毕业设计论文纸箱封箱机传动系统设计

1 1 绪论 1.1 国内外纸箱封箱机的发展状况 包装机械随着世界经济的发展，已经成为许多企业包装产品中不可缺少的一个重要工具。日益增长的人口与经济促使了产品生产加快，从而使产品包装业也快速发展。 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箱封箱机成了我们目前要解决的 难题。 我国的包装机械行业虽然在近几年来发展迅速，但由于起步晚，基础差，目前尚不能适应国民经济的发展需要。多年来胶带封箱机一直深受广大的用户欢迎。然而传统的胶带封箱机在把纸箱送进封合时须手工对纸箱的上盖进行折合后送进该机。因此当此机与生产线配套时，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本实用新型全自动纸箱封箱机必将取代现有的传统的胶带封箱机也是是所必然。根据对销售点的调研和机械科技信息交流中心的检索结果显示，目前国内尚无几家生产全自动纸箱封箱机的厂家。然而美国、意大利及台湾的全自动纸箱封箱机都曾在全国包装展销会上相继以印发样本的形式出现。因此研究和开发全 自动纸箱封箱机的任务迫在眉睫 。 1.2 本设计的目的及意义 本次设计的纸箱封箱机适用于一定规格纸箱的上盖自动折合，并用喷胶设备喷出的胶水封合上箱的封口，除了按纸箱的大小手工调整本机外，可实现全自动折合上箱盖的功能。使用性能完全达到技术指标的要求，它继承了传统胶带封箱 2 机效率高，封箱质量好的优点，既可单箱作业，也可与纸箱成型开箱机、装箱机、贴标机、捆包机、输送机等设备配套使用，尤其适用于大规模连续流水线作业及全自动生产线使用，为包装流水线作业必需的设备。同时，节省了劳力，减轻了劳动强度，实现了无人化操作。 通过 本次设计，我一方面希望提高自己的设计能力，另一方面也希望为相关的设计提供一定的理论参考。 1.3 本设计的具体任务 在本设计中主要是完成了全自动纸箱封箱机的机械传动部分的设计。 在封箱的整个机械传动系统中采用输送带输送方式，在封箱装置动作系统中通过传感器控制的光电开关控制。在整个设计过程中，通过查阅相关手册确定系统中需要的各参数，以及参考相关包装机械的传动系统设计出此方案。整个传动系统 包括用于带动箱体前进的机构，用于压倒箱体上端前后、左右盖舌的机构，由光电开关控制的封箱喷胶机构，用于压平上箱盖的机构等。本设计 的纸箱封箱机 占 据空间大、结构复杂， 是整个系统的执行部分， 更 是整个封箱机的关键部分。设计好了这个部分，其他的结构都是以它为中心而设计、而存在的。故而对机械传动系统的设计优劣直接关系着整个系统能否正常运行，能否完成所要实现的预期目标。 3 2 纸箱封箱机传动系统概述 2.1 纸箱封箱机传动系统方案及结构的确定 纸箱封箱机虽然在近几年来发展迅速，但由于我国的包装机械行业起步晚，基础差，目前尚不能适应国民经济的发展需要。自纸箱封箱机 的发展开始，对于其传动系统曾出现了数十种不同类型的机械传动系统。 本设计的全自动 纸箱封箱机采用输送带输送方式。其传动系统 包括用于带动箱体前进的机构，用于压倒箱体上端前后、左右盖舌的机构，由光电开关控制的封箱喷胶机构，用于压平上箱盖的机构等。 2.2 纸箱封箱机传动系统的工作原理 当纸箱在输送带的作用下以速 度 V 前进，在进入前推杆时，前推杆的折杆段给予前盖舌反作用力，迫使纸箱前盖舌在推杆的作用下绕着折痕转到水平。与此同时，由光电开关控制的气缸运动使得后摆臂绕着销轴转动而打击纸箱的后盖舌，迫使后盖舌绕折痕转到水平，随着纸箱的向前移动，后盖舌也跟随进 入前推杆。后摆臂回摆，等待下一次信号。因而完成了纸箱前、后盖舌的自动折合。采用光电开关对纸箱在输送带上的运行位置来控制胶水的喷射。当纸箱的前后盖舌随着输送带分别前进到喷胶口下方时，由光电开关控制将胶水分别地喷到纸箱的前后盖舌的中部，实现喷胶的过程。纸箱在输送带的作用下以 V 速度继续前进，在进入一对角铁组成的牛角推杆时，牛角推杆的斜度给于两侧盖一个单作用力，当纸箱前进的同时迫使纸箱的两侧盖舌绕着折痕转至水平位置，而完成了纸箱两侧盖舌的自动折合。当纸箱从牛角推杆出来后， 这时纸箱上盖还没有完全封合，当纸箱前进到压板的正下方时，纸箱瞬间停下，光电开关控制的压板开始下落，压到 4 纸箱上盖上，实现纸箱更牢固地封合。 2.3 纸箱封箱机的技术指标 纸箱封箱机的技术指标的包括 : (1)可依纸箱大小调整并依次实现上盖的前、后两侧盖折合 操作。 (2)生产率：每分钟可封 20箱。 (3)封箱适应范围：最小箱： 200 180 150（长宽高） 最大箱： 600 500 500（长宽高） (4)封箱质量： 封箱应平整、牢固、无明显皱折； 两端侧 粘合长度为 60 5 ； 封合平整、牢固、规范、美观，不会撕箱。 (5)采用气动装置实现纸箱 前 盖的自动折合 。 5 3 传动装置的总体设计 传动装置总体设计的任务是：确定传动方案，选择电机型号，合理地分配传动比及计算传动装置的运动和动力参数，为设计计算各级传动零件准备条件。按下列步骤进行。 3.1 确定传动方案 合理的传动方案，应满足工作机的性能要求、工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、加工方便、陈本低廉、效率高和使用维护方便等。当采用多级传动时，应合理地选择传动零件和他们之间的传动次序，扬长避短， 力求方案合理。常需要考虑 以下几点 ： (1) 带传动为摩擦传动，传动平稳，能缓冲吸振，噪音小，但传动比不准确，传递相同转矩时，结构尺寸较其他传动形式大。因此，应布置在高速及。因为传递相同功率，转速愈高，转矩愈小，可使带传动的结构紧凑。 (2) 链传动靠链轮轮齿啮合，平均传动比恒定，并能适应恶劣的工作条件，但运动不均匀，有冲击，不适于高速传动，故应布置在多级传动的低速级。 (3) 蜗杆传动平稳，传动比大，但传动效率低，适用于中、小功率间歇运转的场合。当和齿轮传动同时应用时，应布置在高速级，使其工作齿面间有较高的 相对滑动速度，利于形成流体动力润滑油膜，提高效率，延长寿命。 (4) 原锥齿轮传动用于传递相交轴间的运动。由于圆锥齿轮 (特别是当尺寸较大时 )加工比较困难，应放在传动的高速级，并限制其传动比，以减小其直径赫模数。 (5) 开式齿轮传动的工作环境一般较差，润滑不良，磨损严重，应布置在低速 6 级。 (6) 斜齿轮传动的平稳性较直齿轮传动好，当采用双级齿轮传动时，高速级常用斜齿轮。 3.2 电动机的分析和选用 3.2.1 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。 3.2.2 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。 7 (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。 3.2.3 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。选择时应保证 rPP0 式中 0P 电动机额定功率， kW； 8 rP 工作机所需电动机功率， kW； 所需电动机功率有下式计算 rP =WP 式中 WP 工作机所需有效功率，有工作机的工艺阻力及运行参数确定； 电动机到工作机的总效率。 传动装置的总效率 ，有传动装置的组成确定。多级串联的传动装置的总效率为： W 321. B 确定电动机的转速 选择电动 机，除了选择合适的电动机系列及容量外 ，尚需确定适当的转速。因为容量相同的同类电机，可以有不同的转速 。电动机转速相对工作机转速过高时，势必使传动比增大，致使传动装置复杂，外廓尺寸增大，制造成本高。而选用电动机转速过低时，优缺点刚好相反。因此，在确定电动机转速时，应分析比较，权衡利弊，安最佳方案选择。 本设计中运输带运输的是纸箱 。运输箱体的质量 M=50，运输带速 v=0.5m/s,运输带滚筒直径 D=150，查 机械设计使用手册表 1-1-39 知，纸箱与皮带之间的摩擦系数为 0.4 0.5，取 =0.45。则 运输带的有效拉力 F=mg=(0.45 50 9.81)N=220.73 N 滚筒所需有效功率 Pw=1000Fv=1000 5.073.220 =0.11 KW 传动装置总效率 =联.齿轮. 4轴承.滚筒.带 9 按机械设计课程设计表 4.2-9取： 联轴器效率 联=0.99 齿轮传动效率 齿轮=0.97 滚动轴承效率 轴承=0.98 滚筒效率 滚筒=0.96 带传动效率 带=0.95 则传动总效率 =0.99 0.97 0.984 0.96 0.95=0.81 所需电动机效率 Pr =wP = 81.011.0 0.14 KW 滚筒转速 wn=Dv60=15.0 5.060=63.66 r/min 查机械设计课程设计表 4.12-1，选择 Y801-4 型号电动机，其额定功率0P=0.55 KW，同步转速 1500 r/min,满载转速 1390 r/min。 由表 4.12-2查得电动机中心高 H=80 ，外伸轴段 D E=19 40 3.3 分 配传动比 传动装置的总传动比可根据电动机的满载转速0n和工作机轴的转速Wn，由i =wenn算出。然后将总传动比合理地分配给各级传动。总传动比等于各级传动比的连乘积，即 21 iii 当设计多级传动比的传动装置时，分配传动比是一个重要的步骤。往往与有传动比分配不当，造成尺寸不紧凑、结构不协调、成本高、维护不便等许多 问题。 10 传动比可按下式分配 21 4.13.1 ii 即 减ii 4.1!3.11 式中 21,ii 分别为高速级和低速级的传动比；减i为减速器的传动比。 本设计中，传动装置的总传动比 i =wenn=66.631390=21.83 根据表 4.2-9取带i=2.5，则减速器传动比为 减i=带ii = 5.283.21 =8.732 11 3.4 以传动装置简图计算各轴运动参数 图 3-1 带式输送机的传动装置 1 输送皮带 2 传动滚筒 3 V带传动 4 两级圆柱齿轮 5 电动机 在选出电动机型号、分配传 动比之后，应将传动装置中各轴的传递功率、转速、专据计算出来，为传动零件和周的设计计算提供依据。 (1)各轴的转速可根据电动机的满载转速及传动比进行计算。 (2)各轴的功率和转矩均按输入计算，有两种计算方法，其一是按工作机的需要功率计算；其二是按照电动机的额定功率计算。前一种方法的优点是，设计出的传动装置结构尺寸较为紧凑；而后一种方法，由于一般所选定的电动机额定功率0P略大于所需电动机功率 rP ，故根据0P计算出个州功率和转矩较实际需要的大 12 一些，设计出的传动零件的结构尺寸较实际需要的大一些，因此传动装置的承载能力对生产具有一定的潜力。 计算时， 根据传动装置简图如图 3-1 所示， 将传动装置中各轴从高速到低速依次定为轴、轴 (电动机的 0 轴 )，各轴的输入功率为 21,PP ， ，各轴转速为 , 21 nn ，各轴的输入转矩为 , 21 TT ，则本设计中传动系统各轴功率、转速和转矩的计算为 ： 0轴： 0轴即电动机轴 0P= rP =0.14 KW 0n=1390 r/min 0T=9.5500nP=9.551390 1014.03 =0.96 Nm 轴：轴即减速器高速轴 1P = 0P 联 =0.14 99.0 =0.139 KW 1n = 0n =1390 r/min 1T =1155.9 nP=9.551390 10139.03 =0.955 Nm 轴：轴即减速器低速轴 2P =1P.齿轮.轴承=0.139 0.97 0.98=0.13 kW 2n =减in1 = 732.81390 =159 r/min 13 2T =9.5522nP=9.551591013.03 =7.8 Nm 轴：轴即传动滚筒轴 3P= 2P .轴承.带=0.13 0.98 0.95=0.12 kW 3n=带in2 = 5.2159 =63.6 r/min 3T=9.5533nP=9.556.63 1012.03 =18 Nm 14 4 传动标准件的设计计算 4.1 联轴器的分析和选用 联轴器按计算转矩cT进行选择，要求所选联轴器允许的最大转矩大于计算转矩cT，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。 本设计中联轴器的选择 本设计中电动机与减速器高速轴之间使用联轴器。 根据机械设计实用手册联轴器的计算转矩公式： cT=K T =K 9550nPwnT Nm =1.3 9550139055.0=4.9 Nm 式中： nT 公称转矩， Nm T 理论转矩 , Nm n 工作转速 , r/min wP 驱动功率 , kW K 工作情况系数（由表 4-2-2 查得， K=1.3） 再根据轴径的大小查表 4-2-19 选用 TL3 联轴器。其主要参数如下： 15 TL3：轴孔直径范围为 1622mm，公称转矩 nT =63 Nm 合适，许用转速n=4700(铁 )， n0n合适。 4.2 减速器的分析和选用 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。 4.2.1 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 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： A 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。 B 圆锥及圆锥圆柱齿轮减速器 圆锥 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。 蜗杆及蜗杆 齿轮减速器： 4.2.2 减速器类型的选择 16 由前面计算知本设计所用减速器传递的功率 P=0.14 kW， 传动比 减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=192 ， 1a =80， 2a =112。 根据表 9-1-4 选取减速器公称传动比系列 i =18 根据表 9-2-3 ZLY 型减速器低速级许用输入功率1P=14 kW 根据表 9-2-9 ZLY 型减速器外形尺寸设计减速器的尺寸。 4.3轴承的分析和选用 4.3.1轴承的选用 考虑滚筒轴上的轴承即受到径向力又受到轴向力，故选用一对角接触球轴承（ GB/T292 94）按轴颈直径 d 来初选 轴承型号。 滚筒轴上用轴承处直径为 65mm，所以选用轴承型号 7013C，其主要参数查机械设计实用手册表 5-1-48 可得： d =65， D=100， B=18， ad =72 基本额定载荷 ()rC 动 =30.8 kN 0 ()rC 静 =27.8kN 4.3.2对滚筒轴轴承的寿命验算： 在同一工作温度下，用工作小时表示轴承的寿命，则 610 10 ()60h CnPL 式中 P 当量动载荷， N； 寿命指数。球轴承， = 3；滚子轴承， =103； 17 n 轴承的转速， r/min。 把前面的数据： n =63.6 r/min， P=62.79 N（根据带轮轴的计算可得） 代入公式： 610 10 ()60h CnPL =6.6360106331079.628.30 =309295h 又由机械设计表 9 5： 10hL=1200025000 h 则有 10hL 10hL， 轴承寿命合适。此时滚筒已确定，为中空型，其外径为150mm，故可确定滚筒的内径为 100mm。 4.4. 气动执行元件的选用 将压缩空气的压力能转换为机械能，驱动机构作直线往复运动、摆动和旋转运动的元件，称为气动执行元件。 4.4.1气缸 在气动执行元件中，使用最多的是直线运动的气缸。按照讲空气压力转换成力的受压部件的结构不同，有活塞式和非活塞式（如膜片 式），如图 2-1所示。膜片时气缸密封性好，无摩擦阻力，无需润滑，但气缸行程短，大多用于生产过程控制中的夹紧和阀门开闭等工作。使用最多的是活塞式气缸。 4.4.2 本设计中气缸的选择 A 推动压板的气缸选择 用气缸推动压板向下运动，其中压板厚 t=5 ，长 660 ，宽 260 ，密度 18 =7.85 310 / 3m ，系统工作压力 P=0.5aMP，气缸行程 L=400 ，经 t=2s 压板被气缸推到箱盖上。 压板质量 m=( 3333 1085.71026010660105 ) 6.74 气缸实际轴向负载 F=mg=(6.74 9.81)N=66.51N 气缸的平均速度 =tL=2400=200 /s 根据气缸速度在 50 500 /s，查现代使用气缸技术 (第 2版 )表 10-10，预选负载率 =50%。 则气缸理论输出力 Ft=F=5.051.66=133.02 N 由双作用气缸理论推力公式 Ft= PD241 可得出 气缸直径 D=PFt4 =5.002.1334=18.4 按标准选定气缸缸径为 20。 压板气缸缸径的校核 已知 L=400， t=2s， =50%，由现代使用气缸技术图 10-30e，查得理论基准速度0u=370 /s。已知 =50%，由图 10-31，查得0uum =0.975，则气缸的最大速度mu=0u=(0.975 370) /s=360.75。故负载运动的最大动能 19 mE= 221 mmu=( 23 6 0 7 5.074.621 )=0.439J。由图 10-32，选用 CM2 系列缸径 20 的气缸，满足缓冲能力要求。 B 推动后摆臂的气缸选择 已知前摆臂的质量 m=2，系统工作压力 P=0.5aMP，气缸行程 L=500，经1.5s气缸推动前摆臂动作完毕。 气缸实际轴向负载 F=mg=2 9.81=19.62 N 气缸的平均速度 =tL=5.1500 /s=333 /s 根据气缸速度在 50 500 /s，查现代使用气缸技术 (第 2版 )表 10-10，预选负载率 =50%。 则气缸理论输出力 Ft=F=5.062.19=39.24 N 由双作用气缸理论推力公式 Ft= PD241 可得出 气缸直径 D=PFt4 =5.024.394 10 按标准选定气缸缸径为 10。 后摆臂气缸缸径的校核 已知 L=500， t=1.5s， =50%，由现代使用气缸技术图 10-30e，查得理 20 论基准速度0u=700 /s。已知 =50%，由图 10-31，查得0uum =0.975，则气缸的最大速度mu=0u=(0.975 700) /s=682.5 /s。故负载运动的最大动能mE= 221 mmu=( 26825.0221 )=0.47J。由图 10-32，选用 CJ2系列缸径 10的气缸，不能满足缓冲能力要求。故选用 CJ2系列缸径 20的气缸，才能满足缓冲能力要求。 4.5 带传动的的选用 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。 4.5.1 平带传动 平带传动在机械传动中应用较普遍。它的特点是： 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。 轴和轴承上受压力较大。 本设计中平带传动设计 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 21 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表 8-1-35进行，但应考虑下列几点： (1) 选择带型时，现根据用途、载荷的大小和变化情况按表 8-1-40选择贴面类型，然后再根据设计功率dP和小带轮转速 1n 由图 8-1-7选择带型。 (2) 小带轮直径 1d 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 mind ，并应使带速 10 15m/s。 (3) 曲挠次数 u 应小于 minu =15 50 s1 小带轮直径大时取高值，若 u minu ，则应该用轻薄的 带或较大的带轮直径 1d ，以免影响带的寿命。 (4) 确定带宽 0PKKPb d 式中 dP 设计功率，dP= AK P ， kW； P 传递功率， kW； K 保教修正稀疏，查表 8-1-37； K 传动布置系数，查表 8-1-38； 0P 聚酰胺片基复合平带的基本额定功率， (kW)，查表 8-1-41。 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，并按表 8-1-39选取标准值。取 b =250，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-M 250 3350 GB 1063-89(一面粘铬鞣革、一面粘弹性胶片、带宽为 250、 22 带长为 3350的聚酰胺片基复合平带 )。 4.5.2 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。 本设计中普通 V 带的尺寸规格 本设计中使用的是 A 型普通 V 带 (基准宽度制 )，其截面尺寸见机械设计实用手册表 8-1-4，选择 A型普通 V带，其截面尺寸：节宽pb=11.0 ；基本尺寸：顶宽 b=13 ,高度 h=10 ，楔角 =40。基准长度系列见表 8-1-8。根据型号可以外购到该 V带。 23 5 非标准部件的设计和计算 5.1 压板的设计与计算 5.1.1 压板材料的选择 本设计由于在纸箱封箱机喷胶过程中，可能会由于某些原因导致胶喷到其它位置或由于胶喷放过多等情况，都有可能使压板压下时胶粘到压板上，这就要求在选择压板材料时要注意到这点。 所以经过认真分析，选用不锈钢复合钢板，牌号为 1Cr18Ni9Ti，作为压板材料。它具有良好的耐酸性，耐腐蚀性及抗晶间腐蚀能力。焊接性能良好，可用于化工耐蚀性、动力和热设备的管道和结构中。 5.1.2 压板尺寸的设计 查 机械设计实用手册表 2-3-1，选 取压板厚度为 5，复层厚度 1.0 1.5。 本设计的压板是用于使喷有胶的箱盖之间更为牢固，故它的尺寸应满足被压箱盖的要求。已知箱子的尺寸范围： 最小箱 200 180 150(长 宽 高 ) 最大箱 600 500 500(长 宽 高 ) 故设计压板的尺寸为： 660 260 5(长 宽 高 ) 根据尺寸设计压板的结构，如图 5-1 所示。 24 图 5-1 压板设计尺寸 5.2 滚筒的设计与计算 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。 常用的滚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，见图13.3-5。 根据滚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 5-2所示。 25 图 5-2 滚筒 5.3 轴的选择与设计 5.3.1 轴的分类 常见的轴有直轴、曲轴和软轴。本设计所用到的是直轴。 5.3.2 轴的材料 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。合金钢具有较高的机械强度，用于受载较大、结构尺寸受限制、需提高轴颈的耐磨性及处于高低温或腐蚀等条件下的轴。球墨铸铁和一些高强度铸铁，易于铸成外形复杂的轴，它们吸振性好，对应力集中敏感性较低。 轴上零件的定位 轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、圆螺母、轴端挡 圈、缩紧挡圈、弹性挡圈、紧定螺钉和圆锥面等来保证的。轴肩、周环处由于轴的截面变化会产生应力集中，即发生疲劳破坏。为了保证轴的疲劳强度，轴肩、轴环处的过渡圆角半 26 径不应过小。轴上零件的轴向定位常用键、花键、销、紧定螺钉和过盈配合来实现 提高轴疲劳强度的结构措施 轴的破坏大多为疲劳破坏。提高轴疲劳强度要力求降低应力集中、提高轴的表面质量，降低应力集中的主要措施见表 4-1-6。提高轴的表面质量可又降低州的表面粗糙度数值、进行热处理或表面强化处理等实现。 5.3.3 轴的强度计算 卷筒与大带轮之间的轴为短轴属于传动轴 。传递中等功率，转速较低，无特殊要求，故选用 45号优质碳素结构钢调质处理，其机械性能由表查得。 637B M Pa ， 353s M Pa ， 1 268M Pa ， MPa155 ， 1 155M Pa ，0.2 ， 0.1 短轴的结构如图 5-3所示。 图 5-3 短轴 (a) 27 图 5-4轴的转矩和弯矩图 由于短轴的长度比较短，并且主要承受径向力，因此承受的扭矩比较大而弯矩很小，因此在校核时主要考虑短轴的刚度。 根据其承载力及转矩，画出弯矩和转矩如图 5-4 所示。校核后发现其承载能力足够。同理，可以校核图 5-5所示的短轴 (b)强度足够。 28 图 5-5 短轴 (b) 5.4 箱体的设计计算 基本尺寸 :4000 750 1400 (长 宽 高 ) 箱体尺寸定为 :3500 660 1366(长 宽 高 ) 根据机械设计手册采用 30#结构用冷弯方形空心型钢其壁厚 t=8.0 mm,理论质量 2.361kg/m,截面模数 Wx=Wy=2.333 3cm ,用它作为箱体底部和侧面的框架结构用材 ,再在其顶部放置薄铰铁钢板 ,厚度选用 t=6.0mm,查得其重量 9.831 kg/ 2m . A 结构钢 质量的计算 : 总长度为 L,单位长度的质量 2.361kg/m L=3.5 2+0.66 2+2 (2 2+3.5)=23.32 m 5 5 0 632.233 6 1.23 6 1.21 LM B 角 铁钢 板的计算 : 顶部面积记为 S,总质量为 2M ,单位面积质量为 9.813kg/ 2m . 22)006.0060.09.2( S =0.04176 29 2M =9.813 S=9.813 0.04176=0.041 kg 箱体底部是主要的承载部分，是整个箱体设计的重点部分。需要进行详细的受力分析和计算。根据常规经验参考以往的有关这方面的设计本方案也采用方钢作为承载导轨，其主要承受载荷是待封纸箱的重量、承载导轨的重量和导轨上支撑铰铁钢板重量。本设计初步假设待封纸箱的重量为 50。 5.5 后摆臂的设计计算 5.5.1 后摆臂材料的选择 本设计中，后摆臂由气缸带动，用于使在传送带上动作的纸箱的后盖舌绕自身的折痕折下，实现后盖舌折下进入推杆中，故它要具有一定的弯转力和推力。结合机械设计实用手册选用 45#钢作为后摆臂的材料。 5.5.2 实现动作的方案设计 根据本设计中后摆臂所要实现的动作，故可设计成铰链四杆机构。 铰链四杆机构分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构三种基本型式。铰链四杆机构三种基本型式的区别