【正文】 行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān)。 承諾人（簽名）： 年 月 日 I 摘 要 電池是一種能產(chǎn)生電能的小型裝置，是現(xiàn)代生活中重要的能源。 本文 首先 進(jìn)行 總體的設(shè)計(jì)方案， 擬定螺 旋 傳動(dòng)副為電池送料方案， 對(duì)方案進(jìn)行 特點(diǎn)分析，然后針對(duì)關(guān)鍵傳動(dòng)件設(shè)計(jì) ， 選擇電動(dòng)機(jī)， 對(duì) 重要 零件進(jìn)行強(qiáng)度校核 ， 對(duì) 軸和軸承的壽命 進(jìn) 行計(jì)算校核 ，最后對(duì)重要零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 包括材料的選擇、尺寸的確定、結(jié)構(gòu)工藝性的滿足 、 以及與其他零件的配合的要求等。此外，針對(duì)二次鋰電池的型號(hào) 表示方法是采用五位數(shù) (圓柱型 )或六位數(shù) (方型 )，如 14500、 103450... （ 一 ） 常見(jiàn)電池型號(hào)、尺寸對(duì)照表 編號(hào) 美國(guó)型號(hào) 中國(guó)俗稱 尺寸（平頭） 1 AAAA AAAA 直徑 177。 2 AAA 7 號(hào) 直徑 177。 3 AA 5 號(hào) 直徑 177。 4 A A 直徑 177。 5 SC SC 直徑 177。 6 C 2 號(hào) 直徑 177。 7 D 1 號(hào) 直徑 177。 8 N N 直徑 177。 9 F F 直徑 177。 平頭，指的是電池正極是平的，沒(méi)有突起，使用做電池組點(diǎn)焊使用的電池芯，一般同等型號(hào)尖頭的（可以用作單體電池供電的），在高度上就多了 。還有，電池很多的時(shí)候并不是規(guī)規(guī)矩矩的＂ AAA， AA， A， SC， C， D， N， F＂這些 主型號(hào)，前面還時(shí)常有分?jǐn)?shù)＂ 1/3， 2/3， 1/2， 2/3， 4/5， 5/4， 7/5＂，這些分?jǐn)?shù)表示的是池體相應(yīng)的高度，例如＂ 2/3AA＂就是表示高是一般 AA 電池的 2/3 的充電電池；再如＂ 4/5A＂就是表示高是一般 A 電池的 4/5 的充電電池。常見(jiàn)的型號(hào)： 14500， 14650, 17490， 18500, 18650， 26500。若厚度數(shù)值大于寬度數(shù)值，則厚度 要 *，例如 433861 即 （ 43*） 3861mm。按組成的各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的不同，機(jī)構(gòu)可分為平面機(jī)構(gòu)（如平面連桿機(jī)構(gòu)、圓柱齒輪機(jī)構(gòu)等）和空間機(jī)構(gòu)（如空 間連桿機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)等）；按運(yùn)動(dòng)副類別可分為低副機(jī)構(gòu)（如連桿機(jī)構(gòu)等）和高副機(jī)構(gòu)（如凸輪機(jī)構(gòu)等）；按結(jié)構(gòu)特征可分為連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、斜面機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)等；按所轉(zhuǎn)換的運(yùn)動(dòng)或力的特征可分為勻速和非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、換向機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等 ；按功用可分為安全保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)、聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)、擒縱機(jī)構(gòu)等。隨著時(shí)代的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，包裝機(jī)械在包裝領(lǐng)域中正起著越來(lái)越大的作用，其主要作用有以下幾點(diǎn)： (1) 可大 大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 (2) 能有效地保證包裝質(zhì)量。這對(duì)出口商品尤為重要，只有機(jī)械包裝，才能達(dá)到包裝規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化，符合集合包裝的要求。如真空包裝、充氣包裝、貼體包裝、等壓灌裝等，都是手工包裝無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，只能用機(jī)械 包裝實(shí)現(xiàn)。如用手工包裝體積大、重量重的產(chǎn)品，既耗體力，又不安全；而對(duì)輕小產(chǎn)品，由于頻率較高，動(dòng)作單調(diào)，易使工人得職業(yè)病。對(duì)于某些嚴(yán)重影響身體健康的產(chǎn)品，如粉塵嚴(yán)重、有毒的產(chǎn)品有刺激性、放射性的產(chǎn)品，用手工包裝難免危害健康，而機(jī)械包裝則可避免，且能有效地保護(hù)環(huán)境不被污染。如棉花、煙葉、絲、麻等，采用壓縮包裝機(jī)壓縮打包，可大大縮小體積，從而降低包裝成本。 (7) 能可靠地保證產(chǎn)品衛(wèi)生某些產(chǎn)品。 (8) 可促進(jìn)相關(guān)工業(yè)的發(fā)展。 中國(guó)包裝機(jī)械的發(fā)展 中國(guó)包裝機(jī)械起步較晚，起于上個(gè)世紀(jì) 70 年代，北京市商業(yè)機(jī)械研究所 在研究了日本的包裝機(jī)械后，完成制造了中國(guó)第一臺(tái)包裝機(jī)，經(jīng)過(guò) 20 多年的發(fā)展，中國(guó)包裝機(jī)械已成為機(jī)械工業(yè)中十大行業(yè)之一，為中國(guó)包裝工業(yè)快速發(fā)展提供了有力的保障，有些包裝機(jī)械填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，已能基本滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，部分產(chǎn)品還有出口。在行業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)也存在一系列的問(wèn)題，現(xiàn)階段中國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)水平還不夠高。從現(xiàn)階段情況看，全球的包裝機(jī)械需求以每年 %的速度增長(zhǎng)。但未來(lái)包裝設(shè)備生產(chǎn)增長(zhǎng)最快的是在發(fā)展中的國(guó)家和地區(qū)。而 中國(guó)自加入世貿(mào)組織以來(lái)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，中國(guó)的包裝機(jī)械水平提升非?？?，與世界的先進(jìn)水平差距逐漸縮小。 本課題 研究目的和要求 通過(guò)對(duì)電池包裝送料裝置機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步鞏固與深化學(xué)生對(duì)理論課程及實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中所學(xué)知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本技能來(lái)分析和解決相關(guān)專業(yè)問(wèn)題，以及收集、整理、分析、利用資料的能力，使學(xué)生受到工程師工作能力的綜合訓(xùn)練，提高學(xué)生的獨(dú)立工作能力與綜合素質(zhì)。 電池包裝機(jī)的傳動(dòng)原理 圖 21 電池包裝機(jī)整體方案 五號(hào) 電池包裝 機(jī)的總 體 傳動(dòng)方案如上圖 21 所示，它 由 1 個(gè)電池集料槽、 4 個(gè)電池通道、 4 個(gè)推桿、 1 個(gè)真空吸盤、 1 把切斷刀、膠輥、包裝袋托架 等組成。此時(shí)的電池 已經(jīng) 進(jìn)入 二 號(hào)通道， 二號(hào)通道的 電動(dòng)推桿將橫放的電池推入到由吸盤吸起的包裝袋內(nèi)（ 吸盤由電磁閥通電控制工作，上 吸盤 和切斷刀連接在另一 電磁閥 推桿上，上 吸盤 及切斷刀 能 隨電磁閥推桿 上下運(yùn)動(dòng) ，推桿向下運(yùn)動(dòng)時(shí) 帶著切刀 將 包裝袋切斷， 推桿向上運(yùn)動(dòng)時(shí) 吸 盤 提 起包裝袋向上提升 2 厘米）， 第三 通道的 推桿將縱向的含在包裝袋里的電池推入到 四號(hào) 通道，最后由第 四號(hào)通道的 推桿將電池推送到傳送帶 ， 傳送帶 由 一步電動(dòng)機(jī)控制，傳送帶上有等間距的 小格，每一小格能容納兩節(jié)五號(hào)電池 ，每次工作時(shí)格子底部與電池底部在同一水平面 ， 電池經(jīng)傳送帶送入高溫箱 ， 出來(lái)冷卻 即 達(dá)到包裝效果。 對(duì)于本 五號(hào)電池 傳動(dòng)方案 ： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造調(diào)試方便， 由于采用了四個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)及兩個(gè)電磁閥，因此要對(duì)協(xié)調(diào)控制要求較高。 圖 31 電動(dòng)推桿傳動(dòng)方案 伺服電機(jī)的選擇 1）機(jī)電領(lǐng)域中伺服電機(jī)的選擇原則 現(xiàn)代機(jī)電行業(yè)中經(jīng)常會(huì)碰到一些復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，這對(duì)電機(jī)的動(dòng)力荷載有很大影響。首先要選出滿足給定負(fù)載要求的電動(dòng)機(jī)，然后再?gòu)闹邪磧r(jià)格、重量、體積等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)選擇最適合的電機(jī)。很顯然，電機(jī)的最大功率 P 電機(jī)，最大 應(yīng)大于工作負(fù)載所需的峰值功率 P 峰值 ，但僅僅如此是不夠的，物理意義上的功率包含扭矩和速度兩部分，但在實(shí)際的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中它們是受限制的。電機(jī)的最大速度決定了減速器減速比的上限， n 上限 =? 峰值，最大 /? 峰值 ，同樣，電機(jī)的最大扭矩決定了減速比的下限， n 下限 =T 峰值 /T 電機(jī)，最大 ，如果 n 下限 大于 n上限 ，選擇的電機(jī)是不合適的。只用峰值功率作為選擇電機(jī)的原則是不充分的，而且傳動(dòng)比的準(zhǔn)確計(jì)算非常繁瑣。這種方法的優(yōu)點(diǎn)：適用于各種負(fù)載情況；將負(fù)載和電機(jī)的特性分離開(kāi)；有關(guān)動(dòng)力的各個(gè)參數(shù)均可用圖解的形式表示并且適用于各種電機(jī)。 在電機(jī)和負(fù)載之間的傳動(dòng)比會(huì)改變電機(jī)提供的動(dòng)力荷載參數(shù)。選擇一個(gè)合適的傳動(dòng)比就能平衡這相反的兩個(gè)方面。一是，從電機(jī)得到的最大速度小于電機(jī)自身的最大速度 ? 電機(jī)，最大 ；二是，電機(jī)任意時(shí)刻的標(biāo)準(zhǔn)扭矩小于電機(jī)額定扭矩 M 額定 。 t—— 時(shí)間 ，包裝頻率為每分鐘 20 個(gè)，則每包裝一個(gè)的時(shí)間為 3 秒， 則推桿推動(dòng) 運(yùn)動(dòng) 過(guò)程所用時(shí)間不超過(guò) 3 秒，現(xiàn)令推桿推動(dòng)時(shí)間為 1 秒， 退回時(shí)間為 1 秒，停頓 秒， 所以 1 0 .0 8 5 5 6 0 5 .1 31SV t ?? ? ?m/min 2 0 .0 9 0 7 5 6 0 5 .4 51V ???m/min 3 0 .1 1 7 6 0 7 .0 21V ???m/min 電池包裝機(jī)送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 4 0 .1 4 3 2 5 6 0 8 .60 .5V ???m/min （ 2）電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速 電機(jī)選擇首先依據(jù) 推桿 快速行程速度。 3m a x m a x10hVunnP ?? ? ? 式中， maxn 為電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速（ rpm）； n 為 移動(dòng) 時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速（ rpm）； ma xV 為直線運(yùn)行速度（ m/min）； u 為系統(tǒng)傳動(dòng)比， u=n 電機(jī) /n絲杠 =1； hP 絲杠導(dǎo)程（ mm） ， 4hP mm? 。 3)根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩選擇伺服電機(jī) 根據(jù)伺服電機(jī)的工作曲線，負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足：當(dāng) 設(shè)備 作空載運(yùn)行時(shí)，在整個(gè)速度范圍內(nèi)，加在伺服電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)在電機(jī)的連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)，即在工作曲線的連續(xù)工作區(qū) ；最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩，加載周期及過(guò)載時(shí)間應(yīng)在特性曲線的允許范圍內(nèi)。 CL TLFT ??? ??2 式中， LT 為折算到電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩（ ）； F 為軸向移動(dòng) 滑塊 時(shí)所需的力（ N）；L 為電機(jī)每轉(zhuǎn)的機(jī)械位移量（ m） L=； CT 為絲杠軸承等摩擦轉(zhuǎn)矩折算到電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩（ ） ， ? ； ? 為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率。 所以 5 15 8cF F W N?? ? ? ? ? ? 計(jì)算轉(zhuǎn)矩時(shí)下列幾點(diǎn)應(yīng)特 別注意。通常，僅僅從滑塊的重量和摩擦系數(shù)來(lái)計(jì)算的轉(zhuǎn)矩很小的。 （ b） 由于軸承，螺母的預(yù)加載，以及絲杠的預(yù)緊力滾珠接觸面的摩擦等所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩均不能忽略。這樣的轉(zhuǎn)矩回應(yīng)影響整個(gè)轉(zhuǎn)矩。 （ c） 切削力的反作用力會(huì)使工作臺(tái)的摩擦增加，以此承受切削反作用力的點(diǎn)與承受驅(qū)動(dòng)力的點(diǎn)通常是分離的。當(dāng)計(jì)算切削期間的轉(zhuǎn)矩時(shí)，由 于這一載荷而引起的摩擦轉(zhuǎn)矩的增加應(yīng)給予考慮。已得出正確的數(shù)值。當(dāng)計(jì)算負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，請(qǐng)盡量借助測(cè)量同種機(jī)械上而積累的參數(shù)，來(lái)得到正確的數(shù)據(jù)。 推桿（ 螺母 ） 應(yīng)該具有較低的摩擦系數(shù)和較高的耐磨性，一般可選用鑄造青銅，如ZCuSn10P ZCuSn5Pb5Zn5 及 ZCuAl10Fe3，要求較低 時(shí)可采用耐磨鑄鐵 ，本推桿要求不高，采用 球墨 鑄鐵 QT40017。因此。 材料 許用應(yīng)力 [σ] [ b? ] [? ] 螺桿 鋼 3~5s? 螺母 青銅 40～ 60 30～ 40 耐 磨 鑄鐵 50～ 60 40 鑄鐵 45～ 55 40 鋼 [σ] 注： s? 為材料屈服極限； 載荷穩(wěn)定時(shí)，許用應(yīng)力取大值。 螺紋牙危險(xiǎn)剖面ａ－ａ的彎曲強(qiáng)度條件為 2 223 3 8 1 .52 0 .0 1 6 [ ]3 .1 4 1 0 3 86bbF hFhM z M p aDbW D b z??? ?? ??? ? ? ? ? ?? ? ? 符合強(qiáng)度要求。螺桿危險(xiǎn)剖面上既有壓縮（或拉伸）應(yīng)力，又有扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力。按第四強(qiáng)度理論，其危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度條件為 電池包裝機(jī)送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 ? ?222232 11323348 103 ( ) 774QeF Tdd? ? ??????? ??? ? ?