【文章內容簡介】 XX 大學本科生畢業(yè)設計（論文）專用紙 17 第 4 章 自動裝盒機工作機構設計 折盒裝置的結構設計 主要工作機構之一的折盒機構在設計和運動分析時都是關鍵。 折盒裝置的結構設計 折盒動作是通過圓盤帶動導桿實現(xiàn)折疊工序的，因此折盒裝置要滿足以下的基本要求和運動要求： 可進行單個紙盒的折疊 。 按照工藝路線圖 中的運動路線進行折盒。當模塊移動到圓柱卡臺的水平位置，折盒裝置啟動開始整個折盒過程 。 要求紙張在卡臺上平穩(wěn)放置，具有一定的定位精度和教高的位置重復精度 。 要協(xié)調好每個推板的運動時間，以及 推角的運動始停 。 保證整個折疊過程中推板和推角的穩(wěn)定運行以及模塊的穩(wěn)速移動，確保整個折疊工序的精度和位置精度 。 為保證每秒 2 個的進度，要求兩個推板和推角要在工作順序上有相當好的協(xié)調性，也就是保證每個推板和推角在單位時間內要有 2 個運動的反復。也就是要求電機輸出軸的轉速是 30rpm，并且保證它們的先后順序。 其中的腿腳在設計結構是利用了一對嚙合齒輪機構，嚙合齒輪的轉動帶動了兩個推角的運動，進而完成了折角的動作，如圖 所示。 折角后兩個推板進行有序動作完成整個的折疊過程。在次過程中要用到繼電器，因為我們要 進行的機構設計和運動分析。 所以簡略地介紹一下就可以，它主要是控制兩個推板的運動先后順序，也是折疊順利完成的關鍵。 XX 大學本科生畢業(yè)設計（論文）專用紙 18 圖 推角裝置 傳送帶與折盒機構的配合 在以上全都保證的前提下，模塊卸下成型的紙盒帶傳送帶上，由其運送到后面的裝盒機構，在次期間要保證紙盒的平穩(wěn)，所以在傳送帶的兩端加上可以調節(jié)的護桿，另外要是傳送帶的皮帶有足夠的粗糙度，保證紙盒在上面不出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，傳送帶的機構如圖 所示： 其中為了確保皮帶不打滑，在其下面增加了張緊輥來保證皮帶一直處于張緊狀態(tài)，進而保證 紙盒的傳送穩(wěn)定。 另外傳送帶的支架設計成可調節(jié)，能適應不用高度的應用，到達精簡目的。 同時為了確保不使過多的紙盒停留甚至堆積在傳送帶上，傳送帶的轉速要選擇接近且稍微大于折盒機構的效率，即略微大于每秒 2 個生產速度。 因為傳送帶長 330mm，又每個紙盒的長度為 80mm，保證間距設置為100mm，則在傳送帶上不能同時出現(xiàn) 4 個以上的紙盒。 因此要求其轉速大于或者等于 200mm/在傳送帶上。 與此同時打印機構的打印頻率要與機械手相協(xié)調，這樣才能確保不遺漏傳送帶上的每一個包裝盒。 XX 大學本科生畢業(yè)設計（論文）專用紙 19 圖 傳送帶 機械手的設計 在整個包裝機中，機械手起到連接折盒機構和折說明書機構的作用，將兩者在時間的協(xié)調上過度好，并且把裝好的紙盒運送到傳送帶上。 它是由兩組嚙合齒輪完成兩個自由度的夾緊和翻轉，即水平和垂直方向，再由一個大齒輪保證旋轉上面兩個工作臺的旋轉，夾盒裝置如圖 所示。 圖 夾盒裝置 其中齒輪為不全齒的齒輪，夾 板與齒輪外邊緣一體，完成張合的夾緊和松開動作。它由間歇式運動的電動機 （能換向）帶動。 當紙盒被夾緊以后，第二組嚙合齒輪開始運作，使得整個的夾盒裝置在 XX 大學本科生畢業(yè)設計（論文）專用紙 20 豎直方向上翻轉，即由水平到豎直，該裝置如圖 所示。 圖 . 翻轉裝置 在上述機構完成預定動作后，主電機轉動，使得整個裝置旋轉 180 度，運送到折說明書最后一道工序的正下方，將說明書直接裝進成型的紙盒，然后旋轉 90 度，運送到傳送帶上，之后循環(huán)以上的工序。 在機械手整個的運作過程中，機械手臂的長度要根據折盒裝置和折說明書裝置的距離來確定，其高度由折說明書的空間成型機構以及折盒裝置的卡臺機構來確定。 同時傳送帶要與機 械手協(xié)調配合，在保證能運送到的前提下，還要平穩(wěn)的運送到傳送帶上，然后由傳送帶上方的打印裝置進行打 印 [8]。 折說明書裝置的結構設計 本裝置中運動到了多個齒輪傳動，一是為了減速，二是為了保證兩個導桿運動的相異性，從而按工序完成折說明書的過程。 齒輪的選擇和校核 折說明書機構是第一次運用空間成型機構，將說明書一次性要求目的，并且將說明書直接運送到傳送帶上，與折好的紙盒一起運至裝盒機構。如圖 所示。 由圖看出，中間最小的齒輪是主動輪，也就是電動 機的輸出軸，因其生產出的說明書的數(shù)量以及運送速度要和紙盒保持一致，則先確定最大齒輪的轉速，整個機構一次完成一個說明書的折疊，因此在速度上要求高了，在工序上更不能有差錯，即整個裝置要做到每秒 2 個說明書運送到最上面的導桿 XX 大學本科生畢業(yè)設計（論文）專用紙 21 下面待命，如此的話要求大齒輪的轉速為 120rpm，因為整個齒輪系是個減速機構，所以在選定好電動機后去選擇中間的從動輪，在本裝置中也可以稱為換向輪。 圖 折說明書裝置 選定電動機的輸出功率為 6KW，小齒輪轉訴為 300rpm,它和換向輪的齒數(shù)比為 ， 使用壽命為 15 年（設每年工作 300 天），兩班制，帶式輸出平穩(wěn)，換向不變。 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 1） 按圖 所示的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。 2） 折說明書機構屬于一般工作機，要求精度不是很高，故選用 7 級精度（ GB10095— 88） 3） 材料選擇。選擇小齒輪材料為 40Cr（調質），硬度為 280HBS，大齒輪為 45 鋼（調質）硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS。 4） 選擇小齒的齒數(shù)為 1 20z? ，大齒數(shù)為 21 1 .2 5 2 0 2 5z uz? ? ? ? 按齒面接觸強度設計 XX 大學本科生畢業(yè)設計（論文）專用紙 22 由設計計算公式驚醒計算，即 ? ?? ? 211 2131 2 .3 2 edHK T u Zt ud ????? （ ） 1） 確定公式內的各計算數(shù)值 （ 1） 試選載荷系數(shù) K= （ 2） 計算小齒輪傳遞的轉距 T=? 1 5 110/Pn=? 510 ? 10/300=? 410Nmm （ 3） 查表選取齒寬系數(shù) 1d?? （ 4） 查表得材料的彈性影響系數(shù) 1/218 9. 8M PaEZ ? （ 5） 按齒面硬度得小齒輪的接觸疲勞強度極限 1 600MPaHim? ? 大齒輪的接觸疲勞強度極限 2 550MPaHim? ? （ 6） 計算應力循環(huán)次數(shù) i i iN njL? （ ） 911 6 0 3 0 0 ( 2 8 3 0 0 1 5 ) 1 .2 9 6 1 0hN n jL? ? ? ? ? ? ? ? ? 992 96 10 / 5 36 8 10N ? ? ? ? （ 7） 查表得接觸疲勞壽命系數(shù) 120 N H NKK??； 2 ? （ 8） 計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為 1%，安全 系數(shù) S=1，得 ? ? 111 0 . 9 6 0 0 5 4 0 M PaH N H imH K M P aS?? ? ? ? ? ? ? 222 0 . 9 5 5 0 5 2 2 . 5 M PaH N H imH K M P aS?? ? ? ? ? 2） 計算 （ 1） 試算小出論分度圓直徑 1td ，代入 ? ?H? 中教小的值， ? ?? ? 211 2131 2 .3 2 edHK T u Zt ud ???? ? ? （ 2）計算圓周速度 v 11 4 9 . 7 3 0 0 0 . 7 8 m /s6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0tdnv ? ? ??? ? ??? （ 3）計算齒寬 b 1 1 4 9 .7 0 m m 4 9 .7 0 m mdtbd?? ? ? ? XX 大學本科生畢業(yè)設計（論文）專用紙 23 （ 4）計算齒寬與齒高之比 b/h 模數(shù) 11/ / 20 m mttm d z? ? ? 齒高 2 .2 5 2 .2 5 2 .4 8 5 5 .5 9 1 m mthm? ? ? ? b/h=（ 5） 計算載荷系數(shù) 根據 v=,7 級精度，查得動載系數(shù) 。vK ? 直齒輪，假 設 / 100 N /m mAtK F b ? 。查得 ????； 查得使用系數(shù) 1。AK? v=、小齒輪相對支承非對稱布置時， 2 2 31 .1 2 0 .1 8 ( 1 0 .6 ) 0 .2 3 1 0H d dKb? ?? ?? ? ? ? ? 將數(shù)據帶入后得 2 2 31 .1 2 0 .1 8 ( 1 0 .6 ) 0 .2 3 1 0H d d? ?? ?? ? ? ? ?=1..085 由 b/h=, ? ? 查圖表得 。FK ? ? 故載荷系數(shù) 1 1. 12 1. 2 1. 08 5 1. 45 8A v H HK K K K K??? ? ? ? ? ? （ ） （ 6）按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑， 331 1 1/ 4 9 .7 1 .4 5 8 / 1 .3 5 1 .6 4 m mtd d K K? ? ? ? （ 7）計算模數(shù) m 1 1 1/ / 20 m mtd d z? ? ? 按齒根彎曲強度設計 彎曲計算公式為 ? ?1212 Fa SadFYYKTm z??? （ ） 1） 確定公式內的各計算數(shù)值 （ 1） 齒輪的彎曲疲勞強度極限 1 500MPaFE? ? ；大齒輪的彎曲強度疲勞極限 2 380MPaFE? ? ； （ 2） 查得彎曲疲勞強度壽命系數(shù) 1 ? ； 2 ? ； （ 3） 計算彎曲疲勞許用應力 XX 大學本科生畢業(yè)設計（論文）專用紙 24 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=，得 ? ? 111 0 . 8 5 5 0 0 3 0 3 . 5 7 M P a1 . 4F N F EF K S?? ?? ? ? ? ? 222 0 . 8 8 3 8 0 2 3 8 . 8 6 M Pa1 . 4F N F EF K S?? ?? ? ? （ 4） 計算載荷系數(shù) K 1 1. 12 1. 2 1. 35 1. 81 4A v H HK K K K K??? ? ? ? ? ? （ 5） 查取齒形系數(shù) 查得 1 ? ； 2 ? 。