机械毕业论文2.doc

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1、 Wuhan Polytechnic University Industrial 可是如果没有先进的工业与科学技术的综合发展， 也不可能出现高水平的现代化包装。 迄今，一些科学技术发达的国家，在食品、医药、轻工、化工、纺织、电 子、仪表和兵器等工业部门，已经程度不同地形成了由原料处理、中间加工和 产品包装三大基本环节 所组成的包装连续化和自动化的生产过程，有的还将包装材料加工、包装 容器成型及包装成品储存系统都联系起来组成高效率的流水作业线。 大量事实表明，实现包装的机械化和自动化，尤其是实现具有高度灵活性 (或称柔性)的自动包装线，不仅体现了现代生产的发展方向，同时也可以获得 巨大的经济效益

2、。 1)能增加花色品种，改善产品质量，加强市场竞争能力 现代包装机械所能完成的工作已远远超出了简单地模仿人的动作，甚至可 以说在很多场合用巧妙的机械方法包装出来的成品，不论在式样、质地或精度 等方面，大都是手工操作无法胜任和媲美的.随着商品的多样化 ，这一点越来 越引起了人们的重视.另外，用机械手代替人手，就足以最大限度地避免操作人 10 员同产品直接接触时可能产生的感染，从而保证食品药物的清洁卫生和金属制 品的防锈防蚀。 2)能改善劳动条件，避免污染危害环境 对有剧毒、刺激性的，低温、潮湿性、爆炸、发射性的，以及必须放置在 暗室的物品，实现了包装的机械化和自动化，便可大大改善操作条件，避免污

3、 染危害环境。至于对需要进行长期、频繁、重复的以及其他笨重的包装工作， 如能实现机械化和自动化，则能大大减轻体力劳动强度，增进工人健康和提高 生产效率。 3)能节约原材料，减少浪费，降低成本 有些粉末、液体物料在手工包装过程中容易发生逸散、起泡、飞溅现象， 若改善机械包装则会大大减轻损伤。 4)能提高生产效率，加速产品的不断更新 机械包装的生产能力往往比手工包装提高几倍、十几倍甚至几十倍，无疑 这将会更好地适应市场的实际需要，合理安排劳动力，为社会多创造财富。 由此可见，实现包装机械化和建立现代包装工业，乃是关系到国家长远规 划的一件大事，也是搞好社会主义四个现代化的一项重要内容。 三、包装机

4、械的主要特点及发展现状三、包装机械的主要特点及发展现状 1、主要特点 包装机械的作用是给有关行业提供必要的技术装备，以完成所要求的产品 包装工艺过程。为了对包装机械的发生和发展找出规律性认识并制订适当的对 策，有必要深入地了解它的一些特点。 （1）包装机械是特殊类型专业机械 现代包装不单作为一个独立的工业部门已经取得了惊人的进展，同时也逐 步形成为一门崭新的综合性学科，即国际上公认的“包装工程学”。其中包括包 装材料学、包装工艺学、包装设计学、包装印刷学、包装动力学、包装机械学、 包装检测学、包装管理学、 以及包装标准化等重要分支。反过来，这又为包装 工业的健全发展打下坚实的理论与实践基础。

5、（2）在发展专用机种的同时，积极开发通用包装机械 11 包装机械在发展专用机种的同时，为满足现代包装的实际需要正在不断扩 大其通用能力，积极开发各种新型的通用包装机。 （3）包装机械日趋联动化、高速化、自动化 从八十年代初开始，在某些包装领域里将微机、机械人更多地应用于供料、 检测和管理等方面，准备向柔性自动包装线和“无人化”自动包装车间过渡。 现 在，依靠机电等综合技术对产品包装实行记忆式自动控制逐渐增多，其主要特 点是，将检测出来的信息通域记忆构件或记忆演算，指令远距离执行机构完成 所规定的动作，如自动剔除不合格品、无料不送袋、断瓶不充填、缺盒不上标 等等。微型电子计算机的迅速普及，使得包

6、装机械的自动化水平发生了巨大变 化，尤其是随机处理多品种、多规格的产品更能发挥它的独特功效。 2. 包装机械工业的发展现状 包装机械和机械产品包装是中国包装工业的重要组成部分，在国民经济发 展中具有举足轻重的地位和作用。没有现代化的包装机械，就没有现代化的包 装工业；没有与国际市场接轨的机电产品包装，也就不能参与国际交流与合作。 在世界范围内，包装工业的发展历史比较短些，科学技术发达的欧美各国 大体上是在 19 世纪初起步的，及至五十年代步伐才大为加快。由于社会上各方 面的积极推动和有力配 合，终于逐步的建立起包装机械等生产部门和与之相适应的科研、设计、教育、 学术、管理等组织机构，进而形成了

7、独立完整的包赚工业体系，且在整个国民 经济中占据着重要地位，随之糖果的包装才开始得到人们的关注。 美国的包装工业发展较早，门类齐全，基础扎实，水平很高。仅就包装机 械制造业而论，实力相当雄厚，品种与总产值均居世界首位，早期就有了自己 的糖果包装体系。由于国内已实现了工业现代化，自选市场也蓬勃兴起。 日本的包装工业大体上是从第二次世界大战结束以后才开始发展起来的。 因善于引进、模仿、创新、经营，仅用了十余年的时间就奠定了初步基础。如 今，日本已建立起独立的包装工业体系，其包装工业总值已经跃居为世界第一 位了。 除此之外，荷兰。丹麦。苏联等国家在发展自己的包装工业方面，也都获 12 得了长足的进步

8、。 中国有着悠久的包装历史。我国古代劳动人民对包装的的发展曾做出了许 多杰出的贡献。特别是防腐防震等包装跟礼品包装更具有丰富的民族传统特色， 并一直延续至今。可是中国的现代包装工业起步比较缓，解放前只有几个大城 市有少数的啤酒厂、汽水厂、罐头厂、烟卷厂才配备了一些包装机械糖果果的 包装很少见。到了五十年代末期，才开始引进技术，形成小规模的生产能力。 13 第二章第二章 传动系统传动系统的设计的设计 1、传动系统的总传动图确定、传动系统的总传动图确定 传动系统是自动机的重要组成部分，由它驱动各个机构按工艺要求完成各 种动作。传动系统的传动精度将直接影响自动机的加工质量；传动系统的振动、 噪声是自

9、动机振动、噪声的主要来源；传动系统的布局将直接影响自动机结构 的复杂程度。因此，传动系统关系到自动机的性能和结构。 自动机的传动系统一般都比较复杂，对整机性能影响很大，所以在确定传 动系统方案时要十分重视。应注意以下原则： 1） 自动机的传动系统应力求最短。 2） 自动机传动系统应具有无级调速功能。 3） 自动机传动系统的精度保持性要好。 4） 自动机的传动应具有安全装置和调整环节。 5） 自动机传动系统设计应尽量采用标件、通用件。 以下是传动系统图： 14 图图 1-1 传动系统总图传动系统总图 1卷纸筒 2滚刀轴 3橡皮滚筒 4扭手 5扭手套轴 6糖钳 7转盘 8凸轮 9马氏轮 10偏心轮

10、（2） 11拨销 12拨盘 13扭手凸轮 14手轮 15后冲头 16偏心轮（4） 17打棒 18偏心轮（3） 19偏心轮（1） 20扇形齿轮 21齿条 22后冲头 23抄纸板 24盘手手轮 15 2、电动机的选型、电动机的选型 用电动机具有结构简单、价格便宜、效率高、控制使用方便等优点，所以本设 计采用电动机作原动机。 电动机在输出同样功率时转速越高，电动机的极数越小，尺寸和重量就越小， 价格也越低。从价格方面考虑一般尽量用选用高速电动机，考虑 BZ350A 糖 果包装机的实际情况，选电机的运动参数为：机型 Y8024，功率 0.75 KW， 同步转速 1500 r/min，额定频率 50HZ

11、，电压 380V，满载时转速 1390 r/min。 安装尺寸：利用机座号为 80 查相关资料得型号为 Y8024 的基本尺寸（这里 只研究轴部分，如图 1-2）如下： 图 1-2 D=19，E=40，F=6，G=15.5，GD=6 注：因为这次的设计要求实现无级调速，为了满足要求，从而电机轴的长度可 以适当放大为 100，即 E=10 16 第三章第三章 无级调速的无级调速的设计设计 1、求、求，i带 已知条件：生产能力：200300 粒min（即是分配轴上获得的转速为 n =200300 粒min）主电机参数：额定功率 P=0.75KW，转速 n=1390rmin。 下图 1-3 为电机、

12、传动轴、分配轴之间的传动简图： 图 1-3 传动简图 注：为皮带轮轴的转速，为分配轴上的转速。 nn 由图 1-2 可知 =，即=（200300） i齿 80Z 25Z nn 25Z 80Z =960640rmin， 25 80 17 所以， =1.452.2 i带 n1 n 640960 1390 2、皮带选型及带轮设计皮带选型及带轮设计 注意：为了实现无极调速，小带轮必须能够实现直径可调，因此以下就是确定 小带轮的直径范围。 、确定计算功率、确定计算功率 因为糖果包装机承受的载荷变动小，且是小批量生产，依此查相关资料可知工 作情况系数=1.2， KA 所以=P=1.20.75=0.9KW，

13、 PcKA 、选择带型、选择带型，根据=0.9KW，n=1390rmin 由相关资料选择 Z 型 V 带， Pc 、确定小带轮基准直径、确定小带轮基准直径 d， 、初选小带轮基准直径， 由相关资料并遵循 d，初选 d=80mm， dd min 、验算带速， V= =3.146ms 100060 nd 100060 139080 符合带速应在 525ms 范围内。也即初选 d=80 符合要求。 因为=，若 d=80mm 为小带轮的最小直径，则由 i带 d D 45 . 1 2 . 2 D d d max min D 可以求得80=118.9mm，圆整为 125mm。 45. 1 2 . 2 dm

14、ax 所以小带轮的直径范围为 d=80125mm。 18 、确定大带轮的直径，因次由 D=d=2.2=1.45=176mm，圆 i带dmimdmax 整为 180mm。即 D=180mm。 、确定中心距、确定中心距 a a 和带的基准长度和带的基准长度。 Ld 0.7dD2dD，此处 d 取=80mm，代入数据求得， a0dmax 182mm520mm a0 初选=500mm， a0 计算带所需的基准长度=2 L0a0 2 )(dD a D 0 2 4 )d( 即=2500=1413.2mm，相关资料取带的基 L0 2 )180(80 5004 )80180( 2 准长度为=1400mm， L

15、d 实际中心距 a=500=493.4mm， a0 2 0LLd 2 2 . 14131400 为了便于装配，算出中心距的调整范围： =a0.015=472.4mm，=a0.03=535.4mm。 aminLdamaxLd 即中心距的调整范围为：472.4535.4mm。 、验算小带轮的包角、验算小带轮的包角。 1 1180 a Dd 3 .57 当 d=80mm 时，169.42120 dmim1 当 d=125mm 时，173.61120。 dmax 1 因此验证都能满足要求。 、确定、确定 V V 带的根数带的根数 Z Z。 19 Z= P P 0 c kkPP P L )( 00 c

16、查相关资料，用插值法，得=0.35kw，查相关资料，用插值法，得 P0 =0.03kw，查相关资料得=0.96，=1.11 P0 kkL 所以，Z=2.2 kkPP P L )( 00 c 11 . 1 96 . 0 03 . 0 35 . 0 9 . 0 ）（ 因为要实现无极调速的要求，且从经济效益等各方面综合考虑，一般只用一根 皮带传动，可以比较方便改变转速。所以 Z=2.2 不符合要求，因此需重新选带 型。 选用 A 型 V 带，查相关资料得知单根 A 型 V 带的基本额定功率 =1.80kw，基本尺寸为：节宽=11mm，顶宽=13mm，高度 h=8mm P0bpb 、确定中心距、确定中

17、心距 a a 和带的基准长度和带的基准长度。 Ld 0.7dD2dD，此处 d 取=80mm，代入数据求得， a0dmax 182mm520mm a0 初选=500mm， a0 计算带所需的基准长度=2 L0a0 2 )(dD a D 0 2 4 )d( 即=2500=1413.2mm，相关资料取带的基 L0 2 )180(80 5004 )80180( 2 准长度为=1400mm， Ld 实际中心距 a=500=493.4mm， a0 2 0LLd 2 2 . 14131400 为了便于装配，算出中心距的调整范围： =a0.015=472.4mm，=a0.03=535.4mm。 aminLd

18、amaxLd 即中心距的调整范围为：472.4535.4mm。 20 、验算小带轮的包角、验算小带轮的包角。 1 1180 a Dd 3 .57 当 d=80mm 时，169.42120 dmim1 当 d=125mm 时，173.61120。 dmax 1 因此验证都能满足要求。 、确定、确定 A A 型型 V V 带的根数带的根数 Z Z。 Z= P P 0 c kkPP P L )( 00 c 查相关资料，用插值法，得=0.16kw， =0.96，=0.96 P0 kkL Z=0.5 P P 0 c kkPP P L )( 00 c 齿齿齿96 . 0 96 . 0 16 . 0 80

19、. 1 9 . 0 Z 取 1 根。 、计算初拉力、计算初拉力和轴上压力和轴上压力（也即是径向力）（也即是径向力） 。 F0FQ 21 FQ ZF0 ZF0 a FQ ZF0 ZF0 a 图 1-4 带传动对轴压力简图 保持适当的初拉力是带传动工作的首要条件。初拉力不足，极限摩擦力小，传 动能力下降；初拉力过大，将增大作用在轴上的载荷并降低带的寿命。单根普 通 V 带合适的初拉力可按下式计算 F0 =500q F0 vZ Pc ) 1 5 . 2 ( k v 2 式中，v带速，ms； Z带的根数； 包角系数； k 计算功率，KW； Pc q带单位长度的质量，kgm，见机表 7.9，查 Z 型带

20、为 0.06 kgm。. 22 代入数据可得，=5000.06130N F0 19 . 5 9 . 0 1 96 . 0 5 . 2 9 . 5 2 由图 1-4 可知 =2Zsin=21130sin260N FQF0 2 1 2 89.170 第四章第四章 皮带轮轴的设计皮带轮轴的设计 按无损耗传动，则已知条件为：P=0.75kw，n=640960rmin。 1 1、选择轴、选择轴的材料并确定许用应力的材料并确定许用应力 因为减速器属小功率，而且是用于一般用途，因此选择含碳量为 0.25%0.5%的 中碳钢（45#钢） ， 2 2、计算轴、计算轴的计算直径的计算直径 查相关资料轴的材料和受载

21、情况决定系数 C=110 该轴的最小直径为 dC=110=11.59mm 3 n P 3 640 0.75 考虑到键槽的影响，则 d=1.0511.59=12.17mm，初取标准直径 d=20mm（最终 确定需校核弯曲强度后） 。 3 3、确定轴、确定轴各段的直径。各段的直径。 23 采用阶梯轴，尺寸按由小到大，由两端至中央的顺序确定。 外伸端取最小直径 20mm，参考相关资料轴各段直径的确定可选出各段轴径如 下（图 1-5 为轴的简图）： 图 1-5 轴身=d2a，a 为轴肩的高度，a（0.070.1）d，取 a=0.1d=2，即 d1 =24mm， d1 轴颈=（15）mm，考虑轴承为标准

22、件，所以取=25mm， d2d1d2 轴头=（15）mm，取=28mm。 d3d2d3 轴身=26mm。 d4 4 4、轴、轴的强度校核的强度校核 绘出轴的总体受力图，图 1-6， 1 24 图 1-6 轴的总体受力图 作扭矩图。由图 1-7 可知， T=9549=9549=11.2Nm，扭矩图如图 1-6， M1M0 n P min/640 0.75kw r 1 图 1-7 扭矩图 作水平面内的弯矩图。 =1000=448N Ft d 2 齿 T 50 . 2 . 112mN =tan20=163.1N，由前面计算可知=130N，=260N。 FrFtF0FQ 由可得， 0 0).(. 21

23、1tAM FFFF llFlF hBthAh hB 0 0).( 448 104240240448M hBA FFF F hBhAh 25 =312.56N，=-135.44N， FhBFhA 截面 C 处的弯矩为=-32.82Nm。即水平面内的弯矩图如图 MHcFhBl2 1-8 图 1-8 水平面的弯矩图 作垂直面内的弯矩图如图 1-8，由以下两式 0 0). 322 1 vAB ( M FFFFF lFlFl l F QvBrvAv Qr 02601 .163 0130260104 1 . 163104240 FF F VBVA VA 齿齿 可得，=147.57N，=275.53N， F

24、vAFvB 截面 C 处的弯矩为 =147.57240=35.42Nm MVCFvAl1 截面 B 处的弯矩为 =260104=27.04Nm。 MVBFQl2 26 垂直平面的弯矩图如下 图 1-9 垂直平面的弯矩图 作合成弯矩图 截面 C 处的弯矩为 =48.29m MC齿齿MM 2 VC 2 HC 2/1 齿齿 35.4232.82 22 2/1 截面 B 处的弯矩为 =28.379Nm。 MB齿齿MM 2 VB 2 HB 2/1 齿齿 28.3790 22 2/1 BC 段的斜率=0.19， kBC l2 CBMM 104 29.48379.28 BD 段的斜率=0.22， kBD l

25、3 BDMM 130 379.280 kBCkBD 可画出合成弯矩图如 1-10 27 图 1-10 合成弯矩 求当量弯矩 由图 1-10 可知 C、B 两处都可能为危险截面，因为单向转动，可以认为扭矩是 脉动循环变化，故修正系数 0.6，则危险截面 C、B 两处的当量弯矩分别为 =48.36Nm MCe齿齿齿齿TM 22 C 2/1 齿 齿齿 齿 11.26 . 048.29 22 2/1 =29.164Nm MBe齿齿齿齿T M 22 B 2/1 齿 齿齿 齿 11.26 . 028.379 22 2/1 分别计算危险截面 C、B 处的轴径 由 C 处，d=20.62mm， 3 e 11

26、. 0 M 3 3 551 . 0 36.48 10 B 处，d=17.437mm 3 e 11 . 0 M 3 3 551 . 0 164.29 10 考虑截面 C 处键槽，故将直径放大 5%，即 20.621.05=21.651mm，因为此处 直径为 28mm，因此强度足够。 而 B 处为装轴承，此处设计的尺寸为 25mm，因此强度也足够大。 绘制轴的工作图 （附件） 28 第五章第五章 弹簧的设计弹簧的设计 1 1、弹簧最大载荷、弹簧最大载荷，最大变形量，最大变形量的计算的计算 Fxmax max 由下图 1-7 可求得动轮动片的水平移动最大距离 x=tan=22.50.3057=6.9

27、mm 也即是弹簧的最大变形量。 2 minmaxdd 2 有效拉力 F=，由 P=，得 F=127.1N FfF1F2 kw FV 1000v P1000 即=127.1N，=2=248.88N F1F2F1F2F0 =187.9N，为紧边=60.89N 为松边。 F1F2 由欧拉公式=（ 为包角，单位为 ） F2 1F e f f=，即 f170.89=1.1268 F2 1F 180 89.60 9 . 187 f=0.378 29 图 1-12 动片的受力简图 =127.1=0.378N，即 N=336.24N Ff =Ncos17=321.55N Fx 此时的已知条件为：弹簧的最大工作

28、载荷=321.55N，最大变形量 Fxmax =6.9mm。 max 30 2 2、弹簧丝材料的选择，确定许用应力、弹簧丝材料的选择，确定许用应力， 根据弹簧所受载荷特性，选用类碳素弹簧钢丝，B 级制造，在相关资料中查 得许用应力=0.5，G=80000MPa，与弹簧的簧丝直径有关，假 bb 簧丝 d 设=2.56mm，则对应的许用应力=1620MPa， 簧丝 d b =0.5=0.51620=810MPa b 3 3、初选弹簧指数、初选弹簧指数 C=9C=9 4 4、求簧丝直径、求簧丝直径，由 K=求得曲度系数1.162 簧丝 d 4C4 1C4 C 615 . 0 由1.6=1.6=3.2

29、mm 簧丝 d KFC 810 9321.5541.162 钢丝直径在所预设的范围内，并圆整为= 5mm 簧丝 d 5、由弹簧中径、由弹簧中径=C=95=45mm，符合直径系列，符合直径系列 D2 簧丝 d 6 6、设计弹簧有效圈数、设计弹簧有效圈数 n n，根据 n=1.5 D F 3 2 4 8 G d簧丝 45 55.321 5 3 8 9 . 680000 4 圈，圆整为 2 圈 两端共取三圈死圈，则压缩弹簧总圈数=23=5 圈 n1 7 7、工作极限载荷（、工作极限载荷（类载荷）类载荷） 极限载荷下的变形量1.12=1.126.9=7.7287.7mm lim 工作极限载荷由 F=3

30、21.551.12=360.136N Fxmax lim 8 8、求出弹簧的几何尺寸、求出弹簧的几何尺寸 弹簧丝直径= 5.0mm ，弹簧中径=45mm，弹簧外径 簧丝 d D2 D=50mm D2 簧丝 d 弹簧内径=40mm D1D2 簧丝 d 31 节距 t=0.55=6.88mm，有效圈数 n=3，总圈数 簧丝 d n max 5 9 . 6 =5 圈 n1 弹簧自由长度=ntn15=33.76mm H0n1 为了使弹簧能够更好的工作，初始阶段给弹簧加个初始载荷，也即压缩弹簧的 最小工作载荷=（0.10.5）=0.3321.55=96.465N FminFxmax =1.74mm mi

31、n max max min F F 弹簧在常态下的长度为：=32.0232mm。 H1H0min 32 参考文献参考文献 1机械设计基础，科学出版社,2008 2 自动机与生产线，科学出版社,2006 3 机械制图，华南理工大学出版社,2008 4 适用机械设计手册，机械工业出版社,2010 5 用机械制造工艺设计手册.北京：机械工业出版社，2008 6 机床夹具设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2005 7 机械加工工艺规程制定.北京：机械工业出版社，2005 8 机械制造工艺与夹具.北京：机械工业出版社，2004 33 总结总结 这次设计是大学里的最后一次设计，虽然整个大学生涯也就两三次设计，

32、 但是这一次是综合性的作业，几乎覆盖了大学四年所学的所有知识，如机械设 计，机械制图等等，其中的大部分知识早已淡忘，记得的也只是一些模糊的记 忆而已，为此，我只有更加认真地去完成我的毕业设计，温习以前的书本，查 漏补缺，加深记忆。用了将近两个月的时间把它完成了，这也就意味着四年大 学生活也就差不多结束了！在此时此刻心里百感交集，期间有感动，有失意， 有成功，有失败，但这或许就是人生的真谛。 这次的毕业设计作业跟往常的不一样，这是每个大学毕业生都要经历的重 要环节，正因为其知识面广，所以在设计的过程中遇到了不少困难，先是设计 方案的讨论，从五花八门的方案中得到一致的最优方案花了好多天的时间，另

33、外，此次设计遇到的最大难题还是皮带轮轴的强度校核，平日学习就不是很认 真，算起来什么都不会，这些都废了好大的气力才完成的。 本次毕业设计是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会， 通过这次比较完整设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结 合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时 也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水 平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我 的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都 得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目 的所在。这最后一次的学习，确实让我们收获不少！ 34 致谢致谢 最后，很感谢阅读这篇毕业设计的老师。感谢你们抽出宝贵的时间来阅读 审核这篇毕业设计。 这次毕业设计是对我大学四年所学知识的一次总结，我能够顺利完成这次 设计，得益与指导老师的大力支持和帮助。虽然在此过程中遇过很多棘手的难 题，但在老师及同学的帮助下，都顺利攻克。在本科学习即将结束之际，我向 各位老师和同学表示诚挚的谢意！