畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-貼標(biāo)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

貼標(biāo)機(jī)設(shè)計(jì)摘要包裝機(jī)械是使產(chǎn)品包裝實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化的根本保證。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中起著相當(dāng)重要的作用，在食品、輕工、醫(yī)藥、化工、電子和國(guó)防等生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。采用粘結(jié)劑將標(biāo)簽貼在包裝件或產(chǎn)品上的機(jī)器叫貼標(biāo)機(jī)械。本貼標(biāo)機(jī)的輸送機(jī)構(gòu)采用雙列平頂鏈，輸送用平頂鏈的連接采用實(shí)心柱銷，輸送鏈輪則根據(jù)所選平頂鏈的標(biāo)準(zhǔn)從標(biāo)準(zhǔn)中選取。工作時(shí)，雙列瓶罐通過鏈板輸送機(jī)輸送，經(jīng)過貼標(biāo)裝置時(shí)，貼標(biāo)裝置通過自身的偏心輪機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成上下的直線運(yùn)動(dòng)將標(biāo)簽同時(shí)粘貼到兩列瓶罐蓋上。且運(yùn)輸機(jī)和偏心輪機(jī)構(gòu)在速度上是相互配合，可以通過調(diào)節(jié)兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)貼標(biāo)的速度。關(guān)鍵詞：貼標(biāo)機(jī)；鏈板輸送；曲柄搖桿ABSTRACTPackagingmachineryistomaketheproductpackagingmechanization,automationofthefundamentalguarantee.Itplaysanimportantroleinmodernindustrialproductionandiswidelyusedinfood,lightindustry,medicine,chemicalindustry,electronicsandnationaldefense.Amachinethatusesabindertoattachlabelstopackagesorproductsiscalledalabelingmachine.Theconveyoradoptsdouble-rowflat-topchain,theflat-topchainisconnectedwithsolidpin,andtheconveyorsprocketisselectedfromthestandardaccordingtotheselectedflat-topchain.Whenthedouble-rowbottlecansaretransportedbychain-plateConveyor,thelabelingdevicechangestherotationmotionofthemotorintotheup-downlinearmotionandpastesthelabelsonthetwo-rowbottlecapssimultaneously.Andthespeedoftheconveyorandtheeccentricwheelmechanismiscoordinatedwitheachother.Thespeedoflabelingcanberealizedbyadjustingtherotationalspeedofthetwomotors.Keywords:labelingmachine;chainplateconveying;crankandRocker目錄TOC\o"1-3"\h\u18676摘要 117362ABSTRACT 120541緒論 1177161.1前言 1142651.2貼標(biāo)機(jī)簡(jiǎn)介 2205291.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3173182總體方案設(shè)計(jì) 4294682.1總體方案 491762.2工作原理 574832.2.1鏈板輸送機(jī)工作原理 5295622.2.2打標(biāo)機(jī)構(gòu)工作原理 5148333鏈板輸送機(jī)傳動(dòng)部分計(jì)算 665613.1電動(dòng)機(jī)的選擇 6300213.2總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比的分配 6303183.2.1總傳動(dòng)比的確定 6271703.2.2傳動(dòng)比的分配 6202703.3各級(jí)傳動(dòng)計(jì)算 7119083.3.1各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算 7144013.3.2各軸功率計(jì)算 7271963.3.3各軸扭矩計(jì)算 7213453.4軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 1652813.4.1Ⅰ軸的設(shè)計(jì) 16115253.4.2Ⅱ軸的設(shè)計(jì) 1763683.4.3Ⅲ軸的設(shè)計(jì) 1766383.4.4輸出軸的設(shè)計(jì) 18240184打標(biāo)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)部分計(jì)算 19159174.1軸的設(shè)計(jì)算 1911954.2直線軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 2316364結(jié)束語 2524209參考文獻(xiàn) 265975致謝 271緒論1.1前言包裝機(jī)械是使產(chǎn)品包裝實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化的根本保證。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中起著相當(dāng)重要的作用?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，如食品、輕工、醫(yī)藥、化工、電子和國(guó)防等生產(chǎn)中，主要包括三大基本環(huán)節(jié)，即原料處理、中間加工和產(chǎn)品包裝，包裝是工業(yè)生產(chǎn)中相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。包裝機(jī)械對(duì)包裝工業(yè)的現(xiàn)代化是不可缺少的支撐。1、能夠大幅度地提高生產(chǎn)效率；2、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件；3、保護(hù)環(huán)境，節(jié)約原材料，降低產(chǎn)品成本、有利于被包裝產(chǎn)品的衛(wèi)生，提高產(chǎn)品包裝質(zhì)量，增強(qiáng)市場(chǎng)銷售的競(jìng)爭(zhēng)力；4、延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期，方便產(chǎn)品的流通；5、可減少包裝場(chǎng)地面積，節(jié)約基建投資。包裝機(jī)械的分類見圖1.1圖1.1包裝機(jī)械的分類世界包裝工業(yè)的歷史大體上起始于本世紀(jì)初葉經(jīng)過50多年的發(fā)展，國(guó)外包裝機(jī)械工業(yè)已經(jīng)形成了獨(dú)立完整的體系，成為機(jī)械制造的一個(gè)重要分支。美國(guó)是世界上包裝機(jī)械發(fā)展歷史比較悠久的國(guó)家，包裝機(jī)械的品種和數(shù)量均居世界領(lǐng)先地位。日本是包裝機(jī)械的后起之秀。它是第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后才發(fā)展起來的，但是發(fā)展速度很快，60年代至70年代，包裝機(jī)械工業(yè)的產(chǎn)值每年平均增長(zhǎng)20％。70年代初期達(dá)到世界先進(jìn)水平，成為第二包裝大國(guó)，包裝機(jī)械的平均年產(chǎn)量為60萬臺(tái)(套)，其年增長(zhǎng)率為10％。發(fā)展速度快的原因是日本善于引進(jìn)、仿制、創(chuàng)新和經(jīng)營(yíng)。此外，意大利、英國(guó)、法國(guó)、瑞典、瑞士等國(guó)家的包裝機(jī)械工業(yè)也各有優(yōu)勢(shì)，它們都在不斷研究包裝機(jī)械。從當(dāng)今世界新技術(shù)革命的發(fā)展趨勢(shì)來看，包裝材料、包裝工藝、包裝機(jī)械將會(huì)取得一系列新的突破，將會(huì)帶動(dòng)更多的產(chǎn)業(yè)部門和科技單位進(jìn)入包裝行業(yè)。為了滿足貼標(biāo)行業(yè)發(fā)展的需要，近年來，我國(guó)許多有關(guān)部門集中了一定的力量，共同開發(fā)貼標(biāo)機(jī)械。在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)的基礎(chǔ)上，仿制、改進(jìn)和自行研制了很多貼標(biāo)機(jī)械。我國(guó)近幾年的貼標(biāo)機(jī)械在設(shè)備的制造質(zhì)量、性能和技術(shù)水平上都有了較大的進(jìn)步，開發(fā)能力有所提高，速度有所加快，已經(jīng)涌現(xiàn)出一批貼標(biāo)機(jī)械的專業(yè)化制造企業(yè)；計(jì)算機(jī)等新技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)開始普及，從而表明：我國(guó)的貼標(biāo)機(jī)械已經(jīng)有了初步的發(fā)展，并已經(jīng)形成了一個(gè)獨(dú)立的機(jī)械門類，以良好的開端進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。但是，我國(guó)的貼標(biāo)機(jī)械的基礎(chǔ)薄弱、水平低、質(zhì)量差、品種少和不配套等落后狀況還沒有根本改變，遠(yuǎn)不能適應(yīng)發(fā)展的需要，與世界先進(jìn)國(guó)家還有很大差距。我國(guó)的貼標(biāo)機(jī)械大概落后世界先進(jìn)水平20-30年左右，這些情況表明，亟待我們繼續(xù)努力，開創(chuàng)我國(guó)貼標(biāo)機(jī)械發(fā)展的新局面[2]。1.2貼標(biāo)機(jī)簡(jiǎn)介采用粘結(jié)劑將標(biāo)簽貼在包裝件或產(chǎn)品上的機(jī)器叫貼標(biāo)機(jī)械。多數(shù)液態(tài)和部分粒狀瓶裝產(chǎn)品都是采用這種機(jī)器粘貼標(biāo)簽。標(biāo)簽對(duì)商品有裝潢作用，同時(shí)便于商品的銷售與管理。標(biāo)簽上的商標(biāo)、商品的規(guī)格及主要參數(shù)、使用說明與商品介紹，是現(xiàn)代包裝不可缺少的組成部分。貼標(biāo)機(jī)是包(灌)裝生產(chǎn)線上一臺(tái)重要的設(shè)備，也是一臺(tái)技術(shù)含量較高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的機(jī)器，被廣泛地應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等與人們?nèi)粘Ｉ铌P(guān)系密切的行業(yè)中。無論是早期的簡(jiǎn)單貼標(biāo)機(jī)械，還是后來的復(fù)雜貼標(biāo)機(jī)械，以及現(xiàn)在的微電子控制的全自動(dòng)化貼標(biāo)機(jī)械，它的發(fā)展進(jìn)步都在不斷的影響著整個(gè)社會(huì)。標(biāo)簽的材質(zhì)、形狀很多，被貼標(biāo)對(duì)象的類型、品種也很多，貼標(biāo)要求也不盡相同。例如，有的只需貼一張身標(biāo)；有的要求貼雙標(biāo)；有的則要求貼三個(gè)標(biāo)簽(身標(biāo)、肩標(biāo)、頸標(biāo))，有的只要求貼封口標(biāo)簽；另外生產(chǎn)率的要求也不同。為滿足不同條件下的貼標(biāo)需求，貼標(biāo)機(jī)有多種多樣，不同類型品種的貼標(biāo)機(jī)，存在著貼標(biāo)工藝和有關(guān)裝置結(jié)構(gòu)上的差別，當(dāng)然也存在著共性。貼標(biāo)機(jī)按自動(dòng)化程度可分為半自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)和全自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)；按容器的運(yùn)行方向可分為立式貼標(biāo)機(jī)和臥式貼標(biāo)機(jī)；按標(biāo)簽的種類可分為片式標(biāo)簽貼標(biāo)機(jī)、卷筒狀標(biāo)簽貼標(biāo)機(jī)、熱粘性標(biāo)簽貼標(biāo)機(jī)和感壓性標(biāo)簽貼標(biāo)機(jī)及收縮簡(jiǎn)形標(biāo)簽貼標(biāo)機(jī)；按容器的運(yùn)動(dòng)形式可分為直線式貼標(biāo)機(jī)和轉(zhuǎn)盤式貼標(biāo)機(jī)，按貼標(biāo)機(jī)結(jié)構(gòu)可分為龍門式貼標(biāo)機(jī)、真空轉(zhuǎn)鼓式貼標(biāo)機(jī)、多標(biāo)盒轉(zhuǎn)鼓貼標(biāo)機(jī)、撥桿貼標(biāo)機(jī)、旋轉(zhuǎn)型貼標(biāo)機(jī)；按貼標(biāo)工藝特征可分為壓撩式貼標(biāo)機(jī)、彎壓式貼標(biāo)機(jī)、搓短式貼標(biāo)機(jī)、刷撫式貼標(biāo)機(jī)等。此外，還可以按照包裝容器的材料(鍍錫罐、玻璃瓶罐、紙質(zhì)盒罐)、形狀(圓形、異形)，貼標(biāo)面的形狀以及粘結(jié)劑的種類等進(jìn)行分類[3]。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀貼標(biāo)機(jī)就是在包裝件或產(chǎn)品上加上標(biāo)簽的機(jī)器。標(biāo)簽上的商標(biāo)、主要參數(shù)、使用說明和產(chǎn)品介紹，是現(xiàn)代包裝不可缺少的，而且設(shè)計(jì)精美的標(biāo)簽還有助于提升公司形象，促進(jìn)產(chǎn)品的銷售。十八世紀(jì)出現(xiàn)了簡(jiǎn)單的手動(dòng)貼標(biāo)工具，到現(xiàn)在己有二百年的歷史。工業(yè)革命推動(dòng)了工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，各行各業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)使人們對(duì)商品的包裝、裝潢提出了更高的要求。從早期的貼單一標(biāo)發(fā)展到貼雙標(biāo)、環(huán)身標(biāo)、肩標(biāo)、頸標(biāo)，掛標(biāo)，以及其它能夠增加商品美感的裝演形式，原來簡(jiǎn)單手動(dòng)貼標(biāo)形式已遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)的需要，一些功能齊全、產(chǎn)量高、自動(dòng)化程度高的貼標(biāo)機(jī)問世了，并且飛速發(fā)展。自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)具有以下特點(diǎn):(1)一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)速度快，動(dòng)作精度高。為滿足性能要求，對(duì)零件的剛度要求和表面質(zhì)量等都有較高的要求；(2)用于食品和藥品的包裝機(jī)要便于清洗，與食品和藥品接觸的部位要用不銹鋼或經(jīng)化學(xué)處理的無毒材料制成；(3)進(jìn)行包裝作業(yè)時(shí)的工藝力一般都較??；(4)一般都采用無級(jí)變速裝置，以便靈活調(diào)整速度、調(diào)節(jié)生產(chǎn)能力；(5)特殊類型的專業(yè)機(jī)械，種類多，生產(chǎn)數(shù)量有限。目前，主要的自動(dòng)貼標(biāo)技術(shù)有三種:(1)“吸貼法”(或“氣吸法”)這是最普通的貼標(biāo)技術(shù)。當(dāng)標(biāo)簽紙離開傳送帶后，分布到真空墊上，真空墊連接到一個(gè)機(jī)械裝置的末端。當(dāng)這個(gè)機(jī)械裝置伸展到標(biāo)簽與包裝件相接觸后，就收縮回去，此時(shí)就將標(biāo)簽貼附到包裝件上。這種技術(shù)可靠地實(shí)現(xiàn)正確地貼標(biāo)，且精度高，這種方法對(duì)于產(chǎn)品包裝件的高度有一定變化的頂部貼標(biāo)，或?qū)τ陔y于搬動(dòng)的包裝件側(cè)面貼標(biāo)是非常適用的，但是它的貼標(biāo)速度較慢。(2)“吹貼法”(或“射流法”)這種技術(shù)的某些運(yùn)作方式是與上述吸貼法相似的，就是將標(biāo)簽放置到真空表面墊上固定，直到貼附動(dòng)作開始為止。但在本方法中真空表面是保持不動(dòng)的，標(biāo)簽固定和定位在一個(gè)“真空柵”上，“真空柵”為一個(gè)上面具有幾百個(gè)小孔的平面，這些小孔是用來維持形成“空氣射流”的。由這些“空氣射流”吹出一股壓縮空氣，壓力很強(qiáng)，使真空柵上標(biāo)簽移動(dòng)，讓它貼附到被包裝物品上。這是一項(xiàng)稍具復(fù)雜性的技術(shù)，它具有較高的精度和可靠性。(3)“擦貼法”(或“刷貼法”)第三種貼標(biāo)方法稱為同步貼標(biāo)法，也可稱作“擦貼法”、“刷貼法”或“接觸粘貼法”。在貼標(biāo)時(shí)，當(dāng)標(biāo)簽的前緣部分粘附到包裝上后，產(chǎn)品就馬上帶走標(biāo)簽。在這一種貼標(biāo)機(jī)中，只有當(dāng)包裝件通過速度與標(biāo)簽分配速度一致時(shí)，這種方法才能成功。這是一項(xiàng)需要維持連續(xù)作業(yè)的技術(shù)。此外，為使標(biāo)簽的貼附滿足完整恰當(dāng)?shù)囊?，像刷子或滾筒那樣的第二套裝置也是不可缺少的。隨著各種貼標(biāo)技術(shù)的深入發(fā)展，貼標(biāo)機(jī)正向著以下幾個(gè)發(fā)展方向:1、高生產(chǎn)率、高可靠性、高精度、好的柔性和靈活性，注重成套性和配套性；2、自動(dòng)化程度不斷提高，過去的手工半手工的復(fù)雜作業(yè)，己被半自動(dòng)或自動(dòng)的貼標(biāo)機(jī)所取代，且逐漸向控制智能化的方向發(fā)展；3、先進(jìn)的機(jī)電技術(shù)和新元件被綜合應(yīng)用于貼標(biāo)機(jī)中，并通過采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短制造周期。貼標(biāo)機(jī)作為包裝生產(chǎn)線的一個(gè)重要組成部分，直接影響到包裝質(zhì)量，因此要努力提高貼標(biāo)質(zhì)量，根據(jù)貼標(biāo)要求從設(shè)計(jì)、制造、裝配、調(diào)試等方面綜合考慮，以較低的成本滿足貼標(biāo)機(jī)的功能要求。2總體方案設(shè)計(jì)2.1總體方案本文所設(shè)計(jì)的貼標(biāo)機(jī)主要是兩大部分：輸送機(jī)構(gòu)，貼標(biāo)機(jī)構(gòu)。圖2.1原理圖本貼標(biāo)機(jī)的輸送機(jī)構(gòu)采用雙列平頂鏈，輸送用平頂鏈的連接采用實(shí)心柱銷，輸送鏈輪則根據(jù)所選平頂鏈的標(biāo)準(zhǔn)從標(biāo)準(zhǔn)中選取。工作時(shí)，雙列瓶罐通過鏈板輸送機(jī)輸送，經(jīng)過貼標(biāo)裝置時(shí)，貼標(biāo)裝置通過自身的偏心輪機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成上下的直線運(yùn)動(dòng)將標(biāo)簽同時(shí)粘貼到兩列瓶罐蓋上。且運(yùn)輸機(jī)和偏心輪機(jī)構(gòu)在速度上是相互配合，可以通過調(diào)節(jié)兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)貼標(biāo)的速度。2.2工作原理2.2.1鏈板輸送機(jī)工作原理鏈板式輸送機(jī)是連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械的一種,如圖2.2所示。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是鏈板總成作為運(yùn)輸物料的承載裝置,鏈條帶動(dòng)鏈板移動(dòng)時(shí)向前輸送物料。鏈條(一般用片式鏈)在運(yùn)輸機(jī)兩端繞過驅(qū)動(dòng)鏈輪和張緊鏈輪。張緊裝置使輸送機(jī)在運(yùn)行時(shí)有足夠的張緊力,保證牽引機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。傳動(dòng)裝置用來傳遞驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩,并傳遞或改變驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)的速度與方向。驅(qū)動(dòng)裝置將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力傳遞到驅(qū)動(dòng)鏈輪,從而帶動(dòng)牽引構(gòu)件工作。其采用的鏈板有鏈條和鏈板式組成，是鏈板式輸送機(jī)的牽引機(jī)構(gòu)。鏈板式鏈的作用是刮推槽內(nèi)的物料。目前使用的有中單鏈、中雙鏈、邊雙鏈三種。鏈板式鏈?zhǔn)褂玫逆湕l，早期用板片鏈和可拆模鍛鏈，現(xiàn)在都用圓環(huán)鏈，鏈條在運(yùn)行中不僅要承受很大的靜負(fù)荷和動(dòng)負(fù)荷，而且還要在受滑動(dòng)摩擦作用的條件下運(yùn)行，要受礦水的浸蝕，因此目前使用的圓環(huán)鏈都是用優(yōu)質(zhì)合金鋼焊接而成的，并經(jīng)熱處理和預(yù)拉伸處理，使之具有強(qiáng)度高、韌性大、耐磨和耐腐蝕等特性。該輸送裝置寬度上可以容許兩排罐體同時(shí)輸送，提高輸送效率。圖2.2鏈板式運(yùn)輸機(jī)2.2.2打標(biāo)機(jī)構(gòu)工作原理本次選用的切刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，通過自身的偏心輪機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成上下的直線運(yùn)動(dòng)將標(biāo)簽同時(shí)粘貼到兩列瓶罐蓋上。圖2.3曲柄搖桿機(jī)構(gòu)3鏈板輸送機(jī)傳動(dòng)部分計(jì)算3.1電動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)具體工作環(huán)境情況，電機(jī)必須具有防爆和電火花的安全性，而且電機(jī)工作要可靠，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過載能力強(qiáng)，效率高。所以選擇工業(yè)用防爆電動(dòng)機(jī)。型號(hào)為YZ400L1-10；其主要參數(shù)如下：功率：5kW；轉(zhuǎn)速：587r/min；電壓：220V；效率：91.5%；功率因數(shù)：0.79；外形尺寸：1865（2120）×855×950；3.2總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比的分配3.2.1總傳動(dòng)比的確定總傳動(dòng)比3.2.2傳動(dòng)比的分配在進(jìn)行多級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時(shí)，傳動(dòng)比分配是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，能否合理分配傳動(dòng)比，將直接影響到傳動(dòng)系統(tǒng)的外闊尺寸、重量、結(jié)構(gòu)、潤(rùn)滑條件、成本及工作能力。多級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比的確定有如下原則：1.各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比一般應(yīng)在常用值范圍內(nèi)，不應(yīng)超過所允許的最大值，以符合其傳動(dòng)形式的工作特點(diǎn)，使減速器獲得最小外形。2.各級(jí)傳動(dòng)間應(yīng)做到尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱；各傳動(dòng)件彼此間不應(yīng)發(fā)生干涉碰撞；所有傳動(dòng)零件應(yīng)便于安裝。3.使各級(jí)傳動(dòng)的承載能力接近相等，即要達(dá)到等強(qiáng)度。4.使各級(jí)傳動(dòng)中的大齒輪進(jìn)入油中的深度大致相等，從而使?jié)櫥容^方便。初定齒數(shù)及各級(jí)傳動(dòng)比為:3.3各級(jí)傳動(dòng)計(jì)算3.3.1各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算從電動(dòng)機(jī)出來，各軸依次命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸。Ⅰ軸r/minⅡ軸Ⅲ軸Ⅳ軸3.3.2各軸功率計(jì)算Ⅰ軸Ⅱ軸Ⅲ軸kWⅣ軸kW式中——滾動(dòng)軸承效率=0.99——閉式圓柱齒輪效率=0.97——花鍵效率=0.993.3.3各軸扭矩計(jì)算Ⅰ軸Ⅱ軸Ⅲ軸Ⅳ軸將上述計(jì)算結(jié)果列入表3.1：表3.1各軸參數(shù)軸號(hào)輸出功率P/kW轉(zhuǎn)速n/r·min輸出轉(zhuǎn)矩T/N·m傳動(dòng)比Ⅰ軸147.555872400.523.3525Ⅱ軸137.44175.17496.013.1755Ⅲ軸128.0255.422068.42.757Ⅳ軸119.252056941.8⑴選擇齒輪材料查齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)兩個(gè)齒輪都選用18CrTi滲碳淬火HRC60～62許用接觸應(yīng)力[]由式，=1572N/mm2=1572N/mm接觸疲勞極限接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)ZN應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由式N1==N1=N2=N1/i=N2=查得、=1=1.05接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)=1則許用彎曲應(yīng)力[]由式,[]彎曲疲勞極限彎曲強(qiáng)度度壽命系數(shù)YN1=YN2=1彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)YX=1彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)=1.4則785.7N/mm785.7N/mm⑵按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按估取圓周速率，選取公差組8級(jí)小輪分度圓直徑，由式得齒寬系數(shù)：查表6.9按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取＝0.50小輪齒數(shù)：=20大齒輪齒數(shù)齒數(shù)比：傳動(dòng)比誤差誤差在范圍內(nèi)小輪轉(zhuǎn)矩：=9.55=2.4載荷系數(shù)：使用系數(shù)：查表動(dòng)載荷系數(shù)：由推薦值1.05~1.4＝1．2齒向載荷分布系數(shù)：由推薦值1.0~1.2＝1.1則載荷系數(shù)的初值材料彈性系數(shù)：查表6.4節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)：故121.63mm齒輪模數(shù)mm=按表6.6圓整=7小輪大端分度圓直徑=140mm小輪平均分度直徑圓周速度=3.7497齒寬圓整=62⑶齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算由式6-21當(dāng)量齒數(shù)齒行系數(shù)查表6.5小輪=2.84大輪=2.26應(yīng)力修正系數(shù)查表得小輪=1.54大輪=1.74故=1257=1130⑷齒輪其他主要尺寸計(jì)算大端分度圓直徑分度圓錐角切向變位系數(shù)徑向變位系數(shù)小齒輪當(dāng)=0.42大齒輪齒頂高=7齒根高齒高齒根圓直徑大端分度圓齒厚S小齒輪=m()==15.82大齒輪=6.16錐距RR=244.7小輪大端頂圓直徑=154.6mm大輪大端頂圓直徑直齒圓柱齒輪選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力由齒輪傳動(dòng)手冊(cè)兩個(gè)齒輪都選用18CrTi滲碳淬火許用接觸應(yīng)力[]，接觸疲勞極限=1572N/mm2=1572N/mm接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)Z應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由式6-7N1==N2=N1/i=查得、=1=1.05接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)=1則=1572N/mm2=1650.6N/mm2許用彎曲應(yīng)力[]由式,[]彎曲疲勞極限,彎曲強(qiáng)度度壽命系數(shù)YN1=YN2=1彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)YX=1彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)=1.4則⑹確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)按（0.013~0.22）估取圓周速度3參考表6.7，表6.8選取公差組8級(jí)小輪分度圓直徑齒寬系數(shù)，按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置0.8小輪齒數(shù)在推薦值20~40中選25大輪齒數(shù)齒數(shù)比傳動(dòng)比誤差=0誤差在范圍內(nèi)合適小輪轉(zhuǎn)距=9.55=9.55=2.2×載荷系數(shù)使用系數(shù)＝1動(dòng)載荷系數(shù)由推薦值1.05~1.4＝1．2齒向載荷分布系數(shù)由推薦值1.0~1.2＝1.1則載荷系數(shù)的初值K=1.32材料彈性系數(shù)節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)＝2.5重合度系數(shù)由推薦值0.85~0.92=0.87故齒輪模數(shù)=170.86/25=7小輪分度圓直徑=175mm圓周速度==0.508標(biāo)準(zhǔn)中心距齒寬大輪齒寬小輪齒寬⑺齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算由式齒形系數(shù)小輪大輪應(yīng)力修正系數(shù)小輪大輪重合度=1.69重合度系數(shù)0.69故齒根彎曲強(qiáng)度滿足⑻齒輪其他主要尺寸計(jì)算大輪分度圓直徑根圓直徑頂圓直徑⑼選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力直齒圓柱齒輪由齒輪傳動(dòng)手兩個(gè)齒輪都選用20CrTi許用HRC60～62接觸應(yīng)力[]由式，接觸疲勞極限=1572N/mm2=1572N/mm接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)ZN應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由式N1==N2=N1/i=查得、=1=1.05接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)=1則=1572N/mm2=1650.6N/mm2許用彎曲應(yīng)力[]由式,[]彎曲疲勞極限,彎曲強(qiáng)度度壽命系數(shù)YN1=YN2=1彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)YX=1彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)=1.4則⑽確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)按（0.013~0.22）估取圓周速度3選取公差組9級(jí)小輪分度圓直徑由式齒寬系數(shù)查表6.9，按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置0.8小輪齒數(shù)在推薦值20~40中選25大輪齒數(shù)齒數(shù)比傳動(dòng)比誤差=0誤差在范圍內(nèi)合適小輪轉(zhuǎn)距=9.55=9.55=載荷系數(shù)：使用系數(shù)：＝1動(dòng)載荷系數(shù)：由推薦值1.05~1.4＝1．2齒向載荷分布系數(shù)：由推薦值1.0~1.2＝1.1則載荷系數(shù)的初值K=1.32材料彈性系數(shù)：節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)：＝2.5重合度系數(shù)由推薦值0.85~0.92=0.87故齒輪模數(shù)=189.43/25=8小輪分度圓直徑=200mm圓周速度==0.58標(biāo)準(zhǔn)中心距齒寬大輪齒寬小輪齒寬⑾齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算由式齒形系數(shù)小輪大輪應(yīng)力修正系數(shù)小輪大輪重合度=1.64重合度系數(shù)0.71故齒根彎曲強(qiáng)度滿足⑿齒輪其他主要尺寸計(jì)算大輪分度圓直徑根圓直徑頂圓直徑3.4軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核3.4.1Ⅰ軸的設(shè)計(jì)考慮I軸與電機(jī)伸軸用液力耦合器聯(lián)接，因?yàn)殡姍C(jī)的軸伸直徑為D=48mm，查[1]表4.7-1選取聯(lián)軸器規(guī)格根據(jù)軸上零件布置，裝拆和定位需要該軸各段尺寸如圖1.2a所示該軸受力計(jì)算轉(zhuǎn)距=2.4×10輸出軸上大齒輪分度圓直徑圓周力徑向力N軸向力1804N⑴初步估算軸的直徑選取40Cr鋼作為軸的材料，滲碳淬火處理，由式8-2計(jì)算軸的最小直徑并加大3%以考慮鍵槽的影響。查表8.6取A=107則：擬定軸上零件的裝配方案。軸段（1）左端聯(lián)接限矩型液力聯(lián)軸器，如圖3-4所示聯(lián)軸器的聯(lián)接尺寸為181mm，取減速器伸出軸段部分的長(zhǎng)度為190mm；與聯(lián)軸器聯(lián)接的孔徑為130mm，因此取軸段（1）的直徑為130mm。軸段（2）上裝有單列圓錐滾子軸承，外力在兩支點(diǎn)外作用，安裝選用反安裝結(jié)構(gòu)，能使軸的支撐有較高的剛度。軸承間隙是靠軸上的圓螺母來調(diào)整的，軸上要加工螺紋。為了調(diào)節(jié)圓錐齒輪的軸向位置，把一對(duì)軸承放在同一個(gè)套杯中，套杯則裝在外殼的座孔中，通過增減套杯端面與外殼之間的墊片厚度即可使圓錐齒輪軸的位置發(fā)生改變，從而調(diào)整錐齒輪嚙合的接觸區(qū)。軸段（3）裝有套筒用于調(diào)整齒輪的軸向尺寸，為了提高軸的強(qiáng)度和剛度，應(yīng)盡量縮短軸承與傳動(dòng)件的距離。小錐齒輪選用懸臂式，以便于裝配。為使軸的剛度較好，取兩軸承支點(diǎn)跨距。由軸承接觸角的大小確定軸承的支點(diǎn)，選取軸段（3）的長(zhǎng)度為140mm，直徑為130mm。軸段（4）裝有單列圓錐滾子軸承，選用反安裝結(jié)構(gòu)，左端由套筒定位，右端由擋油環(huán)定位，確定軸段（4）的直徑為140mm，長(zhǎng)度為125mm。鍵的長(zhǎng)度為160mm。輸入軸上的倒角和圓角尺寸見裝配圖。3.4.2Ⅱ軸的設(shè)計(jì)⑴確定軸的最小直徑中間軸為齒輪軸結(jié)構(gòu)，選取軸的材料為20CrMnTi，滲碳、淬火、回火處理。初估軸的最小直徑，可得⑵按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度為使傳動(dòng)件在軸上的固定可靠，應(yīng)使輪轂的寬度略大于與之配合軸段的長(zhǎng)度，以使其他零件頂住輪轂，而不是頂在軸肩上軸段（1）裝有單列圓錐滾子軸承，軸的外力在支點(diǎn)間作用，選用正安裝能使軸段支承具有良好的剛性，可用端蓋下的墊片來調(diào)整軸承的間隙。選擇軸承代號(hào)為32232T=84mmd＝160mmD=290mm軸承的右端裝有擋油環(huán)來調(diào)整軸向間隙。軸段（1）的長(zhǎng)度為185mm，直徑為160mm。 軸段（2）裝有弧齒圓錐齒輪，選用簡(jiǎn)支式支承，該支承結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，支承剛性好。錐齒輪的軸向長(zhǎng)度150mm，選取軸的直徑為170mm，長(zhǎng)度為320mm。 軸段（3）為齒輪軸結(jié)構(gòu)部分，尺寸由齒輪3的決定。 軸段（4）裝有單列圓錐滾子軸承，根據(jù)軸承的尺寸確定該軸段的直徑為160mm，長(zhǎng)度為125mm。3.4.3Ⅲ軸的設(shè)計(jì)⑴確定軸的最小直徑Ⅲ軸的材料為20CrMnTi，滲碳、淬火、回火處理。初估軸的最小直徑，可得擬定軸上零件的裝配方案。⑵按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度為使傳動(dòng)件在軸上的固定可靠，應(yīng)使輪轂的寬度略大于與之配合軸段的長(zhǎng)度，以使其他零件頂住輪轂，而不是頂在軸肩上軸段（1）裝有單列圓錐滾子軸承，軸的外力在支點(diǎn)間作用，選用正安裝能使軸段支承具有良好的剛性，可用端蓋下的墊片來調(diào)整軸承的間隙。選擇軸承代號(hào)為32234T=91mmd＝170mmD=310mm軸承的右端裝有擋油環(huán)來調(diào)整軸向間隙。軸段（1）的長(zhǎng)度為200mm，直徑為170mm。軸段（2）為齒輪軸結(jié)構(gòu)部分，尺寸由齒輪3的決定軸段（3）為齒輪軸結(jié)構(gòu)部分，尺寸由斜齒輪3的決定。軸段（4）裝有單列圓錐滾子軸承，根據(jù)軸承的尺寸確定該軸段的直徑為170mm，長(zhǎng)度為175mm。3.4.4輸出軸的設(shè)計(jì)⑴確定軸的最小直徑輸出軸的材料為20CrMnTi，滲碳、淬火、回火處理。初估軸的最小直徑，可得⑵按定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度軸段（1）左端聯(lián)接膜片聯(lián)軸器，型號(hào)為JM116，軸孔長(zhǎng)度L=200mm，選取減速器伸出軸部分的長(zhǎng)度為325mm，直徑為230mm。軸段（2）裝有單列圓錐滾子軸承，軸承的內(nèi)側(cè)至箱體內(nèi)壁應(yīng)留有一定的間距，由于采用脂潤(rùn)滑，所留的間距較大，以便放擋油環(huán)，防止?jié)櫥蜑R入而帶走潤(rùn)滑脂，又當(dāng)小齒輪齒頂圓小于安裝軸承的孔徑時(shí)，也可防止齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)擠出的贓油進(jìn)入軸承，加速軸承的磨損。軸的外力在支點(diǎn)間作用，選用正安裝能使軸段支承具有良好的剛性，可用端蓋下的墊片來調(diào)整軸承的間隙。選擇軸承代號(hào)為32052T=87mmd＝260mmD=400mm軸承的右端裝有擋油環(huán)來調(diào)整軸向間隙。軸段（2）的長(zhǎng)度為200mm，直徑為260mm。軸段（3）作用是為了調(diào)整輸出軸上個(gè)零件的軸向距離和對(duì)單列圓錐滾子軸承的軸向定位。根據(jù)單列圓錐滾子軸承內(nèi)圈定位點(diǎn)來確定軸的直徑，選擇軸的直徑為315mm。軸段（5）上安裝齒輪，齒輪4的齒寬為280mm，故選取該軸段的長(zhǎng)度為285，以便于齒輪的裝配要求。由此，確定軸段（5）的直徑為270mm軸段（7）裝有單列圓錐滾子軸承，選用正安裝能使軸段支承具有良好的剛性，可用端蓋下的墊片來調(diào)整軸承的間隙。選擇軸承代號(hào)為32052T=87mmd＝260mmD=400mm軸承的右端裝有擋油環(huán)來調(diào)整軸向間隙。軸段（7）的長(zhǎng)度為285mm，直徑為260mm。⑶傳動(dòng)軸的彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算與疲勞強(qiáng)度校核完成軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，軸上主要零件和支反力的位置、外載荷的大小已經(jīng)確定，軸的彎矩和轉(zhuǎn)矩可以求出，因此，應(yīng)按彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核。4打標(biāo)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)部分計(jì)算4.1軸的設(shè)計(jì)算（1）初步確定軸的直徑mm根據(jù)工作條件，取mm（2）傳動(dòng)軸受力分析NNN圖4.1傳動(dòng)軸的受力簡(jiǎn)圖圖4.1傳動(dòng)軸的受力簡(jiǎn)圖（3）繪制傳動(dòng)軸的受力簡(jiǎn)圖，求支座反力①垂直面支反力：由，得：由，得：N②水平面支反力：由，得：N由，得：N（4）作彎矩圖：①垂直面彎矩圖：C點(diǎn)N·mm②水平面彎矩圖：C點(diǎn)N·mm③合成彎矩圖：C點(diǎn)N·mm（5）作轉(zhuǎn)矩T圖：N·mm（6）校核軸的強(qiáng)度：按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。由文獻(xiàn)可知，取，軸的計(jì)算應(yīng)力MPa選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)[1]表可知，MPa。因此，，故安全。（7）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度①判斷危險(xiǎn)截面從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面IV和V引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，而V受的彎矩較大；從受載的情況來看，截面C的應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，故C面不用校核。只需校核截面V。②截面V左側(cè)抗彎截面系數(shù)mm抗扭截面系數(shù)mm截面V左側(cè)的彎矩M為Mpa截面V上的扭矩T為MPa截面上的彎曲應(yīng)Mpa截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力MPa軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。MPa，MPa，MPa。用插入法求出，軸按精車加工，可知，表面質(zhì)量系數(shù)為：軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，固得綜合系數(shù)為可知，碳鋼的特性系數(shù)取取所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為故該軸在截面V左側(cè)的強(qiáng)度是足夠的。③截面V右側(cè)抗彎截面系數(shù)mm抗扭截面系數(shù)mm截面V左側(cè)的彎矩M為MPa截面V上的扭矩T為MPa截面上的彎曲應(yīng)力MPa截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力MPa截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及?。阂颍?，，軸的材料的敏感系數(shù)為，故有效應(yīng)力集中系數(shù)按文獻(xiàn)[1，附]為軸的截面形狀系數(shù)為軸的材料的敏感扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù)為綜合系數(shù)為所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為故該軸在截面V左側(cè)的強(qiáng)度是足夠的。4.2直線軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算通過切刀上下運(yùn)行，為了要保證平穩(wěn)，需要有導(dǎo)向裝置，這里就需要設(shè)計(jì)導(dǎo)向光桿和直線軸承配合整個(gè)切片裝置。1直線軸承的選擇用于測(cè)試的POM工程塑料支架；鋼架適用于工作溫度；不銹鋼軸承適用于水，蒸汽，硝酸等腐蝕性介質(zhì)和真空的工作場(chǎng)所，按下列公式確定型軸承的計(jì)算。

硬度：硬度系數(shù)FHHRC58的硬度，hrc52-58，F(xiàn)H=0.6-1.0FH=1。

FT的溫度系數(shù)：工作溫度小于100C，F(xiàn)T=1，溫度100oc-125oc，F(xiàn)T=1.0-0.95。接觸系數(shù)FC：每根軸裝一套軸承，F(xiàn)C=1.0每根軸裝二套軸承，F(xiàn)C=0.81每根軸裝三套軸承，F(xiàn)C=0.72每根軸裝四套軸承，F(xiàn)C=0.66載荷系數(shù)FW：小于15米/分鐘的速度，無沖擊，無振動(dòng)，F(xiàn)W=1.0-1.5；小于60米/分鐘的速度，超調(diào)量小或振蕩，F(xiàn)W=1.5~2.0；運(yùn)行速度大于60米/分鐘，或有更大的沖擊，振動(dòng)，F(xiàn)W=2.0～5.0。時(shí)間是生命的LH=（10000×1）/2*L（S*N1*60）（單位：小時(shí)小時(shí)）L：長(zhǎng)度壽命(萬米)，LS：工作行程(米)，N1：每分鐘往復(fù)次數(shù)已知行程L=0.2米，工作溫度60oC，每分鐘往復(fù)次數(shù)n1=20，微小沖擊，軸承工作載荷PC=200Kg，硬度大于HRC60，期望壽命Lh=5000小時(shí)，試選擇軸承型號(hào)。按以上工作條件：根據(jù)本次載荷重量為2000N，我們選用兩個(gè)導(dǎo)向光桿加上絲桿螺母，這樣滑動(dòng)軸承的所受負(fù)載就平均分配，上下六個(gè)滑動(dòng)軸承分別連接底板和連接上固定圓盤，兩