小型顆粒物料自動計量裝置（設備）設計【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

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近年來，粉體、顆粒包裝機行業(yè)的出口也形勢喜人，2008年，全球金融危機爆發(fā)，我國粉體、顆粒包裝機行業(yè)發(fā)展也遇到了一些困難，如國內需求下降，出口減少等，粉體、顆粒包裝機行業(yè)普遍出現了經營不景氣和利潤下降的局面，2009年，隨著我國經濟刺激計劃出臺和全球經濟走出低谷，我國粉體、顆粒包裝機行業(yè)也逐漸從金融危機的打擊中恢復，重新進入良性發(fā)展軌道。進入2010年，全球經濟復蘇的前景面臨波折，國內經濟結構調整的呼聲逐漸升溫，貿易保護主義的抬頭，粉體、顆粒包裝機行業(yè)中技術含量低的人力密集型企業(yè)，缺乏品牌的出口導向型企業(yè)面臨發(fā)展危機，而注重培養(yǎng)品牌和技術創(chuàng)新能力較強的企業(yè)將占得先機，粉體、顆粒包裝機行業(yè)企業(yè)如何面對新的經濟環(huán)境和政策環(huán)境，制定適合當前形勢和自身特點的發(fā)展策略與競爭策略，是粉體、顆粒包裝機行業(yè)企業(yè)在未兩年我國經濟結構調整大潮中立于不敗之地的關鍵。 《2010-2015年中國粉體、顆粒包裝機市場發(fā)展現狀分析及行業(yè)前景預測報告》也將從宏觀和微觀環(huán)境對我國粉體、顆粒包裝機行業(yè)的發(fā)展現狀，政策環(huán)境、競爭略策，投前景，市場容量，進出口形勢等方面進行全面而權威的分析。中國包裝機械起步較晚，經過20多年的發(fā)展，中國包裝機械已成為機械工業(yè)中十大行業(yè)之一，為中國包裝工業(yè)快速發(fā)展提供了有力的保障，有些包裝機械填補了國內空白，已能基本滿足國內市場的需求，部分產品還有出口。并且中國自加入世貿組織以來取得了長足的進步，包裝機械水平提升非?？欤c世界的先進水平差距逐漸縮小。隨著中國的日益開放，中國的包裝機械也將進一步打開國際市場。但在目前，中國包裝機械出口額還不足總產值的5%，進口額卻與總產值大抵相當，與發(fā)達國家相去甚遠。 　　我國與國外現代的先進的包裝機械的差距還很大，最主要是技術上的大差距。技術開發(fā)的成本在設備總成本中所占的比例越大，設備的技術含量越高。國內的包裝設備技術含量占整個設備的成本約為3%，有的甚至不足0.3%，當然極少數項目也能達到20%以上，總體來看設備水平不高，設備使用材料受供應的限制，在配套件上水平不高。 　　據中投顧問機械行業(yè)研究部數據分析顯示，2008年我國食品包裝機械出口額達15.82億美元，比上年增長52.23%，其中食品機械出口總額為6.33億美元，占食品和包裝機械出口總額的45.19%，比上年增長60%；包裝機械出口總額7.58億美元，占食品和包裝機械出口總額的55.89%，比上年增長54.83%。另外，2008年前11月食品和包裝機械出口15.09億美元，同比增長41.44%。而在2007年我國食品和包裝機械出口總額12.94億美元，比上年增長57.14%，其中食品機械出口總額為5.33億美元，占食品和包裝機械出口總額的41.19%，比上年增長64%；包裝機械出口總額7.62億美元，占食品和包裝機械出口總額的58.89%，比上年增長55.83%。中投顧問機械行業(yè)分析師段嘉宣認為，在2008年全球金融危機的大環(huán)境下，我國的外貿形勢異常嚴峻，食品包裝機械行業(yè)的出口也不例外。2008年行業(yè)出口雖然仍在增長，但與2007年相比增幅已經明顯減緩。數據顯示，2008年8月我國食品和包裝機械出口增幅比7月增幅大幅回落33.36%。進入2009年，食品包裝機械行業(yè)的出口形勢依然不容樂觀，數據顯示，2009年1-2月，機械工業(yè)全行業(yè)共完成出口交貨值1453.55億元，同比下降19.26%，增速同比回落40.18%，增速快速下滑。同時出口交貨值占銷售產值的比重（12.64%），同比也下降了3.68%。分行業(yè)看，包括食品包裝機械行業(yè)在內的7個行業(yè)出口交貨值同比呈不同程度下降。不過也可以看到，當前中國包裝行業(yè)在國際同行中的地位明顯提高，影響力也越來越大。為了進一步密切國際同行間的溝通和聯系，中國包裝聯合會日前召開新聞發(fā)布會公布，將于2010年6月初在北京召開“2010年世界包裝大會”。據國家有關方面提供的數據顯示，2008年，我國（除、港、臺地區(qū)）包裝工業(yè)總產值已達8600億元人民幣，相當于1260多億美元，已經成為世界第二包裝大國。對此，亞洲包裝聯合會主席、中國包裝聯合會會長石萬鵬表示，按照這樣的發(fā)展勢頭，到2010年我國包裝工業(yè)總產值完全有把握突破12000億元大關。 　　另外，財政部已發(fā)布通知，包裝或打包機器（包括熱縮包裝機器）的出口退稅率提高到15%，將進一步促進和振興中國包裝機械的出口情況。 　　 　　3.1行業(yè)規(guī)模 　　近年來我國包裝工業(yè)發(fā)展迅速，據統(tǒng)計數據顯示，2006年，中國全部包裝專用設備制造企業(yè)實現累計工業(yè)總產值12,181,594千元，全國包裝機械累計產量為92,167.50臺，實現累計產品銷售收入11,036,951千元，實現累計利潤總額為644,591千元。2007年1-12月，全國包裝機械累計產量為88,001.85臺，比2006年同期減少8.13％。2008年1-10月，全國包裝機械累計產量為83,602.50臺，比2007年同期增加24.09％。目前國內包裝機械企業(yè)有9000多家，從業(yè)人數55萬以上，科研院所和高等院校130余所，產品品種1300余種。 　　據報道，2009年1-5月，中國食品和包裝機械制造行業(yè)工業(yè)總產值243.23億元人民幣，工業(yè)銷售產值232.64億元人民幣，同比分別增長9.07%和7.36%。但新產品產值和出口交貨值出現下降，分別為8.75億元人民幣、16.5億元人民幣，同比分別下降4.89%和15.82%。其中，包裝專用設備各項指標都出現下降：工業(yè)總產值56.81億元人民幣；新產品產值3.77億元人民幣；工業(yè)銷售產值54.50億元人民幣；出口交貨值5.50億元人民幣。食品機械實現工業(yè)總產值186.42億元人民幣；實現工業(yè)銷售產值178.14億元人民幣；實現新產品產值8.75億元人民幣。 　　業(yè)內人士預計，從2011年到2015年，包裝工業(yè)總產值可達到6000億元，平均每年以6％的速度增長；到2015年，紙質包裝品產量可達3600萬噸，塑料包裝制品946萬噸，金屬包裝制品491萬噸，玻璃包裝制品1550萬噸，包裝機械120萬臺套。 　　3.2面臨問題及解決方法 　　國內的包裝機械行業(yè)水平還處于低級階段，一些含量高的包裝成套設備仍一度的依靠國外進口來滿足內需。這種過度依靠現象，已嚴重制約我國包裝工業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定的發(fā)展，也使國內一些無競爭力的包裝機械企業(yè)處于瀕危境況。因此，專家指出，包裝機械的低水平發(fā)展將影響到整個包裝工業(yè)的快速發(fā)展，所以必須努力改變其落后狀況。 　 與發(fā)達國家相比，我國包裝機械行業(yè)的產品和技術差距主要表現在以下幾個方面：從產品結構看，我國包裝機械品種只有1300多種，例如枕式包裝機，茶葉包裝機，顆粒包裝機等型號，其配套數量少，缺少高精度和大型化產產品，不能滿足市場需求；產品質量差距表現在產品性能低，穩(wěn)定性和可靠性差、外觀造型不美觀、表面處理粗糙，許多元器件質量差，壽命短、可靠性低，影響了整體產品的質量；從企業(yè)狀況看，國內包裝機械行業(yè)缺少龍頭企業(yè)，生產規(guī)模大、產品檔次高的企業(yè)不多；從產品開發(fā)看，國還基本停留在測試仿制階段，自行開發(fā)能力弱，缺少科研生產中試基地，科研經費僅占銷售額的1%，而國外高達8%-10%?？偟膩碚f，我國包裝機械和國際先進的產品相比，在產品的開發(fā)、性能、質量、可靠性、服務等方面的競爭中都處于劣勢。 　　分析認為產生這些問題的原因大致有三點：（1）缺乏宏觀調控。因包裝機械企業(yè)起點低、“先天不足”且跨部門，存在統(tǒng)籌規(guī)劃、宏觀指導難的問題，在投資和開發(fā)新產品方面往往一哄而起，出現低水平重復的無序競爭。（2）缺乏資金投入。這也是機械行業(yè)的共性，難以吸引大量資金投入，難以進行大量的技術改造。因經費不足，企業(yè)用于研究和開發(fā)的投資占銷售額平均水平不到1％，不能做到生產一代，開發(fā)一代，研究一代。由于沒有技術儲備，引進技術、消化吸收工作不力，使企業(yè)新產品少，缺乏競爭力。（3）缺乏專業(yè)技術人員。因包裝機械業(yè)利潤不高，難以吸引優(yōu)秀的技術人才，以致人才隊伍參差不齊，自主開發(fā)產品和創(chuàng)新能力薄弱，甚至消化吸收國外同類產品的能力都很弱，造成產品多年一貫制。 　 有關專家認為僅靠增加資金投入、擴大生產規(guī)模的粗放式經營已不能滿足形勢發(fā)展的需要，我國的包裝生產已進入調整產品結構、提高開發(fā)能力的新時期，技術升級、產品換代、經營管理是行業(yè)發(fā)展的重要課題。具體建議有：（1）產品結構上，應以市場為導向，改變目前以低技術含量為主、低水平競爭的狀況，淘汰一批低效高耗、低檔次低附加值、勞動密集型的產品，努力開發(fā)生產高效低耗，產銷對路的大型成套設備和高新技術產品．在包裝功能上，工農業(yè)產品要趨向精致化與多元化，包裝機械產品要朝著產品多功能與單一高速的兩極化方向發(fā)展；對于糖果包裝就需要枕式的異形的聯體的這樣的產品則要求在一臺包裝機上完成系列產品包裝。（2）技術性能上，要將其他領域的先進技術應用在包裝機械上，如機電一體化技術、熱管技術、遠距離遙控技術、自動柔性補償技術等，使產品技術性能大幅度提高。（3）生產制造上，專業(yè)化生產已成為趨勢。國際包裝機械廠商都十分重視包裝機械與整個包裝系統(tǒng)的通用能力，一些通用標準件不再由包裝機械廠生產，某些特殊的零部件則由高度專用化的生產廠家生產，而真正的包裝機械在某種意義上是組裝廠。 　　有關專家還指出，軟環(huán)境方面，我國包裝機械應從以下幾方面努力：（1）加強宏觀指導與行業(yè)協(xié)調。根據我國包裝行業(yè)的發(fā)展狀況，合理引進先進沒備，加快消化吸收進程。對于市場需求大、技術難度大的包裝機械設備，集中行業(yè)優(yōu)勢力量，走產、學，研結合的道路，有組織、有針對性地進行消化吸收、科研攻關，開發(fā)出擁有知識產權的包裝機械，打破國外的技術壟斷，加速提升我國包裝的技術水平與自給能力。（2）國家在政策與資金上給予支持。對于包轉機械的重點項目，爭取國家在政策與資金上給予支持，以調動包裝機械骨干企業(yè)研發(fā)新產品的積極性，通過研發(fā)過程，扶持一批具有創(chuàng)新精神的包裝機械骨干企業(yè)，培養(yǎng)起我國自已的專業(yè)設計隊伍，創(chuàng)出具有中國特色的包裝機械名牌產品。（3）調整產業(yè)結構，提高生產集中度，促進專業(yè)化、系列化生產，提高產品質量和對市場的適應能力；加快創(chuàng)新體系的建立，盡快形成企業(yè)的自我開發(fā)能力，在行業(yè)內大力推廣使用CAD/CAM技術，把我國的包裝機械產品做精，做細、做專、做強。 　　3.3國內包裝機械的國際競爭力 　　中國食品和包裝機械，2002年時出口額僅為3億美元，而到了2007年則達到了13億美元。五年間，中國食品和包裝機械出口以年均40%的速度遞增，顯示出我國包裝機械出口正迎來高速發(fā)展期。但出口總額仍不足整個行業(yè)銷售額的10％（發(fā)達國家食品和包裝機械出口量約占總產量30％-70％），出口企業(yè)數不足行業(yè)整體企業(yè)數的8％，中國食品和包裝機械出口在全球市場所占的比重依然較低。未來中國食品和包裝機械出口仍有較大的增長空間。 　　目前我國出口的包裝機械主要有飲料及液體食品灌裝機械、打包機械、紙和紙板加工機械、紙鋁塑復合軟包裝機械、各類窗口裝封、貼標包裝機械、制造包裝箱、盒、管、桶制造機械及電阻焊接機器等。食品和包裝機械出口區(qū)域已遍布東南亞、中東、南美、非洲、歐洲等地。其中，亞洲地區(qū)占整體出口額的35-40％，歐洲市場占到整體出口額的30％左右，中東和東南亞則是傳統(tǒng)的出口市場，非洲和南美市場是近年來新開拓的新興市場?？傮w來看，中國食品和包裝機械非常適合發(fā)展中國家和地區(qū)的技術水平和經濟條件，未來向這些國家和地區(qū)的出口前景廣闊。 　　中國食品和包裝機械出口，從“小”到“大”，從低端到高端，呈現出產品多樣化的局面?！靶　钡酱虼a機、捆扎機，“大”到成套設備，出口的食品和包裝機械基本涵蓋現有的產品種類，不同層次的食品和包裝機械都有著不同的銷售市場。 　　3.3.1中國包裝機械出口價格優(yōu)勢明顯 　　中國食品和包裝機械技術適中、價廉物美，具有明顯的價格優(yōu)勢。中國出口到歐洲的食品和包裝機械產品價格只有國際市場的1/3或者1/4。我國自主生產的一款“自動充填包裝機”，可以在無真空室的情況下抽真空。而德國類似的設備，不僅需要在真空室內抽真空，速度也只有我國產品的70％，售價卻是我國產品價格的5倍。未來中國食品和包裝機械出口在繼續(xù)保持價格優(yōu)勢的同時，應加大大型成套設備和高新技術產品的出口份額，努力搶占技術制高點。 　　3.3.2中國包裝機械出口市場分析 　　3.3.2.1發(fā)達國家-包裝機械需求的主要市場 　　據專家介紹，全球包裝機械市場中歐美等發(fā)達國家仍然占居重要位置。美國Frost&Sullivan的市場調查報告認為，2007年歐洲包裝機械的市場總值為65億美元，市場潛力巨大。 　　目前歐洲第三大包裝機械市場的法國，近10年來一直保持著年均4%-5%增長率。其進口產品大部分來自歐盟、美國和日本。而美國近10多年來始終保持著世界最大包裝機械消費國的地位。其包裝機械最大使用行業(yè)是食品產業(yè)，其次是飲料產業(yè)、家庭清潔用品與化妝品產業(yè)、醫(yī)藥用品及煙草業(yè)。而食品包裝機械需求中，蔬菜和水果包裝機械需求所占的比重最大；肉品所需包裝機械為第二；乳品為第三位；面包為第四位；糖果為第五位。 　　中國包裝機械能否打開美國市場乃至大部分發(fā)達國家市場，一方面與中國包裝機械的技術水平有關，另一方面也與這些國家包裝機械市場的形態(tài)有關。作為一個高度發(fā)達的自由化市場，美國包裝機械制造商“兩極分化”現象明顯。以檢測設備、打碼裝置為代表的小巧精致的電子產品在美國發(fā)展得欣欣向榮；而以熱收縮包裝機、裹包機和封箱機為主的通用型包裝機械也占有相當比重；以灌裝機、貼標機、封蓋機為主的大型包裝機械生產線，美國基本上已經不生產，市場幾乎全部為進口設備，特別是德、意廠家生產的設備所占領。通過模仿、引進技術和資金以及全球化采購等方式，中國包裝機械制造水平和工業(yè)設計水平得以快速發(fā)展。今天中國的包裝機械制造企業(yè)很容易通過全球化采購獲得一些關鍵零部件，從而迅速提高設備的技術水平和可靠性。如果說在高速灌裝機、貼標機、裝箱機和機械手等設備上，中國制造的機械還無法同德、意、日產品競爭，那么在一些技術含量較低的產品上，目前中國生產的很多包裝機械，已經可以滿足美國市場的要求，并最有可能在短期內獲得突破性進展。特別是一些通用型的包裝機械，如熱收縮包裝機、裹包機、灌裝機、貼標機、封箱機、真空包裝機、稱重裝填封口機等，中國制造的產品成本不到美國產品的一半，具有極強的競爭力。低廉的價格是中國包裝機械進入美國市場最好的敲門磚 1.2.1機械結構分析 由于此類包裝設備主要包裝粉體、顆粒的，本課題采用電機帶動螺桿來實現粉體、顆粒的灌裝以及利用稱重傳感器來實現物料的計量，利用氣缸帶動擺臂來實現物料的卸料。 1.2.2機械結構總體方案和布置 根據課題，我們要設計的粉體、顆粒包裝機，為粉體、顆粒物料的包裝設備，需要經過上料，稱重，卸料等工序，到最后的出料。我們采用人工倒料到料筒里面，再經過螺桿、震動送料，然后經過稱重傳感器稱重，最后氣缸打開卸料門出料。 方案圖如上，電動機經過聯軸器帶動送料螺桿的轉動，實現粉劑、顆粒物料的輸送，最后粉劑或藥品通過振動發(fā)生器振動到前面，后經稱重傳感器感應重量，達到需要的數值，就控制卸料氣缸打開卸料門，然后出料。 1.2.3總體設計-分體送料裝置的設計 根據設計方案的確定，整個送料裝置的大致分布圖如下： 確定方案后，大體的設計布局就如上圖。料筒我們采用304不銹鋼焊接而成，進瓶螺桿是標準件，我們直接外購，電機我們選擇86系列的臺達的伺服電機。 如圖所示，分體送料裝置只需要利用進電機驅動送料螺桿轉動即可，結構并不復雜。從結構圖中，我們能夠很輕松地看到，如此不再重復。 第2章 機械結構的設計 2.1螺桿送料機構的設計 送料螺桿的作用是向前輸送物料，并在前端對肉塊進行擠壓。如圖3－1所示，設計上采用一根等螺距、等根徑的螺旋，即螺距前后一樣大，根徑也前后一樣大，這樣使其送料螺桿與送料螺桿之間的容積逐漸減小實現了對粉體、顆粒物料的輸送作用。 送料螺桿前端方形軸處安裝絞刀，后端面上安裝兩個定位鍵與其主軸前端面上鍵槽配合，以傳遞動力。 圖3－1 送料螺桿 2.1.1送料螺桿的材料 送料螺桿的材料選為不銹鋼 2.1.2螺旋直徑 ＝0.136 m 取D＝160mm G－生產能力,由原始條件得G＝1T/H K－物料綜合特性系數,查表1-16得K＝0.071 -物料得填充系數查B4表1－16得＝0.15 －物料的堆積密度t/m顆粒的為1.5t/m C－與螺旋供料器傾角有關的系數，查B4表1－15得C＝1 2.1.3螺旋供料器的轉速 由原始數據n＝326r/min 2.1.4螺旋節(jié)距 實體面型螺旋的節(jié)距t＝D 2.2送料螺桿的設計 由于粉體顆粒物料在送料螺桿內受到擠壓力的作用力，物料具有向前輸送的趨勢，因此在送料螺桿的內壁上設計了8個止推槽.沿圓周均勻分布，如圖3－2所示 送料螺桿內壁與送料螺桿之間的間隙要適當，一般為3-5mm。間隙太大會使物料倒流;間隙太小送料螺桿與送料螺桿內壁易碰撞。 送料螺桿的物料可選不銹鋼 圖3－2 送料螺桿截面圖 2.2軸器的選擇 2.2.1聯軸器的選用原則： 常用聯軸器大多已標準化或規(guī)格化，一般情況下只需正確選擇聯軸器的類型、確定聯軸器的型號及尺寸。必要時，可對其易損的薄弱環(huán)節(jié)進行負荷能力的校核計算，轉速高時，還應驗算其外緣的離心應力和彈性元件的變形，進行平衡檢驗等。 1、聯軸器類型的選擇選擇聯軸器類型時，應考慮： (1)所需傳遞轉矩的大小和性質，對緩沖、減振功能的要求以及是否可能發(fā)生共振等。 (2)由制造和裝配誤差、軸受載和熱膨脹變形以及部件之間的相對運動等引起兩軸軸線的相對位移程度。 (3)許用的外形尺寸和安裝方法，為了便于裝配、調整和維修所必需的操作空間。對于大型的聯軸器，應能在軸不需作軸向移動的條件下實現裝拆。此外，還應考慮工作環(huán)境、使用壽命以及潤滑和密封和經濟性等條件，再參考各類聯軸器特性，選擇一種合用的聯軸器類型。 2、聯軸器型號、尺寸的確定對于已標準化和系列化的聯軸器，選定合適類型后，可按轉矩、軸直徑和轉速等確定聯軸器的型號和結構尺寸。 聯軸器的計算轉矩：Tca=KAT式中：T為聯軸器的名義轉矩(N.m)；Tca為聯軸器的計算轉矩(N.m)；KA為工作情況系數，其值見表10-2(此系數也適用于離合器的選擇)。根據計算轉矩、軸直徑和轉速等，由下面條件，可從有關手冊中選取聯軸器的型號和結構尺寸。Tca[T] n式中：[T]為所選聯軸器的許用轉矩(N.m)；n為被聯接軸的轉速(r/min)；為所選聯軸器允許的最高轉速(r/min)。多數情況下，每一型號的聯軸器適用的軸徑均有一個范圍。標準中已給出徑的最大與最小值，或者給出適用直徑的尺寸系列，被聯接的兩軸應在此范圍之內。一般情況下，被聯接的兩軸的直徑是不同的，兩個軸端的形狀也可能不同。 2.2.2聯軸器的選型算例： 在電機與送料螺桿之間用聯軸器相聯。已知電機功率P＝7. 5KW,轉速n＝960r/min,電機伸出軸端的直徑d1＝38mm，油泵軸的直徑d2=42選擇聯軸器型號。 解：因為軸的轉速較高，啟動頻繁，載荷有變化，宜選用緩沖性較好，同時具有可移性的彈性套柱銷聯軸器。計算轉矩查表10-2得：K＝1.7。名義轉矩所以：Tca=1.7*74.6=126.8 N.m查手冊選用彈性套柱銷聯軸器 附：TL6彈性套柱銷聯軸器的技術參數為公稱扭矩：250N.m許用轉速：＝3300r/min (聯軸器材料為鐵)＝3800r/min (聯軸器材料為鋼)軸孔直徑：＝32mm，＝42mm。 2.2.3軸承的選擇 軸承的選擇并不是只考慮軸徑一個因素，還要考慮到軸承的性能，一般要考慮到其壽命、可靠度（指該軸承達到或超過規(guī)定壽命的概率）、靜載荷、動載荷、額定壽命、基本額定壽命、基本額定載荷等等很多因素。最主要的是允許空間、載荷的大小和方向、軸承工作轉速、旋轉精度、軸承的剛性（一般磙子軸承的剛性大于球軸承）、軸向游動、安裝和拆卸。因為在本設計的軸上徑向載荷大，軸向載荷小，而且存在軸或殼體變形大以及安裝對中性差的問題，所以選用調心滾子軸承，因為調心磙子軸承主要承受徑向載荷，也可同時承受少量的雙軸向載荷，而圓錐磙子軸承有打的錐角可承受大的徑、軸向聯合載荷。所以選用（雙列向心）圓錐磙子軸承，有雙內圈，并是可分離的軸承，根據d=80mm,由參考資料2P7－356 表7－2－78 帶緊定套的調心滾子軸承（GB/T288-1994），選用22218CK/W33+H318軸承，其基本額定載荷為=240KN,=322KN, 根據軸承選用配套的軸承座，參考資料2P7-43表7-2-105 適用圓錐孔的異徑孔滾動軸承座(GB/T7813-1998) SNK型軸承座，可選用SNK316型的軸承座。 2.2.4 鍵的選擇 鍵聯結是通過鍵實現軸和軸上零件的周向固定以傳遞運動和轉矩。其中有 類型也可以實現軸向固定和傳遞軸向力，有些類型并能實現軸向動聯結， 于在圓錐篩的軸上主要通過鍵來實現傳遞轉矩和軸向固定所以，只需選用 常見的普通平鍵，鍵的類型可根據使用要求、工作條件和聯結的結構特點 表5-3-15選定，鍵的長度根據軸轂的長度從標準中選取，鍵的b×h根據 徑來確定。 軸和帶輪的聯結，d=70mm, 參考資料2P5-194表5-3-18 (GB/T1095-1979) 選用B20×12，B18×11和B12×8的普通A型平鍵，鍵長分別為90㎜， 70㎜，30㎜。 2.2.5 鍵的強度的校核 平鍵聯接的主要失效形式是工作面的壓潰和磨損（對于動聯接）。除非有嚴重過載，一般不會出現鍵的剪斷（如圖15.26所示，沿a－a面剪斷）。 設載荷為均勻分布，由圖15.26可得平鍵聯接的擠壓強度條件(15-25) 對于導向平鍵、滑鍵組成的動聯接，計算依據是磨損，應限制壓強，即(15-26) 式中：T為轉矩（N·mm）；d為軸徑（mm）；h為鍵的高度（mm）；l為鍵的工作長度（mm）；[σp]為許用擠壓應力（MPa）；[P]為許用壓強（MPa）（見表15.8）。 2.2.6軸的受力分析和校核 軸的強度計算一般可分為三種：1）按扭轉強度或剛度計算；2）按彎扭合成強度計算；3）精確強度校核計算。 當軸的支撐位置和軸所受的載荷大小、方向、作用點及載荷種類均已確定，支撐反力及彎矩可求得時，可按照彎曲或者彎扭合成強度進行軸的強度計算。作用在軸上的載荷一般按集中載荷考慮，如本設計中的帶傳動對軸的力，其作用點取在輪緣寬度的中點。計算時，通常把軸當作置于鉸鏈支座上的雙支點梁，一般軸的支點近似取為軸承寬度中點。 由于本設計所用軸主要是受彎曲強度，很少的扭轉強度，是根據扭轉強度設計，應校核軸的彎曲強度，首先分析軸的受力，左端受的是圓錐篩的重力，右端是帶輪對軸的力，中間是軸承座的兩個支撐力。 左端的作用力包括篩自身的重力、物料的重力、物料旋轉產生的離心力。所以考慮圓錐篩對軸產生作用力時，僅是一個經驗數據。在這里，假設圓錐篩為實心,對軸的作用力取其重力的。 篩的材料為不銹鋼，密度是=7.38㎏/,錐篩大端直徑為D=，小端直徑是d=360，H=1140，h=510，所以錐篩的體積 即0.2; 所以,篩的重力約為 故取G==3846.5N。 軸徑是按扭轉強度初步設計的，所以要校核軸的彎曲強度，軸的強度校核也就是找出危險截面，看危險截面是否滿足軸徑條件，如果危險截面滿 足，那么別的軸徑肯定滿足；根據軸的實際尺寸，承受的彎矩、扭矩圖考慮應力集中，表面狀態(tài)，尺寸影響等因素，及軸材料的疲勞極限，計算危險截面的情況是否滿足條件。我所校核的軸是根據許用彎曲應力校核的，即由彎矩產生的彎曲應力不超過許用彎曲應力，一般計算順序是先畫出軸的空間受力圖，將軸上作用力分解為水平面受力圖和垂直面受力圖，并求出水平面上和垂直面上的支承點反作用力。然后作出水平面上的彎矩和垂直面上的彎矩圖，作出合成彎矩圖和轉矩圖應用公式繪出當量彎矩圖，式中是根據轉矩性質而定的應力校正系數。對于不變的轉矩，?。粚τ诿}動的轉矩，取；對于對稱循環(huán)的轉矩取。 是材料在對稱循環(huán)應力狀態(tài)下的許用彎曲應力； 是材料在靜應力狀態(tài)下的許用彎曲應力； 是材料在脈動循環(huán)應力狀態(tài)下的許用彎曲應力； 在錐篩的設計過程中，軸的材料為45#鋼，其基本參數為，，，；應滿足 下列條件： 或 W為軸的抗彎截面系數； 軸的受力，軸左端是錐篩對軸的力也就是錐篩的重力，右端是帶輪對軸的壓力。 具體受力情況如下圖： 由材料力學的相關知識可得： 解得： 由 得： 可得軸的彎矩圖則如下： 軸所受的轉矩如下： 轉矩圖如下： =； 所以，= 所以當量彎矩圖為： 可知軸承的危險截面在左邊軸承支撐處，根據軸的校核條件可以算出： ； 即： 所以：根據校核，截面強度足夠，其它截面也是足夠安全的。 2.2.7軸承的校核 軸承的選用在以上的說明中已經給出，選用的是帶緊定套的滾子軸承，型號為22218CK/W33+H318，其基本參數為主要是額定載荷： C=240000N， =322000N，e=0.23,Y=2.5,，假定軸承的壽命為3年，每天工作10小時，一年工作300天，所以軸承的基本額定動載荷可按一下公式進行計算： C= 其中：C—基本額定動載荷計算值，N； P—當量動載荷，按式計算，為軸承所受徑向載荷， 軸向動載荷，X為徑向動載荷系數，Y為軸向動載荷系數； —壽命因數，按表7-2-8選??； —速度因數，按表7-2-9選取； —力矩載荷因數，力矩較小時=1.5,力矩較大時=2; —沖擊載荷因數,按表7-2-10選取; —溫度系數,按表7-2-11選取; —軸承尺寸及性能表中所列基本額定動載荷; 由表查得=1.19,=0.366,=1.5,=1.2（中等沖擊）,=;1.0； 因為軸向載荷=0，即，所以當量動載荷 即，， ,所以此軸承選的合適,能滿足要求。 第3章 機架的設計 方管底架選擇根據物料以及其他零部件的重量來定，方管底架受力分析得出，由分析得出底座在平衡狀態(tài)下只受地面對其的支撐力和在其表面上物體所給的壓力。見下圖： 即方管架給的壓力為G(電動平移床重量)+G（零部件重量） =2000N（200Kg）+(50x10) =2500N 根據方管承載力計算公式： M=Pac/L(M：彎矩，P集中力，a集中力距支座距離，c集中力距另一支座距離，L跨度，L=a+c) （僅用于矩形截面) f=M/W≤材料的許用應力（彈性抗拉強度/安全系數）。 M=Pac/L=11960xL，本次設計初定L為1000mm 則M=13456N.M ，初定方管為80x40x3的方管和40x40x3，計算W得出 折算后位12Mpa 查的普通碳素結構鋼Q235A的抗拉強度為375~500Mpa，由于12Mpa遠遠小于375Mpa，所以初定方管40x40x3和80x40x3的方管滿足要求。 由計算得出可以使用80x400x3的方管和40x40x3的方管，初定設計計算得出方管總體架尺寸為1000mmx910mm。 整個方管機架的大致圖如下： 第4章 結構設計及三維建模 4.1結構設計中的三維建模 通過二維裝配圖和零件圖的繪制，我們通過SOLIDWORKS三維設計軟件將上料，送料裝置結構進行三維建模，主要結構的三維建模如下 料筒一的建模 送料螺桿的建模 過料槽的建模 導桿的建模 彈簧的建模 接料槽的建模 軸承座建模 4.2機架組件的三維建模 整個設備的三維建模如下圖： 4.3設計中應用的標準件建模 本次設計中選取的有伺服電機、行星齒輪減速機、彈性柱銷聯軸器、軸用外卡環(huán)、深溝球軸承6206等 伺服電機0.3Kw 深溝球軸承6206 氣缸CG5EN20-50 五、三維軟件機械設計總結 通過此次設計，又一次提升了運用三維軟件的水平，并吸收了不少經驗，總結為一下幾點。 （1） 有零件圖紙作圖與空想設計作圖不同，零件尺寸已經給出，作圖時先不考慮尺寸是否真的合適，根據尺寸作出零件的三維圖，但到裝配時必須要考慮尺寸是否合適，由于AutoCAD圖紙效果不好，導致尺寸會有出錯，甚至有出現欠定義尺寸，所以，此時必須通過配合后在衡量尺寸，再進行修改，直到滿足配合要求。 （2） 工具集的確方便了作圖，通過選擇零件類型，輸入數據，就能生成出標準零件，但有時需要用到的零件在工具集上也未必能找到，所以此時要隨機應變，運用其他零件代替并通過修改或添加零件使其滿足要求。 （3） 作三維圖時要靈活變通，解決問題的方法總比問題多，當一種方法不能正常作圖時，試試另一種方法，這不但能完成零件制作，同時也可以培養(yǎng)出更好的作圖思路，和打破規(guī)矩的新想法。 （4） 規(guī)則的零件，要學會使用一些能夠節(jié)省時間的命令，如鏡向，陣列等，“能省則省”。 （5） 關于裝配，曾經帶給我很大的阻礙，花了很多時間才弄清原因所在。在一可活動子裝配體上，即使活動范圍會產生干涉，也不能對其設定活動范圍，如高級配合里的距離范圍，和角度范圍，即使在該活動范圍并不影響父裝配體，也不可設定。因為一旦設定范圍后，在父裝配體上會將子裝配體視為完全定義的模型，這樣會對子裝配體之間的配合產生矛盾，將不能完成裝配。 （6） 看懂圖是作圖的首要任務，看圖就是了解零件的工具，沒有工具則無法制出零件，所以畫圖不能急于下筆，想透了零件的結構，想透圖中的虛實線，這才是高效作圖的重中之重。 結 論 經過這段時間的專心設計，我的畢業(yè)設計已經接近尾聲。畢業(yè)設計是我們每個大學生大學生活的最后一個重要環(huán)節(jié)，是對大學四年學習過程綜合能力的考核。對每個學生來說，畢業(yè)設計既總結了我們大學所學的理論知識，又給我們提供了應用所學知識和鍛煉動手能力的機會，是對大學四年學習的檢驗和完善。 我的畢業(yè)設計題目是粉體、顆粒包裝機的設計。這次所設計的新型移動電視，所涉及的知識較為廣泛，所以整個設計過程又是一個學習的過程。通過不斷地查閱資料、請教老師，并且進行查詢有關資料，對有關機械傳動的理論知識和設計有了較深程度的認識，增強了實際操作經驗。同時，為日后工作的獨立設計能力打下了一個良好的基礎。 既借鑒了前人已有的優(yōu)秀成果，同時也滲入了自己的汗水。 通過這次畢業(yè)設計，我學會了如何查閱資料，如何應用已學過的知識，體會到了所學理論知識的重要性，逐漸形成了一套自己的從提出問題，到分析問題，最后到解決問題的思路。這些都會使我在將來的學習和工作中受益匪淺。由于所學知識有限，以及缺乏實際經驗，因此，我的畢業(yè)設計中難免存在缺陷和不足之處，懇請各位老師及評閱者批評指正，我將在今后的學習和工作中進行彌補。 參 考 文 獻 [1]成大先. 機械設計手冊：第5版[M] . 北京：化學工業(yè)出版社，2008. [2]成大先. 機械設計手冊單行本[M] . 北京：化學工業(yè)出版社，2007. [3]程光仁等. 滾珠螺旋傳動設計基礎[M] . 北京：機械工業(yè)出版社，2007. [4]濮良貴，紀名剛. 機械設計[M] . 北京：高等教育出版社，2010. [5]饒振剛，田勇衛(wèi). 滾珠絲杠副及自鎖裝置[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，1990 [6]張武，高啟坤. 絲杠螺母副升降機構動力學特性分析[J] . 火控雷達技術，2011，Vol（2）：47-52. [7]徐進. 絲杠升降機構傳動可靠性設計研究[J] .煤礦機械，2003， Vol（10）：34-39. [8]楊曉苞，景素芳. 絲杠螺母副升降機構動力學穩(wěn)定性分析[J] .火控雷達技術，2011， Vol（2）：54-61. [9]于天仲. 升降臺升降機構的使用和維護[J] .南鋼科技，2001， Vol（2）：24-30. [10]田地銀，田云. 關于滾珠絲杠的選擇[J]. 電子工藝技術，1997，Vol(18)：18-25 [11]代仕平，張娜. 基于滾珠絲杠副的升降機構設計[J]. 0八一科技，2010，Vol（4） 50-52 [12]計國良，李志勇. 全自動升降醫(yī)療床[P]. 中國：201020101875.8，2010.09.22 [13]新昌縣健神飲料有限公司. 升降式醫(yī)療床[P]. 中國：200320108591.1，2004.12.22 [14]浮力科技股份有限公司. 醫(yī)療用床升降機構改良 [P]. 中國：200620157745.X， 2007.10.24 [15]劉豐榮. 電動升降座椅之研發(fā)[D] . 臺灣：國立臺北科技大學，2007. 致 謝 本文是在導師xx老師的悉心指導下完成的，字里行間都凝聚者導師的智慧和心血。半年來，導師不僅在學術上循循善誘，引導學生不斷進取、精益求精，而且在思想方法上諄諄教誨，傳授學生生活和做人的道理。導師活躍的學術思想、淵博的學識和對工作一絲不茍的工作作風將對我的一生產生重要的影響。在畢業(yè)之際，謹向導師致以深深的謝意。 感謝導師xxx老師在畢業(yè)設計過程中的關心和支持。 也感謝各位同學在設計過程中的鼎立相助。 原此次設計順利完成，以答謝各位老師和同學的支持！ 最后，向在百忙之中評閱本文的各位老師表示衷心的感謝！