【紙箱自動打包機的結構設計11000字（論文）】

紙箱自動打包機的結構設計目錄TOC\o"1-2"\h\u22739紙箱自動打包機的結構設計 15958引言 114211一、緒論 224570（一）打包機簡介 214143（二）國內外研究現(xiàn)狀及趨勢 415080（三）課題的設計目標和內容 624885二、總體方案設計 712643（一）功能需求 713000（二）設計目標 726423（三）打包機整體結構設計方案 713506三、主要零部件設計 93466（一）左頂?shù)厄寗油馆喌脑O計 931015（二）中頂?shù)厄寗油馆喌脑O計 1126081（三）右頂?shù)厄寗油馆喌脑O計 137349（四）摩擦熔接頭的設計 157713（五）電機的選擇 164437（六）重要軸的設計及校核 1721957（七）工作時間的計算 2124831（八）打包帶的選擇 2223973四、三維模型的建立 2221734（一）應用軟件介紹 233834（二）重要零部件的模型建立 232793（三）機構模型的裝配 2615240機架的固定 265016四、結論 2919342參考文獻 32[摘要]本文對現(xiàn)有的紙箱打包機的工作原理進行分析后設計出一種主要以凸輪機構和張緊輪機構以及導帶槽為核心部件的紙箱自動打包機。通過分析計算，確定了紙板打包機的工作原理。并設計了關鍵部件，包括機頭部件、張緊部件、弓架導帶槽，機架等關鍵部件。最終完成整個紙箱自動打包機的結構設計。[關鍵詞]自動打包機；凸輪機構；摩擦熔接；摩擦張緊引言社會生產的發(fā)展愈加迅速，并且隨著社會需求的增加，打包工業(yè)也飛速發(fā)展。絕大部分的工業(yè)產品都需要進行打包之后才能進行運輸，買賣等后續(xù)工作。所以在工業(yè)生產中，工廠對打包機的需求量就變得更大。未來,打包行業(yè)的智能化打包設備與產品智能化有機地相互融合,以加速打包設備的發(fā)展和應用進步，并開發(fā)出更高效率、更低功耗、同工位多功能的打包設備。此次對打包機的設計的目的是完成一個具有捆扎打包功能，且達到工作精度要求的紙箱自動打包機。并且在進行該設計的過程之中對紙箱自動打包機的工作原理進行學習，對機構各個部件的結構尺寸進行設計計算并對核心零部件進行校核。以及對動力系統(tǒng)進行選取等。對常規(guī)的工程設計過程進行學習，通過設計此結構，可以對學生的實際工程應用能力進行鍛煉且可以提高其對書本理論知識的認識，為以后從事的機械類行業(yè)的設計方向工作打下一定的理論基礎和工程實踐基礎。一、緒論（一）打包機簡介純機械結構手動式打包機，需要人工操作的純機械結構的手動式紙箱打包機，其工作原理為杠桿原理，依靠打包機中的杠桿等其他于其配合的機械結構，由工人先固定住只想打包帶，然后工人再手動對紙箱進行打包工作，此種純機械結構的手動打包機不僅對操作人員的勞動強度要求較大，而且由于工人熟練程度不同會導致紙箱的打包操作不能做到統(tǒng)一規(guī)范，且不能標準化，所以，這種手動打包機的打包效果相對較弱。半自動紙板打包機必須手動將捆扎帶放入機器中，然后機器進行捆扎帶的擰緊、粘合、切斷、出帶等打包過程。由于每個打包都必須手工使用，工作效率低，勞動強度高。全自動紙箱打包機，其工作時只需要操作人員將待打包的物件放在全自動打包機的打包工作臺上，安裝完成后，工作人員將激活工作開關。開關激活后，自動打包機自動執(zhí)行打包功能。這種自動打包機只需要一個開關，機器本身就能全自動完成打包工作。所以打包更加標準統(tǒng)一，且工作效率比半自動打包機和手動打包機均高很多，除此之外由于工人僅需要操作開關，工作強度也大大降低且更加安全可靠。全自動無人紙板打包機將自動打包機作為一個打包單元集成到生產線中。生產線將打包發(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，打包單元自動執(zhí)行所有打包功能。（1）發(fā)展多品種：因為紙箱打包機在各類行業(yè)中有較多的使用，這就要求紙箱打包機在不同環(huán)境下使用時要有良好的適應性。并且隨著打包機械的使用范圍越來越廣，對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）提高自動化程度：就當下來看，工業(yè)生產的自動化程度得到了提高。打包機，裝訂機等打包機械的自動化程度要求也越來越高，故對其有燙頭的自動控溫，自動打包、自動計數(shù)打包、自動檢測打包盒位置、自動機械故障報警等功能均已實現(xiàn)。（3）提高打包速度：為提高打包機的工作效率，并且配合生產流水線工作。打包機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。我國國內的打包工業(yè)中使用的全自動打包機的一般工作速度為每一道打包所需3秒到3.5秒的時間，目前打包速度最快的打包機的工作時間為2.8秒/道。相對比之下，國外的自動打包機的工作速度一般為每一道打包1.8秒到2.5秒的時間，最快的為0.96秒/道。（4）改進燙頭結構：在自動打包機中如果使用的是塑料材質的打包困扎帶，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)我國國內的打包工業(yè)使用的打包機中，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度，并且有著加熱速度快從而可以加快打包速度以及設備成本比較低廉的優(yōu)點，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]。所以本次設計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)化張緊機構：我國打包機張緊力的調整有兩種方式：一是在工作時通過調整張緊機構張緊臂的旋轉角度來調整張緊力。第二種是通過調節(jié)兩個送帶滾輪之間的間距來調整送帶滾輪能傳遞的最大摩擦力以調整張緊力，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。第一種方式通過調節(jié)張緊機構的位置來實現(xiàn)調節(jié)張緊力的大小，屬于定距離型張緊控制。第二種方法通過調節(jié)張緊機構能提供的作為張緊力的力的大小，屬于定力型張緊控制。從打包機工作時的工件要求和機器對待打包件的適應程度來看，定力型張緊的適應性更強，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)設備對環(huán)保型要求的變高。打包機也被提出了環(huán)保性的要求，在打包機中會造成環(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對環(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打包帶?，F(xiàn)在使用的熱熔搭接方法在搭接時會因打包帶的熔化燃燒產生對人體和環(huán)境都有危害的氣體，所以在未來應該研發(fā)新的搭接技術來避免在搭接時由打包帶所產生的環(huán)境污染和對操作者身體健康的危害。（二）國內外研究現(xiàn)狀及趨勢中國國內的打包業(yè)市場容量非常巨大且仍然在快速增長。根據(jù)統(tǒng)計，2011年中國的打包產品行業(yè)大約擁有1500億美元的產品在行業(yè)內的市場規(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，中國打包行業(yè)市場的年均增長率可能會一直維持到15%左右。據(jù)KeyinMedia對國內市場現(xiàn)狀做出調查并分析的結果，中國國內還需要進一步發(fā)發(fā)展打包工業(yè)的相關技術。發(fā)達國家打包機械比較先進，客戶將會被提供更優(yōu)質的服務。隨著我國科技的不斷進步和人民對生活質量要求的變高，人們對商品外打包的美觀要求逐漸提高。近年來，國家進一步加大了食品及醫(yī)療藥物的質量與安全監(jiān)督的力度，對于食品外打包技術也提出了安全美觀的要求。目前，我國的打包機械設備在朝著國際一流大踏步前進，在國外，已經將很多智能化的產品應用于打包領域，如遙控器技術、步進電機技術、自動柔性補償器技術、激光切割技術、信息處理等，國內目前現(xiàn)有許多水平低的打包機械，很少有人使用高水平的技術，國內打包機械的技術含量低已經對于產品的更新和行業(yè)中的機械設備的更替會產生很大的破壞。因此，加快發(fā)展高水平的工業(yè)打包產品是我國打包機械企業(yè)的發(fā)展目標之一，以追趕上國外的相關行業(yè)。圖1-1A手動打包機圖1-1B半自動打包機圖1-2全自動打包流水線在國外，打包工業(yè)在二十世紀初期開始發(fā)展，在目前日本國內，較早的大型打包式飛機設計制造生產廠家主要分別是美國日本下島株式會社，日魯飛機工業(yè)集團株式會社。至1991年，日本的各類大型塑料袋及履帶打包打包加工機機械共計產品總產量已高達14萬臺，約相當占各類塑料打包加工機械生產總量的19.5%，日本國內生產總值達到300億日元。雙方商定，中國每年將出口東南亞30%的產品，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)動機產品制造商和打包生產廠家不斷地吸引別國的新型打包發(fā)動機并積極研究消化和借鑒吸收別國的打包經驗，不斷地開發(fā)改進新的打包機，使得日本打包機的產品整體結構形狀比較簡單，且同樣具備相對高的質量可靠性，在日本國際打包市場上也同樣具有很強的市場競爭力。其中最大的一批產品生產商為日本下島工業(yè)株式會社，于1969年時就開始正式自行研制設計生產自動塑料打包機，至1985年時其總產量就首次成功突破5萬臺，年銷售額已已經超過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品的設計開發(fā)，產品質量的風險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品裝配都主要是通過產品拓展或者產品擴散的各種方式工作來加以實現(xiàn)。在目前日本國內各地都各自設有17家代理分支機構，270個辦理代銷服務網點。目前美國signode公司以生產打包工業(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發(fā)達國家都分別設有全資子公司，該企業(yè)集團從1913年就已經正式開始了專業(yè)進行各種打包專用機械的研發(fā)和設計生產，為100多個發(fā)達國家的打包工業(yè)產品和打包客戶需求提供全面的產品打包和生產服務，并為各國工業(yè)用戶免費提供24小時內的打包零配件和材料供應商的服務，它們不僅在當今國際上已經具有強大的工業(yè)技術生產能力，而且同時還已經擁有一支精益求精的技術研究機構設計和產品開發(fā)技術人才隊伍，通過它有針對性地研究推廣各種打包專用機械各種應用功能和對零部件的反復質量測試和多種技術解決問題方案的精度對比，生產成功了以后所設計制造的各種打包器械機都可以具有良好的生產可靠性和最優(yōu)的使用經濟性和使用壽命，雖然生產成本低，但仍被廣泛認為已經是當今整個國際打包市場的技術領導者和技術強手。（三）課題的設計目標和內容本次設計是自動紙箱打包機的結構設計，設計紙箱自動打包機的整體執(zhí)行及傳動方案、對紙箱自動打包機的各個子系統(tǒng)進行結構及傳動設計、對紙箱自動打包機的核心零部件進行設計及校核、對動力系統(tǒng)進行設計并對動力源進行選型。

二、總體方案設計（一）功能需求打包機打包信息：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以及小于這個尺寸的打包盒等。在打包前，運動參數(shù)要做出相應的變化。預期的打包機應滿足以下功能條件：1.可完成紙箱打包為了實現(xiàn)這一功能，系統(tǒng)必須完成三個主要功能：1纏繞，2張緊，3切割和焊接。2.自動打包打包過程的所有功能只需人工參與推箱，自動化程度高，使得人力從中解放出來，減少了工作中的一些繁復內容。3.低成本該紙箱自動打包機運用了機械工藝與電子信息技術相結合的工業(yè)技術，此技術的應用使得紙箱自動打包機在設計時大大減少了復雜機械結構的設計，并且由于結構的簡化，紙箱自動打包機的制造成本和設計成本也會減少，使得此設計能夠更容易的在現(xiàn)在國內打包工業(yè)中進行推廣使用。（二）設計目標確定設計目標是打捆機設計的第一階段，是打捆機設計的基礎。對所研制的打捆機的特殊工藝進行了分析。打包機采用平行打包，即兩根帶子并排包裹在盒子的頂部。打包機的一次工作過程為：(1)箱子達到預定位置。(2)送帶。(3)打包帶進入弓架導帶槽，形成垂直帶圈。(4)收帶。(5)打包帶從弓架導帶槽中拉出,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）打包機整體結構設計方案該模型采用的焊接方法為摩擦焊接。機頭部件的三個頂?shù)队扇齻€凸輪驅動。電壓的調整是通過一個智能的摩擦開關來實現(xiàn)的。繞帶機構為帶合頁板的弓架導帶槽?？蚣懿捎梅戒摵附佣傻目蚣芙Y構。該打捆機分為幾個工段，每個工段分工合作，協(xié)同工作，以實現(xiàn)該打包機的功能。1111111-儲帶輪2-弓架導帶槽3-張緊部件4-機頭部件5-機架圖2-1紙箱打包機三維模型（1）導帶系統(tǒng)為弓架導帶槽，弓架導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，導帶槽采用合頁板的方式達到帶在槽中運動時的放堵塞和脫落。（2）機頭工作系統(tǒng)為凸輪組工作，機頭工作主軸上為三個凸輪的凸輪組，其對應的三個從動件配合送帶系統(tǒng)，完成1送帶2打包帶進入弓架導帶槽，形成垂直的皮帶環(huán)3將帶4的密封條從前框導帶的槽中取出，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)為摩擦焊接機構，其結構為振動軸、振動器、偏心軸和振動摩擦桿。使得兩邊打包帶之間劇烈摩擦生熱進而熔接。（4）張緊系統(tǒng)為摩擦離合器式送帶滾輪，通過調節(jié)兩個送帶滾輪之外輪廓表面的間距來調節(jié)送帶收帶時的張緊力。（5）機架為方鋼管焊接而成的工作機機架及滾筒式儲帶架。三、主要零部件設計此次設計的紙箱打包機中，核心部件為機頭主軸上的凸輪，主軸上的幾個凸輪的從動件直接負責打包帶的收緊搭接切斷等動作。因此，行李箱自動打包機機構的主要部分——凸輪的設計，決定了其工作質量。該機器有三個凸輪，每個都有自己的獨立功能，共同工作，以共同操作打包機。凸輪設計的參考公式：（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。為凸輪某階段轉過的角度，其中。（一）左頂?shù)厄寗油馆喌脑O計當左側凸輪的左上刀片工作時，打包機完成二次擰緊后，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€部分：第一部分和第二部分時第一次上升的一次上升階段和第一次休止階段，其作用為退帶時凸輪從動件對打包帶提供一定的支撐力，為了防止當打包帶退帶時候打包帶與機構中的零件纏在一起而使得機器無法工作。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完成了一系列的工作以后，等待下一次打包時的時期。圖3-1左頂?shù)锻馆喿箜數(shù)厄寗油馆喕鶊A半徑，滾子半徑，從動件運動位移方程為：（1）一次上升期，升程，凸輪運動角從動件位移方程其中，（2）一次休止期，凸輪運動角，從動件位移方程（3）二次上升期，升程，凸輪運動角從動件位移方程（4）二次休止期，凸輪運動角，從動件位移方程（5）回程期，升程，凸輪運動角從動件位移方程（6）三次休止期，凸輪運動角，從動件位移方程綜上，從動件位移方程（3-2）由式知，凸輪理論輪廓坐標為（3-3）取凸輪運動角步長為為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際輪廓線，且凸輪從動件選取滾子接觸，其中滾子的直徑為9.5mm。圖3-2左頂?shù)锻馆嗇喞ǘ┲许數(shù)厄寗油馆喌脑O計中頂?shù)兜淖饔脼榕浜夏Σ寥劢宇^使得打包帶進行摩擦熔接，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件的復位。（1）一次上升期，升程，凸輪運動角，從動件位移方程為下：其中，.（2）一次休止期，凸輪運動角，從動件位移方程為，其中，.（3）二次上升，升程，凸輪運動角，從動件位移方程為其中，（4）二次休止期，凸輪運動角，從動件位移方程為，其中，。一次回程期其中，（6）一次近休止期（7）二次回程期，升程，凸輪運動角，從動件位移方程為其中（8）二次近休止期，綜上，從動件位移方程（3-4）（3-4）凸輪理論輪廓坐標為 （3-5）（三）右頂?shù)厄寗油馆喌脑O計若帶式輸送機已就位，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是推和長時間的休息。打包開始時，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，凸輪運動角，從動件運動方程為：其中，（2）遠休止期，凸輪運動角，從動件運動方程為其中，（3）回程期，升程，凸輪運動角，從動件運動方程為其中，（4）近休止期，凸輪運動角，從動件運動方程為其中，綜上，從動件位移方程（3-6）凸輪理論輪廓坐標為（3-7）如圖3-4的曲線1所示為右凸輪的理論輪廓線，凸輪采用滾子從動件，則凸輪的實際輪廓線為圖3-4中的曲線2。圖3-4右頂?shù)锻馆嗇喞ㄋ模┠Σ寥劢宇^的設計當摩擦焊接接頭工作時，假設焊接接頭的振動幅值為a，則焊接接頭在一個周期內的波動為2a。假設摩擦桿的回轉半徑的等效長度為r。工作時打包帶同時受到壓力和摩擦力的作用，所以振幅應取的較小一點，所以取得a為1.5mm摩擦熔接時，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的確定設定e=1.5mm,由偏心軸和震動器的繪圖測出最大擺角=3°。當最大轉角通過振動桿時，摩擦焊縫連接左右轉彎距離為3mm。2.熔接熱Q的確定設帶的截面寬b為15mm，熔接長度l=20mm，聚丙烯帶的密度,并假設二層帶子各熔融mm,則熔融質量。熔解熱量計算公式為：（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℃.計算結果為：（五）電機的選擇在此次設計的紙箱自動打包機中共有三個電機。分別為：凸輪電機A：與凸輪軸相連接作為機頭凸輪運動的驅動。張緊電機B：與送帶滾輪的軸相連作為送帶與收緊打包帶的驅動。振動電機C：與熱熔裝置的偏心軸相連作為摩擦熔接機構的振動發(fā)生的驅動。1.凸輪電機A的選擇發(fā)動機的選擇是基于它所承受的工作量。將凸輪近似看作為一個半徑為r的圓形，鋼密度ρ=7.9g/cm3凸輪質量為：三個頂?shù)兜馁|量：設切帶力為5N；鋼摩擦系數(shù)μ=0.005。凸輪可近似看做半徑為r=L=0.025m,三個凸輪等效半徑r=0.075m因為要控制凸輪的轉速，所以選擇伺服電機查表,最終選擇SGM7J-02AFC6S伺服電機。額定功率200W。2.張緊電機B的選擇由于紙箱打包機在工作時打包帶在收緊的時候的負載相對較大，所以選擇電機時以打包帶收緊時的載荷進行計算選取電機。打包帶收緊時，設載荷為F=15N，PP帶與張緊機構中的滾輪之間的摩擦系數(shù)為，取=3.0。則計算電機所受載荷：L為張緊輪的半徑L=2.5,則：因此參考機械設計指南，選擇伺服電機SGM7J-08AFC6S。額定功率為750w，額定轉速為2820r/min。工作轉速220r/min。3.震動電機C的電機選擇振動電機C與振動發(fā)生裝置中的偏心軸相連接，它的功能是快速產生振動功率，其自身負載相對較小，必須能夠提供較高的轉速。所以，根據(jù)機械設計準則，選擇了轉速為6000轉/分的70SL01兩相交流伺服電機。（六）重要軸的設計及校核1.凸輪軸的設計及校核圖3-5凸輪軸凸輪軸主要裝有三個凸輪軸和組合凸輪軸，凸輪軸主要分為三個部分。構成比從右邊開始：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。（1）選擇軸的材料軸傳遞總功率。由于它是主傳動軸，轉速不高，所以軸的材料可以選用45鋼。經阻震回火后，根據(jù)機械設計規(guī)范，允許應力為。硬度為217—255HBS.強度極限為。（2）按轉矩估算軸徑根據(jù)公式可算得最小軸徑，其中，，，算得（3）凸輪軸的校核計算轉矩T由凸輪電機輸入,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包括五個部分，三個頂?shù)兜闹亓?三個凸輪的重力,這里為將三個凸輪簡化為一個半徑為25mm圓做受力分析。四個軸套的重力，三個推桿的重力，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因為兩個支反力對稱分布，F(xiàn)N1=FN2=a-受力分析圖b-應力圖c-彎矩圖d-扭矩圖圖3-6凸輪軸的受力圖根據(jù)彎扭合成強度校核軸（4）計算當量彎矩由，按照設計標準，軸朝一個方向運行，負載有影響，因此轉矩可以認為是脈動周期變化。取，則：對危險界面強度進行校核：由參考文獻公式查得：之前選擇的軸材料是45鋼，查得故安全。2.張緊輪軸的設計及校核圖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。從右開始裝配：第一段：l=20mm，d=14mm。車出M14的螺紋，裝上M14的調節(jié)螺母。第二段：l=31mm，d=14mm。裝摩擦內輪與摩擦外輪。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。（2）張緊輪軸的檢核計算張緊器的轉速與密封帶輸入轉速的設置有關，密封帶輸入轉速設置為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)彎扭合成強度校核軸，算當量彎矩，由，根據(jù)設計要求，軸單向運轉，載荷有沖擊，故其轉矩可看成脈動循環(huán)變化，取，則：由參考文獻公式查得：已選定的軸材料為45鋼，調制處理，查得故安全。（七）工作時間的計算帶圈應該足夠大，可以把盒子放在窗臺上。打包高度為400mm。在形成帶圈時，密封帶應穿過整個皮帶導向軸并重疊20mm。計算皮帶輸入長度時，皮帶應通過整個弓體的轉向帶槽。此時，皮帶的長度為l=2280mm+20mm=2300mm。壓縮點火發(fā)動機B的額定轉速為：，張緊摩擦外輪的半徑r=25mm。輸入速度的實際按照相關標準，設定輸入速度v=6m/s。（1）則送帶時間為。（2）收帶時間計算設收帶速度也為V收=6m/s收帶的長度為l收=l-l紙箱周長=2300mm-1800mm=500mm。則收帶時間為t收=（3）張緊輪從正轉到反轉的時間間隔t間隔=0.5s（4）收帶接收后，張緊打包帶需要的時間t緊=0.5s（5）凸輪軸的轉速為20r/min=1r/3s。當凸輪軸轉一圈時，三個凸輪軸構成一詞打包工作。所以打包時間是3秒。由此可見：總打包時間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器零件，所以要求皮帶具有更強的抗拉強度。本文選擇的打包帶是聚丙烯打包帶，寬度為15mm，厚度為1mm?？估瓘姸燃s為8000N，焊頭界面抗拉強度可達原膠帶的80%，即6500N。本章對紙箱打包機的核心零部件進行了設計及校核，其中包括：（1）工作主軸上的三個凸輪的設計，其工作主要為設計出凸輪的外輪廓。三個凸輪均采用擺線運動規(guī)律進行設計，可以在中高速場合下有效避免沖擊。并最終設計出凸輪的理論輪廓。（2）摩擦熔接頭的設計，根據(jù)摩擦熔接頭的工作速度及工作壓力，設計摩擦接頭的擺角為3°擺動距離為3mm。（3）工作電機的選擇，主要對機頭中的凸輪電機，送帶滾輪的張緊電機，摩擦熔焊機構中的振動電機。并由機構的工作載荷出發(fā)計算出電機功率，并按機械設及手冊中選取電機型號分別：為凸輪電機A為SGM7J-02AFC6S伺服電機，額定功率200W；張緊電機B的型號為SGM7J-08AFC6S伺服電機，額定功率為750W，額定轉速為2820轉/分，驅動轉速為220轉/分；振動電機C為70SL01兩相交流伺服電機，轉速為6000轉/分，額定功率1000w。（4）重要軸的設計及校核，根據(jù)工作載荷設計出了凸輪軸和張緊輪軸的各個軸段長度及直徑，并且經過對兩根軸的校核后兩根軸均滿足強度要求。（5）工作時間的計算，經計算得一道打包所需的時間為4.5s。（6）打包機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）應用軟件介紹Solidworks軟件具有強大的功能且易學易用。這使得SolidWorks成為主流的三維CAD軟件。通過使用SolidWorks可以使得設計時有多種不同方案，且能夠減少設計過程中的錯誤。設計者可以通過該軟件可以對產品的三維模型進行建立，并且操作簡單，容易學習。（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，新建一個零件，選取一個草繪平面，點擊“正視于”點擊“草圖繪制”后進入草繪。（2）選取一條中心線，并設置成“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”對凸輪軸的具體尺寸進行草圖繪制。圖4-1凸輪軸的草圖繪制凸輪軸的旋轉拉伸當完成凸輪軸的草繪之后，選取草繪圖形，點擊“插入”，“拉伸”，“旋轉”，完成凸輪軸的旋轉拉伸命令。圖4-2凸輪軸的旋轉拉伸軸上鍵槽的繪制（1）在繪制軸上鍵槽時，需要先建立一個基準平面（2）在建立完基準平面后，在該基準平面上完成鍵槽的草繪，草繪方式與軸的草繪方式類似。（3）當完成軸上鍵槽的草繪工作后，點擊插入“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，先選取一個草繪屏幕，進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，點擊草圖，插入拉伸命令，按凸輪的厚度設置好拉伸長度，即可完成凸輪的建模。圖4-7左凸輪（三）機構模型的裝配待機構的模型建立完成之后，可以進入打包機的裝配工裝，整個機構的裝配工裝可簡述如下：機架的固定打開solidworks軟件，新建一個裝配體文件，點擊“插入現(xiàn)有模型/裝配體”后點擊瀏覽，找到機架所在的文件位置，點擊確認，添加機架到solidworks工作界面中。用鼠標將其擺放到一個合適的位置之后，在模型樹