1112纸箱胶带封箱机设计.doc

纸箱胶带封箱机设计摘 要在本设计中，主要完成了对纸箱胶带封箱机设计方案的确定，确定了适合的设计方案，并对胶带封箱机传动和结构进行了设计，分析了胶带封箱机的工作过程。设计了主要部件的结构及尺寸，并对各部分进行了校核。设计中主要包括链轮、带轮、轴等传动件的设计，以及一些其他非标准件的设计，还有对于一些标准件，如轴承、螺母等的选择。又介绍了连杆机构的设计过程和整机的润滑。此外，还绘制了一些非标准件的零件图，及整机的装配图。设计、安装自动包装机械，无论是从提高产品质量、生产效率，还是从消除加工误差、减轻劳动强度方面，都表现出十分明显的作用。胶带封箱机是专为产品的封箱而设计的。关键词：封箱机；链轮；带轮；连杆机构；装配图AbtractIn this design, the main completed carton tape sealing machine design to determine to determine the appropriate design, and tape sealing machine drive and structure design, analysis of the tape sealing machine works. Design of the main components of the structure and size, and each part was checked. Design including sprockets, pulleys, drive shafts and other parts of the design, as well as some other non-standard pieces of the design, there are some standard parts such as bearings, nuts and other choices. Linkage also introduced the design process and machine lubrication. In addition, some non-standard items to draw the parts diagram, and the overall assembly diagram. Design, installation of automatic packaging machinery, both from the improvement of product quality, production efficiency, or from the elimination of processing errors, reduce labor intensity, have shown a very significant role. Tape sealing machine is designed for sealing products are designed.字典Key word ：Sealing machine; Chain wheel; Belt pulley; Linkage; Assembly draw目 录摘 要IAbtractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 本课题在国内外的研究现状11.2.1本课题在国外的现状及发展11.2.2本课题在国内的现状及发展21.3 课题研究的内容以及采取的方法21.4 纸箱胶带封箱机的技术指标2第2章 使用性分析及方案的确定32.1 使用性分析32.1.1使用功能的要求32.1.2劳动保护和环境保护要求32.1.3寿命和可靠性要求32.2 驱动系统的选择42.3 传动方案的确定42.4 执行机构5第3章 电动机的选择及相关参数的确定63.1 选择电动机63.1.1电动机的性能和分类63.1.2选择电动机应综合考虑的问题63.1.3选择电动机类型63.1.4选择电动机的容量73.2 计算传动装置的总传动比和分配各级传动比83.3 计算传动装置的运动和动力参数93.3.1各轴的转速93.3.2各轴的功率93.3.3各轴的扭矩9第4章 传动装置的设计与计算104.1 滚子链传动的设计104.1.1选择链轮齿数104.1.2计算当量的单排链的计算功率104.1.3确定链条型号和节距104.1.4计算链节数和中心距114.1.5计算链速，确定润滑方式114.1.6计算链运动作用在轴上的压轴力114.2 滚子链轮主动轮的结构设计124.3 滚子链轮从动轮的结构设计14第5章 执行机构的设计计算165.1 运输带的类型的选择165.2 带的设计计算165.3 带轮结构和尺寸计算18第6章 主轴部分的设计计算196.1 轴的类型选定196.2 主轴的结构设计及材料的选择196.2.1拟定轴上零件的装配方案196.2.2轴上零件的定位206.2.3轴材料的选择206.3 各轴段直径和长度的确定206.3.1初步确定主轴的最小直径206.3.2轴上各段长度和直径的初步确定216.3.3轴承与轴上配件的选择216.3.4精确确定各轴段的尺寸226.4 主轴的载荷分析226.4.1轴的受力确定226.4.2支反力的计算236.4.3弯矩扭矩的计算236.5 轴的校核246.5.1按弯扭合成应力校核轴的强度246.5.2精确校核轴的疲劳强度246.6 轴承的强度校核26第7章 各部分的结构设计及工作原理287.1 整机的功能介绍287.2 各部分的结构及工作原理的介绍287.2.1工作台的结构及高度的调节287.2.2下刀架的固定297.2.3辊轮的固定307.3 上下传动机构307.4 刀架部件的设计307.4.1刀架部件的结构307.4.2刀架部件的工作原理307.4.3刀片的设计317.5 压带机构的设计31第8章 主要部件的故障及排除方法338.1 各部件的操作及调整方法338.2 胶带封箱机安装注意四点338.3 胶带的安装348.4 封箱作业348.5 胶带封箱机一般故障的排除方法358.5.1胶带贴与纸箱过紧或压不过去（箱子没压牢）358.5.2胶带贴与纸箱过松358.5.3胶带切断处有撕裂痕迹或切不断358.5.4胶带偏离箱体中心358.5.5胶带出现倒卷358.6 胶带封箱机的日常维护358.6.1胶带封箱机的维修与清洁358.6.2胶带封箱机维修时的安全警告36第9章 胶带封箱机零件部件的润滑37结 论39参考文献40致 谢41第1章 绪论1.1 课题背景包装机械能大幅度地提高生产效率，加快产品的不断更新；降低降低劳动强度，改善劳动条件；能节约材料，降低成本，保护环境；有利于被包装产品的卫生，提高产品质量。增强市场销售的竞争力；延长产品的保质期，方便产品的流通；可减少包装场地的面积，节约基建投资。因此，设计、安装自动包装机械，无论是从提高产品质量、生产效率，还是从消除加工误差、减轻劳动强度方面，都表现出十分明显的作用。封箱机主要适用于纸箱的封箱包装，既可单机作业，也可与流水线配套使用，广泛应用在家用电器、纺织、食品、百货、医药、化工等行业。封箱机采用胶带对纸箱封口，经济快速、容易调整，可一次完成上、下自动封箱动作，能大幅度地提高生产效率，加快产品的不断更新；降低劳动强度，改善劳动条件；更可提高产品形象，如采用印字胶带，尤其是对食品、饮料、药品等行业都是至关重要的。我国是一个机械制造大国，自动化水平在工业中的应用不断提高，应用范围正在拓展。包装机械是包装工业的重要基础，在轻工机械中占有重要的地位。包装机械为包装业提供重要技术保障，对包装业的发展起着重要的作用，包装机械是使产品包装实现机械化、自动化的根本保障。1.2 本课题在国内外的研究现状1.2.1本课题在国外的现状及发展美国、日本、德国、意大利是世界上包装机械的四大强国。美国是世界上包装机械发展历史较长的国家，早已形成了独立完整的包装机械体系，其品种和产量均居世界之首。从20世纪90年代起，美国始终保持着世界最大包装机械生产和消费大国的地位。其产品以高大、及精尖产品居多，机械与计算机紧密结合，实现机电一体化控制。日本的包装机械制造厂以中小企业为主，包装机械以中小型单机为主，具有体积小、精密度高，易安装、操作方便、自动化程度高等优点。90年代以来，已将变频调整，光电追踪、无触点电子开关、动态数据显示等技术运用在包装机械中。德国的包装机械在计量、制造、技术性能方面居领先地位，特别以啤酒、饮料灌装设备具有告诉、成套、自动化程度高、可靠性好等而享誉全球。一些大公司生产的包装机械集机、电、仪及微机控制于一体，采用光电感，以光标控制，并配有防静电装置。其大型自动包装机械不仅包装容积大，能集制袋、称重、充填、抽真空、封口等工序一台单机上完成。意大利是仅次于德国的第二大包装机械出口国。意大利的包装机械多用于食品工业，具有行性能优良、外观考究、价格便宜等特点。1.2.2本课题在国内的现状及发展我国包装机械起步较晚，20世纪80年代以前发展缓慢，只能生产几种水平很低的包装机械。80年代以后，由于改革开放，经济迅猛发展，社会对包装机械的需求不断增加，年平均增长速度大于30，现在我国以成为世界包装机械生产和消费大国之一。但由于没有技术储备，引进技术、消化吸收工作不力，使企新产品少，缺乏竞争力，造成了产品多年一贯制，制约了行业的发展。目前，世界各国对集机、电、气、光、声、磁为一体的高新技术，这也是我国包装行业的发展方向，并不应求大求全，而应求精求专。1.3 课题研究的内容以及采取的方法课题研究内容为：封箱机的原理及结构，首先制定出设计过程中各部分的方案，如传动方案、结构方案、压带机构、封箱机构的方案等，利用方案的对比的要求，确定最佳方案，然后根据这套方案进行具体设计，如强度校核、尺寸选择、材料选择等。拟采用的方法是理论推导和计算绘图分析的方法。机械装备现代设计方法也为我们提出了很多的新思路，如机构的运动分析、机构的力学分析、利用CAD/CAM进行设计等。在设计过程中我们应该综合运用这些方法，可以使设计更为细致。另外，要使我们的设计尽量优化，以达到符合要求的性价比。1.4 纸箱胶带封箱机的技术指标1）外型尺寸（长×宽×高）：1550mm×790mm×13801460mm2）工作台面高度：750mm×785mm3）封箱速度：15箱/min4）长×宽×高：180mm×150mm×125mm5）材质：OPP、PVC胶带6）胶带宽度：36mm、48mm、60mm7）封箱质量： 封箱应平整、牢固、无明显皱折； 封合平整、牢固、规范、美观，不会撕箱。第2章 使用性分析及方案的确定2.1 使用性分析2.1.1使用功能的要求纸箱胶带封箱机是指用即贴胶带封纸箱封口，经济快速、容易调整，可一次完成上、下封箱动作，也可以采用印字胶带，更可提高产品形象，是自动化包装企业的首选。封箱机的关键部件是驱动电机。要使机器具备预定的使用功能，主要靠正确的选择机器的工作原理和精确的设计，使用能够全面实现功能要求的执行机构，传动装置和原动机，并进行合理的配置、安装必要的辅助系统。2.1.2劳动保护和环境保护要求1）要使多设计的机器符合劳动保护法规的要求。设计时要按照人机工程学（ergonomics）的观点尽可能减少手柄的数量，操作手柄及按钮等应防止在便于操作的位置，合理地规定操作时的驱动力，操作方法要符合人们的心理和习惯。同时，设置完善的安全防护及保安装置、报警装置、显示装置等，并根据工程美学的原则美化机器的外形及外部色彩。使操作者有一个安全、舒适的环境，不易产生疲劳。这也有助于提高劳动生产率和产品质量。2）要把环境保护提高到一个重要的位置。改善机器及操作者周围的环境，如降低机器运转时的噪声水平，防止有毒、有害介质的渗漏及对废水、废气和废液进行有效的治理等以满足环境保护法规对生产环境提出的要求。2.1.3寿命和可靠性要求任何机器都要求能在寿命下地工作。随着机器的功能愈来愈先进，结构愈来愈复杂，发生故障的可能环节也愈来愈多。机器工作的可靠性收到了愈来愈大的挑战。在这种情况下，人们对机器除了习惯上对工作寿命的要求外，明确地对可靠性也提出要求是自然的。机器可靠性的高低是用可靠度来衡量的。机器的可靠度R是指在规定的使用时间（寿命）内和预定的环境条件下机器能够正常工作的概率。机器不能正常工作，即机器由于某种故障而不能完成其预定的功能称为失效。已有愈来愈多的机器设计和生产部门，特别是那些因机器失效将造成巨大损失的部门。在设计时对机器的每个零件的可靠性提出要求，采用备用系统和使用中对机器加强维护和检测和提高机器的可靠性。2.2 驱动系统的选择驱动系统是整部机器的动力来源。普通驱动方式分为：电机驱动、液压驱动、气压驱动。封箱机工作环境一般，相比较之下，选择电动机驱动。电动机价格比较便宜，安装调试方便，维修方便。2.3 传动方案的确定合理的传动方案，应满足工作机的性能要求、工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、加工方便、陈本低廉、效率高和使用维护方便等。当采用多级传动时，应合理地选择传动零件和他们之间的传动次序，扬长避短，力求方案合理。常需要考虑以下几点：1）齿轮传动的主要特点是：效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长、传动比稳定。其缺点是制造及安装精度要求较高，且价格昂贵，不宜用于传动距离过大的场合。由于封箱机对运动精度要求不高，且齿轮制造价格高，故不适于用齿轮传动。在此次毕业设计中我们选用了链传动。2）带传动的主要特点是：结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸震等特点，但其承载能力较小，传递相同转矩时结构尺寸较其他传动形式大，由于封箱机的电动机和工作机间的距离较小，若用带传动，其中心距会较小，则包角较小，带传动会发生打滑，所以不选用带传动。3）蜗杆传动平稳，传动比大，但传动效率低，适用于中、小功率间歇运转的场合。当和齿轮传动同时应用时，应布置在高速级，使其工作齿面间有较高的相对滑动速度，利于形成流体动力润滑油膜，提高效率，延长寿命。4）原锥齿轮传动用于传递相交轴间的运动。由于圆锥齿轮(特别是当尺寸较大时)加工比较困难，应放在传动的高速级，并限制其传动比，以减小其直径赫模数。5）开式齿轮传动的工作环境一般较差，润滑不良，磨损严重，应布置在低速级。6）斜齿轮传动的平稳性较直齿轮传动好，当采用双级齿轮传动时，高速级常用斜齿轮。7）链传动与摩擦型的带传动相比，链传动无弹性打滑和整体打滑现象，因而能保持准确的传动比，传动效率较高；又因链条不需像带那样张的很紧，所以作用在轴上的径向力较小，链采用金属材料制造，在同样的使用条件下，链传动的整体尺寸较小，结构较为紧凑，同时最重要的是链传动能在高温和潮湿的环境中工作。另外，与齿轮传动相比，链传动的制造与安装精度要求较低，成本也低，其结构比齿轮轻便得多。跟据以上比较，其传动装置应选择链传动最为合适。2.4 执行机构由于封箱机的执行机构只起运输作用，故选用平带传动，且为了传动平稳，主动轮和从动轮的直径应相等。 1 电动机 2 小链轮 3 平带 4 大链轮 5 带轮图2-1 传动简图第3章 电动机的选择及相关参数的确定3.1 选择电动机3.1.1电动机的性能和分类电动机可分为交流电动机和直流电动机两大类。现就这两种类型电机论述如下：1) 交流电动机交流电动机简单、耐用、可靠、易维护、价格低、特性硬，但起动和调速性能差，轻载时功率因素低，一般在无调速要求的机械广泛应用。在可变级频率电源供电下可平滑调速。2) 直流电动机直流电动机的调速性能好，范围宽，采用电子控制，能充分适应各种机械负载特性的需求，但它的价格贵、维护复杂且需要直流电源，因此只有在交流电动机不能满足要求时才采用。其中串励电动机的特点是起动转矩大、过载能力大、特性软、适用于电力牵引机械等。复励电动机的起动转矩和过载能力比并励电动机大，但调速范围稍窄。3.1.2选择电动机应综合考虑的问题选择电动机应综合考虑的问题：1) 根据机械的负载性质和生产工艺对电动机的起动、制动、反转、调速等要求，选择电动机的类型。2) 根据负载转矩，速度变化范围和起动的频率程度要求，考虑电动机的温升限制，过载能力和起动转矩，选择电动机的功率。所选电动机的功率应留有余量，负载率一般取0.80.9。过大的备用功率会使电机的效率降低，对于感应电动机，其功率因素将变坏。3) 如温度、湿度、灰尘、雨水、腐蚀及易燃易爆气体和其他因素的必要保护方式选择电动机的结构形式。除此之外，选择电动机还必须考虑运行的可靠性、设备的供货情况、安装检修的难易、以及产品的价格、建设费用和生产过程前后期电动机功率变化关系等各种因素。选择电动机的原则是：在保证工作机正常工作，并具有一定的过载保护能力的前提下，尽量选择容量较小，通用性较强，电能消耗低的型号。综合考虑工作情况和经济性要求。3.1.3选择电动机类型由于本设计中电动机是用来给传动机构做动力，且载荷平稳，常温下连续运转，生产批量为小批量，按已知工作要求和条件选用Y系列的一般用途的全封闭笼型三相异步电动机。因其效率高、耗电少、性能好、噪音低、振动小、体积小和重量轻，运行可靠、维修方便。同时为了其具有广泛的适用性，采用了380V电压50HZ的频率。3.1.4选择电动机的容量输送带的速度为m/s，纸箱质量kg，当纸箱与带同速时走过的距离为m，为工作机所需功率 ，为电动机输出功率，为电动机的额定功率，为带输送时的有效拉力, 为纸箱与带同速所用的时间,则有： (3-1) (3-2) (3-3)由（3-1）（3-2）得： (3-4)由（3-3）（3-4）得： (3-5)其中：，m/s，由此可得：NkW其中：为带传动的效率，取=0.94kW为电动机至滚筒（带轮）轴的传动装置的总效率 因载荷平稳，电动机额定功率只需大于即可，查机械设计实用手册，表得Y系列电动机技术数据选电动机的额定功率kW。取系列三相异步电动机中的；额定功率1.1kW；转速940r/min；电流（380V）3.15A；效率；质量25kg。3.2 计算传动装置的总传动比和分配各级传动比传动装置的总传动比： 式中 带轮直径取D=150mm，代入上式得： r/min传动装置的总传动比： 故 ，r/min，r/min，3.3 计算传动装置的运动和动力参数3.3.1各轴的转速电动机的转速： r/min工作轴的转速 ： r/min3.3.2各轴的功率电动机轴的功率： kW工作轴的功率 ： kW3.3.3各轴的扭矩电动机的扭矩： N·m工作轴的扭矩： N·m第4章 传动装置的设计与计算4.1 滚子链传动的设计4.1.1选择链轮齿数根据优先选用齿数，取小链轮齿数，则大链轮的齿数为：4.1.2计算当量的单排链的计算功率根据链传动的工作环境情况，主动轮齿数和链条排数得链传动所传递的功率修正为当量的单排链的计算功率：式中 工况系数，由于是平稳载荷，查机械设计实用手册，表得主动链轮齿数系数，由于，查表取传递的功率, kW多排链系数，由于排数为1，所以取则kW4.1.3确定链条型号和节距链条型号根据当量的单排链的计算功率和主动链轮的转速有关，查机械设计实用手册，图得：链型号为06B确定链条节距，由表查得：节距mm4.1.4计算链节数和中心距初选中心距为：mm取mm，则为了避免使用过渡链节，应将计算出的链条数圆整为偶数取节，则链条型号为 06B1146 GB/T12431997；链传动的最大中心距为：式中 中心距计算系数，取mm4.1.5计算链速，确定润滑方式平均链速 m/s 由m/s和链号06B,查图，可知应采用滴油润滑的方式润滑。4.1.6计算链运动作用在轴上的压轴力压轴力可近似取为：式中 工况系数，取有效圆周力为压轴力系数，在此传动装置中为垂直传动，所以取NN4.2 滚子链轮主动轮的结构设计1）小链轮轴孔直径 为链轮孔最大许用直径，由表得,取mm2）由链条型号查表查得滚子外径的最大值mm，取mm3）分度圆直径 mm4）齿顶圆直径 mm mm取mm5）齿根圆直径mm6）轴凸圆直径式中 内链板高度由查机械设计实用手册，表得mmmm取mm7）轮毂厚度式中可由表查得，则mm8）轮毂长度 mm9）齿宽其中可由表查得，mmmm10）轮毂长度11）链轮材料及热处理取45号钢；热处理为淬火，回火；齿面硬度;由于链轮直径较小，因此选用整体钢制小链轮，其结构图如图4-1所示：图4-1 链轮结构示意图4.3 滚子链轮从动轮的结构设计，mm，mm，1）分度圆直径：mm2）齿顶圆直径：mm mm取mm3）齿根圆直径 mm4）轴凸缘直径式中 内链板高度，查机械设计实用手册，表可得，mmmm取mm5）轮毂厚度其中K可由表5.4-16查得，取K=9.5 则 mm6）轮毂长度mm7）齿宽由于 单排链，由得mmmm第5章 执行机构的设计计算5.1 运输带的类型的选择由于封箱机中，带只起运输作用，故选用平带传动，且平带传动结构简单，传动效率高，带轮也容易制造。普通平带一般有橡胶覆盖帆布和锦纶片复合的两种平型带，因需要的摩擦力较大，所以选用硫化接头（无端接头）的橡胶覆盖帆布环形带。传动形式选择开口传动，因为纸箱胶带封箱机要求两轴平行，转向相同，带只受单向弯曲，寿命长，开口传动都可以满足要求。5.2 带的设计计算1）小带轮直径查机械设计实用手册，表 选取标准值为mm。2）大带轮直径由于在胶带封箱机中带装置只是起到输送纸箱的作用，所以mm3）两端轮轴中心线间距且 则 取mm4）所需带长，由于为开口传动则：mm查机械设计实用手册，表来确定无端接头的环形带的标准值。取接近的标准长度mm5）小带轮包角由于两带轮直径相等，故小带轮的包角6）挠曲次数为带轮数，代入得7）带厚mm根据表选定带的规格，取mm，取帆布层数层，宽度范围mm8）带的截面积式中 带传动的功率kW工况系数，查机械设计实用手册，表中取胶带单位截面积所能传递的基本额定功率，查表，取kW/cm2包角修正系数，查表取传动布置系数 查表取mm29）带宽查表 取标准值 得mm10）作用在轴上的压力N其中MPa5.3 带轮结构和尺寸计算1）带轮直径mm2）轮缘宽度已知带宽mm，查机械设计实用手册，表公差为mm，得轮缘宽mm3）确定轴孔直径已知轮缘宽度和带轮直径D及其偏差,由查表得：mm偏差4）带轮采用腹板式带轮，如图5-1所示：图5-1 带轮的结构第6章 主轴部分的设计计算6.1 轴的类型选定轴是组成机器的主要零件之一。一切做回转运动的传动零件（例如齿轮、蜗轮等），都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此，轴的主要功用是支撑回转零件及传递运动和动力。按照承受载荷的不同，轴可分为转轴、心轴和传动轴三类4。工作中既承受弯矩有承受扭矩的轴称为转轴。只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴。心轴又分为传动心轴和固定心轴两种。只承受扭矩而不承受弯矩（或弯矩很小）的轴称为传动轴。轴还可以按照轴线形状的不同，分为曲轴和直轴两大类。曲轴通过连杆可以将旋转运动改变为往复直线运动，或做相反的运动变换。直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴两种。光轴形状简单，加工容易，应力集中源少，但轴上的零件不容易装配及定位；阶梯轴则正好与光轴相反。因此光轴主要用于心轴和传动轴，阶梯轴则常用于转轴。直轴一般制成实心轴。在那些由于机器结构的要求而需在轴中装设其他零件或减少轴的质量具有特别重大作用的场合，则将轴制成空心的。空心轴的内径与外径的比值通常为，以保证轴的刚度及扭转的稳定性。由于本设计中封箱机上装有带轮和链轮，其既承受弯矩又承受扭矩，所以是转轴。由于轴上零件只须回转运动，故选用直轴，为了方便定位选用阶梯轴。6.2 主轴的结构设计及材料的选择轴的结构取决于以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及与轴连接的方法；载荷的性质、大小、方向及分布情况和轴的加工工艺等。由于影响轴的结构的因素较多，且其结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式。设计时，必须针对不同情况进行具体分析，但是不论何种具体条件，轴的结构都应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于拆装和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。常见的轴有直轴、曲轴和软轴。本设计所用到的是直轴。6.2.1拟定轴上零件的装配方案轴上依次安装定位螺母，深沟球轴承，圆螺母，带轮，链轮，另一端与其对称布置。6.2.2轴上零件的定位轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、圆螺母、轴端挡圈、缩紧挡圈、弹性挡圈、紧定螺钉和圆锥面等来保证的。轴肩、周环处由于轴的截面变化会产生应力集中，即发生疲劳破坏。为了保证轴的疲劳强度，轴肩、轴环处的过渡圆角半径不应过小。轴上零件的轴向定位常用键、花键、销、紧定螺钉和过盈配合来实现轴向定位：本设计中主要用轴肩、轴端挡圈和圆螺母来实现轴向定位。周向定位：本设计中用键和销及紧定螺钉来实现周向定位。6.2.3轴材料的选择主轴零件要求材料具有良好的机械强度、韧性和耐磨性。这些性质是通过热处理方法实现的。因此要求材料具有良好的淬火硬度，同时保持材料内在的韧性。低碳合金钢的韧性优于中碳钢，故于重载、高速。氮化钢具有淬火变形小的特点，使之适于精密主轴使用。轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用于轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造尤为广泛，45号钢等优质中碳钢是最常用的材料。Q235-A等普通碳素钢用于不重要的轴或受载较小的轴。合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。因此，在传递大动力，并要求减少尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，常采用合金钢。各种热处理（如高频淬火、渗碳、氮化、氰化等）以及表面强化处理（如喷丸、滚压等），对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效果。由于此设计中轴主要传递运动，且受力较小，选择45钢作为轴的材料，调质处理。6.3 各轴段直径和长度的确定6.3.1初步确定主轴的最小直径查阅表，由于弯矩较小，载荷平稳，无轴向载荷，所以取较大值，MPa，取较小值,mm2，则轴的最小许用直径为：mm轴上键槽对轴有削弱作用，所以本次设计选取最小主轴直径mm。6.3.2轴上各段长度和直径的初步确定如图6-1所示，根据总体分析取主轴总长mm，在根据轴上各段的作用，分别确定各段的尺寸如下：轴上1段安装深沟球轴承，初定尺寸：mm；轴上2段为轴肩，初定尺寸：mm，轴上3段安装带轮，初定尺寸：mm，轴上4段安装链轮，初定尺寸mm，轴的另一半与其对称布置6。图6-1 主轴示意图6.3.3轴承与轴上配件的选择根据主轴初步尺寸选择配件。由于不承受轴向力，故选用深沟球轴承,选择代号6004（GB/T276-1994）,安装在1和7两段轴上，其基本尺寸：mm，mm，安装尺寸：mm，mm，mm。锁紧螺旋主要用来锁紧带轮，实现轴向定位，采用圆螺母锁紧。由表查得：螺纹采用的普通螺纹，其基本尺寸为螺距P=1.5,中径mm，小径mm。由表查得，选择圆螺母的螺纹规格为(GB/T810-1988) 其基本尺寸为：外径mm,厚度mm，外小倒角。链轮用紧定螺钉来实现轴向定位。大链轮处选择普通A型平键，平键尺寸：，带轮处选择普通A型平键，平键尺寸：。6.3.4精确确定各轴段的尺寸轴1段： mm轴2段： mm轴3段： mm轴4段： mm轴5段： mm轴6段： mm轴7段： mm6.4 主轴的载荷分析根据文献进行受力分析和弯矩及扭矩的计算6.4.1轴的受力确定首先根据轴的结构图6-1，做出轴的载荷分析图，如图6-2所示图6-2 主轴的载荷分析6.4.2支反力的计算水平面： 由于轴上的零件是对称布置，且其载荷也是对称，则N垂直面： N6.4.3弯矩扭矩的计算大链轮输入的扭矩：N每个带轮的输出扭矩为链轮的一半，即N水平作用在C点的弯矩：水平作用在D点的弯矩：垂直作用在E点的弯矩：由图6-2可知,可以看出轴的危险截面在E处6.5 轴的校核6.5.1按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面E）的强度。根据轴单向旋转，扭转切应力为不对称循环变应力，取，轴的计算应力MPa前已选轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计实用手册，表查得，MPa。因此，故安全。6.5.2精确校核轴的疲劳强度截面E左侧：抗弯截面系数：mm3抗扭截面系数：mm3截面E左侧的弯矩M为：截面E上的弯曲应力：MPa截面E上的扭转应力：MPa轴的材料为45钢，调质处理。由机械设计实用手册，表查得抗拉强度，弯曲疲劳强度MPa，扭转疲劳极限MPa。截面上由于轴肩而形成的理论主应力集中系数及按表查得，因，可查得：，又由附图3-1可查得，轴的材料的敏感系数为，故有效应力集中系数为由附图查得，尺寸系数；由附图查得，扭转系数，轴按精车加工，由附图查得，表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，则得，综合系数为又由附图得，低碳钢的特性系数，取，取于是计算安全系数的值，得故可知其安全，由于左右两侧结构为对称形式，且所受载荷相同，对称分布，故可知另一侧也安全。因此轴的强度是足够的。6.6 轴承的强度校核主轴的轴承主要受径向力：N额定静负荷的计算公式：式中 基本额定负荷计算值，单位（N）当量静负荷，单位（N）旋转轴承安全系数。由于轴承受较小的冲击负载荷=2.0，N,则故所选轴承能满足静负荷要求。轴承的基本额定动载荷式中 C基本动载荷计算值（N） P当量动载荷（N） 寿命系数，由表7-2-42选取1.970速度系数，由表7-2-52选取1.166力矩负荷系数，由表7-2-52选取2.0定负荷系数，由表7-2-62选取1.8温度系数，取1.0故 故所选轴承能满足动负荷要求。第7章 各部分的结构设计及工作原理7.1 整机的功能介绍纸箱胶带封箱机是一种用卷筒贴胶带自动将纸箱的上底和下底封口的包装设备，封箱平整、美观、规范、工作效率高，操作简便，可单机使用或配用于包装流水线，广泛用于食品、制药、轻工、化工、家电、纺织品等行业产品包装纸箱的封箱。技术上要求：纸箱在工作台上通过时的速度应达到1.5m/s；确保刀片能一次性切断多余的封口胶带；2台电动机分别带动上下运输带运行，传动时应确保运输带的速度一致。7.2 各部分的结构及工作原理的介绍7.2.1工作台的结构及高度的调节工作台是纸箱胶带封箱机的基础，支撑着整机，其高度可调，固定着下刀架，其他各部分都与工作台相连。工作台上的6条滚轮本身无动力驱动，箱体在辊轮形成的台面上滑过。为适应不同生产线的要求，工作台的高度应是可调的，工作台的高度可通过4根支柱底座上的调节螺杆来调节，可调范围80mm，调节4个螺杆要注意确保机架的稳定。导向部件为适应各种纸箱的宽度，工作空间的宽度应可调，上方空间由一个定位杆、两个导向轮和锁紧手柄确定，螺杆下端旋于定位杆上，上端通过垫圈与壳体接触，当位置确定时，旋紧手柄将垫圈压紧在壳体上，实现锁紧。而在手柄放松时，螺杆可以在定位杆上左右移动，调节两导向轮之间的宽度，从而调整工作空间的宽度。锁紧手柄螺杆主要尺寸的确定：由机械设计实用手册，表23.5-22查得，公称直径mm；螺距mm；螺杆长度mm，上导向部件的结构如图7-1所示： 图7-1上导向机构下方工作空间可由两个相同的四连杆对称布置确定，通过调节摇杆的角度确定下方空间，其结构如图7-2所示：图7-2 下导向机构7.2.2下刀架的固定下刀架固定在支架上，支架上有多个固定槽（见图7-3），下刀架只受一个向前冲的力，所以在工作的过程中也不会上下移动，这种设计不但固定了刀架，而且结构简单装卸方便。图7-3 支架上的固定槽7.2.3辊轮的固定辊轮由实芯内轴和空芯外轴构