶加熱粘貼。當(dāng)捆扎物人工擱置在規(guī)定的位置后，手動將捆扎帶塞入焊 接處并觸動微動開關(guān)，機(jī)械裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)保證反時針方向收帶，達(dá)到一定的捆緊力后 焊接，稍后切刀上頂切帶，最后機(jī)械送帶，完成一個捆件

27、的捆扎過程 。在捆扎過程中， 由送退帶機(jī)構(gòu)完成送帶、收帶、拉緊等動作；在夾壓、熨燙機(jī)構(gòu)作用下完成包裝帶粘結(jié) 鎖緊，防止包裝帶的打滑松動。本捆扎機(jī)以氣動系統(tǒng)作為打捆系統(tǒng)加熱裝置的主要執(zhí)行 件，以可編程序控制器作為控制單元實(shí)現(xiàn)打捆過程的半自動化。 圖 2.1 機(jī)械系統(tǒng)總體方案的原理圖 3.2 送退帶機(jī)構(gòu)各零部件的設(shè)計(jì)送退帶機(jī)構(gòu)各零部件的設(shè)計(jì) 3.2.1 捆扎機(jī)架的設(shè)計(jì)捆扎機(jī)架的設(shè)計(jì) 1 機(jī)架材料的選擇 由于碳素結(jié)構(gòu)鋼的韌性良好，沖壓和焊接性能良好，是一般機(jī)械制造中的主要材料， 廣泛應(yīng)用于制作一般機(jī)械零件，如支架、機(jī)架及焊接件等用的角鋼、槽鋼、墊板，因此 選取捆扎機(jī)機(jī)架的材料為 q235a。 2 機(jī)

28、架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 機(jī)架與支承件不僅起著連接和支承各種零部件相互位置的的作用，而且還其要保證 捆扎過程的平穩(wěn)。進(jìn)退帶機(jī)構(gòu)的機(jī)架由機(jī)架底板、側(cè)板和兩塊橫板組成，通過螺栓連接， 起著固定主、從動軸、以及齒輪、摩擦輪的作用；捆扎機(jī)構(gòu)機(jī)架由兩個機(jī)架底板、主機(jī) 架側(cè)板和輔助機(jī)架側(cè)板組成，起著固定凸輪軸和凸輪的作用。 3.2.2 傳動軸的設(shè)計(jì)傳動軸的設(shè)計(jì) 送退帶機(jī)構(gòu)的齒輪傳動軸和凸輪軸都采用平鍵。電動機(jī)正常工作的轉(zhuǎn)速為 n0=960r/min。根據(jù)帶輪的傳動比為 i1=2：1 和齒輪的傳動比為 i2=1：1 得傳動軸的轉(zhuǎn)速 n1=n0/i1=960/2(r/min)=480r/min；功率 p1=10kw。從動

29、軸的轉(zhuǎn)速 n2=n1/i2=480r/min； 功率 p2=10kw。因此各軸的轉(zhuǎn)速如下： 齒輪主傳動軸 1： n1=480r/min 齒輪從傳動軸 2： n2=480r/min 1 確定軸 1 最小直徑 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： （3-1） 2 . 0 9550000 3 t t t d n p w t 式中： 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位 mpa； t t 軸所受的扭距，單位 n*mm； 軸的抗扭截面系數(shù)，單位； t w 3 mm n 軸的轉(zhuǎn)速，單位 r/min； p 軸傳遞的功率。單位 kw； d 計(jì)算截面處軸的直徑，單位 mm； 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位 mpa t 由上式可得軸的直徑 3 0 3 33

30、2 . 0 9550000 2 . 0 9550000 n p a n pp n p d tt 選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。a0查表取 112，p=10kw，n=480r/min 帶入得： 軸最小直徑的初始值：d19.65mm。 根據(jù)送退帶機(jī)構(gòu)軸上各齒輪、摩擦輪以及帶輪與支架以及相互之間的尺寸關(guān)系確定 軸 1 的各部分軸徑及長度如圖 3.1： 圖 3.1 軸 1 2.確定其它兩根軸的尺寸 用同樣方法確定軸 2 和軸 3 的尺寸如下； 圖 3.2 軸 2 圖 3.3 凸輪軸 3.軸的校核 進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。取 1 ，用公式 3-2 計(jì)算軸的應(yīng)力：

31、（3-2） w tm ca 22 )( 軸的計(jì)算應(yīng)力，單位 mpa； ca m 軸所受的彎距，單位 n.mm； t 軸所受的扭距，單位 n.mm； w 軸的抗彎截面系數(shù)，單位。計(jì)算公式如 3-3： 3 mm （3-3） 3 24 45.495 32 )()( mm d zbddddd w 從軸的結(jié)構(gòu)圖 3.1 可以看到軸的危險截面，現(xiàn)將計(jì)算出的截面處的、及的值 h m v m 總 m 列出表 3-1： 表 3-1 載 荷水平面 h垂直面 v 支反力 f nfnf nhnh 5 . 237, 8 . 302 21 nfnf nvnv 85.84,53.111 21 彎矩 m mmnmh 2959

32、6mmnmv37.13542 總彎矩 mmnm3004537.1354229596 22 總 扭矩 tmmnt 9 . 8057 畫出軸的載荷分析圖。如圖 3.4： 圖 3.4 軸的載荷分析圖 圖 3.4 中 c 截面為危險截面。帶入公式 3-2 中得： mpa w tm ca 93.56 )( 22 前已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得。因此， ，故安全。mpa90 1 1 ca 3.2.3 滾動軸承的選用滾動軸承的選用 軸兩端選用相同軸承，選用深溝球軸承 6004，查表可知深溝球軸承 6004 的基本額定 動載荷 cr=9.38kn,基本額定靜載荷 cro=5.02kn, 軸承的預(yù)

33、期計(jì)算壽命 lh=24000h 求兩軸承受到的徑向載荷 fr1 和 fr2,將軸系受到的空間力系分解如圖 3.5， 圖 3.5 軸上受力圖 兩個平面力系，其中 ft=537.3n fr=220.3n 由受力分析知： =153.24n vr f 1 ro f 21593 215 軸承受力圖，如圖 3.6： 圖 3.6 軸承受力分解圖 =fr- fr1v=67.06n vr f 2 =374.9n hr f 1 t f 21593 215 =-=164.4n hr f 2t f hr f 1 =n=404.1n 1r f 2 1 2 1hrvr ff 22 9 . 14124.60 =n=177.

34、7n 2r f 2 2 2 2hrvr ff 22 4 . 6106.26 軸承基本額定動載荷計(jì)算 額定動載荷 c=p tn dmh ff fff 式中： p當(dāng)量動載荷，即 1r f 、中的大值，p=154.1n 2r f 1r f 壽命因子，查表選取=3.63 h f h f 速度因子，查表選取=0.741 n f n f 力矩載荷因子，由于力矩載荷較小，取=1.5 m f m f 沖擊載荷因子，查表選取=1.1 d f d f 溫度因子，查表選取=1.0 t f t f 可得： c=404.1n=3267.6 0 . 1741 . 0 1 . 15 . 163 . 3 r c0 故，所選軸

35、承滿足使用要求。 3.2.4 傳動齒輪的設(shè)計(jì)傳動齒輪的設(shè)計(jì) 傳動齒輪組的設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)送退帶機(jī)構(gòu)的重要部分，傳動齒輪設(shè)計(jì)的是否合理，直接 影響送退帶機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性能，以及捆扎質(zhì)量。 1確定計(jì)算公式及各參數(shù)值 （1）輸入功率為 10kw,齒輪的轉(zhuǎn)速為 480r/min 選用直齒圓柱齒輪傳動，7 級精度。選擇 齒輪材料為 40cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 280hbs，選擇齒輪齒數(shù)均為 z=24， 由公式（3-5）： （3-5） 21 3 )( 1 32 . 2 h e d t ztk d 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊確定 3-5 公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 （2）試選載荷系數(shù)：kt1.3 （3）計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩： ； mmnt

36、 4 5 10 9 . 19 480 1010 5 . 95 （4）齒寬系數(shù)： ；1 d （5）材料的彈性影響系數(shù)：；mpaze 8 . 189 （6）按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；mpa h 700 1lim （7）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ； 9 1 1007 . 2 60 h jlnn （8）接觸疲勞壽命系數(shù)；95 . 0 1 hn k （9）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) s=1，得： ；mpa s k hhn h 695 1lim 1 2計(jì)算 試用公式（3-1）算齒輪分度圓直徑 d； ； mm z tk d h e d t 48)( 1 32 . 2 2 3 （1

37、）計(jì)算圓周速度 v ； s m dn v11 . 2 100060 （2） 計(jì)算齒寬 b ；mmdb d 92.19 （3） 計(jì)算齒寬與齒高之比 b/h 模數(shù) ； mm z d mt3 . 2 齒高； mmmh t 17. 425. 2 ；6.3 h b （5）計(jì)算載荷系數(shù) 7 級精度，查得動載系數(shù)；直齒輪，假設(shè)。查得08 . 1 kvmmnbfk ta /100/ 。查得使用系數(shù)，得：2 . 1 fh kk1 a k ；2627 . 1 1023 . 0 18 . 0 08 . 1 3 2 bk dh 由 b/h=9.1， ，查得；故載荷系數(shù)2627 . 1 h k25 . 1 f k ；6

38、3 . 1 hhva kkkkk （6） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得： ；mm k k dd t t 01.48 3 11 （7）計(jì)算模數(shù)：。mm z d m05 . 2 1 1 3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為 （3-6） )( 2 2 3 f safa d yy z kt m 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 （1）查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；mpa fe 400 （2）查得彎曲疲勞壽命系數(shù)；計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力87 . 0 fn k 取彎曲疲勞安全系數(shù) s=1，得： ； mpa s k fefn f 348 （3）計(jì)算載荷系數(shù) k 67 . 1 ffva kkkkk （4）

39、 查取齒形系數(shù) ；24 . 2 fa y （5）查取應(yīng)力校正系數(shù) ；75. 1 sa y （6）計(jì)算齒輪的， f safay y 01279 . 0 f safay y 4 設(shè)計(jì)計(jì)算 由公式（3-6）得： mmm2.05 181 9 . 2481301376. 067 . 1 2 2 3 對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于齒根彎曲疲勞計(jì)算的模數(shù)， 由于齒輪模數(shù) m 大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與 齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 2.01 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，按接2m 觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，算出齒輪齒數(shù)；這樣設(shè)計(jì)出的齒輪mmd01.

40、48 1 24mdz 傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊， 避免浪費(fèi)。 5幾何尺寸計(jì)算 1）計(jì)算分度圓直徑 ；mmmzd48 2）計(jì)算中心距 mmdda482)( 21 3）計(jì)算齒輪寬度 b=20mm。 6驗(yàn)算校核 n d t ft 8 . 8291 48 10 9 . 1922 4 1 1 ，合適。mmnmmn b fk ta 1000 6 . 552 15 8 . 82911 3.2.5 鍵的選用鍵的選用 選用 a 型平鍵（gb/t1096-1979）,按帶輪和齒輪的寬度由手冊查得： mmmmmmlhb866 強(qiáng)度校核，按公式(3-7)計(jì)算： (3-

41、7) dkl t p 1 2000 查得參數(shù)（許用擠壓應(yīng)力） ，k=0.5h=2.5,l=l-b=13mm 2 /100mmn ff 鍵聯(lián)接傳遞的轉(zhuǎn)矩為： mnt058 . 8 1 鍵的工作面壓強(qiáng) p 為 mpampa dkl t p ff 10042.35 135 . 214 058 . 8 20002000 1 鍵聯(lián)結(jié)強(qiáng)度合格。 3.2.6 摩擦輪的設(shè)計(jì)摩擦輪的設(shè)計(jì) 摩擦輪傳動是兩個相互壓緊的滾輪，通過接觸面間的摩擦力傳遞運(yùn)動和動力的。由 于結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、運(yùn)動平穩(wěn)、噪聲低，過載可以打滑，以及能連續(xù)連續(xù)平滑地調(diào) 節(jié)其傳動比，因而有較大的應(yīng)用范圍，成為無級變速的主要元件。但由于在運(yùn)轉(zhuǎn)過程

42、中 有滑動，影響從動輪的旋轉(zhuǎn)精度，傳動效率較低，作用在軸和軸和軸承上的載荷大，多 用于中小功率傳動。 一、摩擦輪材料的選擇 由于摩擦輪實(shí)現(xiàn)包裝帶的進(jìn)與退，制造摩擦輪的材料應(yīng)該是：彈性模量大、摩擦系 數(shù)高，接觸疲勞強(qiáng)度和耐磨性好，吸濕小，價廉并易于加工，可以選用 gcr15。 二、本捆扎機(jī)采用圓柱摩擦輪傳動，其運(yùn)動簡圖如 3.9 下； 圖 3.7 摩擦輪傳動示意圖 3.3 其他零部件的設(shè)計(jì)其他零部件的設(shè)計(jì) 3.3.1 電動機(jī)的選擇電動機(jī)的選擇 電動機(jī)的作用是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，現(xiàn)代各種生產(chǎn)機(jī)械都廣泛應(yīng)用電機(jī)來驅(qū)動。 在生產(chǎn)上主要用的是交流電動機(jī)，特別是三相異步電動機(jī)。它被廣泛地用來驅(qū)動各種金 屬

43、切削機(jī)床、起重機(jī)、鍛壓機(jī)、傳動帶、鑄造機(jī)械、功率不大的通風(fēng)機(jī)及水泵等。 1、三相異步電動機(jī)的構(gòu)造 三相異步電動機(jī)分成兩個基本部分：定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分） 。三相異 步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子根據(jù)構(gòu)造上的不同分為兩種型式：鼠籠式和繞線式。鼠籠式和繞線式只 是在轉(zhuǎn)子構(gòu)造上的不同，它們的工作原理是一樣的。鼠籠式電動機(jī)由于構(gòu)造上簡單，價 格低廉，工作可靠，使用方便，就成為生產(chǎn)上應(yīng)用最廣泛的一種電動機(jī)。 2、電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理 圖 3.8 是三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的原理圖，圖中 n，s 表示兩極旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子中 只示出兩根導(dǎo)條。當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場向順時針方向旋轉(zhuǎn)時，其磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，導(dǎo)條中就 感應(yīng)出電動勢。在

44、電動勢的作用下，閉合的導(dǎo)條中就有電流。這電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作 用。而使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到電磁力 f。電磁力的方向可應(yīng)用左手定則來確定。電磁力產(chǎn)生電磁 轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動起來。 圖 3.8 電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動原理圖 3、三相異步電動機(jī)的選擇 要為一生產(chǎn)機(jī)械選配一臺電動機(jī)，首先要考慮電動機(jī)的功率，合理選擇電動機(jī)的功 率具有重大的經(jīng)濟(jì)意義。如果電動機(jī)的功率選大了，雖然能保證正常運(yùn)行，但是不經(jīng)濟(jì)。 因?yàn)檫@不僅使設(shè)備投資增加和電動機(jī)未被充分利用，而且電動機(jī)經(jīng)常不是在滿載荷下運(yùn) 行，它的效率和功率也都不高。如果電動機(jī)的功率選小了，就不能保證電動機(jī)和生產(chǎn)機(jī) 械的正常運(yùn)行，不能充分發(fā)揮機(jī)械的效能，并使電動機(jī)由于過載而過早

45、地?fù)p壞。 根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)摩擦輪的功率和轉(zhuǎn)速情況，選擇電動機(jī)型號：y 160l-6 額定功率： 11kw；滿載轉(zhuǎn)速：970r/min 4、三相異步電動機(jī)的 ug 三維建模 在整個設(shè)計(jì)方案中，電動機(jī)屬于外購部分，不需要另行設(shè)計(jì)，故在三維圖中可用簡 單的模擬圖形來代替。 3.3.2 送退帶機(jī)構(gòu)同步帶的選用送退帶機(jī)構(gòu)同步帶的選用 本設(shè)備中送退帶機(jī)構(gòu)用到了同步帶,電機(jī)通過同步帶與送退帶機(jī)構(gòu)連接，達(dá)到降速的 目的。 (1)同步帶的特點(diǎn) 同步帶傳動具有帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動的優(yōu)點(diǎn)。同步帶傳動由于帶與帶輪是靠 嚙合傳遞運(yùn)動和動力，故帶與帶輪間無相對滑動，能保證準(zhǔn)確的傳動比。同步帶通常以 鋼絲繩或玻璃纖維繩為抗

46、拉體，氯丁橡膠或聚氨酯為基體,這種帶薄而且輕，故可用于較 高速度。傳動時的線速度可達(dá) 50m/s，傳動比可達(dá) 10，效率可達(dá) 98。傳動噪音比帶傳 動、鏈傳動和齒輪傳動小，耐磨性好，不需油潤滑，壽命比摩擦帶長。其主要缺點(diǎn)是制 造和安裝精度。 （2） 、同步帶的形式、型號簡介及選擇 同步帶有單面有齒和雙面有齒兩種，簡稱單面帶和雙面帶。雙面帶又有對稱齒型 （di）和交錯齒型（dii）之分。同步帶齒有梯形齒和弧形齒兩類。同步帶型號分為最輕 型 mxl、超輕型 xxl、特輕型 xl、輕型 l、重型 h、特重型 xh、超重型 xxh 七種。梯形齒 同步帶傳動已有標(biāo)準(zhǔn)（gb113611136289）。在規(guī)

47、定張緊力下，相鄰兩齒中心線的直線 距離稱為節(jié)距，以p表示。 圖 3.9 同步帶傳動 節(jié)距是同步帶傳動最基本的參數(shù)。當(dāng)同步帶垂直其底邊彎曲時，在帶中保持原長度 不變的周線，稱為節(jié)線，節(jié)線長以lp表示。 同步帶帶輪的齒形推薦采用漸開線齒形，可用范成法加工而成。也可以使用直邊齒 形。 由以上可知本次設(shè)計(jì)選擇的同步帶為輕型 l 單面帶。 在步進(jìn)電機(jī)上運(yùn)用的同步帶寬 15 毫米，由前面的數(shù)據(jù)已知同步帶輪轉(zhuǎn)速為 960 r/min 和 480r/min,同步帶輪直徑為 80mm 和 160mm。 （3） 、同步帶的失效 同步帶傳動的主要失效形式是同步帶疲勞斷裂，帶齒的剪切和壓潰以及同步帶兩側(cè) 邊、帶齒的磨

48、損。保證同步帶一定的疲勞強(qiáng)度和使用壽命是設(shè)計(jì)同步帶傳動的主要依據(jù)。 因此同步帶傳動設(shè)計(jì)時主要是限制單位齒寬的拉力，必要時才校核工作齒面的壓力。 (4)、同步帶輪的確定 根據(jù)同步帶的型號，按照大小帶輪傳動比 1：2 的比例，選取同步帶輪的型號，經(jīng)校核符 合捆扎機(jī)的設(shè)計(jì)要求。其小帶輪具體尺寸如下圖 3.10； 圖 3.10 同步帶輪 3.3.3 捆扎帶材料的選擇捆扎帶材料的選擇 根據(jù)捆扎要求，選取成本較低、來源廣泛、捆扎美觀牢固的聚丙烯塑料帶。因其可 塑性好，斷裂拉力強(qiáng)，耐彎曲，比重輕，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。已在各領(lǐng)域中廣泛作用。 3.3.4 捆扎形式的選擇捆扎形式的選擇 目前在我國常見的捆扎形式有如幾

49、種：單道、雙道、十字交叉、井字、多道交叉等 多種形式。對于紙箱的捆扎，根據(jù)我國現(xiàn)有的技術(shù)水平，大多數(shù)企業(yè)都只采用智能自動 捆扎一道的捆扎機(jī)，如果要改變形式，則需要人工轉(zhuǎn)位或是采用多臺捆扎機(jī)聯(lián)合完成。 3.4.5 捆扎帶接頭形式的選擇捆扎帶接頭形式的選擇 捆扎帶的接頭方式根據(jù)捆扎材料的不同而不同，大致可分為熱熔搭接法，膠粘結(jié)、 皮扣式及結(jié)扎式等。由于我們所設(shè)計(jì)的包裝袋捆扎機(jī)的捆扎繩材料為聚丙烯塑料繩，故 選用電熱熔加熱法。它是采用各種有效的加熱方法，使塑料袋表層受熱融化，將兩個帶 端的熔化面搭接起來，該接頭方式適用于聚丙烯塑料帶。帶接頭的強(qiáng)度應(yīng)不低于帶子破 斷拉力的 80%，因此，必須要保證有足

50、夠的搭接面積，并且要對溫度、壓力、時間這三 個工藝參數(shù)進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)。電熱熔加熱法是最普遍使用的加熱方法，因?yàn)闊崛鄞罱泳哂?連接強(qiáng)度高、裝置結(jié)夠簡單、操作簡便等優(yōu)。 3.43.4 本章小結(jié)本章小結(jié) 本章重點(diǎn)介紹了包裝帶捆扎機(jī)總體結(jié)構(gòu)和各部件的設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容包括: (1)詳細(xì)分析了包裝帶捆扎機(jī)的工作流程; (2)對捆扎機(jī)兩個主要機(jī)構(gòu)的零部件（齒輪、摩擦輪、軸）進(jìn)行設(shè)計(jì)、校核； 第 4 章 三維建模 4.1 ug 簡介 ug 軟件是 unigraphics solutions 公司(簡稱 ugs)推出的一款三維設(shè)計(jì)軟件。它是一 個交互式的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)， 具備當(dāng)今機(jī)械加工領(lǐng)域所需

51、的大多 數(shù)工程設(shè)計(jì)和制圖功能。它還是一個全三維、雙精度的造型系統(tǒng)，使用戶幾乎能夠精確 地描述任何幾何形體，通過對這些形體的組合, 就可以對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析和制圖。 ug 具有豐富的曲面建模工具。包括直紋面、掃描面、通過一組曲線的自由曲面、通 過兩組類正交曲線的自由曲面、曲線廣義掃掠、標(biāo)準(zhǔn)二次曲線方法放樣、等半徑和變半 徑倒圓、廣義二次曲線倒圓、兩張及多張曲面間的光順橋接、動態(tài)拉動調(diào)整曲面、等距 或不等距偏置、曲面裁減、編輯、點(diǎn)云生成、曲面編輯。 ug 的特點(diǎn)： 1、建模的靈活性 復(fù)合建模：無需草圖,需要時可進(jìn)行全參數(shù)設(shè)計(jì),無需定義和參數(shù)化新曲線可直 接利用實(shí)體邊緣。 幾何特征 ：具有凸墊、鍵

52、槽、凸臺、斜角、挖殼等特征、用戶自定義特征 、引用 模式 。 光順倒圓: 業(yè)界最好的倒圓技術(shù) ，可自適應(yīng)于切口、陡峭邊緣及兩非鄰接面等幾何 構(gòu)形，變半徑倒圓的最小半徑值可退化至極限零。 2、協(xié)同化裝配建模 可提供自頂向下、自底向上兩種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定義方式并可在上下文中設(shè)計(jì)編輯 ，高 級的裝配導(dǎo)航工具 ，可圖示裝配樹結(jié)構(gòu)，可方便快速的確定部件位置 ， 對裝配件的簡 化表達(dá)，隱藏或關(guān)掉特定組件。局部著色 ，強(qiáng)大的零件間的相關(guān)性 ，配對條件，零件 間的表達(dá)式（關(guān)系） ，協(xié)同化團(tuán)隊(duì)工作 ，可方便的替換產(chǎn)品中任一零部件，刷新部件 以取得最新的工作版本，團(tuán)隊(duì)成員可并行設(shè)計(jì)產(chǎn)品中各子裝配或零件， 3、直觀的二維

53、繪圖 對制圖員來講，簡單并富于邏輯性 ，剖視圖自動相關(guān)于模型和剖切線位置 ，正交 視圖的計(jì)算和定位可簡便的由一次鼠標(biāo)操作完成 ，自動隱藏線消除 ，自動尺寸排列 不需要了解設(shè)計(jì)意圖 ，自動工程圖草圖尺寸標(biāo)注。 4、被業(yè)界證實(shí)的數(shù)控加工 軸銑 ，車加工， 線切割， 鈑金件制造 ，刀軌仿真和驗(yàn)證 ，刀具庫標(biāo)準(zhǔn) 工藝數(shù)據(jù)庫功能 。 5、領(lǐng)先的鈑金件制造 可在成型或展開的情況下設(shè)計(jì)或修改產(chǎn)品結(jié)構(gòu) ，折彎工序可仿真工藝成型過程 ， 鈑料展開幾何自動與產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān) ，可在一幅工程圖中直接展示產(chǎn)品設(shè)計(jì)和鈑料展開幾 何 。 6、集成的數(shù)字分析 機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析 ，硬干涉檢查和軟干涉檢查 ，運(yùn)動仿真和分析 ，動畫過

54、程中的動 態(tài)干涉檢查。 7、廣泛的用戶開發(fā)工具 用戶命令宏 ，高級編程語言 ，可自定義裁剪的用戶界面。 8、內(nèi)嵌的工程電子表格 可與其他表格軟件交換數(shù)據(jù) ，可簡便定義零件系列 ，可方便修改表達(dá)式 ，可生成 扇形圖、直方圖和曲線圖等 。 9、照片真實(shí)效果渲染 利用基于數(shù)字的設(shè)計(jì)審視，加快產(chǎn)品上市時間 ，快速成型。 10、可分階段實(shí)施的數(shù)據(jù)管理 業(yè)界最緊密的與集成 ，可管理數(shù)據(jù)以及整個 產(chǎn)品開發(fā)周期中所有相關(guān)數(shù)據(jù) 。 4.2 捆扎機(jī)各零部件的三維建模捆扎機(jī)各零部件的三維建模 4.2.1 捆扎機(jī)送退帶機(jī)構(gòu)捆扎機(jī)送退帶機(jī)構(gòu)的三維建模的三維建模 1.從動軸零件及建模過程，如圖 4.1 所示： 1）通過命

55、令 基準(zhǔn)平面來設(shè)定建模所需的基準(zhǔn)平面 2）通過命令圓柱來完成從動軸的主體部分建模 3）通過命令鍵槽來完成從動軸上面的鍵槽建模 圖 4.1 從動軸零件及建模過程 2.主動軸零件及建模過程，如圖 4.2 所示： 圖 4.2 主動軸零件及建模過程 3.傳動齒輪零件及建模過程 齒輪為標(biāo)準(zhǔn)件，由標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫直接導(dǎo)入。齒輪的模數(shù) m=2，齒數(shù) z=24。 4.摩擦輪零件及建模過程，如圖 4.3 所示： 圖 4.3 摩擦輪零件及建模過程 4.2.2 捆扎機(jī)捆緊封接機(jī)構(gòu)零件捆扎機(jī)捆緊封接機(jī)構(gòu)零件 1.第一頂桿零件及建模過程，如圖 4.4 所示： 2.第二、三頂桿零件及建模過程，如圖 4.5 所示: 圖 4.4

56、第一頂桿零件及建模過程 圖 4.5 第二、三頂桿零件及建模過程 3.凸輪軸零件及建模過程，如圖 4.6 所示： 圖 4.6 凸輪軸零件及建模過程 4.2.3 電動機(jī)的模擬建模電動機(jī)的模擬建模 三相異步電機(jī)的三維模擬建模，如圖 4.7 所示： 因?yàn)槿喈惒诫姍C(jī)不是主要設(shè)計(jì)部件，故只畫出大概模擬圖 其作用是為包裝袋的傳送提供動力 圖 4.7 三相異步電機(jī)的三維模擬圖 步進(jìn)電機(jī)的三維模擬建模，如圖 4.8 所示： 因?yàn)槿喈惒诫姍C(jī)不是主要設(shè)計(jì)部件，故只畫出大概模擬圖 其作用是為頂桿的運(yùn)動提供精確控制 圖 4.8 步進(jìn)電機(jī)的三維模擬圖 4.3 捆扎機(jī)的裝配 4.3.1 底板與捆扎機(jī)主機(jī)架的裝配底板與捆

57、扎機(jī)主機(jī)架的裝配 圖 4.7 底板與捆扎機(jī)主機(jī)架的裝配 4.3.2 送退帶機(jī)構(gòu)的裝配送退帶機(jī)構(gòu)的裝配 圖 4.8 送退帶機(jī)構(gòu)的裝配 4.3.3 捆扎機(jī)捆扎機(jī)構(gòu)的裝配捆扎機(jī)捆扎機(jī)構(gòu)的裝配 圖 4.9 捆扎機(jī)捆扎機(jī)構(gòu)的裝配 4.3.4 捆扎機(jī)封接機(jī)構(gòu)的裝配捆扎機(jī)封接機(jī)構(gòu)的裝配 圖 4.10 捆扎機(jī)封接機(jī)構(gòu)的裝配 4.3.5 捆扎機(jī)側(cè)板及支架的裝配捆扎機(jī)側(cè)板及支架的裝配 圖 4.11 捆扎機(jī)側(cè)板及支架的裝配 4.3.7 ug 裝配簡介裝配簡介 裝配是一個集成的 nx 應(yīng)用。它幫助構(gòu)造零件的裝配，在裝配的上下文范圍內(nèi)建立個 別零件的模型，并產(chǎn)生裝配圖的零件明細(xì)表。 裝配的主要特征如下： 1組件幾何體被

58、虛擬指向裝配件，而不是復(fù)制到裝配件。 2.利用自頂向下或從底向上的方法建立裝配。 3.多零件可以同時被打開和編輯。 4.組件幾何體可以在裝配的上下文范圍中建立和編輯。 5.相關(guān)性被維護(hù)在全裝配件中，而不管編輯是在何處和怎樣做的。 6.一個裝配的圖形表示可以被簡化，而不必編輯下屬幾何體。 7.裝配件自動更新反映引用部件的最后版本。 8.配對條件通過規(guī)定在組件間的約束關(guān)系，在裝配件中定位組件。 9.裝配導(dǎo)航器提供一裝配結(jié)構(gòu)的圖形顯示,為在其他功能中使用選擇和操縱組件。 10.可以在其他應(yīng)用中,特別是在制圖和制造應(yīng)用中利用裝配功能。 4.4 本章小結(jié)本章小結(jié) 本章詳細(xì)的介紹了 ug 設(shè)計(jì)軟件以及用

59、ug 軟件對捆扎機(jī)各主要零件的三維建模。并 對捆扎機(jī)的整體機(jī)構(gòu)進(jìn)行了裝配，使我們清晰直觀的了解了捆扎機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。 第 5 章 控制部分設(shè)計(jì) 5.1 控制系統(tǒng)概述控制系統(tǒng)概述 本文所設(shè)計(jì)的包裝帶捆扎機(jī)的控制系統(tǒng)主要包括：送退帶機(jī)構(gòu)電機(jī)的控制、剪切熨 燙機(jī)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)的控制、用來驅(qū)動包裝帶壓板往復(fù)移動的氣缸的控制。 其中送退帶機(jī)構(gòu)電機(jī)的選擇已在第三章做過介紹，這里不再贅敘。 5.2 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng) 在捆扎系統(tǒng)中，由電機(jī)控制凸輪軸實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動，以此來實(shí)現(xiàn)第一頂桿，第二、 三頂桿的精確運(yùn)動，由于步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的數(shù)字/模擬變換器。當(dāng) 步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖

60、信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度 （即步距角） ?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。因此， 本文捆扎機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中選取步進(jìn)電機(jī)。 5.2.1 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn) (1)與驅(qū)動電路組成了開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。簡單、廉價、性能可靠。也可以與傳感器組成高性 能的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。 (2) 驅(qū)動脈沖與角位移成嚴(yán)格的正比關(guān)系，無積累誤差；具有良好的跟隨性能。 (3) 調(diào)速范圍寬。低速下仍能保持大的轉(zhuǎn)距。一般可以不用減速器而直接驅(qū)動負(fù)載。 (4) 頻率響應(yīng)快，不通電時轉(zhuǎn)子能自鎖 (5) 步進(jìn)頻率高，可以和反應(yīng)式相媲美 (6) 力矩慣性比反應(yīng)式電動機(jī)小。 5.2.2