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南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文
1 緒論
1.1 選題的依據(jù)及背景
在物流中轉(zhuǎn)戰(zhàn)每天都會出版和運輸數(shù)量龐大的圖書，并且品種繁多，書本包裝的規(guī)格也各不相同，長期以來書本搬運都是人工搬運，其工作強度極大，搬運質(zhì)量不佳，耗費大量的人力及物力，且生產(chǎn)效率低下，針對上述送書裝置中存在的實際問題為了改善這一現(xiàn)狀，縮短圖書的送書周期、提高圖書物流供應(yīng)鏈效率、降低操作者的勞動強度，為簡化送書過程。根據(jù)我國圖書出版業(yè)和圖書物流中轉(zhuǎn)站龐大的圖書包裝配送需求，針對當(dāng)前圖書物流供應(yīng)鏈在其包裝、裝卸、搬運等活動普遍采用人工操作方式的技術(shù)現(xiàn)狀，為縮短圖書的包裝配送周期、提高圖書物流供應(yīng)鏈效率、降低操作者的勞動強度。本課題將致力研制書摞自動搬運系統(tǒng)，將在對該系統(tǒng)進行深入的工作原理分析與求解、以及對裝置中零部件的選擇應(yīng)用。故研究此種送書裝置。在未真正生產(chǎn)出真實的產(chǎn)品以前就進行仿真模擬，提前知道送書裝置的性能，防止裝置存在的缺陷，提出改進意見。
1.2 選題的目的及其意義
課題將致力研制書摞自動搬運系統(tǒng)，即書本滾筒輸送機裝置。根據(jù)現(xiàn)代設(shè)計方法和企業(yè)實際需求出發(fā)，應(yīng)用虛擬樣機技術(shù)設(shè)計并優(yōu)化書本自動運輸裝置具有一定的理論和實際意義，對豐富輥子輸送機的結(jié)構(gòu)形式具有一定的實際參照價值。
1.3 國內(nèi)外主要現(xiàn)狀
打包機通常是指直接將單個或數(shù)個包裝物用繩、鋼帶、塑料帶捆緊扎牢以便于運輸、保管和裝卸的一種包裝作業(yè)。20世紀60年代初期，隨著聚丙烯材料的出現(xiàn)，國外成功研制了聚丙烯塑料帶打包機，在許多領(lǐng)域，特別是輕工研制捆緊力克隨機調(diào)節(jié)的打包機，提高自動打包機在帶寬、捆包規(guī)格、工作臺高度、捆扎能力等環(huán)節(jié)的適應(yīng)性等。我國的自動打包機從20世紀80年代中期開始發(fā)展，最初在書籍、報刊發(fā)行部門獲得推廣，近年來發(fā)展異常迅速，已廣泛應(yīng)用于輕工、食品、外貿(mào)、百貨、印刷、醫(yī)藥、化工、郵電、紡織等行業(yè)。
目前某些生產(chǎn)打包機的廠家通過采用國際標(biāo)準(zhǔn)和吸收國外先進技術(shù)特點，在標(biāo)準(zhǔn)水平、設(shè)計制造技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量方面都有了較大的提高，比如永創(chuàng)機械的全自動無人化打包機，在質(zhì)量上達到國外同類設(shè)備的先進水平，可自動定位、捆扎、轉(zhuǎn)位，以進行十字型、井字型等花樣捆扎，采用微機控制，已實現(xiàn)無人操作的自動捆扎生產(chǎn)線。
隨著工業(yè)科技的不斷發(fā)展，機械生產(chǎn)也在不斷地創(chuàng)新、演變逐漸取代了傳統(tǒng)的手工生產(chǎn)模式。近幾年來，人們對產(chǎn)品的包裝要求越來越高，包裝行業(yè)也得到了迅速的發(fā)展，例如全自動打包機就很大一部分代替了手工包裝，為大型企業(yè)、中小規(guī)模企業(yè)實現(xiàn)了包裝自動化，操作人員只要一次性將幾百個袋子放在設(shè)備的取袋部，全自動打包機會自動的取袋、列印日期、開袋、給計量裝置信號計量并落料、封口、輸出。操作人員亦可依據(jù)產(chǎn)品包裝需求增設(shè)開門急停、自動投卡、異常排出等細節(jié)功能，包裝全過程無需人工作業(yè)，有效的為公司提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了人工費用及管理費用 ，大幅降低了成本。
全自動打包機適用范圍極其廣泛，可用于紙塑復(fù)合、塑塑復(fù)合、鋁塑復(fù)合、PE復(fù)合等，包材損耗低，使用的是預(yù)制好的包裝袋，封口品質(zhì)好，還可以一機多用，只需根據(jù)不同的物料配套不同的計量裝置能實現(xiàn)顆粒、粉末、塊狀、液體、軟罐頭、玩具 、五金件等產(chǎn)品的全自動包裝。
我國的自動打包機從20世紀80年代中期開始發(fā)展，最初在書籍、報刊發(fā)行部門獲得推廣，近年來發(fā)展異常迅速，已廣泛應(yīng)用于輕工、食品、外貿(mào)、百貨、印刷、醫(yī)藥、化工、郵電、紡織等行業(yè)。
1、國內(nèi)打包機現(xiàn)狀相對于過國外的缺點
（1）自動化程度較低：隨著生活水平的提高，打包機在市場中的作用越來越高，未來打包機的發(fā)展會越來越好，以后各行各業(yè)都會出現(xiàn)包裝的影子。但是在國內(nèi)的打包機行業(yè)中，單臺機器比較多，能夠集成各項功能的機器比較少，并且在技術(shù)、材料、工藝上的創(chuàng)新比較少。一些食品加工企業(yè)為了改善現(xiàn)狀，提高食品質(zhì)量及生產(chǎn)率，基本上都從國外引進生產(chǎn)效率高、包裝精度高、技術(shù)先進的包裝機械，會導(dǎo)致一部分的國外品牌占領(lǐng)國內(nèi)市場，因此國內(nèi)包裝行業(yè)的技術(shù)水平急需提高。
（2）性能和科研實力比不上國際打包機：國外包裝行業(yè)的制造、計量、技術(shù)性能等方面都占有一定的領(lǐng)導(dǎo)地位，各種配套設(shè)施、可靠性、自動化程度都較好，主要表現(xiàn)在工藝流程的自動化、生產(chǎn)效率高，能夠滿足交貨期短和降低工藝流程成本的要求；設(shè)備具有更高的靈活性、柔性。主要體現(xiàn)在生產(chǎn)的供貨的靈活性、構(gòu)造的靈活性，以適應(yīng)產(chǎn)品的更新?lián)Q代需要；利用仿真技術(shù)、計算機提供成套設(shè)備，故障率較低，可以進行遠程診斷服務(wù)；對環(huán)境污染較少，主要包括廢棄物、粉塵、噪音等各方的污染。
????總的來說，國內(nèi)的打包機相對于國外來說還是有很大的差距，這種差距不僅表現(xiàn)在技術(shù)含量上，而且表現(xiàn)在設(shè)計理念和材料的使用上，簡單的說，國內(nèi)打包機創(chuàng)新不足，而且科研實力較差，隨著時間的推進，國內(nèi)打包機如果還在原地踏步的話，終究會被國外的打包機取代，任重而道遠啊。
?2、國外包裝機械的發(fā)展現(xiàn)狀
德國的包裝機械在計量、制造、技術(shù)性能方面均屬世界一流。該國生產(chǎn)的啤酒、飲料灌裝成套設(shè)備生產(chǎn)速度快、自動化程度高、可靠性好。主要體現(xiàn)在：工藝流程的自動化、生產(chǎn)效率高，滿足了交貨期短和降低工藝流程成本的要求；設(shè)備具有更高的柔性和靈活性。主要體現(xiàn)在生產(chǎn)的靈活性、構(gòu)造的靈活性和供貨的靈活性，以適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代的需要；利用計算機和仿真技術(shù)提供成套設(shè)備，故障率低，可以進行遠程診斷服務(wù)；對環(huán)境污染少，主要包括噪音、粉塵和廢棄物的污染。
意大利生產(chǎn)的包裝機械中，40%是食品包裝機械，如糖果包裝機、軟管旋蓋機、漿糊貼標(biāo)機等。吹瓶機吹塑機產(chǎn)品的特點是外觀考究、性能優(yōu)良、價格便宜。意大利包裝機械行業(yè)的最大優(yōu)勢就在于可以按照用戶的要求進行設(shè)計和生產(chǎn)，并能保證很好地完成設(shè)計、生產(chǎn)、試驗，實現(xiàn)監(jiān)督、檢驗、組裝、調(diào)整和用戶需求分析等。
日本的食品包裝機械，雖然以中小單機為主，但設(shè)備體積小、精度高、易于安裝、操作方便、自動化程度也較高。???????
隨著世界科技的發(fā)展，發(fā)達國家已經(jīng)把核能技術(shù)、微電子技術(shù)、激光技術(shù)、生物技術(shù)和系統(tǒng)工程融入了傳統(tǒng)的機械制造技術(shù)中。新的合金材料、塑料軟管生產(chǎn)線材料、復(fù)合材料、無機非金屬材料等新材料也得到了推廣應(yīng)用，食品包裝機械的集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化將成為未來發(fā)展的主流。
包裝機械行業(yè)面對市場的需求和如何趕上甚至超越發(fā)達國家的包裝機械，及如何加大自主創(chuàng)新的步伐，力爭在短時間內(nèi)開發(fā)出一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)和國際先進水平的產(chǎn)品，是擺在我國包裝機械企業(yè)面前的緊迫任務(wù)。
打包機的發(fā)展趨勢，打包機的未來發(fā)展趨勢在向全自動化、高級化和多樣化等方面延伸。主要表現(xiàn)為研制用于各種用途的打包機，例如壓縮打包機;研制代替鋼帶的重型帶、聚酯帶等;研制適應(yīng)臺式打包機的泡沫帶、軟帶等。提高單機的自動化程度使包裝件從輸送裝置送進后，打包機能自動定位、捆扎、轉(zhuǎn)位，并以十字形、井字形等花樣捆扎;采用微機控制以實現(xiàn)無人操作的自動捆扎生產(chǎn)線。國外的自動打包機已向40道/分鐘至60道/分鐘的目標(biāo)發(fā)展;研制捆緊力克隨機調(diào)節(jié)的打包機，提高自動打包機在帶寬、捆包規(guī)格、工作臺高度、捆扎能力等環(huán)節(jié)的適應(yīng)性等。?未來的包裝機械將配合產(chǎn)業(yè)自動化趨勢，促進包裝設(shè)備總體水平提高。如高智能數(shù)控系統(tǒng)、編碼器及數(shù)字控制組件、動力負載控制等新型智能設(shè)備已經(jīng)普遍應(yīng)用到包裝機械設(shè)備中，使設(shè)備使用者在操作過程中更具有獨立性、靈活度、操作正確性、高效率和兼容性。
隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進步，包裝機械的競爭必將日益加劇，包裝機械在技術(shù)發(fā)展方向上正朝著以下五個方向發(fā)展：
（1）基于虛擬樣機技術(shù)的現(xiàn)代化設(shè)計和分析方法。虛擬樣機技術(shù)（Virtual Prototyping Technology）是一項新生的工程技術(shù)。它采用計算機仿真與虛擬技術(shù)，在計算機上通過CAD/CAM/CAE等技術(shù)把產(chǎn)品的資料集成到一個可視化的環(huán)境中，實現(xiàn)產(chǎn)品的仿真、分析。
（2）機械功能多元化。工商業(yè)產(chǎn)品在已趨向精致化及多元化的環(huán)境變化下，多元化、彈性化且具有多種切換功能和包裝機械方面適應(yīng)市場需求。
（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、模組化。充分利用原有機型模組化設(shè)計，可在短時間內(nèi)轉(zhuǎn)換新機型，提高產(chǎn)品的市場反應(yīng)速度。
（4）控制智能化。未來包裝機械必須具備多功能化、調(diào)整及操作簡單等條件，基于電腦的智能型儀器將成為包裝機械控制器發(fā)展的新趨勢。
（5）結(jié)構(gòu)運動高精度化。結(jié)構(gòu)設(shè)計和結(jié)構(gòu)運動控制等關(guān)系到包裝機械性能的優(yōu)劣，可通過馬達、編碼器及數(shù)字控制（NC）、動力負載控制（PLC）等高精密控制器來實現(xiàn)。并適度地做產(chǎn)品延伸。
包裝機械發(fā)展涉及到眾多行業(yè)，中國的包裝機械企業(yè)應(yīng)調(diào)動各方力量攻下更多技術(shù)課題，使我國包裝機械裝備走向世界先進行列。為了趕超發(fā)達國家在包裝機械領(lǐng)域的壟斷地位，我們必須著力研究新方法、新技術(shù)應(yīng)用于包裝機械行業(yè)。在這種趨勢下，結(jié)合虛擬樣機技術(shù)對包裝機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進行靜動力學(xué)綜合分析和包裝動力學(xué)分析顯得尤為重要，對增強產(chǎn)品性能以及縮減產(chǎn)品設(shè)計周期有著重要的作用。
1.4 本文主要研究內(nèi)容
（1）、驅(qū)動電機的選擇。
（2）、輸送裝置總體結(jié)構(gòu)方案分析及主要零部件設(shè)計。
（3）、各零部件三維數(shù)字建模和裝配。
（4）、繪制輸送機工作循環(huán)圖以及主要零部件工程圖和裝配圖。
1.5 總的設(shè)計總圖
1、 送書機構(gòu)，101、送書驅(qū)動電機，102、驅(qū)動電機安裝箱體，103、輸送輥子，104、送書框架，105、輸送皮帶，106、擋書板
圖1 送書機構(gòu)示意圖
2. 總體方案設(shè)計
2.1 總設(shè)計流程圖
根據(jù)設(shè)計的尺寸和送書裝置完成送書
裝置的主要零部件的三維圖和二維圖
查閱與設(shè)計送書
裝置相關(guān)的資料
擬定送書裝置總體
方案并進行方案分析
主要零部件（電機.軸承。輸送輥子）設(shè)計
結(jié)合全部的資料和要求選擇合適的設(shè)計方案，優(yōu)化送書裝置的結(jié)構(gòu)
進行主要零部
件的尺寸的計算
設(shè)計送書裝置
的總體裝配圖
其它輔助零部件的設(shè)計
圖2 設(shè)計方案總體框圖
2.2 送書裝置的工作原理及技術(shù)要求
2.2.1 送書機構(gòu)原理
所述送書機構(gòu)由送書驅(qū)動電機、電機箱、輸送輥、送書框架、輸送皮帶和擋書板組成；輸送輥、送書框架及電機箱依次固定連接為一體且呈“Z”型，電機箱內(nèi)裝有驅(qū)動電機，并固定安置于地面，輸送皮帶環(huán)繞在輸送輥和驅(qū)動電機上，送書框架安裝有輸送輥，且輸送輥的中心軸線均相互平行，輸送輥軸的兩端安裝于送書框架的兩側(cè)水平軸孔中，送書機構(gòu)的上端頭與推書機構(gòu)的連接處設(shè)有一擋書板，擋書板固定安裝于送書框架上部的端頭，送書框架的下端頭固定有驅(qū)動電機安裝箱體，驅(qū)動電機安裝箱體的一側(cè)與主控裝置的一側(cè)連接，送書機構(gòu)受控于主控裝置。送書機構(gòu)示意圖見圖所示，該送書機機構(gòu)簡單且工作可靠，送書推力大，工作效率高。
2.2.2 技術(shù)要求
（1）生產(chǎn)率：10摞∕分鐘（240摞∕小時）；
（2）四種書本捆扎規(guī)格：小32開：185mm×130mm、小16開：260mm×185mm
大32開：210mm×148mm、大16開：290mm×210mm
(3) 皮帶輸送機電機功率3000W
2.3 送書裝置的機構(gòu)方案分析
首先，從圖書館或者網(wǎng)絡(luò)上查找與畢業(yè)設(shè)計課題相關(guān)的資料書籍，根據(jù)設(shè)計要求擬定送書裝置的總體方案并對該方案進行分析。然后對擬定的方案中的裝置主要零部件進行設(shè)計，主要的零部件包括驅(qū)動電機、輸送棍子、軸承，除了主要零部件還有其余的輔助零部件也需要設(shè)計。依據(jù)擬定的總體方案與設(shè)計的零部件優(yōu)化整個送書裝置，送書裝置確定好以后對裝置中的主要零部件進行尺寸的計算并畫出整個送書裝置的總體裝配圖。最后完成裝置的零部件的三維實物圖與二維的工程圖。
2.4 本章小結(jié)
通過本章內(nèi)容的研究可以確定本課題研究的方案及其路線！擬定好最終的送
書裝置總體方案?？傮w方案的確定就可以為下面?zhèn)€零部件設(shè)計做好準(zhǔn)備！
3. 送書裝置的主要零件的設(shè)計
3.1 驅(qū)動電動的選擇
3.1.1電動機的選擇
(1)電動機類型的選擇
電動機的類型根據(jù)動力源和工作條件,選用Y系列三相異步電動機。
(2)電動機功率的選擇
根據(jù)已知條件計算出工作機滾筒的轉(zhuǎn)速為：
Nw=60000/3.14×300=63.694 r/min
工作機所需要的有效功率為:
Pd=2600/1000=2.6 kW
為了計算電動機的所需功率，先要確定從電動機到工作機之間的總效率。設(shè)為彈性聯(lián)軸器效率為0.99，為滾動軸承傳動效率為0.99，為齒輪傳動（8級）的效率為0.97，為滾筒的效率為0.96。則傳動裝置的總效率為:
ηa=0.99×0.99×0.97×0.96=0.851
電動機所需的功率為:
在機械傳動中常用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min和1000r/min的兩種電動機，根據(jù)電動機所需功率和同步轉(zhuǎn)速查得電動機技術(shù)數(shù)據(jù)及計算總傳動比如表1－1所示。
表3－1電動機技術(shù)數(shù)據(jù)及計算總傳動比
方 案
型 號
額定功率
(kW)
轉(zhuǎn)速 (r/min)
質(zhì)量
N
參考價格
(元)
總傳動比
同步
滿載
1
Y112M-4
4.0
1500
1440
470
230.00
125.65
2
Y132M1-6
4.0
1000
960
730
350.00
83.77
對以上兩種方案進行相關(guān)計算，選擇方案1較合適且方案1電動機質(zhì)量最小，價格便宜。
選用方案1電動機型號Y112M-4
3.1.2 裝置運動及動力參數(shù)計算
(1)傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比
根據(jù)電動機的滿載轉(zhuǎn)速和滾筒轉(zhuǎn)速可算出傳動裝置總傳動比為：
?雙級圓柱齒輪減速器分配到各級傳動比為：
高速級的傳動比為：
②低速級的傳動比為：=2.61/5.52=4.1
(2)傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算：
??a) 各軸的轉(zhuǎn)速計算：
b) 各軸的輸入功率計算：
c)?各軸的輸入轉(zhuǎn)矩計算：
根據(jù)公式計算轉(zhuǎn)矩
T=20.26×0.99=20.06 N·m
T=20.06×5.52×0.99×0.97=106.34 N·m
T=106.34×4.10×0.99×0.67=418.69 N·m
T=418.69×0.99×0.99=410.36N·m
由以上數(shù)據(jù)得各軸運動及動力參數(shù)見表1－3。
1－3 各軸運動及動力參數(shù)
軸號
轉(zhuǎn)速
n/(r/min)
功率P/kW
轉(zhuǎn)矩T/N.mm
傳動比
1
1400.000
3.024
20.06
5.52
2
260.870
2.904
106.34
4.10
3
63.694
2.789
418.69
1.00
4
63.694
2.733
410.36
?
軸是組成機械的主要零件，它支撐其他回轉(zhuǎn)件并傳遞轉(zhuǎn)矩，同時它又通過軸承和機架連接。所有軸上零件都圍繞軸心做回轉(zhuǎn)運動，形成一個以軸為基準(zhǔn)的組合體——軸系部件。
3.1.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
（1） 初步確定軸的最小直徑
選取軸的材料為45號鋼調(diào)質(zhì)處理。
按扭轉(zhuǎn)強度法估算軸的直徑,
設(shè)計公式：??
選取d=25.88mm
高速軸：取A =116?mm
中間軸：取A =25.007mm
低速軸：取A=107=37.714mm
3.1.4 確定軸的結(jié)構(gòu)與尺寸
（1）軸的選取及計算
1. 因為Ⅰ軸通過聯(lián)軸器與電動機的軸徑28mm，查聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)，選聯(lián)軸器為彈性柱銷聯(lián)軸器。標(biāo)準(zhǔn)型號HL2，與聯(lián)軸器相聯(lián)的軸徑選取為25mm。
2. 零件的軸向定位需用定位軸間。H>0.07d。為了加工裝配方便而設(shè)置非定位軸肩，一般為2—3mm。
（2）軸的設(shè)計
根據(jù)前述所算的最小的軸徑為25.88mm。
1)中間軸的各參數(shù)如下：
轉(zhuǎn)矩T=106.34N·m??? 轉(zhuǎn)速N=260.87r/min?? 功率P=2.904kW
2)中間軸上的各力：
低速級小齒輪：Ft1=3319N?Fr1=1235N?Fa1=747N
高速級大齒：Ft2=851N?Fr2=318N?? Fa2=198N?
3）軸的計算簡圖
圖3.14 軸的載荷分析圖
（3）校核軸的強度：
由上述可知，危險截面在C截面處。
按第三強度理論求出彎矩M 圖，由公式M =Pad/L
M=155.275
軸為45號鋼，查表可知 σ= 60 Mpa
由公式可得：
σF1=＜σF2
所以中間軸滿足強度要求。
3.1.5 滾動軸承的選擇及計算
軸承是支承軸的零件，其功用有兩個：支承軸及軸上零件，并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度；減輕轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損。
與滑動軸承相比，滾動軸承具有啟動靈活、摩擦阻力小、效率高、潤滑簡便及易于互換等優(yōu)點，所以應(yīng)用廣泛。它的缺點是抗沖擊能力差，高速時有噪聲，工作壽命也不及液體摩擦滑動軸承。
3.1.6 軸承的選擇與結(jié)構(gòu)設(shè)計:
由于轉(zhuǎn)速較高，軸向力又比較小，故選用深溝球軸承。下面以高速級軸為例初選軸承型號為6207，具體結(jié)構(gòu)圖如下。
圖3.15 軸承結(jié)構(gòu)圖
a)高速軸軸承的校核：
?Fa/Fr=198/318=0.623＞e
查表利用插值法得： e=0.204，則有>e??
則有X=0.56，利用插值法：Y=2.16
由公式P= (X+Y)可得
由公式 h〉12000h
所以滿足要求。即高速級選用6207型號的軸承
b)中間軸軸承的校核:
中間軸選擇6208:，??
高速級大齒輪： ???
低速級小齒輪： ???
所以利用插值法得e=0.227
?Fa/Fr=549/917=0.59>e
所以選用X=0.56，Y=1.93
由公式得：
P=(X+Y) =1.2(0.56 917+1.93 549)=1887.708N
由公式h＞12000h
所以滿足要求。即中間軸選用6208型號的軸承
c)低速軸軸承的校核：
初選低速級選用7209AC型號的軸承正裝?，
求得：=1768N?? ?=2506N?
Fa=Fa-Fa=747-198=549N
S=0.68=0.68×1768=1202.24N
S=0.68=0.68-2506=1704.08N
Fa+S=549+1704.48=2253.08＞S?? 故1被壓縮，2被放松。
?求軸向載荷： A =Fa+S=2253.08N
A=S=1704.08
求當(dāng)量動載荷P,P
A /R =2253.08/1768=1.27＞e??? X =0.41?Y =0.87
A /R =1704.08/2506=0.68=e??? X =1????? Y =0
P =(X R +Y A )=1.2(0.41 1768+0.87 2253.08)=3222.1N
P =(X R +Y A ) =1.2(1 2506)=3007.2N
由公式＞12000h
所以滿足要求。即低速級選用7209AC型號的軸承
3.1.7 V帶的傳動設(shè)計
外傳動帶選為 普通V帶傳動
1.確定計算功率：
1）由表5-9查得工作情況系數(shù)
2）由公式
2.選擇V帶型號
查文獻選A型V帶。
3.確定帶輪直徑
（1）參考文獻選取小帶輪直徑
（電機中心高符合要求）
（2）驗算帶速 由公式
（3）從動帶輪直徑
查表 取
（4）傳動比 i
（5）從動輪轉(zhuǎn)速
4.確定中心距和帶長Ld
（1）按公式初選中心距
取
（2）按公式求帶的計算基礎(chǔ)準(zhǔn)長度L0
取帶的基準(zhǔn)長度Ld=2000mm
(3) 按公式計算中心距:a
(4) 按公式確定中心距調(diào)整范圍
5.驗算小帶輪包角α1
由公式
6.確定V帶根數(shù)Z
(1) 由文獻查得dd1=112 n1=800r/min及n1=980r/min時，單根V帶的額定功率分呷為1.00Kw和1.18Kw，用線性插值法求n1=980r/min時的額定功率P0值。
(2) 由文獻查得△P0=0.11Kw
(3) 由文獻查得查得包角系數(shù)
(4) 由表查得長度系數(shù)KL=1.03
(5) 計算V帶根數(shù)Z，由公式
取Z=5根
7．計算單根V帶初拉力F0，由公式
q由文獻查知
8．計算對軸的壓力FQ，由公式得
3.1.8 選擇聯(lián)軸器的類型
根據(jù)傳遞載荷的大小，軸轉(zhuǎn)速的高低，被聯(lián)接兩部件的安裝精度等，參考各類聯(lián)軸器特性，選擇一種合用的聯(lián)軸器類型。具體選擇時可考慮以下幾點：
1) 所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對緩沖減振功能的要求。例如，對大功率的重載傳動，可選用齒式聯(lián)軸器；對嚴重沖擊載荷或要求消除軸系扭轉(zhuǎn)振動的傳動，可選用輪胎式聯(lián)軸器等具有高彈性的聯(lián)軸器。
2) 聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力大小。對于高速傳動軸，應(yīng)選用平衡精度高的聯(lián)軸器，例如膜片聯(lián)軸器等，而不宜選用存在偏心的滑塊聯(lián)軸器等。
3) 兩軸相對位移的大小和方向。當(dāng)安裝調(diào)整后，難以保持兩軸嚴格精確對中，或工作過程中兩軸將產(chǎn)生較大的附加相對位移時，應(yīng)選用撓性聯(lián)軸器。例如當(dāng)徑向位移較大時，可選滑塊聯(lián)軸器，角位移較大或相交兩軸的聯(lián)接可選用萬向聯(lián)軸器等。
4) 聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境。通常由金屬元件制成的不需潤滑的聯(lián)軸器此較可靠；需要潤滑的聯(lián)軸器，其性能易受潤滑完善程度的影響，且可能污染環(huán)境。含有橡膠等非金屬元件的聯(lián)軸器對溫度、腐蝕性介質(zhì)及強光等比較敏感，而且容易老化。
5）聯(lián)軸器的制造、安裝、維護和成本。在滿足便用性能的前提下，應(yīng)選用裝拆方便、維護簡單、成本低的聯(lián)軸器。例如剛性聯(lián)軸器不但結(jié)構(gòu)簡單，而且裝拆方便，可用于低速、剛性大的傳動軸。一般的非金屬彈性元件聯(lián)軸器(例如彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器、梅花形彈性聯(lián)軸器等)，由于具有良好的綜合能力，廣泛適用于一般的中、小功率傳動。
經(jīng)過分析聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)為
圖3.18 聯(lián)軸器
3.2 送書機架的機構(gòu)方案分析
在機器（或儀器）中支承或容納零部件的零件稱為機架，是機座、床身、殼體、箱體及基礎(chǔ)平臺的統(tǒng)稱。機架是各種機器中重要的零件之一。
3.2.1 機架設(shè)計的原理
機架多數(shù)處于復(fù)雜的受載狀態(tài)，外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因而機架的設(shè)計應(yīng)針對具體情況進行分析，以便滿足不同的要求。一般而言，機架的設(shè)計主要應(yīng)保證剛度、強度及穩(wěn)定性，同時，還應(yīng)滿足形狀簡單，便于制造、截面形狀合理和肋板布置恰當(dāng)?shù)囊蟆?
（1）剛度 評定大多數(shù)機架工作能力的主要準(zhǔn)則是剛度，例如金屬切削機床及其它要求精確運轉(zhuǎn)的機器機架，以滿足剛度條件為主。
（2）強度 強度是評定重載機架工作性能的基本準(zhǔn)則。如鍛壓機床、沖剪機床等機器，以滿足強度條件為主。
（3）穩(wěn)定性 機架受壓結(jié)構(gòu)及受壓彎結(jié)構(gòu)都存在失穩(wěn)問題。有些構(gòu)件制成薄壁腹式也存在局部失穩(wěn)。穩(wěn)定性是保證機架正常工作的基本條件，必須加以校核。
（4）形狀簡單，便于制造 機架結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)合理，工藝性良好，便于鑄造、焊接和機架的加工。
（5）便于在機架上安裝附件 機架的結(jié)構(gòu)力求便于安裝與調(diào)整，方便處理和更換零部件。
（6）良好的耐磨性 有導(dǎo)軌的機架，要求導(dǎo)軌面受力合理、耐磨性良好，以保證機架有足夠的使用壽命。
另外，在滿足強度和剛度的前提下，機架還應(yīng)滿足重量輕、成本低、抗振性好、噪聲小、溫度場分布合理、熱變形對精度影響小和造型好的要求。
3.2.2 送書機構(gòu)原理
所述送書機構(gòu)由送書驅(qū)動電機、電機箱、輸送輥、送書框架、輸送皮帶和擋書板組成；輸送輥、送書框架及電機箱依次固定連接為一體且呈“Z”型，電機箱內(nèi)裝有驅(qū)動電機，并固定安置于地面，輸送皮帶環(huán)繞在輸送輥和驅(qū)動電機上，送書框架安裝有輸送輥，且輸送輥的中心軸線均相互平行，輸送輥軸的兩端安裝于送書框架的兩側(cè)水平軸孔中，送書機構(gòu)的上端頭與推書機構(gòu)的連接處設(shè)有一擋書板，擋書板固定安裝于送書框架上部的端頭，送書框架的下端頭固定有驅(qū)動電機安裝箱體，驅(qū)動電機安裝箱體的一側(cè)與主控裝置的一側(cè)連接，送書機構(gòu)受控于主控裝置。送書機構(gòu)示意圖見圖所示，該送書機機構(gòu)簡單且工作可靠，送書推力大，工作效率高。
3.3 滾筒輥子的選擇
3.3.1 滾筒的長度選擇
不同寬度的貨物應(yīng)選適合寬度的滾筒，一般情況下采用“輸送物+50mm”。
3.3.2 滾筒的壁厚及軸徑選擇
按照輸送物的重量平均分配到接觸的滾筒上，計算出每支滾筒的所需承重，從而確定滾筒的壁厚及軸徑。
3.3.3 滾筒材料及表面處理
根據(jù)輸送環(huán)境的不同，確定滾筒所采用的材質(zhì)和表面處理（碳鋼鍍鋅、不銹鋼、發(fā)黑還是包膠）。
3.3.4 選擇滾筒的安裝方式
根據(jù)整體輸送機的具體要求，選擇滾筒的安裝方式: 彈簧壓入式, 內(nèi)牙軸式, 全扁榫式, 通軸銷孔式等。
3.4 本章小結(jié)
本章研究的主要內(nèi)容就是送書機架的設(shè)計,送書機架主要包括送書皮帶,滾筒,工作臺，驅(qū)動電機。而其中驅(qū)動電機的設(shè)計尤為重要，也是最復(fù)雜的一樣設(shè)計。電機設(shè)計好了那整個送書裝置的設(shè)計就完了一半！而通過本章的研究，送書機架的設(shè)計都已經(jīng)完成！下面要研究的就是呈現(xiàn)送書裝置的結(jié)構(gòu)建模已經(jīng)裝配圖。
4. 送書裝置的結(jié)構(gòu)建模與裝配
首先創(chuàng)建各個零部件的三維實體模型，然后通過定義各個零部件之間的裝配配合關(guān)系完成整個裝配體實體模型的建立。裝配過程中仿真功能的要求。
4.1各零部件的三維建模與裝配
4.1.1 驅(qū)動電機
電機的結(jié)構(gòu)，由定子、轉(zhuǎn)子、聯(lián)軸器和端蓋、軸承、 軸承端蓋、風(fēng)扇組
成
圖4.1 驅(qū)動電機三維模型示意圖
聯(lián)軸器：用于減速電機與傳動軸之間的連接，這里選用的是電磁離合器，可以控制傳動軸與直接驅(qū)動電機之間的離合，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的無驅(qū)動自由運動狀態(tài)。如圖3-3所示。
圖4.2 聯(lián)軸器三維模型示意圖
中心旋轉(zhuǎn)軸：也稱傳動軸，連接連接塊與驅(qū)動電機，起傳遞力和力矩以及支撐軸上零件的作用。如圖3-4所示。
圖4.3 中心旋轉(zhuǎn)軸三維模型示意圖
連接塊：固定和支撐被測件負載。連接塊由滑塊、導(dǎo)軌、絲杠、蓋板和架體組成。被測件固定在連接塊上的滑塊上，滑塊的凸形體與連接塊的燕尾槽導(dǎo)軌相連接，通過絲杠的調(diào)節(jié)可以在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)被測件的相對位置，且可以滿足不同形狀體積的產(chǎn)品試驗。如圖3-5所示。
（a） 滑塊三維模型示意圖 （b）導(dǎo)軌三維模型示意圖
(c) 絲杠三維模型示意圖
軸承座：固定和支撐軸承。橫滾模擬仿真轉(zhuǎn)臺采用一個深溝球軸承和一個調(diào)心球軸承配對使用，它們相對應(yīng)的軸承、軸承座和軸承端蓋的裝配圖分別如圖3-6所示。
(a) 角接觸球7218AC三維模型示意圖 （b）深溝球6214三維模型示意圖
（c）角接觸球軸承座裝配圖 （d）深溝球軸承座裝配圖
圖4.4轉(zhuǎn)臺軸承支座三維模型示意圖
4.1.2 送書機架
送書機架由輸送輥、送書框架、輸送皮帶和擋書板組成；輸送輥送
書框架及電機箱依次固定連接為一體且呈“Z”型完成書本運輸?shù)闹饕Y(jié)構(gòu)
圖4.5 送書機架的三維模型示意圖
4.1.3 工作臺:
工作臺由四根支架，二塊擋板和一塊桌面構(gòu)成。工作臺用于放送書機架
圖4.6 工作臺的三維模型示意圖
4.1.4 輥子
圖4.7 輥子的三維模型示意圖
4.2 送書裝置的三維實體裝配圖
圖4.8 送書裝置的三維實體裝配圖
4.3 本章小結(jié)
通過本章的三維模型的示意圖更能清楚的知道我們設(shè)計的送書裝置的最后的設(shè)計產(chǎn)品是什么形狀!更能清楚知道設(shè)計的裝置的缺陷及其不足。
5. 結(jié)論及建議
5.1 全文工作總結(jié)
本設(shè)計將設(shè)計內(nèi)容與CAD緊密結(jié)合在一起，根據(jù)傳統(tǒng)打包機的工作特點和結(jié)構(gòu)形式，提出自動打包機送書裝置的具體設(shè)計要求以及主要工作狀態(tài)，進行自動打包機送書裝置總體方案的設(shè)計，確定其主要組成部分，并對各部分所涉及的零部件進行詳細設(shè)計和計算。首先確定設(shè)計的幾個主要部分：驅(qū)動電機型號的選擇及校核，送書機架的機構(gòu)的設(shè)計和滾筒的數(shù)量和直徑的選擇。
根據(jù)打包介質(zhì)為書本，所有與物料接觸的部分均選用不銹鋼和無毒耐磨腐蝕塑料制成。運用工程力學(xué)的知識和設(shè)計手冊對傳動的重要部分軸的選取和設(shè)計計算。
最后考慮到本設(shè)計的安裝與維護，通過查找資料，進行了送書裝置的描述和輸送裝置的設(shè)計。
5.2 建議
結(jié)合國外自動打包機的研究成果和我國自動打包機的發(fā)展現(xiàn)狀，自動打包機的發(fā)展方向為：
設(shè)備大型化。其主要技術(shù)參數(shù)與裝備均向著大型化發(fā)展，以滿足年產(chǎn)300~500萬t以上高產(chǎn)校集約化生產(chǎn)的需要。
打包機械日趨高速化，自動化和聯(lián)動化，機械設(shè)備的高速化是實現(xiàn)人類社會高速發(fā)展的根本措施，是提高設(shè)備的主要途徑，故打包機的速度是衡量性能優(yōu)劣的重要指針。
采用多機驅(qū)動與中間驅(qū)動及其功率平衡，輸送變向運行等技術(shù)，使輸送單元運行長度在理論上受到限制，并確保了包裝系統(tǒng)設(shè)備的通用性，互換性及其單元驅(qū)動的可靠性。
打包系統(tǒng)的發(fā)展方向是實現(xiàn)機電一體化。打包機械日趨高速化，自動化和聯(lián)動化，機械設(shè)備的高速化是實現(xiàn)人類社會高速發(fā)展的根本措施，是提高設(shè)備的主要途徑，故打包機的速度是衡量性能優(yōu)劣的重要指針。微電子技術(shù)和檢測組件的發(fā)展和利用提高了產(chǎn)品的包裝質(zhì)量，也提高了打包機的自動化程度，通常包裝機的生產(chǎn)速度越高，對執(zhí)行機構(gòu)的動作同步性和協(xié)調(diào)性越嚴，為保證包裝機作業(yè)能夠可靠地進行，自動包裝機應(yīng)具有故障診斷檢測與顯示功能推行在線的自動檢測控制。今后應(yīng)大力發(fā)展以下技術(shù)：
1、微機技術(shù)
2、模糊化控制技術(shù)
3、新型執(zhí)行機械
4、新型傳動系統(tǒng)
5、傳感器的研究與開發(fā)
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致謝
經(jīng)過三個月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師。老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從查閱資料到設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設(shè)計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計較為復(fù)雜煩瑣，但是張老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩張老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴謹和科學(xué)研究的精神也是我永遠學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 其次要感謝我的同學(xué)對我無私的幫助，特別是在軟件的使用方面，正因為如此我才能順利的完成設(shè)計。
畢業(yè)設(shè)計，幫助我們總結(jié)大學(xué)四年收獲，認清自我。同時，還幫助我們改變一些處理事情時懶散的習(xí)慣。從最開始時的搜集資料，整理資料，到方案比選，確定方案，再到著手開始進行送書裝置的設(shè)計，每一步都市壞壞相扣，銜接緊密，其中每一步產(chǎn)生或者疏忽，就會對以后的設(shè)計帶來很多的不便。
在做畢業(yè)設(shè)計中動手能力和資料搜集能力在設(shè)計中也得到提升。畢業(yè)設(shè)計中很多數(shù)值，公式，計算方法都需要我們?nèi)ツ托牡夭殚啎?，瀏覽資料，設(shè)計中需要用到輔助設(shè)計軟件的地方，也需要我們耐心地學(xué)習(xí)。掌握其使用的要領(lǐng)，運用到設(shè)計當(dāng)中去。最后匯總的時候，需要將前期各個階段的工作認真整理。
在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有老師和同學(xué)給我的無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！最后我還要感謝南昌航空大學(xué)科技學(xué)院對我四年的栽培。
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