液體產品自動稱重包裝輸送生產線設計
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液體產品自動稱重包裝輸送生產線設計
Process specification and tooling design for cold and hot processing of CA6140 lathe joint parts
摘 要
隨著社會的發(fā)展，機械制造中開始出現自動化，而最早出現的是組合機床的生產線。在這之前，最開始在汽車工業(yè)中出現了流水生產線和半自動生產線，但是在之后也慢慢出現全自動化。自動線可以提高生產效率和勞動生產率。也可以降低生產線縮短生產周期和提高產品質量。有顯著的經濟效益。
此次課題的來源是來自一家小型化的工廠針對他的主導產品——聚氨酯的稱重及包裝還有輸送入庫一系列而設計制造的一條生產線。在過去這些工作全部都是靠人工操作的，不但占用人力。而且對于包裝和稱重方面都沒有辦法做到準確，人力投資比較大但是對于精確的東西還會控制不準確。制作產品的輸出也不能達到連續(xù)生產。為了提高生產效率、質量并且減輕工人的勞動強度一定要開發(fā)一套專門針對這套生產線的自動裝置，可以解決這個問題。此次設計課題試圖使用空桶自動上線和成品捅下線需要使用人工之外。其余的稱重運輸以及密封包裝全部采用自動化全套。還可以達到生產成品連續(xù)輸出。但是這些需要設計機械結構與機構，還需要按照一定的順序控制零部件的傳輸。
關鍵詞：稱重；包裝；輸送線
Abstract
This design involves mechanical manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance measurement, machining technology, fittings and so on.
CA6140 joint parts cold, hot processing technology and fixture design includes process design, process design and special fixture design three parts. In the process design, the process is analyzed first, the process of parts is redesigned, and the structure of the billet is redesigned. Select parts processing benchmark and design parts processing route. Then the machining allowance and tolerance are calculated. In the process design, the key is to determine the cutting parameters and working sequence of the processing equipment, and calculate the time required for each process.
The fixture design is the key and difficult point of the whole design. First, we need to select the positioning datum, and use the machine tool to design the positioning elements, clamping elements, guiding elements and connectors. The most important thing is to calculate the size of the clamping force, which is a key factor in the accuracy of machined surface. At the same time, the positioning error in fixture positioning is calculated, the rationality and inadequacies of the fixture structure are analyzed, and the future design scheme is put forward, and some suggestions for improvement are put forward.
Keywords: Joint parts process planning Process design Fixture design
目 錄
摘要 4
Abstract 5
1 引言（或緒論） 7
2 生產線的總體設計 8
2.1 生產線的功能及技術條件 8
2.2 生產線的組成 8
2.3 裝配圖設計 12
3 生產線的部件設計 13
3.1液體產品輸出流量自動控制部件設計 13
3.2 電子稱部件設計 14
3.3 工作臺部件設計 15
3.4 滾珠輸送機設計 16
3.4.1 輸送機的結構設計 16
3.4.2 輸送機傳動系統(tǒng)設計 17
3.4.3機架 27
3.4.4傳動部件 27
3.4.5表面涂裝 27
3.4.6整機安裝 27
3.4.7整機運行性能 28
3.4.8安全 28
3.5 氣動控制系統(tǒng)設計 28
3.6 生產線的程序控制過程與電氣控制系統(tǒng)設計 29
結論 30
致謝 32
參考文獻 33
3
1 引言（或緒論）
伴隨著機械制造業(yè)的飛速發(fā)展，機械制造業(yè)已經成為了中國國民經濟的重要支柱產業(yè)，這有利于我國創(chuàng)新能力的提高，提高我國的國家競爭力，增強我國的綜合實力。
從20世紀開始，隨著汽車、滾動軸承、小型電動機和縫紉機等工業(yè)發(fā)展，機械制造中開始出現流水生產線和半自動生產線，隨后發(fā)展成為自動線。第二次世界大戰(zhàn)后，在工業(yè)發(fā)達國家的機械制造業(yè)中，自動線的數目出現了急劇增加。采用自動線進行生產的產品應有足夠大的產量；產品設計和工藝應先進、穩(wěn)定、可靠，并在較長時間內保持基本不變。在大批、大量生產中采用自動線能提高勞動生產率，穩(wěn)定和提高產品質量，改善勞動條件，縮減生產占地面積，降低生產成本，縮短生產周期，保證生產均衡性，有顯著的經濟效益。
本課題源于企業(yè)，原小型化工廠的主導產品——聚氨酯的稱重、包裝、輸送全靠人工操作，不僅占用人力而且包裝的重量也難做到準確，制品的輸出是不連續(xù)的。為提高生產效率、質量并減輕工人的勞動強度，有必要開發(fā)自動裝置，以解決這一問題。本課題嘗試除空桶上線和成品桶下線用人工外，其余稱重與包裝自動化、輸送實現連續(xù)化，設計分裝物為液體聚氨酯，成品額定重量為24KG±0.2KG，生產效率為1200KG/h，輸送距離為10M，無彎曲。該課題不僅僅需要設計機械結構與機構，還需要實施順序控制和零部件傳輸。該課題涉及到設計、繪圖、控制等各方面的知識，可以培養(yǎng)學生綜合運用所學知識結局具體工程項目的能力。
2生產線的總體設計
2.1生產線的功能及技術條件
1） 液體成品由脫水釜輸出，注人成品桶，輸出的過程應自動控制。
2） 液體成品應能準確地注人成品桶，不得有外濺、外漏。注入口口徑為48mm。
3） 生產線具有自動計量動能，對裝入桶中的成品的重量可自動計量和顯示，并能準確控制額定重量。成品的額定重量為（24±0.2）kg。
4） 成品裝桶后應能自動裝蓋，將注入口封死。
5） 成品在車間裝桶，然后由生產線將成品桶輸送到成品庫，輸送路線長10m，無彎曲。
6）對成品桶的輸送應連續(xù)進行，即在輸送線的全長上列滿成品桶，連續(xù)輸送。
7） 在生產線運轉的全過程中，除空桶上線和人庫后成品桶下線可用人工操作外，其余各環(huán)節(jié)一律自動完成。
8） 生產效率為1500kg/h。
2.2生產線的組成
根據課題提出猜想，先設定了三個方案。
方案一：該方案總裝示意圖見圖2-1。在這個方案中，車間人員將放入成品的桶放入生產線后，由定位電動推桿向下推動定位原件進行定位，然后由卡緊電動推桿推動卡緊杠桿，卡緊成品桶，然后由移動電動推桿推動工作臺的滑板，使漏斗處于工作軸線，物料由漏斗往成品桶灌入，當成品桶的重量達到額定重量要求后，移動的電動推桿便推動工作臺的滑板，使裝蓋的電動推桿處于工作的軸線，再由裝蓋電動推桿對成品桶進行裝蓋。裝蓋完成后，卡緊電動推桿收縮，卡緊杠桿恢復原樣，成品桶解除卡緊，帶式輸送機啟動，使得成品桶前移。
1- 定位電動推桿 2-漏斗 3-卡緊杠桿 4-卡緊電動推桿 5-電動機
6-稱重傳感器 7-裝蓋電動推桿 8-移動電動推桿 9-帶式輸送機
圖2-1
方案二：
該方案總裝配示意圖見圖2-2，此次方案與方案一的不同之粗是將電動的推桿改為氣壓傳動。因為電動推桿動作緩慢、維護性差、適應性差，但是氣壓傳動就完全沒有這些問題。氣壓傳動的傳動動作快、結構簡單、維護也相對方便簡單。所以相比之下電動是的推桿并不適合本課題。因此我們大部分選用氣壓傳動。
1-定位氣缸 2-漏斗 3-卡緊杠桿 4-卡緊電動推桿 5-電動機
6-稱重傳感器 7-裝蓋電動推桿 8-移動電動推桿 9-帶式輸送機
圖2-2
方案三：該方案總裝示意圖見圖2-3，這個方案中，在方案二的基礎中也做了一定的改變，將方案二中的帶式輸送機改成了滾柱式的輸送機，由于這次我設計的課題主要是聚氨酯為化學成分是，是包裝化學物品，帶式輸送機容易受到灑落液體的腐蝕，維護起來不方便。所以按照需求我們改成具有輸送量大、結構簡單、維修方便、成本低廉、不易受到腐蝕的滾柱式輸送機。
1-定位氣缸 2-漏斗 3-卡緊杠桿 4-卡緊電動推桿 5-電動機
6-稱重傳感器 7-裝蓋電動推桿 8-移動電動推桿 9-滾柱式輸送機
圖2-3
方案暫時敲定，經過一遍遍的深思熟路以及對比和整理資料，通過對于上面三種方案的對比及輪中，最終采用方案三作為我們本次課題最終的研究方向。通過液體成品自動控制部件、電子稱部件、工作臺部件、滾柱輸送機部件、氣動控制部件、電氣控制部件進行液體成品自動稱重包裝輸送。
生產線由以下部件組成：
1） 液體成品輸出自動控制部件，以電動調節(jié)閥及其伺服放大器為核心組成?？砂丛O定參數自動控制液體成品的快輸出、慢輸出及閥門關閉。
2） 電子秤部件，以稱重傳感器及稱重控制器為核心組成?？蓪ρb桶成品的重量進行連續(xù)檢測、反饋、顯示，并可按設定的數據發(fā)出前期報警信號和額定值報警信號。
3） 工作臺部件，以工作臺框架結合件和滑板為主組成?；蹇稍诳蚣苤幸苿?，有三個工作位置，在控制系統(tǒng)的控制下，可自動完成成品桶定位、液體成品裝桶、成品桶裝蓋三項工作。
4） 滾柱輸送機部件，由帶電動機的減速器、傳動鏈、滾柱輸送機機體、滾柱等件組成。輸送路線長10m，無彎曲。
輸送機機體分為10節(jié)，用螺釘聯(lián)接，安裝于混凝土地面上。安裝時，用可調墊鐵調節(jié)其水平度。
5） 氣動控制部件。氣源為車間原有的壓縮空氣網路。經氣源三聯(lián)件處理后，壓縮空氣被分別輸送到7個氣缸，在各自的電磁換向閥的控制下，分別去完成工作臺滑板移動、閘閥開關及成品桶定位、卡緊、壓蓋等工作。
6） 電氣控制部件，是生產線自動控制程序的控制中樞，由主電路和控制電路組成。主電路是滾柱輸送機的驅動電動機的控制電路；控制電路分為交流控制盤和直流控制盤兩部分，采用行程開關一繼電器一氣動控制和繼電器一專用的電子控制儀器相結合的控制模式， 實現生產程序的自動控制。
2.3裝配圖設計
裝配圖主要元件零件目標
附圖1為機器總圖，表示了主要零部件的裝配關系和尺寸鏈
附圖2為工作臺部件的結構、外形尺寸及主要零件的裝配關系和主要尺寸
附圖3為電子稱部件 附圖4為輸送機部件 附圖5位卡緊裝置部件
為工
9
3生產線的部件設計
3.1液體成品輸出流量自動控制部件的設計
液體成品生產的最后一道工序是“脫水”脫水后即可裝桶銷售。生產線的成品輸出自動控制部件，就安裝在脫水釜下方（見圖1），由手動截止閥2、法蘭彎頭3、電動調節(jié)閥4、放液彎頭結合件5、放液閘板55、壓板56等件組成。其中最關鍵的元件是電動調節(jié)閥。
1.電動調節(jié)閥的選型
電動調節(jié)閥是自動控制系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，與其相匹配的控制元件是伺服放大器（屬電氣部件）。伺服放大器在輸入信號的控制下，可控制電動調節(jié)閥閥門的開啟和關閉，并可以控制電動調節(jié)閥開度的大小，從而可控制管道中流體的流量。
此項設計所選定的電動調節(jié)閥，為西安電磁閥廠所產的ZAP—50型，公稱通徑為 50mm，流通能力為32m3/h。
2.輸出口閘閥設計
電動調節(jié)閥（如下圖）與截止閥不同，為了能精確地調節(jié)閥門的開度，閥門開啟與關閉較為緩慢。以通徑為50mm的調節(jié)閥為例，最慢者為160s，最快者為20s，顯然不能滿足此項設計的閥門關閉要迅速、以保證成品裝桶凈重為（24 ±0.2）kg的要求。
為了解決此問題，在成品輸出口又設計了一個氣動截止閥。此截止閥是一件閘閥，閘板 55在氣缸28的控制下可以快速開關（見圖2B—B視圖）。開關的時間可為l-2s。由于輸送的流體為膠粘劑，為了防止閘板粘接在閥體上，選用了聚四氟乙烯作為制作閘板的材料。 它的優(yōu)點是有突出的表面不粘性，幾乎所有的粘性物質都不能附在它的表面上。它的另一個 優(yōu)點是摩擦因數小，拉動省力。
圖3-1
。
3.2電子秤部件設計
電子秤部件的設計，見圖1的主視圖和圖3的視圖。電子秤的稱重元件是稱 重傳感器，三件傳感器安裝在電子秤底座11上，三件傳感器的觸頭均勻分布在中213. 3mm 的圓周上，圓的中心與成品桶定位中心線相合。成品桶的重力經滾柱13、滾柱支架44、45 （見C — C視圖）稱重盤14、調節(jié)螺釘15作用到傳感器的三個觸頭上。三件傳感器測得的重力相加后，由稱重控制器（屬電氣控制部件）顯示并反饋到自動控制系統(tǒng)^成品桶 空桶的重量和上述各傳力零件的重量，在空桶定位后，可通過控制器“清零”消除，所以電子秤可以測量出液體成品裝桶后的凈重。
機器安裝時，調整三個調整螺釘15,可使稱重盤14上安裝的滾柱13處于同一水平面上，從而可提高檢測精度。傳感器12和調整螺釘15所分布的圓周，之所以選擇其直徑為213.3mm,就是為了通過滾柱的間隙，可對調整螺釘15進行調整。
成品桶的卡緊，由卡緊氣缸40和卡緊杠桿38完成?？ňo氣缸和卡緊杠桿都安裝在卡緊支架10上。卡緊支架結合件10的頂部的V形擋板可使成品桶準確定位并卡緊。
電子秤底座11安裝在混凝土機座上，安裝時應用可調墊鐵調平。
3.3工作臺部件設計
工作臺部件，是完成液體成品裝桶工作的主要部件。工作臺部件由工作框結
合件6、工作臺滑板22、漏斗24、漏斗閘閥閥體18、漏斗閘板21、支腿25、 滑板定位楔30等件組成。
工作臺框架結合件是鋼板焊接件。工作臺滑板在氣缸的推動下，可在框架內左右移動，總行程為160mm。工作臺滑板有三個工作位置，每一位置的行程為80mm，其左、右兩側的 位置由螺栓定位，其中間位置由定位楔30定位。
在工作臺滑板的橫向中心線處，安裝著定位氣缸7、漏斗24、壓蓋氣缸8,各相距 80mm 。在定位氣缸的活塞桿端部，安裝著定位接頭34。在壓蓋氣缸8的活塞桿 端部，安裝著壓蓋接頭33。在工作臺滑板的下表面上，安裝著漏斗閘閥。當液體成品達到 額定裝桶重量時，閘閥的閘板及時關閉，可保證裝桶重量的準確。同時，此閘閥也可防止在 “裝桶”以外的時間內漏斗內的余料滴漏到機器的相關零件上造成污染。此閘閥由氣缸32 控制。閘板21與漏斗24端面的嚴密配合，在機器裝配時，以配磨調整墊 23的厚度來實現。
機器安裝時，應用水平儀測量工作臺框架結合件的水平度，誤差應不大于0.1mm/1000mm。
1.工作臺滑板在右側位置的工作
在此位置的工作是成品桶定位。在此位置，定位氣缸7進人工作軸線處，當氣缸的活塞桿伸出時，定位接頭34插人成品桶的的孔中。由于成品桶上端的外圓受卡緊支架 10的V形擋板的限制，使其必然處于正確的位置，在此狀態(tài)下被卡緊。成品桶卡緊后，氣缸7的活塞桿縮回，工作臺滑板在右側位置的工作結束。
2.工作臺滑板在中間位置的工作
當工作臺滑板完成了右側位置的工作后，在氣缸9的推動下移動到中間位置。在此位置的工作是液體成品裝桶。
在此位置，漏斗24進人工作軸線處。當工作臺滑板定位后，電動調節(jié)閥、液體成品輸 出口閘閥和漏斗閘閥同時打開。液體成品經漏斗流人成品桶。當流入桶中的液體成品的重量達到額定值時，上述各閥門同時關閉，工作臺滑板在中間位置的工作結束，滑板立即移動到左側位置。
3.工作臺滑板在左側位置的工作
在此位置工作臺滑板的工作是壓蓋。此時壓蓋氣缸8處于工作軸線處，滑板定位后氣缸的活塞桿伸出，壓蓋接頭33向下方沖擊。在壓蓋接頭上鑲嵌著磁鋼片，可以吸附由鐵板制 造的桶蓋。桶蓋的外徑有錐度，被壓入的孔中時形成過盈配合，所以當活塞縮回時，桶蓋就固定在桶上。
3.4滾柱輸送機設計
3.4.1輸送機的結構設計
輸送機的設計首先由兩種選擇①帶式輸送機②滾柱式輸送機。
①帶式輸送機：容易受到灑落液體的腐蝕，維護起來不方便。
②滾柱式輸送機：有輸送量大、結構簡單、維修方便、成本低廉、不易受到腐蝕
本課液體成品自動稱重包裝輸送生產線設計，我研究的是針對小型化工針對的主導產品——聚氨酯的稱重。他是屬與化學物質，所以考慮到輸送的是化學物質，我們必須舍棄帶式的輸送機，變成采用滾柱式輸送機。滾柱式輸送機的組成部分：帶傳動的加速器、傳動鏈、滾柱式輸送機體、滾柱等件。因為機架的安全性能比較差，加工精度可能達不到我們想要的要求，所以滾柱采用調心球軸承支撐。由于輸送機會頻繁的起動，所以電動機我們暫先選用三相異步電機。
滾柱輸送機的結構如圖3L—L視圖所示。輸送機的機架由滾柱支架與底板組成，用螺栓采用聯(lián)接。滾柱用20x2無縫鋼管制造?？紤]到機架的安裝條件較差，加工精度不高，滾柱采用調心球軸承支承。滾柱的軸向定位由右軸承確定，左軸承設計成軸向浮動結構，軸承外環(huán)的兩端面均留有間隙，以補償零件加工的誤差。
3.4.2輸送機的傳動系統(tǒng)設計
（1） 初始技術條件
1） 輸送路線長度：10m。
2）輸送速度：運行速度0.lm/s。
3） 成品桶空桶重量：1kg。
4） 液體成品每桶凈重： 24kg。
5） 成品桶的外形尺寸：外徑為φ260mm;高度為345mm。
6） 在輸送機上成品桶排列中心距：300mm。
（2）輸送機構的設計
輸送機原本就是有驅動的裝置的，而滾柱式轉動是呈現主動的狀態(tài)的，可以很嚴謹的控制我們液體物品的運行狀態(tài)，按照我們設定的數據，速度精確、平穩(wěn)、并且可靠的運輸液體物品，從而可以自動控制整個輸送過程。按照傳動的方式可以分為鏈傳動、帶傳動以及齒輪傳動。
鏈傳動：承載的能力大，通用性能好，布置方便，對于環(huán)境的適應能力強，可在經常接觸油、水和溫度較高的地方工作，是最常用的一種動力式滾柱輸送機。在多塵土的環(huán)境中工作時鏈條會容易磨損，高速運行時的噪音較大。
鏈傳動分單鏈傳動和雙鏈傳動，單鏈傳動布置緊湊，適用于輕載低速持續(xù)運行的場所。雙鏈傳動適用于載荷較大速度比較高，啟動和制動都比較頻繁的場所。
帶傳動：運轉平穩(wěn)，噪音小而且對環(huán)境的污染比較少，可以承受并且允許高速運行，但是他不適合在能夠接觸到油污的地方運行。
帶傳動可分為帶傳動、V帶傳動、O帶傳動，平帶傳動承載的能力最大，V帶傳動次之，O帶傳動最小，V帶和O帶傳動均可適應于滾柱輸送機的圓弧階段。O帶傳動的布置比較最為靈活。
齒輪傳動：承載能力比較大，傳動的精度極高，使用壽命相對較長，對于環(huán)境的適應性也比較強。因此適用于重載、運動精度要求高，起制動頻繁，經常逆轉的場合。
輸送機的驅動裝置一般適用電動機和減速器組合的形式，平帶傳動通常采用鏈輪傳動，都具有結構緊湊、布置方便、傳動效率高的優(yōu)點。如果有調速的要求，可以采用電磁或者變頻調速。中、輕型的滾柱輸送機的驅動裝置一般布置在機架的下架或者側面；輸送機的驅動裝置布置在地面的底架上，鏈傳動和齒輪傳動輸送機的傳動部分封閉在殼內，這樣可以保證操作的安全。
傳動鏈設計與減速器選型傳動系統(tǒng)圖如圖4所示。傳動鏈由電動機1驅動，經減速器2減速，然后由主動鏈輪3輸出，再經主動鏈條4驅動雙聯(lián)鏈輪5,從
1- 電動機 2-減速器 3-主動鏈輪 4-主動鏈條
5- 雙聯(lián)鏈輪 6-從動鏈條 7-滾柱 8-末級鏈輪
圖3-2
6-
7- 圖3-2
8- 圖
9- 圖3-2
而使?jié)L柱7轉動。滾柱之間的傳動由從動鏈條6來實現。在每一件雙聯(lián)鏈輪上都安裝著兩條從動鏈條，其中一條的作用是從相鄰的左側鏈輪將轉動輸入；另一條的作用是將轉動輸出給相鄰的右側鏈輪。這樣一級一級地傳下去，就使全部滾柱的轉動方向保持一致。
由于采用了鏈傳動，保證了輸送機有精確的輸送速度和各區(qū)間輸送速度的一致性。而這正是這條生產線的要求。
初定鏈條規(guī)格：鏈號——05B。
節(jié)距 P = 8mm。
確定鏈條的節(jié)距，除了考慮鏈條的承載能力之外，在此項設計中還要考慮滾柱的中心距。此中心距為40mm，恰是節(jié)距的整數倍，這樣就使鏈條的節(jié)數可為整數。這是無張緊機構鏈傳動設計中要注意的問題。
1）滾柱轉速計算：
式中
n2 輸送機滾柱轉速（r/min）;
v 輸送機運轉時輸送速度（m/s），v =0.lm/s；
d 滾柱外徑（mm）, J =20mmo
代人公式得
2）減速器的傳動比計算：
根據圖4,減速器的傳動比應如下計算:
式中——電動機轉速（r/min），=1430r/min
——滾柱轉速（r/min），
——主動鏈輪3的齒數，初定；
——雙鏈鏈輪5的齒數，初定。
代入公式得
設計是初定減速器的減速比為15.按此數據選擇減速比接近且電動機功率符合傳動比要求的減速器。然后再根據所選減速器的減速比，去修正與的齒數，以保證滾柱的轉速為設計所需要的95.5r/min。
3）減速器電動機功率計算：
①正常運轉時電動機功率計算：正常運轉即輸送機啟動后的運轉。此時電動機功率用于機器運轉時的摩擦力矩。按下式計算：
式中——換算到滾柱軸承上的摩擦阻力（N）；
——物品沿滾柱運動的摩擦阻力（N）；
D——滾柱的外徑（cm），D=2cm。
式中
——處于滾柱輸送機上所有物品的重量（N），如下圖計算：
輸送機上成品桶的數量
(取)，則;
Z——滾柱的數量，;
q——單個滾柱及其安裝零件的重量（N），包括滾柱7、雙聯(lián)鏈輪5、從動鏈條6一半的重量，；
——軸承摩擦因數，；
D——滾柱外徑（cm），;
d——軸承中徑（mm），。
代入公式得
物品沿滾柱運動的摩擦阻力W2,決定于其運動狀況。當物品處于穩(wěn)定運動時,其大小等于物品沿滾柱的滾動摩擦阻力，,即
式中k——物品對滾柱的滾動摩擦因數,k=0.05。
代入公式得
將W,、W2、D各值代入前式,得
輸送機正常運轉時,電動機的功率為(kW)
式中—電動機轉矩(N·m)，，i（由電動機至滾柱的傳動比)=15，(傳動效率)=0.8,則；
——電動機轉速（r/min),
代入公式得
②輸送機起動時電動機功率計算:這臺輸送機運轉的特點是,并非連續(xù)長時間運轉,而是斷續(xù)工作,頻繁起動,而且運轉的時間十分短促。在短促的運轉后,用較長的時間去完成液體成品裝桶和輸送工作。在這段時間內電動機處于停止狀態(tài)。
電動機的工作特性如下圖（圖5）：
由圖可知,其起動時間約為2s,運轉時間約為3s,停止的時間約為30s。在一分鐘內幾乎要起動2次,是十分頻繁的,屬三項異步電動機運轉的特例。所以,應計算電動機的起動功率,并按此來選擇電動機。
為此,首先要計算滾柱及其安裝件和被輸送的物品在起動時的慣性阻力矩。分別計算如
下：
a輸送機起動時(滾柱及其安裝件)的慣性阻力矩計算：
根據剛體轉動定律:
式中
M一剛體的慣性力矩(N·m),即單件滾柱及其安裝件在外力的作用下由靜止變?yōu)檫\動時，外力要克服慣性力矩；
I—單件滾柱及其安裝件的轉動慣量（），后文分別計算；
——輸送機起動時滾柱的角加速度（）。設起動為勻加速運動，則，式中，，三相異步電動機的起動時間為。
滾柱及其安裝件轉動慣量計算:
式中
——單件滾柱的轉動慣量（）;
m 單件滾柱的質量（kg），m =0.3564kg；
R——滾柱的外圓半徑（m）, R=0.0lm；
r 滾柱的內圓半徑（m），r =0.008mo
代入公式得
式中
m ——單件鏈輪的質量（kg），m =0.086kg；
R ——輪的平均外圓半徑（m），R =0.013m；
r ——鏈輪的內圓半徑（ra）, r =0.0045rno
代人公式得
式中
單件從動鏈條的轉動慣量1/2（）
m——單件從動鏈條的質量1/2（kg）,kg；
R——安裝后鏈條外邊界半徑（m），R=0.019m；
r——安裝后鏈條內邊界半徑（m），r=0.012m
代入公式得
滾柱及其安裝件單件的轉動慣量：
全部滾柱及其安裝件的轉動慣量：
式中 z——滾柱的數量，z=251.
代入公式得
輸送機啟動時滾柱及其安裝件的阻力矩總值計算：
b.輸送機起動時物品的慣性阻力矩計算：
式中
F——輸送機起動時物品的慣性阻力（N）；
m——輸送物品的質量（kg），m=825kg；
a——起動時物品的加速度（m/s），a==m/s=0.05m/s；
R——滾柱外圓半（m），R=0.01m
代入公式得
=825kg×0.05m/s×0.01m=0.4125N˙m
C. 輸送機起動時的阻力矩總值計算：
D. =M＋M＋M=（4.18＋0.0519＋0.4125）N˙m=4.6444N˙m
E. d.輸送機起動時的電動機功率計算:
F. 在輸送機起動時滾柱所消耗的功率（kW）可按下式計算：
G. P=
H. 式中 T——滾柱起動時應克服的阻力矩（N˙m），T==4.6444N˙m；
I. w——滾柱運轉時的角速度（rad/s），w=10rad/s。
J. 代入公式得
K. =kW=0.0464kN
L. 考慮到傳動系統(tǒng)的功率消耗，其電動機功率為
式中 η——總傳動效率，η=0.8.
代入公式得
4）減速器的選型：減速比為15，電動機功率為
4）
M.
N. 式中 K=1~1.6，取K=1.3,則
O. P=0.058×1.3kW=0.075kW
P. 查減速器的產品樣本，選定天津減速機廠生產的XWD0.09-O型擺線針輪減速器。該減速器的參數如下：減速比：17，電動機功率：0.09kW,輸出軸許用轉矩：15N˙m,電動機同步轉速：1500r/min.
Q. 由上列參數可知，其電動機功率和輸出轉矩均略大于設計參數，但這個規(guī)格是擺線針輪減速器中規(guī)格最小的產品。減速比也略大于設計值，這可以用修正傳動鏈設計來解決。
R. 選型時之所有選用擺線針輪減速器，是因為此類減速器具有如下優(yōu)點：
S. ①結構緊湊，體積小，重量輕。
T. ②運轉平穩(wěn) ，噪音小。
U. ③使用壽命長，價格較高。
5） 傳動鏈修正設計：設計中初定減速比為15,而減速器的減速比為17,略有差別。這 個問題可以用變更主動鏈輪3和雙聯(lián)鏈輪5的傳動比來解決。設計時，初定這兩個鏈輪的齒 數均為14?，F將雙聯(lián)鏈輪5的齒數改為12，主動鏈輪3的齒數仍為14.經查，D02-6314型電動機功率為90W，轉速為1400r/min。傳動鏈修正后，滾柱的角速度
w=1400×rad/s=10.06rad/s
比設計中原定的數值w = 10rad/s大了 6/1000,故上述傳動鏈的修正設計可行。
在上述的設計中，還有一點要注意：在確定雙聯(lián)鏈輪的齒數時，要使數值為偶數，以便保證從動鏈條6的節(jié)數為偶數，從而避免使用過渡鏈節(jié)。
6） 鏈條靜強度校核：
按下式計算其安全因數：
式中 n——鏈條的安全因數；
Q——鏈條極限拉伸載荷（N），鏈條截距P=8mm，Q=4400N；
——有效圓周率（N），=；
式中（設計功率）=,(工況因數）=1.3，P（傳遞功率）=0.075kW,則=1.3×0.075kW=0.0975kW。V（鏈條速度）=，式中z（雙聯(lián)鏈輪齒數）=12，n（鏈輪轉速）=96r/min，p(節(jié)距）=8mm，則v=m/s=0.1536m/s。故=N=634.8N。
——許用安全因數，≥4-8，取=6。
代入公式得
n==6.93>6
符合強度條件，故方案可行。
3.4.3機架
（a） 滾柱輸送機直線段的直線度在3m內為其長度的1/1000。
（b） 滾柱輸送機直線段機架的平面度為其長度的1/1000。
（c） 機架內側寬度極限偏差應符合下表的數值規(guī)定。
（d） 直線型輸送機機架在額定負載下不大于相鄰間距1/700。
機架內側寬度極限偏差（單位：mm）
滾 滾柱長度
≤630
>630
機架內側寬度極限偏差
3.4.4傳動部分
（a) 輸送機采用鏈傳動傳動，帶和帶輪應符合GB/T1171的要求。
（b) 驅動裝置應運行平穩(wěn)，潤滑良好，減速器無滲油現象。
（c) 張緊裝置應調整靈活，無卡阻現象。
3.4.5表面涂裝
（a） 涂漆前，鋼材表面應進行除銹處理，并應達到CB8923中sa2或st3級要求。
（b） 經過除銹表面應及時涂上底漆。涂漆應在清潔的地方進行，環(huán)境溫度應該在5℃以上，濕度應在85％以下，工件表面溫度不應超過60℃。
（c） 滾柱輸送機各部件無特殊要求時，應涂底漆一遍，面漆兩遍。每層油漆顏色應不同。每層油漆干膜厚度為25~35μm，涂漆總厚度不小于75μm。滾柱表面可只涂一層防銹漆或面漆，當滾柱表面鍍鋅、鍍鉻、涂塑、包膠或為不銹鋼、鋁合金及合成材料時，可不涂漆。外露加工配合面應涂以防銹油脂。
（d） 漆膜附著力應發(fā)到CB9286中2級要求。
3.4.6整機安裝
（a）整機總裝配允許在使用現場進行，滾柱、驅動裝置應在出廠前組裝或
試裝。
（b）滾柱輸送機機架中心線的直線度。
（c）各滾柱頂部應位于同一平面內，任意相鄰三個滾柱頂部的高度差△h應不大于規(guī)定的數值
（d）滾柱輸送機直線段的滾柱軸線與機架中心線的垂直度應為滾柱軸線長度的1/500。
高度差數值（單位：mm）
滾柱長度
100-500
>500-1000
>1000-1600
>1600-2000
△h
1.0
1.2
1.8
2.2
3.4.7整機運行性能
（a) 滾柱輸送機上的各滾柱均應轉動靈活。
（b) 滾柱輸送機運行應平穩(wěn)可靠。等傳動件在運轉中應無明顯脈動、卡阻現象。驅動裝置應無異常振動。
（c) 滾柱輸送機運行時其整機噪聲值應不大于表規(guī)定的數值。
（d) 滾柱正常使用壽命應不小于2000h。
滾柱輸送機在正常使用條件下從開始到第一次大修的使用期限，應不小于10000h。
整機噪音值
運行狀況
無動力式
動力式
整機噪聲dB（A）
60
85
3.4.8安全
（a）滾柱輸送機的活動段（如通行段、翻轉段等）應在其極限位置設置定位裝置，以防止其自行轉動或跌落。
（b)帶傳動滾柱輸送機應在帶傳動部位設置防護罩。
(c)滾柱輸送機作重力輸送時，物件移動速度0.1m/s。
(d)各種機電保護裝置反應靈敏，動作準確可靠，特殊場合用保護裝置必須符合有關使用部門安全規(guī)程的規(guī)定。
3.5氣動控制系統(tǒng)設計
整個生產線有很多個自動控制的環(huán)節(jié)，而且大部分是氣動控制系統(tǒng)控制的，所以氣動系統(tǒng)的設計非常的重要。
氣動控制系統(tǒng)的氣源主要是采用車間已經有的壓縮空氣網絡，經過手動截止閥，再經過氣源處理的三聯(lián)件（空氣過濾器、減壓閥、油霧器）處理后，進入分氣器。在分氣器的輸氣孔上安裝著管接頭，經過輸氣管與電磁換向閥兩端相連，電磁換向閥以輸氣管與氣缸的兩端相連，以此來控制活塞的運動方向。
控制工作臺滑板運動的氣缸工作狀況比較復雜，氣動系統(tǒng)也比較復雜。工作臺滑板有三個工作位置：左側位置，中間位置和右側位置。氣缸推動滑板在職三個工作位置之間是往返運動。通過右側位置向左邊運動是工作行程，要求在中間位置停留；由左側位置向右側位置運動是返回行程，要求是在中間位置不能停留的。
在工作行程中，為了能夠在中間位置準確停留，以便使定位鍥能夠準確的對正滑板的定位槽，要求滑板的工作行程的運動速度適當降低并可調，為此在通往氣缸前端的管路上設置了可調單項節(jié)流閥。由于此閥為單向節(jié)流，所有返回行程仍然可以保持原來的較高的運動速度。
所以氣動控制系統(tǒng)就是將壓縮空氣分別送到氣缸，在各自的電磁換向閥的控制下，分別取完成工作臺滑板移動、閘閥開關及成品桶定位、卡緊、壓蓋等工作。
3.6生產線的程序控制過程
由主電路和控制電路組成，主電路是輸送機的驅動電機的控制電路，控制電路分為交流控制盤和直流控制盤兩部分，采用行程開關——繼電器——氣動控制和繼電器——專用的電子控制儀器相結合的控制模式，來實現生產程序的自動控制。
，=1.4代入
式
V.
W.
X.
結 論
為期一個學期的畢業(yè)論文馬上就接近尾聲了，實踐是檢驗真理的一種方式而這次畢業(yè)設計就把我們四年的學習的知識與實踐連接在了一起，回想起了一個學期的整個做畢業(yè)論文的過程，心中也是頗有感慨，不僅僅是知識上面的，還有一種動手能力和思維方面都有改變。
作為大學中最重要的畢業(yè)論文我選擇的研究課題是液體產品自動稱重包裝輸送生產線設計，詳細說明了關于生產線的各個機械類步驟和構造，論文首先介紹了生產線整個項目的粗略介紹，選用的材料以及整個論文的中心部分。一開始也是先做了一定的功課了解了本次課題的大概需要的步驟以及中心部分的選擇。比如里面包括生產線的組成部分、裝配圖的設計部分、生產線的部件設計等部分。我們最一開始基本上就設計出了整個的流程圖。因為有規(guī)定和有計劃的實行下去然后后面開始做微調大方向確定，不僅僅是節(jié)省時間還可以節(jié)約后面的設計時間。這樣下去也比較又調理。其實大方向的確定在開題報告里面就有說到。后面就可以一點一點的順著大綱走。
生產線的部件組成是一個大部分，從里面我學習到了很多的東西。比如電動控制閥的作用和輸出口閘的設計，可以明白電動調節(jié)閥和截止閥的不同之處。而在電子稱這個小細節(jié)上面，因為需要自動控制稱重，所以需要把自動控制及顯示加上去，也是經過一定思考的。里面就用到了傳感器，自動感應。還設置了額定的重量。工作臺部分的設計也是至關重要，因為工作臺上空桶裝入液體需要夾緊還有成品桶的封裝壓蓋。機械類之前最讓我頭痛的就是計算方面。因為計算真的讓一個理科女生頭疼，所以一開始我就會把一些需要計算的數據先整理出來一步一步計算。計算了滾柱計算還有減速器的傳動比計算、減速器電動機功率的計算。而且里面還有細節(jié)，比如輸送機往返以及其中的速度都是不同的，所以要分開計算電動機的功率，功率部分也分為了很多的計算過程，才通過了最后的校核，達到了我研究課題需要的計算步驟。
經過這次畢業(yè)設計，我熟練的掌握了生產線的設計流程、學會了思考自動化的設計、對于輸送部分有了一定的認識等等，而且與此同時熟練掌握了一些辦公軟件的操作，養(yǎng)成了查閱相關資料的習慣。
總的來說，以后無論是在工作中和生活中，我們也要有獨立思考問題，解決問題的能力，要時刻保持一顆不停往前探索的心，這會是人生當中的一大寶貴財富。
28
致 謝
畢業(yè)設計就這樣接近了尾聲。
畢業(yè)設計是我們大學中最重要的一部分，也從另一份方面驗證我們的大學四年的生活和學習狀況，大學四年馬上就要結束了，我即將離開課堂走入社會，而這份畢業(yè)設計就是我大學四年最后一份作業(yè)，它從一定程度上檢驗了我的知識儲備以及從另一方面顯示了我的學生素質。從最開始大學生活就會對畢業(yè)論文優(yōu)點害怕的感覺，因為也是聽到了很多學長學姐說過畢業(yè)論文多么的難。
首先在致謝環(huán)節(jié)我要感謝我們現在學校為我們的學習提供了非常優(yōu)良的學習環(huán)境以及學習氛圍讓我們對學習也更有一種好的感覺，尤其是我們學校的圖書館真的是很高大上，而我們也比較幸運我們大二的時候新的圖書館剛剛建成，書籍非常的完善，做畢業(yè)設計的時候我就經常鉆到圖書館里面遇見不會的就回去查閱資料，基本上我所需要的資料都可以在圖書館中看見非常方便，真的是非常感謝學校為我們提供的優(yōu)良的環(huán)境。其次我要感謝我的指導老師以及在這個期間幫助到我的同學們，真的是萬分感謝他們這段期間的幫助，特別感謝我這次畢業(yè)設計的指導老師他非常的照顧我，不厭其煩。每周都會對我們進行指導而我因為畢業(yè)工作調動偶爾不能準時參加交流但是老師也會積極的回答我的問題。對我不懂得問題也非常的有耐心的進行解答。整個論文的部分都是我的指導老師左老師的指導下進行的，雖然步驟中有出錯但是整個撰寫畢業(yè)論文的過程在老師的指導下還是比較順利的。左老師嚴謹的態(tài)度和對我的扶持誨人不倦的品格以及兢兢業(yè)業(yè)的精神我被深深的折服。我們組的同學私下里也會給我很多幫助，因為我的基礎不太好，但是因為有了同學的支持我覺得好了太多了。所以我深深的感覺到團結就是力量。。
最后，感謝參加答辯，并且對論文進行評審的各位老師，由于個人能力水平有限，論文一定會有錯誤之處，還望各位老師給予指導，謝謝了。
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