液體成品自動(dòng)稱重包裝輸送線設(shè)計(jì)

液體成品自動(dòng)稱重包裝輸送線設(shè)計(jì),液體,成品,自動(dòng),稱重,包裝,輸送,設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 課題名稱 _液體成品自動(dòng)稱重包裝輸送線設(shè)計(jì) 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 目錄 摘 要 3 第1章 緒論 5 1.1 選題背景及其意義 5 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 5 1.2.1國外包裝機(jī)械的發(fā)展與現(xiàn)狀 5 1.2.2中國包裝機(jī)械的發(fā)展與現(xiàn)狀 6 1.3 本課題的研究方案 8 1.3.1液體成品輸入流量自動(dòng)控制部件的設(shè)計(jì) 8 1.3.2 電子秤部件設(shè)計(jì) 8 1.3.3工作臺部件設(shè)計(jì) 8 1.3.4輸送機(jī)設(shè)計(jì) 9 1.3.5氣動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 1.3.6生產(chǎn)線的程序控制過程與電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 1.4研究方案 10 1.4.1總體方案 10 1.4.2擬采取的技術(shù)措施 13 第2章 輸送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 14 2.1 本課題的主要技術(shù) 14 2.2 輸送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 14 2.2.1 滾柱 15 2.2.2機(jī)架 15 2.2.3傳動(dòng)部分 16 2.2.4表面涂裝 16 2.2.5 整機(jī)安裝 16 2.2.6整機(jī)運(yùn)行性能 16 2.2.7安全 17 2.3基本參數(shù)計(jì)算 17 2.3.1滾柱長度 17 2.3.2 滾柱間距 18 2.3.3 滾柱直徑 19 2.3.4 輸送機(jī)高度 20 2.3.5 輸送速度 20 2.4鏈輪的牽引力計(jì)算 20 2.5輪架的設(shè)計(jì)校核 22 第3章 氣缸的設(shè)計(jì) 25 3.1 氣缸的介紹 25 3.2 氣壓缸工作原理 25 3.3氣缸的校核 28 3.5缸筒和缸蓋的連接 29 3.6氣缸推力驗(yàn)算 29 總結(jié) 30 致謝 31 摘 要? 本課題來源于企業(yè)，原小型化工廠的的主導(dǎo)產(chǎn)品聚氨酯的稱重、包裝、輸送線全靠人工操作，不僅占用人力，而且包裝的重量也難做到準(zhǔn)確。制品的輸出是不連續(xù)的。為提高生產(chǎn)效率、質(zhì)量并減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有必要開發(fā)自動(dòng)裝置，以解決這一問題。 隨著汽車、滾動(dòng)軸承、小電機(jī)和縫紉機(jī)的發(fā)展，自動(dòng)線開始出現(xiàn)在機(jī)械制造業(yè)中，而組合機(jī)床的自動(dòng)線是最早出現(xiàn)的。在此之前，首先，在汽車工業(yè)中出現(xiàn)了裝配線和半自動(dòng)生產(chǎn)線，然后發(fā)展成自動(dòng)線。第二次世界大戰(zhàn)后，發(fā)達(dá)國家機(jī)械制造業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)線數(shù)量急劇增加。自動(dòng)線生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)有足夠的產(chǎn)量，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝先進(jìn)、穩(wěn)定可靠，長期保持基本不變。在大規(guī)模生產(chǎn)中，使用自動(dòng)線可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件，減少生產(chǎn)面積，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，保證生產(chǎn)平衡，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。本課題除實(shí)現(xiàn)空桶和成品桶的手動(dòng)操作外，還試圖實(shí)現(xiàn)稱重、包裝自動(dòng)化和運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性。它不僅需要設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)，還需要實(shí)現(xiàn)順序控制和零件傳動(dòng)。本課程涉及設(shè)計(jì)、繪圖、控制等方面的知識。通過綜合運(yùn)用所學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生解決具體工程項(xiàng)目的能力。 關(guān)鍵字：稱重；包裝；輸送線；機(jī)械結(jié)構(gòu) ABSTRACT This topic comes from enterprises. The weighing, packaging and conveying lines of polyurethane, the main product of the original small chemical plant, are all manually operated. It not only occupies manpower, but also the weight of packaging is difficult to achieve accuracy. The output of products is discontinuous. In order to improve production efficiency, quality and reduce the labor intensity of workers, it is necessary to develop automatic devices to solve this problem. With the development of automobiles, rolling bearings, small motors and sewing machines, automatic lines began to appear in mechanical manufacturing, and the automatic lines of modular machine tools were the earliest ones. Before that, first of all, in the automotive industry, there appeared assembly line and semi-automatic production line, and then developed into automatic line. After the Second World War, the number of automatic lines has increased dramatically in the machinery manufacturing industry of developed countries. The product produced by automatic line should have enough output, and the product design and process should be advanced, stable and reliable, and remain basically unchanged for a long time. In large-scale and large-scale production, the use of automatic line can improve labor productivity, stabilize and improve product quality, improve working conditions, reduce production area, reduce production costs, shorten production cycle, and ensure production balance, with significant economic benefits. This topic tries to realize the continuity of weighing and packaging automation and transportation, besides the manual operation of empty barrel and finished barrel. It not only needs to design mechanical structure and mechanism, but also needs to implement sequential control and parts transmission. This subject involves knowledge of design, drawing, control and so on. It can cultivate students'ability to solve specific engineering projects by using the knowledge they have learned comprehensively. Keywords: Weigh；Packing；Transmission Line；The Mechanical Structure 第1章 緒論 1.1 選題背景及意義 20世紀(jì)20年代以來，隨著汽車、滾動(dòng)軸承、小電機(jī)和縫紉機(jī)的發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)出現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)線，第一條是組合機(jī)床的自動(dòng)化生產(chǎn)線。在此之前，首先，在汽車工業(yè)中出現(xiàn)了裝配線和半自動(dòng)生產(chǎn)線，然后發(fā)展成自動(dòng)線。第二次世界大戰(zhàn)后，發(fā)達(dá)國家機(jī)械制造業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)線數(shù)量急劇增加。自動(dòng)線生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)有足夠的產(chǎn)量，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝先進(jìn)、穩(wěn)定可靠，長期保持基本不變。在大規(guī)模生產(chǎn)中，采用自動(dòng)化生產(chǎn)線可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件，減少生產(chǎn)面積，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，保證生產(chǎn)平衡，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長，中國的國內(nèi)生產(chǎn)總值已超過日本，成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和人力成本的不斷提高，對自動(dòng)化設(shè)備的需求也越來越大，在電子、光學(xué)、食品、機(jī)械等行業(yè)都能大大提高生產(chǎn)效率，節(jié)約人力成本。它是一種高效利用空間、原材料和能源的自動(dòng)化設(shè)備，越來越受到人們的重視。在沒有任何人工干預(yù)的情況下，生產(chǎn)設(shè)備按設(shè)定的程序和指令獨(dú)立、熟練地連續(xù)生產(chǎn)，追求效果“穩(wěn)定、準(zhǔn)確、快速”。大量具有自身自動(dòng)化技術(shù)的設(shè)備可以使人們從繁重、無味的體力或腦力勞動(dòng)中解放出來，也可以使生產(chǎn)商遠(yuǎn)離危險(xiǎn)的工作環(huán)境。隨著替代人體器官工程的不斷擴(kuò)大，勞動(dòng)生產(chǎn)率大大提高，為人類認(rèn)識和改造世界的能力不斷提高提供了保障。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，競爭日趨激烈。企業(yè)為了發(fā)展，不斷追求高效率、高質(zhì)量的生產(chǎn)。同時(shí)，綜合信息、運(yùn)輸、倉儲、庫存、包裝等生產(chǎn)過程的自動(dòng)化系統(tǒng)被認(rèn)為是提高企業(yè)競爭力的主要途徑。這種設(shè)備已成為企業(yè)發(fā)展的迫切需要。我們主要研究自動(dòng)化生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品交付問題。開發(fā)的包裝自動(dòng)化輸送線智能控制系統(tǒng)在環(huán)境下應(yīng)具有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）智能柔性系統(tǒng)，能自動(dòng)感知生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)能力信息，w能自動(dòng)調(diào)整自身生產(chǎn)節(jié)奏，并能自動(dòng)感知下游包裝設(shè)備的信息，自動(dòng)調(diào)整傳輸節(jié)奏。顯然，包裝自動(dòng)化傳輸線的智能控制系統(tǒng)必須具備自我感知、判斷處理和自動(dòng)響應(yīng)等重要的人工智能技術(shù)。把科學(xué)技術(shù)直接轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力是一件非常有意義的事情。 （2）包裝自動(dòng)輸送線是傳統(tǒng)生產(chǎn)線的一個(gè)子品種，屬于特種生產(chǎn)線。不用于操縱和完成線體上各種機(jī)械動(dòng)作裝置來加工產(chǎn)品。專用于產(chǎn)品在整個(gè)生產(chǎn)過程中的輸送、分割、二次處理過程的無縫對接，使其能按規(guī)定的程序自動(dòng)工作。整套設(shè)備是在使用相關(guān)輔助設(shè)備的情況下，根據(jù)生產(chǎn)工藝對生產(chǎn)、包裝等設(shè)備進(jìn)行集成。然后通過液壓件、氣動(dòng)件和電氣系統(tǒng)，將各個(gè)模塊集成，完成預(yù)定的生產(chǎn)加工任務(wù)。鏈條輸送系統(tǒng)、輸送帶系統(tǒng)和軸流輸送系統(tǒng)是輸送線的常用方式。它們主要由產(chǎn)品輸送系統(tǒng)的類型和形式來判斷，產(chǎn)品輸送系統(tǒng)是在過程中連接和輸送的。事實(shí)上，傳統(tǒng)的輸送系統(tǒng)雖然能滿足大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的需要，但仍存在生產(chǎn)噪聲大、生產(chǎn)環(huán)境差、損耗高、效率低、靈活性差、抗干擾能力差、維護(hù)困難等缺點(diǎn)。在當(dāng)今社會，除了追求利益外，對員工的工作環(huán)境和工作強(qiáng)度也提出了更高的要求。顯然，采用安全、高效、節(jié)能、環(huán)保、靈活的產(chǎn)品交付系統(tǒng)來取代這部分傳統(tǒng)的材料交付線是面向市場的一種。 本課題來源于企業(yè)。在大批量生產(chǎn)中，使用自動(dòng)線可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件，減少生產(chǎn)面積，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，保證生產(chǎn)平衡。具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。本課題來源于企業(yè)。原小化工廠主要產(chǎn)品聚氨酯的稱重、包裝、輸送線全部采用人工操作。它不僅占用人力，而且包裝的重量難以達(dá)到準(zhǔn)確度。產(chǎn)品的產(chǎn)量是不連續(xù)的。為了提高生產(chǎn)效率、質(zhì)量和降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有必要研制自動(dòng)裝置來解決這一問題。本課題除實(shí)現(xiàn)空桶和成品桶的人工操作外，還試圖實(shí)現(xiàn)稱重、包裝自動(dòng)化和運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性。它不僅需要設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)，還需要實(shí)現(xiàn)順序控制和零件傳動(dòng)。本課程涉及設(shè)計(jì)、繪圖、控制等方面的知識。通過綜合運(yùn)用所學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生解決具體工程項(xiàng)目的能力。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 1.2.1國外包裝機(jī)械的發(fā)展與現(xiàn)狀 在海外，來自英國約西亞·威奇伍德，他成立了伊特魯里亞陶瓷廠，并進(jìn)行了精細(xì)的分工，巧妙地將一個(gè)人從第一道工序到完成產(chǎn)品所需的制陶工藝精制成幾十道專業(yè)工序，并安排了全時(shí)完成。因此，只有專業(yè)的挖泥船、運(yùn)泥船、修整和停止以及生產(chǎn)。喬旺等陶藝工匠已成為陶藝車間的工人，使專業(yè)人士做專業(yè)的事情，使效率大大提高，經(jīng)濟(jì)效益明顯較強(qiáng)。1913年，美國工程師亨利·福特首次將流水線技術(shù)應(yīng)用于汽車生產(chǎn)。從那時(shí)起，裝配線的生產(chǎn)就在世界各地流行起來。后來，隨著汽車、滾動(dòng)軸承、小電機(jī)和縫紉機(jī)的發(fā)展，自動(dòng)線開始出現(xiàn)在機(jī)械制造業(yè)中。二戰(zhàn)結(jié)束后，機(jī)械制造、電氣技術(shù)、可控程控、接口技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、觸摸屏配置編程等各種技術(shù)得到了長足的發(fā)展。它們被有機(jī)地整合到市場中，并集成到生產(chǎn)設(shè)備中。自動(dòng)生產(chǎn)線的數(shù)量和類型急劇增加。在21世紀(jì)，汽車或機(jī)器人在國外被使用。它們易于升級改造，對生產(chǎn)工藝適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)輸效率高，廣泛應(yīng)用于工業(yè)應(yīng)用。但同時(shí)，這些設(shè)備對員工素質(zhì)的要求普遍較高，特別是對機(jī)修工作能力的要求。一般來說，沒有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)就很難掌握W，這直接制約了這些技術(shù)在我國現(xiàn)階段的應(yīng)用和推廣。汽車和機(jī)器人輸送系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的產(chǎn)品輸送線。這類系統(tǒng)通常用于完成輕型、短距離輸送任務(wù)。德國在全球包裝機(jī)械市場占有非常重要的地位。德國包裝機(jī)械產(chǎn)值約占世界總產(chǎn)值的五分之一，德國包裝機(jī)械出口產(chǎn)值約占世界總產(chǎn)值的30%。德國包裝機(jī)械行業(yè)是典型的出口導(dǎo)向型行業(yè)。2010年，德國包裝機(jī)械出口39億歐元，占德國包裝機(jī)械產(chǎn)值的81%，相當(dāng)于世界出口總額的29.5%。從德國機(jī)械工業(yè)的總體情況來看，2010年包裝機(jī)械工業(yè)發(fā)展良好，產(chǎn)值達(dá)到歷史最高值的85%。德國包裝機(jī)械的主要發(fā)展趨勢是：一是提高過程自動(dòng)化程度；二是設(shè)計(jì)靈活靈活的設(shè)備以適應(yīng)變化；三是廣泛采用計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)技術(shù)。 1.2.2國內(nèi)包裝機(jī)械的發(fā)展與現(xiàn)狀 國內(nèi)包裝機(jī)械起步較晚，經(jīng)過20多年的發(fā)展，我國的包裝機(jī)械已成為機(jī)械工業(yè)的十大支柱產(chǎn)業(yè)之一，為我國包裝工業(yè)的快速發(fā)展提供了有效保障，部分包裝機(jī)械可以填補(bǔ)。國內(nèi)差距基本滿足國內(nèi)市場需求，部分產(chǎn)品出口。 在我國，自動(dòng)輸送線的發(fā)展始于20世紀(jì)50年代，主要是從工廠設(shè)備自建自用設(shè)備，幾乎沒有在市場上流通。自動(dòng)輸電線路的正式發(fā)展始于20世紀(jì)70年代，在“八五”期間呈現(xiàn)出全面的發(fā)展趨勢。各類輸電線路不斷發(fā)展。新世界伊始，進(jìn)入了一個(gè)過渡時(shí)期，逐步形成了高科技含量、高效益產(chǎn)出、現(xiàn)代化要求和國防需要的幸福產(chǎn)業(yè)。我國的包裝設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，雖然在建國初期，一些輕工業(yè)發(fā)展了一批專用輸送線設(shè)備，用于食品、煙草、酒類、五金等設(shè)備，但沒有形成一個(gè)產(chǎn)業(yè)。改革開放初期，由于市場需求巨大，輸電線路開始蓬勃發(fā)展。經(jīng)過近20年的追趕，我國有一大批從事輸電線路研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和教育管理的專業(yè)人員。它們已經(jīng)形成了一定的規(guī)模。設(shè)計(jì)開發(fā)的產(chǎn)品品種不斷豐富，產(chǎn)量逐年增加，技術(shù)水平不斷提高。整個(gè)輸電線路行業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)的陽光下不斷發(fā)展和完善。目前，我國飲料、酒類、香煙、牙膏、糖果、餅干、方便面等產(chǎn)品的生產(chǎn)有不同規(guī)模的包裝自動(dòng)化生產(chǎn)線和輸送線。這些輸送線在日常生產(chǎn)中起著巨大的作用。同時(shí)，由于其在輕工業(yè)和化工領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，如何提高輸送系統(tǒng)的精度，提高自動(dòng)化功能，具有特別重要的現(xiàn)實(shí)意義。運(yùn)動(dòng)控制器是自動(dòng)化工業(yè)中比較早的產(chǎn)品，是一種完全獨(dú)立和專用的控制器。運(yùn)動(dòng)控制器主要基于生產(chǎn)工藝要求，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的功能。送樣導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)不能與原生產(chǎn)工藝分離，不能與其他設(shè)備相匹配，也不能根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要改造自己的設(shè)備控制系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)控制器的結(jié)構(gòu)比較封閉，缺乏軟件移植和網(wǎng)絡(luò)通訊的能力，難以滿足現(xiàn)代工業(yè)和社會發(fā)展的需要。正因?yàn)槿绱耍?0世紀(jì)90年代末，全球?qū)﹂_放式數(shù)字運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究競爭在全世界展開。所有的研究都是基于系統(tǒng)的，必須是可互換的、可擴(kuò)展的、可移植的、可互操作的和可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行擴(kuò)展的。美國空軍在國家的支持下，首先提出了控制器NGC的研究計(jì)劃，并在《開放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》（OSACA）中提出了系統(tǒng)具有良好的開放性是最基本的原則。每一個(gè)設(shè)計(jì)人員都應(yīng)該能夠在規(guī)范的指導(dǎo)下獨(dú)立開發(fā)可互換和互操作的控制器組件，從而避免少數(shù)人為個(gè)人利益創(chuàng)造技術(shù)障礙，最終促進(jìn)控制系統(tǒng)的發(fā)展。受該項(xiàng)目的影響，國內(nèi)外已經(jīng)開展了許多相關(guān)的研究項(xiàng)目，其中最具影響力的是美國開發(fā)的開放式模塊化結(jié)構(gòu)控制器。我國絕大多數(shù)科技工作者也順應(yīng)這一潮流，通過努力，他們成功地開發(fā)了兩個(gè)數(shù)控平臺，也開發(fā)了四個(gè)數(shù)控系統(tǒng)。交付系統(tǒng)采用模塊化、嵌入式軟硬件結(jié)構(gòu)，具有一定的擴(kuò)展性和可擴(kuò)展性功能。然而，在實(shí)際使用過程中，發(fā)現(xiàn)這些基于開放系統(tǒng)的系統(tǒng)的本質(zhì)特征得到了改善。運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)創(chuàng)新層出不窮，功能不斷完善完善，逐步成為一種特殊的工業(yè)自動(dòng)化控制產(chǎn)品。在各種工業(yè)領(lǐng)域，越來越多的人接受和熱愛這種方式。種子輸送系統(tǒng)下的控制器和整個(gè)行業(yè)的完整布局，明顯形成了顯著的市場規(guī)模。我國包裝機(jī)械出口量不足總產(chǎn)值的5%，但進(jìn)口量與總產(chǎn)值大致相同，與發(fā)達(dá)國家相差甚遠(yuǎn)。從我國包裝機(jī)械行業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看，我國包裝機(jī)械品種僅1300種。配套產(chǎn)品少，缺乏高精度、大規(guī)模的產(chǎn)品，不能滿足市場需求。許多零部件質(zhì)量差，使用壽命短，可靠性低，影響了整個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量；從企業(yè)現(xiàn)狀看，國內(nèi)包裝機(jī)械行業(yè)缺乏龍頭企業(yè)，大、高端企業(yè)不多；從產(chǎn)品開發(fā)的角度看，我國仍然是B國。而在測試和模仿階段，自主開發(fā)能力較弱，不足?？蒲泻蜕a(chǎn)基地較少，只有1%的銷售用于科研，國外高達(dá)8-10%。我國包裝機(jī)械技術(shù)水平落后于發(fā)達(dá)國家20年。在產(chǎn)品開發(fā)、性能、質(zhì)量、可靠性和服務(wù)方面的競爭處于劣勢。在不斷發(fā)展的前提下，在包裝行業(yè)中，我們可以看到包裝機(jī)械行業(yè)存在著許多矛盾，企業(yè)無法應(yīng)對形勢的變化，行業(yè)發(fā)展思路和形勢不適應(yīng)發(fā)展；邏輯創(chuàng)新能力強(qiáng)，技術(shù)進(jìn)步慢，新產(chǎn)品多。T的發(fā)展并沒有從根本上擺脫抄襲研究和跟蹤的局面。競爭力不強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)增長和效率仍以規(guī)模驅(qū)動(dòng)為主。此外，還有一些包裝機(jī)械企業(yè)管理粗放，精細(xì)化管理尚未實(shí)現(xiàn)；市場意識、競爭意識、艱辛意識不強(qiáng)，服務(wù)市場、客戶意識和發(fā)展緊迫感和責(zé)任感。能力不強(qiáng)，一些包裝機(jī)械企業(yè)不了解和使用人與市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律。適應(yīng)和其他現(xiàn)象。面對這些不利因素，迫切需要改變包裝機(jī)械企業(yè)的發(fā)展模式。企業(yè)要站在新的起點(diǎn)，審視和解決上述矛盾和問題，轉(zhuǎn)變發(fā)展觀念，加強(qiáng)自主創(chuàng)新，增強(qiáng)市場意識，大力促進(jìn)國內(nèi)包裝機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。為了改變包裝機(jī)械行業(yè)的現(xiàn)狀，促進(jìn)包裝機(jī)械的發(fā)展，包裝機(jī)械行業(yè)應(yīng)在取得重大進(jìn)展的同時(shí)，關(guān)注包裝機(jī)械的發(fā)展趨勢。從原材料到包裝的產(chǎn)品生產(chǎn)周期是完全連接起來的，以達(dá)到制造商減少生產(chǎn)的要求。在原有的生產(chǎn)模式下，不僅需要人員控制各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)備，還需要專業(yè)人員參與產(chǎn)品的處理、包裝線的投料等。但是，在改變的生產(chǎn)方式下，設(shè)備通過遠(yuǎn)程人機(jī)界面統(tǒng)一操作，裝卸和上料工作不需要人員配備。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在四條包裝線正常運(yùn)行的情況下，隧道爐生產(chǎn)線安排2人負(fù)責(zé)原材料交貨時(shí)間和生產(chǎn)線的監(jiān)控，1人負(fù)責(zé)冷卻線狀態(tài)的控制和調(diào)整，2名材料裝卸工，4名材料包裝線發(fā)貨，一組組長，共10人。按正常生產(chǎn)節(jié)奏分兩班，即20人，保證生產(chǎn)正常運(yùn)行。采用全自動(dòng)模式后，員工人數(shù)減少到5人，生產(chǎn)線2條，包裝線2條，組長1人。在正常的生產(chǎn)節(jié)奏下，員工人數(shù)已降至平均水平，大大降低了企業(yè)用工成本。同時(shí)，由于控制系統(tǒng)自動(dòng)完成了各種動(dòng)作，人員的參與成為系統(tǒng)中觀察和糾正故障的主要問題，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工人的工作環(huán)境。由于原有的生產(chǎn)方式，人員的主觀因素對整個(gè)生產(chǎn)效率影響很大，特別是物料搬運(yùn)工程中往返時(shí)間的浪費(fèi)。生產(chǎn)線連續(xù)生產(chǎn)，產(chǎn)品長期放置在接收臺上運(yùn)輸。在這一過程中，食品的質(zhì)量和陽光的感覺往往會降低，產(chǎn)品的質(zhì)量無法保證。雖然人工處理的效率很低，但人類活動(dòng)對食品的二次污染也很嚴(yán)重。采用全自動(dòng)化生產(chǎn)模式后，工人將工作對象從產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到設(shè)備上。只要設(shè)備正常工作，就不需要與產(chǎn)品本身聯(lián)系，也不需要知道包裝已經(jīng)完成。此外，只要機(jī)械設(shè)備得到適當(dāng)?shù)木S護(hù)，就沒有閑置的工作場所。原生產(chǎn)線由等待包裝改為直送包裝，最大限度地提高了生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。通過增設(shè)輸送線平臺和自動(dòng)包裝線，可提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力。在實(shí)踐中，廠家通過這套設(shè)備投產(chǎn)后，產(chǎn)品質(zhì)量得到了提高，總生產(chǎn)能力也提高了30%以上。中國式 中國已成為世界上最大的商品生產(chǎn)國和出口國。同時(shí)，全球關(guān)注的焦點(diǎn)也是中國包裝市場增長最快、規(guī)模最大、潛力最大的市場。雖然國內(nèi)包裝機(jī)械市場前景廣闊，如單機(jī)自動(dòng)化、穩(wěn)定性差、可靠性差、外觀難看、壽命短等，但國內(nèi)包裝機(jī)械產(chǎn)品也受到了批評。 我國包裝機(jī)械的未來發(fā)展趨勢： （1）安全檢測技術(shù)：安全是任何行業(yè)的第一個(gè)關(guān)鍵詞，尤其是包裝行業(yè)。在食品工業(yè)中，安全檢測技術(shù)發(fā)展迅速。食品安全在包裝機(jī)械中不僅體現(xiàn)在簡單的物理參數(shù)范圍內(nèi)，還應(yīng)注意食品顏色、原料等因素的影響。隨著包裝機(jī)械的廣泛應(yīng)用，對自動(dòng)化產(chǎn)品的機(jī)械制造商和供應(yīng)商提出了新的要求。 （2）運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)：運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)在我國發(fā)展迅速，但包裝機(jī)械行業(yè)發(fā)展勢頭較弱。運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品和技術(shù)在包裝機(jī)械中的作用主要是實(shí)現(xiàn)精確的位置控制和嚴(yán)格的速度同步要求。主要用于裝卸、輸送、標(biāo)識、堆放、卸載等工序。李教授認(rèn)為運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)是區(qū)分高、中、低端包裝機(jī)械的關(guān)鍵因素之一，也是我國包裝機(jī)械升級換代的技術(shù)支撐。 （3）柔性生產(chǎn)技術(shù)：為適應(yīng)激烈的市場競爭，產(chǎn)品更新周期越來越短。據(jù)了解，化妝品的生產(chǎn)一般可以達(dá)到三年，甚至四分之一，而且產(chǎn)量相對較大，所以包裝機(jī)械的靈活性和靈活性提出了很高的要求：即包裝機(jī)械的壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于四分之一。產(chǎn)品生命周期。因?yàn)橹挥羞@樣我們才能滿足生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的要求。柔性的概念應(yīng)從柔性的數(shù)量、結(jié)構(gòu)的柔性和供應(yīng)的柔性三個(gè)方面來考慮。 （4）MES技術(shù)：近年來，集成技術(shù)在包裝行業(yè)發(fā)展迅速。包裝機(jī)械設(shè)備種類繁多，使得不同廠家很難連接產(chǎn)品接口，以及設(shè)備與工業(yè)計(jì)算機(jī)、信息和設(shè)備之間的傳輸方式。在這種情況下，包裝公司求助于制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）來尋找解決方案。 1.3 液體成品自動(dòng)稱重包裝輸送線的零部件設(shè)計(jì)及方案 1.3.1控制部分設(shè)計(jì) 在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程中，由于受到太多的內(nèi)外部影響，系統(tǒng)一般具有不確定性和非線性的特點(diǎn)。在這種情況下，很難建立精確的數(shù)學(xué)模型。在沒有具體數(shù)學(xué)模型的情況下，簡單使用PID控制器的控制效果往往很差，導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用過程中難以設(shè)置。最終控制效果不理想，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的精確控制。隨著自動(dòng)化的不斷深入和理論的不斷完善，以及DSP、PLC、工控機(jī)等配套控制硬件的不斷完善，在整個(gè)開發(fā)過程中衍生出了模糊控制理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、分級控制等新的控制理論方法。因此，如何充分利用這些理論已成為自動(dòng)化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。模糊控制理論的運(yùn)用是以模糊數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)，將語言變量、集合論、推理推理等模糊化為主體。它以自動(dòng)控制理論、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和信號采集技術(shù)為基本控制方法。模糊控制是一種類似于人類思維的控制方式，當(dāng)控制理論達(dá)到一定高度時(shí)就會出現(xiàn)。模糊控制對象往往具有這些特點(diǎn)。首先，沒有明確的數(shù)字模型來清晰地表達(dá)，即模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不清晰，或者模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)變化過大，可以把握規(guī)則，甚至兩者都可以。然后整個(gè)控制是單調(diào)的，要完成的對象任務(wù)是復(fù)雜的，不能簡單地表達(dá)清楚。最后，它有一個(gè)非線性的點(diǎn)，類似于跳躍。這些都是現(xiàn)代控制生產(chǎn)線的發(fā)展趨勢，本設(shè)計(jì)采用電氣控制。 圖1 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 1.3.2 電子秤設(shè)計(jì) 以稱重傳感器及稱重控制器為核心組成，可對裝桶成品的重量進(jìn)行連續(xù)檢測、反饋、顯示，并可按設(shè)定的數(shù)據(jù)發(fā)出前期報(bào)警信號和額定值報(bào)警信號。 1.3.3工作臺設(shè)計(jì) 以工作臺框架結(jié)合件和滑板為主組成，滑板可在框架中移動(dòng)，有三個(gè)工作位置，在控制系統(tǒng)的控制下，可自動(dòng)完成成品桶定位、液體成品裝桶、成品桶裝蓋三項(xiàng)工作。工作臺框架結(jié)合件是鋼板焊接件，工作臺滑板在氣缸的推動(dòng)下，可在框架內(nèi)左右移動(dòng)，工作臺滑板（如圖2所示）有三個(gè)位置，其左右兩側(cè)的位置有螺栓定位，其壓蓋機(jī)如圖3所示。 1-定位氣缸 2-漏斗 3-裝蓋氣缸 4-滑板移動(dòng)氣缸 圖2 工作臺滑板示意圖 圖3 壓蓋機(jī) 1.3.4輸送機(jī)設(shè)計(jì) 考慮到輸送的是化學(xué)物質(zhì)，舍棄了帶式輸送機(jī)，改為滾柱式輸送機(jī)（如圖4所示）。由帶電動(dòng)機(jī)的減速器、傳動(dòng)鏈、滾柱輸送機(jī)機(jī)體、滾柱等件組成?？紤]到機(jī)架的安裝條件較差，加工精度不高，滾柱采用調(diào)心球軸承支承?？紤]到輸送機(jī)的頻繁啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)選用三相異步電動(dòng)機(jī)。 圖4 輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)圖 1.3.5氣動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 氣源是車間原有的壓縮空氣管網(wǎng)。經(jīng)過三段氣源處理后，壓縮空氣送入氣缸。在各自電磁換向閥的控制下，分別完成了滑板運(yùn)動(dòng)、閘閥開關(guān)和產(chǎn)品桶定位、夾緊和蓋頂?shù)裙ぷ鳌? 主電路由主電路和控制電路組成。主電路是輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制電路。控制電路分為交流控制面板和直流控制面板，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 1.4總體方案 經(jīng)研究，本課題由如下部分組成：液體成品自動(dòng)控制部件，電子秤部件，工作臺部件，輸送機(jī)部分，氣動(dòng)控制部分，電氣控制部分。本課題涉及的主要技術(shù)參數(shù)有：成品額定重量為24kg±0.2kg；生產(chǎn)效率為1500kg/h；液體注入口直徑為48mm；輸送距離為10m，無彎曲。 （1）方案一 1-定位電動(dòng)推桿 2-漏斗 3-卡緊杠桿 4-卡緊電動(dòng)推桿 5-電動(dòng)機(jī) 6-稱重傳感器 7-裝蓋電動(dòng)推桿 8-移動(dòng)電動(dòng)推桿 9-帶式輸送機(jī) 圖4 總裝示意圖 該方案中，工人將成品桶放上生產(chǎn)線后，由定位電動(dòng)推桿向下推動(dòng)定位元件進(jìn)行定位，然后由卡緊電動(dòng)推桿推動(dòng)卡緊杠桿，卡緊成品桶，然后由移動(dòng)電動(dòng)推桿推動(dòng)工作臺滑板，使漏斗處于工作軸線，物料由漏斗往成品桶中灌入，當(dāng)成品桶重量達(dá)到額定要求后，移動(dòng)電推桿推動(dòng)工作臺滑板，使裝蓋電動(dòng)推桿處于工作軸線，由裝蓋電動(dòng)推桿對成品桶進(jìn)行裝蓋。裝蓋完成后，卡緊電動(dòng)推桿收縮，卡緊杠桿恢復(fù)原樣，成品桶解除解除卡緊，帶式輸送機(jī)啟動(dòng)，成品桶前移。 （2） 方案二 1-定位氣缸 2-漏斗 3-卡緊杠桿 4-卡緊氣缸 5-電動(dòng)機(jī) 6-稱重傳感器 7-裝蓋氣缸 8-移動(dòng)氣缸 9-帶式輸送機(jī) 圖5 總裝示意圖 該方案中，將方案一中的電動(dòng)推桿改為了氣壓傳動(dòng)，因?yàn)殡妱?dòng)推桿動(dòng)作緩慢、維護(hù)性差、適應(yīng)性差，而氣壓傳動(dòng)動(dòng)作快、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)簡單，相比電動(dòng)推桿跟適合本課題。 （3） 方案三 1-定位氣缸 2-漏斗 3-卡緊杠桿 4-卡緊氣缸 5-電動(dòng)機(jī) 6-稱重傳感器 7-裝蓋氣缸 8-移動(dòng)氣缸 9-滾柱式輸送機(jī) 圖6 總裝示意圖 該方案中，將方案二中的帶式輸送機(jī)改為了滾柱輸送機(jī)，由于本課題是包裝化學(xué)物品，帶式輸送機(jī)容易受到灑落液體的腐蝕，不易維護(hù)。所以改為具有輸送量大、結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、成本低、不易受到腐蝕的滾柱式輸送機(jī)。 1.4.1擬采取的技術(shù)措施 經(jīng)過以上三種方案的對比論證，最終采用方案三作為最終研究方向。通過液體成品自動(dòng)控制部件、電子秤部件、工作臺部件、滾柱輸送機(jī)部件、氣動(dòng)控制部件、電氣控制部件進(jìn)行液體成品自動(dòng)稱重包裝輸送。 第2章 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 2.1 本課題的主要技術(shù)及技術(shù)參數(shù) 1、輸送路線長度為10米； 2、成品桶空桶1kg； 3、液壓成品桶每桶凈重24kg； 4、運(yùn)輸速度：0.1m/s； 5、成品桶的外形尺寸范圍：外徑為Φ260mm、高度345mm； 6、輸送機(jī)上成品桶排列中心距300mm； 2.2 輸送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 輸送機(jī)本身有驅(qū)動(dòng)裝置，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)處于主傳動(dòng)狀態(tài)，能嚴(yán)格控制貨物的運(yùn)行，按規(guī)定的速度，準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠地輸送貨物，便于實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸過程的自動(dòng)控制。根據(jù)傳動(dòng)方式，采用鏈條傳動(dòng)、皮帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。 鏈條傳動(dòng)：該機(jī)承載能力大，通用性好，布局方便，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，與油、水、高溫接觸頻繁，是目前最常用的動(dòng)力滾筒輸送機(jī)。在多塵環(huán)境中工作時(shí)，鏈條容易磨損，噪音大。鏈傳動(dòng)分為單鏈傳動(dòng)和雙鏈傳動(dòng)。單鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，適用于輕負(fù)荷、低速、連續(xù)運(yùn)行。雙鏈傳動(dòng)適用于重載、高速、頻繁起動(dòng)和頻繁制動(dòng)的場合。 皮帶傳動(dòng)：運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低，環(huán)境污染小，允許高速運(yùn)轉(zhuǎn)，但不適合在油污區(qū)工作。帶傳動(dòng)可分為平帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)、O帶傳動(dòng)、最大承載能力平帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)、最小O帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)和O帶傳動(dòng)，適用于滾筒輸送機(jī)的弧形段。O型皮帶傳動(dòng)是最靈活的。 齒輪傳動(dòng)：承載能力大，傳動(dòng)精度高，使用壽命長，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。適用于重載、高運(yùn)動(dòng)精度、頻繁制動(dòng)、頻繁倒車。輸送機(jī)傳動(dòng)裝置通常采用電動(dòng)機(jī)和減速器的組合。平帶傳動(dòng)一般采用鏈輪傳動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、布置方便、傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。如果需要調(diào)速，可采用電磁調(diào)速或變頻調(diào)速。中輕型滾筒輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置一般設(shè)置在機(jī)架的下部或側(cè)面，輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在地面底盤上，鏈條傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分在外殼內(nèi)關(guān)閉，以保證運(yùn)行。 2.2.1 滾柱 1)軋輥應(yīng)由熱軋或冷拔無縫鋼管制成，符合GB8162的要求，符合GB3639的要求。應(yīng)制造符合YB242要求的冷拔或冷軋精密無縫鋼管或焊接鋼管。 2）滾子外表面應(yīng)圓潤光滑，無凹痕、裂紋、皺紋等缺陷。 滾子徑向跳動(dòng)應(yīng)符合表2-1的要求。 表2-1 滾柱外圓徑向跳動(dòng) (單位：mm) 滾柱長度 100～500 ＞500～1000 ＞1000～1600 ＞1600～2000 滾柱徑向圓跳動(dòng) 0.5 0.7 1.2 1.6 (d) 滾柱裝配后，用手指撥動(dòng)時(shí)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，無卡阻現(xiàn)象。 2.2.2機(jī)架 (a) 滾柱輸送機(jī)直線段的直線度在3m內(nèi)為其長度的1/1000。 (b) 滾柱輸送機(jī)直線段機(jī)架的平面度為其長度的1/1000。 (c) 機(jī)架內(nèi)側(cè)寬度極限偏差應(yīng)符合表2-2規(guī)定的數(shù)值。 (d) 直線型輸送機(jī)機(jī)架在額定負(fù)載下的撓度不大于相鄰間距的1/700。 表2-2 機(jī)架內(nèi)側(cè)寬度極限偏差 (單位：mm) 滾柱長度 ≤630 ＞630 機(jī)架內(nèi)側(cè)寬度極限偏差 ±1.2 ±1.5 2.2.3傳動(dòng)部分 (a) 輸送機(jī)采用鏈傳動(dòng)傳動(dòng)，帶和帶輪應(yīng)符合GB／T 1171的要求。 (b) 驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，潤滑良好，減速器無滲油現(xiàn)象。 (c) 張緊裝置應(yīng)調(diào)整靈活，無卡阻現(xiàn)象。 2.2.4表面涂裝 (a) 涂漆前，鋼材表面應(yīng)進(jìn)行除銹處理，并應(yīng)達(dá)到 GB8923中sa2或st3級要求。 (b) 經(jīng)過除銹的表面應(yīng)及時(shí)涂上底漆。涂漆應(yīng)在清潔的地方進(jìn)行，環(huán)境溫度應(yīng)在5℃以上，濕度應(yīng)在85％以下，工件表面溫度不應(yīng)超過60℃。 (c) 滾柱輸送機(jī)各部件無特殊要求時(shí)，應(yīng)涂底漆一遍，面漆兩遍。每層油漆顏色應(yīng)不同。每層油漆干膜厚度為25～35，漆膜總厚度不小于75。滾柱表面可只涂一層防銹漆或面漆，當(dāng)滾柱表面鍍鋅、鍍鉻、涂塑、包膠或?yàn)椴讳P鋼、鋁合金及合成材料時(shí)，可不涂漆。外露加工配合面應(yīng)涂以防銹油脂。 (d) 漆膜附著力應(yīng)達(dá)到GB9286中2級要求。 2.2.5 整機(jī)安裝 (a) 整機(jī)總裝配允許在使用現(xiàn)場進(jìn)行，滾柱、驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)在出廠前組裝或試裝。 (b) 滾柱輸送機(jī)機(jī)架中心線的直線度。 (c) 各滾柱頂部應(yīng)位于同一平面內(nèi)，任意相鄰三個(gè)滾柱頂部的高度差△h(圖2-4)應(yīng)不大于表3規(guī)定的數(shù)值。 (d) 滾柱輸送機(jī)直線段的滾柱軸線與機(jī)架中心線的垂直度應(yīng)為滾柱軸線長度的1/500。 表2-3 高度差數(shù)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 2.2.6整機(jī)運(yùn)行性能 （a）滾筒輸送機(jī)上的所有輥?zhàn)佣紤?yīng)靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。 （b）滾筒輸送機(jī)應(yīng)穩(wěn)定可靠。鏈條和其它傳動(dòng)部件在運(yùn)行過程中不應(yīng)有明顯的脈動(dòng)和堵塞。驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)無異常振動(dòng)。 (c)當(dāng)滾筒輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)，整機(jī)的噪聲值不應(yīng)大于表4規(guī)定的值。 （d）滾筒的正常使用壽命不應(yīng)小于2000小時(shí)。 (e)在正常運(yùn)行條件下，滾筒輸送機(jī)的使用壽命從開始到第一次大修不得少于10000小時(shí)。 表2-4 整機(jī)噪聲值 運(yùn)行狀況 無動(dòng)力式 動(dòng)力式 整機(jī)噪聲dB(A) 60 85 2.2.7安全性 (a)滾筒輸送機(jī)的活動(dòng)部分(如通道部分、轉(zhuǎn)彎部分等)應(yīng)在其極限位置處設(shè)置定位裝置，以防止其本身轉(zhuǎn)彎或墜落。 （b）帶式輸送機(jī)在皮帶傳動(dòng)部分應(yīng)配備防護(hù)罩。 （c）當(dāng)輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)輸送重力時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)速度為0.1M/s。 （d）各種機(jī)電保護(hù)裝置動(dòng)作靈敏、準(zhǔn)確、可靠。特殊場合使用的防護(hù)用品必須符合有關(guān)部門的安全規(guī)定。 2.3基本參數(shù)計(jì)算 2.3.1滾柱長度 滾柱輸送機(jī)直線輸送部分： 圓柱形輸送機(jī)直線段的滾筒長度一般可參照圖2-3所示，并可按下式計(jì)算： 圖2-3 圓柱形滾柱輸送機(jī)斷面 a） b) ,帶擋塊 c) 式中： L——滾柱長度，mm； B——物件寬度，mm； △B——寬度裕量，mm,可取。 對于底部剛度很大的物件，在不影響正常輸送和安全的情況下，物件寬度可大于滾筒長度。一般取。 本設(shè)計(jì)中采用圖2-3中的a圖，其中 2.3.2 滾柱間距 滾柱間距P應(yīng)保證一個(gè)物件始終支承在3個(gè)以上的滾柱上。一般情況下，可按下式選?。? 其中 L按托盤底面長度算，油桶已知L＝300 mm, 則取P=100mm。 滾柱輸送機(jī)的裝載物品段如果承受沖擊載荷時(shí)，則需要縮小滾柱間距或增大滾柱直徑。本設(shè)計(jì)中基本沒有滾筒承受沖擊載荷的作用，因此不需要縮小滾柱間距或增大滾柱直徑。 2.3.3 滾柱直徑 滾柱直徑D與滾柱承載能力有關(guān)，可按下式選取： 式中：F——作用在單個(gè)滾柱上的載荷，N； [F]——單個(gè)滾柱上的允許載荷，N； 作用在單個(gè)滾柱上的載荷F，與物件質(zhì)量、支承物件的滾柱數(shù)以及物件底部特性有關(guān)，可按下式計(jì)算： F＝mg/K1K2n 式中 ：m——單個(gè)物件的質(zhì)量,kg； K1——單列滾柱的有效支承系數(shù)，與物件底面特性及滾柱平面度有關(guān)，一般可取K1＝0.7，對底部剛度很大的物品，可取K1＝0.5； K2——多列滾柱不均衡承載系數(shù)，對單列滾柱，取K2＝1，對雙列滾柱K2＝0.7～0.8； n——支承單個(gè)物件的滾柱數(shù)； 液壓成品桶每桶凈重24kg，空桶重1kg。 本設(shè)計(jì)中：mmax＝m物＋m托盤＝24 +1＝25kg，K1＝0.7，K2＝1, n＝L/P＝300/100＝3 載荷F＝mg/K1K2n=G/K1K2n 單個(gè)滾柱的允許載荷[F]與滾柱直徑及長度有關(guān)，可從產(chǎn)品樣本中查取。在確定需要的單個(gè)滾柱允許載荷及滾柱長度以后，即可選擇適當(dāng)?shù)臐L柱直徑D。根據(jù)已知條件及計(jì)算結(jié)果，參考德馬鈴木工業(yè)設(shè)備有限公司的標(biāo)準(zhǔn)零組件選用手冊，選用鋼制可調(diào)積放滾筒車制滾筒型，并通過設(shè)計(jì)說明任務(wù)書上所給的參考數(shù)據(jù)，本設(shè)計(jì)中取D =20mm，為了便于固定滾筒的深溝球軸承的定位，取滾柱軸徑即內(nèi)徑為d = 10 mm，滾筒壁厚取t = 2mm。 2.3.4 輸送機(jī)高度 滾柱輸送機(jī)高度H根據(jù)物品輸送的工藝要求（如線路系統(tǒng)中工藝設(shè)備物料出入口的高度，裝配、測試、裝卸區(qū)段人員操作位置等）確定，一般取H＝300～800mm，也可不設(shè)支腿，使機(jī)架直接固定在地坪上。也可根據(jù)需要，用戶可取大于800 mm 或其他自認(rèn)為合理的輸送機(jī)高度。本設(shè)計(jì)中不設(shè)支腿，使機(jī)架直接固定在地坪上。考慮到本設(shè)計(jì)工人是坐著人為控制本設(shè)計(jì)的輸送機(jī)高度不能太高，h = 300 mm，綜合其他機(jī)械部分的尺寸（如支撐絲桿部分，固定部分）等，此處取輸送機(jī)高度為：H＝340 mm。 2.3.5 輸送速度 滾柱輸送機(jī)的輸送速度v根據(jù)生產(chǎn)工藝要求和輸送方式確定。一般情況下，無動(dòng)力式滾柱輸送機(jī)可取v＝0.2～0.4m/s，動(dòng)力式滾柱輸送機(jī)可取v＝0.25～0.5m/s，并盡可能取較大值，以便在同樣滿足輸送量要求的前提下，使物品分布間隔較大，從而改善機(jī)架受力情況。當(dāng)工藝上對輸送速度嚴(yán)格限定時(shí)，輸送速度應(yīng)按工藝要求選取，但對無動(dòng)力式滾柱輸送機(jī)不宜大于0.5m/s，動(dòng)力式滾柱輸送機(jī)不宜大于1.5m/s，其中鏈傳動(dòng)滾柱輸送機(jī)不宜大于0.5m/s。根據(jù)設(shè)計(jì)說明任務(wù)書已知的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，本設(shè)計(jì)中取滾柱輸送機(jī)輸送速度即滾柱線速度為v＝0.1m/s。 2.4鏈輪的牽引力計(jì)算 （1） 滾柱轉(zhuǎn)速計(jì)算：； 式中 為滾柱轉(zhuǎn)速r/min； v為輸送機(jī)的運(yùn)輸速度，v=0.1m/s； d為滾柱外徑d=20mm； （2） 減速器的傳動(dòng)比計(jì)算： 式中 為電機(jī)轉(zhuǎn)速1430r/min； 為滾柱轉(zhuǎn)速95.54r/min； 為齒輪取齒數(shù)為14； （3） 輸送機(jī)上成品桶的數(shù)量： 取n=33，則 （4） 滾柱運(yùn)動(dòng)摩擦阻力： （5） 摩擦力： （6） 電機(jī)的轉(zhuǎn)矩： （7） 電機(jī)功率 ： 由以上參數(shù)，選用上海至寶電機(jī)制造有限公司生產(chǎn)的三相臥式齒輪減速電機(jī)，取電機(jī)的功率0.09Kw，減速比17，輸出同步轉(zhuǎn)速1500r/min，輸出轉(zhuǎn)矩15N.m。 2.5輪架的設(shè)計(jì)校核 輪架的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如圖2-5所示： 圖2-5：輪架零件圖 （2）校核 許用應(yīng)力 用插入法查得： 許用應(yīng)力值 應(yīng)力校正系數(shù) 當(dāng)量彎矩 設(shè)計(jì)的直徑 （3）疲勞強(qiáng)度校核 初步分析、兩個(gè)截面有較大的應(yīng)力和應(yīng)力集中，下面以截面為例進(jìn)行安全系數(shù)校核。 材料選用不銹鋼調(diào)質(zhì)，， 對稱循環(huán)疲勞極限 脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限 等效系數(shù) 截面上的應(yīng)力彎矩 彎曲應(yīng)力幅 彎曲平均應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力 如果一個(gè)截面上有多種產(chǎn)生應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)，則分別求出其有效應(yīng)力集中系數(shù)，從而取最大值，驗(yàn)算強(qiáng)度合格。 第3章 氣缸的設(shè)計(jì) 3.1 氣缸的介紹 氣壓傳動(dòng)中將壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的氣動(dòng)執(zhí)行元件。氣缸有作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的和作往復(fù)擺動(dòng)的兩類。作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的氣缸又可分為單作用、雙作用、膜片式和沖擊氣缸 4種。 ①單作用氣缸：僅一端有活塞桿，從活塞一側(cè)供氣聚能產(chǎn)生氣壓，氣壓推動(dòng)活塞產(chǎn)生推力伸出，靠彈簧或自重返回。 ②雙作用氣缸：從活塞兩側(cè)交替供氣，在一個(gè)或兩個(gè)方向輸出力。 ③膜片式氣缸：用膜片代替活塞，只在一個(gè)方向輸出力，用彈簧復(fù)位。它的密封性能好，但行程短。 ④沖擊氣缸：這是一種新型元件。它把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為活塞高速（10～20米／秒）運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，借以作功。沖擊氣缸增加了帶有噴口和泄流口的中蓋。中蓋和活塞把氣缸分成儲氣腔、頭腔和尾腔三室。它廣泛用于下料、沖孔、破碎和成型等多種作業(yè)。作往復(fù)擺動(dòng)的氣缸稱擺動(dòng)氣缸，由葉片將內(nèi)腔分隔為二，向兩腔交替供氣，輸出軸作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，擺動(dòng)角小于 280°。此外，還有回轉(zhuǎn)氣缸、氣液阻尼缸和步進(jìn)氣缸等。 氣動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)緊湊、制造簡單、運(yùn)行可靠，在機(jī)械制造、輕工、食品等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。然而，由于其研究的不足，在許多地方的應(yīng)用受到限制。60年代后期，氣動(dòng)元件得到發(fā)展，控制方法得到創(chuàng)新，啟動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用更加合理和安全。工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。氣動(dòng)系統(tǒng)的工作介質(zhì)是空氣。 3.1.1氣缸作用 1.壓縮空氣設(shè)備和空氣凈化設(shè)備。如空氣壓縮機(jī)、空氣干燥器等?？諝庠囱b置是將壓縮空氣供應(yīng)到氣動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力源。它包括空氣壓縮機(jī)和空氣源處理系統(tǒng)兩部分。 2.氣缸是將空氣壓縮轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，并且它也是輸出系統(tǒng)能量的裝置。如氣缸、燃?xì)怦R達(dá)等。 3.用于控制壓縮空氣的壓力、流量、流動(dòng)方向和系統(tǒng)執(zhí)行部件的操作程序的組件。如壓力閥、流量閥、方向閥和邏輯元件。 4.輔助元件起輔助作用，如過濾器、油霧、消聲器、散熱器、冷卻器、放大器和配件。 3.2 氣壓缸工作原理 單作用氣缸：單作用氣缸只有一腔可輸入壓縮空氣，實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。其活塞桿只能借助外力將其推回；通常借助于彈簧力，膜片張力，重力等。 主要尺寸的確定 1.氣缸工作壓力的確定 本設(shè)計(jì)的氣缸用于整個(gè)床體的升降功能： 由《液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)》表3-1取氣缸工作壓力p=1Mpa 表3-1 氣壓負(fù)載常用的工作壓 負(fù)載F/N <5000 5000～ 10000 10000～ 20000 20000～ 30000 30000～ 50000 >50000 工作壓力p/MPa <0.8～1 1.5～2 2.5～3 3～4 4～5 >5～7 假設(shè)每個(gè)氣缸受力相同，則每個(gè)氣缸收到的壓力為： （3-1） 根據(jù)電控柜的高度，設(shè)計(jì)氣缸的推桿長度為350 mm，進(jìn)行計(jì)算與設(shè)計(jì)。 假設(shè)推桿為45號鋼， F=2450N，臨界力 E=196 GPa。 根據(jù)壓桿穩(wěn)定型計(jì)算推桿直徑： （3-2） 由公式 ， （3-3） 代入計(jì)算公式，計(jì)算 （3-4） 由此得到： 取整后，得到： 本方案因?yàn)榇嬖诹魉€本身自重可以是氣缸恢復(fù)初始狀態(tài)，所以選用單作用氣缸。 （3-5） 式中， F——活塞桿上的推力，N —— 氣缸工作時(shí)的總阻力，N P ——?dú)飧坠ぷ鲏毫?，Pa D ——活塞直徑，m 氣缸工作時(shí)的總阻力與眾多因素有關(guān)，如運(yùn)動(dòng)部件慣性力、背壓阻力、密封處摩擦力等。以上因素可以載荷率η的形式計(jì)入公式，如要求氣缸的靜推力和靜拉力，則在計(jì)入載荷后： （3-6） 計(jì)入載荷率就能保證氣缸工作時(shí)的動(dòng)態(tài)特性。若氣缸動(dòng)態(tài)參數(shù)要求較高；且工作頻率高，其載荷率一般取η=0.3至0.5 ，速度高時(shí)取小值，速度低時(shí)取大值。若氣缸動(dòng)態(tài)參數(shù)要求一般，且工作頻率低，基本是勻速運(yùn)動(dòng)，其載荷率可取η=0.7至0.85 。 由上式，得： （3-7） 去較大值，且圓整后，得到 缸筒壁厚和外徑的設(shè)計(jì) 缸筒直接承受壓縮空氣壓力，必須有一定厚度。一般氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比小于或等于1/10，其壁厚可按薄壁筒公式計(jì)算: （3-8） 式中， δ - 缸筒壁厚，mm D --- 氣缸內(nèi)徑，mm --- 氣缸試驗(yàn)壓力，一般取 P --氣缸工作壓力 （Pa） [σ]---缸筒材料許用應(yīng)力（Pa） 本方案氣缸缸筒采用鋁合金ZL106,[σ]=3MPa代入己知數(shù)據(jù)，則壁厚為: （3-9） 啊啊 啊 則筒壁外徑為70+17.5=87.5 mm。 3.3氣缸的校核 （1）活塞桿穩(wěn)定性的驗(yàn)算： 當(dāng)活塞桿的長度L較小時(shí)（L≤10d），可以只按強(qiáng)度條件校核計(jì)算活塞桿直徑d 有: （3-10） 其中，[σ]=120MPa， 則: 所以滿足實(shí)際設(shè)計(jì)要求。 3.4缸筒和缸蓋的連接與推力計(jì)算 缸筒與缸蓋的連接形式主要包括桿螺栓連接、螺桿式、缸螺紋、夾緊環(huán)等。對于雙頭螺栓和螺栓連接，一般四個(gè)螺栓，但對于工作壓力大于1MPa，必須檢查螺栓的強(qiáng)度，必要時(shí)增加螺栓的數(shù)量，如6。參考機(jī)械手冊，選擇桿螺栓連接并使用4個(gè)螺釘。結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，裝卸方便。由于工作壓力小于1MPa，無需檢查螺栓強(qiáng)度。 由以上計(jì)算可知?dú)鈮焊啄墚a(chǎn)生的推力F= 6154N 大于升起床體所需的推力 F= 2450 N 。所以該氣缸滿足要求。 總結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對四年來所學(xué)知識的總結(jié)。它考慮到四年來所獲得的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識。因此，與以往的課程設(shè)計(jì)不同，畢業(yè)設(shè)計(jì)是課程設(shè)計(jì)的質(zhì)的飛躍。認(rèn)識到這一點(diǎn)，我不敢很隨意地對待畢業(yè)設(shè)計(jì)，并一直采取嚴(yán)肅而審慎的態(tài)度去學(xué)習(xí)。首先要做的就是收集各方面的信息，以前的課程設(shè)計(jì)都是由老師給出的，不用擔(dān)心自己。但是畢業(yè)設(shè)計(jì)是不同的，它是一個(gè)綜合性的設(shè)計(jì)，需要通過各種方式收集大量的信息、數(shù)據(jù)。 在這個(gè)設(shè)計(jì)中，會運(yùn)用很多基礎(chǔ)理論，因?yàn)橐恍┲R已經(jīng)被遺忘，所以我們必須復(fù)習(xí)知識，所以在大學(xué)設(shè)計(jì)之前要認(rèn)真地復(fù)習(xí)該學(xué)科，開始對學(xué)科設(shè)計(jì)任務(wù)有一個(gè)大致的了解.同時(shí)，由于設(shè)計(jì)的需要，需要查閱和收集大量的機(jī)械制造方面的文獻(xiàn)，然后對這些文獻(xiàn)進(jìn)行分析和總結(jié)，從而提高專業(yè)知識的綜合應(yīng)用和分析解決實(shí)際問題的能力。通過這種設(shè)計(jì)也讓我更深刻地感受到了團(tuán)隊(duì)的力量，在與同學(xué)們的討論中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，這些使得我們之間的溝通和協(xié)調(diào)得到了提高，團(tuán)隊(duì)精神也得到了增強(qiáng)?？梢哉f，畢業(yè)設(shè)計(jì)反映了我們在大學(xué)四年中所學(xué)到的大部分知識，也考驗(yàn)了我們的綜合素質(zhì)和實(shí)踐能力。同時(shí)，它也走出了我成為工程師的第一步。  致謝 半年的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)基本告一段落。在這個(gè)時(shí)候，我要衷心感謝那些在設(shè)計(jì)過程中幫助我的各位同學(xué)和老師。首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師，老師在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中對我有很大影響，在設(shè)計(jì)過程中很多困難都是在老師的悉心指導(dǎo)下克服的，而老師的善良是我在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中感受最深的。正因?yàn)槿绱?，師生之間沒有心理障礙，我也就慷慨地提出問題，有想法，這也讓我在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)更多的問題，解決問題。教師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度、淵博的專業(yè)知識、孜孜不倦的教學(xué)精神，在學(xué)術(shù)界和人民中都是我們的榜樣和榜樣。同時(shí)，我也要感謝和我一起參與設(shè)計(jì)的同學(xué)，雖然我們的論文內(nèi)容不同，但是可以在討論中找到自己的問題，并且互相提出解決方