纏繞包裝機(jī)設(shè)計(jì)

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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）I摘 要目前在貨物包裝過程中存在著包裝浪費(fèi)時(shí)間，手工包裝造成勞動(dòng)力的浪費(fèi)等問題。本課題是在對國內(nèi)外一些包裝機(jī)的機(jī)構(gòu)分析的基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)一種適應(yīng)特定包裝要求的纏繞包裝機(jī)。其中傳動(dòng)裝置主要包括電動(dòng)機(jī)、圓柱圓錐齒輪減速器、傳動(dòng)軸、聯(lián)軸器等組成。其工作原理是電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器與二級(jí)圓柱-圓錐齒輪減速器相連，經(jīng)二級(jí)減速器減速，并且改變傳動(dòng)方向，二級(jí)減速器通過聯(lián)軸器與工作軸相連，最終將力和運(yùn)動(dòng)傳遞到懸臂上，使懸臂圍繞貨物轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而對貨物進(jìn)行包裝。關(guān)鍵詞：纏繞包裝機(jī)，懸臂，錐齒輪IIABSTRACTAt present, there are a waste of packing waste in the process of the goods packaging, and the waste of labor caused by manual packaging. This thesis is based on the analysis of the mechanism of some domestic and foreign packaging machine, and designs a winding packaging machine that adapts to the specific packaging requirements.The transmission device includes the motor, the cylindrical bevel gear reducer, the transmission shaft, the coupling and so on. Its working principle is motor through the coupling and secondary bevel cylindrical gear reducer is connected, through the secondary gear reducer and change transmission direction, secondary reducer connected through the coupling and shaft, will eventually force and motion transfer to the cantilever, the cantilever rotates around the goods, and the packing of the goods.Key Words: Winding packaging machine, cantilever, bevel gear 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）III目錄前 言.11 基本概述.21.1 包裝機(jī)研究目的和意義.21.2 包裝機(jī)的基本介紹.21.2.1 纏繞包裝機(jī)的主要分類21.2.2 纏繞包裝機(jī)的纏繞方式31.2.3 纏繞包裝機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域41.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.41.3.1 國外包裝機(jī)的研究現(xiàn)狀41.3.2 國內(nèi)包裝機(jī)的研究現(xiàn)狀51.4 課題主要研究內(nèi)容71.5 研究方法71.6 本章小結(jié)72 總體方案設(shè)計(jì).82.1 設(shè)計(jì)要求82.2 纏繞包裝機(jī)懸臂部分整體結(jié)構(gòu)圖82.3 纏繞包裝機(jī)的主要工作參數(shù)82.4 本章小結(jié)93 懸臂的設(shè)計(jì)及電機(jī)的選用103.1 懸臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)103.2 懸臂重要參數(shù)計(jì)算103.3 電動(dòng)機(jī)選擇11IV3.4 本章小結(jié)114 傳動(dòng)系統(tǒng).124.1 傳動(dòng)部分概況124.2 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算124.3 本章小結(jié)135 傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)及校核.145.1 錐形齒輪的設(shè)計(jì)及校核145.1.1 錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算145.1.2 幾何計(jì)算145.1.3 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核185.1.4 齒根抗彎疲勞強(qiáng)度校核195.2 圓柱齒輪的設(shè)計(jì)及計(jì)算215.2.1 選定材料215.2.2 按接觸強(qiáng)度初步確定中心距并選定主要參數(shù)215.2.3 校核齒面接觸強(qiáng)度225.2.4 校核齒根彎曲強(qiáng)度225.3 本章小結(jié).23結(jié) 論.29致 謝.30參考文獻(xiàn).31畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）V畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1前 言科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步發(fā)展，推動(dòng)著商品生產(chǎn)的發(fā)展和人類文明的進(jìn)步，社會(huì)商品流通也在不斷提出新的要求。隨著生活質(zhì)量的提高，人們不僅對物質(zhì)文明生活提出要求，對精神文明的需求也在不斷提高，這就要求不僅在商品供給上要高效快捷、美觀大方，而且在商品包裝上的要求也更加嚴(yán)苛。因此產(chǎn)品包裝的個(gè)性化和效率化正在成為當(dāng)前應(yīng)對生產(chǎn)、消費(fèi)、流通等領(lǐng)域改革的關(guān)鍵性問題。包裝機(jī)技術(shù)是在基本包裝機(jī)械的基礎(chǔ)上的先進(jìn)包裝機(jī)械技術(shù)，用來代替人類勞動(dòng)力，并做一些簡單、重復(fù)或危險(xiǎn)的工作，提高生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)安全。纏繞包裝機(jī)在一定程度上能夠提高貨物包裝效率和產(chǎn)品的柔性化設(shè)計(jì)，能夠減小產(chǎn)品的整個(gè)周期，從而一定程度上提高產(chǎn)品的市場競爭能力。同時(shí)降低了在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的勞動(dòng)力占用率，顯著降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)，系統(tǒng)性、高配置的機(jī)器人裝置可以隨時(shí)生產(chǎn)不同尺寸、規(guī)格、要求的產(chǎn)品。對于產(chǎn)品批量化生產(chǎn)的影響尤為突出。21 基本概述1.1 包裝機(jī)研究目的和意義在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，主要面臨的問題之一是對于質(zhì)量較輕、整體較高并且在儲(chǔ)存時(shí)擺放不平穩(wěn)的產(chǎn)品或重量大的貨物的包裝。目前包裝方法中存在包裝方法老舊，浪費(fèi)時(shí)間。勞動(dòng)力大量浪費(fèi)等問題。包裝機(jī)的設(shè)計(jì)對整個(gè)包裝行業(yè)有著極大的推動(dòng)作用，同時(shí)有利于對傳統(tǒng)包裝的不斷改善，促進(jìn)包轉(zhuǎn)行業(yè)的機(jī)械化和自動(dòng)化，促使我國包裝行業(yè)向高新技術(shù)層面前進(jìn)，提高工業(yè)產(chǎn)品在國際市場上的競爭力。1.2 包裝機(jī)的基本介紹1.2.1 纏繞包裝機(jī)的主要分類纏繞包裝機(jī)按基本結(jié)構(gòu)可以分為以下三種型式: （1）簡易型：纏繞包裝過程通過人工控制。貨物包裝速度低。卷輥滑架速度、轉(zhuǎn)盤/旋臂轉(zhuǎn)速等都不能進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)行包裝時(shí)薄膜的重疊高度、翻邊量、纏繞的層數(shù)和貨物需要進(jìn)行包裝的高度都要由人工操作進(jìn)行控制。并且不能與生產(chǎn)線連接。 （2）半自動(dòng)型：纏繞包裝過程由人工加機(jī)器控制。貨物包裝速度較低。卷輥滑架速度、轉(zhuǎn)盤/旋臂轉(zhuǎn)速等都可以隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。行包裝時(shí)薄膜的重疊高度、翻邊量、纏繞的層數(shù)和貨物需要進(jìn)行包裝的高度可以提前進(jìn)行設(shè)置，并且形成程序?qū)ω浳镞M(jìn)行自動(dòng)纏繞包裝。 （3）全自動(dòng)型：纏繞包裝過程由機(jī)器自動(dòng)控制（即生產(chǎn)線型）。貨物的包裝速度較高。這種類型的包裝機(jī)與生產(chǎn)線上的傳送帶直接相連，纏繞包裝過程由生產(chǎn)線上的主控機(jī)操縱，對需包裝貨物的運(yùn)動(dòng)以及傳送帶的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)一控制，并且包裝位置能夠自動(dòng)進(jìn)行定位；所有的調(diào)節(jié)參數(shù)都為預(yù)先設(shè)置，纏繞膜的剪斷與控制都是全自動(dòng)進(jìn)行的；并有與之配套的安全設(shè)施，以保證工作人員的人身安全。根據(jù)纏繞包裝設(shè)備對不同的纏繞膜拉伸方式，對纏繞包裝設(shè)備可分為“預(yù)拉伸”型和“阻拉伸”兩大類： （1）預(yù)拉伸型纏繞機(jī)：是指提前設(shè)置纏繞膜拉伸比，然后纏繞膜在預(yù)拉伸膜架機(jī)構(gòu)的作用下拉伸，最后纏繞到待包裝的貨物之上。優(yōu)勢是能夠均勻的鋪膜、包裝后外畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3形美觀、適應(yīng)性強(qiáng)（超輕，超高等特殊貨物都可使用），而且在相同條件下能夠節(jié)省大量纏繞薄膜等材料。（2）阻拉伸型纏繞機(jī)：是指使貨物轉(zhuǎn)動(dòng)的速度比纏繞膜被拉出時(shí)的速度快（通過調(diào)節(jié)阻拉伸機(jī)構(gòu)的摩擦阻尼來實(shí)現(xiàn)），從而使纏繞膜在拉開的同時(shí)纏繞到貨物之上。因?yàn)樽枘峥梢匀我庹{(diào)節(jié)，所以任何品質(zhì)的纏繞膜或普通塑料膜均可以使用，但對于較輕、較高的貨物，無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定包裝，并且薄膜的消耗量大。 根據(jù)纏繞包裝設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域及對貨物包裝方式的不同，又可將其分為七大系列及各種延伸規(guī)格：（1）T 系列托盤式纏繞包裝機(jī)是指托盤和貨物的轉(zhuǎn)動(dòng)由轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對貨物的纏繞包裝的一種機(jī)器。（2）H 系列環(huán)體纏繞包裝機(jī)是指讓送膜（送帶）裝置環(huán)繞圓形軌道運(yùn)動(dòng)，對圓環(huán)貨物的環(huán)體部分進(jìn)行纏繞包裝。（3）Y 系列圓筒式軸向纏繞包裝機(jī) 是指圓筒狀貨物由轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)進(jìn)行整體轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，圓筒狀貨物在轉(zhuǎn)臺(tái)上的兩根動(dòng)力托輥帶動(dòng)下進(jìn)行自轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對貨物全封閉纏繞包裝的一種機(jī)器。（4）W 系列圓筒式徑向纏繞包裝機(jī) 是指卷筒狀貨物在轉(zhuǎn)臺(tái)上的兩根動(dòng)力托輥帶動(dòng)下進(jìn)行自轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對徑向圓筒面貨物的纏繞包裝的一種機(jī)器。（5）S 系列水平式纏繞包裝機(jī)是指通過回轉(zhuǎn)臂系統(tǒng)圍繞水平勻速前進(jìn)的貨物做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)對包裝材料的漲力通過拉伸機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，將貨物包裝成一個(gè)牢固的整體，并在貨物表面形成螺旋形規(guī)則包裝的一種機(jī)器。（6）NT 系列無托盤纏繞包裝機(jī)是指貨物在轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)下進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對貨物的纏繞包裝的一種機(jī)器。（7）XL 系列行李纏繞包裝機(jī)4是專為機(jī)場包裝行李等而設(shè)計(jì)的。以防止行李的破損，防止行李被調(diào)換等現(xiàn)象的發(fā)生，從而起到一定保護(hù)的作用。1.2.2 纏繞包裝機(jī)的纏繞方式通常情況纏繞機(jī)有手動(dòng)和自動(dòng)纏繞兩種方式。 （1）手動(dòng)纏繞方式：將膜架調(diào)至機(jī)器下部，將要包裝貨物放置在指定位置（轉(zhuǎn)盤）上，將纏繞膜放在膜架上裝好，將纏繞膜按規(guī)定方式穿好，然后，開啟轉(zhuǎn)盤電機(jī)使轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，此時(shí)纏繞膜將在貨物底部纏繞，當(dāng)纏繞圈數(shù)滿足我們的要求時(shí)，按膜架上升按鈕使膜架上升到要求位置（光電測高有效）；按膜架下降按鈕使膜架下降到底部。重復(fù)以上過程完成包裝，按停止結(jié)束。 （2）自動(dòng)纏繞方式：當(dāng)纏繞機(jī)的拉伸膜處于初始位置時(shí)，將貨物放置好，薄膜，設(shè)置好纏繞圈數(shù)、上下次數(shù)、越頂時(shí)間等工作參數(shù)后，開啟機(jī)器，纏繞包裝的整個(gè)過程將自動(dòng)完成。1.2.3 纏繞包裝機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域傳統(tǒng)意義上講，纏繞包裝機(jī)主要應(yīng)用于大宗貨物的纏繞包裝機(jī)作業(yè)或者是托盤產(chǎn)品的包裝作業(yè)，但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們對產(chǎn)品包裝的要求越來越高，纏繞包裝機(jī)方式已經(jīng)不僅僅局限于這兩個(gè)領(lǐng)域，更多領(lǐng)域的應(yīng)用等待我們開發(fā)。（1）小商品包裝。小商品看上去體積較小用不到纏繞包裝機(jī)，但實(shí)際上，有很多商品件小且形狀并不規(guī)則時(shí)，我們就需要將他們放在一起包裝，以防止在運(yùn)輸過程中遺漏或丟失，這時(shí)就需要選擇使用無托盤纏繞包裝機(jī)就行包裝。（2）輪胎的包裝。我們都知道，輪胎包裝有它專用的環(huán)體纏繞包裝機(jī)，但這也只是其中一種情況，當(dāng)對多個(gè)輪胎一起進(jìn)行包裝且需要實(shí)現(xiàn)全面包裝時(shí)，圓筒纏繞包裝機(jī)將會(huì)很好的取代環(huán)體纏繞包裝機(jī)，成為新的包裝工具。（3）其他更加適合的領(lǐng)域。設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域并不是固定不變的，更多的使用領(lǐng)域需要我們?nèi)ラ_發(fā)去發(fā)現(xiàn)，只有我們生產(chǎn)商將產(chǎn)品推及開來，用戶才有更多選擇的機(jī)會(huì)。（4）應(yīng)用于化工、電子、耐材、玻璃制品、造紙、五金、食品飲料等行業(yè)，適用于大批量貨物的集裝箱運(yùn)輸及散件托盤包裝。 轉(zhuǎn)盤平穩(wěn)慢速起停，以防止防止貨物傾倒。轉(zhuǎn)拉膜架可以將需要的部位加強(qiáng)，使包裝更緊密，完美。纏繞膜的纏繞層數(shù)可以畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5根據(jù)需要設(shè)置，使包裝材料得到節(jié)省。 轉(zhuǎn)盤復(fù)位，保證貨物移動(dòng)時(shí)進(jìn)行精確定位。通過光電系統(tǒng)測高，對包裝貨物的高度能夠自動(dòng)進(jìn)行測量,能夠簡單隨意的對底部、頂部的纏繞層數(shù)及包裝次數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。有過載保護(hù)裝置，安全有保障，操作簡單，維修方便。（5）應(yīng)用于單件貨物或多件小型貨物組合的纏繞包裝。為了保證貨物在平穩(wěn)的環(huán)境中進(jìn)行包裝設(shè)置有壓頂裝置，包裝高度可以根據(jù)需求改變。同時(shí)，因?yàn)檫M(jìn)行包裝時(shí)的實(shí)際需要，膜架有固定和可上下移動(dòng)兩種形式。廣泛應(yīng)用于玻璃制品、五金工具、電子電器、造紙、陶瓷、化工、食品、飲料、建材等行業(yè)。能夠提高包裝效率、減少運(yùn)輸過程中的損耗，具有防塵、防潮、降低包裝成本等優(yōu)點(diǎn)，是集約化包裝的理想選擇?；咎卣鳎弘p環(huán)傳動(dòng)，往復(fù)式工作。安全、便捷。變頻控制，可根據(jù)需要調(diào)整包裝帶的重疊度?；h(huán)可上下移動(dòng)，以適應(yīng)不同內(nèi)徑和外徑的鋼絲。包裝帶的松緊度可調(diào)。托輥和護(hù)輥均采用聚胺脂包膠。配備末端膠帶固定裝置1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1 國外包裝機(jī)的研究現(xiàn)狀國外的包裝機(jī)械工業(yè)技術(shù)主要有以下幾個(gè)發(fā)展階段：簡單機(jī)械化、初級(jí)機(jī)械化、自動(dòng)包裝生產(chǎn)線、計(jì)算機(jī)控制的高度自動(dòng)化生產(chǎn)線。國外包裝機(jī)械產(chǎn)品種類齊全，產(chǎn)量增長穩(wěn)定，并且生產(chǎn)自成體系，發(fā)展方向趨向?qū)I(yè)化。到 60 年代中期，出現(xiàn)了第二代纏繞機(jī)，其動(dòng)力控制系統(tǒng)采用液壓伺服馬達(dá)，可以改變工作參數(shù)，具備了一定的靈活性。1967 年，第一次纖維纏繞國際會(huì)議召開之后，纖維纏繞技術(shù)在全球范圍內(nèi)迅速發(fā)展，同時(shí)也促使了纏繞機(jī)在不斷的研究與發(fā)展，使纏繞機(jī)由一開始的機(jī)械式發(fā)展到數(shù)控式，纏繞機(jī)進(jìn)入第三個(gè)發(fā)展階段。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，纏繞機(jī)的研發(fā)過程中運(yùn)用了更多的計(jì)算機(jī)技術(shù)，包括纏繞機(jī)的硬件部分和控制運(yùn)動(dòng)的軟件部分。采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能夠更加精確的跟蹤機(jī)床的速度與位置，并對它實(shí)時(shí)進(jìn)行控制，使纏繞機(jī)的速度控制有了大幅度的提高。與此同時(shí)，開始有一部分公司探索使用計(jì)算機(jī)來設(shè)計(jì)纏繞機(jī)的纏繞模式，即纖維纏繞 CAD 技術(shù)，這使纏繞模式的設(shè)計(jì)更加簡單，同時(shí)降低了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更新周期。纏繞機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能也在不斷改變和成熟，并在各行各業(yè)得到應(yīng)用。由最初的機(jī)械單軸纏繞，發(fā)展為現(xiàn)今的多軸纏繞，且可以同時(shí)纏繞多個(gè)制品，或多個(gè)裝置同時(shí)纏繞一個(gè)制品，不僅大大提高了生產(chǎn)效率，而且提高了包裝質(zhì)量，改善了工作環(huán)境。纏繞管制品已得到越來越廣泛的應(yīng)用。相應(yīng)的，與纏繞機(jī)相關(guān)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)范、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備和原材料供應(yīng)體系也逐漸被完善，纏繞技術(shù)已經(jīng)日漸趨于成熟。進(jìn)入到 21 世紀(jì)后，纏繞機(jī)的纏繞技術(shù)與纏繞功能更加完善，各種類型的纏繞機(jī)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、航空航天以及軍事領(lǐng)6域?，F(xiàn)在，纏繞設(shè)備的發(fā)展更新速度明顯加快，而且將線性質(zhì)量和纏繞效率的提高放在放在首要地位，出現(xiàn)了更多的多主軸、多運(yùn)動(dòng)軸聯(lián)動(dòng)的纏繞機(jī)。用計(jì)算機(jī)控制的六軸聯(lián)動(dòng)纏繞機(jī)的研發(fā)成功，解決了不規(guī)則物件的纏繞成型。多運(yùn)動(dòng)軸聯(lián)動(dòng)纏繞機(jī)可以生產(chǎn)出形狀更加復(fù)雜的產(chǎn)品，在國際纏繞機(jī)行業(yè)中，已經(jīng)有七軸甚至 十一軸聯(lián)動(dòng)的計(jì)算機(jī)控制纏繞機(jī)。伴隨著硬件設(shè)施的不斷提高，國外纏繞 CAD/CAM 軟件也發(fā)展到了很高的水品，既可以設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)乃至不規(guī)則件的纏繞軌跡，還可以進(jìn)行模芯設(shè)計(jì)、后置處理和線型規(guī)劃，達(dá)到模擬的效果，根據(jù)不同的數(shù)控系統(tǒng)生成相應(yīng)的控制代碼，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的全自動(dòng)化。1.3.2 國內(nèi)包裝機(jī)的研究現(xiàn)狀我國的包裝機(jī)械工業(yè)發(fā)展比較晚，設(shè)備比較落后，解放前，絕大多數(shù)商業(yè)產(chǎn)品都沒有進(jìn)行包裝，只有少數(shù)產(chǎn)品采用手工包裝這種最原始落后的包裝方法。新中國成立后，我國包裝機(jī)械開始起步，但一開始發(fā)展比較緩慢，在 70 年代，北京市商業(yè)機(jī)械研究所設(shè)計(jì)并制造了我國第一臺(tái)包裝機(jī)。進(jìn)入 20 世紀(jì) 80 年代以來，由于國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人民生活水平顯著提高，再加上入世之后對外貿(mào)易的不斷擴(kuò)大，對產(chǎn)品的包裝要求越來越高，迫切要求包裝機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。經(jīng)過 40 多年的發(fā)展，包裝機(jī)械已成為我國機(jī)械工業(yè)中十大行業(yè)之一，為我國包裝機(jī)械工業(yè)的高速發(fā)展提供了有效保障。改革開放之后，我國包裝機(jī)械發(fā)展更加迅速，但是統(tǒng)計(jì)顯示，我們包裝機(jī)械品種只有 1300 多種，而且大部分還基本停留在測試、仿制階段，缺少高精度和大型化產(chǎn)品，自行開發(fā)能力弱，不能滿足市場需求。由于工業(yè)基礎(chǔ)的薄弱，我國包裝機(jī)械與國外的先進(jìn)包裝機(jī)相比，產(chǎn)品性能較低，穩(wěn)定性和可靠性比較差，外觀簡陋粗糙，元器件質(zhì)量差、壽命短可靠性低，使產(chǎn)品整體的質(zhì)量受到較大影響。隨著科技革命的不斷推進(jìn)和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國的包裝機(jī)械得到了極大的發(fā)展。自 20 世紀(jì) 90 年代起，我國包裝機(jī)械工業(yè)以每年 20%---30%的速度迅速發(fā)展。包裝機(jī)械工業(yè)已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的新興行業(yè)。雖然近些年我國包裝機(jī)械行業(yè)得到了極大的發(fā)展。但是，由于我國基礎(chǔ)工業(yè)比較薄弱，對現(xiàn)代包裝高新科技、包裝機(jī)械和包裝原輔材料的研究與開發(fā)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到發(fā)展的需求，行業(yè)自主研發(fā)能力的內(nèi)在動(dòng)力不足，現(xiàn)階段技術(shù)水平的提高主要依靠一些先進(jìn)技術(shù)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。國內(nèi)纏繞包裝機(jī)的研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)單位不少。上海奉業(yè)包裝機(jī)械有限公司是一家專業(yè)從事包裝機(jī)械研究和制造的企業(yè)，為提高產(chǎn)品在國內(nèi)國際市場的競爭力，已經(jīng)研制出一系列包裝精品。上海理查包裝機(jī)械有限公司是一家專業(yè)從事纏繞包裝機(jī)研究和制造的企業(yè)，經(jīng)過不斷地自主研發(fā)目前已經(jīng)研發(fā)生產(chǎn)出國內(nèi)纏繞包裝機(jī)械領(lǐng)先水平的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7TJ 系列圓筒薄膜裹繞機(jī)、LG 系列環(huán)體薄膜纏繞機(jī)、BG 系列水平（棒料）薄膜纏繞機(jī)等多種薄膜纏繞包裝機(jī)械。現(xiàn)在，纏繞包裝機(jī)的研究工作主要有以下幾個(gè)方面：（1）包裝機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)包裝機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)是包裝機(jī)完成各項(xiàng)動(dòng)作的基礎(chǔ)，對于包裝機(jī)傳動(dòng)方案的研究，是研究比較多的部分，青島大學(xué)機(jī)電學(xué)院的張繼忠、戴作強(qiáng)先生為了實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)的預(yù)期功能，對包裝機(jī)傳送系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。確定傳動(dòng)路線，并對系統(tǒng)傳動(dòng)比做出了科學(xué)的分配，給出了包裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖和主要參數(shù)。這些對于我們設(shè)計(jì)纏繞包裝機(jī)時(shí)，設(shè)計(jì)合理的傳動(dòng)方案，優(yōu)化傳動(dòng)路線具有理論指導(dǎo)意義。（2）包裝機(jī)的震動(dòng)方面研究機(jī)械的震動(dòng)是所有機(jī)械設(shè)計(jì)過程中都必須要考慮的問題。由于在包裝機(jī)對產(chǎn)品進(jìn)行包裝時(shí)，包裝材料與包裝物品之間存在相對運(yùn)動(dòng)，對于體積比較大的物品，在包裝過程中就會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)。且震動(dòng)伴隨速度的提高而越嚴(yán)重。目前，很多企業(yè)和單位的研究機(jī)構(gòu)都在著力于包裝機(jī)械振動(dòng)問題的研究，并且己經(jīng)取得了一定的研究成果。（3）包裝機(jī)的強(qiáng)度分析包裝機(jī)的強(qiáng)度分析主要是指對包裝機(jī)卷筒軸和滑動(dòng)車輪的強(qiáng)度計(jì)算方法的研究，研究人員在這方面進(jìn)行了大量的分析設(shè)計(jì)工作，并取得了豐碩的成果。在對纏繞包裝機(jī)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，不光要考慮靜載荷的因素，還要考慮到由于慣性和震動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)載荷。所以，在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，要將運(yùn)動(dòng)力學(xué)和材料力學(xué)結(jié)合起來對包裝機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。（4）包裝機(jī)生產(chǎn)效率分析包裝機(jī)的生產(chǎn)效率是指包裝機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)包裝產(chǎn)品的數(shù)量。包裝機(jī)的生產(chǎn)效率是對包裝機(jī)性能評價(jià)的一個(gè)重要依據(jù)。因此，對纏繞包裝機(jī)的細(xì)致分析，了解影響其生產(chǎn)效率的主要因素，可以在設(shè)計(jì)初期就考慮一些方法來消除或減少其對包裝機(jī)生產(chǎn)效率的影響。(5)自動(dòng)化控制研究包裝機(jī)發(fā)展最重要的趨勢是機(jī)械自動(dòng)化控制。在自動(dòng)控制方面，國內(nèi)很多人都在研究，很多研究成果已經(jīng)應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際中，很大程度上提高了包裝機(jī)的生產(chǎn)效率。8國內(nèi)對纏繞包裝機(jī)的研究正在進(jìn)行中，目前的纏繞包裝機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中仍有很多問題有待解決，其生產(chǎn)效率和包裝之量仍不能滿足市場需求。1.4 課題主要研究內(nèi)容(1)確定研究內(nèi)容。分析現(xiàn)有纏繞包裝機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，工作原理和技術(shù)指標(biāo)，確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要為電機(jī)、減速器、齒輪；同時(shí)，懸臂轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)可調(diào)，以滿足各項(xiàng)性能實(shí)驗(yàn)的要求。(2)確定總體方案?？紤]經(jīng)濟(jì)適用性原則，盡可能減少占地面積，擬采用電動(dòng)機(jī)做動(dòng)力源，輔以工廠氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)，通過 PLC 控制。(3)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)與制造。繪制圖樣。1.5 研究方法采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的研究方法，研究纏繞包機(jī)懸臂的工作原理以及工作效率等，在對現(xiàn)有纏繞式包裝機(jī)研究分析的基礎(chǔ)上，完善懸臂式纏繞包裝機(jī)的設(shè)計(jì)方案，應(yīng)用國內(nèi)外新技術(shù)、新工藝、新材料，確保包裝機(jī)的質(zhì)量。通過實(shí)際試驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)化懸臂式纏繞包裝機(jī)的性能。1.6 本章小結(jié)(1) 本章主要介紹了本課題的研究背景，包裝機(jī)分類、應(yīng)用領(lǐng)域、纏繞方式和包裝機(jī)的發(fā)展趨勢。(2) 根據(jù)現(xiàn)有纏繞包裝機(jī)，確定本課題的研究內(nèi)容、設(shè)計(jì)方案和研究技術(shù)路線。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）92 總體方案設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)要求(1)能夠模擬包裝機(jī)作業(yè)狀態(tài)，具有良好的靈活性與適應(yīng)性，控制方便，能夠滿足要包裝貨物的要求。(2)借鑒國內(nèi)外包裝機(jī)研制的最新技術(shù)成果，追求結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、可靠穩(wěn)定、通用性強(qiáng)、高效節(jié)能。(3)零部件可換性、標(biāo)準(zhǔn)化程度高。2.2 纏繞包裝機(jī)懸臂部分整體結(jié)構(gòu)圖纏繞包裝機(jī)懸臂部分工作流程如下：電動(dòng)機(jī) 1 通過聯(lián)軸器 2 與二級(jí)減速器 3 相連，經(jīng)二級(jí)減速器 3 將轉(zhuǎn)速減為 15r/min，并且改變傳動(dòng)方向，二級(jí)減速器 3 通過聯(lián)軸器 5與工作軸相連，最終將力和運(yùn)動(dòng)傳遞到懸臂 7 上，使懸臂 7 圍繞貨物轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而對貨物進(jìn)行包裝。2.3 纏繞包裝機(jī)的主要工作參數(shù)1）根據(jù)現(xiàn)有包裝機(jī)的技術(shù)要求和實(shí)際工作狀況，設(shè)計(jì)懸臂式纏繞包裝機(jī)的纏繞速度為 15r/min。2）減速裝置為二級(jí)圓柱圓錐齒輪減速器。2.4 本章小結(jié)1）本章介紹了纏繞包裝機(jī)懸臂部分的總體設(shè)計(jì)，并確定了懸臂的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)方案。2）根據(jù)纏繞包裝機(jī)懸臂部分的整體設(shè)計(jì)方案，確定主要工作參數(shù)。103 懸臂的設(shè)計(jì)及電機(jī)的選用3.1 懸臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)包裝機(jī)要進(jìn)行包裝貨物的尺寸規(guī)格對搖臂的結(jié)構(gòu)進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：1）水平臂長度 L = 650mm；2）豎直臂長度 H=1000mm具體結(jié)構(gòu)如圖所示3.2 懸臂重要參數(shù)計(jì)算1）經(jīng)計(jì)算得搖臂總重量小于 40kg2）搖臂轉(zhuǎn)速為 15r/min = 0.25r/s，則角速度 w = 0.25×2∏ rad/s = 0.5 rad/s （3.1）3）功率計(jì)算已知 F = 400N，質(zhì)心半徑為 396.3mm由 v = wr 得v = 0.25 × 0.3963 = 0.62 m/s (3.2）P = Fv = 400 × 0.62 = 248 w （3.3）P 入 = = = 269.6 w （3.4）經(jīng)過計(jì)算得到了設(shè)計(jì)所需的重量，轉(zhuǎn)速，功率等重要參數(shù)。3.3 電動(dòng)機(jī)選擇（1）選擇電動(dòng)機(jī)的類型 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11按照設(shè)計(jì)的要求，根據(jù)包裝機(jī)懸臂的工作需求以及電動(dòng)機(jī)的安裝位置，選用三相異步電機(jī)。（2）電動(dòng)機(jī)功率的確定電動(dòng)機(jī)的輸出功率 Pm = 269.6w。根據(jù)《機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)》選定電機(jī)的額定功率 .KWPm750?（3）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定按設(shè)計(jì)要求的需要，懸臂的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為 ，根據(jù)二級(jí)圓柱圓錐齒輪減min/15rn?速器的傳動(dòng)比范圍，查《機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)》選定電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 n = 910 r/min綜上，查閱《機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)》，最終選定型號(hào)為 Y90S—6 的電機(jī)3.4 本章小結(jié)1）本章對懸臂的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了計(jì)算設(shè)計(jì)。2）通過計(jì)算選定了工作電機(jī)。124 傳動(dòng)系統(tǒng)4.1 傳動(dòng)部分概況（1）該部分傳動(dòng)主要是由二級(jí)圓柱圓錐齒輪減速器及傳動(dòng)軸實(shí)現(xiàn)的電機(jī)通過聯(lián)軸器與二級(jí)圓柱圓錐齒輪減速器輸入軸相連，由二級(jí)減速器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)方向的改變，輸出軸通過聯(lián)軸器與工作軸相連，由工作軸帶動(dòng)懸臂轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的包裝。（2）二級(jí)圓柱圓錐減速器特點(diǎn)：適用于輸入軸與輸出軸成 90 度配置的傳動(dòng)中。因?yàn)榇蟪叽绲膱A錐齒輪的制造尺寸精度難以得到保證，所以圓錐圓柱齒輪減速器的高速級(jí)一般采用圓錐齒輪傳動(dòng)以減小其尺寸，提高制造精度。齒輪減速器的特點(diǎn)是效率高、壽命長、維護(hù)簡便，因而應(yīng)用極為廣泛。而圓柱圓錐齒輪減速器更是具有承載能力強(qiáng)、體積小、噪音低等優(yōu)點(diǎn)。（3）二級(jí)圓柱圓錐齒輪減速器簡圖4.2 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算（1）已知電動(dòng)機(jī)的輸出功率為 0.75KW。輸出軸轉(zhuǎn)速 nm = 910r/min.要求總傳動(dòng)比i= =60.7 （4.1）1590?wmn其中：n m為輸入軸轉(zhuǎn)速；nw為輸出軸轉(zhuǎn)速（2）傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算。①二級(jí)圓柱圓錐齒輪減速器各級(jí)傳動(dòng)比畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13高速級(jí)錐齒輪傳動(dòng)比 i f = 0.91 = 7.09 （4.2）i則低速級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比 i g = =8.56 （4.3）f②各軸的轉(zhuǎn)速電機(jī)輸出軸、輸入軸、高速軸、低速軸、工作軸的轉(zhuǎn)速分別為 nm=910r/min；n 1 =910r/min；n 2 =128r/min；n 3 =15r/min；n w=15r/min。③各軸的輸入功率Pw = 0.75 Kw（4.4）KwPw 7425.0975.041 ????（4.5）096222（4.6） 8313（4.7）KwPw 743.95.07444 ?????④各軸的輸入轉(zhuǎn)矩（4.8）mNNT ???79.9102549511（4.9）P?12822（4.10）mNNT ???75.43156.094533（4.11）Pw ?26944經(jīng)過計(jì)算獲得了設(shè)計(jì)所需的總傳動(dòng)比 60.9、高速級(jí)傳動(dòng)比 7.09、低速級(jí)傳動(dòng)比8.56，以及各軸的轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩等設(shè)計(jì)參數(shù)4.3 本章小結(jié)1）本章對傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了一個(gè)整體的介紹。142）計(jì)算了傳動(dòng)系統(tǒng)中傳動(dòng)裝置的動(dòng)力參數(shù)。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）155 傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)及校核5.1 錐形齒輪的設(shè)計(jì)及校核5.1.1 錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算1）計(jì)算設(shè)計(jì)公式 （5.1）32195dpeHKT??其中：載荷系數(shù) K=12）齒數(shù)比 （5.2）09.761i32??n?3）估算時(shí)齒輪的許用接觸應(yīng)力 （5.3）22m/18/1.0'NmNHSpHp ???其中：試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 （查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊2lim30H?一圖 16.2-17h）,估算時(shí)的安全系數(shù) 'S4）估算結(jié)果 （5.4）61.201809.75'd31 ???e通過設(shè)計(jì)計(jì)算公式，最終獲得估算的小錐齒輪大端分度圓直徑 20.61，以用于后邊的幾何計(jì)算。5.1.2 幾何計(jì)算1）齒數(shù)：取 Z1=20，則 （5.5）14209.712???Z?則大小錐齒輪的齒數(shù)分別為 20，142 。2）實(shí)際齒數(shù)比16（5.6）1.72041??Z?所以兩個(gè)錐齒輪的實(shí)際齒數(shù)比為 7.1 。3）分錐角 01.842arctntnarc211 ???Z?（5.7）9212則影響大小錐齒輪各當(dāng)量值的分錐角分別為 8.01，81.98。4）大端模數(shù) （5.8）mZde03.126'm1??其中取 me=1（查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表 16.4-3）大端分度圓直徑 mmZee 201d1???（5.9）42經(jīng)計(jì)算兩個(gè)錐齒輪的大端模數(shù)為 1.03；小錐齒輪的大端分度圓直徑 20mm，大錐齒輪的大端分度圓直徑 142mm。5）外錐距 （5.10）mdRe764.1sin21c??6）齒寬 取 b=22mm （5.11）53.217643.0b???eR?其中：齒寬系數(shù)取 φ R=0.3實(shí)際齒寬系數(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17（5.12）306.Rbe??所以此錐齒輪的齒寬為 22mm，齒寬系數(shù)為 0.3066 。7）中點(diǎn)模數(shù) （5.13）mmRe8046.)501(????中點(diǎn)分度圓直徑 dRem 9311（5.14）m25.4)50(2????錐齒輪的中點(diǎn)模數(shù)為 0.8046；小錐齒輪的中點(diǎn)分度圓直徑 16.934mm，大錐齒輪的中點(diǎn)分度圓直徑 114.253.8）切向變位系數(shù) Xt1=0 ；X t2=0高變位系數(shù) X1=0 ； X2=0 9）頂隙 （5.15）mmCe2.01*c???（GB12369-1990 齒制 C*=0.2）大端齒頂高 ，mmxea 1)01()1(h??????（5.16）2大端齒根高 mmxchef 2.1)02.1()1(1* ????????（5.17）22全齒高 （5.18）e*所以頂隙為 0.2mm，大小錐齒輪的大端齒頂高都為 1mm，大端齒根高都為 1.2，全齒高為 2.2mm。10）齒根角 18????958.076412arctnarctn11effRh?（5.19）?958.022eff齒頂角 （采用等頂隙、收縮齒） ??21fa?（5.20）958.01頂錐角 ??????9811aa??（5.21）38.2509.22根錐角 ??????781811ff??（5.22）02.1950.2211）大端齒頂圓直徑mhdaea 98.1)8cos2(cos11 ????????27414222（5.23）冠頂距 mhdAaeK 860.7)1sin214(sin211 ???????(5.24)aeK 980大端分度圓弧齒厚 （標(biāo)準(zhǔn)壓力角 ） ??2?mxxmSte 57.1)02tan(1)an2(11 ??????????????(5.25)mSe57.12?畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19大端分度圓弦齒厚mdSSe 5684.1)20671(57.)61(2 ????????????(5.26)e 94222 ??????大端分度圓弦齒高mdShea 035.1248cos57.14cos121 ????????(5.27)ea 6922 ??經(jīng)過計(jì)算兩錐齒輪的大端齒頂圓直徑，大端分度圓弧齒厚，大端分度圓玄齒厚，大端分度圓玄齒高等參數(shù)都有。12）當(dāng)量齒數(shù) (5.28)784.1098cos42.2211 ???ZVv當(dāng)量齒輪分度圓直徑 (5.29)m102.709.73416d221 ??????mv(5.30)m85.912vv當(dāng)量齒輪頂圓直徑(5.31)685.12685.920910721 ?????avahd當(dāng)量齒輪根圓直徑(5.32)mdvb 840.720cos685.9cos1721 ?????當(dāng)量齒輪傳動(dòng)中心距20(5.33)mdavv 394.8)65.891027()(212 ????????????當(dāng)量齒輪基圓齒距(5.34)mvb 72cos4cosp ???計(jì)算的各個(gè)當(dāng)量值分別為：當(dāng)量齒數(shù) Zv1 =20.197， Zv2=1017.784；當(dāng)量分度圓直徑dv1 =17.102， dv12=859.685；當(dāng)量齒輪傳動(dòng)距為 438.394 。13）嚙合線長度 vtvvbvavbvav addg ?? sin)(2122212 ??????20sin394.8-）40.87-65107.6-9（ 2222 ????sin39.4）8318（(5.35)m7.9端面重合度 (5.36)847.35219v??bpg??齒中部接觸線長度(5.37)mvbm 30.19847.312l ????????齒中部接觸線的投影長度 l， bm=lbm=19.30mm (5.38)所以嚙合線長度為 9.137mm；端面重合度為 3.847；齒中部接觸線長度 19.30mm，投影長度 19.30mm。5.1.3 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核1)計(jì)算公式 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21（5.39）HpKLSEHBMbmtHAH ZZldFK ??? ?? ????????12其中：中點(diǎn)分度圓上的切向力 （5.40）NdTFmt 0425.934.167201???使用系數(shù) KA=0.125彈性系數(shù) 2/8.9mNZE?螺系角系數(shù)：直齒輪，Z β =1錐齒輪系數(shù)：Z K=0.8 載荷分布系數(shù)：Z LS=1 端面載荷系數(shù) （5.41）??2.1/1max2???LSHZ?節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：Z H=2.3 動(dòng)載系數(shù) （5.42）smndVmm /807.106934106??????則 Kv=0.1 齒向載荷分布系數(shù) Hβe=1.1，有效工作齒寬 be＞0.865，（5.43）5.1??K65.1e???H中點(diǎn)區(qū)域系數(shù)????????????????? 2212 1)()(tan1 vvbavvbavBM ZFdZFdZ ???????17.0tan76.03.0642tn????= 1.603 （5.44）22參數(shù) 和1F2F1 = 2 ，（5.45）694.5)1847.3(2)(2 ??????V2）計(jì)算接觸應(yīng)力：8.01893.206109.73194.62551(2 ??????H?)8423780（（5.46）2/1064.59mN???許用接觸應(yīng)力（5.47）WXLVRNHpZSlim?其中：試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限 2/130limmN?壽命系數(shù) ，長期工作，取為無限壽命設(shè)計(jì)1?NZ潤滑油影響系數(shù) ，95.0LVR sV/m1024尺寸系數(shù) 1XZ工作硬化系數(shù) ?W最小安全系數(shù) 1.minHS所以齒輪的接觸應(yīng)力值為 1046N/mm2 。而許用接觸應(yīng)力值為（5.48）22/13/)195.013( mNmNHp ?????畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）233）齒面接觸強(qiáng)度校核結(jié)果（5.49）22/13/1046mNmNHpH ?????經(jīng)過計(jì)算，錐齒輪的齒面接觸強(qiáng)度能夠滿足包裝機(jī)中減速器的要求，所以校核通過。5.1.4 齒根抗彎疲勞強(qiáng)度校核1）計(jì)算公式（5.50）FpFSnmtFVAFYbK???????其中： ;25.1AK?V6?HF2.1?KNt0459?復(fù)合齒形系數(shù) ,76.1?FSY54297.01VZ82?重合度系數(shù) （5.51）45.087325.0725.0???????VY錐齒輪系數(shù) （5.52）04.1392)0.1(4')1(42 ?????bmKlY24載荷分配系數(shù) （5.53）12?LSZY2）齒根彎曲應(yīng)力計(jì)算值]1.45072.8046.259251.[1 ????F? 2/8297mN?（5.54）（5.55）212 /350.29764218.92 mNYFSF ????所以兩齒輪的齒根彎曲應(yīng)力分別為 297.218N/mm2 ，290.350N/mm 2 。3）齒根許用彎曲應(yīng)力 （5.56）XelTRrNTFEPYSmin???其中：齒根彎曲疲勞強(qiáng)度基本值 2/630mE壽命系數(shù) ，長期工作，取為無限壽命設(shè)計(jì)1?WTY相對齒根圈角敏感系數(shù) 1?relTR?相對齒根表面狀況系數(shù) R尺寸系數(shù) 121?XY最小安全系數(shù) 4.minFS許用彎曲應(yīng)力值 （5.57）2221 /450/)14.630(mNmNFP ????計(jì)算所得的許用彎曲應(yīng)力為 450N/mm2 .4)齒根彎曲強(qiáng)度校核結(jié)果