【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 XX 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 17 第 4 章 自動(dòng)裝盒機(jī)工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 折盒裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主要工作機(jī)構(gòu)之一的折盒機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析時(shí)都是關(guān)鍵。 折盒裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 折盒動(dòng)作是通過(guò)圓盤帶動(dòng)導(dǎo)桿實(shí)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(yùn)動(dòng)要求： 可進(jìn)行單個(gè)紙盒的折疊 。 按照工藝路線圖 中的運(yùn)動(dòng)路線進(jìn)行折盒。當(dāng)模塊移動(dòng)到圓柱卡臺(tái)的水平位置，折盒裝置啟動(dòng)開(kāi)始整個(gè)折盒過(guò)程 。 要求紙張?jiān)诳ㄅ_(tái)上平穩(wěn)放置，具有一定的定位精度和教高的位置重復(fù)精度 。 要協(xié)調(diào)好每個(gè)推板的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，以及 推角的運(yùn)動(dòng)始停 。 保證整個(gè)折疊過(guò)程中推板和推角的穩(wěn)定運(yùn)行以及模塊的穩(wěn)速移動(dòng)，確保整個(gè)折疊工序的精度和位置精度 。 為保證每秒 2 個(gè)的進(jìn)度，要求兩個(gè)推板和推角要在工作順序上有相當(dāng)好的協(xié)調(diào)性，也就是保證每個(gè)推板和推角在單位時(shí)間內(nèi)要有 2 個(gè)運(yùn)動(dòng)的反復(fù)。也就是要求電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)速是 30rpm，并且保證它們的先后順序。 其中的腿腳在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是利用了一對(duì)嚙合齒輪機(jī)構(gòu)，嚙合齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)了兩個(gè)推角的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而完成了折角的動(dòng)作，如圖 所示。 折角后兩個(gè)推板進(jìn)行有序動(dòng)作完成整個(gè)的折疊過(guò)程。在次過(guò)程中要用到繼電器，因?yàn)槲覀円?進(jìn)行的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析。 所以簡(jiǎn)略地介紹一下就可以，它主要是控制兩個(gè)推板的運(yùn)動(dòng)先后順序，也是折疊順利完成的關(guān)鍵。 XX 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 18 圖 推角裝置 傳送帶與折盒機(jī)構(gòu)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(yùn)送到后面的裝盒機(jī)構(gòu)，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(diào)節(jié)的護(hù)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(jī)構(gòu)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(lái)保證皮帶一直處于張緊狀態(tài)，進(jìn)而保證 紙盒的傳送穩(wěn)定。 另外傳送帶的支架設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)，能適應(yīng)不用高度的應(yīng)用，到達(dá)精簡(jiǎn)目的。 同時(shí)為了確保不使過(guò)多的紙盒停留甚至堆積在傳送帶上，傳送帶的轉(zhuǎn)速要選擇接近且稍微大于折盒機(jī)構(gòu)的效率，即略微大于每秒 2 個(gè)生產(chǎn)速度。 因?yàn)閭魉蛶чL(zhǎng) 330mm，又每個(gè)紙盒的長(zhǎng)度為 80mm，保證間距設(shè)置為100mm，則在傳送帶上不能同時(shí)出現(xiàn) 4 個(gè)以上的紙盒。 因此要求其轉(zhuǎn)速大于或者等于 200mm/在傳送帶上。 與此同時(shí)打印機(jī)構(gòu)的打印頻率要與機(jī)械手相協(xié)調(diào)，這樣才能確保不遺漏傳送帶上的每一個(gè)包裝盒。 XX 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 19 圖 傳送帶 機(jī)械手的設(shè)計(jì) 在整個(gè)包裝機(jī)中，機(jī)械手起到連接折盒機(jī)構(gòu)和折說(shuō)明書機(jī)構(gòu)的作用，將兩者在時(shí)間的協(xié)調(diào)上過(guò)度好，并且把裝好的紙盒運(yùn)送到傳送帶上。 它是由兩組嚙合齒輪完成兩個(gè)自由度的夾緊和翻轉(zhuǎn)，即水平和垂直方向，再由一個(gè)大齒輪保證旋轉(zhuǎn)上面兩個(gè)工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)，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(kāi)動(dòng)作。它由間歇式運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī) （能換向）帶動(dòng)。 當(dāng)紙盒被夾緊以后，第二組嚙合齒輪開(kāi)始運(yùn)作，使得整個(gè)的夾盒裝置在 XX 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 20 豎直方向上翻轉(zhuǎn)，即由水平到豎直，該裝置如圖 所示。 圖 . 翻轉(zhuǎn)裝置 在上述機(jī)構(gòu)完成預(yù)定動(dòng)作后，主電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得整個(gè)裝置旋轉(zhuǎn) 180 度，運(yùn)送到折說(shuō)明書最后一道工序的正下方，將說(shuō)明書直接裝進(jìn)成型的紙盒，然后旋轉(zhuǎn) 90 度，運(yùn)送到傳送帶上，之后循環(huán)以上的工序。 在機(jī)械手整個(gè)的運(yùn)作過(guò)程中，機(jī)械手臂的長(zhǎng)度要根據(jù)折盒裝置和折說(shuō)明書裝置的距離來(lái)確定，其高度由折說(shuō)明書的空間成型機(jī)構(gòu)以及折盒裝置的卡臺(tái)機(jī)構(gòu)來(lái)確定。 同時(shí)傳送帶要與機(jī) 械手協(xié)調(diào)配合，在保證能運(yùn)送到的前提下，還要平穩(wěn)的運(yùn)送到傳送帶上，然后由傳送帶上方的打印裝置進(jìn)行打 印 [8]。 折說(shuō)明書裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本裝置中運(yùn)動(dòng)到了多個(gè)齒輪傳動(dòng)，一是為了減速，二是為了保證兩個(gè)導(dǎo)桿運(yùn)動(dòng)的相異性，從而按工序完成折說(shuō)明書的過(guò)程。 齒輪的選擇和校核 折說(shuō)明書機(jī)構(gòu)是第一次運(yùn)用空間成型機(jī)構(gòu)，將說(shuō)明書一次性要求目的，并且將說(shuō)明書直接運(yùn)送到傳送帶上，與折好的紙盒一起運(yùn)至裝盒機(jī)構(gòu)。如圖 所示。 由圖看出，中間最小的齒輪是主動(dòng)輪，也就是電動(dòng) 機(jī)的輸出軸，因其生產(chǎn)出的說(shuō)明書的數(shù)量以及運(yùn)送速度要和紙盒保持一致，則先確定最大齒輪的轉(zhuǎn)速，整個(gè)機(jī)構(gòu)一次完成一個(gè)說(shuō)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(cuò)，即整個(gè)裝置要做到每秒 2 個(gè)說(shuō)明書運(yùn)送到最上面的導(dǎo)桿 XX 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 21 下面待命，如此的話要求大齒輪的轉(zhuǎn)速為 120rpm，因?yàn)檎麄€(gè)齒輪系是個(gè)減速機(jī)構(gòu)，所以在選定好電動(dòng)機(jī)后去選擇中間的從動(dòng)輪，在本裝置中也可以稱為換向輪。 圖 折說(shuō)明書裝置 選定電動(dòng)機(jī)的輸出功率為 6KW，小齒輪轉(zhuǎn)訴為 300rpm,它和換向輪的齒數(shù)比為 ， 使用壽命為 15 年（設(shè)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(jí)、材料及齒數(shù) 1） 按圖 所示的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 2） 折說(shuō)明書機(jī)構(gòu)屬于一般工作機(jī)，要求精度不是很高，故選用 7 級(jí)精度（ GB10095— 88） 3） 材料選擇。選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為 280HBS，大齒輪為 45 鋼（調(diào)質(zhì)）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(qiáng)度設(shè)計(jì) XX 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 22 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式驚醒計(jì)算，即 ? ?? ? 211 2131 2 .3 2 edHK T u Zt ud ????? （ ） 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 （ 1） 試選載荷系數(shù) K= （ 2） 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)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(qiáng)度極限 1 600MPaHim? ? 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 2 550MPaHim? ? （ 6） 計(jì)算應(yīng)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(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)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(jì)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(jì)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(jì)算齒寬 b 1 1 4 9 .7 0 m m 4 9 .7 0 m mdtbd?? ? ? ? XX 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 23 （ 4）計(jì)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(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) v=,7 級(jí)精度，查得動(dòng)載系數(shù) 。vK ? 直齒輪，假 設(shè) / 100 N /m mAtK F b ? 。查得 ????； 查得使用系數(shù) 1。AK? v=、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)， 2 2 31 .1 2 0 .1 8 ( 1 0 .6 ) 0 .2 3 1 0H d dKb? ?? ?? ? ? ? ? 將數(shù)據(jù)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(shí)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(jì)算模數(shù) m 1 1 1/ / 20 m mtd d z? ? ? 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲計(jì)算公式為 ? ?1212 Fa SadFYYKTm z??? （ ） 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 （ 1） 齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 1 500MPaFE? ? ；大齒輪的彎曲強(qiáng)度疲勞極限 2 380MPaFE? ? ； （ 2） 查得彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) 1 ? ； 2 ? ； （ 3） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 XX 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jì)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 ? 。