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摘要
目前絕大部分蘋(píng)果等果類的包裝均會(huì)應(yīng)用塑料發(fā)泡網(wǎng)套，塑料發(fā)泡網(wǎng)套能有效降低運(yùn)輸過(guò)程中蘋(píng)果發(fā)生撞擊而損傷的概率，并且質(zhì)量極輕，對(duì)蘋(píng)果運(yùn)輸起到關(guān)鍵作用；水果的網(wǎng)套包裝主要采用手工包裝方式，這種包裝方式效率低下，成本高昂。
本論文設(shè)計(jì)一種蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)，包括機(jī)架、下料模塊、切膜出料模塊、網(wǎng)套供料模塊、下膜模塊和包裝模塊。本設(shè)計(jì)包括機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)是一款基于補(bǔ)填市場(chǎng)空白及滿足人們需求的創(chuàng)新型產(chǎn)品。
關(guān)鍵詞：發(fā)泡網(wǎng)套；包裝；機(jī)械結(jié)構(gòu)；自動(dòng)化
Abstract
At present, the vast majority of apple and other fruit packaging will be used plastic foam net cover, plastic foam net cover can effectively reduce the probability of apple collision and damage in the process of transportation, and the quality is very light, play a key role in apple transport;The net cover packaging of fruit mainly USES manual packaging, which is inefficient and costly.
This paper designs a kind of apple foaming net packaging machine, including rack, blanking module, film cutting and discharging module, net cover feeding module, film blanking module and packaging module.The design includes mechanical structure design, power system design and automatic control design.This design is an innovative product based on filling the market gap and meeting people's needs.
Key words: foaming net cover;Packaging;Mechanical structure;automation
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 3
1.3 研究的內(nèi)容和方法 4
1.4 本章小結(jié) 4
第2章 設(shè)計(jì)內(nèi)容 6
2.1 設(shè)計(jì)的內(nèi)容 6
2.2 設(shè)計(jì)的依據(jù) 6
2.3 設(shè)計(jì)的要求 6
第3章 蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)各部分介紹 7
3.1 總體設(shè)計(jì) 7
3.2 下料模塊設(shè)計(jì) 7
3.3 出料模塊設(shè)計(jì) 8
3.4 供料模塊設(shè)計(jì) 9
3.5 下膜模塊設(shè)計(jì) 9
3.6 包裝模塊設(shè)計(jì) 10
第4章 重要零部件設(shè)計(jì)計(jì)算 11
4.1 直線導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算 11
4.1.1導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 11
4.1.2 導(dǎo)軌摩擦力計(jì)算 13
4.2 滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算 15
4.3 同步帶設(shè)計(jì)計(jì)算 23
4.4 鍵的選用 24
4.5 滾動(dòng)軸承的選用與校核 25
4.6 聯(lián)軸器的選型 26
4.7 電機(jī)選型計(jì)算 26
第5章 蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)工作流程 30
第6章 蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)綜合性能測(cè)試儀總結(jié)和展望 31
6.1 設(shè)計(jì)總結(jié) 31
6.2 未來(lái)展望 31
致 謝 33
參考文獻(xiàn) 34
第1章 緒論
蘋(píng)果是世界四大水果之一，也是中國(guó)最大的水果，其生產(chǎn)和種植面積在中國(guó)排名第一。蘋(píng)果生產(chǎn)在中國(guó)水果產(chǎn)業(yè)中占有最重要的地位，其發(fā)展對(duì)水果地區(qū)的經(jīng)濟(jì)振興，市場(chǎng)供應(yīng)和出口收入產(chǎn)生了很大的影響。作為中國(guó)種植面積和產(chǎn)量最大的樹(shù)，蘋(píng)果發(fā)揮了作用。在促進(jìn)農(nóng)民扶貧，改善農(nóng)村經(jīng)濟(jì)條件，促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化方面發(fā)揮了重要作用。作為中國(guó)的第一批水果，蘋(píng)果正處于水果市場(chǎng)的繁榮之中，滿足了消費(fèi)者的需求。它起到了基礎(chǔ)性作用;蘋(píng)果作為中國(guó)少數(shù)幾個(gè)在國(guó)際市場(chǎng)上具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的農(nóng)產(chǎn)品，在新鮮蘋(píng)果和濃縮蘋(píng)果汁出口方面取得了顯著成效，并在國(guó)際市場(chǎng)上發(fā)揮了重要作用。目前，中國(guó)的蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)正進(jìn)入從傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)槭澜缣O(píng)果產(chǎn)國(guó)的又一個(gè)重要的歷史階段。
隨著蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，中國(guó)已成為世界上最大的蘋(píng)果和蘋(píng)果汁生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)。加入WTO進(jìn)一步促進(jìn)了中國(guó)的蘋(píng)果出國(guó)，在世界水果市場(chǎng)占據(jù)了越來(lái)越重要的地位，對(duì)國(guó)內(nèi)外水果市場(chǎng)產(chǎn)生了更大的影響。而且，在今天物質(zhì)生活水平的不斷提高，人們對(duì)蘋(píng)果的要求從簡(jiǎn)單的數(shù)量轉(zhuǎn)向質(zhì)量，對(duì)“精”的需求不僅僅是蘋(píng)果本身的質(zhì)量，而且包裝需要精致，攜帶方便。因此，有必要包裝蘋(píng)果，塑料泡沫網(wǎng)罩無(wú)疑是最佳選擇，主要是因?yàn)樗梢愿纳七\(yùn)輸過(guò)程中果實(shí)的碰撞和擠壓等機(jī)械損傷。然而，目前，如此大量蘋(píng)果的裝袋或人工裝袋大大降低了生產(chǎn)效率，增加了勞動(dòng)力并增加了蘋(píng)果的成本，為此，本文致力研發(fā)一種蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)，該機(jī)器簡(jiǎn)單易操作。在保證運(yùn)行要求（不損害蘋(píng)果）的前提下，降低成本，使果農(nóng)易于接受，從而降低員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低勞動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)因素，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
1.1研究背景及意義
中國(guó)是最大的蘋(píng)果生產(chǎn)國(guó)。目前，蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)因其抗擊自然災(zāi)害能力強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)效益穩(wěn)定，已成為中國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的重要支柱。它也是農(nóng)民收入和財(cái)富的主要來(lái)源。蘋(píng)果的質(zhì)地清脆嫩滑。在包裝，運(yùn)輸，儲(chǔ)存和深加工的各個(gè)方面，它可能會(huì)因加工機(jī)械，運(yùn)輸工具，摩擦等的掉落，碰撞和擠壓而造成機(jī)械損壞，從而直接或間接地影響蘋(píng)果。外觀和質(zhì)量，減少果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)效益。導(dǎo)致蘋(píng)果機(jī)械損傷的因素很多。目前，由于蘋(píng)果的快速商業(yè)化，運(yùn)輸過(guò)程中的振動(dòng)和摩擦損傷已成為蘋(píng)果損失的主要因素之一。蘋(píng)果的機(jī)械損傷主要是由外部接觸力引起的蘋(píng)果變形引起的。果皮和果肉受損，導(dǎo)致蘋(píng)果局部質(zhì)地發(fā)生變化，蘋(píng)果結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致蘋(píng)果生理活動(dòng)失衡和代謝異常。這種損害很容易導(dǎo)致病原微生物的入侵導(dǎo)致蘋(píng)果發(fā)霉。
機(jī)械損傷是水果和蔬菜生產(chǎn)中的常見(jiàn)問(wèn)題。目前，減少水果和蔬菜收獲的損失已成為全球農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)的主要關(guān)注點(diǎn)之一。運(yùn)輸過(guò)程是生產(chǎn)和消費(fèi)之間的橋梁。它是貨物流通中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。運(yùn)輸過(guò)程中機(jī)械損壞造成的損失約占總產(chǎn)量的25％-45％，發(fā)達(dá)國(guó)家的損害也達(dá)到15％-20％。實(shí)踐證明，使用適當(dāng)?shù)乃彌_包裝可以有效減少運(yùn)輸過(guò)程中果蔬的振動(dòng)損害。目前，常用的蘋(píng)果緩沖包裝包括泡沫塑料網(wǎng)，瓦楞紙板襯墊等。采用各種緩沖包裝對(duì)盒裝蘋(píng)果進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)，不同緩沖包裝形式對(duì)振動(dòng)傳遞率和損傷的影響。分析水果。當(dāng)泡沫塑料網(wǎng)用作緩沖包裝時(shí)，可有效降低蘋(píng)果的損傷率，泡沫塑料網(wǎng)對(duì)蘋(píng)果的整體保護(hù)性能優(yōu)于瓦楞紙板襯里。
蘋(píng)果公司在收獲后立即使用網(wǎng)套保護(hù)蘋(píng)果是避免機(jī)械損傷的重要方法，但這一過(guò)程是手工完成的，增加了生產(chǎn)和勞動(dòng)力成本，以及蘋(píng)果包裝的自動(dòng)化要求。改進(jìn)，設(shè)計(jì)能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)Apple快速網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備勢(shì)在必行;蘋(píng)果網(wǎng)絡(luò)設(shè)備代替人工操作，到蘋(píng)果的自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，可以有效提高網(wǎng)絡(luò)效率，增加蘋(píng)果商品的價(jià)值，提高水果的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)農(nóng)民增收和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
如今，蘋(píng)果包裝的有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)：
一是方便小巧型。目前，城市水果消費(fèi)逐漸變得越來(lái)越流行。這是消費(fèi)者永恒的追求。因此，10公斤以上的水果已不能滿足消費(fèi)者的需求。相反，它是3-5公斤。
二是精美高檔型。高檔的國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)水果包裝將是占領(lǐng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，走出國(guó)門(mén)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的必然選擇。
三是信任透明型。部分透明的材料用于包裝設(shè)計(jì)窗口，可以看到吸引消費(fèi)者注意的窗口，使消費(fèi)者一眼就能看到水果的形狀，大小和顏色，增強(qiáng)自然親和力，并鼓勵(lì)消費(fèi)者對(duì)它們進(jìn)行比較。之后，更快地做出偏好選擇，增加消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)和信任欲望。
四是綠色環(huán)保型。水果的包裝必然會(huì)轉(zhuǎn)向綠色包裝?；貧w自然，追求健康不僅是消費(fèi)者對(duì)水果質(zhì)量的要求，也是包裝的必然要求。目前，水果包裝材料突破了普通紙盒包裝的單一格局，發(fā)展成綠色，環(huán)保包裝材料，如精致的竹子，藤條，木制和可回收的瓦楞紙箱。
而想要在低成本的情況下達(dá)到以上包裝效果，使用塑料發(fā)泡網(wǎng)無(wú)疑是最好的選擇。
塑料網(wǎng)套主要用于包裝水果，瓜類和蔬菜，不怕擠壓，需要隔離。由于其低成本和良好的包裝效果，它逐漸取代紙包裝，已成為水果儲(chǔ)存和包裝的趨勢(shì)。此外，塑料網(wǎng)包裝不僅有利于水果的儲(chǔ)存和運(yùn)輸，而且有助于貨架的保質(zhì)期。
塑料泡沫網(wǎng)廣泛用于水果包裝，特別是單果包裝，主要是因?yàn)樗鼈兛梢愿纳扑鲎埠蛿D壓的機(jī)械損傷。其主要優(yōu)點(diǎn)有：
(1) 具有一定的彈性和柔軟度，可以有效地起到緩沖和防振作用，從而避免水果在儲(chǔ)運(yùn)中由于碰撞和擠壓造成的破損。
(2) 重量輕，成本低 便于運(yùn)輸，減少了運(yùn)輸成本。
(3) 塑料網(wǎng)套的色澤可以選擇潔白色，也可以通過(guò)加色料而改變其色澤， 這樣有利于與水果形成顏色對(duì)比，增加了美觀效果，促進(jìn)消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)。
(4) 塑料網(wǎng)套是由塑料經(jīng)過(guò)發(fā)泡得到的，包裝使用很方便。一般采用發(fā)泡 LDPE，因其具有較好的拉伸強(qiáng)度和彈性。
然而，目前，如此大量蘋(píng)果的裝袋或人工裝袋大大降低了生產(chǎn)效率，增加了勞動(dòng)力并增加了蘋(píng)果的成本，為此，研發(fā)一種全蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)勢(shì)在必行。
本課題提出研究制造一種蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)，簡(jiǎn)單易操作，在保證操作要求（不破壞蘋(píng)果）的前提下，盡可能降低成本，使果農(nóng)能夠輕松接受，從而降低員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少勞動(dòng)力風(fēng)險(xiǎn)因素，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
包裝設(shè)備的發(fā)展引起了全世界的關(guān)注，電氣，光學(xué)，磁力和氣動(dòng)等高科技水果包裝技術(shù)的新產(chǎn)品也在不斷涌現(xiàn)。目前，國(guó)際包裝設(shè)備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。“三高”意味著高速，高效，高品質(zhì)已成為包裝機(jī)械發(fā)展的大趨勢(shì)。包裝設(shè)備的研發(fā)主要集中在低能耗，重量輕，占地面積小，效率高的機(jī)械設(shè)計(jì)上。將高科技應(yīng)用于現(xiàn)代先進(jìn)的包裝機(jī)械和設(shè)備是國(guó)外包裝機(jī)械發(fā)展的大趨勢(shì)。特別是歐洲，美國(guó)和日本等國(guó)家在科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面高度發(fā)達(dá)。他們生產(chǎn)的先進(jìn)包裝機(jī)械設(shè)備在世界上處于領(lǐng)先地位。近年來(lái)，為了滿足現(xiàn)代商品包裝多樣化的要求，發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)發(fā)了小批量，多品種的通用包裝技術(shù)和機(jī)械設(shè)備在不斷應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，緊跟高科技的發(fā)展，開(kāi)發(fā)和發(fā)展高科技現(xiàn)代包裝機(jī)械。
與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)的包裝機(jī)械行業(yè)起步較晚。在建國(guó)之初，中國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)的發(fā)展基本上是空白。其中大多數(shù)是小型車間或小型工廠，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)手動(dòng)包裝機(jī)械。20世紀(jì)70年代末，技術(shù)水平較低的包裝機(jī)械開(kāi)始出現(xiàn)，難以形成獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)包裝機(jī)械的需求越來(lái)越迫切。機(jī)械包裝行業(yè)借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)出多種包裝設(shè)備風(fēng)格。先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，以及包裝機(jī)械行業(yè)已逐步形成。20世紀(jì)90年代以后，隨著中國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展，在借鑒和借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品，消化，吸收的基礎(chǔ)上，開(kāi)始自主設(shè)計(jì)，研發(fā)，在包裝機(jī)械技術(shù)水平上有很大提高，尤其是產(chǎn)品功能和自動(dòng)化。
高新技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了包裝機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)包裝機(jī)械已不能滿足實(shí)際生產(chǎn)需求，逐步退出歷史舞臺(tái)。例如，不能再使用早期使用的機(jī)械控制設(shè)備。適應(yīng)需求，逐步發(fā)展為光電控制，氣動(dòng)控制等控制形式。然而，隨著加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)封裝參數(shù)的要求越來(lái)越高，需要新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。目前，包裝機(jī)械涉及機(jī)械，電力，燃?xì)猓?，磁等各個(gè)方面。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要提高包裝機(jī)械的功能，必須實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化控制，以實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化。目前，中國(guó)對(duì)高端包裝機(jī)械設(shè)備的需求明顯低于中低端設(shè)備的需求。我們現(xiàn)在應(yīng)該積極擴(kuò)大需求，開(kāi)拓市場(chǎng)，大力發(fā)展高端包裝機(jī)械設(shè)備，設(shè)計(jì)和推出新型號(hào)，以滿足市場(chǎng)多樣化和高質(zhì)量的需求。
1.3研究的內(nèi)容和方法
這款蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)研究?jī)?nèi)容主要包括前期資料查詢、查找成功案例并且對(duì)案例進(jìn)行分析，從而設(shè)計(jì)改造，并且對(duì)設(shè)計(jì)改造完的自動(dòng)化機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，通過(guò)分析將蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)分成機(jī)械設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)和動(dòng)力的選取，采用電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，動(dòng)力采用伺服電機(jī)方式，設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行可靠性分析，驗(yàn)證結(jié)束后進(jìn)行產(chǎn)品說(shuō)明和機(jī)械制圖等主要工作[4]。
當(dāng)提出設(shè)計(jì)思路和問(wèn)題與老師和同學(xué)們進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，認(rèn)真學(xué)習(xí)蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)領(lǐng)域的相關(guān)資料，明確需要分析的成功案例，了解蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)的機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)，爭(zhēng)取在畢業(yè)設(shè)計(jì)每個(gè)時(shí)間段內(nèi)提前完成相應(yīng)的任務(wù)，與此同時(shí)多了解一些蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù)和最新的技術(shù)發(fā)展。通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)調(diào)查和相關(guān)行業(yè)查閱書(shū)籍資料，不斷分析和優(yōu)化成功案例的優(yōu)點(diǎn)與不足，利用匯集的技術(shù)資料設(shè)計(jì)一款滿足要求的蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)[5]。
1.4本章小結(jié)
本章主要是對(duì)蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)的研究背景、國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和需求分析進(jìn)行了初步的研究[6]，對(duì)蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)目前的狀況有了比較清晰的認(rèn)識(shí)和了解，明確了設(shè)計(jì)的內(nèi)容和研究的方法，確定了接下來(lái)需要做的事情和研究計(jì)劃，通過(guò)上述分析讓自己對(duì)后期的資料研究、問(wèn)題發(fā)現(xiàn)和設(shè)計(jì)分析更加的有信心。
42
第2章 設(shè)計(jì)內(nèi)容
2.1 設(shè)計(jì)的內(nèi)容
本設(shè)計(jì)是針對(duì)果農(nóng)使用的，自動(dòng)化程度較高，使用機(jī)電自動(dòng)控制及編程技術(shù)，采用自動(dòng)化機(jī)械機(jī)械設(shè)計(jì)，是為了操作簡(jiǎn)單，使用方便，本設(shè)計(jì)原理可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。并且保證不損傷蘋(píng)果。
(1) 總體設(shè)計(jì)：以包裝模塊為中心：機(jī)架上安裝包裝模塊，包裝模塊的斜上方安裝切膜出料模塊，再上方安裝網(wǎng)套供料模塊，網(wǎng)套供料模塊與其下方的下膜模塊相連，下膜模塊安裝在包裝模塊的正上方，下料模塊安裝在獨(dú)立機(jī)架，且在包裝模塊的一側(cè)。 (繪制總裝圖、 繪制ug裝配圖呈現(xiàn)整機(jī)結(jié)構(gòu))
(2) 零部件設(shè)計(jì): 完成主要零部件設(shè)計(jì)計(jì)算，并且繪制零件圖
2.2 設(shè)計(jì)的依據(jù)
(1) 蘋(píng)果物理特性: 蘋(píng)果為近似球形， 直徑在 40～80mm, 厚度在 35～60mm， 質(zhì)量在 150～200 克。
(2) 發(fā)泡網(wǎng)的特性： 發(fā)泡網(wǎng)具有彈性， 因此可以套在圓通外， 發(fā)泡網(wǎng)是連續(xù)的， 因此可以實(shí)現(xiàn)蘋(píng)果的連續(xù)套袋
(3) 理論依據(jù)： 槽輪機(jī)構(gòu)是間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)， 因此可以實(shí)現(xiàn)套袋機(jī)中剪斷及套袋的先后作業(yè)
2.3 設(shè)計(jì)的要求
(1) 本產(chǎn)品自動(dòng)化程度高操作簡(jiǎn)單,勞動(dòng)強(qiáng)度低，成本低。
(2) 部件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免焊接及剛性固定, 應(yīng)多采用靈活的螺栓等方式固定，以方便安裝和拆卸，并有利于維修。
(3) 設(shè)計(jì)時(shí)考慮加工工藝性和裝配工藝性, 盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件, 通用件, 降低制造成本。
(4) 采用較為人性化的設(shè)計(jì)理念，方便勞動(dòng)者的操作和使用, 減少勞動(dòng)者的體力消耗。
第3章 蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)各部分介紹
3.1總體設(shè)計(jì)
整體構(gòu)建以包裝模塊為中心：機(jī)架上安裝包裝模塊，包裝模塊的與擴(kuò)膜錐體相連的滾珠絲杠的上方安裝切膜出料模塊的同步帶滑臺(tái)，包裝模塊的與托盤(pán)相連的滾珠絲杠的上方是切膜出料模塊的滑槽；下膜模塊安裝在包裝模塊的正上方，其擴(kuò)膜圓柱筒與包裝模塊的錐體接觸，且擴(kuò)膜圓柱筒與錐體的圓心在同一垂線上；下料模塊安裝在獨(dú)立機(jī)架，且在包裝模塊的一側(cè)，與下膜模塊相對(duì)，下料模塊的滑槽的出口與包裝模塊的U形擋板的開(kāi)口相對(duì)；包裝模塊的與錐體相連的滾珠絲杠的后方為電控箱；切膜出料模塊的同步帶滑臺(tái)的上方為網(wǎng)套供料模塊的大圓盤(pán)，網(wǎng)套供料模塊的支架在下膜模塊的擴(kuò)膜圓柱筒的正上方。如圖3-1蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)
1-機(jī)架 2-下料模塊 3-出料模塊 4-供料模塊 5-下膜模塊 6-包裝模塊
圖3-1蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)
3.2下料模塊設(shè)計(jì)
下料模塊由滑槽、帶缺口的扇形圓盤(pán)、電機(jī)、軸、軸承座和機(jī)架組成；軸與帶缺口的扇形圓盤(pán)組合，由軸承座固定在滑槽的下半部分，并由電機(jī)帶動(dòng)整體轉(zhuǎn)動(dòng)。應(yīng)注意帶缺口的扇形圓盤(pán)的厚度略大于蘋(píng)果的直徑，缺口大小能夠剛好放進(jìn)一個(gè)蘋(píng)果。軸的軸心應(yīng)在滑槽的底部在同一個(gè)平面?；蹆A斜一定角度，使得蘋(píng)果能夠在沒(méi)有外力的作用下能夠順利滾下。電機(jī)做間歇運(yùn)動(dòng)，其周期是包一個(gè)蘋(píng)果的時(shí)間，一個(gè)周期轉(zhuǎn)動(dòng)一圈。如圖3-2下料模塊
1- 機(jī)架 2-電機(jī) 3-軸 4-軸承座 5-圓盤(pán) 6-滑槽
圖3-2下料模塊
3.3出料模塊設(shè)計(jì)
出料模塊由電機(jī)，同步帶滑臺(tái)、切膜架、電熱絲和出料槽組成。切膜架有突出的兩端和一個(gè)縱向的弧面構(gòu)成：兩端由一根電熱絲相連，一個(gè)縱向的弧面能夠在切膜的同時(shí)推出蘋(píng)果；電熱絲通電發(fā)熱能夠融化發(fā)泡網(wǎng)套，起到切膜的作用。電機(jī)與同步帶滑臺(tái)相連，切膜架與同步帶滑臺(tái)相連；出料槽在同步帶運(yùn)動(dòng)的方向上。圖3-3出料模塊
1-電機(jī) 2-同步帶滑臺(tái) 3-切膜架 4-電熱絲
圖3-3出料模塊
3.4供料模塊設(shè)計(jì)
供料模塊由大圓盤(pán)、長(zhǎng)軸、軸承座、短軸和支架構(gòu)成。兩個(gè)大圓盤(pán)由一根長(zhǎng)軸穿過(guò)，兩個(gè)圓盤(pán)之間放一卷發(fā)泡網(wǎng)套，長(zhǎng)軸由軸承座固定在機(jī)架上；四根短軸組成兩組對(duì)輥固定在一對(duì)支架上，對(duì)輥的間隙能夠接觸發(fā)泡網(wǎng)套并使網(wǎng)套順利向下運(yùn)動(dòng)。圖3-4供料模塊
1-大圓盤(pán) 2-長(zhǎng)軸 3-軸承座 4-短軸 5-支架
圖3-4供料模塊
3.5下膜模塊設(shè)計(jì)
下膜模塊由XY雙向滾珠絲杠滑臺(tái)、兩瓣下膜卡筒、擴(kuò)膜圓柱筒和電機(jī)組成。發(fā)泡網(wǎng)套套在擴(kuò)膜圓柱筒，擴(kuò)膜圓柱筒在包裝模塊的擴(kuò)膜錐體的正上方，由擴(kuò)膜圓柱筒支撐，兩瓣下膜卡筒在擴(kuò)膜圓柱筒的兩側(cè)分別與XY雙向滾珠絲杠的Y方向的兩個(gè)雙向滾珠絲杠滑臺(tái)相連。圖3-5下膜模塊
1- 電機(jī)1 2-X向絲杠滑臺(tái) 3-電機(jī)2 4-Y向絲杠滑臺(tái) 5-連接板 6-卡筒
圖3-5下膜模塊
3.6包裝模塊設(shè)計(jì)
包裝模塊由U形擋板、L形擋板、推桿、托盤(pán)、擴(kuò)膜錐體、滾珠絲杠和電機(jī)組成。擴(kuò)膜錐體的中心與U形擋板的中心在一條垂線上，擴(kuò)膜錐體在上，U形擋板在下，連接在一個(gè)滾珠絲杠上；L形擋板擋在U形擋板與下料模塊的滑槽之間的空隙間；推桿的上端連接托盤(pán)，下端連接L形擋板，并且推桿的下端與另一個(gè)滾珠絲杠相連；兩個(gè)滾珠絲桿相對(duì)，擴(kuò)膜錐體的中心與托盤(pán)的中心在同一垂線上，且U形擋板移動(dòng)到最高位置，托盤(pán)移動(dòng)到最低位置是時(shí)，托盤(pán)的頂部略低于U形擋板的底部。圖3-6包裝模塊
1- 電機(jī)1 2-滾珠絲杠1 3-擴(kuò)膜圓柱筒 4-擴(kuò)膜椎體 5-U形擋板 6-托盤(pán)
7-L形擋板 8-推桿 9-滾珠絲杠2 10-電機(jī)2
圖3-6包裝模塊
第4章 重要零部件設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1直線導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1.1導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)
導(dǎo)軌主要用于支撐和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件沿某一軌道運(yùn)動(dòng)。圖4-1顯示了導(dǎo)軌定心導(dǎo)軌的輪廓。移動(dòng)側(cè)稱為支撐導(dǎo)軌。移動(dòng)軌道相對(duì)于支撐軌道移動(dòng)，通常執(zhí)行線性和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)
圖4-1 導(dǎo)軌外形圖
（1）直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副的基本截面形狀分類：（見(jiàn)表4-1）
表4-1直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副的基本截面形狀分類
1）矩形導(dǎo)軌
矩形導(dǎo)軌易于制造和制造，具有較大的剛性和承載能力，安裝調(diào)整方便，起主要指導(dǎo)作用。
磨損后，間隙不能自動(dòng)補(bǔ)償，需要間隙調(diào)節(jié)裝置。它用于負(fù)載大，導(dǎo)向精度低的機(jī)床。
2）三角形指南
磨損后，可自動(dòng)補(bǔ)償，不產(chǎn)生間隙，導(dǎo)向精度高，但仍需要板面間隙調(diào)整裝置。三角形的頂角之間的角度使得如果重型機(jī)床承受較大的載荷，為了增加軸承面積，該角度可以視為α，但導(dǎo)向精度較差。精密機(jī)床可以使用小于角度來(lái)提高轉(zhuǎn)向精度。
3）燕尾軌
這是在閉合軌道中具有最小接觸表面的結(jié)構(gòu)。磨損后，間隙不能自動(dòng)補(bǔ)償，需要用條帶調(diào)整。燕尾導(dǎo)軌的制造，檢查和維護(hù)復(fù)雜，摩擦阻力大，可以承受顛覆扭矩，剛性差。
4）圓柱形導(dǎo)軌
導(dǎo)軌剛性好，易于制造，外徑可以磨削，內(nèi)孔可以通過(guò)磨削精確匹配，但磨損后的間隙調(diào)整困難。它適用于形狀取決于軸向載荷的應(yīng)用，例如壓力機(jī)，機(jī)器人等。
（2） 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的選型
圖4-2 導(dǎo)軌內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
圖4-3導(dǎo)軌截面圖
1） 機(jī)構(gòu)與優(yōu)點(diǎn)
線性滾動(dòng)導(dǎo)軌對(duì)，滑塊，剛性球，反向器，保持架，密封端蓋和擋板如圖4-2所示。導(dǎo)軌的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和圖4-3的滾動(dòng)導(dǎo)軌的橫截面視圖。當(dāng)導(dǎo)軌和滑塊相對(duì)于彼此移動(dòng)時(shí)，鋼球沿導(dǎo)軌上的滾道滾動(dòng)。在滑塊的末端，鋼球通過(guò)反向裝置進(jìn)入反向孔，然后進(jìn)入導(dǎo)軌上的滾道。因此，鋼球以這種方式來(lái)回滾動(dòng)。反轉(zhuǎn)器末端設(shè)有防塵密封端蓋，可有效防止灰塵和碎屑進(jìn)入滑塊內(nèi)部。直線滾動(dòng)導(dǎo)軌具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）直線滾動(dòng)導(dǎo)軌在滑塊和導(dǎo)軌之間放置合適的鋼球，使滑塊之間的滑動(dòng)摩擦成為滾動(dòng)摩擦，大大降低了兩者之間的摩擦力，從而可以獲得以下優(yōu)異的性能：
①導(dǎo)軌動(dòng)，靜摩擦系數(shù)差異小，后續(xù)性能優(yōu)良，即驅(qū)動(dòng)信號(hào)與機(jī)械動(dòng)作滯后之間的時(shí)間間隔極短，有效提高了響應(yīng)速度數(shù)控系統(tǒng)的速度和靈敏度;
②滑動(dòng)功率大大降低，僅為普通機(jī)械的1/10;
③與滑動(dòng)導(dǎo)軌相比，摩擦力可減少約40倍;
④適用于高速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度比滑動(dòng)導(dǎo)軌高10倍左右;
⑤可以實(shí)現(xiàn)更高的定位精度和重復(fù)定位精度。
（2）可以實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙運(yùn)動(dòng)，提高機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)剛度。
（3）成對(duì)使用導(dǎo)軌時(shí)，具有“誤差均化效應(yīng)”，從而可以降低基礎(chǔ)件（滑軌安裝面）的加工精度要求，降低基礎(chǔ)部件的機(jī)械制造成本與難度。
（4）簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造。
除了上述優(yōu)點(diǎn)外，滾動(dòng)直線導(dǎo)軌還具有安裝和維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。由于它是一個(gè)單獨(dú)的部件，機(jī)器支撐部件的技術(shù)要求不高，不需要硬化或磨削或刮削。只需要精細(xì)銑削或精細(xì)刨削。由于導(dǎo)軌可以預(yù)張緊，滾動(dòng)導(dǎo)軌不通過(guò)滾動(dòng)元件循環(huán)的材料具有高剛性和大承載能力，但不如滑動(dòng)導(dǎo)軌和抗振機(jī)器好。
圖4-4 導(dǎo)軌安裝結(jié)構(gòu)示意圖
由于滾動(dòng)直線導(dǎo)軌具有上述優(yōu)點(diǎn)，因此選擇數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌作為直線滾動(dòng)導(dǎo)軌。從平滑度和承載角度來(lái)看，導(dǎo)軌對(duì)每個(gè)導(dǎo)軌采用兩個(gè)滑塊。
4.1.2導(dǎo)軌摩擦力計(jì)算
（1）計(jì)算在切削狀態(tài)下的Z向（立柱）導(dǎo)軌摩擦力。
=μ（+ ）
式中：
W—移動(dòng)部件的全部重量。
μ—導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，取μ=0.01；
—導(dǎo)軌預(yù)緊力，查表得=75N。
取計(jì)算重量M=30kg，W=30kg×9.8N/kg=294N。
則：=μ（+ ）
=36.6 N
（2）計(jì)算導(dǎo)軌摩擦力。
=μ（W+）=0.01（2940+75）N=30.15 N
（1）滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的選型
一般是根據(jù)導(dǎo)軌的承載量，先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定導(dǎo)軌的規(guī)格，然后進(jìn)行壽命計(jì)算。導(dǎo)軌的承載量與導(dǎo)軌規(guī)格一般有表4-3所列出的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。
表4-3
承載量/N
3000以下
3000～5000
5000～10000
10000～25000
25000～50000
50000～60000
導(dǎo)軌規(guī)格
30
35
45
55
65
85
（2）滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的計(jì)算
①距離額定壽命H和時(shí)間額定壽命可以用以下公式計(jì)算：
H=Km
=h
式中：——硬度系數(shù)，一般要求滾道的硬度不得低于58HRC，故通?？扇?1；
——溫度系數(shù)
——接觸系數(shù)
——接觸系數(shù)
——接觸系數(shù)
——額定動(dòng)負(fù)荷（N）
F——計(jì)算載荷（N）
l——行程長(zhǎng)度（m）
n——每分鐘往返次數(shù)
②作用于滾動(dòng)直線導(dǎo)軌載荷的計(jì)算。
滾動(dòng)直線導(dǎo)軌支撐系統(tǒng)所受的載荷，受到下列各種因素的影響導(dǎo)軌的配置形式（水平、垂直、橫排），移動(dòng)部件的重心和受力點(diǎn)位置，導(dǎo)軌上移動(dòng)部件牽引力的作用點(diǎn)，啟動(dòng)及終止時(shí)的慣性力以及運(yùn)動(dòng)阻力。
據(jù)此選擇滾動(dòng)直線導(dǎo)軌30型號(hào)。
③導(dǎo)軌長(zhǎng)度的計(jì)算
導(dǎo)軌長(zhǎng)度=軸的行程+安全行程
=300mm
4.2滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.2.1滾珠絲杠的設(shè)計(jì)
滾珠絲杠螺母副是數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中，將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置。
1）滾珠絲杠螺母副工作原理
滾珠絲杠螺母對(duì)是一種新型的傳動(dòng)裝置，可以在直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。其結(jié)構(gòu)如圖4-5所示的滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)圖和外形圖所示。在導(dǎo)螺桿3和螺母1上有半圓形螺旋槽，當(dāng)它們放在一起時(shí)，形成球的螺旋滾道。螺母具有球環(huán)δ，其連接螺旋滾道的兩端形成一個(gè)封閉的螺旋滾道，并在滾道中填充滾珠2.當(dāng)導(dǎo)螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠在滾道和滾道中旋轉(zhuǎn)，從而迫使螺母（或滾珠絲杠）軸向移動(dòng)。
1-螺母；2-滾珠；3-絲杠；4-滾珠回路裝置；5-端蓋
圖4-5 滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)圖及外形圖
2）滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn)
（1）傳動(dòng)效率高，摩擦損失小。
（2）給予適當(dāng)預(yù)緊，可以消除絲杠和螺母之間的螺紋間隙，反向時(shí)就可以消除空載死區(qū)。從而使絲杠的定位精度高，剛度好。
（3）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高。
（4）具有可逆性，既可以從轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，也可以直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成
旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 。
（5）磨損損失小，使用壽命長(zhǎng)。
（6）制造工藝復(fù)雜。（加工精度、表面粗糙度、要求高，故成本高）
（7）不能自鎖。（特別是對(duì)于垂直安裝的絲杠，由于其自重和慣性力的作用，下降時(shí)當(dāng)傳動(dòng)切斷后，不能立即停止運(yùn)動(dòng)，故需要增加制動(dòng)裝置。）
4.2.2 計(jì)算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力
滾珠絲杠螺母副軸向負(fù)載力是指滾珠絲杠螺母副在驅(qū)動(dòng)主軸箱時(shí)滾珠絲杠所受的軸向力，也稱為進(jìn)給牽引力。
軸向負(fù)載力Fa=kFN=300N
4.2.3 滾珠絲杠的動(dòng)負(fù)荷計(jì)算與直徑估算
1．確定滾珠絲桿的導(dǎo)程
=mm
式中：——移動(dòng)部件的最高移動(dòng)速度（mm/min）；
i ——傳動(dòng)比，當(dāng)滾珠絲桿與電動(dòng)機(jī)直接連接時(shí)i=1；
——電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速r/min
初步選用為5 mm 。
（1）.計(jì)算滾珠絲杠螺母副在各種切削方式下的轉(zhuǎn)速。
n1===200r/min（L0為滾珠絲杠的導(dǎo)程）
n4===600r/min
（2）.按式計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均（當(dāng)量）轉(zhuǎn)速nm
nm= r/min
=（）=560r/min
（3）.按表計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均（當(dāng)量）載荷Fm
F1=Famax
F2=Famin+20%Famax
F3=Famin+5%Famax
F4=Famin
按公式計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均載荷Fm。
Fm=
3. 確定滾珠絲桿預(yù)期的額定動(dòng)載荷
（1）按預(yù)定工作時(shí)間估算。
= N
式中：——滾珠絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速，取=600r/min；
——數(shù)控機(jī)床的預(yù)期工作時(shí)間，由已知條件可知道=20000 h；
——滾珠絲杠的當(dāng)量載荷，取
——可靠性系數(shù)，查資料，一般情況下可靠性系數(shù)應(yīng)達(dá)到97%，取=0.44；
——精度系數(shù)，查資料，根據(jù)初步選擇滾珠絲杠的精度等級(jí)為2級(jí)精度，取=1；
——負(fù)荷系數(shù)，查資料，根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)，有輕微沖擊，取=1.3。
=
（2）因?yàn)闈L珠絲杠預(yù)期的額定動(dòng)負(fù)荷。
= N
式中：——預(yù)加負(fù)荷系數(shù)，查資料，按中預(yù)載選取=4.5。
=
4. 按精度要求確定允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑
1） 根據(jù)定位精度和重復(fù)定位精度的要求估算允許的滾珠絲杠的最大軸向變形量必須滿足下式：
=（~）重復(fù)定位精度m
從定位精度的角度考慮，規(guī)定滾珠絲杠允許的最大軸向變形量必須滿足下式：
=（~）定位精度m
已知機(jī)床的定位精度為20m，重復(fù)定位精度為10m，則
=（~）×10m=（3.33～5）m
=（~）×20m=（4～5）m
取上述計(jì)算結(jié)果較小的值，=3.33m，即允許滾珠絲杠的最大軸向變形越小越好。
2） 估計(jì)允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑。
滾珠絲杠螺母副的安裝方式擬采用兩端固定的支承方式，則
10=㎜
式中：L—滾珠絲杠螺母副的兩個(gè)固定支承之間的距離。
L=行程+安全行程+2×余程+螺母長(zhǎng)度+支承長(zhǎng)度
440 ㎜
=2.55 ㎜
3）初步確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號(hào)
根據(jù)計(jì)算所得的、、和結(jié)構(gòu)的需要，按滾珠絲杠副的額定動(dòng)載荷大于，≥2.55mm的原則，以及老師和前輩的經(jīng)驗(yàn)， 初步選擇HIWIN精密研磨級(jí)內(nèi)循環(huán)雙螺母FDI40-5T4 型滾珠絲杠，其公稱直徑為、基本導(dǎo)程、額定動(dòng)負(fù)荷
其具體參數(shù)如下表4-3:
表4-3:
型號(hào)
公稱
直徑mm
導(dǎo)程mm
珠徑mm
珠圈數(shù)
動(dòng)負(fù)載
kgf
靜負(fù)載kgf
FDI40-5T4
40
5
3.175
4
1599
5280
其中導(dǎo)程P：5mm 、螺紋長(zhǎng)度為710mm、動(dòng)負(fù)載1599kgf=1599×9.8=15670.2N，
=15670.2 N>=4529.6N
=37.324㎜>=2.25 ㎜
故滿足要求。
4）確定滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力
==×282.65 N=94.2 N
5）計(jì)算滾珠絲杠螺母副的目標(biāo)行程補(bǔ)償值與預(yù)拉伸力
（1）計(jì)算目標(biāo)行程補(bǔ)償值。
==㎜
式中：——溫度變化值（2～3），取=2；
——絲杠的線膨脹系數(shù)（m/），取=11×m/；
——滾珠絲杠副的有效行程（㎜）。
=Z軸行程+安全行程+2×余程+螺母長(zhǎng)度
=300㎜
===11×2×520×㎜=0.011㎜
（2）計(jì)算滾珠絲杠的預(yù)拉伸力
===1.81 N
式中：——滾珠絲杠螺紋底徑（㎜），取=37.324㎜
E——彈性模量（MPa），取E=2.1× MPa
A——滾珠絲杠軸的截面積；
——滾珠絲杠的溫升變化值（2～3），取取=2。
==
4.2.4滾珠絲杠螺母副的承載能力校荷
1．壓桿穩(wěn)定性的計(jì)算。
由于滾珠絲杠屬于細(xì)長(zhǎng)桿，其螺紋長(zhǎng)度（有效長(zhǎng)度）L=5200mm，其長(zhǎng)徑比λ=4μL/ d2。
表4-4 螺桿支撐方式和系數(shù)
螺桿支承方式
螺桿支承簡(jiǎn)圖
長(zhǎng)度系數(shù)μ
系數(shù)
兩端固定
0.5
4.730
一端固定，一端不完全固定
0.6
4.730
一端固定，
一端鉸子
0.7
3.927
兩端鉸子
1.0
3.112
一端固定，
一端自由
2.0
2.875
本絲杠采用2端固定方式取μ=0.5得，
長(zhǎng)徑比 λ=4μL/ d2=4×0.5×550/37.324=29.5
當(dāng)λ≥40的時(shí)候需要進(jìn)行壓桿穩(wěn)定性計(jì)算，由于絲杠采用淬火處理，可以按公式計(jì)算：
Fc=
Fc/Famax≥4，故滿足要求。
2．滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速nc的校驗(yàn)。
滾珠絲杠螺母在旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)共振的最大轉(zhuǎn)速是臨界速度nc。對(duì)于數(shù)控機(jī)床，滾珠螺母對(duì)的最大速度是指它快速移動(dòng)的速度。因此，只要速度不超過(guò)此時(shí)的臨界速度。出于安全原因，最大速度為滾珠絲杠螺母對(duì)應(yīng)低于臨界速度。臨界轉(zhuǎn)速可以按公式計(jì)算：
= r/min
式中：L2—臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算長(zhǎng)度；
E—滾珠絲杠彈性模量（Mpa），一般取E=2.1×105Mpa；
ρ—滾珠絲杠密度（g/mm3），一般取ρ=×7.8×10-5N/mm3；
g ——重力加速度（g/），g=9.8× g/
I—滾珠絲杠的最小慣性矩（mm4），一般取I=；
A—滾珠絲杠的最小截面積（mm2），一般取A=；
K1—安全系數(shù)，取K1=0.8
λ—與支承方式有關(guān)的系數(shù)，
查表
表4-5 螺桿支撐方式有關(guān)的系數(shù)
支撐方式
K2
λ
f
一端固定,一端自由
0.25
1.875
3.4
一端固定,一端游動(dòng)
2
3.927
15.1
兩端固定
4
4.73
21.9
本絲杠采用兩端固定方式，滾珠絲杠距離固定端最遠(yuǎn)距離L2=570mm。
滾珠絲杠的最小慣性矩為：
I=
滾珠絲杠的最小截面積為：
A==
則 ——安全系數(shù)，取=0.8；
——與支撐有關(guān)的系數(shù)，由表3-16得=4.73
=
本絲杠的最高轉(zhuǎn)速為3000r/min，小于其臨界轉(zhuǎn)速，故滿足要求。
3．滾珠絲杠螺母副額定壽命的校驗(yàn)。
滾珠絲杠螺母副的壽命主要是疲勞點(diǎn)蝕。它是一批尺寸、規(guī)格、精度相同的滾珠絲杠在相同的條件下回轉(zhuǎn)時(shí)，其中90%不發(fā)生疲勞脫落的情況下的總時(shí)間。勞壽命L和壽命時(shí)間的計(jì)算：
L= r = h
式中：——額定動(dòng)負(fù)荷（N），查滾珠絲杠樣本得=15670.2 N
——軸向載荷（N），取==300 N
—— 滾珠絲杠螺母副轉(zhuǎn)速（r/min），取n==3000 r/min
——運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù)；一般運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)取=1.2；
L= r = 9.86×1010 r
=h=547777.8 h
一般來(lái)講，在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床時(shí)，應(yīng)保證滾珠絲杠螺母副的總時(shí)間壽命20000h，故滿足要求。
4.3同步帶設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）傳遞的功率為
查得KA=1.7.由于電機(jī)反復(fù)啟動(dòng)，正反轉(zhuǎn)頻繁，故KA應(yīng)增加10%。
（2）主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速：電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪，初選電機(jī)轉(zhuǎn)速為2000r/min。
從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速：從帶輪直徑等于主帶輪直徑，故其轉(zhuǎn)速為2000r/min。
（3）選定帶型和節(jié)距：根據(jù)和，選取H型同步帶。查表得節(jié)距=12.7mm。
（4）小帶輪齒數(shù)：查表得=18.因?yàn)椤?，故?60
（5）小帶輪節(jié)圓直徑
（6）大帶輪齒數(shù)
（7）大帶輪節(jié)圓直徑
（8）帶速
（9）初定軸間距a0：由于工作臺(tái)單向形成為2100mm，故取a0=2150mm。
（10）同步帶長(zhǎng)度
查[1]表B&C-3選取帶長(zhǎng)代號(hào)為2200的H型同步帶。其節(jié)線長(zhǎng)=5424mm，節(jié)線上的齒數(shù)為=340。
（11）實(shí)際軸間距
（12）小帶輪嚙合齒數(shù)
（13）基本額定功率
其中，Ta為寬度為bs0的帶的許用工作拉力，m為寬度為bs0的帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量。查表得bs0=76.2mm，Ta=2100N，m=0.448kg/m。
（14）帶寬bs
其中，，故
查[1]表B&C-4，選擇帶寬代號(hào)為200的H型帶，其帶寬 mm。
（15）作用在軸上的力 為
查表得，預(yù)緊力
4.4鍵的選用
（1） 連接交流伺服電動(dòng)機(jī)與聯(lián)軸器的鍵
查手冊(cè)，連接交流伺服電動(dòng)機(jī)與聯(lián)軸器的鍵選A型普通平鍵，其公稱尺寸為：bxhxl=8x7x40，其許用應(yīng)力。
鍵的工作長(zhǎng)度l=L-b=40-8=32
符合要求。
（2） 連接聯(lián)軸器和同步皮帶的鍵
查手冊(cè)，連接聯(lián)軸器和同步皮帶上的鍵與連接電機(jī)輸出軸與聯(lián)軸器的鍵采用相同類型的鍵。選用A型普通平鍵，其公稱尺寸為：bxhxl=6x6x20，其許用應(yīng)力。
鍵的工作長(zhǎng)度l=L-b=20-6=14
K=0.5h=0.5x6=3
符合要求。
4.5滾動(dòng)軸承的選用與校核
根據(jù)工作情況以及受力情況，初選軸承為角接觸球軸承，其，型號(hào)為7005AC，基本額定動(dòng)載荷為，基本額定靜載荷為。 受力情況如下圖：
（Fr為移動(dòng)載荷）
軸承支反力
計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷，工作在受中等沖擊時(shí)，載荷系數(shù)。
因?yàn)?，故X=1，Y=0。
故當(dāng)量動(dòng)載荷
計(jì)算軸承的壽命:
對(duì)于球軸承，壽命指數(shù)，基本額定動(dòng)載荷為，轉(zhuǎn)速n=3000r/min。
故
因?yàn)?，所以軸承符合要求
4.6 聯(lián)軸器的選型
聯(lián)軸器是把兩軸直接聯(lián)接在一起，在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離，只有在機(jī)器停止運(yùn)轉(zhuǎn)并將聯(lián)軸器拆開(kāi)后，兩軸才能分離。選用精密膜片彈性聯(lián)軸器。
1．精密膜片彈性聯(lián)軸器的選用原則：
（1）按結(jié)構(gòu)要求和工作條件選定膜片彈性聯(lián)軸器的型號(hào)。
（2）主、從動(dòng)端軸徑不一致時(shí)，應(yīng)按大端直徑選聯(lián)軸器的規(guī)格。
（3）選擇聯(lián)軸器的主要依據(jù)是傳遞的最大扭矩，傳遞的最大扭矩應(yīng)小于或等于表中許用 扭矩值，最大扭矩的確定應(yīng)考慮機(jī)器起制動(dòng)所需加減速扭矩和過(guò)載扭矩。但是，往往因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)時(shí)資料不足或分析困難，最大扭矩不易確定。這種情況下，可按計(jì)算 扭矩選用。即計(jì)算扭矩不超過(guò)表中許用扭矩值。
（4）?選用聯(lián)軸器規(guī)格時(shí)，還應(yīng)注意扭轉(zhuǎn)剛度和軸向剛度。當(dāng)然如對(duì)此無(wú)嚴(yán)格要求時(shí)可放寬。
2．精密膜片彈性聯(lián)軸器型號(hào)的選用
根據(jù)上面的原則。選用XF3系列彈性膜片聯(lián)軸器。
（1）XF3系列單節(jié)夾緊螺絲固定式聯(lián)軸器主要特點(diǎn)：
u 膜片型彈性聯(lián)軸器
u 高靈敏度、高扭矩剛性
u 零回轉(zhuǎn)間隙
u 順時(shí)針與逆時(shí)針回轉(zhuǎn)特性完全相同
u 不銹鋼膜片補(bǔ)償角向和軸向偏差
u 利用夾緊螺絲固定
根據(jù)前面所選電機(jī)的電機(jī)軸軸徑為35，絲杠連接電機(jī)部分的軸徑為25，選定XF3-82-2535型聯(lián)軸器
4.7伺服電機(jī)計(jì)算選型
1.計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上負(fù)載慣量
（1）計(jì)算滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
==
=28.68 kg·c
（2）計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
=0.78×（-）16.3
=0.78×（）×16.3 =15.48 kg·c
（3）計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的移動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J。
J== kg·c㎡=0.95 kg·c
（4）加在電動(dòng)機(jī)軸上總的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算。
=++J=15.48+28.68+0.95=45.11 kg·c
2.計(jì)算坐標(biāo)軸折算到電動(dòng)機(jī)軸上各種所需的力矩
線形加速力矩=（+）（1-）kgf·㎝
=（+）（1-）
=（62+45.11）（1-）=39.53 kgf·㎝=3.87 N·m
所以選擇私服電機(jī)為：110ST-M04020
第5章 蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)工作流程
（1）準(zhǔn)備階段，蘋(píng)果進(jìn)入機(jī)器，機(jī)器電源打開(kāi)復(fù)位：
1)將蘋(píng)果倒入下料模塊的滑槽里；將下料模塊的圓盤(pán)間的網(wǎng)套通過(guò)兩個(gè)對(duì)輥，套在擴(kuò)膜圓柱筒上，將擴(kuò)膜圓柱筒完全包住。
2)打開(kāi)電源，讓擴(kuò)膜錐體、托盤(pán)、兩瓣下膜卡筒復(fù)位：與擴(kuò)膜錐體相連的滾珠絲杠滑臺(tái)移動(dòng)至滾珠絲杠的最上段；與托盤(pán)相連的滾珠絲桿滑臺(tái)移至距底端10cm處；XY雙向滾珠絲杠的Y方向下膜卡筒距離擴(kuò)膜卡筒外壁3cm，X方向下膜卡筒移至擴(kuò)膜圓柱筒筒身的上端。切膜出料模塊的電熱絲加熱。
（2）包裝階段，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，機(jī)器運(yùn)作：
1)下料模塊的帶缺口的扇形圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，缺口內(nèi)進(jìn)入一個(gè)蘋(píng)果，并攜帶蘋(píng)果至滑槽另一側(cè)滾出，蘋(píng)果滾入滑槽撞在L形擋板，與托盤(pán)、L形擋板相連的滾珠絲杠滑臺(tái)下降至L形擋板的頂部低于下料模塊的滑槽，蘋(píng)果進(jìn)入托盤(pán)，受U形擋板的作用，蘋(píng)果能穩(wěn)定落在托盤(pán)上，托盤(pán)再帶動(dòng)蘋(píng)果推至托盤(pán)的初始位置。
2)下膜模塊的XY雙向滾珠絲杠滑臺(tái)的Y方向上雙向滾珠絲杠滑臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)兩瓣下膜卡筒向中間運(yùn)動(dòng)，夾住擴(kuò)膜圓柱筒，然后X方向滾珠絲杠滑臺(tái)向下運(yùn)動(dòng)包一個(gè)蘋(píng)果的網(wǎng)套長(zhǎng)度，擴(kuò)膜圓柱筒由擴(kuò)膜錐體支撐不動(dòng)，套在擴(kuò)膜圓柱筒的發(fā)泡網(wǎng)套在下膜卡筒的帶動(dòng)下向下運(yùn)動(dòng)，將發(fā)泡網(wǎng)套套在擴(kuò)膜錐體周圍。
3)兩瓣下膜卡筒夾住擴(kuò)膜圓柱筒不動(dòng)，擴(kuò)膜錐體向下運(yùn)動(dòng)至擴(kuò)膜錐體的頂端脫離擴(kuò)膜圓柱筒的底部，托盤(pán)帶動(dòng)蘋(píng)果向上運(yùn)動(dòng)至蘋(píng)果完全進(jìn)入發(fā)泡網(wǎng)套里，擴(kuò)膜錐體再向下運(yùn)動(dòng)至頂端略低于托盤(pán)的頂端。
4)切膜出料模塊的同步帶滑臺(tái)帶動(dòng)電熱絲運(yùn)動(dòng)切斷蘋(píng)果上方的網(wǎng)套，切膜架的弧面推動(dòng)蘋(píng)果離開(kāi)托盤(pán)進(jìn)入出料槽里。
（3）復(fù)位階段，包裝完成，滾珠絲杠，同步帶滑臺(tái)等機(jī)構(gòu)移回初始位置：
1)擴(kuò)膜錐體向上運(yùn)動(dòng)頂在擴(kuò)膜圓柱筒的底部。
2)托盤(pán)27向下運(yùn)動(dòng)至滾珠絲杠最下端。
3)XY雙向滾珠絲杠滑臺(tái)的Y方向的雙向滾珠絲杠滑臺(tái)帶動(dòng)分別帶動(dòng)兩瓣下膜卡筒向遠(yuǎn)離中心的方向運(yùn)動(dòng)至兩瓣下膜卡筒離發(fā)泡網(wǎng)套有一定距離，X方向滾珠絲杠滑臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)至初始位置。完成一次包蘋(píng)果的過(guò)程。
第6章 蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)總結(jié)和展望
6.1設(shè)計(jì)總結(jié)
對(duì)本次設(shè)計(jì)做認(rèn)真的總結(jié)，本論文基于機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、機(jī)械制造工藝學(xué)等基礎(chǔ)，以設(shè)計(jì)蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)為目標(biāo)，為質(zhì)量要求高，生產(chǎn)效率需要提高，降低勞動(dòng)成本，還克服了當(dāng)前因?yàn)閲?guó)外蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)價(jià)格高昂普通公司無(wú)法承擔(dān)的煩惱，同時(shí)還滿足了那些進(jìn)行基礎(chǔ)教育操作的技工學(xué)校進(jìn)行講解的案例要求，讓他們找到合理適合自己的生要操作要求的機(jī)會(huì)，讓工人操作更安全，強(qiáng)度也更低。通過(guò)本次設(shè)計(jì)研究，為蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)的研究提供了一定的思路，希望可以讓車間操作工人在以后的生產(chǎn)中能夠更輕松、更安全的工作，擁有一個(gè)更適合工作的環(huán)境。
通過(guò)這一階段的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我受益匪淺，不僅鍛煉了良好的設(shè)計(jì)和邏輯思維能力，而且培養(yǎng)了棄而不舍的求學(xué)精神和嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)?；仡櫞舜萎厴I(yè)設(shè)計(jì)，是大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)很好的總結(jié)。
此次蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)的設(shè)計(jì)不僅重溫了過(guò)去所學(xué)知識(shí)，而且學(xué)到了很多新的內(nèi)容。相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我今后的工作會(huì)有一定的幫助。所以，我很用心的把它完成。在設(shè)計(jì)中體味艱辛，在艱辛中體味快樂(lè)。
通過(guò)本次設(shè)計(jì)我可以更加系統(tǒng)的了解蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)的知識(shí)；能夠了解蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)的設(shè)計(jì)理念以及應(yīng)該達(dá)到的目標(biāo)；能夠檢驗(yàn)自己能否將大學(xué)里學(xué)習(xí)的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用；能夠培養(yǎng)自己自學(xué)和獨(dú)立思考的能力。
這次設(shè)計(jì)不但鍛煉我的思維能力，還鍛煉我的查閱資料獲取有用信息的能力，通過(guò)繪制設(shè)計(jì)圖紙，使我熟練的掌握了SolidWorks和CAD繪圖軟件的使用，我把自己的理論用到實(shí)際當(dāng)中去，在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中遇到的各種困難，我通過(guò)思考和咨詢同學(xué)和老師獲得了許多解決問(wèn)題的方法和方式。
畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程是艱辛的，解決問(wèn)題的過(guò)程是快樂(lè)的，成長(zhǎng)過(guò)程是痛苦的，我相信只要我們保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度，我一定能夠成長(zhǎng)起來(lái)。
6.2未來(lái)展望
本論文完成了對(duì)蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，基本上滿足了蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)的需求，設(shè)計(jì)結(jié)果能否完全的實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，還需要大量的計(jì)算、分析等工作才能知曉。要想實(shí)現(xiàn)這款蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)達(dá)到完全實(shí)用的目的，讓蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)完全與實(shí)驗(yàn)環(huán)境匹配，還需要對(duì)蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷摹Ｈ绠a(chǎn)品的尺寸比例、整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等都需要進(jìn)行一定的調(diào)整，才能達(dá)到完全適應(yīng)生產(chǎn)需求的目的。因此，還需要展開(kāi)更多的研究工作，針對(duì)這些工作存在以下想法:
根據(jù)蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)設(shè)計(jì)研究過(guò)程，對(duì)蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)的人機(jī)關(guān)系和機(jī)械結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)通用化設(shè)計(jì)。
對(duì)蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行更加全面的分析，設(shè)計(jì)出完全可以適應(yīng)不同液壓機(jī)，不同模具的自動(dòng)上料系統(tǒng)。
對(duì)蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真要求進(jìn)行更見(jiàn)詳細(xì)的計(jì)算、分析和研究，保證此蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)運(yùn)行安全可靠。
對(duì)零部件之間的精密配合要進(jìn)行詳細(xì)的研究，實(shí)現(xiàn)各零部件之間完美的配合。
對(duì)蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)的功能和美觀的兼容性問(wèn)題還有待于以后的繼續(xù)研究[25]。
一款多功能、安全的蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)在未來(lái)的社會(huì)發(fā)展中必然會(huì)受到廣大生產(chǎn)操作工人的青睞，但要想達(dá)到設(shè)計(jì)要求，還需要做大量的工作，由于本次設(shè)計(jì)時(shí)間緊迫，所以對(duì)于計(jì)算部分沒(méi)有做詳細(xì)的研究，在以后的學(xué)習(xí)中繼續(xù)進(jìn)行這一部分的研究，爭(zhēng)取設(shè)計(jì)出一款經(jīng)濟(jì)效益比較高的蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)。
致謝
本設(shè)計(jì)是在老師的悉心指導(dǎo)下完成的，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，一絲不茍的工作作風(fēng)，平易近人的性格都是我學(xué)習(xí)的楷模，感謝老師的指導(dǎo)讓我很好的完成了我的設(shè)計(jì)作品以及論文。
雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過(guò)程繁瑣，但我的收獲確實(shí)非常豐富。通過(guò)老師的悉心指導(dǎo)和其他老師的指導(dǎo)及其與同學(xué)們?cè)谥谱髯髌窌r(shí)的交流，我了解到了許多關(guān)于蘋(píng)果發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)的知識(shí)，以及相關(guān)部件的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，還有設(shè)計(jì)中各種容易忽略的細(xì)節(jié)，我的能力得到了提高。這次提高也是全面的，正是這一次設(shè)計(jì)讓我積累了大量的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，使我的頭腦更好的被知識(shí)武裝了起來(lái)，也必然會(huì)讓我在未來(lái)的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更強(qiáng)的設(shè)計(jì)能力，更強(qiáng)的理解能力，更強(qiáng)的溝通能力和更快的應(yīng)變能力。
指導(dǎo)教師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、兢兢業(yè)業(yè)的工作作風(fēng)、忘我的工作精神和謙和的為人使我受益匪淺，老師的教誨和啟發(fā)使我終生難忘。最終按質(zhì)按量完成本次設(shè)計(jì)，我的收獲是很難用語(yǔ)言來(lái)描述的，非常感謝老師的指導(dǎo)與幫助，老師您辛苦了。
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