纸箱胶带封箱机设计

摘要包装机械能大幅度地提高生产效率，加快产品的不断更新；降低劳动强度，改善劳动条件；能节约材料，降低成本，保护环境；有利于被包装产品的卫生，提高产品质量。本次课题设计的是纸箱胶带封箱机，采用传送带驱动来进行封箱的方案，上下封箱、经济、快速、平稳。这种方案在技术上是相当成熟的一种，它被广泛应用于生产实际中。这次设计的纸箱胶带封箱机，可以根据纸箱规格，手动调节宽度及高度，可单机作业，也可与自动化包装流水线配套使用。工作时，当箱体进入工作空间后，箱体在底部传送带的输送下前进。当箱体运行至刀架位置时，箱体将刀架和前胶带压轮压退位，而后胶带压轮在四杆机构的作用下与前胶带压轮保持同步运动而退位，并使前面的胶带与纸箱贴合并封箱。随着箱体前进，胶带不断地抽出封在箱体上。当箱体的后部离开刀架时，前胶带压轮由于四杆机构的作用与后胶带压轮的运动一致，而刀架受弹簧弹力作用，复位弹起，切断胶带。当箱体运动至离开后胶带压轮时，后胶带压轮也由于受可调弹簧回位作用而复位，使连在箱体上最后的胶带也贴在箱体上，完成后段封箱任务。该论文详细说明了本次封箱机设计的步骤及其依据。包括设计方案的选择、电机的选择、工作台部件的设计、顶式部件设计和刀片的设计。关键词：封箱机；四杆机构；工作台部件；齿轮；滚筒AbstractPackagingmachinerycangreatlyincreaseproductivity,accelerateconstantlyupdatedproducts;reducelaborintensityandimproveworkingconditions;energysavingmaterials,reducecosts,protecttheenvironment;conducivetohealthispackagedproducts,improveproductquality.Thistopicisdesignedcartontapesealingmachine,usingbeltdriveforsealingsolutions,sealingupanddown,economic,fastandsmooth.Thisapproachistechnicallyquitematureone,itiswidelyusedinactualproduction.Thedesignofthecartontapesealingmachine,cartonsizecanbeadjustedaccordingtothemanualwidthandheightcanbestand-aloneoperation,butalsowithsupportingtheuseofautomatedpackagingline.Inoperation,whentheworkingspaceintothebox,theboxatthebottomoftheforwardconveyingbelt.Whenthetankrunstoturretposition,theknifeboxandpresswheelpressuretostepdownbeforethetape,andthenpushthewheelundertheinfluenceoftapefour-barmechanismtokeeppacewiththemovementofthewheelwhilepressingthetapebeforetheabdication,andtothefrontofthetapePostmergerwithcartonsealing.Withforwardbox,tapewithdrawncontinuouslysealedinthehousing.Whentherearofthecabinettoleavetheknife,tapebeforepressingwheelduetotheeffectofthefour-barmechanismisconsistentwiththemovementofthetapepressureroller,andknifebytheelasticforceofthespring,resetbouncingoffthetape.Whentheboxmovestotheleftpinchrollertape,thetapeisalsoduetothepressurerolleradjustablespringreturnactionreset,sothatevenattheendofthetapeontheboxisalsoattachedtothebox,afterthecompletionofthetasksegmentsealing.Thepaperdetailsthedesignofthisstepandsealingmachinebasis.Includingtheselectionofdesignoptions,selectthemotor,designworkbenchcomponents,componentdesignandtop-bladedesign.

Keywords:Sealingmachine;Fourinstitutions;Workbenchcomponents;Gear;Drum目录TOC\o"1-3"\u摘要 IAbstract II第一章绪论 11.1课题背景 11.2封箱机的发展状况 11.2.1国外封箱机的发展状况 11.2.2国内封箱机的发展状况 21.3课题研究的内容以及采取的方法 41.4技术参数要求 4第二章方案设计 52.1传送机构方案设计 52.2.1方案一：间歇式传送 52.1.2方案二：连续式传送 62.2封箱机构方案设计 62.3设计方案的确定 72.3.1传送机构设计方案的确定 82.3.2封箱机构设计方案的确定 82.3.3调节机构设计方案的确定 8第三章传送装置设计 93.1电动机的选用 93.1.1电动机的性能和分类 93.1.2选择电动机应综合考虑的问题 93.1.3本传动机构电动机的类型选择 103.2传动比的分配 123.3各轴运动及动力参数计算 123.4减速器的选用 143.4.1减速器性能和分类 143.4.2减速器类型的选择 143.5带传动的设计 153.5.1平带传动 153.5.2V带传动 163.6主轴部分的设计 193.6.1轴材料的选择 193.6.2各轴段直径和长度的确定 193.6.3主轴的载荷分析 213.6.4轴的校核 223.6.5轴承的强度校核 243.7联轴器的选用 253.8滚筒的设计与计算 26第四章封箱机构设计 274.1工作台高度的调节机构 274.2纸箱宽度调节机构 274.2.1导向杆的设计 274.2.2宽度调节机构 274.3纸箱高度调节结构 284.4刀架部件设计 294.5刀片的设计 294.6压带机构的设计 30第五章安装、操作以及日常维护 325.1封箱机安装注意事项 325.2封箱机的日常维护 325.3封箱机常见故障及其排除方法 32结论 34参考文献 35致谢 36全套设计加36296518无忧设计CAD图纸CAXA图纸全套都有

第一章绪论1.1课题背景包装机械能大幅度地提高生产效率，加快产品的不断更新；降低劳动强度，改善劳动条件；能节约材料，降低成本，保护环境；有利于被包装产品的卫生，提高产品质量。增强市场销售的竞争力；延长产品的保质期，方便产品的流通；可减少包装场地的面积，节约基建投资。因此，设计、安装自动包装机械，无论是从提高产品质量、生产效率，还是从消除加工误差、减轻劳动强度方面，都表现出十分明显的作用。随着社会的发展，封箱机在各种机中发挥着越来越重要的作用。包装是产品进入流通领域的必要条件而实现包装的主要手段是使用包装机。同时伴随着时代的发展和技术的进步，封箱机在流通领域中起着越来越重要的作用。随着科学技术在不断发展和各种食品加工品的出现，对包装技术和包装设备都提出了新的要求。封箱机更是包装机中不可缺少的部分。它主要是采用胶带对纸箱封口，可以根据纸箱大小随意调整封箱尺寸，封箱平整，可一次完成上、下封箱动作，即可单机作业，也可与流水线配套使用，广泛应用于家用电器、纺织、百货、医药等行业。目前封箱机竞争日趋激烈，未来的封箱机将配合产业自动化趋势，促进包装设备总体水平提高，发展多功能、高效率、低消耗的包装设备，而封箱机技术也正朝着以下几个趋势发展：机电一体化、机功能多元化、结构设计标准化、控制智能化、结构运动高精度化[1]。1.2封箱机的发展状况随着世界科技的发展，发达国家已经把核能技术、微电子技术、激光技术、生物技术和系统工程融入了传统的机制造技术中。新的合金材料、高分子材料、复合材料、无机非金属材料等新材料也得到了推广应用，封箱机的集成化、智能化、网络化、柔性化将成为未来发展的主流。1.2.1国外封箱机的发展状况国外的封箱机工业技术的发展大体经历了以下几个几段；简单机化、初级自动化、自动封箱机、计算机控制的高度自动化封口机。20世纪40年代中期，在食品、卷烟、火柴等行业最先使用了封箱机对产品包装箱进行封口。如英国的巧克力包装封口，美国的饼干包装封口被称为包装箱封口界的先驱。50年代，封箱机上广泛采用了光电管、电气开关实现了封箱机的初级自动化。60年代，在封箱机上广泛采用了各种新型电子元件组成控制系统，并采用机、电气、液压、气动等综合技术，出现了自动封箱机。70年代，由于采用电子计算机对封箱机进行控制，进一步了解单片机和自动化封箱机的水平。80年代，封箱机行业大量的应用了高新技术，如微电子技术、激光技术、超声波技术以及光电纤维等，从而使封箱机及生产线高度自动化，使用效果更加理想可靠，包装封口质量更加提高。经过60多年的发展，国外封箱机的发展已经形成了独立完整的体系，成为机制造行业的一个重要分支。美国包装工业起步于20世纪初期，自二战以来得到快速发展，逐步建立并形成包括包装材料、包装工艺和包装机完整而独立的工业体系。其包装工业总产值占国民经济总产值3%。据美国行业调查分析，其封箱机最大使用行业是食品产业，其次是饮料产业、家庭清洁用品与化妆品产业、医药用品及烟草业。美国当前前景看好的封箱机是：水平枕式微机控制、配有伺服电机和薄膜张力好的电力控制装置的包装机。今后微电子、电脑、工业机器人、智能型、图像传感技术和新材料等在包装机中将会得到越来越广泛的应用，使包装机日趋向自动化、高效率化、节能化方向发展。德国的封箱机在计量、制造、技术性能方面均属世界一流。该国生产的啤酒、饮料灌装成套设备生产速度快、自动化程度高、可靠性好。主要体现在：工艺流程的自动化、生产效率高，满足了交货期短和降低工艺流程成本的要求；设备具有更高的柔性和灵活性。主要体现在生产的灵活性、构造的灵活性和供货的灵活性，以适应产品更新换代的需要；利用计算机和仿真技术提供成套设备，故障率低，可以进行远程诊断服务；对环境污染少，主要包括噪音、粉尘和废弃物的污染。意大利生产的封箱机中，40％是食品封箱机，如糖果包装机、茶叶包装机、灌装机等。产品的特点是外观考究、性能优良、价格便宜。意大利包装机行业的最大优势就在于可以按照用户的要求进行设计和生产，并能保证很好地完成设计、生产、试验，实现监督、检验、组装、调整和用户需求分析等。日本是封箱机的后起之秀。它是第二次世界大战后才发展起来的，但是发展速度很快，20世纪60年代至70年代，封箱机的产值平均每年增长20%。70年代初期达到世界先进水平，成为第二包装大国，封箱机的平均年产量是60万台（套），其年增长率为10%。发展速度快的原因是日本善于引进、仿制、创新和经营。德国的封箱机也很发达。它拥有几家在世界上号称规模最大的包装机厂，它的包装机产品大量用于出口。此外，英国、法国、瑞典、瑞士等国家的封箱机业各有优势，它们都在不断研制新型封箱机，都有久享盛誉的封箱机供应国内外市场[3]。1.2.2国内封箱机的发展状况（1）我国封箱机概况解放前，我国封箱机基本上是空白的。绝大部分产品都不用包装，只有少数产品采用手工包装，因此谈不上不上包装机化。只有上海、北京、天津、广州等几大城市有英、美等国进口的啤酒、汽水灌装机及卷烟小包装机等。解放后的30年间，我国封箱机的发展相当缓慢。1956年我国生产了第一台卷烟小包装机。20世纪60年代，我国又生产了果酒、啤酒灌装机，20世纪70年代木逐渐开发了真空包装机等，但是还没有形成包装工业体系。进入20世纪80年代，由于国民经济迅速发展，对外贸易不断扩大人民生活水平显著提高，对产品的包装要求越来越高，迫切要求包装实现机化、自动化，从而大大促使了包装机的发展，包装机在国民经济中占有的位置越来越重要。20世纪90年代以来，包装机工业每年平均以20%-30%的速度增长，发展速度高于整个包装工业平均增长速度的15%-17%，比传统的机工业的平均增长值高4.7%。包装机工业已经成为我国国民经济中不可缺少的非常重要的新兴行业。随着我国商品经济的繁荣和人民生活水平的提高，封箱机包装技术的前景十分乐观。近年来，国家加大了对食品和药品质量和安全的监督力度，对食品的生产加工包装技术都提出了新的要求。一批生产企业先后投入资金进行包装设备的技术改造和生产技术的创新，在一定程度上提升了我国封箱机的水平和市场竞争力。尽管我国封箱机包装技术的水平有了提高，但是我国的包装箱机包装技术与发达国家的相比在竞争中还是明显处于弱势。无论在产品品种、技术水平还是产品质量方面都有一定的差距。并且我国包装机行业30％左右的企业存在低水平的重复建设。这种状况不但浪费了有限的资金、人力等重要资源，还造成了包装机市场的无序混乱，阻碍了行业的健康发展，制约了我国中小食品企业包装机的升级换代和包装技术的创新。我国的包装机多以单机为主，科技含量和自动化程度低，在新技术、新工艺、新材料方面应用的少，满足不了我国当前食品企业发展的要求。一些食品企业为了技术改造，不得不花费大量的资金从国外引进一些技术先进的、生产效率高、包装精度高的成套食品包装生产线，导致很大一部分国内的市场份额被国外品牌所占领。我国的食品包装机发展空间依然广阔，食品包装机包装技术的水平有待迫切开发的需要。日前，随着包装机技术含量日趋增加，国外已经已将很多先进技术应用在包装机上，如远距离遥控技术、步进电机技术、自动柔性补偿技术、激光切割技术、信息处理技术等，国内现有的一些包装机技术含量较低，先进技术应用较少，国内包装机低水平重复建设对行业产品的升级换代和创新已经构成了阻碍。另外，包装机市场日趋垄断化。目前中国除了瓦楞纸箱包装机和一些小型包装机有一定规模和优势外，其他包装机几乎不成体系和规模，特别是市场上需求量大的一些成套包装生产线，在世界包装市场中均被几家大包装机企业（集团）所垄断，包装机零部件生产专业化。国际包装界十分重视提高包装机加工和整个包装系统的通用能力，所以包装机零部件生产专业化是发展的必然趋势，很多零部件不再由包装机厂生产，而是由一些通用的标准件厂生产，某些特殊的零部件由高度专业化的生产厂家生产，真正有名的包装机厂将可能是组装厂。产品向多功能与单一、高速两极化发展。包装机的最终作用在于提高生产效率和产品多样化。包装机行业面对市场的需求和如何赶上甚至超越发达国家的包装机，及如何加大自主创新的步伐，力争在短时间内开发出一批具有自主知识产权和国际先进水平的产品，是摆在我国封箱机机企业面前的紧迫任务[4]。1.3课题研究的内容以及采取的方法课题研究内容为：封箱机的原理及结构，首先制定出设计过程中各部分的方案，如传动方案、结构方案、压带机构、封箱机构的方案等，利用方案的对比的要求，确定最佳方案，然后根据这套方案进行具体设计，如强度校核、尺寸选择、材料选择等。拟采用的方法是理论推导和计算绘图分析的方法。机械装备现代设计方法也为我们提出了很多的新思路，如机构的运动分析、机构的力学分析、利用CAD/CAM进行设计等。在设计过程中我们应该综合运用这些方法，可以使设计更为细致。另外，要使我们的设计尽量优化，以达到符合要求的性价比。1.4技术参数要求（1） 包装速度：≥15箱/min（2） 适合纸箱尺寸：长180～500mm，宽150～500mm，高125～500mm（3） 封箱胶带宽度：36mm、48mm、60mm（4） 使用胶带类型：OPP胶带（5） 工作台高度：750mm-785mm第二章方案设计2.1传送机构方案设计2.2.1方案一：间歇式传送（1）槽轮机构槽轮由主动拨盘、从动槽轮和机架组成。主动拨盘以一定加速度匀速转动。当主动拨盘上的圆销没有进入槽轮的槽中的时候，槽轮上的内凹锁止弧被拨盘外凸的锁止弧卡住，槽轮静止；当主动拨盘上的圆销进入槽轮的槽中的时候，拨盘锁止弧与槽轮锁止弧分离，拨盘拨动槽轮转动，直到圆销与槽轮的槽脱离为止。如此循环实现槽轮的间歇运动，如图1所示：图1槽轮机构（2）曲柄连杆机构该机构实际为双曲柄机构，中间连杆在曲柄的带动下可以实现杆上任一点轨迹为圆的运动，依靠连杆上的特殊结构来推动其上物品，实现间歇式的传送,如图2所示图2曲柄连杆机构（3）其他机构可以实现间歇式运动的其他机构还有：不完全齿轮，曲柄摇块机构等，在此未考虑选用，故不作详细说明。2.1.2方案二：连续式传送直接依靠变速系统输出的运动带动传送带实现连续的传送。变速系统通过带传动、齿轮传动、以及平带传动实现。2.2封箱机构方案设计封箱机构的具体功能是使封箱胶带把纸箱封住，并且切断胶带，然后回到初始状态等待下一次工作。机构主要依靠纸箱的运动，滚轮的滚动和弹簧（弹簧未画出）的回复力压紧胶带，在纸箱通过各个机构后，机构依靠弹簧的弹力恢复初始位子。具体方案示意图如图3：图3封箱过程示意图2.3设计方案的确定以上各种机构的设计方案中各有优缺点，需要对其进行比较分析，选择最终的方案。2.3.1传送机构设计方案的确定间歇式传送的一个很大的好处是可以配合其他装置进行有规律的加工，但若电机转速不变，其每次传送距离与停留时间是固定的，考虑到现实中纸箱尺寸的不确定，在这里选取间歇式传送机构已无多大意义，因为若纸箱尺寸改变，则不能保证装置可以正常工作。并且间歇式的传送工作效率较低，不能满足快速封箱的要求。因此，传送机构选择连续式传送。运动由电机提供依次经过带传动、齿轮传动、传送带传递到封箱机构下。2.3.2封箱机构设计方案的确定上面设计的封箱机构的方案我们可以简单设计成2滚轮的，当箱体从右往左行进时，推动滚轮1，滚轮2会跟着滚轮1一起运动，并且把刀片抬起；胶带被贴在箱体上，接着继续向前行进，直至箱体通过滚轮2时，滚轮2向下运动，而滚轮1随着滚轮2一起向下运动，由于滚轮1的向下运动，带动刀片的向下运动，因此胶带会被切断，当箱体完全通过时，机构回到初始状态（依靠弹簧回到初始状态，图中未画出）。图4封箱机构的改进图2.3.3调节机构设计方案的确定（1）高度调节机构选用丝杠，确定为手动调节，因为单线丝杠自锁性好，所以选单线丝杠，螺纹大径取30mm，螺距取10mm，矩形螺纹牙，螺纹牙高度5mm。（2）水平宽度的调节使用同轴的旋向相反的丝杆，可以实现两边对称的调节。第三章传送装置设计根据上述选定的传送机构方案，采用连续传送，即：直接依靠变速系统输出的运动带动传送带实现连续的传送。变速系统通过带传动、齿轮传动、以及平带传动实现。结构如下图示：图3-1传动装置简图1-传送带2-滚筒3-V带4-减速器5-电动机3.1电动机的选用3.1.1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。3.1.2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。(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0.8~0.9。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。3.1.3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。选择时应保证式中—电动机额定功率，kW；—工作机所需电动机功率，kW；所需电动机功率有下式计算=式中—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：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。考虑到包装速度，包装箱长度：180mm~550mm，因此输送带速度应满足：考虑到纸箱传送、胶带切断等时间因此输送带速度应适当提高该处取运输带速v=0.5m/s。本设计中运输带运输的是纸箱。假设运输箱体的质量M=50kg，运输带滚筒直径D=100mm，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µ=0.45。则运输带的有效拉力F=µmg=(0.45×50×9.81)N=220.73N滚筒所需有效功率P===0.11KW传动装置总效率=按《机械设计课程设计手册》表4.2-9取：联轴器效率=0.99齿轮传动效率=0.97滚动轴承效率=0.98滚筒效率=0.96带传动效率=0.95则传动总效率=0.99×0.97×0.98×0.96×0.95=0.81所需电动机效率P==≈0.14KW滚筒转速===95.54r/min查《机械设计课程设计手册》表4.12-1，选择Y801-4型号电动机，其额定功率=0.55KW，同步转速1500r/min,满载转速1390r/min。由《机械设计课程设计手册》表4.12-2查得电动机中心高H=80mm，外伸轴段DE=19mm40mm3.2传动比的分配传动装置的总传动比可根据电动机的满载转速和工作机轴的转速，由=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。传动比可按下式分配即式中分别为高速级和低速级的传动比；为减速器的传动比。本设计中，传动装置的总传动比===14.55根据《机械设计课程设计手册》表4.2-9取=2.5，则减速器传动比为===5.823.3各轴运动及动力参数计算在选出电动机型号、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略大于所需电动机功率，故根据计算出个州功率和转矩较实际需要的大一些，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。将传动装置中各轴从高速到低速依次定为Ⅰ轴、Ⅱ轴……(电动机的0轴)，各轴的输入功率为，……，各轴转速为……，各轴的输入转矩为……，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==0.14KW=1390r/min=9.55=9.55=0.96NmⅠ轴：Ⅰ轴即减速器高速轴==0.14=0.139KW==1390r/min==9.55=0.955NmⅡ轴：Ⅱ轴即减速器低速轴=..=0.1390.970.98=0.13kW===238.83r/min=9.55=9.55=5.2NmⅢ轴：Ⅲ轴即传动滚筒轴=..=0.130.980.95=0.12kW===95.54r/min=9.55=9.55=12Nm整理各轴运动及动力参数如下：轴名功率转矩转速电机轴0.140.961390Ⅰ0.1390.9551390Ⅱ0.135.2238.83Ⅲ0.121295.543.4减速器的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。3.4.1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：（1）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=8~60。（2）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8~22，斜齿轮及螺旋齿轮为8~40。3.4.2减速器类型的选择由前面计算知本设计所用减速器传递的功率P=0.14kW，传动比=8.732，输入转速n=1390r/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=192mm，=80mm，=112mm。根据表9-1-4选取减速器公称传动比系列=5.8根据表9-2-3ZLY型减速器低速级许用输入功率=1.4kW根据表9-2-9ZLY型减速器外形尺寸设计减速器的尺寸。3.5带传动的设计带传动的类型很多，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。3.5.1平带传动平带传动在机械传动中应用较普遍。它的特点是：⑴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。⑵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。⑶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。⑷不能保持准确稳定的速比。⑸轴和轴承上受压力较大。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《机械设计实用手册》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《机械设计实用手册》表8-1-40选择贴面类型，然后再根据设计功率和小带轮转速由《机械设计实用手册》图8-1-7选择带型。(2)小带轮直径可按表8-1-35的计算值减小30%～50%，但必须大于表8-1-39中规定的，并应使带速〉10～15m/s。(3)曲挠次数应小于=15～50小带轮直径大时取高值，若〉，则应该用轻薄的带或较大的带轮直径，以免影响带的寿命。(4)确定带宽（15）式中—设计功率，=，kW；—传递功率，kW；—保教修正稀疏，查表8-1-37；—传动布置系数，查表8-1-38；—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《机械设计实用手册》表8-1-39选取标准值。取=250mm，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-M2503350GB/1063-89(一面粘铬鞣革、一面粘弹性胶片、带宽为250mm、带长为3350mm的聚酰胺片基复合平带)。3.5.2V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=11.0mm；基本尺寸：顶宽b=13mm,高度h=10mm，楔角=40°。基准长度系列见《机械设计实用手册》表8-1-8。根据型号可以外购到该V带。（1）V带的基本参数1）确定计算功率：已知：；；查《机械设计基础》表13-8得工况系数：；则：2）选取V带型号：根据、查《机械设计基础》图13-15选用Z型V带,3）确定大、小带轮的基准直径（a）初选小带轮的基准直径：；（b）计算大带轮基准直径：；圆整取，误差小于5%，是允许的。4）确定V带的基准长度和传动中心距：（a）中心距：初选中心距（b）基准长度：对于Z型带选用（c）实际中心距：5）验算主动轮上的包角：由得主动轮上的包角合适。6）计算V带的根数：（a），查《机械设计基础》表13-3得：；（b），查表得：；（c）由查表得，包角修正系数（d）由，与V带型号Z型查表得：综上数据，得取合适。8）V带传动的主要参数整理并列表：带型带轮基准直径(mm)传动比基准长度(mm)中心距（mm）根数Z2.57102141（2）带轮结构的设计1）带轮的材料：采用铸铁带轮（常用材料HT200）2）带轮的结构形式：V带轮的结构形式与V带的基准直径有关。小带轮接电动机，较小，所以采用实心式结构带轮。3.6主轴部分的设计3.6.1轴材料的选择主轴零件要求材料具有良好的机械强度、韧性和耐磨性。这些性质是通过热处理方法实现的。因此要求材料具有良好的淬火硬度，同时保持材料内在的韧性。低碳合金钢的韧性优于中碳钢，故于重载、高速。氮化钢具有淬火变形小的特点，使之适于精密主轴使用。轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用于轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造尤为广泛，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。合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。因此，在传递大动力，并要求减少尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，常采用合金钢。各种热处理（如高频淬火、渗碳、氮化、氰化等）以及表面强化处理（如喷丸、滚压等），对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效果。由于此设计中轴主要传递运动，且受力较小，选择45钢作为轴的材料，调质处理。3.6.2各轴段直径和长度的确定（1）初步确定主轴的最小直径查阅表，由于弯矩较小，载荷平稳，无轴向载荷，所以取较大值，MPa，取较小值,mm2，则轴的最小许用直径为：轴上键槽对轴有削弱作用，所以本次设计选取最小主轴直径mm。（2）轴上各段长度和直径的初步确定如图6-1所示，根据总体分析取主轴总长mm，在根据轴上各段的作用，分别确定各段的尺寸如下：轴上1段安装带轮，初定尺寸：mm；轴上2段安装深沟球轴承，初定尺寸：mm，轴上3段安装滚筒，初定尺寸：mm，轴上4段安装深沟球轴承，初定尺寸：mm。（3）轴承与轴上配件的选择根据主轴初步尺寸选择配件。由于不承受轴向力，故选用深沟球轴承,选择代号6204（GB/T276-1994）安装在2和4两段轴上，其基本尺寸：mm，mm，安装尺寸：mm，mm，mm。锁紧螺旋主要用来锁紧带轮，实现轴向定位，采用圆螺母锁紧。由表查得：螺纹采用的普通螺纹，其基本尺寸为螺距P=1,中径mm，小径mm。由表查得，选择圆螺母的螺纹规格为(GB/T810-1988)其基本尺寸为：外径mm,厚度mm，外小倒角。链轮用紧定螺钉来实现轴向定位。滚筒处选择普通A型平键，平键尺寸：，带轮处选择普通A型平键，平键尺寸：。（4）精确确定各轴段的尺寸轴1段：mm轴2段：mm轴3段：mm轴4段：mm3.6.3主轴的载荷分析根据文献进行受力分析和弯矩及扭矩的计算（1）轴的受力确定首先根据轴的结构，做出轴的载荷分析图，如图3-2所示图3-2主轴的载荷分析（2）支反力的计算水平面：由于轴上的零件是对称布置，且其载荷也是对称，则N垂直面：N（3）弯矩扭矩的计算大链轮输入的扭矩：N每个带轮的输出扭矩为链轮的一半，即N水平作用在C点的弯矩：水平作用在D点的弯矩：垂直作用在E点的弯矩：由图6-2可知,可以看出轴的危险截面在E处3.6.4轴的校核（1）按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面E）的强度。根据轴单向旋转，扭转切应力为不对称循环变应力，取，轴的计算应力MPa前已选轴的材料为45钢，调质处理，由《机械设计实用手册》，表查得，MPa。因此，故安全。（2）精确校核轴的疲劳强度截面E左侧：抗弯截面系数：mm3抗扭截面系数：mm3截面E左侧的弯矩M为：截面E上的弯曲应力：MPa截面E上的扭转应力：MPa轴的材料为45钢，调质处理。由《机械设计实用手册》，表查得抗拉强度，弯曲疲劳强度MPa，扭转疲劳极限MPa。截面上由于轴肩而形成的理论主应力集中系数及按表查得，因，可查得：，又由附图3-1可查得，轴的材料的敏感系数为，故有效应力集中系数为由附图查得，尺寸系数；由附图查得，扭转系数，轴按精车加工，由附图查得，表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，则得，综合系数为又由附图得，低碳钢的特性系数，取，取于是计算安全系数的值，得故可知其安全，由于左右两侧结构为对称形式，且所受载荷相同，对称分布，故可知另一侧也安全。因此轴的强度是足够的。3.6.5轴承的强度校核主轴的轴承主要受径向力：N额定静负荷的计算公式：式中──基本额定负荷计算值，单位（N）──当量静负荷，单位（N）──旋转轴承安全系数。由于轴承受较小的冲击负载荷=2.0，N,则故所选轴承能满足静负荷要求。轴承的基本额定动载荷式中C──基本动载荷计算值（N）P──当量动载荷（N）──寿命系数，由表7-2-4[2]选取1.970──速度系数，由表7-2-5[2]选取1.166──力矩负荷系数，由表7-2-5[2]选取2.0──定负荷系数，由表7-2-6[2]选取1.8──温度系数，取1.0故故所选轴承能满足动负荷要求。3.7联轴器的选用联轴器按计算转矩进行选择，要求所选联轴器允许的最大转矩大于计算转矩，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：=﹒=﹒9550≤Nm=1.3×9550×=4.9Nm式中：—公称转矩，NmT—理论转矩，Nmn—工作转速，r/min—驱动功率，kWK—工作情况系数（由《机械设计实用手册》表4-2-2查得，K=1.3）再根据轴径的大小查《机械设计实用手册》表4-2-19选用TL3联轴器。其主要参数如下：TL3：轴孔直径范围为16~22mm，公称转矩=63Nm合适，许用转速[n]=4700(铁)，[n]>合适。3.8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《实用机械设计手册》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《实用机械设计手册》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3-2所示。图3-2滚筒第四章封箱机构设计4.1工作台高度的调节机构为适应不同生产线的要求，工作台的高度可通过4根支柱上所连接的4根中间含有矩形孔的支柱通过螺栓连接来调整。可调范围是20cm。由于4根支柱上的孔是矩形分布的，调节起来特别容易。采用这种设计，具有简单、方便的优点。4.2纸箱宽度调节机构4.2.1导向杆的设计本设计中，导向杆用于使随输送带动作的纸箱由于导向杆的作用，使箱体自动调节对中位置，并进入封箱位置中，完成纸箱的自动封箱动作。结合《机械设计实用手册》选用45#钢作为导向杆的材料。可以将宽度调节杆设计成如图4-1所示的结构。图4-1导向杆4.2.2宽度调节机构为适应各种纸箱的宽度，两调节杆的宽度在150-500mm范围内可调节。调节杆之间的距离由两根螺杆确定，两螺杆两头分别为左旋和右旋螺纹，中间留有40mm光杆，用于把不同旋向的螺纹分开。当旋转调节手轮如图4-2所示，两根螺杆通过链条的带动同方向旋转，于是两调节杆靠拢或向两边分开，以适应不同的箱体宽度。图4-2调节导带宽度图4.3纸箱高度调节机构高度调节机构选用丝杠，确定为手动调节，因为单线丝杠自锁性好，所以选单线丝杠，螺纹大径取30mm，螺距取10mm，矩形螺纹牙，螺纹牙高度5mm。图4-3纸箱高度调节机构4.4刀架部件设计该机构分别由上刀架和下刀架组成，完成纸箱的顶面和底面的封口和胶带切断任务。由于是胶带封箱机封箱质量的关键部件，要求：（1）要确保其工作的准确性和合理性。（2）要确保其工作的稳定性。（3）要确保去工作的高效率。刀架结构如图4-4所示。在当箱体进入工作空间后，箱体在侧面的齿将皮带的摩擦力作用下前进。当运行至刀架位置时，箱体将刀片架和胶带压轮1压退位，而胶带压轮2在四杆机构的作用下与胶带压轮1保持同步运动而退位，并使前面的胶带与纸箱贴合并封箱。随着箱体前进，胶带不断地抽出封在箱体上。当箱体的后部离开刀片时，胶带压轮1由于四杆机构的作用与胶带压轮2的运动一致，而刀片架受小弹簧弹力作用，复位弹起，切断胶带。当箱体运动离开胶带压轮2时，胶带压轮2也由于受可调弹簧回位作用而复位，使连在箱体上最后的胶带也贴在箱体上，完成后段封箱任务。图4-4刀架结构如4.5刀片的设计胶带刀片设计如图4-5所示。胶带在切断前绷得很紧，只要断开处有一点先被切破，断口就会迅速扩大，直到全部切断。为了增强切断瞬间的压强的作用效果，设计刀齿的排列有一定的斜度，其斜度为3°，从而使瞬间的接触面积大大减少，尽可能的使刀片一次性切断胶带[20]。图4-4刀片的结构图4.6压带机构的设计压带机构初步选定采用四连杆机构，连杆机构的共同点是原动件的运动都要经过一个不与机架直接相连的中间构件才能传动从动件，即连杆机构。连杆机构具有以下一些传动特点：连杆机构中的运动副一般均为低副，其运动副元素为面接触，压力较小，承载能力较大，润滑好，磨损小，加工制造容易，且连杆机构中的低副一般是几何密封，对保证工作的可靠性有利。在连杆机构中，在原动件的运动规律不变的条件下，可用改变各相对长度来使从动件得到不同的运动规律。在连杆机构中，连杆上个点的轨迹是各种不同形状的曲线，其形状随着各构件相对长度的改变而改变，故连杆曲线的形式多样，可用满足一些特定工作需要。连杆机构也存在如下一些缺点：由于连杆机构的运动必须经过中间杆件进行传递，因而传动路线较长，易产生较大的误差积累，同时也使机械效率降低。在连杆机构运动中，连杆及滑块所产生的惯性力难以用一般平衡方法加以消除，因而连杆机构不宜用于高速运动。连杆机构的结构设计：连杆机构如图4-5所示，连杆4的长度可调，从而可以调节胶带压轮2的高度，胶带压轮2的高度取决于箱体上所粘胶带的高度，限位杆3起限位作用，弹簧5起复位的作用。1压杆2胶带压轮3限位杆4连杆5弹簧图4-5连杆机构示意图第五章安装、操作以及日常维护5.1封箱机安装注意事项1．先将封箱机置于水平底面，调整脚架至适合高度，使机器架座为水平位置。2．将所需封箱的纸箱放在输送台上：（1）调整升降手柄，使上胶带头座的输送底平面低于纸箱的高度约3～5mm左右；（2）松开锁紧手轮，调整输送夹棍，使输送夹棍靠紧纸箱，再锁紧锁紧手轮；（3）调整纸箱定位轮，使纸箱定位轮与输送夹棍同时靠紧纸箱，再锁紧锁紧手轮。3．打开电源开关，使机器工作，再推入纸箱进行封箱，如果发现上下封箱的胶带松紧不一致，调整胶带筒座的旋钮（一般胶带过紧，则放松弹簧压力；胶带过松，则加紧弹簧压力）。4．如果封箱胶带的两端长度不一致，调整胶带头中的切刀片（一般头长尾短，调整切刀片，松开切刀片的锁紧螺丝，把切刀往外移一点，再锁紧螺丝，反之头短尾长，则把切刀往里移一点）5.2封箱机的日常维护经常对封箱机进行正确的维护和保养，不仅可以延长封箱机的使用寿命，还可使封箱机少出故障，从而提高生产效率。封箱机封箱带度快，在工作量较大的地方每台机器每天需要工作16小时，因而需要其机件应经常处于良好的润滑状态，底部传动链条应一周加黄油一次。5.3封箱机常见故障及其排除方法1．封箱机夹钉动作太慢或夹钉行程不足：螺栓松了，前扣或板机内片磨损。此时可以将螺栓旋紧，注意前扣轴的正确位置。也可以更换前扣或板机内片，完成上述动作后，测试其功能，如果行程太短则向上微调前扣轴，如果动作慢则向下微调前扣轴。2．传动环松动无法定位：塑钢条和传动弹簧无弹性。拆下板机组合，并将弹簧梢重新装好或者更换塑钢条和传动弹簧3．封箱完成后，胶带折角出现打褶情况。解答：造成这种情况主要有以下原因：（1）机头上面的胶带没有固定好。解决办法：将机头的胶带拉力调小一点。（2）输送带两边的速度不一样。解决办法：调整输送带两边速度直至一致。（3）胶带的拉力调整的过大。解决办法：调整机头，让胶带的拉力变得柔和一点（4）切刀和滚轮的动作不协调。解决办法：调整切刀和滚轮间的距离，达到切刀切断后滚轮马上开始压平胶带动作。4．连续封箱后，偶尔会出现胶带头贴不到滚轮上无法完成封箱